Korrekturverfahren zum Korrigieren von Ansteuerkennlinien für analogisierte Hydraulikventile in KraftfahrzeugbremsSystemen

Die Erfindung betrifft ein Korrekturverfahren gemäß Oberbegriff von Anspruch 1, ein Bremsdruckregelvorrichtung gemäß Anspruch 9 sowie die Verwendung des Korrekturverfahrens in Kraftfahrzeugbremssystemen .

In elektronisch regelbaren Kraftfahrzeugbremsen mit unter anderem Blockierschutzfunktion (ABS), aber auch ggf. Fahrdy- namikreglungsfunktionen (ESP) usw., besteht ein ständig steigender Bedarf an einer erhöhten Qualität der Regelung, wodurch sich neben einer verbesserten Sicherheit auch eine Erhöhung des Regelungskomforts erzielen lässt. Allerdings erfordert dies meist aufwändige und damit kostenintensive hydraulische Anlagen, welche mit zusätzlichen Komponenten (Drucksensoren, Regelventile, Schaltblenden etc.) ausgestattet werden müssen. Daher ist es erforderlich, zumindest einen Teil der Ventile in elektronischen Bremssystemen analog zu betreiben.

Aus der EP-A-O 876 270 (P 8598) geht das Grundprinzip eines Regelungszyklusses bei einer Blockierschutzregelung hervor. Nach dem dort beschriebenen Verfahren wird zur Steuerung des Bremsdruckaufbaus während eines Regelungsvorgangs in der aktuellen Bremsdruckaufbauphase der Gradient des Bremsdruckaufbaus in der vorangegangenen Bremsdruckaufbauphase berücksichtigt .

Beispielsweise aus der WO 2004/101339 geht hervor, dass es für den Betrieb der analog betriebenen, elektrisch angesteuerten Hydraulikventile wichtig ist, das Magnetfeld der Ventilspule und damit die Stößelposition zur Herstellung eines gewünschten Druckgradienten durch den Spulenstrom durch einen Stromregler möglichst genau einzustellen. Die Stößelpo-

sition hängt dabei unter anderem von den aktuellen Druckverhältnissen und ventilspezifischen Fertigungstoleranzen recht empfindlich ab. Liegt keine direkt gemessene Druckreferenz aus dem Radbremszylinder vor, muss das Bremssystem den Zusammenhang zwischen öffnungsstrom, Differenzdruck und VoIu- menfluss für ein analog betriebenes Ventil genau kennen. Ist dieser Zusammenhang bekannt, kann das Regelsystem mit einem festgelegten Spulenstrom den gewünschte Druckgradient reproduzierbar einstellen. Zum Ermitteln des Zusammenhangs zwischen Ventilstrom und Stößelstellung sind in der Regel aufwändige Messungen der individuellen Ventilcharakteristik nach der Herstellung der Ventile innerhalb des zusammengesetzten Bremssystems erforderlich. Hierzu müsste allerdings jedes hergestellte Bremsensteuerungsaggregat mit einem Prüfstand verbunden werden, was auf die Fertigungskosten einen unerwünscht großen Einfluss hätte.

Zur Lösung dieses Problems ist in der WO 2004/101339 vorgeschlagen worden, während des Betriebs der Bremsvorrichtung, also z.B. während der Fahrt des Kraftfahrzeugs, zunächst eine Ansteuerkennlinie vorzugeben und dann diese beispielsweise entweder werkseitig gespeicherte oder einmalig bei der Inbetriebnahme des Bremsensteuergerätes durch eine zusätzliche Kalibrierroutine selbstständig erstellte Kennlinie während elektronischer Bremsenregelungsvorgänge (z. B. während einer ABS- oder ESP-Regelung) zu korrigieren. Zu dieser "dynamischen" Korrektur wird ein Lernverfahren durchgeführt, bei dem Korrekturwerte erstellt werden, mit denen die vorgegebene Ansteuerkennlinie korrigiert wird. Während einer Druckaufbauphase wird das Ventil durch den Regler mit einem Strom beaufschlagt, der einem bestimmten Volumenstrom entspricht. Dieser Volumenstrom wird vom Regler in Abhängigkeit des Raddrucks und der Druck/Volumenkennlinie so bestimmt,

dass das Ventil in einem stabilen Punkt im Arbeitstromkenn- feld betrieben wird.

Es hat sich gezeigt, dass das zuvor beschriebene Korrekturverfahren während des Betriebs nicht immer eine Ventilkennlinie erzeugt, mit der Volumenstrom optimal bezüglich hohem Komfort und hoher Regelgüte eingestellt werden kann.

Die Erfindung setzt sich daher zum Ziel, den Komfort und die Regelungsgenauigkeit bei Betrieb mit einer zusätzlichen Regelungsfunktion in einem blockiergeschützten elektronischen Bremsdruckregelvorrichtung mit zumindest einem analog betriebenen Regelventil noch weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Verfahren gemäß Anspruch 1.

Die Erfindung geht von der überlegung aus, dass sich das beispielsweise über die Druck/Verzögerungskennlinie ermittelbare, also geschätzte, Blockierdruckniveau (nachfolgend Modellblockierdruckniveau) zur Korrektur der Ansteuerkennlinie nutzen lässt.

Ein Raddruckregler mit Blockierschutzfunktion, welcher keine Drucksensoren in den Radbremskreisen aufweist, nutzt üblicherweise einen auf an sich bekannte Weise errechenbaren (Rad-) Modelldruck, welcher den geschätzten Raddruck wiedergibt. Dieser lässt sich beispielsweise aus dem Vordruck, welcher in der Regel mit einem Drucksensor im Bereich des Hauptzylinders messbar ist, und den Ventilöffnungs- bzw. schließzeiten abschätzen.

Gemäß der Erfindung wird während der Raddruckregelung, insbesondere nach einer Druckaufbauphase, der aktuelle, aus dem

Raddruckmodell gebildete, Druckmodellwert mit einem Modell ^¬ blockierdruckniveau verglichen und/oder analysiert. Dieser Schritt wird bevorzugt zwischen einer Druckaufbauphase nach einer Druckabbauphase und besonders bevorzugt vor der nächs ^¬ ten Durchabbauphase durchgeführt.

Zur Korrektur der vorgegebenen Ansteuerkennlinie wird bevorzugt eine neue Ansteuerkennlinie ermittelt oder es werden Korrekturgrößen zur Korrektur der vorhandenen Ansteuerkennlinie ermittelt. Besonders bevorzugt erfolgt die Korrektur nach Maßgabe eines Lernverfahrens (rekursive Korrektur wäh ^¬ rend einer unendlichen Programmschleife des Reglers) .

Bevorzugt unterscheidet das Verfahren mindestens einen, ins ^¬ besondere alle der folgenden alternativen Fälle a) bis c) :

a) Der Druckwert aus dem Radruckmodell erreicht nicht das erwartete Blockierdruckniveau. In diesem Fall war der reale Volumenstrom durch das geregelte Ventil größer, als der mit dem Radmodelldruck errechnete Volumenstrom. Das Ventil wurde also in einem zu hohen Durchflussbereich betrieben. Die Ansteuerkennlinie muss entsprechend, was bei dieser Alternati ^¬ ve besonders bevorzugt ist, in Richtung niedrigerer Durchflusswerte angepasst werden.

b) Der Druckwert aus dem Radruckmodell überschreitet das er ^¬ wartete Blockierdruckniveau. In diesem Fall war der reale Volumenstrom durch das Ventil geringer, als der im Radmodelldruck abgebildete Volumenstrom. Das analoge Ventil wird in einem zu geringen Durchflussbereich betrieben. Die Ansteuerkennlinie muss entsprechend, was bei dieser Alternati ^¬ ve besonders bevorzugt ist, in Richtung höherer Durchflus- werte angepasst werden.

c) Der Druck aus dem Raddruckmodell erreicht das erwartete Blockierdruckniveau innerhalb von vorgegebenen Grenzen. Der reale Volumenstrom durch das Ventil hat dem im Radruckmodell abgebildeten entsprochen bzw. im wesentlichen entsprochen. Das Ventil wird im optimalen Durchflussbereich betrieben. Die Ansteuerkennlinie muss, was bei dieser Alternative besonders bevorzugt ist, nicht angepasst werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber dem weiter oben beschriebenen Verfahren gemäß dem Stand der Technik den Vorteil, dass die Ansteuerung der Ventile direkt überwacht und plausibilisiert wird. Außerdem arbeitet das Verfahren vollkommen unabhängig von der gewünschten Regelfrequenz.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Figuren.

Es zeigen

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung der Druckregelvorrichtung für Kraftfahrzeugbremsen mit analoger Einlassventilregelung und

Fig. 2 Diagrammdarstellungen, die den Druckverlauf und die Volumenflussberechnung im Zusammenhang mit der Erfindung näher erläutern.

Fig. 1 dient zunächst zur Erläuterung des Aufbaus des elektronischen Bremssystems einschließlich der hydraulischen Komponenten, mit dem eine analoge Ansteuerung und Bremsenregelung durchführbar ist. In Fig. 1 ist Tandemhauptzylinder 5 mit Hydraulikeinheit 6 (HCU) eines elektronischen Kraftfahrzeugbremssystems verbunden. Elektronikeinheit 7 (ECU) um-

fasst ein Mikroprozessor/controllersystem, mit dem die im Ventilblock enthaltenen Aktuatoren und Sensoren elektronisch gesteuert bzw. ausgemessen werden können. Hydraulikeinheit 6 umfasst zwei Bremskreise I und II. Ferner umfasst jeder der Bremskreise je zwei Raddruckkreise (A, B bzw. C, D) mit jeweils einem Einlass- 3 bzw. 3' und einem Auslassventil 4 bzw. 4'. Die Elektronik der ECU 7 umfasst einen mehrkanali- gen Stromregler, welcher eine unabhängige Regelung der Ströme durch die Spulen der stromlos offenen Trennventile 2, 2' und der stromlos offenen Einlassventile 3, 3' erlaubt. Bezugszeichen 8 bzw. 8' bezeichnen stromlos geschlossene e- lektronische Umschaltventile. In der zu Hauptzylinder 5 führenden Hydraulikleitung 8 befindet sich ein Eingangsdrucksensor 9. Das dargestellte Bremssystem umfasst in den Raddruckkreisen selbst keine weiteren Drucksensoren. Prinzipiell können dort aber auch zusätzliche Raddrucksensoren angeordnet werden, was jedoch auf Grund der Kosten häufig nicht der Fall ist. Pumpe 1 bzw. 1' ist zum selbstständigen Druckaufbau während einer Längs (ACC) -Regelung und bei Fahrdynamikregelungen (ESP) verwendbar, aber auch während ASR- Regelungen und der gewöhnlichen Rückförderung von Druckmittel bei Druckabbauvorgängen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung wird nun an Hand von Fig. 2 näher erläutert. P _max bezeichnet das auf an sich bekannte Weise aus der Druck-/Verzögerungskennlinie gebildete Modellblockierdruckniveau (nachfolgend kurz Blockierdruckniveau) . P _m od ist der sich aus dem Raddruckmodell ergebende aktuelle Raddruck. Im Diagramm in Fig. 2a sind die Verläufe der Modelldrücke P _max und P _m od während eines ABS-Druckregelzyklusses 23 dargestellt. Für die Korrektur der analogen Ansteuerung des Einlassventils 3 (Fig. 1) wird zu Beginn der Druckabbauphase t _A 21 (25 bezeichnet die Druckaufbauphase, in der das Analogventil regelt) , welche einer Druckaufbauphase folgt,

der aktuelle Raddruckmodellwert P _moc i mit dem aus der Druck- /Verzögerungskennlinie ermittelten Blockerdruckniveau P _max verglichen und analysiert. Zum Zeitpunkt t _A wird hierzu zunächst die Differenz P _Fe hier zwischen P _max und P _moc i gebildet:

Fehle = P _max - Pmod (Fig. 2a, Bezugszeichen 21)

Dann kann bevorzugt noch geprüft werden, ob der Wert von P _ma: zwischen der letzten und der aktuellen Abbauphase in einem

Band 24 von ± X Prozent (z.B. 30 Prozent) liegt. Ist dies nicht der Fall, wird keine Korrektur der Ansteuerkennlinie des Analogventils vorgenommen. Hierdurch lässt sich vermeiden, dass Blockierdruckänderungen, die zum Beispiel durch Reibwertsprünge ausgelöst sind, fälschlicherweise eine Korrektur in der Ventilansteuerung hervorrufen.

Um Schwankungen der Radbremse auszugleichen, kann außerdem noch bevorzugt überprüft werden, ob der Betrag der obigen Differenz P _Fe hier größer als ein Wert ist, der proportional zum Blockierdruckniveau ist (im Beispiel ebenfalls 30 Prozent) :

■ Fehler > Y B. mit Y = 0.3)

Ist dies nicht der Fall, wird keine Korrektur der Kennlinie vorgenommen. Damit sollen Schwankungen im Druckniveau, die über Reibwertschwankungen der Radbremse hervorgerufen werden, berücksichtigt werden.

Im nächsten Schritt werden der mittlere Volumenfluss Q(P _max ) aus den Radvolumina V ausgehend von dem Volumen bei Blockerdruckniveau V(P _max ) und der Druckaufbauzeit T _auf berechnet. A- nalog wird ausgehend vom Volumen bei Raddruckniveau V(P _moc i) der Volumenfluss Q(P _m od) berechnet. Hierzu wird jeweils eine

Druck-/Volumenkennlinie 19 (Fig. 2b) zu Grunde gelegt, welche in der Elektronik fest hinterlegt ist. In den nachstehenden Gleichungen ist P _min der sich aus dem Raddruckmodell ergebende Minimalwert des Drucks nach dem Druckabbau des vorherigen Regelzyklusses . T _auf bezeichnet die Dauer des aktuellen Druckaufbaus 25 siehe Fig. 2a).

Q(P _max ) = (V(P _max ) - V(P _min )) / T _auf (Fig. 2b, Bezugszeichen 20)

Q(Pmod) = (V(P _mod ) - V(P _min )) / T _auf (Fig. 2b, Bezugszeichen 17)

Schließlich wird mit den obigen Größen der Volumenstromfehler Q _F ehier bei der Ventilansteuerung errechnet:

Qpehier = ( Q ( Pmax ) - Q ( Pmod) ) / Q ( Pmod) ( Fig . 2b , Be zugs ze i chen

18 )

Nachfolgend sei der aktuelle Druckaufbauzyklus mit dem Wert n bezeichnet. Der darauf folgende Druckaufbauzyklus wird mit mit dem Wert n+1 indiziert. Im Zyklus n+1 wird entsprechend der nachfolgenden Formel dann der am Ventil eingestellte Volumenstrom Q _req mit dem Wert des errechneten Volumenstromfehlers Q _F ehier korrigiert, wobei der Betrag dieser Größe | Q _Fe hier insbesondere auf einen Maximalwert | Q _Fe hier I < QFehier-max be ^¬ grenzt wird.

Qreq, n+1 ⁼ Qreq, n * ( 1 + QFehier )

Vorteilhaft kann auch sein, das Korrekturverfahren gemäß der Erfindung erst dann durchzuführen, wenn bereits eine bestimmte Anzahl von Regelzyklen während eines Bremsenregelungsvorgangs vorgelegen hat. Die Regelung befindet sich

dann in einem eingeschwungenen Zustand und es werden deshalb genauere Korrekturwerte erzielt.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, Q _Fe hier über eine größere Anzahl von Zyklen oder über eine komplette ABS-Regelung zu bestimmen und einen Mittelwert aus den einzelnen Zyklen, oder über die gesamte ABS-Regelung zu bestimmen. Sinnvoll wäre insbesondere auch eine Abspeicherung des Korrekturwertes Q _F ehier über den Zündungslauf hinaus, oder ein überschreiben der in dem Bremsenregler gespeicherten Kennlinie.