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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Bremsanlage, umfassend hydraulisch betätigbare Radbremsen, wobei jeweils zwei Radbremsen einem Bremskreis zugeordnet sind, zumindest ein elektrisch betätigbares Radventil je Radbremse zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke, einen unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter, und eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung zum bedarfsweisen Druckaufbau in den Radbremsen, wobei der Druckraum durch jeweils ein Zuschaltventil mit einem Bremskreis verbunden oder getrennt werden kann, wobei der von der Druckbereitstellungseinrichtung bereitgestellte Druck mit einem Drucksensor gemessen wird, und wobei zur Druckregelung in den Radbremsen mit Hilfe der Druckbereitstellungseinrichtung ein Drucksignal verwendet wird. Sie betrifft weiterhin eine Bremsanlage.
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In der Kraftfahrzeugtechnik finden „Brake-by-Wire“-Bremsanlagen eine immer größere Verbreitung. Derartige Bremsanlagen umfassen oftmals neben einem durch den Fahrzeugführer betätigbaren Hauptbremszylinder eine elektrisch („by-Wire“) ansteuerbare Druckbereitstellungseinrichtung, mittels welcher in der Betriebsart „Brake-by-Wire“ eine Betätigung der Radbremsen stattfindet.
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Bei diesen modernen Bremssystemen, insbesondere elektrohydraulischen Bremssystemen mit der Betriebsart „Brake-by-Wire“, ist der Fahrer von dem direkten Zugriff auf die Bremsen entkoppelt. Bei Betätigung des Pedals werden gewöhnlich eine Pedalentkopplungseinheit und ein Simulator betätigt, wobei durch eine Sensorik der Bremswunsch des Fahrers erfasst wird. Der gewöhnlich als Hauptbremszylinder ausgebildete Pedalsimulator dient dazu, dem Fahrer ein möglichst vertrautes und komfortables Bremspedalgefühl zu vermitteln. Der erfasste Bremswunsch führt zu der Bestimmung eines Sollbremsmomentes, woraus dann der Sollbremsdruck für die Bremsen ermittelt wird. Der Bremsdruck wird dann aktiv von einer Druckbereitstellungseinrichtung in den Bremsen aufgebaut.
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Das tatsächliche Bremsen erfolgt also durch aktiven Druckaufbau in den Bremskreisen mit Hilfe einer Druckbereitstellungseinrichtung, die von einer Steuer- und Regeleinheit angesteuert wird. Durch die hydraulische Entkopplung der Bremspedalbetätigung von dem Druckaufbau lassen sich in derartigen Bremssystemen viele Funktionalitäten wie ABS, ESC, TCS, Hanganfahrhilfe etc. für den Fahrer komfortabel verwirklichen.
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In derartigen Bremssystemen ist gewöhnlich eine hydraulische Rückfallebene vorgesehen, durch die der Fahrer durch Muskelkraft bei Betätigung des Bremspedals das Fahrzeug abbremsen bzw. zum Stehen bringen kann, wenn die „By-Wire“-Betriebsart ausfällt oder gestört ist. Während im Normalbetrieb durch eine Pedalentkopplungseinheit die oben beschriebene hydraulische Entkopplung zwischen Bremspedalbetätigung und Bremsdruckaufbau erfolgt, wird in der Rückfallebene diese Entkopplung aufgehoben, so dass der Fahrer direkt Bremsmittel in die Bremskreise verschieben kann. In die Rückfallebene wird geschaltet, wenn mit Hilfe der Druckbereitstellungseinrichtung kein Druckaufbau mehr möglich ist. Dies ist u.a. dann der Fall, wenn das Rückschlagventil, welches die Druckbereitstellungseinrichtung mit dem Reservoir verbindet, nicht mehr zuverlässig sperrt, so dass ein Druckaufbau nicht mehr zuverlässig möglich ist.
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Die Druckbereitstellungseinrichtung in oben beschriebenen Bremssystemen wird auch als Aktuator bzw. hydraulischer Aktuator bezeichnet. Insbesondere werden Aktuatoren als Linearaktuatoren bzw. Lineareinheiten ausgebildet, bei denen zum Druckaufbau ein Kolben axial in einen hydraulischen Druckraum verschoben wird, der in Reihe mit einem Rotations-Translationsgetriebe gebaut ist. Die Motorwelle eines Elektromotors wird durch das Rotations-Translationsgetriebe in eine axiale Verschiebung des Kolbens umgewandelt.
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Aus der
DE 10 2013 204 778 A1 ist eine „Brake-by-Wire“-Bremsanlage für Kraftfahrzeuge bekannt, welche einen bremspedalbetätigbaren Tandemhauptbremszylinder, dessen Druckräume jeweils über ein elektrisch betätigbares Trennventil trennbar mit einem Bremskreis mit zwei Radbremsen verbunden sind, eine mit dem Hauptbremszylinder hydraulisch verbundene, zu- und abschaltbare Simulationseinrichtung, und eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung, welche durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen Druckraum gebildet wird, deren Kolben durch einen elektromechanischen Aktuator verschiebbar ist, umfasst, wobei die Druckbereitstellungseinrichtung über zwei elektrisch betätigbare Zuschaltventile mit den Einlassventilen der Radbremsen verbunden ist.
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Im Normalbetrieb wird der Fahrer durch Schalten von Fahrertrennventilen von den Radbremsen getrennt und der Linearaktuator wird durch Schalten von Aktuatorzuschaltventilen bzw. Zuschaltventilen hydraulisch mit den Radbremsen verbunden. Ein Verfahren des Linearaktuators aus seiner Ruhelage nach vorn bewirkt einen Druckaufbau und im umgekehrten Falle einen Druckabbau in den Radbremsen.
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Zur besseren Druckregelung steht ein Drucksensor im Bereich zwischen Aktuator und den Aktuatorzuschaltventilen zur Verfügung. Dieser Sensor erfasst den vom Linearaktuator erzeugten hydraulischen Druck (Systemdruck). Die Position des Linearaktuators wird gewöhnlich erfasst durch einen Motorwinkelsensor.
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Bei der Druckregelung können dabei folgende Probleme auftreten. Der zwischen dem Linearaktuator und den Aktuatorzuschaltventilen angeordnete Drucksensor erfasst den hydraulischen Druck, den der Linearaktuator erzeugt und der sich im Wesentlichen aus der Summe von Raddruck und Staudruck zusammensetzt. Insbesondere bei schneller Betätigung und/oder hoher Viskosität der Bremsflüssigkeit, z. B. durch Tieftemperatur, entspricht dieser Sensorwert dynamisch nur bedingt dem Druck in der Radbremse. Somit ist der Messwert als Istwert des Regelkreises gestört, was die Druckregelung verschlechtert und zu Druck- und damit auch Aktuatorschwingungen führt.
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Zur Kompensation dieser störenden Einflüsse kann die Druckregelung in diesen Fällen eine aus der Aktuatorposition und der Druck-Volumen(pV)-Kennlinie der Bremssättel ermittelten Druckwert als Regelgröße verwenden, jedoch stören hier Einflüsse wie Lüftspiel und Toleranzen von +/–20 % dieser Kennlinie von Exemplar zu Exemplar und können sich daher negativ auf Präzision und Robustheit der Druckregelung auswirken.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, durch eine geeignete Kombination dieser Signale eine stationäre Genauigkeit und eine schnelle Reaktion der Druckregelung durch ein dafür besonders geeignetes Drucksignal zu realisieren.
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In Bezug auf das Verfahren wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Signal des Drucksensors mit einem Tiefpassfilter gefiltert wird, und dass aus dem von der Druckbereitstellungseinrichtung verschobenen Bremsmittelvolumen und einer Bremsenkennlinie ein Modelldruckwert berechnet wird, und dass der Modelldruckwert mit einem Hochpassfilter gefiltert wird, und dass beide gefilterte Signale zu einem Gesamtsignal addiert werden, wobei dieses Gesamtdrucksignal zur Druckregelung verwendet wird.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass Basis für eine präzise Druckregelung ein möglichst störungsfreies Signal des vorliegenden Systemdruckes verwendet werden sollte. Der gemessene Druck unterliegt dabei Schwankungen und Oszillationen. Der mittels einer pV-Kennlinie gebildete Druck weist hingegen hohe Toleranzen auf, so dass eine einfache Mittelung dieser beiden Signale nicht zu einem besonders geeigneten Drucksignal für die Druckregelung führt. Beide Signale weisen aber spezifische Eigenschaften auf, die für deine Druckregelung vorteilhaft sind. So ist das vom Drucksensor bereitgestellte Signal des gemessenen Druckes sehr präzise im stationären Zustand der Bremsanlage. Das mittels der pV-Kennlinie ermittelte Drucksignal wiederum zeigt eine schnelle und verzögerungsfreie Reaktion auf Druckveränderungen auf und wird durch Effekte des Systemdruckes nicht gestört.
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Wie nunmehr erkannt wurde, können diese Eigenschaften der beiden Signale zur Bildung eines präzisen und schnellen Drucksignals für die Druckregelung in spezifischer Weise kombiniert werden, indem das Signal des gemessenen Druckes tiefpassgefiltert wird, das Signal aus der Kennlinie hochpassgefiltert wird und anschließend beide Signale addiert werden. Auf diese Weise wird aus dem gemessenen Drucksignal das präzise langwellige Verhalten extrahiert, während die schnellen Änderungen aus dem mittels der pV-Kennlinie gewonnen Signal extrahiert werden. Das auf diese Weise kombinierte Signal weist eine schnelle Reaktion auf Druckänderungen auf, wird durch Systemdruckeffekte nicht gestört und ist im stationären Betrieb sehr genau.
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Die Druckbereitstellungseinrichtung ist in einer ersten bevorzugten Ausführungsform ein Linearaktuator, umfassend einen Elektromotor und ein Rotations-Translationsgetriebe, welches die Rotation der Motorwelle in die Translationsbewegung eines Druckkolbens umsetzt, der zum Druckaufbau in einen mit Bremsflüssigkeit bzw. Druckmittel gefüllten, insbesondere zylinderförmigen, hydraulischen Raum verschiebt.
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In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist die Druckbereitstellungseinrichtung eine Kolbenpumpe, insbesondere eine Zweikolbenpumpe. Hier wird mittels des Pumpenwinkels bzw. Umdrehungen das verschobene Volumen geschätzt.
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Die Bremsenkennlinie ist bevorzugt eine pV-Kennlinie bzw. Druck-Volumen-Kennlinie, die einen Zusammenhang zwischen dem in die Bremsen verschobenen Druckmittelvolumen und dem Radbremsdruck darstellt.
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Vorteilhafterweise werden für den Tiefpassfilter und den Hochpassfilter dieselbe Zeitkonstante verwendet. Damit wird sichergestellt, dass falls beide Signale identisch oder sehr ähnlich sein sollten, keine zusätzliche Störung generiert wird. Insbesondere wird damit sichergestellt, dass von jedem Signal der qualitativ bessere Anteil verwendet wird.
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Der Wert der Zeitkonstanten wird vorzugsweise zwischen 5 ms und 150 ms, insbesondere zu 16 ms bei Systemen mit Linearaktuator und 50 ms bei Systemen mit 2-Kolbenpumpe, gewählt.
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Bevorzugt wird zur Berechnung des Modelldruckwertes aus dem Verschiebeweg des Kolbens, der sich aus Drehwinkel und Spindelsteigung ergibt, sowie des Kolbendurchmessers und der Ventilaktivierung der Zuschaltventile, die insbesondere in geöffnetem Zustand die Druckbereitstellungseinrichtung mit den Radbremsen hydraulisch verbinden und in geschlossenem Zustand von ihnen trennen, ein Bremssattelvolumen berechnet, wobei aus diesem Bremssattelvolumen mit Hilfe der Bremsenkennlinie der Modelldruckwert berechnet wird. Im Falle einer Anlage mit 2-Kolbenpumpe wird das Volumen über die Anzahl der Umdrehungen mal Volumen pro Umdrehung geschätzt.
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Aus der Abweichung zwischen Modelldruckvolumen und dem aus dem Sensorsignal berechneten Volumen wird vorteilhafterweise mittels eines Gewichtungsfaktors von ca. 1 % pro Rechenzyklus eine Korrekturgröße gebildet, durch die das Modellvolumen und somit der Modelldruck im Sinne einer Beobachterrückführung an das Sensorsignal herangeführt wird. Damit ist vorteilhaft sichergestellt, dass das Modellsignal dem Sensorsignal in endlicher Zeit folgt. Pro Rechenzyklus wird bevorzugt folgende Zuweisung ausgeführt: Ein neues Modellvolumen ergibt sich aus dem alten Modellvolumen plus dem Volumen aus inzwischen stattgefundener Verschiebung des Linearaktuators plus der Korrekturgröße. Der Modelldruck ergibt sich dann aus dem Modellvolumen und der pV-Kennlinie.
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Aus dem Modelldruckwert und der Korrekturgröße wird vorteilhafterweise ein modifizierter Modelldruckwert gebildet, welcher hochpassgefiltert wird und welcher zum tiefpassgefilterten Signal des Drucksensors zur Bildung des Gesamtdrucksignals addiert wird.
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Das Signal des Drucksensors wird vorteilhafterweise mit einem Tiefpassfilter vorgefiltert, dessen Zeitkonstante geringer ist als die Zeitkonstante des Tiefpassfilters zur Bildung des Signals, welches zur Berechnung des Gesamtsignals verwendet wird. Sie wird insbesondere im Bereich zwischen 5 ms und 15 ms, insbesondere zu 10 ms gewählt, im Falle System mit 2-Kolbenpumpe wie auch in Systemen mit Linearaktuator. Das Signal des Drucksignals wird also gewissermaßen zunächst mit einem ersten Tiefpassfilter vorgefiltert. Danach wird es noch einmal tiefpassgefiltert mit einer höheren Zeitkonstante, bevor es zu dem hochpassgefilterten Modellsignal addiert wird.
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Die Bremsenkennlinie wird bevorzugt während des Betriebs der Bremsanlage gelernt. Das heißt, während eines jeweiligen Bremsvorganges und wenn sowohl das Signal des Drucksensors als auch die Information über das verschobene Bremsvolumen möglichst ungestört und damit präzise vorliegen, dies erfolgt bevorzugt nur in Anlagen mit Linearaktuator.
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Bevorzugt werden Staudruckeffekte modelliert und bei der Bildung des Gesamtsignals berücksichtigt. Staudruckeffekte entstehen insbesondere dadurch, dass die Bremsflüssigkeit schnell und/oder abrupt durch die hydraulischen Leitungen gepresst wird. Das Modell der Staudruckeffekte wird bevorzugt verwendet, um das Signal des Drucksensors zu korrigieren. Der Staudruck setzt sich im Wesentlichen aus einem Beschleunigungsanteil und einem Geschwindigkeitsanteil zusammen. Der Beschleunigungsanteil ist proportional zur Beschleunigung der Geschwindigkeit in den Bremsleitungen und der Geschwindigkeitsanteil ist proportional zur Strömungsgeschwindigkeit.
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In Bezug auf die Bremsanlage wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit Mitteln zur Durchführung eines oben beschriebenen Verfahrens. Diese Mittel umfassen bevorzugt eine Steuer- und Regeleinheit, die signaleingangsseitig mit einem Drucksensor und einem Sensor einer Erfassung des Zustandes der Druckbereitstellungseinrichtung, insbesondere ein Sensor zur Erfassung der Motorlage und/oder des Verfahrweges eines Druckkolbens, verbunden ist.
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Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass durch die beschriebene Generierung eines Drucksignales für die Druckregelung in einer Bremsanlage eine besonders präzise und gleichzeitig reaktionsschnelle Regelung ermöglicht wird, wodurch Sicherheit, Fahrkomfort und auch Lebenszeit der Bremsanlage vergrößert werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in stark schematisierter Darstellung:
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1 eine Bremsanlage in einer bevorzugten Ausführungsform,
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2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens in einer ersten bevorzugten Ausführungsform,
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3 einen beispielhaften Verlauf verschiedener Signale, und
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4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform.
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Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage 1 dargestellt. Die Bremsanlage umfasst einen mittels eines Betätigungs- bzw. Bremspedals 1a betätigbaren Hauptbremszylinder 2, eine mit dem Hauptbremszylinder 2 zusammen wirkende Simulationseinrichtung 3, einen dem Hauptbremszylinder 2 zugeordneten, unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter 4, eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 5, welche durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen Druckraum 37 gebildet wird, deren Kolben 36 durch einen elektromechanischen Aktuator verschiebbar ist, eine elektrisch steuerbare Druckmodulationseinrichtung zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke und eine elektronische Steuer- und Regeleinheit 12.
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Eine nicht näher bezeichnete Druckmodulationseinrichtung umfasst beispielsgemäß je hydraulisch betätigbare Radbremsen 8, 9, 10, 11 und je betätigbarer Radbremse 8, 9, 10, 11 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges ein Einlassventil 6a–6d und ein Auslassventil 7a–7d, die paarweise über Mittenanschlüsse hydraulisch zusammengeschaltet und an die Radbremsen 8, 9, 10, 11 angeschlossen sind. Die Eingangsanschlüsse der Einlassventile 6a–6d werden mittels Bremskreisversorgungsleitungen 13a, 13b mit Drücken versorgt, die in einer „Brake-by-Wire“-Betriebsart aus einem Systemdruck abgeleitet werden, der in einer an den Druckraum 37 der Druckbereitstellungseinrichtung 5 angeschlossenen Systemdruckleitung 38 vorliegt. Die Bremsen 8, 9 sind dabei an einen ersten Bremskreis 27, die Bremsen 10, 11 an einen zweiten Bremskreis 33 hydraulisch angeschlossen.
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Den Einlassventilen 6a–6d ist jeweils ein zu den Bremskreisversorgungsleitungen 13a, 13b hin öffnendes Rückschlagventil 50a–50d parallel geschaltet. In einer Rückfallbetriebsart werden die Bremskreisversorgungsleitungen 13a, 13b über hydraulische Leitungen 22a, 22b mit den Drücken der Druckräume 17, 18 des Hauptbremszylinders 2 beaufschlagt. Die Ausgangsanschlüsse der Auslassventile 7a–7d sind über eine Rücklaufleitung 14b mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 verbunden.
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Der Hauptbremszylinder 2 weist in einem Gehäuse 21 zwei hintereinander angeordnete Kolben 15, 16 auf, die die hydraulischen Druckräume 17, 18 begrenzen. Die Druckräume 17, 18 stehen einerseits über in den Kolben 15, 16 ausgebildete radiale Bohrungen sowie entsprechende Druckausgleichsleitungen 41a, 41b mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 in Verbindung, wobei die Verbindungen durch eine Relativbewegung der Kolben 17, 18 im Gehäuse 21 absperrbar sind. Die Druckräume 17, 18 stehen andererseits mittels der hydraulischen Leitungen 22a, 22b mit den bereits genannten Bremskreisversorgungsleitungen 13a, 13b in Verbindung.
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In der Druckausgleichsleitung 41a ist ein stromlos offenes Ventil 28 enthalten. Die Druckräume 17, 18 nehmen nicht näher bezeichnete Rückstellfedern auf, die die Kolben 15, 16 bei unbetätigtem Hauptbremszylinder 2 in einer Ausgangslage positionieren. Eine Kolbenstange 24 koppelt die Schwenkbewegung des Bremspedals 1a infolge einer Pedalbetätigung mit der Translationsbewegung des ersten Hauptbremszylinderkolbens 15, dessen Betätigungsweg von einem, vorzugsweise redundant ausgeführten, Wegsensor 25 erfasst wird. Dadurch ist das entsprechende Kolbenwegsignal ein Maß für den Bremspedalbetätigungswinkel. Es repräsentiert einen Bremswunsch des Fahrzeugführers.
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In den an die Druckräume 17, 18 angeschlossenen Leitungsabschnitten 22a, 22b ist je ein Trennventil 23a, 23b angeordnet, welches als ein elektrisch betätigbares, vorzugsweise stromlos offenes, 2/2-Wegeventil ausgebildet ist. Durch die Trennventile 23a, 23b kann die hydraulische Verbindung zwischen den Druckräumen 17, 18 des Hauptbremszylinders und den Bremskreisversorgungsleitungen 13a, 13b abgesperrt werden. Ein an den Leitungsabschnitt 22b angeschlossener Drucksensor 20 erfasst den im Druckraum 18 durch ein Verschieben des zweiten Kolbens 16 aufgebauten Druck.
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Die Simulationseinrichtung 3 ist hydraulisch an den Hauptbremszylinder 2 ankoppelbar und besteht beispielsgemäß im Wesentlichen aus einer Simulatorkammer 29, einer Simulatorfederkammer 30 sowie einem die beiden Kammern 29, 30 voneinander trennenden Simulatorkolben 31. Der Simulatorkolben 31 stützt sich durch ein in der Simulatorfederkammer 30 angeordnetes elastisches Element (z. B. eine Feder), welches vorteilhafterweise vorgespannt ist, am Gehäuse 21 ab. Die Simulatorkammer 29 ist mittels eines elektrisch betätigbaren Simulatorventils 32 mit dem ersten Druckraum 17 des Hauptbremszylinders 2 verbindbar. Bei Vorgabe einer Pedalkraft und geöffnetem Simulatorventil 32 strömt Druckmittel vom Hauptbremszylinder-Druckraum 17 in die Simulatorkammer 29. Ein hydraulisch antiparallel zum Simulatorventil 32 angeordnetes Rückschlagventil 34 ermöglicht unabhängig vom Schaltzustand des Simulatorventils 32 ein weitgehend ungehindertes Zurückströmen des Druckmittels von der Simulatorkammer 29 zum Hauptbremszylinder-Druckraum 17. Andere Ausführungen und Anbindungen der Simulationseinrichtung 3 an den Hauptbremszylinder 2 sind denkbar.
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Die elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 5 ist als eine hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung bzw. ein einkreisiger elektrohydraulischer Aktuator ausgebildet, deren/ dessen Druckkolben 36, welcher den Druckraum 37 begrenzt, von einem schematisch angedeuteten Elektromotor 35 unter Zwischenschaltung eines ebenfalls schematisch dargestellten Rotations-Translationsgetriebes betätigbar ist. Ein der Erfassung der Rotorlage des Elektromotors 35 dienender, lediglich schematisch angedeuteter Rotorlagensensor ist mit dem Bezugszeichen 44 bezeichnet. Zusätzlich kann auch ein Temperatursensor zum Sensieren der Temperatur der Motorwicklung verwendet werden.
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Der durch die Kraftwirkung des Kolbens 36 auf das in dem Druckraum 37 eingeschlossene Druckmittel erzeugte Aktuatordruck wird in die Systemdruckleitung 38 eingespeist und mit einem vorzugsweise redundant ausgeführten Drucksensor 19 erfasst. Bei geöffneten Zuschaltventilen 26a, 26b gelangt das Druckmittel in die Radbremsen 8, 9, 10, 11 zu deren Betätigung. Durch Vor- und Zurückschieben des Kolbens 36 erfolgt so bei geöffneten Zuschaltventilen 26a, 26b bei einer Normalbremsung in der „Brake-by-Wire“-Betriebsart ein Radbremsdruckaufbau und -abbau für alle Radbremsen 8, 9, 10, 11. Beim Druckabbau strömt dabei das vorher aus dem Druckraum 37 in die Radbremsen 8, 9, 10, 11 verschobene Druckmittel auf dem gleichen Wege wieder in den Druckraum 37 zurück. Dagegen strömt bei einer Bremsung mit radindividuell unterschiedlichen, mit Hilfe der Einlass- und Auslassventile 6a–6d, 7a–7d geregelten Radbremsdrücken (z. B. bei einer Antiblockierregelung (ABS-Regelung)) der über die Auslassventile 7a–7d abgelassene Druckmittelanteil in den Druckmittelvorratsbehälter 4 und steht somit zunächst der Druckbereitstellungseinrichtung 5 zur Betätigung der Radbremsen 8, 9, 10, 11 nicht mehr zur Verfügung. Ein Nachsaugen von Druckmittel in den Druckraum 37 ist durch ein Zurückfahren des Kolbens 36 bei geschlossenen Zuschaltventilen 26a, 26b möglich.
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In der Steuer- und Regeleinheit 12 ist ein oben beschriebenes Verfahren, welches in einer bevorzugten Ausführungsform in Zusammenhang mit 2 und einer weiteren bevorzugten Ausführungsform im Zusammenhang mit 4 besprochen wird, softwaremäßig implementiert. Die Steuer- und Regeleinheit 12 ist signaleingangsseitig mit dem Drucksensor 19 verbunden, dessen Signal ihr den aktuell herrschenden Systemdruck liefert.
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Ein Verfahren in einer bevorzugten Ausführungsform ist schematisch in 2 dargestellt. Ein von dem Drucksensor 19 aufgrund des gemessenen Druckes bereitgestelltes Drucksignal 70 wird in einem Block 76 mit einem Tiefpassfilter tiefpassgefiltert, woraus ein tiefpassgefiltertes Drucksignal 84 resultiert. Das Drucksignal 84 entspricht damit dem niederfrequenten Anteil des ungefilterten Signals 70. Die hochfrequenten Anteile des Signals 70, die auf Staudrücken und Druckstörungen basieren, sind in dem Signal 84 ausgefiltert.
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Ein Signal 90 wird mit Hilfe des durch die Druckbereitstellungseinrichtung 5 verschobenen Druckmittelvolumens und einer pV-Kennlinie, die den Druck als Funktion des verschobenen Volumens beschreibt, berechnet. Das Signal 90 wird in einem Block 96 hochpassgefiltert, woraus ein hochpassgefiltertes Signal 102 resultiert. Das auf diese Weise hochpassgefilterte Signal 102 weist nur noch hochfrequente Anteile des Signals 90 auf, das niederfrequente Verhalten ist nicht mehr vorhanden. Das Signal 102 repräsentiert auf diese Weise schnelle Druckänderungen. Die beiden Filterungen in den Blöcken 76 und 96 verwenden bevorzugt Filter mit den gleichen Zeitkonstanten.
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In einem Addierschritt 120 werden die beiden Signale 84, 102 addiert, woraus ein Gesamtdrucksignal 126 resultiert. Das niederfrequente Verhalten des Gesamtdrucksignales 126 ist gegeben durch das niederfrequente Verhalten des Signals 70 des Drucksensors, während das hochfrequente Verhalten durch das Signal 90 gegeben ist. Das Gesamtdrucksignal 126 wird in einem Block 130 zur Druckregelung in der Bremsanlage 1 verwendet.
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Ein beispielhafter Signalverlauf aus einer Simulation des Verfahrens bei einem Bremsvorgang ist in der 3 dargestellt. Auf der x-Achse 134 ist die Zeit aufgetragen, während auf der y-Achse 136 der Druck dargestellt ist. Eine Kurve 140 (Requested Pressure) stellt den angeforderten Druck bzw. Solldruck während eines Bremsvorganges dar. Die Druckanforderung kann basieren auf einem Bremswunsch des Fahrers und/oder auf von einem Fahrsicherheits- und/oder Fahrassistenzsystem geforderten Druck.
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Eine Kurve 150 (Measured System Pressure) zeigt das Signal des von dem Drucksensor 19 gemessenen Druckes. Eine Kurve 156 (Lowpassfiltered System Pressure) zeigt das tiefpassgefilterte Signal der Kurve 150. Dieses enthält deutlich weniger Schwingungen in kleinen Zeitskalen als das ungefilterte Signal gemäß Kurve 150. Eine Kurve 162 (WheelPressure) zeigt den in der Simulation bestimmten Druck in den Radbremsen, welcher viele hochfrequente Anteile enthält, die aus den oben beschrieben Störeinflüssen resultieren, und sich daher zur Druckregelung nicht eignet.
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Eine Kurve 168 (Model Pressure) zeigt ein mit Hilfe des verschobenen Volumens und einer pV-Kennlinie gewonnenes Drucksignal. Das hochpassgefilterte Modellsignal gemäß Kurve 168 (Hipassfiltered Model Pressure) wird durch eine Kurve 172 repräsentiert.
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Eine Kurve 176 (Combined Signal) schließlich repräsentiert ein kombiniertes Drucksignal, welches aus der Addition des hochpassgefilterten Modellsignals gemäß Kurve 172 und dem tiefpassgefilterten Signal des Drucksensors gemäß Kurve 156 hervorgeht.
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Ein Verfahren in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird in Zusammenhang mit 4 besprochen. Ein von dem Drucksensor 19 aufgrund des gemessenen Druckes bereitgestelltes Drucksignal 70 wird in einem Block 76 mit einem Tiefpassfilter tiefpassgefiltert, woraus ein tiefpassgefiltertes Drucksignal 84 resultiert. Das Drucksignal 84 entspricht damit dem niederfrequenten Anteil des ungefilterten Signals 70. Die hochfrequenten Anteile des Signals 70, die auf Staudrücken und Druckstörungen basieren, sind in dem Signal 84 ausgefiltert.
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Ein Signal 200 ist ein Modelldrucksignal, welches beispielsgemäß auf folgende Weise berechnet wird. Aus dem Drehwinkel des Linearaktuators der Druckbereitstellungseinrichtung 5 und der Ventilaktivierung der Zuschaltventile 26a, 26b und/oder Einlassventile 6a–6d und/oder Auslassventile 7a–7d wird ein Sattelvolumen errechnet, d.h. es wird bestimmt wieviel Bremsmittel in die jeweilige Radbremse 8, 9, 10, 11 geströmt ist. Mit Hilfe einer Bremsenkennlinie, insbesondere einer pV-Kennlinie wird nun ein Bremsdruck abgeschätzt. Hierbei ist zu beachten, dass je nach Anzahl der zugleich befüllten Radbremsen 8, 9, 10, 11 eine andere pV-Kennlinie gilt, die hier vereinfachend pV-Kennlinie genannt wird.
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Aus der Differenz zwischen dem auf diese Weise gewonnenen Modelldruck und dem Gesamtdruck wird eine Korrekturgröße gebildet, die den Modelldruck langsam, beispielsweise mit einer Zeitkonstanten von T = 300 ms, an den Sensordruck 70 heranführt. Auf diese Weise wird ein neuer Modelldruck gebildet, der nun als Signal 200 für die nächste Bestimmung des Gesamtdruckes verwendet wird.
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Das Signal 200 wird in einem Block 206 hochpassgefiltert, woraus ein hochpassgefiltertes Signal 210 resultiert. Das auf diese Weise hochpassgefilterte Signal 210 weist nur noch hochfrequente Anteile auf, das niederfrequente Verhalten ist nicht mehr vorhanden. Das Signal 210 repräsentiert auf diese Weise schnelle Druckänderungen. Die beiden Filterungen in den Blöcken 76 und 206 verwenden bevorzugt Filter mit der gleichen Zeitkonstanten.
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In einem Addierschritt 220 werden die beiden Signale 84, 210 addiert, woraus ein Gesamtdrucksignal 226 resultiert. Das niederfrequente Verhalten des Gesamtdrucksignales 226 ist gegeben durch das niederfrequente Verhalten des Signals 70 des Drucksensors, während das hochfrequente Verhalten durch das Signal 200 gegeben ist. Das Gesamtdrucksignal 226 wird in einem Block 240 zur Druckregelung in der Bremsanlage 1 verwendet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013204778 A1 [0007]