DE10011635B4

DE10011635B4 - Verfahren zur Feststellung der Einbauposition von bremskrafterzeugenden Einheiten einer elektrommechanischen Kraftfahrzeug-Bremsanlage

Info

Publication number: DE10011635B4
Application number: DE10011635A
Authority: DE
Inventors: Stefan Hackl
Original assignee: Pacifica Group Technologies Pty Ltd
Current assignee: Chassis Brakes International Technologies Pty Ltd
Priority date: 2000-03-10
Filing date: 2000-03-10
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2020-03-11
Also published as: US20010026098A1; DE10011635A1; JP4939691B2; US6431660B2; JP2001270430A

Abstract

Verfahren zur Feststellung der Einbauposition von bremskrafterzeugenden Einheiten (3.1/4.1 bis 3.4/4.4) einer elektromechanischen Kraftfahrzeug-Bremsanlage, wobei jede der bremskrafterzeugenden Einheiten (3.1/4.1 bis 3.4/4.4) aus einem elektromechanischen Wandler (3.1 bis 3.4) und einer elektromechanischen Kontrolleinheit (4.1 bis 4.4) besteht, und die elektromechanischen Kontrolleinheiten (4.1 bis 4.4) in Verbindung mit einer zentralen Steuereinheit (5) stehen, bei dem folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:
– Erfassen der Lenkrichtung des Kraftfahrzeuges (1) während einer Kurvenfahrt und Weitergabe des Signals an die zentrale Steuereinheit (5),
– Erfassen der an jedem Rad (2.1 bis 2.4) des Kraftfahrzeuges (1) bei der Kurvenfahrt auftretenden Raddrehzahlen (U_vr; U_hr; U_vl; U_hl) mit Hilfe von der jeweiligen bremskrafterzeugenden Einheit (3.1/4.1 bis 3.4/4.4) zugeordneten Drehzahlsensoren (14.1 bis 14.4), welche die Signale über die entsprechende elektronische Kontrolleinheit (4.1 bis 4.4) an die zentrale Steuereinheit (5) weitergibt,
– Vergleichen der für jedes Rad (2.1 bis 2.4) auftretenden Raddrehzahl ((U_vr; U_hr; U_vl; U_hl)) mit einem...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Feststellung der Einbauposition von bremskrafterzeugenden Einheiten einer elektromechanischen Kraftfahrzeug-Bremsanlage.
Zum Hintergrund der Erfindung ist festzuhalten, dass moderne Automobile augrund der ständig steigenden Anforderungen an die aktive und passive Sicherheit, die Umweltverträglichkeit und den Komfort mit immer mehr elektronischen Systemen ausgestattet werden. Dies trifft in besonderem Maße für das Fahrverhalten zu, das mittels intelligenter elektronischer Steuersysteme durch entsprechende Eingriffe in die Motor- und Bremssteuerung zunehmend stärker beeinflusst wird. Als Beispiele seien nur das Anti-Blockier-System, die Antriebs-Schlupf-Regelung oder elektronische Stabilitätsprogramme genannt. Letztere stabilisieren ein zum Ausbrechen tendierendes Fahrzug durch gezielte Bremseingriffe an den Rädern.
Solche elektronischen Fremdeingriffe in das bislang hydraulische Bremssystem zur Realisierung der vorgenannten Sicherheitskonzepte machen jedoch den Einsatz einer Vielzahl zusätzlicher Komponenten, wie z.B. Ventile, Pumpen und Speicherbehälter notwendig. Dies macht solche Bremsanlagen äußerst komplex und regelungstechnisch schwierig beherrschbar.
Zur Lösung dieser Problematik sind in jüngerer Zeit elektromechanische Bremssysteme entwickelt worden, bei denen die Bremskräfte am Rad mit Hilfe von elektromechanischen Wandlern erzeugt werden. Diese Wandler werden über ein Steuersystem aktiviert, das mit Hilfe geeigneter Sensoren den Pedalweg und/oder -betätigungsdruck erfasst und die Bremse entsprechend ansteuert. Die Steuereinheit des Bremssystems kann da bei spezielle Funktionen, wie das erwähnte ABS, ASR, verschiedene Brems-Assistenzfunktionen oder das elektronische Stabilitätsprogramm (ESP) problemlos in das elektromechanische Bremssystem integrieren.
Zusammenfassend stellt ein derartiges "Brake-by-Wire"-System eine Fremdkraftbremsanlage dar, bei der der Fahrer beim Bremsen lediglich einen Bremspedalsimulator betätigt, dessen Bewegung wiederum über Sensoren einer übergeordneten Steuereinheit – dem "Brake-by-Wire-Manager" – zugeleitet wird.
Da die Bremsanlage ein Fahrzeugsystem ist, das extrem sicherheitsrelevant ist, sind das Sicherheitskonzept, die Zuverlässigkeit und die Überwachung dieses Systems von zentraler Bedeutung. Insoweit überwacht in der Regel ein Kontrollrechner den Brake-by-Wire-Manager, die einzelnen elektromechanischen Wandler, das diese Komponenten verbindende Bussystem und die verschiedenen, am System beteiligten Sensoren. Durch Plausibilitätskriterien und Prüfroutinen innerhalb des Steuer- und Überwachungsprogramms können Fehlerzustände detektiert, lokalisiert und diagnostiziert werden. In Abhängigkeit des Fehlerzustandes können entsprechende Notfunktionen aktiviert werden, um die Bremsanlage in einem möglichst betriebssicheren Zustand zu halten.
Eine spezielle Sicherheitsproblematik stellt nun der positionsrichtige Einbau der bremskrafterzeugenden, jeweils mit einem Steuergerät versehenen Einheiten im Fahrzeug dar. Unter "Einbauposition" ist dabei die Zuordnung der jeweiligen bremskrafterzeugenden Einheit zu einem ganz bestimmten Rad des Fahrzeuges zu verstehen. Gerade im Zusammenhang mit elektronischen Stabilitätsprogrammen werden nämlich alle vier Räder individuell durch Bremseingriffe manipuliert, um beispielsweise ein Ausbrechen des Fahrzeuges zu verhindern. Würde nun eine bremskrafterzeugende Einheit, die an sich beispielsweise vorne links positioniert sein soll und entsprechend angesteuert wird, vorne rechts eingebaut sein – was auch durch eine Vertauschung der Verdrahtung in gleichwirkender Weise hervorgerufen wird – so würde eine „seitenverkehrte" Ansteuerung der einzelnen Bremsen bei einem ESP-Eingriff zu einer weiteren Instabilisierung statt Stabilisierung des Fahrverhaltens führen.
In der Praxis wurde die vorstehende Problematik bisher lediglich durch entsprechende Kontrollen bei der Montage und eine entsprechende Initialisierung des Steuersystems in Betracht gezogen.

Aus der DE 42 03 704 C3 ist ganz allgemein ein Verfahren zur Initialisierung eines elektronischen Regelsystems in einem Kraftfahrzeug bekannt. Dabei wird mit Softwarehilfsmitteln der Einsatzort der den sekundären Steuergeräten zugeordneten Funktionsbausteine identifiziert und eine entsprechende Zuordnung einer Schnittstellenadresse ermöglicht. Als Beispiele für solche Funktionsbausteine werden die Bremsen eines Kraftfahrzeuges genannt, wobei bei einer elektromechanischen Kraftfahrzeug-Bremsanlage mit bremskrafterzeugenden Einheiten und einer zentralen Steuereinheit die Position der bremskrafterzeugenden Einheiten durch die Erfassung der an jedem Rad des Kraftfahrzeugs auftretenden Raddrehzahlen mit Hilfe von Drehzahlsensoren festgelegt wird.

Aus der DE 39 03 071 C2 ist ein Verfahren zum Prüfen der Radgeschwindigkeitssensoren eines Antiblockierregelsystems bekannt, bei dem in einem Prüfmodus die Räder nacheinander in einer vorbestimmten Reihenfolge gedreht und die dann radspezifisch eingehenden Signale der Sensoren zur Identifizierung einer fehlerhaften Verbindung erfasst und ausgewertet werden. Bei diesem Verfahren kann also die Prüfung ebenfalls nicht in einem normalen Fahrzustand erfolgen.

Der Erfindung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Feststellung der Einbauposition von bremskrafterzeugenden Einheiten einer elektromechanischen Kraftfahrzeug-Bremslage anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass sich bei Kurvenfahrten an einem Kraftfahrzeug an den vier Rädern signifikant unterschiedliche, von der jeweiligen Position des Rades abhängige Raddrehzahlen ergeben. Insofern bietet sich also an, die Lenkrichtung des Kraftfahrzeuges während einer Kurvenfahrt zu erfassen und aus der Kenntnis der Lenkrichtung abzuprüfen, inwieweit sich die Raddrehzahlen „erwartungsgemäß" verhalten. Trifft dies nicht zu, muss offensichtlich eine fehlerhafte Einbauposition vorliegen.

Für die Erfassung der Lenkrichtung des Fahrzeuges bieten sich als Alternativen Beschleunigungs- oder Lenkwinkelsensoren an. Derartige Sensoren sind bei modernen Kraftfahrzeugen oftmals ohnehin eingebaut, da sie in der Regel für elektronische Stabilitätsprogramme und ähnliche Fahrhilfen notwendig sind.

Bevorzugtermaßen wird das erfindungsgemäße Verifizierungsverfahren nur bis zu einem festgesetzten maximalen Lenkwinkel und einer festgesetzten maximalen Kurvenfahrgeschwindigkeit durchgeführt, um Fehldetektionen aufgrund von Grenzfalleffekten zu vermeiden. So kann es sein, dass sich bei einem sehr großen Lenkwinkel das Soll-Positionsschema der Raddrehzahlen ändert. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn bei einer Linkskurve das rechte Hinterrad einen engeren Bogen beschreibt als das linke Vorderrad.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnung. Diese
1 zeigt eine höchst schematische Darstellung eines Fahrzeuges mit elektromechanischer Bremsanlage.
1 zeigt im Grundriss ein Automobil 1 mit seinen vier Rädern 2.1, 2.2, 2.3 und 2.4. Jedes Rad 2.1 bis 2.4 ist mit einer bremskrafterzeugenden Einheit in Form eines elektromechanischen Wandlers 3.1 bis 3.4 versehen, die bei entsprechender Ansteuerung innerhalb einer Zehntelsekunde eine hohe Bremskraft am jeweiligen Rad 2.1 bis 2.4 erzeugen können. Für die Aktivierung der elektromechanischen Wandler 3.1 bis 3.4 sind diese jeweils mit einer elektronischen Kontrolleinheit 4.1 bis 4.4 versehen.
Kernstück des elektromechanischen Bremssystems im Fahrzeug 1 ist nun eine zentrale Steuereinheit 5, die einerseits über einen CAN-Bus 6 mit den Kontrolleinheiten 4.1 bis 4.4 der einzelnen elektromechanischen Wandler 3.1 bis 3.4 in Verbindung steht. Anderseits ist die Steuereinheit 5 mit einer Bremspedal-Sensoreinheit 7 gekoppelt, die den Weg und/oder die Betätigungskraft des Bremspedals 8 erfaßt und in entsprechende elektrische Signale umsetzt.
Ferner ist eine Energieversorgung 9 in Form der Bordnetz-Batterie vorgesehen, die für die Stromversorgung der einzelnen Komponenten verantwortlich ist. Dies ist durch das Netz von Stromversorgungsleitungen 10 angedeutet. Der Stromquelle ist ein Leistungsdetektor 11 zugeordnet, mittels dem die von der Energieversorgung 9 zur Verfügung stellbare Maximalleistung erfassbar ist. Der Steuereinheit 5 wird ein entsprechendes Signal zugeführt.
Schließlich sind zur Erfassung der für das erfindungsgemäße Positionserkennungsverfahren relevanten Parameter verschiedene Sensoren vorgesehen. An Vorderachse 12 und Hinterachse 13 des Fahrzeuges 1 sind den jeweiligen bremskrafterzeugenden Einheiten Raddrehzahlsensoren 14.1 bis 14.4 zugeordnet. Diese sind im Rahmen üblicher ABS-Systeme – ungeachtet der Tatsache, ob die Bremsanlage in herkömmlicher Weise hydraulisch oder nach neuester Entwicklung elektromechanisch realisiert ist – ohnehin vorhanden. Diese Raddrehzahlsensoren 14.1 bis 14.4 geben entsprechende Signale an die Kontrolleinheiten 4.1 bis 4.4 weiter, die die Information über die Drehzahl U des jeweiligen Rades in Datenform an die Steuereinheit 5 weitergeben.
Das Gesamtsystem wird durch einen ebenfalls höchst schematisch dargestellten Lenkwinkelsensor 15 komplettiert, der ei ne Information über Größe und Richtung des Lenkwinkels 16 mindestens eines Vorderrades 2.1 an die Steuereinheit 5 weitergibt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur automatischen Erkennung der Einbauposition der bremskrafterzeugenden Einheiten 3.1/4.1 bis 3.4/4.4 läßt sich nun wie folgt beschreiben:
Ausgegangen wird vom "Normalfall", dass die Steuereinheit 5 korrekt initialisiert und die bremskrafterzeugenden Einheiten 3.1/4.1 bis 3.4/4.4 korrekt eingebaut sind. Dies bedeutet, dass die Steuereinheit 5 die bremskrafterzeugende Einheit 3.1/4.1 als Bremseinheit des rechten Vorderrades 2.1, die Einheit 3.2/4.2 als Bremseinheit des linken Vorderrades 2.2, die Einheit 3.3/4.3 als Bremseinheit des rechten Hinterrades 2.3 und die bremskrafterzeugende Einheit 3.4/4.4 als diejenige des linken Hinterrades 2.4 führt. Die Korrektheit dieser Zuordnung kann im Fahrbetrieb und insbesondere praktisch bereits bei einer ersten Testfahrt eines neuen Fahrzeuges im Werk automatisch verifiziert werden. Bei einer Kurvenfahrt z. B. nach links wird dies vom Lenkwinkelsensor 15 erfaßt und ein entsprechendes Signal an die Steuereinheit 5 abgegeben. Sofern ein maximaler Lenkwinkel 16 von z. B. 15 ° und eine maximale Kurvenfahrgeschwindigkeit von z. B. 50 km/h nicht überschritten werden, werden nach der Erfassung der Lenkrichtung "links" die an jedem Rad 2.1 bis 2.4 des Fahrzeuges 1 auftretenden Raddrehzahlen mit Hilfe der Drehzahlsensoren 14.1 bis 14.4 erfasst und jedem Rad wie folgt zugeordnet:

U_vr: Drehzahl des rechten Vorderrades (2.1)
U_hr: Drehzahl des rechten Hinterrades (2.3)
U_vl: Drehzahl des linken Vorderrades (2.2) und
U_hl: Drehzahl des linken Hinterrades (2.4)

Bei korrekter Montage und Einbauposition der bremskrafterzeugenden Einheiten 3.1/4.1 bis 3.4/4.4 gehorchen die Raddrehzahlen bei der beispielhaften Kurvenfahrt nach links in ihrem Positionsschema folgender Zuordnung: Uvr > Uhr > Uvl > Uhl Bei einem fehlerhaften Einbau, z. B. bei einer Vertauschung der Initialisierung der Bremseinheiten 3.1/4.1 und 3.2/4.2 an der Vorderachse 12, ergibt sich bei einer Kurvenfahrt nach links bei den tatsächlichen Meßwerten der Raddrehzahlen die Beziehung U_vl' > U_hr > U_vr' > U_hl, was nicht dem Positionsschema der Soll-Raddrehzahlen für eine Kurvenfahrt nach links gehorcht. Dies ist für die Steuereinheit 5 direkt erkennbar.
Sofern das Steuerprogramm entsprechend ausgelegt ist, kann diese Vertauschung bei der Berechnung von Steuergrößen für die Bremsanlage, wie sie beispielsweise beim ABS oder ESP notwendig sind, selbsttätig von der Steuereinheit 5 oder einem anderen beteiligten, nachgeordneten Steuergerät korrigiert werden. Zumindest wird die Steuereinheit jedoch eine entsprechende Fehlermeldung generieren und ausgeben, so dass es für das Wartungspersonal erkennbar wird, daß ein Montagefehler vorliegt.
Das Positionsschema der Raddrehzahlen für eine Kurvenfahrt nach rechts gehorcht im übrigen folgender Zuordnung: Uvl > Uhl > Uvr >Uhr

Claims

Verfahren zur Feststellung der Einbauposition von bremskrafterzeugenden Einheiten (3.1/4.1 bis 3.4/4.4) einer elektromechanischen Kraftfahrzeug-Bremsanlage, wobei jede der bremskrafterzeugenden Einheiten (3.1/4.1 bis 3.4/4.4) aus einem elektromechanischen Wandler (3.1 bis 3.4) und einer elektromechanischen Kontrolleinheit (4.1 bis 4.4) besteht, und die elektromechanischen Kontrolleinheiten (4.1 bis 4.4) in Verbindung mit einer zentralen Steuereinheit (5) stehen, bei dem folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden: – Erfassen der Lenkrichtung des Kraftfahrzeuges (1) während einer Kurvenfahrt und Weitergabe des Signals an die zentrale Steuereinheit (5), – Erfassen der an jedem Rad (2.1 bis 2.4) des Kraftfahrzeuges (1) bei der Kurvenfahrt auftretenden Raddrehzahlen (U_vr; U_hr; U_vl; U_hl) mit Hilfe von der jeweiligen bremskrafterzeugenden Einheit (3.1/4.1 bis 3.4/4.4) zugeordneten Drehzahlsensoren (14.1 bis 14.4), welche die Signale über die entsprechende elektronische Kontrolleinheit (4.1 bis 4.4) an die zentrale Steuereinheit (5) weitergibt, – Vergleichen der für jedes Rad (2.1 bis 2.4) auftretenden Raddrehzahl ((U_vr; U_hr; U_vl; U_hl)) mit einem für die Kurvenfahrtrichtung repräsentativen Soll-Positionsschema der Raddrehzahlen durch die zentrale Steuereinheit (5), und – Bestimmen der tatsächlichen Positionen der bremskrafterzeugenden Einheiten (3.1/4.1 bis 3.4/4.4) auf der Basis des vorstehenden Vergleiches.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Lenkrichtung des Fahrzeuges (1) ein Beschleunigungssensor eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Lenkrichtung des Fahrzeuges (1) ein dessen Lenkwinkel (16) detektierender Sensor (15) eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nur bis zu einem festgesetzten maximalen Lenkwinkel durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nur bis zu einer festgesetzten maximalen Kurvenfahrgeschwindigkeit durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Soll-Positionsschema der Raddrehzahlen für eine Kurvenfahrt nach links folgender Zuordnung gehorcht: Uvr > Uhr > Uvl > Uhl mit U_vr Drehzahl des rechten Vorderrades (2.1) U_hr Drehzahl des rechten Hinterrades (2.3) U_vl Drehzahl des linken Vorderrades (2.2) und U_hl Drehzahl des linken Hinterrades (2.4).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Soll-Positionsschema der Raddrehzahlen für eine Kurvenfahrt nach rechts folgender Zuordnung gehorcht: Uvl > Uhl > Uvr > Uhr .