VERFAHREN DURCHGEFÜHRT WIRD

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Druckregelaggregat gemäß Oberbegriff von Anspruch 13.

Aus der DE 10 2005 041 556 AI ist ein Verfahren zur Bestimmung eines zwischen einem Hauptbremszylinder und einem Einlassventil eines Radbremszylinders einer Kraftfahrzeugbrems anläge herrschenden Vordrucks bekannt. Entsprechend dem be ^¬ schriebenen Verfahren wird der Vordruck (in der Regel der Druck am Ausgang des Hauptbremszylinders) unter Berücksichtigung des Verlaufs einer NachlaufSpannung eines mit einer Pumpe verbundenen Elektromotors bestimmt, der über eine PWM Stufe (PWM: Pulsweitenmodulation) getaktet angesteuert wird Hierzu werden mehrere Kenngrößen des Spannungsverlaufs ge ^¬ messen und jeweils zur Bestimmung eines Vordruckwertes he ^¬ rangezogen, wobei eine Bewertung der Qualität und/oder Zuverlässigkeit der gemessenen Kenngrößen, eine Filterung und/oder Aufbereitung der Kenngrößen und/oder der daraus be stimmten Vordruckwerte bei mangelnder Qualität und/oder Zu ^¬ verlässigkeit der gemessenen Kenngrößen und eine Mittelung der aus den verschiedenen Kenngrößen bestimmten Vordruckwer te stattfindet, wobei nur Druckwerte von ähnlicher Größe be rücksichtigt werden und eine zeitliche Mittelung der Vor ^¬ druckwerte zur Dämpfung von Fluktuationen durchgeführt wird Für die spätere Ermittlung des Vordrucks im Betrieb der Pum pe wird eine Kennlinie in einem Datenspeicher (z.B. Festwertspeicher) einer Kraftfahrzeugbremsanlage hinterlegt. Un ter Berücksichtigung des anhand der Kennlinie errechneten Vordrucks werden dann die entsprechend in der Bremsanlage zur Drucksteuerung verwendeten Ventile angesteuert.

Die Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens wird aber dadurch erschwert, dass die Kennlinie für jede einzelne Pumpe und jede einzelne Bremsanlage infolge von Fertigungs ^¬ toleranzen unterschiedlich ausfällt. Mit zunehmender Betriebsdauer der Pumpe kommen Alterungs- und Verschleiß ^¬ erscheinungen, beispielsweise am Drehlager des Pumpenläu ^¬ fers, hinzu, die die Betriebscharakteristik des Bremssystems beeinflussen .

Im Zusammenhang mit der Bestimmung des Vordrucks in einer Kraftfahrzeugbremsanlage ist es also bekannt, aus der Gene ^¬ ratorspannung eines elektrischen Gleichstrommotors, welcher mit einer Hydraulikpumpe verbunden ist, die Drehzahl des Mo ^¬ tors bzw. der Pumpe zu bestimmen. Die Generatorspannung kann z.B. durch einen Abgriff der Spannung an den Motorklemmen in der Mitte der Pulspause erfolgen, wobei die Spannung mit ei ^¬ nem A/D-Wandler einmal pro Periode abgetastet wird. Es hat sich gezeigt, dass ein über eine so ermittelte Generator ^¬ spannung bestimmte Motordrehzahl noch zu ungenau für eine Vordruckbestimmung in modernen Kraftfahrzeugbremsanlagen ist .

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein besonders genaues Verfahren zur Schätzung des einges ^¬ tellten Drucks ohne Verwendung eines Drucksensors bereitzus ^¬ tellen, wobei das Verfahren insbesondere dann von Vorteil ist, wenn die Drehzahl der eingesetzten Pumpenmotoren individuell schwankt oder individuelle Fertigungsstreuungen der Pumpe vorliegen, die zu Abweichungen der Fördermenge führen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Verfah ^¬ ren gemäß Anspruch 1.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt eine drucksen- sorlose Druckmessung in einem Druckregelaggregat einer

Kraftfahrzeugbremsanlage mittels einer Motorpumpeneinheit bestehend aus einem Elektromotor und einer Hydraulikpumpe, wobei der Motor über eine elektrische Pulsweitenmodulation (z.B. während des Betriebs einer ABS-Regelung) angesteuert wird .

Zunächst wird gemäß dem Verfahren ein relatives Motorkenn ^¬ feld für die Serie vor der Herstellung eines individuellen Druckregelaggregats oder einer Motorpumpeneinheit oder eines Motors erstellt. Das Kennfeld umfasst zumindest die Daten

- motordrehzahlabhängiger Parameter,

- Stärke der Motoransteuerung (z.B. Duty Cycle) und

- Parameter über die Höhe der Motorlast

(z.B. Motormoment oder Gegendruck) .

Dann werden individuelle Motorkenngrößen (z.B. Maximaldrehzahl oder Drehzahl bei einem bestimmten Druck oder magnetische Motorkenngrößen etc.) nach oder während der Fertigung der Hydraulikeinheit oder des Motors ermittelt.

Anschließend wird ein aktueller drehzahlabhängiger Parameters des Motors (z.B. die aktuelle Drehzahl aus der Genera ^¬ torspannung) während des Betriebs der Pumpe bestimmt.

Schließlich wird ein für die Bremsanlage charakteristischer Druck (z.B. der Hauptzylinderdruck der Bremsanlage) über das Motorkennfeld mittels des motordrehzahlabhängigen Parameters und des aktuellen, die Stärke der Motoransteuerung bestimmenden Werts berechnet (z.B. der Duty Cycle DC der bei der Motoransteuerung vorgenommenen PWM-Regelung) , wobei bei der Berechnung eine Berücksichtigung der individuellen Motorkenngrößen vorgenommen wird.

Vorzugsweise sind im relativen Motorkennfeld Daten gespei ^¬ chert, die den drehzahlabhängigen Parameter relativ zu einem absoluten drehzahlabhängigen Parameter (z.B. Drehzahl bei Vollaussteuerung ohne Last) angeben. Hierdurch ist es möglich, später ein individuelles Kennfeld mit absoluten Drehzahlwerten durch Einbeziehung von individuell gemessenen Parametern zu berechnen.

Das relative Motorkennfeld für die Serie wird bevorzugt bei jeder individuellen Herstellung einer Bremsanlage in einen Speicher des Druckregelaggregats, welches insbesondere aus einem elektronischen Regler und einer Hydraulikeinheit zusammengesetzt ist, übertragen. Alternativ ist es bevorzugt, eine entsprechende Maßnahme zu treffen, mit der das Motor ^¬ kennfeld in das Druckregelaggregat übertragen wird.

Die individuellen Motorkenngrößen umfassen bevorzugt

- zumindest eine Kenngröße, welche die Motordrehzahl bei ei ^¬ ner vorgegebenen ersten Stärke der Motoransteuerung bei einer ersten vorgegebenen Motorlast angibt (z.B. ohne Druckbe ^¬ aufschlagung der Pumpe im Leerlauf oder lastfreier Motor) ,

- zumindest eine weitere Kenngröße, welche die Drehzahl bei einer bestimmten zweiten Motorlast (z.B. ein Moment, dass einem vorgegebenen hydraulischen Gegendruck entspricht) bei einer vorgegebenen Stärke der Motoransteuerung angibt, und

- insbesondere eine weiteren Kenngröße (z.B. ein magneti ^¬ scher Parameter des Motors), die die Abhängigkeit der Dreh ^¬ zahl von der Generatorspannung G _K angibt.

Der aktuelle motordrehzahlabhängige Parameter ist vorzugs ^¬ weise aus der Generatorspannung G _K bestimmt oder es handelt sich um die Generatorspannung selbst.

Bei dem absoluten drehzahlabhängigen Parameter handelt es sich bevorzugt um die Drehzahl bei maximaler Aussteuerung (z.B. bei DC = 100%) des individuell gefertigten Motors.

Mittels der individuellen Motorkenngrößen (N_MAX, N_200) wird/werden vorzugsweise der/die relative/n drehzahlabhängige/n Parameter (n/n_max) in absolute drehzahlabhängige Para ^¬ meter (n_max) umgerechnet. Bevorzugt sind in dem Motorkenn ^¬ feld Stützstellen mit vorhandenen Messwerten für den relativen drehzahlabhängigen Parameter bei bestimmten Druckwerten vorhanden .

Vorzugsweise wird dann das relative Motorkennfeld mit den nach dem Verfahren im vorherigen Absatz ermittelten absoluten drehzahlabhängigen Parametern (insbesondere Drehzahlwerten bei maximaler Aussteuerung) in ein absolutes Motorkennfeld umgerechnet.

In dem Motorkennfeld sind dann Stützstellen mit vorhandenen Messwerten für den absoluten drehzahlabhängigen Parameter bei bestimmten Druckwerten vorhanden. Durch Interpolation oder Extrapolation werden zweckmäßigerweise weitere Werte des absoluten drehzahlabhängigen Parameter bei Drücken berechnet, für die keine Stützstellen vorhanden sind.

Der motordrehzahlabhängige Parameter und/oder die Generatorspannung G _K wird vorzugsweise durch einfache, insbesondere mehrfache Abtastung der Generatorspannung des Motors in einer Pulspause einer PWM-Periode der PWM-Motoransteuerung bestimmt .

In der Pulspause erfolgt vorzugsweise eine Mehrfachabtas ^¬ tung. Die durch Mehrfachabtastung bestimmten Abtastwerte werden durch ein Zeitfenster selektiert, wobei das Zeitfens ^¬ ter in Abhängigkeit der Pumpendrehzahl festgelegt wird.

Die Pumpendrehzahl wird vorzugsweise aus der Generatorspannung G _K und der individuellen Motorkenngröße bestimmt.

Die Erfindung betrifft auch ein Druckregelaggregat in einer Kraftfahrzeugbremsanlage umfassend einen elektronischen Reg ^¬ ler und einen Pumpenmotor, welcher über eine PWM-Stufe angesteuert wird und mit einer Hydraulikpumpe verbunden ist, wobei Mittel zur Abtastung der Motorspannung vorhanden sind. Der elektronische Regler, genauer gesagt, die darin enthal ^¬ tene elektronische Recheneinheit, führt dabei das weiter oben beschriebene Druckmessverfahren aus.

Weitere bevorzugte Aus führungs formen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand von Figuren.

Es zeigen Fig. 1 ein Diagramm, welches ein relatives Motorkennfeld wiedergibt,

Fig. 2 ein aus dem relativen Motorkennfeld errechnetes absolutes Motorkennfeld mit einem Beispiel einer Druckschätzung nach der Erfindung während der Betriebs der (individuellen) Kraftfahrzeugbremse und

Fig. 3 ein Diagramm mit dem zeitlichen Verlauf der Motorklemmenspannung und des Winkels der Pumpenposition mit einem Zeitfenster zur Auswahl von Abtastwerten .

Fig. 1 zeigt das relative Kennfeld eines permanenterregten Gleichstrommotors mit PWM-Ansteuerung . Die Drehzahl des Mo ^¬ tors wird über den Duty Cycle (DC, 0 bis 100%) der PWM- Ansteuerung eingestellt. Auf der Ordinate ist die relative Drehzahl n/n ₀ des Motors in Prozent aufgetragen, welche sich aus dem Verhältnis von Drehzahl n bei der jeweiligen Aussteuerung der PWM zur Drehzahl n ₀ bei Vollaussteuerung (beim jeweilig vorliegenden Gegendruck) ergibt.

Auf der Abszisse ist der Gegendruck P _G dargestellt, der das Lastmoment des Motors widerspiegelt.

Das Kennfeld ergibt sich durch eine Schar von Stützstellen bei verschiedenen Duty Cycles und verschiedenen Gegendrücken bzw. Lastmomenten an dem Motor bzw. der Pumpe.

Das in Fig. 1 dargestellte relative Kennfeld wird durch Mes ^¬ sung an einem für die spätere Serienfertigung repräsentati- ven Druckregelaggregat einmalig erstellt und später dann während der Serienproduktion in Form von Stützstellen in einem Speicher des in Serie gefertigten Druckregelaggregat ge ^¬ speichert. Die Messwerte des repräsentativen Druckregelagg ^¬ regats werden besonders zweckmäßig über eine statistische Messreihe aus mehreren vor der Serie gefertigen Einzelstü ^¬ cken gebildet.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben, wie sich aus dem relativen Kennfeld das absolute Kennfeld ermitteln lässt.

Bei oder nach der Produktion eines individuellen Dreckregelaggregats oder einer Pumpeneinheit oder eines Motors werden jedesmal die nachfolgend beschriebenen individuellen Motorkenngrößen ermittelt. Diese individuellen Motorkenngrößen werden in einem Speicher des elektronischen Reglers, der mit der Hydraulikeinheit des Druckregelaggregats verbunden ist, dauerhaft hinterlegt.

Als individuelle Motorkenngröße wird zunächst der Wert der Maximaldrehzahl N_MAX bei Vollansteuerung des Motors ohne Gegenlast (entspricht einem Differenzdruck an der Pumpe von 0 bar) bestimmt. Dieser Wert lässt sich auch bei einem

Druckregelaggregat bestimmen, das noch nicht mit Hydraulik ^¬ flüssigkeit befüllt ist. Hierzu wird der mit dem Motor ver ^¬ bundene PWM-Stromregler mit einem Duty Cycle von DC = 100 % angesteuert .

Dann wird als weitere individuelle Motorkenngröße die Kenn ^¬ größe N_200 bestimmt. Diese gibt die Drehzahl des Motors bei einer definierten, vergleichsweise hohen Gegenlast, z.B. bei 200bar Gegendruck auf der Pumpenausgangsseite an.

Schließlich wird die Kenngröße U2N bestimmt. Diese bezeich ^¬ net die Magnetkonstante des Motors entsprechend dem bei ei ^¬ nem permanenterregten Gleichstrommotor gültigen Zusammenhang :

Generator Spannung

Drehzahl

U2N

Das absolute Kennfeld wird mittels der vorstehenden, nach der Fertigung ermittelten individuellen Motorkenngrößen, aus dem relativen Kennfeld erstellt. Hierzu wird für jeden Be ^¬ triebspunkt (Lastmoment/Druck) eine Umrechnung der relativen Drehzahl auf eine absolute Drehzahl vorgenommen. Die neuen Werte können dann als Stützstellen des absoluten Kennfelds temporär errechnet oder gespeichert werden. Dabei ist es zweckmäßig, das absolute Kennfeld nur temporär im Bereich des aktuellen Arbeitspunkts zu berechnen, wodurch der benötigte Speicherplatz stark reduziert werden kann. Die Drehzahl bei Vollansteuerung über der Last verhält sich beim fremderregten Gleichstrommotor nahezu linear. Daher ist sie mit den beiden Kalibrierpunkten N_MAX und N_200 ausreichend genau beschrieben. Damit ergibt sich eine Kennlinie „Dreh ^¬ zahl in Abhängigkeit vom Gegendruck" entsprechend 100% DC mit der Gleichung:

n = P-P ₀ ^■ (N ₂₀₀ - N ₀ ) + N ₀

200 0

Wird die Schar der Daten des relativen Kennfelds mit der vorstehenden individuell kalibrierten Motorkennlinie multip- liziert, erhält man das in Fig. 2 dargestellte absolute Kennfeld .

Im Folgenden wird ein Beispiel einer Druckschätzung unter Verwendung des absoluten Kennfeldes beschrieben. Der sich dem Pumpenmotor entgegenstellende Druck (Lastmoment) ent ^¬ spricht im wesentlichen dem zu schätzenden charakteristischen Druck (der charakteristische Druck der Bremsanlage ist beispielsweise der Druck am Ausgang der Tandemhauptbrems Zylinders) . Die aktuelle Generatorspannung, die sich aus der Motordrehzahl ergibt, wird durch Mehrfachabtastung der Motorklemmenspannung in der Pulspause bestimmt, wie an Hand von Fig. 3 weiter unten noch näher beschrieben wird.

Unter Berücksichtigung der aus früheren Kalibriermessungen ermittelten Magnetkonstante U2N des Motors lässt sich dann unter Berücksichtigung der zuvor bestimmten Generatorspannung und der Gleichung

_^ , , , Generator Spannung

Drehzahl = —

U2N die aktuelle Drehzahl ermitteln. Im dargestellten Beispiel in Fig. 2 beträgt die so bestimmte aktuelle Drehzahl 3500 U/min .

Mit dem weiter oben beschriebenen absoluten Kennfeld des Motors, welches unter Zuhilfenahme der nach der Fertigung ermittelten individuellen Motorkenngrößen bestimmt wurde und der ermittelten Drehzahl, kann dann der Druck im Bremskreis vor dem Pumpenausgang (entspricht im wesentlichen dem Hauptzylinderdruck) bestimmt werden. Hierzu wird der aktuelle Wert des Duty Cycle verwendet, welcher im dargestellte Bei ^¬ spiel 45% beträgt. Da in der Schar der Kurven des absoluten Kennfelds keine Kurve für DC = 45% gespeichert ist, wird auf der Ordinate eine Interpolation vorgenommen, so dass man den entsprechenden Druckwert (im dargestellten Beispiel P _akt = 81 bar) auf der Abszisse erhält.

In Fig. 3 stellt Kurve 1 den zeitlichen Verlauf der Klemmenspannung des Pumpenmotors dar. Der Pumpenmotor wird über eine PWM-Treiberstufe angesteuert. An den Motorklemmen liegt dann das Signal der Kurve 1 an. Die PWM-Periode TPWM eines PWM-Zyklus ist aufgeteilt auf eine An- und eine Aus-Phase (t ₀ N bzw. toFF) · Das Verhältnis von Länge der An-Phase zu Aus ^¬ Phase ergibt sich aus der Höhe der Aussteuerung (Duty Cycle, Werte zwischen 0 und 1) der PWM-Stufe. Während der Zeit t ₀ N ist der Motor mit der Betriebsspannung verbunden. Die Drehzahl des Pumpenmotors kann über die Generatorspannung während der Aus-Phase bestimmt werden. Bei dem eingesetzten fremderregten Gleichstrommotor verhält sich die Generatorspannung nahezu linear mit der Drehzahl. Für die Messung der Spannungswerte sind die Motorklemmen mit einem A/D-Wandler verbunden, welcher eine durch einen Triggerpuls initiierte Abtastung zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Pulpause vornimmt. Wie an Hand der Pfeile dargestellt, werden nur Ab ^¬ tastwerte der Generatorspannung innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters in der Ausschaltphase des PWM-Ansteuersignals zur Berechnung der Drehzahl berücksichtigt. Aus den so gewonnenen Daten, die nach dem Abklingen des Motorstroms liegen, kann beispielsweise ein Mittelwert für die Generator ^¬ spannung gebildet werden. Es ist außerdem möglich, aus den Daten (z.B. durch lineare Regression) eine Ausgleichsgerade zu berechnen, wodurch sich in der Regel eine höhere Messge- nauigkeit der darüber bestimmten Drehzahl ergibt.

In der beispielgemäßen hydraulischen Vorrichtung einer

Kraftfahrzeugbremse ist der oben beschriebene Motor über seine Welle mit einer Pumpe verbunden, die einen drehwinkel- abhängigen Drehmomentverlauf hat, welcher insbesondere, je nach Bauart der Pumpe, einfach, zweifach oder mehrfach periodisch verläuft. Im Falle einer Exzenter-Zweikreisradial- kolbenpumpe ergibt sich schematisch vereinfacht ein Drehmo ^¬ mentverlauf entsprechend Kurve 3 mit einer zweifachen Perio ^¬ de, d.h., die Frequenz des Momentverlaufs ist doppelt so groß wie die Drehfrequenz des Motors. Durch eine besonders bevorzugt vorgenommene geeignete Wahl des Zeitfensters kann der Einfluss des Drehmoments auf die Drehzahlbestimmung vor ^¬ teilhaft deutlich verringert werden. Dabei wird ausgenutzt, dass die Größe des Fensters über eine zunächst grobe Messung der Drehzahl so genau festgelegt werden kann, dass immer ein ganzzahliges Vielfaches einer Lasthalbwelle in dem ausge ^¬ wählten Messfenster liegt.

Wie bereits beschrieben, lässt sich mit der nach dem obigen Verfahren sehr genau bestimmten Drehzahl der Systemdruck eines Kraftfahrzeugbremssystems mit besonders hoher Genauig ^¬ keit bestimmen. Die Bestimmung des Drucks ist alternativ auch möglich, in dem das Lastmoment an der Pumpe bestimmt wird. Mit Hilfe der gewonnen Parameter ist es gemäß einer weiteren bevorzugten Aus führungs form besonders vorteilhaft möglich, über die genauere Kenntnis des Hauptzylinderdrucks eine analoge Ventilansteuerung zu verbessern.