AT527032A4

AT527032A4 - Bremskontrollvorrichtung

Info

Publication number: AT527032A4
Application number: ATA50347/2023A
Authority: AT
Inventors: Aspeck Dipl -Wirtsch -Ing Klaus (Fh) Msc; SCHEIDL Stefan
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2023-05-08
Filing date: 2023-05-08
Publication date: 2024-10-15
Also published as: DE102024112743A1; AT527032B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremskontrollvorrichtung (10) zum Kontrollieren von Bremsvorgängen eines Fahrzeugbremssystems (20), das eine Bremsreibung durch Aufbringen eines Bremsdrucks (P) erzeugt, der durch ein Druckmittel (22) variabel einstellbar ist. Die Bremskontrollvorrichtung (10) weist einen kaskadierten Controller (11) auf mit: einem Geschwindigkeits-Regler (12) für ein Kontrollieren einer Annäherung des Istwertes (Vi) der Geschwindigkeit auf den Sollwert (Vs) der Geschwindigkeit durch Bestimmung und Ausgabe eines Sollwertes (Ps) des Bremsdrucks, und einem Bremsdruck-Regler (13) zum Kontrollieren einer Annäherung eines Istwertes (Pi) des Bremsdrucks auf den Sollwert (Ps) des Bremsdrucks durch Bestimmung und Ausgabe eines Einstellparameters (x) für eine Einstellung des Druckmittels (22). Erfindungsgemäß weist die Bremskontrollvorrichtung (10) ferner einen Druckaufbau-Vorsteuerungsabschnitt (15) auf, der einen Vorsteuer-Einstellparameter (z), der auf einer Funktion eines Anstiegs des Bremsdrucks (P) entlang eines Stellweges des Druckmittels (22) basiert, ausgibt und mit einer Ausgabe des Einstellparameters (x) aus dem Bremsdruck-Regler (13) logisch verknüpft ist.

Description

Bremskontrollvorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremskontrollvorrichtung zum Kontrollieren

von Bremsvorgängen eines Fahrzeugbremssystems.

Die erfindungsgemäße Bremskontrollvorrichtung findet Anwendung in einem Testbetrieb in einer Testumgebung, wie z.B. einem Fahrzeug-Prüfstand oder einem Bremssystem-Prüfstand im Kontext einer Produktentwicklung im Fahrzeugbau, oder aber in einem, ggf. nach Testprotokoll vorbestimmten, Fahrbetrieb eines Fahrzeugs auf einer hierzu bereitgestellten Fahrbahn. Dabei kann die Bremskontrollvorrichtung beispielsweise zum Kontrollieren von Bremsvorgängen in einem Verschleißtest verwendet werden. Verschleißtests von Komponenten eines Bremssystems werden u.a. für eine Kommissionierung von Komponenten eines Bremssystems für ein

spezifisches Fahrzeugmodell durchgeführt.

Es ist eine Steuerungs- und Regelungstechnik bekannt, die in automatisiert ablaufenden Verschleißtests von Komponenten eines Bremssystems auf einem Prüfstand eine Abfolge von Bremsvorgängen mit vorbestimmten Geschwindigkeitsänderungen und Intensität steuert und regelt. Der bekannte Standard der Steuerungs- und Regelungstechnik in der beschriebenen Anwendung setzt einen einzelnen PID-Controller ein, der eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs mittels eines Stellglieds zur Betätigung eines Bremspedals oder direkten Koppelung mit einem Geberzylinder einer Bremshydraulik regelt. Dabei dienen eine SollGeschwindigkeit und eine Ist-Geschwindigkeit als Eingangsparameter des PIDReglers, der eine Stellgröße zur Betätigung des Bremssystems als

Ausgangsparameter ausgibt.

Obwohl bei der genannten Steuerungs- und Regelungstechnik eine Justierung von PID Regelungsparametern möglich ist, hat sich in der Praxis herausgestellt, dass selbst eine anwendungs- oder produktspezifische Feineinstellung von PID Regelungsparametern oftmals keine zufriedenstellend homogene Regelungsqualität über ein ausreichend breites Spektrum einer Bremsleistung bereitstellt. Das zeigt sich beispielsweise in einem automatisierten Verschleißtest mit vorbestimmten

Abfolgen von Bremsvorgängen mit unterschiedlicher Intensität.

Erzeugung von Reibung in dem Bremssystem.

Darüber hinaus besteht der Umstand, dass sich ein Reibungskoeffizient zwischen Reibungsflächen des Bremssystems mit einer fortgeschrittenen Laufzeit im Verschleißtest verändert. Da der Reibungskoeffizient einen spezifischen Faktor unter den PID Regelungsparametern darstellt, tritt in der Praxis ein weiteres Problem der bekannten Steuerungs- und Regelungstechnik darin auf, dass eine Veränderung des Reibungskoeffizienten zu einer zu schnellen oder zu langsamen Reaktion der Regelung hierauf führt, d.h. eine Regelungsdynamik sich nicht homogen in einem Verhältnis zu den veränderten Bedingungen verhält.

Somit besteht Bedarf an einer Steuerungs- und Regelungstechnik für Bremsvorgänge zur Lösung der genannten Problemstellungen im Speziellen sowie

zur Verbesserung eines Regelungsverhaltens im Allgemeinen.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine Steuerungs- und Regelungstechnik für Bremsvorgänge, insbesondere einer vorbestimmten Abfolge von Bremsvorgängen in einem automatisierten Testbetrieb zu schaffen, die ein verbessertes oder homogeneres Regelungsverhalten bei Bremsvorgängen mit unterschiedlicher Intensität, d.h. beispielsweise über ein breites Spektrum der Bremsleistung sowie der Raddrehzahl ermöglicht.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung eine Steuerungs- und Regelungstechnik für Bremsvorgänge, insbesondere einer vorbestimmten Abfolge von Bremsvorgängen in einem automatisierten Testbetrieb zu schaffen, die ein verbessertes oder homogeneres Regelungsverhalten in Reaktion auf Parameterveränderungen über eine Vielzahl von Bremsvorgängen, d.h.

beispielsweise auf eine Veränderung eines Reibungskoeffizienten ermöglicht.

Die voranstehenden Aufgaben werden gelöst durch eine Bremskontrollvorrichtung

mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere Merkmale und Details der Erfindung

ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Die Bremskontrollvorrichtung dient zum Kontrollieren von Bremsvorgängen eines Fahrzeugbremssystems. Dabei erzeugt das Fahrzeugbremssystem eine Bremsreibung durch Aufbringen eines Bremsdrucks, der durch ein Druckmittel variabel einstellbar ist. Die Bremskontrollvorrichtung ist dazu eingerichtet, eine Absenkung eines Istwertes einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs auf einen Sollwert der Geschwindigkeit durch eine Einstellung des Druckmittels zu

kontrollieren.

Erfindungsgemäß umfasst die Bremskontrollvorrichtung einen kaskadierten Controller, aufweisend einen Geschwindigkeits-Regler für ein Kontrollieren einer Annäherung des Istwertes der Geschwindigkeit auf den Sollwert der Geschwindigkeit durch Bestimmung und Ausgabe eines Sollwertes des Bremsdrucks, und einen Bremsdruck-Regler zum Kontrollieren einer Annäherung eines Istwertes des Bremsdrucks auf den Sollwert des Bremsdrucks durch Bestimmung und Ausgabe eines Einstellbarameters für eine Einstellung des Druckmittels.

Gemäß einer Definition der vorliegenden Offenbarung umfasst der Begriff des Kontrollierens ein Steuern oder ein Regeln sowie alternativ ein Steuern und Regeln

im Sinne der etablierten Begriffe der Steuerungs- und Regelungstechnik.

Die Erfindung sieht somit erstmals zur Regelung einer Geschwindigkeitsabsenkung während eines Bremsvorgangs eine zweistufige Kaskaden-Regelung in einer logischen Verknüpfung einer Regelungs- und Steuerungstechnik anhand eines zweistufig kaskadierten Controllers vor.

Dabei stellt die erfindungsgemäße Bremskontrollvorrichtung für die besagte Anwendung erstmals eine Steuerungslogik mit einem Regelungskreis für die Regelung der Geschwindigkeit und einem Regelungskreis für die Regelung des Bremsdrucks bereit.

Durch die getrennte Architektur der Steuerungslogik innerhalb eines gesamten Regelungskreises des kaskadierten Controllers zwischen dem Eingangsparameter

einer Geschwindigkeit und dem Ausgangsparameter für eine Bremsbetätigung, wird

ferner erstmals erfindungsgemäß eine Definition eines Bremsdrucks als

zwischengeordneten Regelungsparameter vorgesehen. Dieser wird in Form eines

Sollwertes zwischen den beiden Reglern übergeben.

Der Bremsdruck steht als physikalischen Größe in direktem Zusammenhang mit einer Bremsleistung, insbesondere einem Bremsmoment, zu dem über einen möglichst großen Wertebereich desselben hinweg ein oszillationsarmes oder -freies Regelungsverhalten erzielt werden soll.

Da der Bremsdruck als zwischengeordneter Regelungsparameter Bestandteil in zwei verknüpften Regelungsfunktionen der beiden separaten Regler oder Regelungskreisen ist, basiert ein aus beiden Regelungsfunktionen zusammengesetztes Regelungsverhalten des gesamten Regelkreises des kaskadierten Controllers auf einem differenzierten Verhältnis des Ausgabeparameters zu dem Bremsdruck. Unter dem direkten Zusammenhang zwischen dem Bremsdruck und der Bremsleistung resultiert aus dem zusammengesetzten Regelungsverhalten beider Regelungsfunktionen ebenso ein differenziertes Verhältnis des Ausgabeparameters zu der Bremsleistung, was sich in der Praxis in einem homogeneren Regelungsverhalten über einen breiten

Wertebereich der Bremsleistung widerspiegelt.

Als ein großer Vorteil der Erfindung, insbesondere im Vergleich zu einem einstufigen Controller oder PID Regler zur Regelung einer Geschwindigkeit mittels Bremsbetätigung, der keine zwischengenordnete Definition des Bremsdrucks als zwischengeordneten Regelungsparameter implementiert, erzielt das zusammengesetzte Regelungsverhalten aus der zweistufigen Regelung des erfindungsgemäßen kaskadierten Controllers ein verbessertes, gleichbleibendes, insbesondere oszillationsarmes oder oszillationsfreies Regelungsverhalten in

Bremsvorgängen mit sowohl hoher als auch geringer Intensität.

Als ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich durch die getrennte Architektur der Steuerungslogik an der Verknüpfung zwischen den beiden Regler oder Regelschleifen die Möglichkeit zur Einflussnahme, z.B. mittels Eingabe eines veränderlichen Faktors auf den zwischengeordneten Regelungsparameter des

Bremsdruck-Sollwertes oder einen anderen PID Regelungsparameter wie den

Bremsdruckregelung Berücksichtigung finden soll.

Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann in einem Regelungskreis der Bremskontrollvorrichtung der Geschwindigkeits-Regler des kaskadierten Controllers einen Hauptregler bilden, der in einer äußeren Regelungsschleife logisch verknüpft ist, und der Bremsdruck-Regler des kaskadierten Controllers einen Folgeregler bilden, der in einer inneren Regelungsschleife logisch verknüpft ist.

Dadurch wird der gesamte Regelungskreis zwischen einer Geschwindigkeit als Eingangsparameter und einer Bremsbetätigung als Ausgangsparameter derart aufgeteilt, dass die Geschwindigkeitsregelung in einer äußeren Regelungsschleife erfolgt und eine Funktion als Hauptregler übernimmt, der auch als Master- oder Führungsregler bezeichnet wird, und die Bremsdruckregelung in einer inneren Regelungsschleife erfolgt und eine Funktion als Folgeregler übernimmt, der auch als

Slave- oder Hilfsregler bezeichnet wird.

Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann der Geschwindigkeits-Regler des kaskadierten Controllers als ein PIl-Regler oder als ein PID-Regler ausgebildet sein. Ebenso kann der Bremsdruck-Regler des kaskadierten Controllers als ein PIDRegler ausgebildet sein. Diese Ausführung stellt ein etablierte Konfiguration an Regelgliedern in den kaskadierten Regelungskreisen bereit.

Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann die Bremskontrollvorrichtung einen Linearisierungsabschnitt aufweisen, der mit der Ausgabe des Einstellpbarameters aus des Bremsdruck-Reglers, vorzugsweise nach einer Ausgabe des Vorsteuer-Einstellbarameter aus dem Druckaufbau-Vorsteuerungsabschnitt logisch verknüpft ist. Dabei dient der Linearisierungsabschnitt zur Annährung einer nichtlinearen Funktion des ausgegebenen Einstellbarameters durch eine lineare Funktion. Eine lineare Funktion vereinfacht und verbessert im Allgemeinen die Reaktion und das Verhalten einer Steuerung oder Regelung eines Stellgliedes. Somit verbessert der Linearisierungsabschnitt durch Linearisierung des ausgegebenen Einstellpbarameters ebenso eine Regelung des Druckmittels, in welcher der Einstellpbarameter zur Ansteuerung eines mit dem Druckmittel gekoppelten Stellglieds

verwendet wird.

Gemäß einem darauf aufbauenden, vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann die Bremskontrollvorrichtung einen Druckaufbau-Erfassungsabschnitt für eine Erfassung des Bremsdrucks im Verhältnis zu dem Stellweg des Druckmittels aufweisen. Der Druckaufbau-Erfassungsabschnitt führt diesen Vorgang vorzugsweise im Stillstand des Fahrzeugbremssystems nach einer vorbestimmten Anzahl von Bremsvorgängen wiederholt durch und stellt die erfassten Messwerte für eine Bestimmung des Vorsteuer-Einstellbarameters durch den Druckaufbau-Vorsteuerungsabschnitt bereit. So können Veränderungen and der Bremsanlage oder äußeren Betriebsbedingungen in beliebig häufiger Aktualisierung des Status Quo fortlaufend Berücksichtigung finden.

Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann die Bremskontrollvorrichtung einen Reibungs-Vorsteuerungsabschnitt aufweisen, der einen Vorsteuer-Bremsdruck ausgibt und mit einer Ausgabe des Sollwertes des Bremsdrucks aus dem Geschwindigkeits-Regler logisch verknüpft, d.h. additiv verbunden ist. Der VorsteuerBremsdruck wird vorab berechnet basierend auf einem Reibwert und einer Geometrie zu einem erwarteten Bremsdruck und ggf. aus einer hinterlegten Vorsteuerkurve auf eine gewünschte Verzögerung ausgegeben. Durch diese Vorsteuerung fließt ein weiterer Parameter ein, der physikalische Voraussetzungen abbildet. So wirken sich beispielsweise eine Abnutzung eines Bremsbelags oder einer Bremsscheibe, eine Temperatur derselben sowie ggf. auftretende Nässe auf

besser vorgebeugt wird.

Gemäß einem darauf aufbauenden, vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann die Bremskontrollvorrichtung einen Reibungs-Berechnungsabschnitt für eine Berechnung des variablen Reibungskoeffizienten aufweisen. Der Reibungskoeffizient wird basierend auf einem physikalischen Verhältnis zwischen geometrischen Parametern, insbesondere Abmessungen von Bauteilen mit Kontaktfläche für die Bremsreibung, dem Bremsmoment und dem Bremsdruck berechnet. Die Werte des Bremsdrucks und des Bremsmoments werden in vorausgegangen Bremsvorgängen erfasst. Der Reibungs-Berechnungsabschnitt führt diesen Vorgang vorzugsweise in einem oder mehreren vorausgegangenen Bremsvorgängen wiederholt durch und berechnet anhand der erfassten Messwerte den Reibungskoeffizienten, der danach für eine Bestimmung des Vorsteuer-Bremsdrucks durch den ReibungsVorsteuerungsabschnitt bereitgestellt wird. So können Veränderungen and der Bremsanlage oder äußeren Betriebsbedingungen in beliebig häufiger Aktualisierung

des Status Quo fortlaufend Berücksichtigung finden.

Gemäß einem darauf aufbauenden vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann die Bremskontrollvorrichtung einen Lernabschnitt aufweisen, für ein Abspeichern und Vergleichen von Verläufen des variablen Reibungskoeffizienten aus aufeinanderfolgenden vorausgegangenen Bremsvorgängen aus dem ReibungsBerechnungsabschnitt. Vorteilhafterweise weist die Bremskontrollvorrichtung in diesem Zusammenhang auch einen Prognoseabschnitt auf für ein Prognostizieren einer Veränderung des Reibungskoeffizienten in einem nachfolgenden Bremsvorgang basierend auf einer Korrelation aus den Vergleichen von Verläufen des variablen Reibungskoeffizienten aus dem Lernabschnitt auf. Somit wird mittels eines automatisierten Lernprozesses ein selbstständiges Erlernen eines Parameters

umgesetzt. Durch das Maschinenlernen des Verhaltens des Reibungskoeffizienten

des Regelverhaltens autonom in die Regelung der Bremskontrollvorrichtung mit ein.

Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann der Sollwert der Geschwindigkeit den Wert Null betragen. Dadurch wird in jedem Bremsvorgang eine maximale Bremsarbeit und Reibung verrichtet, was einem Zeitrahmen von

Verschleißtests zuträglich ist.

Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann die Bremskontrollvorrichtung der Einstellbarameter eine ausgegebene elektrische Spannung sein, die für eine Stellwegposition eines elektrischen Stellgliedes zur Betätigung des Druckmittels entlang des Stellweges bezeichnend ist. Somit kann beispielsweise mittels eines Potentiometers eine Spannung als analoge Stellgröße für ein elektromotorisches Stellglied wie einen Stellmotor oder ein elektromagnetisches Stellglied wie einen Elektromagnet verwendet werden, ohne Erfordernis eines weiteren Digital-Analog-

Wandlers.

Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann die Bremskontrollvorrichtung Bestandteil eines Fahrzeugprüfstands sein, der zur Durchführung von Bremsvorgängen des Fahrzeugbremssystems in einer vorbestimmten Testumgebung eingerichtet ist. Diese Ausführungsform bringt insbesondere den Vorteil der Reproduzierbarkeit und gezielten Auswahl von Betriebseinflüssen in vorbestimmten oder genormten Abläufen von Verschleißtests in einer

Produktentwicklung mit sich.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Es zeigen schematisch:

Fig. 1 Ein Blockdiagram, das eine Steuerungslogik und Schaltungstopologie der Steuerungs- und Regelungstechnik in der erfindungsgemäßen Bremskontrollvorrichtung schematisch darstellt;

Fig. 2 ein Diagramm, in dem ein zeitlicher Verlauf einer Geschwindigkeitsabsenkung während eines Bremsvorgangs qualitativ

dargestellt ist;

Fig. 4 ein Diagramm, in dem ein Verlauf des Einstellbarameters x als Funktion des Bremsdrucks P nach einer abschnittsweisen Linearisierung durch

partiell angenäherte lineare Funktionen f(L) qualitativ dargestellt ist.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Bremskontrollvorrichtung 10 und einem Systemumfeld, in dem diese an einem Fahrzeugbremssystem 20 angeschlossen ist, um dieses während einer Abfolge von Bremsvorgängen eines Fahrzeugs 30, insbesondere wie später erläutert eines Fahrzeugsimulators 30S im Rahmen eines vorbestimmten Ablaufs eines Verschleißtests zu kontrollieren, d.h. zu steuern und zu

regeln.

Das Fahrzeugbremssystem 20 umfasst ein elektrisches Stellglied 21 zur Betätigung eines Druckmittels 22, welches einen Bremsdruck P erzeugt, und ein Reibungsmittel 23, das mit Hilfe des Bremsdrucks P eine Bremsreibung erzeugt. Das Stellglied 21 ist z.B. ein elektrisch ansteuerbarer Stellmotor, der mit dem Druckmittel 22 entlang eines Stellweges zur Einstellung des Druckmittels 22 gekoppelt ist. Das Druckmittel 22 ist z.B. ein Hauptbremszylinder, d.h. ein hydraulischer Geberzylinder, der in einer Bremsleitung einen Bremsdruck, d.h. einen hydraulischen Druck erzeugt. Das Reibungsmittel 23 ist z.B. eine Baugruppe aus einem Bremsrotor und einer Bremszange mit Bremsbelägen, die unter Aufnahme des Bremsdrucks P durch Bremskolben, d.h. hydraulische Nehmerzylinder, Bremsreibung erzeugen und somit

eine Bremsleistung, d.h. ein Bremsmoment erzielen.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, hat die Bremskontrollvorrichtung 10 die Steuerungsaufgabe, eine Betätigung des Fahrzeugbremssystems 20 derart zu steuern, dass eine Geschwindigkeit V des Fahrzeugs, d.h. ein Istwert Vi derselben auf eine vorgegebene Zielgeschwindigkeit, d.h. einen Sollwert Vs geregelt wird. Dabei kann Vs oftmals den Wert Null betragen, sodass ein Bremsvorgang bis zum Stillstand durchgeführt wird.

Die Bremskontrollvorrichtung 10 erhält als einen Eingangsparameter den

Geschwindigkeits-Sollwert Vs, beispielsweise vorgegeben aus einem Protokoll für

Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, umfasst die Bremskontrollvorrichtung 10 einen kaskadierten Controller 11, der eine zweistufige kaskadierte Regelung durchführt. Ein Geschwindigkeits-Regler 12 bildet einen Hauptregler, dessen Ausgang mit einem Eingang eines Bremsdruck-Reglers 13 verbunden ist, der einen Folgeregler bildet. Somit bildet der Geschwindigkeits-Regler 12 einen Hauptregelungskreis des kaskadierten Controllers 11, der bezüglich der logischen Verknüpfung und Funktion in der Steuerungs- und Regelungstechnik auch als Master- oder Führungsregelkreis bezeichnet wird. Dementsprechend bildet der Bremsdruck-Regler 13 einen Hilfsregelungskreis des kaskadierten Controllers 11, der bezüglich der logischen Verknüpfung und Funktion auch als Slave- oder Folgeregelkreis bezeichnet werden kann.

Der Geschwindigkeits-Regler 12 und der Bremsdruck-Regler 13 sind jeweils als ein PID-Regler implementiert. Alternativ kann der Geschwindigkeits-Regler 12 auch lediglich als ein Pl-Regler implementiert sein. In einer Steuerungslogik eines gesamten Regelungskreises der Bremskontrollvorrichtung 10 sind der Geschwindigkeits-Regler 12 als eine äußere Regelungsschleife und darin

angeordnet, der Bremsdruck-Regler 13 als eine innere Regelungsschleife verknüpft.

Der Geschwindigkeits-Regler 12 regelt den Istwert Vi der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 30 auf den vorgegebenen Sollwert Vs, welche die Eingangsparameter an dem Geschwindigkeits-Regler 12 darstellen. Als Ausgangsparamter, der eine entsprechende Geschwindigkeitsabsenkung bewirken soll, bestimmt der Geschwindigkeits-Regler 12 einen Sollwert Ps für den Bremsdruck Ps. Um diesen

bestimmen zu können, wird zunächst eine erforderliche Bremsleistung oder mit

Der Sollwert Ps für den Bremsdruck stellt einen Eingangsparameter für den Bremsdruck-Regler 13 dar, ebenso wie ein Istwert Pi des tatsächlichen Bremsdrucks, der z.B. durch einen Hydraulikdrucksensor oder einen an dem Reibungsmittel 23 angeordneten Drucksensor erfasst wird, und als weiterer Eingangsparameter, d.h. als Feedback an den Bremsdruck-Regler 13 zurückgeführt wird. Der BremsdruckRegler 13 regelt den Istwert Pi des Bremsdrucks auf den Sollwert Ps des Bremsdrucks und berechnet hierzu basierend auf spezifischen Parametern, insbesondere einer geometrische bedingten Funktion eines hydraulischen Druckaufbaus aus dem Druckmittel 22 einen Einstellbarameter x in Bezug auf einen Stellweg des Druckmittels 22. Alternativ kann der Einstellparameter x anstelle des Berechnungsschrittes durch ein Nachschlagen von Werten in einem Kennfeld bestimmt werden, das vorab für eine Funktion des Druckaufbaus in Abhängigkeit des Stellweges hinterlegt ist. Fig. 3 zeigt einen zeitlichen Verlauf des geregelten Einstellpbarameters x und des resultierenden Bremsdrucks P während eines

Bremsvorgangs.

Da die Einstellung des Druckmittels 22 durch das Stellglied 21 umzusetzen ist, wird der Einstellbarameter x von dem Bremsdruck-Regler 13 in Form einer geeigneten Stellgröße oder Stellsignal, wie zuvor beschrieben als ein Spannungspotential an das Stellglied 21 des Fahrzeugbremssystems 20 ausgegeben. Der Fahrzeugsimulator 30S setzt in Reaktion auf eine Betätigung des Fahrzeugbremssystems 20 eine

Darüber hinaus berücksichtigt die Bremskontrollvorrichtung 10 durch eine Integration von physikalisch basierten Vorsteuerungen in dem Regelungskreis weitere veränderliche Betriebsfaktoren, wodurch eine Instabilität des Regelungsverhaltens

zusätzlich unterdrückt wird.

So umfasst die Bremskontrollvorrichtung 10 einen Reibungs-Vorsteuerabschnitts 14, wobei in der Steuerungslogik der Bremskontrollvorrichtung 10 ein Parameterausgang des Reibungs-Vorsteuerabschnitts 14 mit dem Parameterausgang des Geschwindigkeits-Reglers 12 verknüpft ist. Der Reibungs-Vorsteuerabschnitts 14 berücksichtigt eine mögliche Veränderung des Reibungskoeffizienten u und gibt in Abhängigkeit desselben einen vorab berechneten, ggf. in einer Vorsteuerkurve hinterlegten Vorsteuer-Bremsdruck y aus, der mit dem von dem GeschwindigkeitsRegler 12 ausgegebenen Sollwert Ps des Bremsdrucks entsprechend dem Vorsteuerungseinfluss zur Berücksichtigung von Veränderungen in der Reibung addiert wird. Mögliche Einflüsse, die zu einer Veränderung der Reibung führen, bestehen in einer Temperatur oder Abnutzungserscheinungen von Komponenten des Reibungsmittels 23 des Fahrzeugbremssystems 20, in auftretende Nässe, usw.. Nach Einfluss der Vorsteuerung wird ein mit dem Vorsteuer-Bremsdruck y addierter Bremsdruck-Sollwert (y) Ps gebildet, der in den Bremsdruck-Regler 13 eingegeben

wird.

In diesem Zusammenhang verfügt die Bremskontrollvorrichtung 10 ferner über einen Reibungs-Berechnungsabschnitt 16, der zur Feststellung von Schwankungen der Reibung periodisch fortlaufend den Reibungskoeffizienten u aus erfassten Parametern von vorhergehenden Bremsvorgängen berechnet. Dabei wird der Reibungskoeffizienten u aus dem zuvor genannten physikalischen Verhältnis oder

einer Funktion zwischen dem Bremsmoment, dem Bremsdruck anhand zuvor

erfasster Werte sowie festen geometrischen Parametern ermittelt. So wird durch den

Reibungs-Berechnungsabschnitt 16 eine Informationsgrundlage für den Reibungs-

Vorsteuerabschnitts 14 hinsichtlich einer Schwankung der variablen Reibung

fortlaufend aktualisiert.

Darüber hinaus ist an dem Reibungs-Vorsteuerungsabschnitt 14 ein Lernabschnitt 19 angebunden. Der Lernabschnitt 19 erlangt die von dem ReibungsBerechnungsabschnitt 16 berechneten Werte des Reibungskoeffizienten u und speichert einen Verlauf derselben ab. Ferner vergleicht der Lernabschnitt 19 neu erlangte Werte und eine Veränderung zwischen denselben mit den abgespeicherten Verläufen der Werte des Reibungskoeffizienten u. Dazu weist der Lernabschnitt 19 optional einen Prognoseabschnitt zum Prognostizieren einer Veränderung des Reibungskoeffizienten u während eines nachfolgenden Bremsvorgangs auf. Die optionale Prognose fließt in Form eines Prognosefaktors in einen aktuell berechneten Reibungskoeffizienten u ein, der dem Reibungs-Vorsteuerungsabschnitt 14 als aktuelle Informationsgrundlage zur variablen Reibung zur Verfügung gestellt wird.

Zur Berücksichtigung weiterer veränderlicher physikalischer Bedingungen ist in dem Regelungskreis der Bremskontrollvorrichtung 10 noch eine weitere Vorsteuerung integriert. So umfasst die Bremskontrollvorrichtung 10 einen DruckaufbauVorsteuerabschnitt 15, wobei in der Steuerungslogik der Bremskontrollvorrichtung 10 ein Parameterausgang des Druckaufbau-Vorsteuerabschnitts 15 mit dem Parameterausgang des Bremsdruck-Reglers 13 verknüpft ist. Der DruckaufbauVorsteuerabschnitts 15 berücksichtigt eine mögliche Veränderung eines Anstiegsverhaltens des Druckaufbaus, d.h. eine Drucksensitivität des Bremsdrucks, den das Druckmittel 22 bei Betätigung und Einstellung entlang des Stellwegs erzeugt. Mögliche Einflüsse, die zu einer Veränderung des Anstiegsverhaltens des Druckaufbaus führen, bestehen in einer Temperatur oder einem Druckausgleich im hydraulischen System, einer Nachstellung eines Bremsbelags, usw.. Der Druckaufbau-Vorsteuerabschnitts 15 gibt in Abhängigkeit des Anstiegsverhaltens des Druckaufbaus einen vorab berechneten und ggf. als Vorsteuerkurve hinterlegten Vorsteuer-Einstellpbarameter z aus, der mit dem von dem Bremsdruck-Regler 13 ausgegebenen Einstellparameter x entsprechend dem Vorsteuerungseinfluss zur Berücksichtigung von Veränderungen der Druck-Sensitivität addiert wird. Nach

Wert des Einstellparameters (z) x gebildet.

In diesem Kontext verfügt die Bremskontrollvorrichtung 10 ebenso über einen Druckaufbau-Erfassungsabschnitt 17, der zur Feststellung von Schwankungen in der Druck-Sensitivität diese periodisch fortlaufend erfasst. Hierzu betätigt der Druckaufbau-Erfassungsabschnitt 17 während eines Stillstands zwischen zwei Bremsvorgängen das Druckmittel 22 über das Stellglied 21 und misst währenddessen einen Anstieg des Druckaufbaus, der als Werteverlauf des Bremsdrucks in Bezug zu einer Strecke des Stellweges abspeichert wird. So wird durch den Druckaufbau-Erfassungsabschnitt 17 eine Informationsgrundlage für den Druckaufbau-Vorsteuerabschnitt 15 hinsichtlich einer Schwankung der variablen Druck-Sensitivität fortlaufend aktualisiert.

Ferner verfügt die Bremskontrollvorrichtung 10 über einen Linearisierungsabschnitt 18, der einen Verlauf des Einstellbarameters x als Funktion des Bremsdrucks P zur Verbesserung eines Ansteuerungsverhaltens des Stellgliedes 21 linearisiert. Wie in Fig. 4 dargestellt ist, wird der Verlauf des Einstellpbarameters x durch den Linearisierungsabschnitt 18 zumindest abschnittsweise durch angenäherte lineare Funktionen f(L) partiell ersetzt. Als Eingangsparameter wird dem Linearisierungsabschnitt 18 der mit Vorsteuerung addierte Wert (z) x des Einstellbarameters x zugeführt, welcher nach der abschnittsweisen Linearisierung als addierter und linearisierter Wert (z) x {(L) des Einstellpbarameters aus der Bremskontrollvorrichtung 10 an das Stellglied 21 des Fahrzeugbremssystems 20 ausgegeben wird.

In der dargestellten Ausführungsform werden die Bremskontrollvorrichtung 10 und das Fahrzeugbremssystem 20 in Verbindung mit einem vollständigen Fahrzeugsimulator 30S betrieben, wobei das Fahrzeugbremssystem 20 mit rotierenden Komponenten eines Prüfstandaufbaus des Fahrzeugsimulators 30S mechanisch gekoppelt ist, welche die physikalischen Kräfte einer Fahrdynamik während der Bremsvorgänge auf das Fahrzeugbremssystem 20 übertragen. In dieser Ausführungsform entfällt das Erfordernis eines realen Fahrzeugs 30.

In einer alternativen Ausführungsform werden die Bremskontrollvorrichtung 10 und

das Fahrzeugbremssystem 20 in Verbindung mit einem hybriden Fahrzeugsimulator

30S betrieben, der ein reales Fahrzeug 30 und einen Prüfstand (nicht weiter

dargestellt) umfasst. Dabei ist zumindest das Fahrzeugbremssystem 20 Bestandteil

des Fahrzeugs 30, wobei das Fahrzeugs 30 Bremsvorgänge auf einer simulierten

Testumgebung des Prüfstands ausführt.

In einer weiteren alternativen Ausführungsformen wird die Bremskontrollvorrichtung 10 an Bord des Fahrzeugs 30 und das Fahrzeugbremssystem 20 als Bestandteil des realen Fahrzeugs 30 betrieben, wobei das Fahrzeug 30 Bremsvorgänge auf einer Fahrbahn ausführt.

16 Bezugszeichenliste 10 Bremskontrollvorrichtung 11 kaskadierter Controller 12 Geschwindigkeits-Regler 13 Bremsdruck-Regler 14 Reibungs-Vorsteuerungsabschnitt 15 Druckaufbau-Vorsteuerungsabschnitt 16 Reibungs-Berechnungsabschnitt 17 Druckaufbau-Erfassungsabschnitt 18 Linearisierungsabschnitt 19 Lernabschnitt 20 Fahrzeugbremssystem 21 Stellglied 22 Druckmittel 23 Reibungsmittel 30 Fahrzeug oder Fahrzeugsimulator Vi Geschwindigkeit-Istwert Vs Geschwindigkeit-Sollwert Pi Bremsdruck-Istwert Ps Bremsdruck-Sollwert Mb Bremsmoment X Einstellbarameter y Vorsteuer-Bremsdruck zZ Vorsteuer-Einstellbarameter M Reibungskoeffizient FL) linearisierte Funktion

17 (y)Ps mit dem Vorsteuer-Bremsdruck addierter Bremsdruck-Sollwert (Z)X mit dem Vorsteuer-Einstellparameter addierter Wert des

Einstellbarameters

(z)x f(L) addierter und linearisierter Wert des Einstellbarameters

Claims

Patentansprüche

1. Bremskontrollvorrichtung (10) zum Kontrollieren von Bremsvorgängen eines Fahrzeugbremssystems (20), das eine Bremsreibung durch Aufbringen eines Bremsdrucks (P) erzeugt, der durch ein Druckmittel (22) variabel einstellbar ist,

wobei

die Bremskontrollvorrichtung (10) dazu eingerichtet ist, eine Absenkung eines Istwertes (Vi) einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs (30) auf einen Sollwert (Vs) der Geschwindigkeit durch eine Einstellung des Druckmittels (22) zu

kontrollieren; dadurch gekennzeichnet, dass

die Bremskontrollvorrichtung (10) einen kaskadierten Controller (11) umfasst,

aufweisend:

einen Geschwindigkeits-Regler (12) für ein Kontrollieren einer Annäherung des Istwertes (Vi) der Geschwindigkeit auf den Sollwert (Vs) der Geschwindigkeit durch Bestimmung und Ausgabe eines Sollwertes (Ps) des Bremsdrucks, und

einen Bremsdruck-Regler (13) zum Kontrollieren einer Annäherung eines Istwertes (Pi) des Bremsdrucks auf den Sollwert (Ps) des Bremsdrucks durch Bestimmung und Ausgabe eines Einstellbarameters (x) für eine Einstellung des Druckmittels (22).

2. Bremskontrollvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei in einem Regelungskreis der Bremskontrollvorrichtung (10) der Geschwindigkeits-Regler (12) des kaskadierten Controllers (11) einen Hauptregler bildet, der in einer äußeren Regelungsschleife logisch verknüpft ist, und der Bremsdruck-Regler (13) des kaskadierten Controllers (11) einen Folgeregler bildet, der in einer inneren Regelungsschleife logisch verknüpft ist.

4. Bremskontrollvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bremsdruck-Regler (13) des kaskadierten Controllers (11) als ein

PID-Regler ausgebildet ist.

5. Bremskontrollvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend einen Druckaufbau-Vorsteuerungsabschnitt (15), der einen Vorsteuer-Einstellbarameter (z), der auf einer Funktion eines Anstiegs des Bremsdrucks (P) entlang eines Stellweges des Druckmittels (22) basiert, ausgibt und mit einer Ausgabe des Einstellparameters (x) aus dem Bremsdruck-Regler (13) logisch verknüpft ist.

6. Bremskontrollvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend einen Druckaufbau-Erfassungsabschnitt (17) für eine Erfassung des Bremsdrucks (P) im Verhältnis zu dem Stellweg des Druckmittels (22).

7. Bremskontrollvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend einen Linearisierungsabschnitt (18), der mit der Ausgabe des Einstellbarameters (x) aus dem Bremsdruck-Regler (13), vorzugsweise nach einer Ausgabe des Vorsteuer-Einstellbarameter (z) aus dem DruckaufbauVorsteuerungsabschnitt (15), logisch verknüpft ist, für eine zumindest abschnittsweisen Annährung eines Verlaufs des ausgegebenen

Einstellbarameters (x) durch wenigstens eine lineare Funktion.

8. Bremskontrollvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend einen Reibungs-Vorsteuerungsabschnitt (14), der einen Vorsteuer-Bremsdruck (y), welcher auf einem variablen Reibungskoeffizienten (W) basiert, ausgibt und mit einer Ausgabe des Sollwertes (Ps) des Bremsdrucks aus dem Geschwindigkeits-Regler (12) logisch verknüpft ist.

9. Bremskontrollvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend einen Reibungs-Berechnungsabschnitt (16) für eine

Berechnung des variablen Reibungskoeffizienten (u) basierend auf einen

10. Bremskontrollvorrichtung (10) nach Anspruch 9, ferner aufweisend einen Lernabschnitt (19) für ein Abspeichern und Vergleichen von Verläufen des variablen Reibungskoeffizienten (u) aus aufeinanderfolgenden Bremsvorgängen aus dem Reibungs-Berechnungsabschnitt (16).

11. Bremskontrollvorrichtung (10) nach Anspruch 10, wobei der Lernabschnitt (19) ferner einen Prognoseabschnitt für ein Prognostizieren einer Veränderung des Reibungskoeffizienten (u) in einem nachfolgenden Bremsvorgang aufweist, wobei der Prognoseabschnitt basierend auf einer Korrelation aus den Vergleichen der abgespeicherten Verläufe des variablen Reibungskoeffizienten prognostiziert.

12. Bremskontrollvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sollwert (Vs) der Geschwindigkeit den Wert Null beträgt.

13. Bremskontrollvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Einstellbarameter (x) eine ausgegebene elektrische Spannung ist, die für eine Stellwegposition eines elektrischen Stellgliedes (21) zur Betätigung des Druckmittels (22) entlang des Stellweges bezeichnend ist.

14. Fahrzeugprüfstand, eingerichtet zur Durchführung von Bremsvorgängen des Fahrzeugbremssystems (20) in einer vorbestimmten Testumgebung, aufweisend die Bremskontrollvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.

15. Fahrzeugprüfstand nach Anspruch 14, ferner aufweisend einen Fahrzeugsimulator (30S), der eine Geschwindigkeitsänderung des Fahrzeugs (30) gemäß spezifischen Parametern eines hinterlegten Fahrzeugmodells in Reaktion auf eine Bremsleistung des Fahrzeugbremssystems (20) simuliert.