DE102004037303B4

DE102004037303B4 - Überprüfung der Funktionsfähigkeit einer Festellbremse durch Auswertung des Druckaufbaugradienten

Info

Publication number: DE102004037303B4
Application number: DE200410037303
Authority: DE
Inventors: Ingo Buchenau; Michael Hilden; Carsten Bodmann; Remy Pical
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-07-31
Filing date: 2004-07-31
Publication date: 2012-11-15
Anticipated expiration: 2024-08-01
Also published as: DE102004037303A1

Abstract

Verfahren zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit einer elektrisch betätigten Feststellbremse (12, 13) mit einem Bedienelement (8) zum Feststellen und/oder Lösen der Feststellbremse, einem Stellglied (6) zum Variieren des an der Feststellbremse (12, 3) wirkenden Bremsdrucks und einem Steuergerät (7), das das Stellglied (6) auf Anforderung ansteuert, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Druckaufbauen und Verriegeln der Feststellbremse (12, 13) in einer ersten Phase (20), – Druckabbauen (22), – Erneutes Druckaufbauen in einer zweiten Phase (23), wobei der Druckaufbaugradient (dP2/dt) ermittelt wird, und – Vergleichen (25) des Druckaufbaugradienten (dP2/dt) mit einem Referenzwert (dP1/dt), um die Stärke der Verriegelung zu ermitteln.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit einer elektrisch betätigten Feststellbremse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie ein Feststellbremssystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5.
Moderne Fahrzeuge werden immer häufiger mit elektrisch betätigten Feststellbremsen ausgestattet, die auch als automatische Parkbremse (APB) bezeichnet werden. Derartige Systeme umfassen in der Regel ein Bedienelement, wie z. B. einen Druckknopf, mit dem die Feststellbremse verriegelt und/oder gelöst werden kann. Ein mit dem Bedienelement verbundenes Steuergerät erkennt den Feststellbremswunsch und steuert entsprechend ein Stellglied, wie z. B. einen Elektromotor oder eine Hydraulikpumpe, an, um die Feststellbremse anzuziehen oder zu lösen.
Bekannt sind zum Beispiel elektrische Feststellbremsanlagen aus der DE19836687A1 . Bei den dort offenbarten Feststellbremsanlagen ist ihre fahrsituationsabhängige Betätigung möglich. Zu diesem Zweck werden als Eingangssignale, die zur Ansteuerung einer Aktuatoreinrichtung vorgesehen sind, der Betriebszustand der Bremsbedieneinrichtung, der Betriebszustand der Betriebsbremsanlage und ferner die Fahrgeschwindigkeit berücksichtigt, wodurch der Komfort des Bremsvorgangs erhöht wird.
Die Feststellbremse umfasst neben der eigentlichen Bremse auch eine mechanische Verriegelungseinrichtung, die die Bremszangen in der angezogenen Stellung verriegelt. Die Verriegelungseinrichtung wird in der Regel ebenfalls durch hydraulischen oder pneumatischen Druck betätigt. Hierzu werden z. B. eine Hydraulikpumpe und Magnetventile entsprechend elektrisch angesteuert.
1 zeigt ein aus dem Stand der Technik bekanntes Feststellbremssystem in schematischer Darstellung. Das Feststellbremssystem umfasst im wesentlichen ein Bedienelement 8 (Druckknopf), ein Steuergerät 7 und ein Hydroaggregat 6. Bei einer Betätigung des Bedienelements 8 steuert das Steuergerät 7 das Hydroaggregat 6 bzw. eine darin enthaltene Hydraulikpumpe derart an, dass sie in einer Hydraulikleitung 10 Druck aufbaut. Der Bremsdruck wird dabei sowohl zum Betätigen der Radbremse 12 als auch zum Betätigen der Verriegelungseinrichtung 13 genutzt. Die Feststellbremse umfasst ferner ein Hydraulikventil 11, das vom Steuergerät 7 angesteuert wird, um die Verriegelungseinrichtung 13 zu verriegeln bzw. zu lösen. Das Feststellbremssystem wird aus dem Bordnetz von einer Batterie 9 (und dem Fahrzeuggenerator) mit Strom versorgt.
Moderne automatisierte Feststellbremssysteme bieten für den Fahrer einen deutlichen Komfort- und Sicherheitsgewinn, da sie durch einen einfachen Knopfdruck bedient werden können. Allein die Bedienung der Feststellbremse lässt den Fahrer jedoch nicht erkennen, ob die Feststellbremse ausreichend stark verriegelt hat bzw. ob sie tatsächlich gelöst wurde. Bei den bekannten Feststellbremssystemen fehlt bislang eine solche Funktionsüberwachung und die entsprechende Rückmeldung an den Fahrer.
Bekannt sind unter anderem Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung charakteristischer Größen einer Radbremse, beispielsweise in der DE19615831A1 . Dabei sind die Ansteuersignale der Radbremse abhängig von einer charakteristischen Größe einer Radbremse zeitlich veränderbar, wobei die Bestimmung der charakteristischen Größe auf der Basis eines charakteristischen Verhaltens einer die Bremswirkung repräsentierenden Größe ermittelt wird.
Ferner sind aus der DE10051783A1 auch Verfahren und Vorrichtung bekannt, bei denen zur Erkennung einer schadhaften Bremsscheibe bei einem stationären Betriebszustand oder einem Bremszustand mit langsamen Aufbau oder Abbau das zeitliche Verhalten des Bremsdruck- oder Bremskraftsignals ausgewertet wird.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit einer elektrisch betätigten Feststellbremse zu schaffen, um den Fahrer bei. einer Fehlfunktion gegebenenfalls warnen zu können.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 sowie in Patentanspruch 5 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, nach einer Verriegelung der Feststellbremse, den Bremsdruck in einer zweiten Phase erneut aufzubauen und dabei den Druckaufbaugradienten zu ermitteln. Aus dem Vergleich des Druckaufbaugradienten der zweiten Druckaufbauphase mit einem Referenzwert kann erkannt werden, wie stark die Feststellbremse angezogen ist und insbesondere, ob die Bremskraft ausreichet, um das Fahrzeug z. B. am Berg zu halten. Je stärker die Feststellbremse nach der ersten Verriegelung vorgespannt ist, d. h. je höher die Bremskraft ist, desto höher ist der Druckaufbaugradient beim nachfolgenden zweiten Druckaufbau, da das System bereits relativ starr vorgespannt war. Sofern dagegen die Feststellbremse nach der ersten Verriegelung nur relativ schwach angezogen war, können die Bremsbacken noch etwas weiter bewegt werden, wodurch sich beim erneuten Druckaufbau ein kleinerer Druckaufbaugradient einstellt. Die Höhe dieses Druckaufbaugradienten ist daher ein Maß für die an der Feststellbremse wirkende Bremskraft.
Der Referenzwert kann ein für das Bremssystem typischer Druckaufbaugradient sein, der z. B. in einem Speicher hinterlegt ist und von einer Elektronik für den Vergleich ausgelesen wird. Da der Druckaufbaugradient stark temperaturabhängig ist, wird der Referenzwert aber vorzugsweise relativ zeitnah bestimmt. Vorzugsweise wird der Druckaufbaugradient in der Verriegelungsphase gemessen und als Referenzwert herangezogen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Feststellbremse in einer ersten Phase zunächst in herkömmlicher Weise angezogen und verriegelt und danach der Bremsdruck wieder abgebaut. Anschließend wird der Bremsdruck in einer zweiten Phase nochmals aufgebaut und der Druckaufbaugradient ausgewertet. Dabei ist der Maximalwert des Bremsdrucks in der zweiten Phase vorzugsweise kleiner als in der ersten Phase und insbesondere kleiner als 60 bar. Ein solch geringer Wert ist bereits ausreichend, um die Stärke der Verriegelung ermitteln zu können. Bei geringen Druckwerten wird außerdem das (hydraulische) Bremssystem nicht unnötig belastet.
Im Rahmen der Auswertung wird vorzugsweise ein Wirkungsgrad eta der Verriegelung berechnet, wie z. B. nach folgender Beziehung:
wobei dP₁ der Druckaufbaugradient in der ersten Phase und dP₂ der Druckaufbaugradient in der zweiten Phase ist. Der Wirkungsgrad korrespondiert im wesentlichen mit der Bremskraft und stellt somit einen guten Anhaltspunkt für die Qualität der Verriegelung dar.
Falls der Wirkungsgrad einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet, kann der Fahrer z. B. optisch oder akustisch auf die Fehlfunktion hingewiesen werden.
Der Druckaufbaugradient wird erfindungsgemäß mittels einer Drucksensorik ermittelt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Feststellbremssystems gemäß dem Stand der Technik;
2 ein Flussdiagramm der wesentlichen Verfahrensschritte bei der Überprüfung der Funktionsfähigkeit einer Feststellbremse;
3 den Verlauf verschiedener Kenngrößen bei einem Verriegelungsprozess und einer nachfolgenden Überprüfungsroutine, und
4 den Verlauf des Wirkungsgrads bei unterschiedlichen Druckaufbaugradienten.
Bezüglich der Erläuterung von 1 wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.
2 zeigt die wesentlichen Verfahrensschritte einer Überprüfungsroutine zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit einer Feststellbremse. Dabei bezeichnen die Blöcke 20a und 20b einen herkömmlichen Verriegelungsprozess, bei dem zunächst der Bremsdruck erhöht und die Feststellbremse danach verriegelt wird. 3a zeigt in der linken Hälfte den zugehörigen Verlauf des Bremsdrucks p. In der Druckaufbauphase steigt der Bremsdruck p zunächst etwa linear an und erreicht dann ein Plateau bei Werten von etwas mehr als 100 bar. Der Verriegelungsbolzen der Feststellbremse wird dabei in die verriegelte Position bewegt.
3b zeigt den zugehörigen Druckaufbaugradienten mit einem Wert von ca. 450 bar/s. Die an den Bremsbacken wirkende Bremskraft F ist in 3c dargestellt. Der Druckaufbaugradient (dP₁/dt) wird vom Steuergerät 7 aus dem Sensorsignal eines Drucksensors 15 berechnet (Schritt 21 von 2).
Nach der Verriegelung der Feststellbremse wird in Schritt 22 der Druck p wieder abgebaut. Aufgrund mechanischer Toleranzen und Setzeffekten lässt die Bremskraft F dabei geringfügig nach, wie am Kurvenverlauf von 3c zu erkennen ist.
Um zu Überprüfen, ob die Feststellbremse 12, 13 am Ende noch ausreichend vorgespannt ist, um das Fahrzeug am Berg zu halten, wird in einer zweiten Phase der Bremsdruck p nochmals erhöht und der zugehörige Druckaufbaugradient dP₂/dt ermittelt. Dies ist im rechten Teil der 3a–3c dargestellt.
3a zeigt in dieser zweiten Phase einen wesentlich steileren Druckanstieg als in der ersten Verriegelungsphase und somit einen wesentlich höheren Druckaufbaugradienten dP₂/dt. Ursache hierfür ist die geringere Elastizität der Feststellbremse, die nach der Verriegelungsphase 20b bereits vorgespannt ist. Aus der Höhe des Druckaufbaugradienten dP₂/dt der zweiten Phase lässt sich somit die Bremskraft F der Feststellbremse 12,13 abschätzen. Der Druckaufbaugradient dP₂/dt wird in Schritt 24 vom Steuergerät 7 ermittelt.
Zur Auswertung der Druckaufbaugradienten dP/dt wird vorzugsweise ein Wirkungsgrad eta nach folgender Beziehung ermittelt:
Je höher der Wirkungsgrad eta ist, desto stärker war die Feststellbremse 12, 13 verriegelt.
Falls der Wirkungsgrad eta einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet, kann der Fahrer z. B. optisch oder akustisch auf die Fehlfunktion hingewiesen werden. Hierzu ist eine entsprechende Einrichtung 16 vorzusehen.
4 zeigt den Verlauf des Wirkungsgrads eta in Abhängigkeit von der relativen Differenz der Druckaufbaugradienten dP₁/dt und dP₂/dt, nämlich
Bezugszeichenliste

1: Fuß-Bremspedal
2: Bremskraftverstärker
3: Bremsflüssigkeitsbehälter
4: Hauptbremszylinder
5: Umschaltventil
6: Hydraulikeinheit
7: Steuergerät
8: Bedienelement
9: Batterie
10: Hydraulikleitung
11: Bremssattel-Ventil
12: Radbremse
13: Verriegelungseinrichtung
14: Bremsscheibe
15: Drucksensor
16: Anzeigeeinrichtung
20–25: Verfahrensschritte
F: Bremskraft
p: Bremsdruck
dP/dt: Druckaufbaugradient
eta: Wirkungsgrad

Claims

Verfahren zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit einer elektrisch betätigten Feststellbremse (12, 13) mit einem Bedienelement (8) zum Feststellen und/oder Lösen der Feststellbremse, einem Stellglied (6) zum Variieren des an der Feststellbremse (12, 3) wirkenden Bremsdrucks und einem Steuergerät (7), das das Stellglied (6) auf Anforderung ansteuert, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Druckaufbauen und Verriegeln der Feststellbremse (12, 13) in einer ersten Phase (20), – Druckabbauen (22), – Erneutes Druckaufbauen in einer zweiten Phase (23), wobei der Druckaufbaugradient (dP₂/dt) ermittelt wird, und – Vergleichen (25) des Druckaufbaugradienten (dP₂/dt) mit einem Referenzwert (dP₁/dt), um die Stärke der Verriegelung zu ermitteln.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verriegelungsphase (20b) ein Druckaufbaugradient (dP₁/dt) ermittelt und dieser als Referenzwert herangezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsdruck (P) in der zweiten Phase (23) bis zu einem Maximalwert erhöht wird, der kleiner ist als der Maximalwert in der ersten Phase.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckaufbaugradient (dP/dt) aus dem Sensorsignal (a) eines Bremsdruck-Sensors (15) berechnet wird.
Feststellbremssystem für Kraftfahrzeuge, umfassend ein Bedienelement (18) zum Feststellen und/oder Lösen einer Feststellbremse (12, 13), ein Stellglied (6) zum Variieren des an der Feststellbremse (12, 13) wirkenden Bremsdrucks, eine Verriegelungseinrichtung (13) und eine Elektronik (7), die das Stellglied (6) auf Anforderung ansteuert und die Feststellbremse (12, 13) mittels der Verriegelungseinrichtung (13) verriegelt bzw. löst, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensorik (7, 15) zum Ermitteln eines Druckaufbaugradienten (dP/dt) und eine Elektronik (7) zum Auswerten des Druckaufbaugradienten (dP/dt) vorgesehen sind, wobei die Elektronik (7) den Bremsdruck (p) in einer ersten Verriegelungs-Phase (20a) aufbaut und die Feststellbremse (12, 13) verriegelt (20b), den Bremsdruck danach wieder abbaut (22), den Bremsdruck (P) in einer zweiten Phase (23) erneut aufbaut und dabei den Druckaufbaugradienten (dP₂/dt) ermittelt, und den Druckaufbaugradienten (dP₂/dt) mit einem Referenzwert vergleicht, um die Stärke der Verriegelung zu ermitteln.
Feststellbremssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (16) vorgesehen ist, die dem Fahrer eine Fehlfunktion der Feststellbremse (12, 13) angezeigt.
Feststellbremssystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (7, 15) einen Drucksensor (15) umfasst.
Feststellbremssystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronik (7) eine Differenz der beiden Druckaufbaugradienten ermittelt.
Feststellbremssystem nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronik (7) einen Wirkungsgrad der Druckaufbaugradienten (dP/dt) ermittelt und diesen auswertet.