DE10052257B4

DE10052257B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Überprüfung der Funktion eines Drucksensors in einer Bremsanlage mit einem Bremskraftverstärker

Info

Publication number: DE10052257B4
Application number: DE2000152257
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Mielich
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2000-10-21
Filing date: 2000-10-21
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2020-10-22
Also published as: DE10052257A1; WO2002034601A1

Abstract

Verfahren zur Überprüfung der Funktion eines Drucksensors (1) in einer Bremsanlage mit einem Bremskraftverstärker (2), bei dem der Druck des Bremskraftverstärkers (2) über den Drucksensor (1) überwacht und die Plausibilität der Drucksensorwerte überprüft wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
– Betätigen des Bremspedals für eine vorgegebene Zeitdauer;
– Aufnehmen der Messwerte des Drucksensors (1) in einen Speicher;
– Lösen der Bremse und bei dessen Erkennen Ablage des letzten Messwerts in den Speicher;
– Differenzbildung zwischen dem zuletzt gespeicherten Drucksensorwert und einem zeitlich davor aufgenommenen Drucksensorwert;
– bei Feststellung eines zu geringen Differenzwertes Durchführung einer Monotonieprüfung in dem Bereich zwischen dem zuletzt gespeicherten Wert und dem für die Differenzbildung verwendeten davor liegenden Wert; und
– Erhöhen eines Fehlerzählers, wenn die Monotonieprüfung nicht positiv abgeschlossen wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überprüfung der Funktion eines Drucksensors in einer Bremsanlage mit einem Bremskraftverstärker gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 3.
Bei heutigen Fahrzeugen werden in der Regel Bremssysteme eingesetzt, die im wesentlichen auf einer pneumatischen Verstärkung zur Unterstützung des Fahrers beruhen. Die benötigte Druckdifferenz zweier Kammern in dem Bremskraftverstärker kann durch die in dem Saugrohr des Verbrennungsmotors durch den Fahrbetrieb vorhandene Drosselung und den dadurch entstehenden Unterdruck erzeugt werden. Weiterhin kann die Bremswirkung durch zusätzliche Evakuierung des Bremskraftverstärkers mittels einer Zusatzunterdruckpumpe, die mechanisch oder elektrisch betrieben werden kann, erzielt werden. Um einen Ausfall des Bremskraftverstärkers zu verhindern bzw. diesem entgegenwirken zu können, wird der Druck über einen Drucksensor überwacht, der in dem Bremskraftverstärker verbaut sein kann.
Zur Überprüfung der Funktion des Bremskraftverstärkers ist der Drucksensor in der Regel mit einem Steuergerät verbunden, durch das für den Fall, dass der Drucksensor das Überschreiten eines bestimmten Druckwertes erkennt, eine elektrische Pumpe, beispielsweise über ein Relais, aktiviert werden kann.
Solche bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Überprüfung von Bremskraftverstärkern weisen allerdings den Nachteil auf, dass diese eine Fehlfunktion des Drucksensors, die sich nicht in der Über- oder Unterschreitung eines kritischen Wertes zeigt, nicht erkennen können.
In der gattungsbildenden nachveröffentlichten DE 199 35 899 A1 ist ein Verfahren zum sicheren Betreiben eines Bremskraftverstärkers sowie ein Bremskraftverstärker und eine Schaltung dafür zur Ausführung des Verfahrens beschrieben. Hierbei wird in einer Diagnoseschaltung in einer von vier Auswerteeinheiten, die unabhängig voneinander ein Fehlersignal erzeugen können, die Funktionsfähigkeit des Drucksensors bei nicht betätigter Bremse überprüft, indem der gemessene Druckwert mit dem beaufschlagten Saugrohrdruck verglichen wird. In einer weiteren der vier Auswerteeinheiten werden Leckagen des Bremskraftverstärkers erkannt, indem bei Betätigung der Bremse der Druckanstieg überwacht wird. Die Plausibilität der Werte des Drucksensors wird überprüft.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei denen das Fehlverhalten des Drucksensors in einem Bremskraftverstärker zuverlässig erkannt werden kann.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Überprüfung der Funktion eines Drucksensors in einer Bremsanlage mit einem Bremskraftverstärker gelöst, welches die Merkmale von Anspruch 1 aufweist.
Bei defekten Drucksensoren kann es dazu kommen, dass der Sensor ein statisches elektrisches Signal liefert, d. h. einen konstanten Druck über der Zeit anzeigt. Liegt der Wert des statischen Signals bei einem Druckniveau, bei dem das gegebenenfalls in der Schaltung vorgesehene Steuerungsgerät noch nicht das Aktivieren der Zusatzunterdruckpumpe hervorruft, wird der Defekt des Sensors nicht bemerkt werden und es kann zum Versagen des Bremskraftverstärkers kommen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann dies verhindert werden, da hier die Plausibilität der Drucksensorwerte überprüft wird. Eine einfache Plausibilitäts-Überprüfung ist nicht möglich, da es sich bei dem Drucksignal um eine einkanalige Größe handelt und somit beispielsweise ein Vergleich mit einem zweiten Kanal nicht möglich ist. Daher werden die Drucksensorwerte bevorzugt auf ihre zeitliche Änderung überprüft. Durch eine solche Prüfung kann ein statischer Wert, d. h. ein nicht plausibler Wert, erkannt werden und so das Versagen des Bremskraftverstärkers sicher verhindert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

– Betätigen des Bremspedals für eine vorgegebene Zeitdauer;
– Aufnehmen der Messwerte des Drucksensors in einen Speicher;
– Lösen der Bremse und bei dessen Erkennen Ablage des letzten Messwerts in den Speicher;
– Differenzbildung zwischen dem zuletzt gespeicherten Drucksensorwert und einem zeitlich davor aufgenommenen Drucksensorwert.

Durch das Betätigen des Bremspedals wird ein stabiler Zustand hergestellt. Die während dieser Zeitdauer von dem Drucksensor erzeugten Messwerte werden in einen Speicher, vorzugsweise einen Ringspeicher, abgelegt. Dann wird die Bremse gelöst, d. h. das Bremspedal losgelassen. Auch während dieses Vorgangs werden die Werte noch in den Speicher eingegeben. Durch das Lösen der Bremse erfolgt eine Belüftung des Bremskraftverstärkers, d. h. ein Druckanstieg. Dieser Druckanstieg muss von dem Drucksensor erfasst werden und wird sich bei normaler Funktionalität des Drucksensors in einem Anstieg der Drucksensorwerte zeigen. Mittels der Differenzbildung zwischen dem zuletzt gespeicherten Wert und einem zeitlich davor aufgenommenen Wert kann somit festgestellt werden, ob der Drucksensor diesen Anstieg er kannt hat. Dieser berechnete Differenzwert wird noch mit einem vorgegebenen Diagnoseschwellwert verglichen, um weiter sicherzustellen, dass das System fehlerfrei läuft.
Das Verfahren weist weiterhin einen Schritt zur Monotonieprüfung auf. Diese wird ausgeführt, wenn die Differenzbildung und deren Auswertung ergibt, dass der Sensor keinen Anstieg festgestellt hat, bzw. der Anstieg unterhalb des Diagnoseschwellwerts liegt. Durch die Überprüfung, ob aufeinanderfolgende Werte in dem Bereich zwischen dem Endwert und dem für die Differenzbildung verwendeten, davor liegenden Wert eine monotone Steigung aufweisen, kann ausgeschlossen werden, dass bei der Differenzbildung nicht repräsentative Werte verwendet wurden, oder dass es zu Unregelmäßigkeiten des Drucksensorsignals während des Vorgangs der Bremslösung gekommen ist.
Das Verfahren umfasst den weiteren Schritt der Fehlerzählung. Hierbei kann die Anzahl Ergebnisse gezählt werden, bei denen zwischen Punkten eine monotone Steigung festgestellt wurde.
Besonders zuverlässig lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren ausführen, wenn das Fahrzeug vor dem Beginn des Diagnosezyklus, während dessen das Bremspedal herunter gedrückt ist, still steht. Das Verfahren kann daher einen ersten Schritt der Überprüfung der Fahrzeuggeschwindigkeit umfassen.
Die vorliegende Aufgabe wird auch gelöst durch eine Vorrichtung zur Überprüfung der Funktion eines Drucksensors in einer Bremsanlage mit einem Bremskraftverstärker, welche die Merkmale von Anspruch 3 aufweist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen, die Ausführungsbeispiele darstellen, beschrieben.
Es zeigen:
1: eine schematische Darstellung des Systems eines Bremskraftverstärkers; und
2: einen Druckverlauf bei intaktem Drucksensor und ein Sensorsignal eines fehlerhaften Drucksensors;
3: ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergibt;
4: Messwerte für die Plausibilisierung; und
5: Messwerte für die Monotonieprüfung.
In 1 ist schematisch der Aufbau eines Systems für einen Bremskraftverstärker dargestellt. Von einem Saugrohr (nicht gezeigt) des Verbrennungsmotors wird über eine Leitung 5 ein Unterdruck erzeugt. Die Leitung 5 ist mit einer Kammer des Bremskraftverstärkers 2 verbunden. Mit diesem ist ebenfalls über eine Leitung 6 eine Unterdruckpumpe 3, die elektrisch oder mechanisch betrieben sein kann, verbunden. Der Druck und die Pumpenleistung werden durch einen Drucksensor 1 überwacht. Überschreitet der von dem Drucksensor 1 aufgenommene Wert einen Maximalwert, so wird über ein Steuergerät 4 und ein Relais 7 die Unterdruckpumpe 3 aktiviert, bis der Drucksensor 1 anzeigt, dass sich der Wert wieder in einem zulässigen Bereich befindet, d. h. die Druckregelung erfolgt über die von dem Drucksensor 1 gemessenen Werte. Der Drucksensor 1 ist daher von besonderer Bedeutung. Nicht dargestellt ist eine Auswerteeinheit, in der die nachfolgend in Zusammenhang mit den 3, 4 und 5 beschriebenen Schritte initiiert und ausgewertet werden können. Die Auswerteeinheit kann im Steuergerät 4 angeordnet sein.
In 2 ist der Drucksensorwert P-BKV in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen. Linie A zeigt ein normales Verhalten des Systems. Steigt der Wert über einen kritischen Wert (P_Einschalt), so wird die Pumpe aktiviert und versorgt den Bremskraftverstärker solange mit Unterdruck, bis ein minimaler Wert (P_Auschalt) erreicht wird, zu dem die Pumpe wieder abgeschaltet wird. Linie B zeigt einen Verlauf, der bei Fehlverhalten des Drucksensors 1 auftreten kann. Hier liefert der Drucksensor 1 ein statisches elektrisches Signal, das aber noch im zulässigen Bereich (zwischen P_Ausschalt und P_Einschalt) liegt. Die Pumpe würde somit nicht aktiviert werden, obwohl möglicherweise der tatsächliche Druck bereits über P_Einschalt liegt.
Unter Bezugnahme auf die 3, 4 und 5 wird nun eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Durch dieses Verfahren kann es ohne zusätzlichen Bauteileaufwand im System ermöglicht werden, das Fehlverhalten eines Sensors, insbesondere das Ausgeben eines statischen elektrischen Signals („Hängenbleiben"), zu erkennen und mit geeigneten Notlaufmaßnahmen zu reagieren.
Zunächst wird überprüft, ob sich das Fahrzeug im Stillstand befindet (VS = 0 km/h). Bei Automatik-Fahrzeugen muss weiterhin der Fahrgang eingelegt sein. Dann wird das Bremspedal für eine bestimmte Zeitdauer t, z. B. 2 s, heruntergedrückt.
Sobald das Bremspedal heruntergedrückt ist, beginnt der Diagnosezyklus. Das Herunterdrücken des Pedals kann über einen Schalter am Bremspedal und/oder über den Systemdruck der Bremshydraulik erkannt werden. Ist eine der Bedingungen (Herunterdrücken des Bremspedals, Stillstand des Fahrzeuges und ggf. Einlegen des Fahrgangs) nicht mehr erfüllt, wird der Diag nosezyklus abgebrochen und alle damit verbundenen Werte werden neu initialisiert.
Während des Diagnosezyklus werden die Messwerte des Drucksensors 1 in einem Speicher, vorzugsweise einem Ringspeicher, abgelegt. Nach Ablauf der vorbestimmten Zeitdauer t von beispielsweise 2 s, wird das Bremspedal losgelassen, d. h. die Bremse wird gelöst.
Das Lösen der Bremse kann auf verschiedene Arten erkannt werden. Bei Systemen mit Bremslicht (BLS) und Bremstestschalter (BTS) können zur Erkennung die Flanken der Signale BLS und BTS von aktiv auf inaktiv genutzt werden. Sie dürfen zeitlich um nicht mehr als einen definierten Zeitraum (z. B. 200 ms) versetzt liegen. Dadurch wird ein ausreichend schnelles Lösen des Bremspedals angezeigt. Diese Signale sind in den 4 und 5 angedeutet.
Bei Systemen mit Erfassung des Bremshydraulikdrucks (z. B. ESP) erfolgt zusätzlich eine Erkennung über den Druckgradienten. Sinkt der Druck von einem definierten Ausgangswert um einen Wert größer ΔP_Hydraulik, so bedeutet dies ein Lösen der Bremse.
Nun beginnt die Auswertung, d. h. die Diagnose. Zu dem Zeitpunkt des Erkennens, dass die Bremse nicht mehr betätigt ist, wurde der letzte Wert P-BKV (n) im Ringspeicher abgelegt. Ausgehend von diesem Wert wird nun eine Differenzbildung durchgeführt. Hierbei wird die Differenz aus dem zuletzt gespeicherten Wert P-BKV (n) und einem der Werte aus dem Ringspeicher P-BKV (n – x) gebildet, wobei x ein systemabhängig zu definierender Wert (z. B. x = 6) ist. Der Wert für x sollte so gewählt werden, dass eine ausreichende Zeitspanne zwischen dem Wert P-BKV (n – x) und dem Wert P-BKV (n) liegt, um den beim Lösen der Bremse erfolgenden Druckanstieg möglichst abzudecken.
Die so erhaltene Differenz: ΔP-BKV = P-BKV(n) – P-BKV(n – x)wird nun mit einem Diagnoseschwellwert, z. B. 30 hPa verglichen. Ist der ermittelte Wert größer als der Diagnoseschwellwert, d. h.: ΔP-BKV > ΔP-BKV-DIAGgilt das System als fehlerfrei. Wird dieses Verhältnis nicht erfüllt, so erfolgt eine Monotonieprüfung über eine Anzahl von x/2 Werten. In der Messwertkette im Ringspeicher müssen sich an beliebiger Stelle x/2 aufeinanderfolgende Werte finden, die eine monotone Steigung aufweisen (vgl. 5). Die Werte müssen das folgende Verhältnis erfüllen: P-BKV(n – a) > P-BKV(n – a – 1) > P-BKV(n – a – 2) > ...wobei a = 0 ... (x/2 + 1) ist.
Wird diese Prüfung nicht positiv abgeschlossen, so erfolgt die Fehlerentprellung, gemäß: Fehlerzähler = Fehlerzähler + 1
Wird der Fehlerzähler größer als ein Maximalwert, z. B. 10, so erfolgt ein Eintrag des Fehlers im Fehlerspeicher der Steuereinheit. Dadurch können über die Steuereinheit Notlaufmaßnahmen eingeleitet werden. Wird zwischenzeitlich ein Diagnosezyklus als in Ordnung befunden, d. h. erfüllen die Werte die vorgeschriebenen Kriterien, so wird der Fehlerzähler wieder auf Null gesetzt. Wurde die Diagnose in einem Fahrzyklus drei mal komplett in Folge mit positivem Ergebnis, d. h. „alles in Ordnung", durchlaufen, so findet während diesem Fahrzyklus keine weitere Prüfung statt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann somit der Bremskraftverstärker eines Fahrzeuges sicher überprüft werden und bei Feststellen eines fehlerhaften Verhaltens des Drucksensors können gegebenenfalls Notlaufmaßnahmen eingeleitet werden.

Claims

Verfahren zur Überprüfung der Funktion eines Drucksensors (1) in einer Bremsanlage mit einem Bremskraftverstärker (2), bei dem der Druck des Bremskraftverstärkers (2) über den Drucksensor (1) überwacht und die Plausibilität der Drucksensorwerte überprüft wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: – Betätigen des Bremspedals für eine vorgegebene Zeitdauer; – Aufnehmen der Messwerte des Drucksensors (1) in einen Speicher; – Lösen der Bremse und bei dessen Erkennen Ablage des letzten Messwerts in den Speicher; – Differenzbildung zwischen dem zuletzt gespeicherten Drucksensorwert und einem zeitlich davor aufgenommenen Drucksensorwert; – bei Feststellung eines zu geringen Differenzwertes Durchführung einer Monotonieprüfung in dem Bereich zwischen dem zuletzt gespeicherten Wert und dem für die Differenzbildung verwendeten davor liegenden Wert; und – Erhöhen eines Fehlerzählers, wenn die Monotonieprüfung nicht positiv abgeschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst die Fahrzeuggeschwindigkeit überprüft wird und die Durchführung des Verfahrens nur freigegeben wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich 0 ist.
Vorrichtung zur Überprüfung der Funktion eines Drucksensors (1) in einer Bremsanlage mit einem Bremskraftverstärker (2) umfassend einen Bremskraftverstärker (2), einen Drucksensor (1) und eine Auswerteeinheit, wobei mit der Auswerteeinheit das Signal des Drucksensors (1) überwachbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die die Auswerteeinheit aufweist: – einen Speicher in den die Messwerte des Drucksensors während dem Betätigen des Bremspedals für eine vorgegebene Zeitdauer und beim Lösen der Bremse aufgenommen werden; – eine Differenz-Einheit für die Differenzbildung zwischen dem zuletzt gespeicherten Durcksensorwert und einem zeitlich davor aufgenommenen Drucksensorwert; – eine Monotonie-Einheit, die bei Feststellung eines zu geringen Differenzwertes eine Monotonieprüfung in dem Bereich zwischen dem zuletzt gespeicherten Wert und dem für die Differenzbildung verwendeten davor liegenden Wert durchführt, und – ein Fehlerzähler, der erhöht wird, wenn die Monotonieprüfung nicht positiv abgeschlossen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Notlaufmaßnahme ausgelöst wird, wenn der Fehlerzähler einen Maximalwert überschreitet.