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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Parameterschätzung für ein mit einer motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung ausgestattetes Bremssystem eines Fahrzeugs und ein Bremssystem für ein Fahrzeug. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Parameterschätzung für ein mit einer motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung ausgestattetes Bremssystem eines Fahrzeugs. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines mit einer motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung ausgestatteten Bremssystems eines Fahrzeugs.
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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik, wie beispielsweise der
DE 10 2017 212 360 A1 , ist es bekannt, ein Bremssystem mit einer auch als motorisierte Plungervorrichtung bezeichenbaren motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung und mit einer Vorrichtung oder Steuervorrichtung zum Ansteuern eines Elektromotors der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung auszustatten.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Parameterschätzung für ein mit einer motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung ausgestattetes Bremssystem eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Bremssystem für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 8, ein Verfahren zur Parameterschätzung für ein mit einer motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung ausgestattetes Bremssystem eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und ein Verfahren zum Betreiben eines mit einer motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung ausgestatteten Bremssystems eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
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Vorteile der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft vorteilhafte Möglichkeiten zum Festlegen/Bestimmen zumindest einer Elastizität oder einer Steifigkeit als notwendige Parameter eines inversen Systemmodells für ein mit einer motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung ausgestattetes Bremssystem eines Fahrzeugs. Insbesondere schafft die vorliegende Erfindung „robuste“ Möglichkeiten zur Festlegung der Elastizität und/oder der Steifigkeit des jeweiligen Bremssystems, bei welchen auch die Elastizität und/oder Steifigkeit beeinträchtigende Größe berücksichtigbar sind. Damit ist auch unter extremen Randbedingungen eine verlässliche Festlegung der Elastizität und/oder der Steifigkeit des jeweiligen Bremssystems mittels der vorliegenden Erfindung gewährleistet. Insbesondere können die Elastizität und/oder die Steifigkeit des jeweiligen Bremssystems an produktionsbedingte Abweichung des jeweiligen Bremssystems von seinem Standartbremssystemtyp, alterungsbedingte Änderungen des jeweiligen Bremssystems und/oder an auf das jeweilige Bremssystem einwirkende wechselnde Umgebungseinflüsse angepasst werden. In allen hier aufgezählten Fällen können die Elastizität und/oder Steifigkeit des jeweiligen Bremssystems verlässlich festgelegt werden. Die vorliegende Erfindung unterstützt somit auch eine kostengünstige Massenproduktion von jeweils mit einer motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung ausgestatteten Bremssystemen, da trotz einer Abweichung an einem der Bremssysteme von seinem typischen Serienprodukt dessen Elastizität und/oder Steifigkeit mittels der vorliegenden Erfindung noch verlässlich festgelegt werden können.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Vorrichtung weist eine erste Tiefpassfiltereinrichtung und/oder eine zweite Tiefpassfiltereinrichtung auf, wobei die Rechnereinrichtung dazu ausgelegt und/oder programmiert ist, die Elastizität des Bremssystems und/oder die Steifigkeit des Bremssystems zumindest unter Berücksichtigung des ungefilterten oder mittels der ersten Tiefpassfiltereinrichtung gefilterten verschobenen Bremsflüssigkeitsvolumens und der ungefilterten oder mittels der zweiten Tiefpassfiltereinrichtung gefilterten Druckänderung festzulegen. Durch eine mittels der ersten Tiefpassfiltereinrichtung und/oder mittels der zweiten Tiefpassfiltereinrichtung ausgeführte Tiefpassfilterung kann ein an dem jeweils gefilterten Signal auftretendes Signalrauschen begrenzt/reduziert werden.
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Vorzugsweise ist die Rechnereinrichtung zusätzlich dazu ausgelegt und/oder programmiert, einen Verstellweg des mindestens einen mittels des angesteuerten Elektromotors verstellten Kolbens der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung aus seiner jeweiligen Ausgangsstellung zu schätzen oder aus mindestens einem an die Rechnereinrichtung bereitgestellten Verstellwegsensorsignal auszulesen, wobei die Rechnereinrichtung dazu ausgelegt und/oder programmiert ist, das mittels des mindestens einen verstellbaren Kolbens zwischen der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung und zumindest dem an der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung angrenzenden Teil des Bremssystems verschobene Bremsflüssigkeitsvolumen anhand des geschätzten oder ausgelesenen Verstellwegs des mindestens einen verstellten Kolbens zu schätzen. Da herkömmlicherweise eine motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung meistens mit mindestens einem Verstellwegsensor, wie z.B. einem Drehwinkelsensor ihres Elektromotors, ausgestattet ist, kann ein verlässlicher Schätzwert für das verschobene Bremsflüssigkeitsvolumen mit der hier beschriebenen Ausführungsform der Vorrichtung leicht festgelegt werden, wodurch die Notwendigkeit einer weiteren Sensorik zum Messen des verschobenen Bremsflüssigkeitsvolumens entfällt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung ist die Rechnereinrichtung zusätzlich dazu ausgelegt und/oder programmiert, ein in mindestens einer Speicherkammer des Bremssystems zwischengespeichertes Speichervolumen zu schätzen oder aus mindestens einem an die Rechnereinrichtung bereitgestellten Speicherkammersensorsignal auszulesen, wobei die Rechnereinrichtung auch dazu ausgelegt und/oder programmiert ist, die Elastizität des Bremssystems und/oder die Steifigkeit des Bremssystems zumindest unter Berücksichtigung des geschätzten oder ausgelesenen verschobenen Bremsflüssigkeitsvolumens, der geschätzten oder ausgelesenen Druckänderung und des in der mindestens einen Speicherkammer zwischengespeicherten Speichervolumens festzulegen. Die hier beschriebene Ausführungsform der Vorrichtung ermöglicht damit eine genauere und verlässlichere Festlegung der Elastizität und/oder der Steifigkeit des jeweiligen Bremssystems.
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Ebenso kann die Motorsteuereinrichtung zusätzlich dazu ausgelegt und/oder programmiert sein, einen elektrischen Motor einer motorisierten Bremsdruckaufbauvorrichtung des Bremssystems derart anzusteuern, dass mittels der motorisierten Bremsdruckaufbauvorrichtung ein Differenzvolumen in oder aus zumindest dem an der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung angrenzenden Teil des Bremssystems verschiebbar ist, wobei die Rechnereinrichtung zusätzlich dazu ausgelegt und/oder programmiert ist, das Differenzvolumen zu schätzen oder aus mindestens einem weiteren an die Rechnereinrichtung bereitgestellten Volumensensorsignal auszulesen und die Elastizität des Bremssystems und/oder die Steifigkeit des Bremssystems zumindest unter Berücksichtigung des geschätzten oder ausgelesenen verschobenen Bremsflüssigkeitsvolumens, der geschätzten oder ausgelesenen Druckänderung und des in oder aus zumindest dem an der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung angrenzenden Teil des Bremssystems verschobenen Differenzvolumens festzulegen. Auch auf diese Weise können die Elastizität und/oder die Steifigkeit des jeweiligen Bremssystems genauer und verlässlicher festgelegt werden.
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Alternativ oder ergänzend kann die Rechnereinrichtung auch dazu ausgelegt und/oder programmiert sein, zumindest unter Berücksichtigung des geschätzten oder ausgelesenen verschobenen Bremsflüssigkeitsvolumens und der geschätzten oder ausgelesenen Druckänderung ein Totvolumen des Bremssystems zu schätzen, und die Elastizität des Bremssystems und/oder die Steifigkeit des Bremssystems zumindest unter Berücksichtigung des geschätzten oder ausgelesenen verschobenen Bremsflüssigkeitsvolumens, der geschätzten oder ausgelesenen Druckänderung und des geschätzten Totvolumens festzulegen. Auch die Schätzung und Berücksichtigung des Totvolumens des Bremssystems kann zur Verbesserung der Genauigkeit und der Verlässlichkeit der festgelegten Elastizität oder Steifigkeit des jeweiligen Bremssystems beitragen.
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Als vorteilhafte Weiterbildung kann die Motorsteuereinrichtung zusätzlich dazu ausgelegt und/oder programmiert sein, zumindest eine Soll-Größe bezüglich eines Soll-Betriebsmodus des Elektromotors der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung unter Berücksichtigung mindestens einer Vorgabe-Größe bezüglich einer von einem Fahrer oder einer Geschwindigkeitsautomatik des Fahrzeugs angeforderten Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Fahrzeugverzögerung und unter zusätzlicher Berücksichtigung der von der Rechnereinrichtung festgelegten Elastizität und/oder Steifigkeit des Bremssystems festzulegen, und unter Berücksichtigung zumindest der festgelegten Soll-Größe mindestens ein Motorsteuersignal an den Elektromotor auszugeben. Mittels der hier beschriebenen Weiterbildung der Vorrichtung können sowohl eine Bremskraftverstärkung als auch eine autonome Bremsung des jeweiligen Fahrzeugs bewirkt werden, wobei durch die Berücksichtigung der festgelegten Elastizität und/oder Steifigkeit des jeweiligen Bremssystems in beiden Fällen sichergestellt ist, dass die angeforderte Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Fahrzeugverzögerung verlässlich eingehalten wird.
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Die vorausgehend beschriebenen Vorteile sind auch bei einem Bremssystem für ein Fahrzeug mit einer derartigen Vorrichtung zur Parameterschätzung und der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung mit dem mittels der Vorrichtung ansteuerbaren Elektromotor gewährleistet.
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Auch ein Ausführen eines korrespondierenden Verfahrens zur Parameterschätzung für ein mit einer motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung ausgestattetes Bremssystem eines Fahrzeugs bewirkt die oben beschriebenen Vorteile. Das Verfahren zur Parameterschätzung kann gemäß den oben erläuterten Ausführungsformen der Vorrichtung weitergebildet werden.
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Des Weiteren schafft auch ein Ausführen eines entsprechenden Verfahrens zum Betreiben eines mit einer motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung ausgestatteten Bremssystems eines Fahrzeugs die oben beschriebenen Vorteile, wobei auch in diesem Fall das Verfahren gemäß den oben erläuterten Ausführungsformen der Vorrichtung weitergebildet werden kann.
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Figurenliste
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zur Parameterschätzung für ein mit einer motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung ausgestattetes Bremssystem eines Fahrzeugs;
- 2 ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben eines mit einer motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung ausgestatteten Bremssystems eines Fahrzeugs; und
- 3a und 3b eine schematische Teildarstellung einer Ausführungsform des Bremssystems und ein Koordinatensystem zum Erläutern von dessen Druck-Volumen-Kennlinie.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zur Parameterschätzung für ein mit einer motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung ausgestattetes Bremssystem eines Fahrzeugs.
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Das im Weiteren beschriebene Verfahren kann mit (nahezu) jedem Bremssystem ausgeführt werden, welches zumindest mit einer auch als motorisierte Plungervorrichtung bezeichenbaren motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung ausgestattet ist. Unter der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung ist eine Vorrichtung mit mindestens einem jeweils innerhalb eines zylinderförmigen Volumen angeordneten Kolben zu verstehen, bei welcher der mindestens eine Kolben mittels eines Betriebs eines Elektromotors der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung derart linear verstellbar ist/verstellt wird, dass Bremsflüssigkeit zwischen dem mindestens einen zylinderförmigen Volumen der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung und einem angebundenen Bremssystemvolumen verschiebbar ist. Eine Ausführbarkeit des Verfahrens ist ebenso nicht auf einen speziellen Fahrzeugtyp/Kraftfahrzeugtyp des mit dem jeweiligen Bremssystem ausgestatteten Fahrzeugs/Kraftfahrzeugs beschränkt.
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In einem Verfahrensschritt S1 wird der Elektromotor der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung derart angesteuert, dass der mindestens eine mittels des betriebenen Elektromotors verstellbare Kolben der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung aus seiner jeweiligen Ausgangsstellung verstellt wird. Zusätzlich wird bei einem Ausführen des hier beschriebenen Verfahrens ein mittels des mindestens einen verstellbaren Kolbens der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung zwischen der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung und zumindest einem an der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung angrenzenden Teil des Bremssystems verschobenes Bremsflüssigkeitsvolumen ΔV geschätzt oder ermittelt.
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Beispielsweise kann ein Verstellweg des mindestens einen (mittels des angesteuerten Elektromotors) verstellten Kolbens der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung aus seiner jeweiligen Ausgangsstellung geschätzt oder aus mindestens einem Verstellwegsensorsignal ausgelesen werden, und anschließend das mittels des mindestens einen verstellbaren Kolbens zwischen der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung und zumindest dem an der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung angrenzenden Teil des Bremssystems verschobene Bremsflüssigkeitsvolumen ΔV anhand des geschätzten Verstellwegs des mindestens einen Volumens geschätzt werden. Der Verstellweg des mindestens einen verstellbaren Kolbens kann beispielsweise anhand des als Verfahrensschritt S1 ausgeführten Ansteuerns des Elektromotors mit einer hohen Genauigkeit und einer guten Verlässlichkeit geschätzt werden, indem z.B. ein an den Elektromotor zu dessen Ansteuerung ausgegebener Strom entsprechend ausgewertet wird. Alternativ oder ergänzend kann der Verstellweg des mindestens einen verstellbaren Kolbens auch aus einem als Verstellwegsensorsignal ausgewerteten Signal eines Drehwinkelsensors des Elektromotors der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung ausgelesen werden. Wahlweise kann auch mindestens ein eigener Sensor zum Bestimmen einer aktuellen Position des mindestens einen Kolbens an der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung verbaut sein, dessen Signal dann als Verstellwegsensorsignal zum Auslesen des Verstellwegs des mindestens einen Kolbens ausgewertet wird. Sofern mindestens ein zum Bestimmen des mittels des mindestens einen verstellbaren Kolbens verschobenen Bremsflüssigkeitsvolumens ΔV ausgelegter Volumensensor an dem Bremssystem verbaut ist, kann das verschobene Bremsflüssigkeitsvolumen ΔV auch aus mindestens einem Volumensensorsignal des mindestens einen Volumensensors ausgelesen werden.
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Lediglich beispielhaft wird bei dem hier beschriebenen Verfahren als Verfahrensschritt S2 zum Bestimmen des mittels des mindestens einen verstellbaren Kolbens verschobenen Bremsflüssigkeitsvolumens ΔV ein Gesamt-Bremsflüssigkeitsvolumen V(t) des Bremssystems fortlaufen geschätzt oder ermittelt. Das Schätzen oder Ermitteln des Gesamt-Bremsflüssigkeitsvolumens V(t) des Bremssystems kann unter Berücksichtigung des jeweiligen Verstellwegs des mindestens einen mittels des angesteuerten Elektromotors verstellten Kolbens, des mindestens einem Verstellwegsensorsignals und/oder des mindestens einem Volumensensorsignals erfolgen.
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Außerdem wird beim Ausführen des hier beschriebenen Verfahrens eine aufgrund des verschobenen Bremsflüssigkeitsvolumens ΔV zumindest in dem an der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung angrenzenden Teil des Bremssystems auftretende Druckänderung Δp ermittelt oder geschätzt. Als die jeweilige Druckänderung Δp kann beispielsweise eine Änderung eines Vordrucks geschätzt oder mittels mindestens eines Vordrucksensors gemessen werden. Beispielhaft wird bei der hier beschriebenen Ausführungsform ein in zumindest dem an der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung angrenzenden Teil des Bremssystems vorherrschender Druck p(t) als Verfahrensschritt S3 fortlaufend ermittelt oder geschätzt. Vorzugsweise wird beim Ausführen der Verfahrensschritte S2 und S3 darauf geachtet, dass zwischen den ermittelten oder geschätzten Werten für das Gesamt-Bremsflüssigkeitsvolumen V(t) und den Druck p(t) keine großen Zeitverzüge auftreten.
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Bei der Ausführungsform der 1 wird anschließend in einem (optionalen) Verfahrensschritt S4 das ermittelte oder geschätzte Gesamt-Bremsflüssigkeitsvolumen V(t) mit einem variablen Tiefpassfilter gefiltert. Ebenso kann in einem (optionalen) Verfahrensschritt S5 der ermittelte oder geschätzte Druck p(t) mit einem weiteren variablen Tiefpassfilter gefiltert werden. Mittels der als Verfahrensschritte S4 und S5 ausgeführten Tiefpassfilterung kann ein Signalrauschen an den Volumen-Werten V(t) und Druck-Werten p(t), bzw. an den daraus später abgeleiteten Werten für das verschobene Bremsflüssigkeitsvolumen ΔV und die Druckänderung Δp begrenzt werden.
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In einem Verfahrensschritt S6 wird dann das verschobene Bremsflüssigkeitsvolumen ΔV festgelegt gemäß Gleichung (Gl. 1) mit:
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Entsprechend wird in einem Verfahrensschritt S7 die Druckänderung Δp festgelegt gemäß Gleichung (Gl. 2) mit:
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In einem (optionalen) Verfahrensschritt S8 wird bei der hier beschriebenen Ausführungsform die in dem Verfahrensschritt S7 bestimmte Druckänderung Δp mit einer vorgegebenen Mindestdruckänderung Δpmin verglichen. Ist die Druckänderung Δp größer als die Mindestdruckänderung Δpmin, kann das Verfahren mit einem (optionalen) Verfahrensschritt S9 fortgesetzt werden. Als Verfahrensschritt S9 kann das in dem Verfahrensschritt S6 bestimmte verschobene Bremsflüssigkeitsvolumen ΔV mit einer vorgegebenen Mindestvolumenänderung ΔVmin verglichen werden. Sofern das bestimmte verschobene Bremsflüssigkeitsvolumen ΔV größer als die Mindestvolumenänderung ΔVmin ist, kann das Verfahren mit dem Verfahrensschritt S10 fortgesetzt werden.
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In dem Verfahrensschritt S10 wird eine Elastizität E des Bremssystems und/oder eine Steifigkeit Σ des Bremssystems zumindest unter Berücksichtigung des verschobenen Bremsflüssigkeitsvolumens ΔV und der Druckänderung Δp festgelegt. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform der
1 wird insbesondere die Elastizität des Bremssystems gemäß Gleichung (Gl. 3) festgelegt mit:
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Die Gleichung (Gl. 3) kann insbesondere deshalb verlässlich verwendet werden, da mittels des Verfahrensschritts S8 sichergestellt ist, dass die Druckänderung Δp ausreichend groß ist. (Bei einer Druckänderung Δp von nahezu null würde die auf diese Weise bestimmte Elastizität E gegen unendlich gehen.) Mittels des Verfahrensschritts S9 ist außerdem sichergestellt, dass sich die gemäß der Gleichung (Gl. 3) bestimmte Elastizität E von null deutlich unterscheidet.
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Alternativ oder ergänzend kann auch die Steifigkeit Σ des Bremssystems gemäß Gleichung (Gl. 4) festgelegt werden mit:
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Als vorteilhafte Weiterbildung können auch kompliziertere Gleichungen zum Festlegen der Elastizität E des Bremssystems und/oder der Steifigkeit Σ des Bremssystems in dem Verfahrensschritt S10 verwendet werden. Beispielsweise kann auch in mindestens einem nicht dargestellten Verfahrensschritt ein in mindestens einer Speicherkammer des jeweiligen Bremssystems zwischengespeichertes Speichervolumen V
acc geschätzt oder aus mindestens einem Speicherkammersensorsignal ausgelesen werden. Gegebenenfalls können dann die Elastizität E des Bremssystems und/oder die Steifigkeit Σ des Bremssystems zumindest unter Berücksichtigung des verschobenen Bremsflüssigkeitsvolumens ΔV, der Druckänderung Δp und des in der mindestens einen Speicherkammer zwischengespeicherten Speichervolumens V
acc festgelegt werden. Sofern das Bremssystem noch mindestens eine weitere motorisierte Bremsdruckaufbauvorrichtung aufweist, kann außerdem noch ein mittels der motorisierten Bremsdruckaufbauvorrichtung in oder aus zumindest dem an der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung angrenzenden Teil des Bremssystems verschobenes Differenzvolumen V
diff geschätzt oder bestimmt werden, wonach die Elastizität E und/oder die Steifigkeit Σ des jeweiligen Bremssystems zumindest unter Berücksichtigung des verschobenen Bremsflüssigkeitsvolumens ΔV, der Druckänderung Δp und des in oder aus zumindest dem an der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung angrenzenden Teil des Bremssystems verschobenen Differenzvolumens V
diff festgelegt werden kann. Bei vielen Bremssystemen muss außerdem erst ein sogenanntes Totvolumen V
0 überschritten sein, bevor durch Betrieb zumindest der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung ein Druckaufbau in dem jeweiligen Bremssystem beginnt. Trifft dies auf das jeweilige Bremssystem zu, so können die Elastizität E des Bremssystems und/oder die Steifigkeit Σ des Bremssystems auch zumindest unter Berücksichtigung des verschobenen Bremsflüssigkeitsvolumens ΔV, der Druckänderung Δp und des geschätzten Totvolumens V
0 festgelegt werden. Somit können zum Festlegen der Elastizität E oder der Steifigkeit Σ des Bremssystems auch die Gleichungen (Gl. 5) und/oder (Gl. 6) verwendet werden mit:
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Die Größe V+ kann wahlweise das in der mindestens einen Speicherkammer zwischengespeicherte Speichervolumen Vacc, das mittels der motorisierten Bremsdruckaufbauvorrichtung verschobene Differenzvolumen Vdiff und/oder das Totvolumens V0 umfassen.
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Als mögliche Weiterbildung können auch bei der Festlegung der Elastizität E und/oder der Steifigkeit Σ des jeweiligen Bremssystems eine Dämpfung D und/oder eine Trägheit T des jeweiligen Bremssystems noch beachtet werden. Dies kann mittels der Gleichungen (Gl. 7) und/oder (Gl. 8) geschehen mit:
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Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der sechs Parameter Elastizität E/Steifigkeit Σ, Speichervolumen Vacc, Differenzvolumen Vdiff, Totvolumen V0, Dämpfung D und Trägheit T nur optional ist. Anstelle einer komplexen und rechenintensiven Verwendung der Gleichungen (Gl. 7), bzw. einer davon abgeleiteten Gleichung für die Elastizität E, können oft lediglich die Gleichungen (Gl. 3) und (Gl. 4) zum Festlegen der Elastizität E und/oder Steifigkeit Σ genutzt werden. Um sicherzustellen, dass das Speichervolumen Vacc, das Differenzvolumen Vdiff, das Totvolumen V0, die Dämpfung D und die Trägheit T des jeweiligen Bremssystems keine relevante Rolle bei der Festlegung der Elastizität E und/oder der Steifigkeit Σ des jeweiligen Bremssystems spielen, können außerdem entsprechende Versuchsrandbedingungen bei der Parameterbestimmung eingehalten werden. Dass diese Versuchsrandbedingungen eingehalten werden, ist beispielsweise durch die mittels der Verfahrensschritte S4 und S5 ausgeführte Signalfilterung sicherstellbar.
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Auch mittels der im Weiteren beschriebenen Verfahrensschritte kann sichergestellt werden, dass der mittels der Gleichung (Gl. 3) festgelegte Wert E ein verlässlicher Wert für die Elastizität E ist. Dazu wird in einem (optionalen) Verfahrensschritt S11 der mittels der Gleichung (Gl. 3) festgelegte Wert E zuerst mit einem für die Elastizität vorgegebenen Maximalwert Emax verglichen. Ist der mittels der Gleichung (Gl. 3) festgelegte Wert E kleiner als der Maximalwert Emax, wird das Verfahren mit einem (optionalen) Verfahrensschritt S12 fortgesetzt, in welchem der mittels der Gleichung (Gl. 3) festgelegte Wert E mit einem für die Elastizität vorgegebenen Minimalwert Emin verglichen wird. Nur wenn der mittels der Gleichung (Gl. 3) festgelegte Wert E größer als der Minimalwert Emin ist, wird der Wert E in einem Verfahrensschritt S13 als Elastizität E festgelegt.
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Ist die in dem Verfahrensschritt S7 festgelegte Druckänderung Δp kleiner-gleich der Mindestdruckänderung Δpmin, das in dem Verfahrensschritt S6 festgelegte verschobene Bremsflüssigkeitsvolumen ΔV kleiner-gleich der Mindestvolumenänderung ΔVmin oder der mittels der Gleichung (Gl. 3) festgelegte Wert E größer-gleich dem Maximalwert Emax, so wird bei der hier beschriebenen Ausführungsform des Verfahrens ein (optionaler) Verfahrensschritt S14 ausgeführt. In dem Verfahrensschritt S14 wird abgefragt, ob ein vorheriger gültiger Wert für die Elastizität E vorliegt. Ist dies der Fall, so wird als Verfahrensschritt S15 der vorherige gültige Wert als Wert E festgelegt und das Verfahren mit dem Verfahrensschritt S13 abgeschlossen. Andernfalls wird in einem Verfahrensschritt S16 der Maximalwert Emax als Wert E festgelegt und das Verfahren mit dem Verfahrensschritt S13 abgeschlossen.
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Auch wenn der mittels der Gleichung (Gl. 3) festgelegte Wert E kleiner-gleich dem Minimalwert Emin ist, wird der Verfahrensschritt S14 ausgeführt. Liegt ein vorheriger gültiger Wert für die Elastizität E vor, so werden die Verfahrensschritte S13 und S15 ausgeführt. Andernfalls wird als Verfahrensschritt S17 der Minimalwert Emin als Wert E festgelegt und das Verfahren mit dem Verfahrensschritt S13 abgeschlossen.
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2 zeigt ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben eines mit einer motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung ausgestatteten Bremssystems eines Fahrzeugs.
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Auch das hier beschriebene Verfahren kann mit (nahezu) jedem Bremssystem ausgeführt werden, welches zumindest mit einer motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung ausgestattet ist. Ebenso ist eine Ausführbarkeit des Verfahrens auf keinen speziellen Fahrzeugtyp/Kraftfahrzeugtyp des mit dem jeweiligen Bremssystem ausgestatteten Fahrzeugs/Kraftfahrzeugs beschränkt.
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Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird zuerst eine Elastizität E des Bremssystems und/oder eine Steifigkeit Σ des Bremssystems festgelegt. Dies kann z.B. durch Ausführen zumindest einiger der oben erläuterten Verfahrensschritte S1 bis S17 erfolgen.
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Später wird als Verfahrensschritt S18 zumindest eine Soll-Größe bezüglich eines Soll-Betriebsmodus des Elektromotors der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung unter Berücksichtigung mindestens einer Vorgabe-Größe bezüglich einer von einem Fahrer oder einer Geschwindigkeitsautomatik des Fahrzeugs angeforderten Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Fahrzeugverzögerung und unter zusätzlicher Berücksichtigung der festgelegten Elastizität E und/oder Steifigkeit Σ des Bremssystems festgelegt. Unter der Geschwindigkeitsautomatik kann beispielsweise ein Abstandsregeltempomat, eine Automatik zum autonomen Fahren des Fahrzeugs und/oder ein Notbremssystem verstanden werden. Insbesondere kann zuerst ein in mindestens einem Radbremszylinder des Bremssystems zu bewirkender Bremsdruck p
target, mittels welchem die angeforderte Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Fahrzeugverzögerung in der Regel realisierbar ist, festgelegt werden. Anschließend kann als die zumindest eine Soll-Größe ein mittels der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung zu bewirkender Volumenstrom q festgelegt werden, mittels welchem der gewünschte Bremsdruck p
target in dem mindestens einen Radbremszylinder aufbaubar ist, gemäß Gleichung (Gl. 9) bestimmt werden mit:
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In einem weiteren Verfahrensschritt S19 wird der Elektromotor der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung durch Ausgeben mindestens eines Motorsteuersignals an den Elektromotor unter Berücksichtigung zumindest der festgelegten Soll-Größe angesteuert. Beispielsweise wird dazu als das mindestens eine Motorsteuersignal ein Stromsignal an den Elektromotor ausgegeben, welches bewirkt, dass der bestromte Elektromotor mittels eines Verstellens des mindestens einen Kolbens der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung den gewünschten Volumenstrom q auslöst.
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3a und 3b zeigen eine schematische Teildarstellung einer Ausführungsform des Bremssystems und ein Koordinatensystem zum Erläutern von dessen Druck-Volumen-Kennlinie.
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Das in 3a schematisch teilweise wiedergegebene Bremssystem weist zumindest eine Vorrichtung 10 zur Parameterschätzung und eine motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung 12 mit einem mittels der Vorrichtung 10 ansteuerbaren Elektromotor 14 auf. Mindestens ein Kolben der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung 12 ist mittels eines Betriebs ihres Elektromotors 14 derart linear verstellbar, dass Bremsflüssigkeit zwischen der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung 12 und einem Restvolumen des Bremssystems verschiebbar ist.
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Lediglich beispielhaft sind in 3a noch als zusätzliche Komponenten des Bremssystems ein Hauptbremszylinder 16 mit einem vorgelagerten Bremspedal 18, ein Bremsflüssigkeitsreservoir 20, ein erstes Trennventil 22a zum Anbinden oder Abkoppeln einer ersten Kammer des Hauptbremszylinders 16 an einen (nicht skizzierten) ersten Bremskreis des Bremssystems, ein zweites Trennventil 22b zum Anbinden oder Abkoppeln einer zweiten Kammer des Hauptbremszylinders 16 an einen (nicht dargestellten) zweiten Bremskreis des Bremssystems, ein drittes Trennventil 24a zum Anbinden oder Abkoppeln der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung 12 an den ersten Bremskreis, ein viertes Trennventil 24b zum Anbinden oder Abkoppeln der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung 12 an den zweiten Bremskreis, ein fünftes Trennventil 26 zum Anbinden der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung 12 an das Bremsflüssigkeitsreservoir 20 und ein Simulator-Trennventil 28 zum Anbinden oder Abkoppeln eines Simulators 30 an die erste Kammer des Hauptbremszylinders 16 dargestellt. Jeder der zwei Bremskreise des Bremssystems umfasst jeweils mindestens einen Radbremszylinder. Z.B. kann jeder der zwei Bremskreise je zwei Radbremszylinder aufweisen. Optionaler Weise kann mindestens einer der zwei Bremskreise noch mit mindestens einem Radeinlassventil, mindestens einem Radauslassventil, einer seinem mindestens einen Radauslassventil nachgeordneten Speicherkammer und/oder einer Rückförderpumpe ausgebildet sein. Auf eine bildliche Wiedergabe der einzelnen Komponenten der zwei Bremskreise in 3a ist jedoch verzichtet. Es wird außerdem ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die in diesem Absatz beschriebenen Komponenten des Bremssystems nur beispielhaft zu interpretieren sind. Eine Verwendbarkeit der im Weiteren beschriebenen Vorrichtung 10 ist nicht auf ein derartiges Bremssystem oder auf einen speziellen Fahrzeugtyp/Kraftfahrzeugtyp des mit dem jeweiligen Bremssystem ausgestatteten Fahrzeugs/Kraftfahrzeugs beschränkt.
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Die Vorrichtung 10 weist eine Motorsteuereinrichtung 32, welche dazu ausgelegt und/oder programmiert ist, den Elektromotor 14 der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung 12 mittels mindestens eines Motorsteuersignals 34 derart anzusteuern, dass der mindestens eine verstellbarer Kolben der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung 12 mittels des angesteuerten Elektromotors 14 aus seiner jeweiligen Ausgangsstellung verstellbar ist/verstellt wird. Zusätzlich umfasst die Vorrichtung 10 eine Rechnereinrichtung 36, welche dazu ausgelegt und/oder programmiert ist, ein mittels des mindestens einen verstellbaren Kolbens zwischen der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung 12 und zumindest einem an der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung 12 angrenzenden Teil des Bremssystems verschobenes Bremsflüssigkeitsvolumen zu schätzen oder aus mindestens einem an die Rechnereinrichtung 36 bereitgestellten Volumensensorsignal auszulesen und eine aufgrund des verschobenen Bremsflüssigkeitsvolumens zumindest in dem an der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung 12 angrenzenden Teil des Bremssystems auftretende Druckänderung zu schätzen oder aus mindestens einem an die Rechnereinrichtung 36 bereitgestellten Drucksensorsignal 38 auszulesen. Das mindestens eine Drucksensorsignal 38 kann z.B. von einem Vordrucksensor 40 an die Rechnereinrichtung 36 ausgegeben sein. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform ist die Rechnereinrichtung 36 außerdem dazu ausgelegt und/oder programmiert, einen Verstellweg des mindestens einen mittels des angesteuerten Elektromotors 14 verstellten Kolbens der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung 12 aus seiner jeweiligen Ausgangsstellung aus mindestens einem an die Rechnereinrichtung 36 bereitgestellten Verstellwegsensorsignal 42 auszulesen, und anschließend das mittels des mindestens einen verstellbaren Kolbens zwischen der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung 12 und zumindest dem an der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung 12 angrenzenden Teil des Bremssystems verschobene Bremsflüssigkeitsvolumen anhand des geschätzten oder ausgelesenen Verstellwegs des mindestens einen verstellten Kolbens zu schätzen. Das mindestens eine Verstellwegsensorsignal 42 kann insbesondere von einem Drehwinkelsensor 44 des Elektromotors 14 an die Rechnereinrichtung 36 ausgegeben sein.
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Die Rechnereinrichtung 36 ist zusätzlich dazu ausgelegt und/oder programmiert, eine Elastizität E des Bremssystems und/oder eine Steifigkeit Σ des Bremssystems zumindest unter Berücksichtigung des geschätzten oder ausgelesenen verschobenen Bremsflüssigkeitsvolumens und der geschätzten oder ausgelesenen Druckänderung festzulegen. Dies kann insbesondere mittels mindestens einer der oben angegebenen Gleichungen erfolgen. Selbst wenn das Bremssystem aufgrund seiner Herstellung in Großserie, seiner Alterung oder seiner Änderung durch Umgebungsbedingungen eine „ungewöhnliche“ Elastizität E oder Steifigkeit Σ aufweist, können die jeweiligen Werte mittels der Vorrichtung 10 verlässlich bestimmt werden. In dem Koordinatensystem der 3b ist ein Bespiel für eine mittels der Rechnereinrichtung 36 festlegbare Kennlinie k für die Elastizität E des Bremssystems eingezeichnet, wobei eine Abszisse des Koordinatensystems einen Druck p in dem Bremssystem und eine Ordinate des Koordinatensystems ein Gesamt-Bremsflüssigkeitsvolumen V des Bremssystems anzeigen. Außerdem ist ein Totvolumen V0 des Bremssystems in dem Koordinatensystem der 3b wiedergegeben.
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Als nicht bildlich wiedergegebene Weiterbildung kann die Vorrichtung 10 noch eine erste Tiefpassfiltereinrichtung und/oder eine zweite Tiefpassfiltereinrichtung aufweisen, und die Rechnereinrichtung 36 kann dazu ausgelegt und/oder programmiert sein, die Elastizität E des Bremssystems und/oder die Steifigkeit Σ des Bremssystems zumindest unter Berücksichtigung des ungefilterten oder mittels der ersten Tiefpassfiltereinrichtung gefilterten verschobenen Bremsflüssigkeitsvolumens und der ungefilterten oder mittels der zweiten Tiefpassfiltereinrichtung gefilterten Druckänderung festzulegen. Ebenso kann die Rechnereinrichtung 36 noch dazu ausgelegt und/oder programmiert sein, ein in mindestens einer (nicht skizzierten) Speicherkammer des Bremssystems zwischengespeichertes Speichervolumen zu schätzen oder aus mindestens einem an die Rechnereinrichtung bereitgestellten Speicherkammersensorsignal auszulesen und/oder ein Totvolumen V0 des Bremssystems zu schätzen. In diesem Fall ist die Rechnereinrichtung 36 vorzugsweise auch dazu ausgelegt und/oder programmiert, die Elastizität E des Bremssystems und/oder die Steifigkeit Σ des Bremssystems auch unter Berücksichtigung des in der mindestens einen Speicherkammer zwischengespeicherten Speichervolumens und/oder des geschätzten Totvolumens V0 festzulegen. Sofern die Motorsteuereinrichtung 32 einen elektrischen Motor einer (nicht dargestellten) motorisierten Bremsdruckaufbauvorrichtung des Bremssystems derart anzusteuern, dass mittels der motorisierten Bremsdruckaufbauvorrichtung ein Differenzvolumen in oder aus zumindest dem an der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung angrenzenden Teil des Bremssystems verschiebbar ist, kann die Rechnereinrichtung 36 zusätzlich dazu ausgelegt und/oder programmiert sein, das Differenzvolumen zu schätzen oder aus mindestens einem weiteren an die Rechnereinrichtung bereitgestellten Volumensensorsignal auszulesen und die Elastizität E des Bremssystems und/oder die Steifigkeit Σ des Bremssystems unter zusätzlicher Berücksichtigung des in oder aus zumindest dem an der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung angrenzenden Teil des Bremssystems verschobenen Differenzvolumens festzulegen.
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Als vorteilhafte Weiterbildung ist die Motorsteuereinrichtung 32 bei der hier beschriebenen Ausführungsform der Vorrichtung 10 auch dazu ausgelegt und/oder programmiert, zumindest eine Soll-Größe bezüglich eines Soll-Betriebsmodus des Elektromotors 14 der motorisierten Kolben-Zylinder-Vorrichtung unter Berücksichtigung mindestens einer Vorgabe-Größe 46 bezüglich einer von einem Fahrer oder einer Geschwindigkeitsautomatik des Fahrzeugs angeforderten Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Fahrzeugverzögerung und unter zusätzlicher Berücksichtigung der von der Rechnereinrichtung 36 festgelegten Elastizität E und/oder Steifigkeit Σ des Bremssystems festzulegen. Die mindestens eine Vorgabe-Größe 46 kann beispielsweise auch von einem Stangenwegsensor 48 und/oder einen Differenzwegsensor an die Motorsteuereinrichtung 32 bereitgestellt sein. Die Motorsteuereinrichtung 32 gibt dann das mindestens eine Motorsteuersignal 34 unter Berücksichtigung zumindest der festgelegten Soll-Größe an den Elektromotor 14 aus. Die Vorrichtung 10 kann somit auch zu aktiven oder autonomen Druckmodulationen verwendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017212360 A1 [0002]