Title:
Verfahren zum Betreiben von einer Druckregelvorrichtung
Kind Code:
A1


Abstract:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Druckregelvorrichtung in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, wobei die Druckregelvorrichtung mindestens ein Ventil (21) aufweist, welches durch ein Steuergerät der Druckregelvorrichtung mittels eines Stroms angesteuert wird, wobei ein maximal durch das Steuergerät bereitstellbarer Strom (Imax) für das Ventil (21) ermittelt wird und anhand des maximal bereitstellbaren Stroms (Imax) eine Verfügbarkeit des Ventils (21) bestimmt wird.




Inventors:
Schmidt, Robert (65779, Kelkheim, DE)
Stanojkovski, Aleksandar (63801, Kleinostheim, DE)
Caspari, Roland (60439, Frankfurt, DE)
Gronau, Ralph (35083, Wetter, DE)
Kühn, Alexander (64625, Bensheim, DE)
Maj, Bartosz (60385, Frankfurt, DE)
Morschel, Dirk (61239, Ober-Mörlen, DE)
Nederstigt, Johannes (64331, Weiterstadt, DE)
Application Number:
DE102016215832A
Publication Date:
03/01/2018
Filing Date:
08/23/2016
Assignee:
Continental Teves AG & Co. OHG, 60488 (DE)



Claims:
1. Verfahren zum Betreiben einer Druckregelvorrichtung in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, wobei die Druckregelvorrichtung mindestens ein Ventil (21) aufweist, welches durch ein Steuergerät der Druckregelvorrichtung mittels eines Stroms angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein maximal durch das Steuergerät bereitstellbarer Strom (Imax) für das Ventil (21) ermittelt wird und anhand des maximal bereitstellbaren Stroms (Imax) eine Verfügbarkeit des Ventils (21) bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der maximal bereitstellbare Strom (Imax) zu mindestens einem vorbestimmten Ermittlungszeitpunkt, insbesondere während des Betriebs des Fahrzeugs, bestimmt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil durch Pulsweitenmodulation angesteuert wird und der maximal bereitstellbare Strom (Imax) unter Einbeziehung des am Ermittlungszeitpunkt aktuellen Stromflusses (Icoil) in dem Ventil (21) und des Tastgrades (DC) der Pulsweitenmodulation ermittelt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der maximal bereitstellbare Strom (Imax) mit einem Sollwert des Stroms verglichen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert der für eine vorgegebene Druckregelung benötigte Schaltstrom oder Haltestrom ist und anhand des Vergleichs des maximal bereitstellbaren Stroms (Imax) mit dem Sollwert bestimmt wird, ob der benötigte Schaltstrom oder Haltestrom erreicht werden kann.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem maximal bereitstellbaren Strom (Imax) eine Stromstellreserve ermittelt wird, wobei die Stromstellreserve insbesondere als Differenz zwischen dem maximal bereitstellbaren Strom (Imax) und einem am Ermittlungszeitpunkt aktuellen Stromflusses (Icoil) berechnet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass unter Berücksichtigung der Stromstellreserve eine Freigabe von Strom für Funktionen außerhalb des direkten Ventilregelungskreises, insbesondere höhere Funktionen des Kraftfahrzeugs, oder eine gradierte Abschaltung von Funktionen der Druckregelvorrichtung erfolgt oder eine kontrollierte Funktionsübergabe an alternative Aktuatoren.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abschaltung von Komfortfunktionen vor einer Abschaltung von Sicherheitsfunktionen erfolgt.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ermittlung des maximal bereitstellbaren Stroms (Imax) eine Kennlinie des Ventils (21) bestimmt wird, wobei die Parameter der Kennlinie Spannung und Strom umfassen.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für einen vorgegebenen Stellzustand der Druckregelvorrichtung eine minimal benötigte Versorgungsspannung (Umin) ermittelt wird, wobei die minimale Versorgungsspannung (Umin) in Abhängigkeit von dem aktuellen maximal bereitstellbaren Strom (Imax) ermittelt wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte maximal bereitstellbare Strom (Imax) verwendet wird, um die Spulentemperatur zu schätzen.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Spulentemperatur die Viskosität der Bremsflüssigkeit ermittelt wird und eine Schaltstromdauer des Ventils anhand der ermittelten Viskosität angepasst, insbesondere reduziert, wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des ermittelten maximal bereitstellbaren Stroms (Imax) und eines Eigenerwärmverhaltens der Druckregelvorrichtung ein Modell des zu erwartenden zukünftigen maximal bereitstellbaren Stroms (Imax) gebildet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung des Modells des zu erwartenden zukünftigen maximal bereitstellbaren Stroms (Imax) ein Abschalten der Ventile (21), insbesondere aufgrund thermischer Überlastung, vorhergesagt wird.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregelvorrichtung in mehreren Betriebsmodi betreibbar ist und dass der Betriebsmodus in Abhängigkeit des ermittelten maximal bereitstellbaren Stroms (Imax) gewählt wird und die Druckregelvorrichtung in dem gewählten Betriebsmodus betrieben wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass unter Berücksichtigung des maximal bereitstellbaren Stroms (Imax) und einer Vorgabe für die Druckregelung durch die Vorrichtung ein Betriebsmodus (38) ausgewählt wird, bei dem die Schaltsequenz von Ventilen (21) so gewählt wird, dass mindestens eines der Ventile (21) in drucklosem Zustand geschaltet wird.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der maximal bereitstellbare Strom (Imax) mittels einer Testansteuerung (43), insbesondere einer Ansteuerung, bei der die Änderung des Ventilstroms so gering ist, dass der Ventilstößel sich nicht oder nur sehr geringfügig bewegt, ermittelt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein digitales Ventil limitiert angesteuert wird, insbesondere unterhalb des Schaltstroms, um eine Testansteuerung durchzuführen.

19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregelvorrichtung als Bremssystem (50) oder als Luftfedersystem ausgebildet ist.

20. Druckregelvorrichtung mit einem Steuergerät und mindestens einem Ventil, welches durch das Steuergerät mittels einer angelegten Spannung angesteuert wird, wobei die Druckregelvorrichtung Mittel zur Bestimmung eines Ventilstroms enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregelvorrichtung derart ausgebildet ist, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19 durchzuführen.

21. Druckregelvorrichtung nach Anspruch 20, deren Versorgungsspannung zeitlich variabel ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsspannung (Umin) in Abhängigkeit von dem aktuellen maximal bereitstellbaren Strom (Imax) angepasst wird.

Description:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Druckregelvorrichtung in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrtzeug, wobei die Druckregelvorrichtung mindestens ein Ventil aufweist, welches durch ein Steuergerät der Druckregelvorrichtung mittels eines Stroms angesteuert wird.

Im Stand der Technik besteht der Nachteil, dass die Verfügbarkeit von Energie zur Ausführung von Funktionen in Fahrzeugen limitiert ist. Insbesondere gibt es eine Vorgabe dahingehend, den Energieverbrauch des Fahrzeugs weiter zu senken, um den Treibstoffverbrauch geringer werden zu lassen. Es besteht somit der allgemeine Bedarf für Stromsparmöglichkeiten.

Bei Bremssystemen oder Luftfedersystemen ist bisher bekannt, feste Grenzwerte für die Spannungsversorgung von Ventilen für eine Druckregelung von Fluid oder für eine Kraftregelung vorzusehen, wobei bei Unterschreitung des Grenzwertes bestimmte Bauteile des Fahrzeugs abgeschaltet werden und/oder bestimmte Funktionen nicht mehr ausgeführt werden. Dies hat den Nachteil, dass zu dem Zeitpunkt einer derartigen Abschaltung und/oder Entscheidung für die Nichtausführung von Funktionen in der Realität möglicherweise genug Spannung vorhanden ist, um die Funktionen weiter auszuführen. Die Abschaltung erfolgt somit zu früh. Damit wird die Verfügbarkeit der Ventile bzw. Funktionen unnötig verringert.

Elektronische Steuergeräte für Ventilansteuerungen finden vielseitige Anwendung. Die Ventilansteuerungen können u.a. zur Durchflussregulierung von hydraulischen oder pneumatischen Systemen verwendet werden.

Die Wirkkette dieser Regelung ist dabei, dass der Strom durch die Spule ein Magnetfeld erzeugt und dieses Magnetfeld die mechanische Position des Ventilstößels beeinflusst. Das Ventil kann so geöffnet oder geschlossen werden.

Die maximal mögliche Strombereitstellung für das Ventil (ein maximal durch das Steuergerät bereitstellbarer Strom, Ventilstrombereitstellung) hängt von den (aktuellen) Eigenschaften des elektronischen Steuergeräts und des Ventils ab. Ist die maximal mögliche Strombereitstellung niedrig, so kann möglicherweise das Ventil nicht derart hinreichend gestellt werden, dass die gewünschte Position des Stößels erreicht wird. Damit ist möglicherweise das Ventil nicht so weit geöffnet oder geschlossen, dass der vom Fahrer gewünschte Bremsdruck oder ein gewünschter Zustand der Luftfederung dargestellt wird.

Die Versorgungsspannung der Elektronik ist ein limitierender Faktor für die Ventilstrombereitstellung (bei sinkender Spannung sinkt der maximal stellbare Strom). Das hat zur Folge, dass bei zu niedrigen Spannungen die Stromstellfähigkeit (maximal mögliche Ventilstrombereitstellung bzw. der maximal bereitstellbare Strom durch das Ventil) nicht ausreicht, um gewisse Ventilfunktionen auszuführen.

Es gibt Anwendungsfälle für Ventilsteuerungen, bei denen frühestmöglich erkannt werden muss, wenn der gewünschte Sollstrom nicht durch die Elektronik gestellt werden kann.

Mit Ventilansteuerungen, z.B. durch Regelfunktionen, wird die Stellung eines Stromes in den Ventilspulen bewirkt. Der maximal für das Ventil bereitstellbare Strom durch die Elektronik ist dabei limitiert durch die Versorgungsspannung und durch temperaturabhängige Effekte.

Gemäß dem Stand der Technik lassen sich die Verfahren zur Bestimmung der Ventilverfügbarkeit bei der Ventilsteuer- bzw. Ventilregelelektronik primär in zwei Kategorien aufteilen:

  • 1. Fehlerfreiheit der elektrischen Komponenten:
    Die elektrische Ventilschaltung verhält sich nach den spezifizierten elektrischen Rahmenparametern (Anmerkung: nicht Anforderungen der funktionalen Anwendung wie z.B. Druckstellgenauigkeit etc.). Es ist also kein Fehlverhalten der elektrischen Schaltung festgestellt worden. Die Überwachungskriterien beziehen sich dabei nur auf die Elektronikkomponenten und berücksichtigen nicht die funktionalen Anforderungen des Ventils (z.B. Durchflusswerte, Druckniveaus etc.). Der Nachteil ist jedoch, dass auch wenn kein Fehler in den Elektronikkomponenten der Ventile festgestellt wurde, die geforderte Ventilfunktion dennoch nicht durchführbar sein kann.
  • 2. Unterspannungsgrenzen der elektrischen Komponenten:
    Der definierte Arbeitsbereich der Versorgungsspannung wird unter Berücksichtigung aller Toleranzen definiert, um mit Sicherheit die funktionalen Anforderungen zu erfüllen. Hierbei ist explizit die Erfüllbarkeit der funktionalen Anforderung das Kriterium und nicht der tatsächliche Zustand der elektrischen Komponenten hinsichtlich Fehlverhalten (z.B. Kurzschluss, Leitungsunterbrechung etc.). Die Verfügbarkeit der Ventilfunktion wird hierbei durch eine minimale Grenze der Spannungsversorgung (Unterspannungsschwelle) dargestellt. Sinkt die Spannung unter diesen Wert, ist die Ventilverfügbarkeit nicht mehr gegeben. Es ist also üblich, einen Grenzwert für die Spannungsversorgung festzulegen, der je nach Auslegung der Ventile für eine Architektur fest vorgegeben wird. Üblicherweise erfolgt ein Abschalten von Regelfunktionen, sobald die Versorgungsspannung unter den vorgegebenen Grenzwert fällt. Ein Abschalten wird daher unter Umständen aufgrund der festen Grenzwerte zu früh eingeleitet, obwohl in den realen Gegebenheiten noch eine ausreichende Ventilstrombereitstellung für die Ventile möglich wäre. Deshalb ist die Ventilverfügbarkeit in diesem Fall unnötig eingeschränkt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Verfügbarkeit von Ventilen zu ermöglichen und/oder eine Nichtverfügbarkeit zu erkennen.

Die Lösung der Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß den nebengeordneten Ansprüchen aufgezeigt. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Druckregelvorrichtung, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, wobei die Druckregelvorrichtung mindestens ein Ventil aufweist, welches durch ein Steuergerät der Druckregelvorrichtung mittels eines Stroms angesteuert wird und wobei der maximal bereitstellbare Strom (maximal mögliche Strombereitstellung für das Ventil) ermittelt wird und anhand des maximal bereitstellbaren Stroms eine Verfügbarkeit des Ventils bestimmt wird. Unter Verfügbarkeit des Ventils wird dabei vorteilhafterweise verstanden, ob das Ventil unter vorgegebenen Bedingungen, insbesondere einem vorgegebenen anliegenden Differenzdruck und einem maximal bereitstellbaren Strom, geschaltet werden kann.

Bevorzugt wird der maximal bereitstellbare Strom zu mindestens einem vorbestimmten Ermittlungszeitpunkt, insbesondere während des Betriebs des Fahrzeugs, bestimmt.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass auf Grundlage des maximal bereitstellbaren Stromes eine Aussage darüber getroffen werden kann, bis zu welchem Grad das mindestens eine Ventil durch die Elektronik stellbar ist. So kann vorteilhaft insgesamt eine Aussage darüber getroffen werden, ob ein bestimmter vorgegebener Vorgang (Bremsdruck, Einstellung der Luftfederung) in dem gewünschten Umfang durchgeführt werden kann. Wenn festgestellt wird, dass der Vorgang durchgeführt werden kann, obwohl nach dem festen Grenzwert gemäß Stand der Technik bereits eine Abschaltung des Systems vorgenommen worden wäre, dann ist die Verfügbarkeit vorteilhaft gegenüber dem Stand der Technik erhöht. Andernfalls kann festgestellt werden, dass ein bestimmter Vorgang nicht durchgeführt werden kann und somit eine Nichtverfügbarkeit gegeben ist.

Bevorzugt wird die Ventilstrombereitstellung (maximal bereitstellbarer Ventilstrom) während des Betriebs der Druckregelvorrichtung ermittelt. Alternativ wird die Ventilstrombereitstellung mittels einer Testansteuerung ermittelt, wobei der Betrieb der Druckregelvorrichtung nicht notwendig ist. Eine Testansteuerung ist vorteilhafterweise eine Ansteuerung, während der die Änderung des Ventilstroms so gering ist, dass der Ventilstößel sich nicht oder nur sehr geringfügig bewegt.

Der Ventilstrom wird dem Ventil mittels einer Elektronik zur Verfügung gestellt. Der Betrag des Ventilstromes wird vorteilhafterweise durch ein Steuergerät bestimmt und vorgegeben. Zu mindestens einem vorgegebenen Zeitpunkt (Ermittlungszeitpunkt) wird gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens der maximal durch die Elektronik stellbare Ventilstrom (maximal mögliche Ventilstrombereitstellung bzw. maximal bereitstellbarer Strom) für das Ventil ermittelt. Bevorzugt sind mehrere Ermittlungszeitpunkte vorgesehen, welche z.B. während der Fahrt in regelmäßigen Abständen zeitlich angeordnet sind. Ebenfalls bevorzugt wird die Ermittlung für mehrere Ventile, insbesondere alle für eine bestimmte Funktion relevanten Ventile, durchgeführt.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass auf Grundlage der maximal möglichen Ventilstrombereitstellung eine Aussage darüber getroffen werden kann, bis zu welchem Grad das Ventil durch die Elektronik stellbar ist. Bevorzugt wird der maximal bereitstellbare Strom für mehrere Ventile ermittelt. So kann vorteilhaft insgesamt eine Aussage darüber getroffen werden, ob ein bestimmter vorgegebener Vorgang (Bremsdruck, Einstellung der Luftfederung) in dem gewünschten Umfang durchgeführt werden kann.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird der maximal bereitstellbare Strom mit einem Sollwert des Stroms verglichen.

Nach einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Sollwert der für eine vorgegebene Druckregelung benötigte Schaltstrom und anhand des Vergleichs des maximal bereitstellbaren Stromsmit dem Sollwert wird bestimmt, ob der benötigte Schaltstrom erreicht werden kann.

Die Druckregelvorrichtung ist vorzugsweise als elektro-hydraulische Steuereinheit für den Aufbau eines Bremsdrucks oder als eine elektro-pneumatische Steuereinheit für den Aufbau eines Drucks für die Luftfederung ausgebildet. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann somit vorteilhaft bestimmt werden, ob ein gewünschter Vorgang, beispielsweise ein gewünschtes Bremsmanöver oder eine gewünschte Vorgabe zur Luftfederung in vorgegebenen Umfang ausgeführt werden kann. Ist dies nicht der Fall, werden bevorzugt je nach der festgestellten maximal möglichen Ventilstrombereitstellung entweder der Vorgang abgebrochen oder abgeändert. Alternativ können bestimmte Funktionen auch gar nicht erst gestartet werden oder es wird dafür gesorgt, dass ein ruckloser Übergang zu einem anderen Zustand, z.B. zum Stilllegen, möglich wird. Insbesondere bevorzugt werden zunächst Komfortfunktionen abgeschaltet und sicherheitsrelevante Funktionen aufrechterhalten.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird eine Stromstellreserve ermittelt. Die Stromstellreserve ist hierbei die Differenz zwischen dem maximal einstellbaren Ventilstrom und des benötigten einzustellenden Stromes. Bevorzugt wird vorteilhafterweise bei Ermittlung einer positiven Stromstellreserve – wenn also mehr Strom gestellt werden kann, als benötigt – die Stromstellreserve der Ventile außerhalb vom direkten elektrischen Ventilregelungskreis verwendet. Dieser erweiterte Kreis umfasst besonders bevorzugt höhere Regelfunktionen, Bremsfunktionen, pneumatische Funktionen und/oder sogar andere Steuergeräte. Bei einer negativen Stromstellreserve können gewünschte Funktionen nicht über das Ventil bzw. die Gesamtheit der betrachteten Ventile durchgeführt werden.

Insbesondere bevorzugt wird das Bordnetzniveau (maximale Spannungsbereitstellung durch das Bordnetz) aufgrund der aktuell ermittelten Stromstellreserve angepasst (d.h. abgesenkt oder erhöht). Durch ein abgesenktes Bordnetzniveau kann vorteilhaft Energie eingespart werden.

Stromregler haben das allgemeine Ziel, einen gewünschten Stromwert zu stellen. Dabei wird in der Regel mittels Stellung eines Tastgrades einer Pulsweitenmodulation auf den resultierenden Stromfluss Einfluss genommen. Unter Pulsweitenmodulation wird dabei ein periodisches Anlegen einer äußeren Spannung verstanden, wobei die Dauer des Anlegens der Spannung variabel ist und das Verhältnis zwischen Dauer des Anlegens der Spannung und Periodendauer als Tastgrad bezeichnet wird.

Bevorzugt wird in einer Regelschleife die Abweichung zwischen gefordertem und gewünschtem Strom ermittelt (z.B. Messung des Stromflusses durch die Spule) und der erforderliche Tastgrad neu bestimmt und angepasst.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird bei bekannter von außen angelegter Spannung mittels des folgenden mathematischen Zusammenhangs:
der maximal bereitstellbare Ventilstrom (maximal mögliche Ventilstrombereitstellung) Imax bestimmt.

Icoil stellt den ermittelten Stromfluss (z.B. durch einen Sensor gemessen) durch die Spule dar. DC steht für den Tastgrad der Pulsweitenmodulation.

Die Formel (1) ermöglicht eine Bestimmung der maximalen Stromstellfähigkeit bei 100% Tastgrad, ohne zwecks Bestimmung eine Vollansteuerung (100% Dutycycle) zu verwenden. Dies hat den Vorteil, dass eine bordnetzabhängige maximale Stromstellfähigkeit ohne Veränderung der anliegenden Versorgungsspannung und ohne Verwendung einer Vollansteuerung bestimmt werden kann. Die dazu notwendigen Stell- und Sensierkomponenten sind in der Regel bei den verwendeten Stromreglern schon vorhanden, so dass in dieser Hinsicht keine Zusatzkosten entstehen.

Beispiel:
Bei 10% Dutycycle wird ein Strom von 1 A gestellt. Die maximale Stromstellfähigkeit wäre in diesem Fall 10 A.

Es hat sich herausgestellt, dass bei manchen Systemanwendungen von Ventilen ein Feststellen der Stellfähigkeit durch zyklische Vollbestromung nicht möglich ist. Gründe sind dabei die ungewollten Auswirkungen (z.B. Ventilverschleiß, ungewollte Durchflussauswirkung etc.) aufgrund der mechanischen Bewegung der Ventile. Es ist also vor dem gewollten Nutzungsfall der Ventile schwierig zu prüfen, ob die Stromstellfähigkeit ausreicht, um die gewünschte Funktion zu gewährleisten.

Die genannte Weiterbildung ermöglicht eine Bestimmung der maximalen Stromstellfähigkeit ohne dabei hohe Ströme anzusteuern.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird für die Ermittlung des maximal bereitstellbaren Ventilstroms eine Kennlinie des Ventils bestimmt, wobei die Parameter der Kennlinie Spannung und Strom umfassen.

Besonders bevorzugt wird für eine vorgegebene Stellposition des Ventils eine minimal nötige Versorgungsspannung berechnet. Dabei fließen in die Berechnung Informationen zur aktuellen Spannung am Ventil und zum aktuellen maximal bereitstellbaren Ventilstrom ein.

Der maximale versorgungsspannungsabhängige bereitstellbare Strom Imax(Utarget) kann durch folgenden Zusammenhang dargestellt werden:

Imax(Usupply) stellt den aktuellen Stromwert durch die Spule bei einer Versorgungsspannung Usupply und einem Tastgrad von 100% dar. Durch Wahl einer Zielspannung Utarget kann die dazugehörige maximale Stromstellfähigkeit ermittelt werden. Dadurch wird es möglich, den maximal bereitstellbaren Strom zu bestimmen, welche bei einer beliebigen vorgegebenen Versorgungsspannung vorliegt.

Durch die Beziehung zwischen Imax und Utarget wird bevorzugt eine Kennlinie definiert, die Strom und Spannung zueinander in Beziehung setzt.

Durch Verwendung von Formel (2) bzw. der Kennlinie kann die Stromstellfähigkeit für verschiedene Versorgungsspannungen ermittelt werden.

Beispiel: Wenn bei einer Versorgungsspannung von 14V eine maximale Stromansteuerung mit 2A möglich ist, so sinkt dieser Wert bei 7V auf 1A.

Bevorzugt werden weitere Beziehungen zwischen Maximalstrom, Versorgungsspannung und Tastgrad bestimmt:

Bevorzugt wird mit einer passenden Kennlinie unter Verwendung der angeführten Beziehungen die Stromstellfähigkeit für verschiedene Versorgungsspannungen ermittelt.

Weiter bevorzugt wird mit einer passenden Kennlinie unter Verwendung der angeführten Beziehungen eine minimal nötige Versorgungsspannung bestimmt, welche nötig ist, um einen gegebenen Strom einstellen zu können.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die ermittelte maximal mögliche Ventilstrombereitstellung verwendet, um die Spulentemperatur zu schätzen, da in dem Parameter der maximal möglichen Ventilstrombereitstellung indirekt die Information über die Spulentemperatur steckt. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, die Stromstellreserven (negative und positive) zu ermitteln und es entsteht die Möglichkeit eines kontrollierten Übergangs in eine Rückfallebene oder andere Funktionsebene.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird anhand der ermittelten Stromstellreserve und eines bekannten Eigenerwärmverhaltens der Ventile ein Modell gebildet zur Bestimmung der zukünftigen Verfügbarkeit von Funktionen. Es ist damit bevorzugt bestimmt, wie lange welche Funktion noch ausführbar ist. Alternativ oder zusätzlich wird bevorzugt ein Modell der zu erwartenden zukünftigen maximal möglichen Ventilstrombereitstellung gebildet durch Einbeziehung der maximal möglichen Ventilstrombereitstellung, des bekannten Eigenerwärmverhaltens und ggf. eines Abkühlgradienten und der Außentemperatur. Der aktuelle maximal bereitstellbare Strom wird somit zusammen mit der Information über die Spulentemperatur bzw. das Eigenerwärmverhalten des Ventils genutzt, um eine Aussage darüber zu treffen, wie lange welche Funktionen noch ausführbar sind. Insbesondere kann eine Aussage darüber getroffen werden, ab wann sicherheitsrelevante Funktionen nicht mehr verfügbar sein werden. Insbesondere bevorzugt können zusätzlich ein Abkühlgradient für das Ventil (Abkühlverhalten über die Zeit) und ggf. eine Außentemperatur dazu genutzt werden, um eine Prognose über zukünftige Maximalwerte der Ventilstrombereitstellung zu erstellen. Es ist daher durch Extrapolation möglich, auch über den bekannten Zeitraum hinaus eine Prognose zu erstellen. Dadurch ist es möglich, auch für zukünftige Ereignisse eine Ventilstromreserve zu berechnen.

Besonders bevorzugt wird anhand der Vorhersage des Modells, insbesondere des Modells zur Verfügbarkeit der Funktionen, die Ansteuerung des Ventils angepasst. Ganz besonders bevorzugt erfolgt die Anpassung, indem anhand der zu erwartenden zukünftigen maximal möglichen Ventilstrombereitstellung die Durchführung einer Bremsfunktion angepasst oder abgebrochen wird. Alternativ kann die Funktion auch gar nicht erst gestartet werden oder es wird dafür gesorgt, dass ein ruckloser Übergang zum komplett abgeschalteten Zustand durch ein graduelles Abschalten der Bremsfunktionen stattfindet.

Besonders bevorzugt wird im Modell der zu erwartenden zukünftigen maximal möglichen Ventilstrombereitstellung der Fahrzeugzustand, insbesondere die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit und/oder die Beschleunigung und/oder die Anwesenheit eines Fahrers berücksichtigt.

Die Ermittlung der maximal möglichen Ventilstrombereitstellung ermöglicht die thermischen Reserven zu ermitteln und durch ein bekanntes Eigenerwärmverhalten der Ventile die Verfügbarkeitsgrenzen vorrausschauend zu ermitteln. Die Stromstellreserve wird dabei bevorzugt noch mit einem Temperaturwert (z.B. Temperaturmessung durch einen Sensor) korreliert.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden verschiedene Betriebsmodi oder Degradierungsstufen der Druckregelvorrichtung vorgegeben. Diese sind für den Fall bestimmt, wenn eine negative Stromstellreserve ermittelt wurde. Als Kriterien für den Übergang zwischen Betriebsmodi bzw. Degradierungsstufen werden vorteilhafterweise eines oder mehrere der folgenden vorgesehen:

  • – Verfügbarkeit von Ventilfunktionen, z.B. Zeitpunkt des Abbruchs von Ventilfunktionen
  • – Eigenerwärmung (Dauer, Stromhöhe) von Funktionen
  • – Fahrzeugzustand (z.B. Geschwindigkeit, Fahreranwesenheit etc.)
  • – Bordnetzniveau, Versorgungsspannung
  • – Reserven bis zur thermischen Beschädigung

Vorteilhaft können dadurch Worst-Case-Loads (also maximale Lastzyklen für die Aktuatorik) können besser gehalten werden, da thermischer Bauteilschutz bei langen Ventilansteuerungen möglich ist.

Die verschiedenen Betriebsmodi sind bevorzugt derart konzipiert, dass zunächst Komfortfunktionen (z.B. HSA) abgeschaltet bzw. degradiert werden und sicherheitsrelevante Funktionen (z.B. ASR (Traktionskontrolle), ESC (Fahrdynamikregelung)) aufrechterhalten werden. Alternativ zu einer Degradierung von Funktionen (Abschalten von Funktionen je nach Stromstellreserve) können Funktionen auch durch andere Aktuatoren durchgeführt werden, so dass Energie gespart werden kann. Es wird dann somit bevorzugt eine kontrollierte Funktionsübergabe an alternative Aktuatoren vorgesehen bzw. durchgeführt.

Besonders bevorzugt werden bestimmte Vorgänge für bestimmte Funktionen speziell eingeleitet, wenn eine knappe Stromstellreserve festgestellt wird. Diese werden im Folgenden beschrieben:
Bei der Funktion „Automatic Vehicle Hold“ (AVH) wird bevorzugt eine kontrollierte Übergabe an die IPB (Integrated Parking Brake) oder an andere weitere Bremsvorrichtungen durchgeführt in Abhängigkeit von der Stromstellfähigkeit. Alternativ zu einer Übergabe kann auch eine Unterstützung der Funktion durch die IPB oder weitere Bremsvorrichtungen stattfinden. Zudem findet besonders bevorzugt eine temporäre Degradierung der AVH Funktion vor einem neuen AVH-Regelungszyklus statt oder der Fahrer wird gewarnt, wenn der AVH-Zyklus bereits läuft.

Bei der Funktion „Adaptive Cruise Control“ (ACC) wird bevorzugt vor einem neuen Regelungszyklus eine temporäre Degradierung durchgeführt oder während eines bereits laufenden ACC-Zyklus der Fahrer gewarnt und/oder eine kontrollierte Übergabe an andere Aktuatoren (z.B. IPB) durchgeführt. Alternativ zu einer Übergabe kann auch eine Unterstützung der Funktion durch diese anderen Aktuatoren stattfinden.

Bezüglich der Bordnetzregulierung findet basierend auf der maximal möglichen Ventilstrombereitstellung und/oder der Stromreserve bevorzugt eine Aufforderung an die Bordnetzsteuerung des Fahrzeugs zur Spannungsanhebung statt. Bezüglich Funktionen zu weiterführenden Fahrerassistenzsystemen (ADAS, advanced driver assistance) und/oder autonomem Fahren wird der Fahrer bevorzugt gewarnt und ggf. (temporär) in eine Rückfallebene umgeschaltet, die sich durch ventilunabhängige Bremsaktuatoren (z.B. IPB, HBE) auszeichnet. Bei regenerativen Bremsfunktionen wird die Bremsverzögerung zwischen Elektromotor und Bremsen-ECU bzw. zwischen Reibungsbremse und Generatorbremse aufgeteilt. Gemäß der Erfindung wird bevorzugt bei Feststellung einer knappen Stromreserve bzw. maximal möglicher Ventilstrombereitstellung das Verhältnis dieser Verteilung basierend auf dem festgestellten knappen Wert angepasst. Weiterhin kann auf Grundlage dieses knappen Wertes eine (graduelle) Motorschubabschaltung erfolgen.

Ferner bevorzugt wird auch ein Segelbetrieb des Fahrzeugs, bei dem während der Fahrt der Verbrennungsmotor ausgeschaltet und vom Antriebsstrang abgekoppelt wird, auf Grundlage der ermittelten Stromstellreserve und/oder der maximal möglichen Ventilstrombereitstellung angepasst. Dabei wird zunächst ermittelt, welche Funktionen bei der jeweiligen Stromstellreserve, Unterspannung, Vakuum und Geschwindigkeit noch möglich sind. In Abhängigkeit von diesen Werten wird dann bestimmt, unterhalb welcher Geschwindigkeit gesegelt werden darf. Bei bekannten Unterspannungseinbrüchen wird bevorzugt bestimmt, ob ein Segelbetrieb z.B. durch einen Verbrennungsmotorstart erlaubt sein darf.

Bezüglich des Druckreglers des Steuergeräts für die Bremsung bzw. Luftfederung wird bevorzugt ein Abbruch der Druckregelung durchgeführt, wenn der vorhandene Druck zu hoch für die ermittelte Stromstellreserve bzw. den maximal bereitstellbaren Strom ist. Zudem wird besonders bevorzugt der Druckaufbau gemäß einer maximalen Druckgrenze durch den Motor angepasst. Ferner wird insbesondere ein Druckreset durchgeführt im Fall, dass der gestellte Strom für das Ventil nicht ausreichte, weil der anliegende Druck zu hoch war. Weiterhin kann eine Druckaufbauverzögerung durchgeführt werden, wenn die anliegende Druckaufbauintention zu einem Druck führen würde, der für die ermittelte Stromreserve zu hoch wäre. Der Druckaufbau wird in diesem Fall verzögert, bis der notwendige Schaltzustand der Ventile erreicht ist. Außerdem kann die Ansteuerung des/eines bürstenlosen Motors für den Nachsaugezyklus an der Stromreserve der Ventile orientiert werden.

Bevorzugt erfolgt eine Orientierung der Druckanforderungen beim Fading-Brake-Support (mit steigender Temperatur der Bremsen wird ein steigender Druck angelegt um die Bremswirkung konstant zu halten) an den ermittelten Werten der Stromstellreserve bzw. der maximal möglichen Ventilstrombereitstellung, um Fahrzeugstabilität zu gewährleisten. Bevorzugt wird somit der Druck bei steigender Temperatur der Bremsen so eingeregelt, dass das Fahrzeug stabil bleibt, auch wenn dann möglicherweise die Bremswirkung weniger stark ausfällt. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Ansteuerung der Ventile so gewählt, dass die Verfügbarkeit optimiert wird. Dies geht unter Umständen zu Kosten der Leistungsfähigkeit der Druckregelvorrichtung, beispielsweise indem ein gewünschter Druck langsamer aufgebaut wird, verbessert jedoch die Sicherheit durch längere Verfügbarkeit der Ventile in Notsituationen.

In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt eine Orientierung des Druckaufbaus an dem ermittelten Wert der Stromstellreserve bzw. der maximal möglichen Ventilstrombereitstellung. Bevorzugt wird der Druck somit auf Basis des Werts der Stromstellreserve bzw. der maximal möglichen Ventilstrombereitstellung eingeregelt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird unter Verwendung des Modells der zu erwartenden zukünftigen maximal möglichen Ventilstrombereitstellung ein Abschalten der Ventile, insbesondere aufgrund thermischer Überlastung, vorhergesagt. Dies ermöglicht ein ruckfreies Umschalten in eine Rückfallebene, indem Funktionen vor dem Abschalten der Ventile nicht schlagartig abgeschaltet werden, sondern graduell abgebaut werden können. Dadurch wird eine Verbesserung von Kontrollierbarkeit und Funktionsübergängen bei sicherheitskritischen Funktionen ermöglicht.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden Bremsfunktionen nur ausgeführt, solange die Ströme funktional ausreichend sind und nicht bis zur thermischen Beschädigung. Dadurch ist ein thermischer Schutz für die Ventile gegeben.

Bevorzugt ist die Druckregelvorrichtung in mehreren Betriebsmodi betreibbar und wird in Abhängigkeit der ermittelten maximal möglichen Ventilstrombereitstellung eines oder mehrerer Ventile in einem von diesen Betriebsmodi betrieben. Der ermittelte maximal bereitstellbare Strom wird somit dazu verwendet, auszuwählen, welcher Betriebsmodus eingesetzt wird.

Beim Schalten von Ventilen entstehen Geräusche, die für den Fahrer hörbar sind. Diese sind oft unerwünscht. Eine Daueransteuerung der Ventile reduziert zwar derartige Geräusche, jedoch sind in diesem Fall der Stromverbrauch und die Eigenerwärmung erhöht. Zu große Eigenerwärmung führt jedoch zu höheren ohmschen Widerständen und geht auf Kosten der Verfügbarkeit, weil Ströme nicht mehr gestellt werden können. Ansteuerkonzepte von Ventilen sind daher eine Abwägung zwischen NVH (noise vibration harshness, unerwünschte Nebengeräusche) und Verfügbarkeit der Ventile.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird bei bekannter, insbesondere knapper, Spulentemperatur oder Stromstellreserve eine Daueransteuerung unterbunden, um die Verfügbarkeit der Ventile zu erhöhen. Eine knappe Spulentemperatur meint hier, dass in diesem Fall eine Spulentemperatur erkannt wird, welche sich knapp unterhalb der Grenze der maximalen thermischen Belastbarkeit befindet. Die Stromstellreserve ist hierbei die Differenz zwischen der maximal möglichen Ventilstrombereitstellung und des benötigten einzustellenden Stromes. Die Ventilansteuerung erfolgt bevorzugt nur auf Basis vom tatsächlichen Regelungsbedarf. Dies hat den Vorteil, dass durch Bestimmung der maximal möglichen Ventilstrombereitstellung bzw. Stromstellreserve festgestellt werden kann, wenn ein Ventil, bspw. durch Überhitzung, an die Grenzen der Stellfähigkeit kommt und durch Unterbinden der Daueransteuerung ein bevorstehender Ausfall des Ventils verhindert werden kann.

Vorteilhafterweise wird der Betriebsmodus anhand der ermittelten Stromstellreserve und/oder anhand der ermittelten Temperatur des Ventils ausgewählt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Ansteuermodus der Ventile im Hinblick auf den benötigten Schalt- und Haltestrom unter Berücksichtigung der Information der Stromstellreserven bzw. der Temperatur ausgewählt. Dabei wird bevorzugt die Eigenerwärmung der einzelnen Ansteuermethoden berücksichtigt.

Folgende drei Ansteuerkonzepte werden dabei bevorzugt vorgesehen:

  • Ansteuerkonzept A:
    Daueransteuerung des Ventils innerhalb und außerhalb der Regelung. NVH Verhalten: sehr gut Eigenerwärmungsverhalten: sehr schlecht
  • Ansteuerkonzept B:
    Daueransteuerung des Ventils innerhalb der Regelung. NVH Verhalten: mittel Eigenerwärmungsverhalten: mittel
  • Ansteuerkonzept C:
    Ansteuerung der Ventile lediglich bei Regelungsbedarf. NVH Verhalten: sehr schlecht Eigenerwärmungsverhalten: sehr gut

Bei dem Ansteuerkonzept B findet eine Daueransteuerung des Ventils innerhalb einer ESC-Regelung statt, während beim Ansteuerkonzept C eine Ansteuerung der Ventile innerhalb der ABS-Regelung nur bei Regelungsbedarf bzw. Ventilschaltbedarf stattfindet.

Unter Berücksichtigung der erforderlichen Schalt- und Halteströme wird bevorzugt je nach maximal möglicher Ventilstrombereitstellung der Elektronik oder Spulentemperatur zwischen den Ansteuerkonzepten A bis C gewählt, um eine beste Abwägung zwischen NVH-Verhalten und Verfügbarkeit zu erhalten. Je heißer die Spule wird, desto kürzer werden bevorzugt die Ansteuerzyklen ausgelegt, um die Eigenerwärmung zu begrenzen.

Das NVH-Verhalten bei den Ansteuerkonzepten B und C kann durch ein mehrstufiges Ansteuern der Schaltströme verbessert werden. Unerwünschte Geräusche werden bei den Ansteuerkonzepten B und C durch mehrstufiges Ansteuern der Schaltströme reduziert. Das ist u.a. durch eine Rampe oder Anfahren mit mehreren Zwischenstufen möglich. Insbesondere kann das Ventil dafür durch einen Maindriver angesteuert werden, der in einem analogen Modus betrieben wird. In diesem analogen Modus können Spannungen heruntergeregelt werden, also z.B. Überspannungen weggeregelt werden. Damit ist es dann auch möglich, eine graduelle Ansteuerung der Ventile vorzunehmen, indem die Spannung zur Ansteuerung der Ventile graduell verändert wird. Dadurch wird auch eine Rampenansteuerung möglich, welche das NVH-Verhalten verbessert und unerwünschte Geräusche beim Schalten des Ventils reduziert.

Neben den drei Ansteuerkonzepten auf elektrischer Ebene wird auch auf Druckreglerebene eine Entscheidungsbedingung ermittelt, indem Temperatur und Stromstellreserven als Kriterien einbezogen werden. Dadurch kann auch beim Druckregler rechtzeitig durch ein ruckfreies Umschalten ein besserer und vom Fahrer kontrollierbarer Übergang von Druckverstärkungsbetrieb zur hydraulischen Rückfallebene dargestellt werden.

Das weitergebildete Verfahren hat den Vorteil, dass ein Übergang in die hydraulische Rückfallebene aufgrund durch Daueransteuerung verursachter Überhitzung vermieden wird, dadurch eine bessere Bremsverfügbarkeit gegeben ist und gleichzeitig ein vorteilhaftes NVH-Verhalten durch Daueransteuerung ermöglicht wird, solange eine gute Verfügbarkeit gegeben ist. Durch Einbringung der maximal möglichen Ventilstrombereitstellung oder Spulentemperatur in das Ansteuerkonzept, kann bei Bedarf die Verfügbarkeit erheblich erhöht werden. Die Information über die Reserven ermöglicht einen rechtzeitigen Übergangswechsel in Form eines ruckfreien Übergangs, und damit eine bessere Beherrschbarkeit durch den Fahrer.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird anhand der maximal möglichen Ventilstrombereitstellung bestimmt, ob die benötigten Schaltströme für eine vorgegebene Druckregelung durch die Elektronik erreicht werden können.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird unter Berücksichtigung der maximal möglichen Ventilstrombereitstellung der Ventile und der Vorgabe für den Druckaufbau ein Ansteuermodus/Betriebsmodus ausgewählt, bei dem die Schaltsequenz so abgeändert wird, dass mindestens ein Ventil in drucklosem Zustand geschaltet wird.

Viele Ventile benötigen im drucklosen Zustand einen erheblich niedrigeren Schaltstrom. Das Schalten vieler Ventile im drucklosen Zustand senkt den Schaltstrombedarf. Hierdurch kann die Stromstellreserve erhöht werden.

Vorteilhafterweise erfolgt ein druckloses Vorschalten, indem zunächst eine Spulentemperatur bestimmt wird. Die Temperaturbestimmung kann dabei entweder indirekt über die Stromstellfähigkeit oder über eine Messung erfolgen. Zudem wird das Spannungsversorgungsniveau ermittelt. Wird anhand einer oder mehrerer der Kriterien (z.B. Stromstellfähigkeit, Temperatur und Spannungsversorgungsniveau) bestimmt, dass ein geforderter Schaltstrom eines Ventils bei den vorherrschenden Bedingungen (Druck, Schalttoleranzen des Ventils (statistische Streuung beim Schalten des Ventils) etc.) nicht eingestellt werden kann (negative Stromstellreserve), wird in einer Alternative zum Einsatz von Betriebsmodi mit vermindertem Einsatz von Funktionen bevorzugt bei bestimmten Ventilen drucklos vorgeschaltet, um die Funktionalität des Druckaufbaus im vollen Umfang zu gewährleisten.

Triggerbedingung für das drucklose Vorschalten ist bevorzugt eine Druckaufbauintention aufgrund einer Pedalbetätigung durch den Fahrer und/oder einer Vorgabe durch eine Regelfunktion (Aufteilung in Systemdruck und Pedaldruck möglich). In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das drucklose Vorschalten durch weitere Triggerbedingungen erweitert.

Wird das Ventil mit einer Daueransteuerung betrieben und soll diese zu einem bestimmten Zeitpunkt in eine andere Ansteuerung (z.B. druckloses Vorschalten) wechseln, wird das Lösekriterium für die bzw. eine Daueransteuerung des Ventils bevorzugt anhand der Situation des Druckzustandes (Pedal, Motor etc.) oder der jeweiligen Funktion (ABS, ACC etc.) bestimmt. Wenn die Erwärmung des Ventils es erlaubt, kann die Ventilaktivierung des drucklosen Vorschaltens über die Druckregelung hinaus gehalten werden.

Durch die Bestimmung der Stromstellfähigkeit können wichtige Informationen über Versorgungsspannung und Erwärmung des Ventils gewonnen werden. Durch ein modifiziertes Ansteuerkonzept der Ventile in Form der drucklosen Vorschaltung wird vorteilhaft die Ventilverfügbarkeit erhöht. Damit wird auch mehr Verfügbarkeit von Bremsfunktionen erreicht. Hierdurch können vorteilhaft Anforderungen an das mechanische Design (z.B. Spulenwindungszahl, Spulendrahtquerschnitt etc.) verringert werden. Es ergibt sich die Möglichkeit, mechanische Optimierungen an Spulen und HCU vorzunehmen.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird die maximal bereitstellbare Strom mittels einer Testansteuerung ermittelt. Bevorzugt werden dabei neben den bisherigen (aus dem Stand der Technik bekannten) aktiven Testpulsen kurze Testansteuerungen unterhalb des Schaltstroms des Ventils durchgeführt. Das kann in Verbindung mit analoger Spannungsregelung des Maindrivers (Haupttreiber für das Ventil) durchgeführt werden. Diese Testansteuerungen sind auch ohne Stromregler möglich.

Bevorzugt wird die Testansteuerung auf Grundlage des Schaltstroms des betroffenen Ventils, der Eigenerwärmung der Spule, der Spannungsregelung und Einschwingdauer dieser Spannungsregelung des Maindrivers (der Maindriver wird dabei im analogen Modus betrieben, linear voltage control), der Einregelungsdauer der Stromregler und/oder die Steuerung eines Low-Side-Treibers (Transistor Treiber, bei dem ein FET (Feldeffekttransistor) eine Last gegen GND (Ground) schaltet) durchgeführt. Der Maindriver regelt im LIVOCO (linear voltage control) Modus Überspannungen weg, indem er analog betrieben wird und damit einen höheren Spannungsabfall am Maindriver verursacht. Die Ventile sind dadurch – im Gegensatz zu der Situation bei einer Überspannung – voll funktionsfähig.

Durch die erfindungsgemäße Weiterbildung der Testansteuerung wird die tatsächliche Leistungsfähigkeit der Elektronik hinsichtlich funktionaler Anforderungen berücksichtigt. Es wird zudem eine Ansteuerung durchgeführt, bei der sich der Stromwert schnell stabilisiert aufgrund von stabilen Randbedingungen (Widerstand und Spannung). Durch die kurze Ansteuerdauer ergibt sich weiterhin nur eine minimale Eigenerwärmung.

Aus dem Stand der Technik sind bisher nur Aktive Testpulse (ATP) und Vollansteuerungen der Ventile bekannt. Bei aktiven Testpulsen werden die Ventile für kurze Zeit, z.B. für 50 µs angesteuert um die elektrische Verbindung zu prüfen. Dadurch erwärmt sich das Ventil zwar nicht stark, es kann aber auch keine Information über die Stromregelungsgüte und die Stromstellfähigkeit erhalten werden. Somit können auch keine Informationen über Stromstellreserven bzw. Erwärmung des Ventils, insbesondere der Spule, erhalten werden.

Bei der Bestromungsaktivierung durch hydraulische Regelung (ohne Testansteuerung) ist der Nachteil gegeben, dass bei der Ansteuerung zwischen Pedalbetätigung, Fahrverhalten und Bremsfunktionen arbitriert werden muss und dass das Ventil eine hohe Eigenerwärmung durch die langen Ansteuerzyklen hat. Da mit der Temperatur des Ventils auch der benötigte Strom für die Ansteuerung steigt, führt dies zu einer Verfügbarkeitseinschränkung. Nachteilhaft können zudem Bordnetzschwankungen entstehen, was zu einem unruhigen Stromregler und einer instabilen Bestimmung der Referenzspannung, dem Dutycycle und dem Strom führt. In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird das Verfahren in Bezug auf digitale Ventilansteuerungen durchgeführt. Dabei wird bevorzugt eine analoge Spannungsregelung durch den High-Side Driver (Transistor-Treiber, bei dem ein FET (Feldeffekttransistor) eine Last an die Versorgungsspannung schaltet) vorgenommen.

Die ermittelte maximale Ventilstrombereitstellung der Ventile beinhaltet den tatsächlichen ohmschen Widerstand der Ventilelektronik, wohingegen eine feste Unterspannungsschwelle lediglich den kritischsten spezifizierten Wert verwendet. Durch dieses weitergebildete erfindungsgemäße Verfahren lässt sich die Verfügbarkeit der Ventile bei niedrigeren Versorgungsspannungen erhöhen.

In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird das Verfahren auf digitale Ventilansteuerungen angewendet, wobei ebenfalls eine Testansteuerung durchgeführt wird.

Sicherheitskritische elektronische Ventilsteuerungen haben in der Regel ein 2-Treiber-Prinzip. Dadurch wird eine sichere Ventilpfadabschaltung (2 Abschaltmöglichkeiten) gewährleistet.

Für die Ventilsteuerungen ist es wichtig zu definieren, bei welchen Strömen die Ventile mechanisch schalten. Diese Schwelle wird Schaltstrom genannt.

Die elektrische Ventilansteuerung wird primär in zwei Kategorien aufgeteilt, der digitalen und der analogen. Bei der analogen Ventilsteuerung ist es möglich, mittels Stromregler mehrere Ventilstromwerte einzuregeln. Bei der digitalen Ventilsteuerung werden beide Treiberstufen voll durchgeschaltet und der resultierende Strom ist ein Ergebnis der anliegenden Versorgungsspannung und des ohmschen Widerstands des Strompfads.

Bei Anwendungsfällen mit mehreren Ventilen werden je ein High-Side Driver für mehrere Ventilspulen und ein Low-Side Driver pro Ventilspule verwendet. Es gibt die Möglichkeit den High-Side Driver im analogen Modus zu betreiben, mit dem Ziel, hohe Werte von Ubatt (Spannung an der Batterie) wegzufiltern. Die bisherigen Anwendungsfälle sind dabei der Bauteilschutz der Ventilelektronik oder Beruhigung der Uref gegenüber Schwankungen von Ubatt zwecks höherer Messgenauigkeit. Uref ist dabei die Spannung, die durch die Treiber an die Ventilspule selbst angelegt wird, während die Treiber durch die Bordnetzspannung (Spannung der Batterie) versorgt werden.

Die Anforderungen an die Stromstellgenauigkeit bei Ventilen werden in der Regel durch den jeweiligen Low-Side Driver (Transistor Treiber, bei dem ein FET (Feldeffekttransistor) eine Last gegen GND (Ground/Masse) schaltet) der Ventilspule dargestellt. Dem High-Side Driver hingegen obliegen die Aufgaben redundanter Abschaltpfad, Spannungslimitierung zum Bauteilschutz und Beruhigung der Versorgungsspannung Uref für diverse Messverfahren. Das wird durch die Möglichkeit erreicht, dass der High-Side Driver Spannungen an Uref einregeln bzw. limitieren kann.

Digitale Ventilansteuerungen, welche mit der Möglichkeit der Strommessung ausgestattet sind, haben das Problem der Testbarkeit der Strommessung bzw. der maximal möglichen Ventilstrombereitstellung. Da digitale Ventile aufgrund Ihrer Auslegung nur voll durchgeschaltet werden können, führt eine Ansteuerung notwendigerweise zu einem mechanischen Schalten des Ventils. Dies ist unkomfortabel und daher unerwünscht.

Die erfindungsgemäße Weiterbildung des Verfahrens ermöglicht eine Bestimmung der maximal möglichen Ventilstrombereitstellung für digitale Ventilansteuerungen basierend auf der Spannungsreglung des High-Side Driver. Der durch das Anlegen von Uref resultierende Strom wäre das Ergebnis aus Uref/Rges. Rges ist dabei der Gesamtwiderstand der Ventilspulenschaltung und wird der Einfachheit halber mit der Summe aus Rcoil und RIs angegeben.

Es ist damit möglich, ein digitales Ventil limitiert anzusteuern, also unterhalb vom Schaltstrom, um z.B. die Messmittel des Ventils zu verifizieren oder die Stromstellfähigkeit zu bestimmen. Es ist hierfür keine zusätzliche Stromreglung des jeweiligen Low-Side Drivers notwendig, sondern die bestehenden Elektronikkomponenten könnten dafür verwendet werden. Es können damit zudem ohne Zusatzschaltungen die digitalen Ventile angesteuert werden, ohne dabei eine ungewollte mechanische Reaktion zu verursachen (z.B. Ventilschalten).

Bevorzugt wird der High-Side Driver im analogen Modus betrieben, um eine gewollte bzw. vorgegebene Sollspannung an Uref einzuregeln. Diese Sollspannung soll dabei niedrig genug sein, um einen gewünschten Stromfluss Icoil durch die Ventilspule nicht zu überschreiten. Im beschriebenen Anwendungsfall sollte Icoil nicht den Schaltstrom erreichen.

Aufgrund des ohmschen Gesetzes kann der Spulenstrom Icoil nie höher werden als Uref/Rges. Rges repräsentiert den Gesamtwiderstand des Strompfads von Uref bis zur Masse. Hiermit wird die Möglichkeit geschaffen, mit Spannungsregelungsfunktion des High-Side Driver eine limitierte Stromstellung bei den digitalen Ventilen darzustellen. Das ermöglicht u.a. die Testbarkeit des Strommessmittels, bzw. eine Extrapolation der maximalen Stromstellmöglichkeit der Ventilsteuerung.

Bei digitalen Ventilansteuerungen mit Strommessmöglichkeit von Icoil ist es schwierig, mehrere Strommesspunkte zu erhalten, ohne den Schaltstrom des Ventils zu überschreiten. Die Überwachbarkeit des Strommessmittels wird somit stark eingeschränkt.

In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird daher der High-Side Driver im analogen Modus betrieben, um einen gewünschten Verlauf der Referenzspannung Uref darzustellen. Bevorzugt werden dabei die Kriterien der Start- und Endspannung, sowie Verlauf und Gradient bestimmt und in das Verfahren mit einbezogen.

Die Weiterbildung ermöglicht somit vorteilhaft die Testbarkeit von digitalen Ventilstufen mit analoger Strommessung oder mindestens einer binären Strommessung. Mit binärer Strommessung ist die Möglichkeit gemeint, einen Stromwert zu messen. Das wäre zum Beispiel mittels eines Schwellenkomparators möglich.

Das Problem bei digitalen Ventilsteuerungen ist die fehlende Möglichkeit, ein reproduzierbares Testen des Messmittels zu schaffen, ohne dabei den Schaltstrom zu überschreiten. Wäre es möglich, durch die Spannungsregelung vom High-Side Driver Uref auf einen Wert zu begrenzen (diskrete Steuerung von Uref), wären dennoch die Probleme der Testbarkeit der binären Strommessmittel vorhanden. Es könnte nicht die genaue Spannung Uref bestimmt werden, bei welcher die binäre Strommessung kippt.

Ein Vergleich von analogen zu binären Messmitteln oder binären zu binären ist damit nicht möglich. Gerade bei dem Ziel die Linearität oder Proportionalität von analogen bzw. binären Strommessmitteln zur Uref zu überprüfen, stellt ein Problem dar. Bevorzugt wird daher in einer erfindungsgemäßen Weiterbildung des Verfahrens eine gesteuerte Referenzspannung (Uref Funktion), insbesondere z.B. in Form einer Rampe, eingeführt.

Es ergeben sich daraus folgende Messvorteile:

  • 1. Analoge Strommessung:
    Die Uref Funktion ermöglicht die Ansteuerung mehrerer Messpunkte. Dadurch kann die Linearität des analogen Strommessmittels zur Versorgungsspannung getestet werden.
  • 2. Eine binäre Strommessung:
    Exakter Uref-Wert für das Kippen des Schwellenkomparators kann ermittelt werden.
  • 3. Mehrere binäre Strommessungen:
    Exakter Uref-Wert für das Kippen der Schwellenkomparatoren kann ermittelt werden.

Insgesamt wird eine Plausibilisierung der erwarteten Stromwerte der binären Messmittel zur Proportionalität der jeweiligen Kippspannung (Schwellenwert für das Kippen des Komparators) ermöglicht. Diese erhöhte Messgenauigkeit und Korrelierbarkeit von Uref zu diversen Strommessmitteln ermöglicht neue Anwendungen, wie z.B. Überwachbarkeit von Proportionalität bzw. Linearität vom Messmittel zur Uref, Bestimmung von der Stromstellfähigkeit.

Diese Weiterbildung ermöglicht es somit, den High-Side Driver zu nutzen, um bei Low-Side Drivern für digitale Ventilansteuerungen einen beliebigen Stromverlauf (z.B. Rampe) darzustellen. Der resultierende Stromverlauf wäre also eine Folge der Spannungsregelung der Versorgungsspannung Uref durch den High-Side Driver. Die Ansteuerdefizite der Low-Side Driver in der Stromstellfähigkeit werden somit durch gezielte Steuerung der Uref durch den High-Side Driver kompensiert. Es wird dadurch die Möglichkeit geschaffen, bei einer Schaltung für digitale Ventilansteuerung mehrere Strommessungen zu machen, ohne dabei den Schaltstrom zu überschreiten. Es ist hierfür keine zusätzliche Stromreglung des jeweiligen Low-Side Drivers notwendig sondern die bestehenden Elektronikkomponenten können dafür verwendet werden.

Der High-Side Driver wird bevorzugt im analogen Modus betrieben, um einen gewollten Verlauf an Uref darzustellen. Die Start- und Endspannung, sowie Verlauf und Gradient sind dabei zu definierende Kriterien der Spannungsregelung an Uref.

Mit dieser Weiterbildung wird die Möglichkeit geschaffen, mit den bisherigen Funktionen der High-Side Driver einen beliebigen Stromverlauf bei den digitalen Ventilen darzustellen und dabei die Schaltströme nicht zu überschreiten. Dadurch können Strommessmittelüberwachungen an digitale Ventilansteuerungen ohne Ventilschalten geprüft werden. Zudem wird die Möglichkeit geschaffen, durch genauen Bezug von Uref zu Kippschwellen von digitalen Strommessungen die Stromstellfähigkeit zu überprüfen.

Für die Erfindung ist es nicht von primärer Relevanz, an welcher Stelle und durch welches Verfahren der Spulenstrom Icoil gemessen wird.

In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden die Auslassventile, insbesondere eines Bremssystems, analog oder zumindest mehrstufig ansteuerbar ausgebildet.

Zielgebiet dieser Weiterbildung ist das Ansteuerkonzept der Auslassventile. Diese werden bisher ausschließlich digital betrieben. Digital bedeutet elektrisch voll durchgesteuert oder komplett ausgeschaltet. Das Ansteuerkonzept der Auslassventile ist eine Ableitung der bisher relativ limitierten hydraulischen Anforderungen an das Schaltverhalten dieser Ventile. Gemäß der Erfindung werden die Auslassventile bevorzugt analog angesteuert.

Durch das geändertes Ansteuerkonzept sind eine Verringerung der Eigenerwärmung und des Stromverbrauchs, sowie eine Verbesserung des NVH-Verhaltens möglich. Damit wird erreicht:

  • – Weniger Stress für Elektronikkomponenten (z.B. Maindriver)
  • – Höhere Verfügbarkeit durch weniger Eigenerwärmung
  • – Weniger Stromverbrauch für das Bordnetz (insbesondere interessant für Elektrofahrzeuge)

Bevorzugt wird gemäß dieser Weiterbildung der Gesamtstromverbrauch je nach Bedarf limitiert. Anlehnend an andere Ventilansteuerkonzepte kann durch die Einführung von Schalt- und Halteströmen die hydraulische Funktion mit weniger Stromverbrauch und damit weniger Eigenerwärmung dargestellt werden.

Definition Schaltstrom:
Sichererer Stromwert, um das Ventil- auch unter erschwerten Rahmenbedingungen (z.B. Druck, Temperatur etc.) – sicher mechanisch schalten zu können.

Definition Haltestrom:
Stromwert, um das Ventil bei bereits geschaltetem mechanischem Zustand, auch unter erschwerten Rahmenbedingungen (z.B. Druck, Temperatur etc.), in diesem mechanischen Zustand halten zu können.

In der Druckregelung bedeutet das, dass die Ventile nicht mehr bei benötigter mechanischer Aktivierung permanent elektrisch voll angesteuert werden. Das benötigte mechanische Schalten und Halten wird durch einen Schaltstrom und anschließenden Haltestrom dargestellt. Der Haltestrom ist in der Regel geringer als der Schaltstrom. Eine Verbesserung des NVH-Verhaltens der Auslassventile kann sogar erreicht werden, indem der Schaltstrom nicht direkt beaufschlagt wird, sondern mehrstufig angefahren wird. Das kann zum Beispiel in Form einer Rampe erfolgen.

Durch die Einführung einer analogen bzw. mehrstufigen Stromsteuerungs- oder Stromregelungsmöglichkeit der Elektronik bei den Auslassventilen, lässt sich der benötigte Stromwert vom Druckreglerzustand ableiten. Dadurch sinken der Gesamtstromverbrauch und damit die Eigenerwärmung. Mit verringerter Eigenerwärmung steigt die Verfügbarkeit.

Durch diese Weiterbildung wird es ermöglicht, bei der bei Bremssteuergeräten in Überspannung eine zeitlich unbegrenzte Verfügung aller Ventilfunktionen zu haben. Aktuell werden im Stand der Technik hingegen wegen thermischer Unrobustheit die Radventile degradiert (abgeschaltet oder in Rückfallebenen geschaltet). Die Abschaltung gemäß Abschaltmodi oder in Rückfallebenen ist bevorzugt an die ermittelten Stromstellreserven gekoppelt.

In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird eine Abschaltung von ausgewählten Funktionen gemäß einem Abschaltkonzept bzw. Betriebsmodus vorgenommen und der Fahrer gemäß der jeweiligen Abschaltung gewarnt.

Das aktuelle Warnkonzept von Ventilen gemäß dem Stand der Technik wird direkt an die elektrische Verfügbarkeit und Stilllegung von den Ventilen gekoppelt. Reserven der Elektronik werden nicht in Betracht gezogen. Führt die Eigenerwärmung von Ventilaktivitäten zu einem kritischen Spulenwiderstand, der dazu führt, dass Sollströme nicht mehr erreicht werden können, so wird aktuell direkt in die hydraulische Rückfallebene degradiert und direkt damit die Warnung des Fahrers durch eine Warnlampe ausgelöst. Schlimmstenfalls erfolgt gemäß Stand der Technik die Überschreitung der kritischen Temperatur während eines kritischen Bremsvorgangs und der schwierige Übergang von elektrischer Bremsunterstützung zu hydraulischer Rückfallebene müsste vom Fahrer in einer kritischen Bremssituation bewältigt werden.

Bei bekannter Spulentemperatur bzw. Stromstellreserve wird gemäß der Weiterbildung der Erfindung eine anstehende temperaturbasierte Stilllegung oder ein Anschalten von Funktionen erkannt und der Fahrer entsprechend vorgewarnt. Die Warnung des Fahrers kann somit schon zeitlich früher als bei der aktuellen Variante aus dem Stand der Technik verfolgen. Die Handhabbarkeit einer Stilllegung oder des Abschaltens von Funktionen ist durch eine angemessene Vorankündigung für den Fahrer besser kontrollierbar.

Bevorzugt werden für die Auswahl eines bestimmten Betriebsmodus und damit der Abschaltung von Funktionen sowie für die Vorwarnung des Fahrers die Spulentemperatur oder Stromstellreserve der Elektronik und die Eigenerwärmungseigenschaften der jeweiligen Bremsfunktion einbezogen. Bevorzugt wird der Warnzeitpunkt unter Berücksichtigung der Reserven der Stromstellfähigkeit der Ventilspulen oder Temperatur der Spulen im Hinblick auf den benötigten Schalt- und Haltestrom gewählt. Besonders bevorzugt wird dabei zwischen einem der folgenden Zeitpunkte für eine Warnung des Fahrers gewählt:

  • A) Vor dem Bremsmanöver
  • B) Während des Bremsmanövers
  • C) Direkt nach dem Bremsmanöver.

Insbesondere werden bei einer Abschaltung bzw. Degradierung zunächst nur die Komfortfunktionen abgeschaltet und die sicherheitsrelevanten Funktionen aufrechterhalten. Innerhalb der Komfortfunktionen und der Sicherheitsfunktionen kann dabei bevorzugt weiter unterschieden werden, welche Funktionen wichtiger sind und welche weniger wichtig. Die weniger wichtigen Funktionen werden zeitlich als erstes abgeschaltet. Gemäß dieser Abschaltreihenfolge kann der Fahrer ebenfalls entsprechend gewarnt werden, z.B. indem er ein visuelles oder akustisches Signal erhält, sobald alle Komfortfunktionen abgeschaltet sind oder alternativ bei jeder weiteren Abschaltung einer Funktion.

Somit kann die Warnung unter Umständen vorteilhafterweise schon vor der Stilllegung bzw. vor dem Abschalten der Funktionen erfolgen, so dass der Fahrer sich auf dieses kommende Ereignis einstellen kann. Mit dem ermittelten Wert der Stromstellreserven oder der Temperatur wird insbesondere bevorzugt ein Abkühlzeitpunkt bestimmt, der es erlaubt, die Warnung wieder zurück zu nehmen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird die Viskosität der Bremsflüssigkeit ermittelt und damit die Schaltstromdauer des Ventils reduziert. Gemäß Stand der Technik ist die Schaltstromdauer meist zu lang gewählt. Dadurch erwärmt sich die Ventilspule stärker als notwendig, was wiederum den Bedarf für Zusatzkühlung erhöht und insgesamt die Verfügbarkeit der Ventile einschränkt. Mittels der Weiterbildung der Erfindung kann nun vorteilhaft die Schaltstromdauer reduziert werden. Dafür wird bevorzugt direkt (mittels eines Druckänderungsgradienten) oder indirekt (mittels Temperaturmessung) die Viskosität der Bremsflüssigkeit ermittelt. Besonders bevorzugt erfolgt zudem eine Korrelation der Schalstromdauerreduzierend basierend auf dem Volumenfluss und der Verweildauer er Bremsflüssigkeit durch und in der HCU (Hydraulische Kontrolleinheit).

Insbesondere bevorzugt erfolgt die Bestimmung des Druckänderungsgradienten durch die Bestimmung der tatsächlichen Druckänderung auf Sollsprünge. Als Beispiel kann über Volumenmodelle ein Teilöffnen des Ventils bestimmt werden. Die Temperatur wird bevorzugt mit Hilfe von Sensoren gemessen oder mit Hilfe von dem Zusammenhang zwischen stellbarem Ventilstrom und Spulenwiderstand bestimmt, da durch den Spulenwiderstand auch die Temperatur steigt.

Vorteilhaft wird durch die Weiterbildung die Eigenerwärmung und der Gesamtstromverbrauch reduziert.

Im Anschluss werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert.

Es zeigen:

1: eine beispielhafte Kennlinie eines Ventils,

2: einen Aufbau einer Elektronik zur Ventilsteuerung bzw. Ventilregelung,

3: einen beispielhaften Ablauf zur Auswahl eines Ansteuermodus,

4: eine beispielsgemäße Testansteuerung zur Ermittlung der maximal möglichen Ventilstrombereitstellung,

5: ein beispielgemäßes hydraulisches Bremssystem eines Kraftfahrzeugs und

6: ein Diagramm zur Darstellung eines Schaltstroms mittels einer Rampe.

1 zeigt eine beispielhafte Kennlinie eines Ventils. Dabei ist auf der x-Achse 12 eine Versorgungsspannung Utarget aufgetragen und auf der y-Achse 11 eine maximale Ventilstrombereitstellung Imax. Die Kennlinie 13 stellt den Zusammenhang zwischen den Parametern Versorgungsspannung Utarget und maximale Ventilstrombereitstellung Imax dar.

Durch die Bestimmung der aktuellen maximalen Ventilstrombereitstellung Imax(Usupply) und der aktuellen Versorgungsspannung Usupply wird ein Punkt der Kennlinie bestimmt. Dieser Zusammenhang lässt sich wie folgt ausdrücken:

Dabei ist die Steigung der Kennlinie durch gegeben. Ist ein erforderlicher Ventilstrom bekannt, so lässt sich durch die Kennlinie oder durch Umformen des Zusammenhangs eine erforderliche Versorgungsspannung ermitteln.

Die Versorgungsspannung lässt sich beispielsgemäß durch die Systemauslegung oder die aktuellen Gegebenheiten, wie z.B. den Batteriezustand, nur bis zu einem maximalen Wert 14 einstellen.

Ist die berechnete erforderliche Spannung höher als der maximale einstellbare Spannungswert 14, so lässt sich ermitteln, dass ein erforderlicher Ventilstrom nicht eingestellt werden kann. Beispielsgemäß wird in diesem Fall die Funktion abgeschaltet oder ein anderer Betriebsmodus gewählt.

2 zeigt prinzipiell und vereinfacht den Aufbau einer Elektronik zur Ventilsteuerung bzw. Ventilregelung.

Eine Bordnetzspannung UBatt wird durch ein Bordnetz bzw. eine Batterie bereitgestellt. Durch einen High-Side Treiber 23 und einen Low-Side Treiber 24 wird eine Pulsweitenmodulation der Spannung durchgeführt. Zwischen den Treibern liegt eine modulierte Versorgungsspannung Uref an. Durch die Ventilspule 21 mit Spulenwiderstand Rcoil fließt dadurch ein Strom. Bedingt durch die Induktivität der Spule fließt während der Nullphasen der Pulsweitenmodulation durch die Rücklaufschaltung 22 ebenfalls ein Strom. Der zeitliche Durchschnitt des Stromverlaufs durch die Spule wird erfasst und als Spulenstrom Icoil zur Bestimmung der maximal möglichen Ventilstrombereitstellung verwendet.

3 zeigt schematisch einen beispielhaften Ablauf zur Auswahl eines Ansteuermodus.

Von einer oder mehreren automatischen Assistenzfunktionen 31 werden eine Bremsdruckanforderung und Stellvorgaben für eines oder mehrere Ventile vorgegeben. Gleichzeitig wird eine Druckaufbauintention des Fahrers über das Bremspedal 32 ermittelt und ein Wert für die Fahrerbremsdruckvorgabe 33 festgelegt. Aus der Stellvorgabe 31 der Assistenzfunktion sowie der Fahrerbremsdruckvorgabe 33 wird ein Wert der Druckaufbauintention 34 durch den Motor ermittelt. Die Stellfähigkeit 37 des Ventils wird ermittelt durch Einbeziehung des aktuellen Werts der Versorgungsspannung 35. Die Stellfähigkeit wird dabei entweder über einen bekannten Spulenwiderstand 36 ermittelt, oder über eine beispielsgemäße ermittelte Beziehung zwischen der Versorgungsspannung und der maximal möglichen Ventilstrombereitstellung.

In einer beispielsgemäßen Ausführungsform der Erfindung kann auch eine bekannte Temperatur des Ventils in die Bestimmung der Stellfähigkeit eingehen.

Beispielsgemäß lässt sich bei bekanntem einstellbarem Strom mittels an sich bekannter Methoden eine maximale Druckdifferenz bestimmen, bei dem das Ventil noch schaltbar ist. Dies ist die Stellfähigkeit des Ventils.

Ergibt sich unter Berücksichtigung der Druckaufbauintention 34 sowie der Stellfähigkeit 37, dass ein Stellen des Ventils bei dem Druck, der der Druckaufbauintention 34 entspricht, nicht möglich ist, so wird ein Betriebsmodus 38 gewählt, der beispielsweise ein druckloses Vorschalten des Ventils vorsieht.

Alternativ, wenn der Fahrer durch das Bremspedal direkt einen Druck in den Radbremsen einstellen kann, wird die Fahrerbremsdruckvorgabe 33 nicht zur Berechnung der Druckaufbauintention 34 berücksichtigt. In diesem Fall wird für die Wahl des Betriebsmodus 38 neben der Druckaufbauintention 34 auch der vom Fahrer eingestellte Druck 33 direkt berücksichtigt.

Da ein Ventil zum Schalten weniger Strom benötigt je niedriger der anliegende Druck ist, lässt sich das Ventil im drucklosen Zustand unter Umständen auch bei niedrigem einstellbarem Strom noch schalten. Beispielsgemäß wird also ein Betriebsmodus gewählt, bei dem zunächst Ventile geschaltet werden und erst im Anschluss ein Druckaufbau gemäß der Druckaufbauintention 34 durch den Motor erfolgt.

4 zeigt eine beispielsgemäße Testansteuerung zur Ermittlung der maximal möglichen Ventilstrombereitstellung.

Da sich äußere Bedingungen, beispielsweise Temperatur – und damit Stellfähigkeiten eines Ventils – mit der Zeit ändern können, ist es vorteilhaft, eine regelmäßige Testansteuerung vorzunehmen, um immer einen gültigen Wert der maximalen Ventilstrombereitstellung verfügbar zu haben.

Beispielsgemäß wird zwecks Testansteuerung ein geringer Strom (Strompuls) in die Ventilspule eingesteuert. In 4 zeigt dabei die x-Achse 41 die Zeit und die y-Achse 42 den Stromwert. Verlauf 43 zeigt den gemessenen Spulenstromverlauf.

Zunächst steigt der Strom über eine Zeitspanne t1 an. I_a ist der interpolierte Stromverlauf der Stromanstiegsphase. Sobald der Spulenstrom eingeschwungen ist, ergibt sich ein interpolierter Stromwert des eingeschwungenen Zustands I_b. Der Verlauf der gemessenen Spulenstroms 43 während der eingeschwungenen Phase ergibt sich durch die Induktivität der Spule und die Pulsweitenmodulierung der angelegten Spannung.

I1 repräsentiert den Sollwert der Stromregelung. Der Sollwert I1 dient zur Bestimmung der anzulegenden Versorgungsspannung bei einem vorgegebenen Zusammenhang zwischen Versorgungsspannung, Tastgrad und Spulenstrom. Für eine Testansteuerung wird ein Sollwert I1 festgelegt und die Versorgungsspannung und der Tastgrad so gewählt, dass der sich ergebende interpolierte Stromwert I_b dem Sollwert I1 entspricht.

Die stabile Phase t2 des Stromreglers wird zur Überwachung und Analyse der maximalen Stromstellfähigkeit genutzt. Der interpolierte Wert des Spulenstroms I_b dient beispielsgemäß zur Berechnung der maximalen Ventilstrombereitstellung Imax mittels des Zusammenhangs:

Wobei DC der Tastgrad der verwendeten Pulsweitenmodulation ist. Um die Eigenerwärmung der Spule während der Testansteuerung so gering wie möglich zu halten, werden die Ansteuerzeiten t1 und t2 beispielsgemäß möglichst kurz gehalten. Der Sollwert I1 der Stromregelung wird ebenfalls niedrig gehalten.

Beispielsgemäß wird bevorzugt mittels Versuchen bestimmt, bei welchem Sollwert I1 der Stromregelung und Ansteuerzeit t2 eine Messung mit einem statistischen Messfehler unterhalb eines vorgegebenen Grenzwerts möglich ist. Es wird beispielsgemäß ebenfalls mittels Versuchen festgestellt, welche Ansteuerzeit t1 für ein Einschwingen der Schaltung auf den Sollwert I1 nötig ist. Für eine Testansteuerung werden die minimalen bestimmten Werte für I1, t1 und t2 verwendet, um eine Eigenerwärmung der Spule sowie unerwünschte mechanische Effekte der Ansteuerung so gering wie möglich zu halten.

5 zeigt ein beispielgemäßes hydraulisches Bremssystem 50 eines Kraftfahrzeugs. Das Bremssystem weist Auslassventile 51 auf, welche stromlos geschlossen ausgeführt sind und dazu dienen, während der Ausführung von Regelfunktionen Bremsfluid kontrolliert aus den Radbremsen abzuleiten. Beispielsgemäß wird das Bremsfluid dabei in einen Fluidbehälter 52 abgeleitet.

Beispielsgemäß werden die Auslassventile 51 analog angesteuert ausgeführt. Damit ist es möglich, die Ventile graduell anzusteuern. Die Auslassventile 51 werden beispielsgemäß limitiert angesteuert, also unterhalb vom Schaltstrom, um ohne mechanische Aktivierung der Ventile einen maximal bereitstellbaren Strom der Auslassventile 51 zu bestimmen.

6 zeigt ein Diagramm zur Darstellung eines Schaltstromes 61 und eines Haltestromes 63. Aufgetragen ist auf der X-Achse die Zeit t und auf der Y-Achse der Strom I. Beim Schalten des Ventils mit Anstieg des Stroms auf den Maximalschaltwert ohne Abstufung über eine bestimmte Zeit sind unerwünschte Geräusche im Fahrzeug gegeben. Das NVH-Verhalten (noise vibration harshness) des Ventils ist daher schlecht. Gemäß der Erfindung wird das Ventil bei Betreiben des Maindrivers in einem analogen Modus graduell angesteuert, so dass ein rampenartiger Anstieg 65 des Stroms entsteht. Bei geringer Stromstellreserve können Daueransteuerungen unterlassen werden und zur Verbesserung des NVH mit Rampe wieder angeschaltet werden. Rampe kann durch Stromregler dargestellt werden oder mit einer Spannungsregelung. Damit kann das NVH-Verhalten deutlich verbessert werden und unerwünschte Geräusche werden verringert.