DE19603867A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überprüfung der Bremsanlage eines Fahrzeugs - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überprüfung der Bremsanlage eines Fahrzeugs gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche

Aus der DE-A 41 12 137 ist eine Bremsanlage für ein Fahrzeug bekannt, bei welcher der Bremsdruck in den Radbremsen des Fahrzeugs abhängig von dem aus der Bremspedalbetätigung durch den Fahrer abgeleiteten Bremswunsch durch Ansteuern einer Ventilanordnung eingestellt wird. Bei einer derartigen elektrischen Bremsanlage ist ferner vorgesehen, bei Ausfall der elektrischen Steuerung eine herkömmliche hydraulische Steuerung der Radbremsen abhängig von der Bremspedalbetätigung zu aktivieren. Bei Ausfall der elektrischen Steuerung kann der Fahrer das Fahrzeug also durch Betätigen den Bremspedals verzögern und zum Stillstand bringen. Dabei muß er über das Pedal und den Bremszylinder der hydraulischen Bremsanlage den nötigen Bremsdruck in den Radbremsen aufbringen. Um die Betriebssicherheit dieses elektrohydraulischen Bremssystems sicherzustellen, muß eine Überprüfung dieses Notlaufsystems auch während des Normalbetriebes durchgeführt werden, da ein Versagen dieses Notlaufsystems bei Ausfall der elektrischen Steuerung zum Versagen der gesamten Bremsanlage führen kann. Besonders problematisch ist in diesem Zusammenhang, wenn sich eine unzulässig große Menge von ungelöstem Gas in der Bremsflüssigkeit des geschlossenen Notlaufbremskreises befindet.

Es ist Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen zur Überprüfung einer Bremsanlage eines Fahrzeugs anzugeben, mit deren Hilfe ein Notlaufbremssystem einer elektrohydraulischen Bremse insbesondere mit Hinblick auf ungelöstes Gas im Hydraulikkreis überprüft werden kann.

Dies wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Patentansprüche erreicht.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Lösung gewährleistet die Betriebssicherheit eines elektrohydraulischen Bremssystems mit hydraulischem Notlaufbremssystem. Besonders vorteilhaft ist, daß diese Überprüfung bereits während des Normalbetriebs der Bremsanlage stattfinden kann.

Dabei wird in vorteilhafter Weise eine unzulässige Menge ungelösten Gases in der Bremsflüssigkeit des Bremssystems erkannt.

Durch die erfindungsgemäße Lösung können sehr geringe Gasmengen detektiert werden.

Besonders vorteilhaft in diesem Zusammenhang ist, daß der zur Gaserkennung durchzuführende Test innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne, im Bereich von 250 msec, durchführbar ist.

Besonders vorteilhaft ist, daß durch die Auswertung des stationären Druckendwertes das dynamische Verhalten des Druckanstiegs nicht berücksichtigt werden muß.

Besonders vorteilhaft ist, daß die Menge bzw. das Volumen des Gasgehalts in der Bremsflüssigkeit bestimmt werden kann, da der stationäre Druckwert ein direktes Maß für den Gasgehalt ist.

In vorteilhafter Weise ist zur Durchführung der Überwachung keine zusätzliche Sensorik notwendig. Die Überwachung basiert allein auf Signalen von bereits vorhandenen Sensoren.

Besonders vorteilhaft ist, daß eine Zeitoptimierung des Tests mit Berücksichtigung von Temperatureinflüssen möglich ist, wenn der stationäre Druckendwert dann angenommen wird, wenn der Druck in ein vorgegebenes Toleranzband eingeschwungen ist.

Besonders vorteilhaft ist ferner, daß die Gaserkennung durch gezielten Druckaufbau in den einzelnen Radbremsen durchgeführt wird und auf diese Weise unterschiedliche Bremsleitungsbereiche unabhängig voneinander auf unzulässige Gasmengen untersucht werden können.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 ein Blockschaltbild einer elektrohydraulischen Bremsanlage, in der die im Rahmen eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand des Flußdiagramms nach Fig. 2 dargestellten erfindungsgemäßen Lösung angewendet wird. In Fig. 3 schließlich wird die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Lösung anhand von Zeitdiagrammen dargestellt.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer elektrohydraulischen Bremsanlage eines Fahrzeugs. Dabei ist mit 10 eine elektronische Steuereinheit dargestellt, welche eine mit entsprechenden Ventilanordnungen versehene hydraulische Bremsanlage 12 steuert. Dazu werden der elektronischen Steuereinheit 10 Eingangsleitungen 14 bis 16 von Meßeinrichtungen 18 bis 20 zur Erfassung der in den Radbremsen aufgebauten Bremsdrücke, -momente oder -kräfte, eine Eingangsleitung 22 von wenigstens einer Meßeinrichtung 24 zur Erfassung des Ausmaßes der Bremspedalbetätigung sowie Eingangsleitungen 26 bis 28 von Meßeinrichtungen 30 bis 32 zur Erfassung weiterer Betriebsgrößen der Bremsanlage bzw. des Fahrzeugs wie Radgeschwindigkeiten, Fahrzeuggeschwindigkeit, etc. zugeführt. Über Ausgangsleitungen steuert die elektronische Steuereinheit 10 die elektrisch betätigbaren Ventile der hydraulischen Bremsanlage 12 an. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind dabei lediglich die Ausgangsleitungen 34 und 36 dargestellt, die ein einer Radbremse zugeordnetes Druckabbauventil 38 und Druckaufbauventil 40 ansteuern.

Das Druckabbauventil 38, das im bevorzugten Ausführungsbeispiel im nicht angesteuerten Zustand sich in Sperrstellung befindet, in angesteuertem Zustand geöffnet ist, ist in eine strichliert dargestellte Hydraulikleitung 42 eingefügt, welche von einem Vorratsbehälter 44 zum Bremszylinder 46 eines Rades 48 führt. Entsprechend ist das Druckaufbauventil 40, welches im bevorzugten Ausführungsbeispiel ebenfalls im nicht angesteuerten Zustand in Sperrstellung, im angesteuerten Zustand geöffnet ist, in eine Hydraulikleitung 50 eingefügt, welche von einer druckerzeugenden Pumpe 52 zur Radbremse 46 führt. Saugseitig ist die Pumpe 52 über eine Hydraulikleitung 54 mit einem Vorratsbehälter 56, der mit dem Vorratsbehälter 44 identisch sein kann, verbunden. An die Hydraulikleitung 50 ist ein Hochdruckdruckmittelspeicher 58 angeschlossen. Ferner kann der Druck in den Radbremszylindern 46 direkt vom Fahrer durch Betätigen des Fahrpedals über die Hydraulikleitung 60, die einerseits mit der Radbremse 46, andererseits mit dem nicht dargestellten Hauptbremszylinder verbunden ist, beeinflußt werden. Diese Verbindung ist nur im Fehlerfall des elektrischen Systems aktiv, was Fig. 1 durch ein Schaltelement 62 symbolisiert ist.

Aus Übersichtlichkeitsgründen wurde in Fig. 1 der hydraulische Teil der Bremsanlage für nur eine Radbremse dargestellt. Entsprechende Anordnungen gibt es zumindest für die Radbremsen derselben Achse bzw. für alle Radbremsen des Fahrzeugs.

Im Normalbetrieb erfaßt die elektronische Steuereinheit 10 aus dem Betätigungsgrad des Bremspedals, der über die Leitung 22 zugeführt wird, den Bremswunsch des Fahrers. Dieser wird in einen Sollwert für den an den einzelnen Radbremsen einzustellenden Bremsdruck umgesetzt. Im Rahmen eines Druckregelkreises wird dieser Druck unter Berücksichtigung des gemessenen Drucks durch Ansteuern der Ventile 38 und 40 eingestellt. Beim Druckaufbau fließt dabei Druckmittel über die Leitung 50 durch das geöffnete Druckaufbauventil 40 in die Radbremse 46 aus dem Vorratsbehälter über die Pumpe 52 und/oder aus dem Speicher 58. Beim Druckabbau wird das Druckaufbauventil 40 geschlossen, das Druckabbauventil 38 geöffnet, so daß Druckmittel in den Vorratsbehälter über die Leitung 42 zurückfließt. Ferner umfaßt die elektronische Steuereinheit 10 einen Antiblockier- und/oder Antriebsschlupfregler, die unter Beobachtung der Radgeschwindigkeiten bei Blockier- bzw. Durchdrehneigung an wenigstens einem Rad Druck in der entsprechenden Radbremse ab- bzw. aufbauen können.

Neben der Regelung des Drucks in den Radbremsen wird in anderen vorteilhaften Ausführungsbeispielen der Bremswunsch des Fahrers durch Regelung des Bremsmoments, der Bremskraft, der Radgeschwindigkeit, des Radschlupfes, etc. realisiert.

Bei Ausfall der elektronischen Steuerung, beispielsweise bei Versorgungsspannungsverlust, bei Störungen in der elektronischen Steuereinheit 10, etc. wird das hydraulische Notlaufbremssystem aktiviert, so daß der Fahrer das Fahrzeug über direkte Beeinflussung der Radbremsen abbremsen kann. Ist eine unzulässig große Menge ungelösten Gases im hydraulischen Notlaufbremskreis, so kann der Fahrer bei Ausfall des elektronischen Steuersystems über die Fußkraft nicht genügend Bremskraft in den Radbremsen aufbauen. Ungewollte Betriebssituationen können die Folge sein.

Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, im Rahmen einer Überwachung das möglicherweise vorhandene, ungelöste Gas in der Hydraulikflüssigkeit der Bremsanlage rechtzeitig zu erkennen.

Diese Überwachung wird in bestimmten Betriebssituationen, beispielsweise bei Fahrzeugstillstand vor Fahrtantritt, während eines Fahrzeugstillstandes, bei dem die Bremse nicht betätigt ist (z. B. an einer Ampel), etc. durchgeführt. Dabei wird gegebenenfalls radindividuell die Druckaufbauventile durch einen definierten Puls geöffnet, so daß sich in der zugeordneten Radbremse Druck aufbaut. Befindet sich der aufgebaute Druck im stationären Betriebszustand, so wird anhand des erreichten Druckniveaus auf möglicherweise ungelöste Gase in der Hydraulikflüssigkeit geschlossen.

Durch die um Größenordnung höhere Kompressibilität von Gasen im Gegensatz zu Flüssigkeiten wird bei einem Flüssigkeits- Luft/Gas-Gemisch bei Druckerhöhung zuerst das Gas komprimiert, bevor ein deutlicher Druckanstieg im System erfolgt. Daher erreicht die durch den Testaufbaupuls ausgelöste Druckerhöhung bei einer unzulässig großen Menge ungelösten Gases in der Hydraulikflüssigkeit nicht den vorgesehenen Endwert.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung ist anhand des Flußdiagramms nach Fig. 2 dargestellt. Nach Start des Programmteils bei Vorliegen des entsprechenden Betriebszustandes (Fahrzeugstillstand vor Fahrtantritt, nach Abstellen des Fahrzeugs oder während des Betriebs bei nicht betätigter Bremse) wird im ersten Schritt 100 definiert Druck in der Radbremse aufgebaut. Dies erfolgt im bevorzugten Ausführungsbeispiel durch Aussenden eines Druckaufbaupulses vorgegebener Länge, z. B. 10 msec, zu dem entsprechenden Ventil. Nach Ausgabe des Druckaufbaupulses wird im Schritt 102 ein Zähler T gestartet, der im darauffolgenden Schritt 104 inkrementiert wird. Daraufhin wird im Abfrageschritt 106 überprüft, ob der Zähler seinen Maximalwert erreicht hat. Diese Maximalzeit ist derart bemessen, daß der durch den Druckaufbauimpuls durchgeführte Druckaufbau ein stationäres Druckniveau erreicht hat. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dies nach 200 msec der Fall. Ist der Maximalwert nicht erreicht, wird der Zähler gemäß Schritt 104 so lange inkrementiert, bis der Maximalwert erreicht ist. Daraufhin wird im Schritt 108 der Bremsdruck P_Rad des entsprechenden Rades oder der entsprechenden Räder eingelesen und im Schritt 110 mit einem vorgegebenen, zu erreichenden Druckniveau P_Norm verglichen. Dieser Druckwert ist für die verwendete Bremsanlage aus Experimenten vorbekannt. Unterschreitet der gemessene, stationäre Druckwert P_Rad den Normdruck, so wird gemäß Schritt 112 davon ausgegangen, daß eine gewisse Menge ungelösten Gases in der Bremsflüssigkeit des Bremskreises sich befindet und gegebenenfalls eine entsprechende Warnung an den Fahrer abgegeben und/oder Notlaufmaßnahmen eingeleitet. Entspricht der gemessene Raddruck im wesentlichen dem Normdruck, so wird von einem funktionstüchtigen Notbremssystem ausgegangen und wie nach Schritt 112 gemäß Schritt 114 der Test durch Druckabbau abgeschlossen. Der Druckabbau erfolgt dabei durch kurzzeitiges Öffnen des Druckabbauventils durch einen entsprechenden Impuls. Nach Schritt 114 ist die Testphase abgeschlossen, so daß der Programmteil beendet wird.

Ein neuerlicher Test wird im bevorzugten Ausführungsbeispiel erst in einem der nächsten Betriebszyklen des Fahrzeugs durchgeführt, in einem anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiel nach Ablauf einer bestimmten Betriebszeit.

Bei der Bestimmung der Maximalzeit (vgl. Schritt 106) ist die Ausschwingzeit des Systems beim Druckaufbau zu beachten. Der Druckaufbaupuls im Rahmen des in Fig. 2 dargestellten Testes ist dabei so zu wählen, daß ein genügend hoher Druck aufgebaut wird, um die durch das ungelöste Gas in der Hydraulikflüssigkeit bewirkte Druckabsenkung zu erkennen, andererseits das System möglichst schnell auf einen konstanten Druckwert einzuschwingen. Mit Blick auf die Testdauer sind die beeinflußbaren Parameter derart zu bestimmen, daß diese Zeitdauer so klein wie möglich gehalten wird. Dabei wird der Test abgebrochen und der aufgebaute Druck abgebaut, wenn der Testbetriebszustand z. B. durch Gasgeben verlassen wird. Bei einem der nächsten Stillstände des Fahrzeugs wird der Test wiederholt.

Alternativ zur Vorgabe einer Maximalzeit, nach der der Vergleich des stationären Druckwertes mit einem Normwert durchgeführt ist, wird während des Druckaufbaus ständig der Druck erfaßt und der Vergleich zur Erkennung von ungelöstem Gas in der Hydraulikflüssigkeit durchgeführt, wenn sich der Druck innerhalb eines Toleranzbandes, z. B. ± 5%, eingeschwungen hat.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Lösung ist anhand der Zeitdiagramme in Fig. 3 dargestellt. Dabei zeigt Fig. 3a den Zeitverlauf des Drucks in einer Radbremse, wenn kein ungelöstes Gas sich in der Hydraulikflüssigkeit befindet (200), und wenn sich ungelöstes Gas in der Hydraulikflüssigkeit befindet (202). In Fig. 3b ist der Druckaufbau- (204) und der Druckabbaupuls (206) dargestellt. Zu einem Zeitpunkt t = 0 wird der Druckaufbaupuls gemäß Fig. 3b ausgesendet. Dies führt zu einem Druckanstieg, der langsam auf ein stationäres Druckniveau einschwingt. Nach Ablauf der vorgegebenen Maximalzeit, im Beispiel nach Fig. 3 200 msec, wird das erreichte Druckniveau mit dem Normdruck (hier P1) verglichen. Nach Abschluß des Vergleiches wird ein Druckabbaupuls ausgesendet, der zum Druckabbau auf den Wert Null führt. In der Darstellung nach Fig. 3 zeigt sich, daß in einem Fall, in dem als stationärer Druckwert der Wert P2 erreicht wird, sich ungelöstes Gas in der Hydraulikflüssigkeit befindet.

Aus der Differenz zwischen dem erreichten Druckniveau und dem vorgegebenen Normwert wird in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel durch Vergleich mit vorgegebenen, experimentell bestimmten Werte ein Maß für die Menge bzw. das Volumen des Gasgehaltes der Hydraulikflüssigkeit abgeschätzt.

Wird eine unzulässige Menge ungelösten Gases in der Hydraulikflüssigkeit erkannt, so wird der Fahrer über den nur begrenzt zur Verfügung stehenden Notbremskreis informiert, in einigen vorteilhaften Ausführungsbeispielen durch Leistungsbeschränkung, Geschwindigkeitsbeschränkungen etc. alternativ oder ergänzend gezwungen, eine Werkstatt aufzusuchen, um die Bremsanlage zu entlüften.

Der Test kann rad-, achsindividuell oder für alle Radbremsen gleichzeitig durchgeführt werden durch Ansteuerung der entsprechenden Ventile. Dadurch lassen sich einzelnen Bereiche der Bremsanlage gezielt auf gelöstes Gas untersuchen.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein Druckmeßwert zur Auswertung herangezogen. In anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird die beschriebene Überprüfung auf der Basis anderer, die von der Bremse ausgeübte Kraft repräsentierenden Größen, wie z. B. die Zuspannkraft, gemessen und zur Überprüfung im Sinne der erfindungsgemäßen Lösung ausgewertet.

Claims (9)

1. Verfahren zur Überprüfung der Bremsanlage eines Fahrzeugs, bei der über eine elektrisch betätigbare Ventilanordnung Druck in wenigstens einer Radbremse auf- oder abgebaut wird, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einem vorgegebenen Betriebszustand zu Überprüfungszwecken definiert Druck in wenigstens einer Radbremse aufgebaut wird, der nach Erreichen eines stationären Druck- oder Kraftniveaus wieder abgebaut wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stationär erreichte Druck- bzw. Kraftwert zum Erkennen von ungelöstem Gas in der Bremsflüssigkeit der Bremsanlage ausgewertet wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein stationäres Druck- oder Kraftniveau dann als erreicht angenommen wird, wenn nach Beginn des Druckaufbaus eine vorgegebene Zeit verstrichen ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das stationäre Druck(Kraft)niveau als erreicht angenommen wird, wenn der Druck- oder Kraftwert sich in ein vorgegebenes Toleranzband eingeschwungen hat.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ungelöste Gase in der Bremsflüssigkeit der Bremsanlage erkannt werden, wenn der stationäre Druck- oder Kraftwert kleiner als ein vorgegebener Wert ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Differenz des stationären Druck- bzw. Kraftwertes zu einem vorgegebenen Wert die Menge bzw. das Volumen des Gasgehaltes der Bremsflüssigkeit bestimmt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Betriebssituation der Fahrzeugstillstand vor Fahrtantritt, nach Abstellen des Fahrzeugs und/oder bei nicht betätigter Bremse ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsanlage eine elektrohydraulische Bremsanlage ist.

9. Vorrichtung zur Überprüfung der Bremsanlage eines Fahrzeugs, mit einer elektrischen Steuereinheit, welche über Ventilanordnungen in wenigstens einer Radbremse Druck auf- oder abbaut, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinheit in wenigstens einer Betriebssituation zu Überprüfungszwecken definiert Druck in wenigstens einer Radbremse aufbaut, nach Erreichen eines stationären Druck- oder Kraftniveaus den aufgebauten Druck wieder abbaut.