DE102006029349A1

DE102006029349A1 - Verfahren zur Verbesserung einer ABS-Regelung

Info

Publication number: DE102006029349A1
Application number: DE102006029349A
Authority: DE
Inventors: Gunnar Janssen; Christof SCHÜTZ; Damian Kreis; Dietmar Fritsch; Matthias Malchereck
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2006-06-27
Filing date: 2006-06-27
Publication date: 2008-01-03
Anticipated expiration: 2026-06-28
Also published as: DE102006029349B4

Abstract

Verfahren sowie Computerprogrammprodukt zur Verbesserung einer ABS-Regelung in einem elektronischen Kraftfahrzeugbremssystem, wobei das Bremssystem mehrere Bremskreise umfasst, von denen zumindest ein Kreis keinen Drucksensor für den Vordruck aufweist, bei dem auf Grundlage von sensorischen Fahrdynamikinformationen eines oder mehrer weiterer Sensoren des Kraftfahrzeugs ein Ausfall oder Defekt eines Bremskreises erkannt wird, wobei der oder die weiteren Sensoren keine Vordrucksensoren eines Bremskreises sind, und in Abhängigkeit dieser Erkennung das ABS-Regelprogramm, insbesondere der ABS-Raddruckregler und/oder das im Raddruckregler verwendete ABS-Raddruckmodell, modifiziert wird. Durch das Verfahren wird erreicht, dass eine ABS-Regelung auch bei Ausfall eines Bremskreise eine hohe Regelgenauigkeit aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.
Bremssysteme mit ABS-Funktionalität sind nicht nur im Bereich der Personenkraftfahrzeuge allgemein bekannt und weit verbreitet. Diese umfassen neben der Grundfunktion ABS je nach Ausstattungsvariante häufig noch weitere Funktionen, wie ABSplus, ASR, ESP, ACC, etc., welche zum Teil Unterfunktionen des ABS-Regelsystems nutzen. Die Hydraulik des Bremssystems ist vielfach aus Gründen der Sicherheit in zwei Bremskreise untergliedert, wobei aus Kostengründen in nur einem dieser Kreise (Primärkreis) ein Drucksensor zur Messung des vom mit dem Bremspedal verbundenen Hauptzylinder eingesteuerten Bremsdrucks vorhanden ist.
Ein ABS-Regelungssystem enthält in der Regel mehrere Unterfunktionen, welche eigenständige Regelprogramme darstellen. Ein eigenständiges Regelprogramm ist der sogenannte Raddruckregler, welcher von einer übergeordneten Funktion, welche Druckanforderungen errechnet, gesteuert wird (Der Begriff "Programm" ist allgemein im Sinne eines Regelverfahrens zu verstehen und daher nicht auf eine programmtechnische Umsetzung beschränkt). Der Raddruckregler stellt dann den ge wünschten Raddruck möglichst genau ein. Die Regelgüte einer ABS-Regelung hängt in einem nicht zu vernachlässigendem Maße von der Regelgenauigkeit des Raddruckreglers ab. Werden die Druckanforderungen ungenau ausgeführt, kann die ABS-Regelung das Rad nicht, wie gewünscht, weitestgehend im optimalen Schlupfbereich halten. Eine Folge hiervon sind Einbußen an Bremsleistung, Stabilität und Lenkbarkeit. Eine weitestgehend optimale Regelung lässt sich vornehmen, wenn in jedem Radbremskreis ein eigener Drucksensor vorhanden ist. Im Hinblick auf eine kostengünstige Fertigung der Bremsenregelungssysteme sind jedoch oftmals keine Raddrucksensoren vorhanden, so dass der für die Regelung notwendige aktuelle Raddruck über ein Raddruckmodell bestimmt werden muss. Zur Bestimmung des Raddrucks über das Raddruckmodell wird jedoch zumindest eine Information über den anliegenden Vordruck benötigt, um aus den Ansteuerzeiten der Einlass- und Auslassventile auf den aktuellen Raddruck schließen zu können. Der Raddruckregler, in dem das Raddruckmodell verwirklicht ist, verwendet folglich den mit dem Sensor am Hauptzylinder gemessenen Vordruck als Ausgangswert für die Bestimmung des aktuellen Raddrucks.
In einem entsprechend komplexen Zusammenspiel von nebeneinander ablaufenden Regelungsprozessen, wie dies bei einem elektronisch geregelten Fahrdynamikregelungssystem der Fall ist, können insbesondere dann Probleme auftreten, wenn einzelne Komponenten des Bremssystems nur noch partiell beziehungsweise nicht mehr verfügbar sind. So kann es zum Beispiel zu einer ungenauen Regelung kommen, wenn ein Raddruckregler auf Grund eines Kreisausfalls in den Rädern eines Bremskreises keinen oder keinen nennenswerten Druck mehr aufbauen kann. In diesem Fall trägt nur noch der ordnungsge mäß arbeitende Bremskreis zur Verzögerung des Fahrzeugs bei, wobei die gesetzlich vorgeschriebene Mindestverzögerung erreicht werden muss. Bei Ausfall des Primärkreises ist außerdem die Systemdruckinformation nicht mehr verfügbar. Betätigt der Fahrer die Bremse, findet am intakten Bremskreis ein Druckaufbau statt, während der Systemdrucksensor im defekten Kreis zunächst einen Restdruck anzeigt, der abhängig vom noch vorhandenen Staudruck ist. Ist dieser entwichen, wird im wesentlichen kein Restdruck mehr angezeigt. In heutigen Bremssystemen ist es daher möglich, dass in diesem Fall das Bremssystem nicht zweifelsfrei zwischen einen Defekt des Sensors und einem Kreisausfall unterscheiden kann.
Im Fall, dass der Bremskreis, welcher den Drucksensor umfasst (Primärkreis) ausgefallen ist, ist der im intakten Bremskreis vorhandene Systemdruck für den Raddruckregler unbekannt. Wenn der Raddruckregler von einem defekten Sensor ausgeht, versucht das im Raddruckregler definierte Druckmodell über einen geeigneten Algorithmus den Raddruck auch ohne die sensorisch gewonnene Vordruckinformation zu schätzen. Normalerweise führt diese Abschätzung jedoch zu einem geringeren Raddruckwert.
Wenn in der vorstehend erläuterten Situation, bei der kein Vordrucksensorsignal verfügbar ist, der Fahrer durch starkes Eintreten die Bremskraft so weit erhöht, dass eine ABS-Regelung beginnt, oder sich der Reibwert plötzlich zu kleineren Reibwerten hin ändert, werden die Druckvorgaben des ABS nicht korrekt ausgeführt, da der Raddruckregler aufgrund des unbekannten Systemdrucks eine unzureichende Stellgenauigkeit aufweist. Dies führt letztlich zu einer ABS-Regelung mit geringer Qualität, da vergleichsweise hohe Radgeschwin digkeitsoszillationen stattfinden.
Der Primärkreis einer gattungsgemäßen, beispielsweise zweikreisigen Bremsanlage ist mit einem Drucksensor ausgestattet, der Sekundärkreis umfasst hingegen keinen eigenen Drucksensor. Für den Fall, dass ein Ausfall oder Defekt des nicht mit einem Drucksensor ausgestatteten Bremskreises vorliegt (Sekundärkreisausfall), ist die sensorisch bestimmte Vordruckinformation für den Raddruckregler nach wie vor vorhanden. Daher werden die Druckanforderungen des ABS an den Rädern des ungestörten Bremskreises mit der notwendigen Qualität ausgeführt.
Aus der WO 98/02339 ist zwar ein Verfahren zur Erkennung eines Bremskreis-Ausfalls mit Hilfe der Raddrehzahlinformationen bekannt, jedoch wird diese Information lediglich dazu benutzt, eine gerade aktivierte elektronische Bremskraftverteilung zu beenden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Qualität einer ABS-Regelung zu verbessern, wenn ein Ausfall oder Defekt eines Bremskreises festgestellt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Verfahren gemäß Anspruch 1.
Die Erfindung setzt sich unter anderem zum Ziel, den Ausfall eines Bremskreises bevorzugt im Falle von Kraftfahrzeugbremssystemen mit diagonal aufgeteilten Bremskreisen insbesondere während einer geregelten Bremsung, z.B. während einer ABS-Bremsung, zu erkennen. Auf diese Weise ist es möglich, bevorzugt bei einem primärseitigen Bremskreisausfall die ABS-Regelung zu verbessern.
Vorzugsweise wird die Erkennung eines Ausfalls des defekten Kreises alleine oder gemeinsam mit anderen Kriterien auf Basis der Rad- und/oder Reglersignale durchgeführt.
Als Kriterium für einen defekten Bremskreis wird bevorzugt alleine oder gemeinsam mit anderen Kriterien geprüft, ob der sensorisch gemessene Vordruck unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes und gleichzeitig die Fahrzeugverzögerung oberhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes liegt. Die Fahrzeugverzögerung wird vorzugsweise aus den Radgeschwindigkeiten aller Räder des Kraftfahrzeuges oder aus der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit gebildet.
In einem Bremssystem mit diagonaler Bremskreisaufteilung wird vorzugsweise die Erkennung eines defekten Bremskreises auf das Vorderrad gestützt, das bei primärseitigem Bremskreisausfall noch Bremsdruck aufbauen kann und daher im ABS-Fall Regelzyklen durchläuft.
Ein weiteres Kriterium zur Erkennung eines defekten Kreises ist bevorzugt die Überprüfung, ob die Räder des ausgefallenen Bremskreises während einer geregelten Bremsung nahezu ohne Schlupf und ohne ausgeprägte Raddynamik stabil rollen, während die Räder des intakten Bremskreises, Schlupf, Raddynamik und Regelaktivität aufweisen.
Weiterhin bevorzugt wird zusätzlich geprüft, ob

– aufeinanderfolgende, tiefe Schlupfeinläufe an einem Rad vorliegen, die bei einem Bremssystem mit ungestörten Brems kreisen in dieser Form nicht vorkommen können und/oder ob
– gleichzeitig an Rädern des ausgefallenen Bremskreises eine geringe Dynamik und keine Regelaktivität oder nach einem gewissen Zeitraum keine Regelaktivität mehr festzustellen ist. Die Raddynamik und die Schlupfeinläufe können beispielsweise durch Betrachtung der Radbeschleunigungen bewertet werden.

Besonders bevorzugt ist gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass wenn eines oder mehrere, insbesondere alle, der oben aufgeführten Kriterien erfüllt sind, ein Kreisausfall als wahrscheinlich gilt. In diesem Fall kann zum Beispiel ein Kreisausfallverdachts-Flag gesetzt werden.
Besteht nach obigem nun der Verdacht eines Kreisausfalls, beispielsweise dadurch erkennbar, dass das Kreisausfallverdachts-Flag gesetzt ist, kann vorzugsweise bei einer diagonalen Bremskreisanordnung noch im Verlauf der weiteren ABS-Regelzyklen der Schlupf eines Vorderrades des intakten Bremskreises über einen vorgegebenen Zeitraum betrachtet werden. Übersteigt beispielsweise der Maximalwert des relativen Schlupfs ((V_ref – V_rad)/V_ref) ein bestimmtes vorgegebenes Maß, wird ein Kreisausfall als erkannt angesehen. Wird dieses Maß nicht überschritten, die Bedingungen für das Verdachtsflag aber weiterhin erfüllt, wird der Verdacht aufrecht erhalten und es werden die nachfolgenden Regelzyklen weiter betrachtet.
Nach dem Verfahren ist bevorzugt außerdem vorgesehen, dass sobald während der oben beschriebenen Verdachtsphase eine Bedingung für das Setzen des Kreisausfallverdachts-Flag nicht mehr erfüllt ist, dieses wieder gelöscht wird.
Zusätzlich kann bevorzugt noch geprüft werden, ob ein gegebenenfalls vorhandenes ESP-System gerade nicht aktiv ist. Hierdurch wird vermieden, dass ein ESP-Eingriff versehentlich als ein Kreisausfall interpretiert wird.
Weiterhin wird bevorzugt die erfindungsgemäße Erkennung eines Bremskreisausfall unterdrückt bzw. unterbunden, wenn Zusatzfunktionen aktiv sind, die das Verhältnis von Fahrzeugverzögerung und Systemdruck beeinflussen, wie z.B. eine automatische Abstandsregelung (ACC).
Innerhalb des Raddruckmodells wird erfindungsgemäß bevorzugt sowohl der Raddruck, als auch der Vordruck modellhaft nachgebildet.
Der Vordruck wird vorzugsweise mit Hilfe der berechneten Fahrzeugverzögerung nach einem fahrzeugspezifischen Druck/Verzögerung-Zusammenhang, zum Beispiel an Hand einer Tabelle abgeschätzt.
Das Bremssystem, in dem das oben beschriebene Verfahren bevorzugt zum Einsatz kommt, umfasst radausgangsseitige Niederdruckspeicher, in die während eines Druckabbaus Bremsfluid abgelassen wird, und eine Rückförderpumpe, welche dieses Fluid aus dem Niederdruckspeicher herausbefördert. Es ist zweckmäßig, bei einem erkannten Bremsreisausfall diese Rückförderpumpe insbesondere mit maximaler Drehzahl anzusteuern, um eine nicht tolerierbare übermäßige Befüllung des Niederdruckspeichers, welche mit unzureichendem Druckabbau einhergehen würde, zu verhindern.
Nach erfolgter Erkennung des besagten Kreisausfalls wird erfindungsgemäß das ABS-Regelungsprogramm des Bremssystems, insbesondere der ABS-Raddruckregler und/oder das ABS-Raddruckmodell, modifiziert, in dem beispielsweise in eine andere Betriebsart umgeschaltet wird. Diese andere Betriebsart ist vorzugsweise dadurch charakterisiert, dass ein Raddruckmodell zu Grunde gelegt wird, welches eine Raddruckbestimmung nicht unter Verwendung des sensorisch gewonnen Vordrucks durchführt. Die Druckregelung am Rad erfolgt in diesem Fall insbesondere vollständig modellbasiert, d.h., es werden durch das Druckmodell keine sensorisch gewonnen Druckinformation verarbeitet.
Besonders bevorzugt wird die weiter oben beschriebene Pumpenansteuerung mit der zuvor beschriebenen Modifikation des ABS-Regelungsprogramms kombiniert.
Das weiter oben beschriebene Verfahren kann auch angewendet werden, wenn der Vordrucksensor als fehlerhaft oder Defekt erkannt wird.
Grundsätzlich ist es ebenfalls möglich, als Folge der Erkennung eines Bremskreisaufalls neben der oben beschriebenen Modifikation der ABS-Regelung auch andere Fahrdynamikfunktionen, wie ABSplus, ASR, ACC, ESP, etc. zu modifizieren, in dem der entsprechenden Funktion der Vordruck auf Basis eines Vordruckmodells zu Grunde gelegt wird.
Die nachfolgende 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines elektrohydraulischen Bremsenregelungssystems. Die elektronische Steuerung in Elektronikeinheit 7 (ECU) ist mit einer Hydraulikeinheit 8 (HCU) derart verbunden, dass Hydrau likventile 2, 3, 3', 4 und 6 über Ventilspulen ansteuerbar sind. In Hydraulikeinheit 8 befinden sich Ansteuerventile für zwei Bremskreise I und II, wobei bei einer Diagonalanordnung die Räder A und C Vorderräder sind und die Räder B und D Hinterräder. Kreis I umfasst im Gegensatz zu Kreis II im Bereich des Eingangs des Hydraulikkreises einen Vordrucksensor 9. Vordrucksensor 9 erlaubt die Bestimmung des vom Fahrer über Tandemhauptzylinder 1 eingesteuerten Vordrucks durch Elektronikeinheit 7.
Im Bereich der Räder sind Raddrehzahlsensoren RDS angeordnet, welche Radgeschwindigkeitsinformationen an Elektronikeinheit 7 übermitteln. Durch Auswertung der Radgeschwindigkeitsinformationen in Elektronikeinheit 7 wird der Bedarf einer Blockierschutzregelung (ABS) festgestellt.
Ein Druckaufbau erfolgt durch Pedalbetätigung an einem zweikreisigen Tandemhauptzylinder 1 (THZ) mit vorgeschaltetem Servo-Aggregat. An die beiden Bremskreise I, II des Hauptzylinders sind jeweils zwei Radbremsen A, B; C, D angeschlossen. Jeder Bremskreis enthält eine elektrisch betriebene und elektrisch steuerbare Hydraulikpumpe 5, die als fremdkraftgespeiste Druckmittelquelle dient. Die Komponenten und die hydraulische Schaltung der beiden Bremskreise I, II sind bis auf Drucksensor 9 im wesentlichen identisch.
In jedem der beiden Bremskreise I, II sind die Radbremsen A, B; C, D radindividuell über analog steuerbare oder analogisierte Einlassventile 3 und über ein – je Bremskreis – gemeinsames Trennventil 2 mit dem Bremsdruckgeber 1 hydraulisch verbunden. Außerdem ist jede Radbremse A, B; C, D über ein Auslassventil 4 und einen Niederdruckspeicher NDS mit der Saugseite der Hydraulikpumpe 5 und über ein stromlos gesperrten Schaltventil 6 (SG-Ventil) mit dem Bremsdruckgeber 1 verbunden; über das Ventil 6 kann die Hydraulikpumpe 5 bei Bedarf, z.B. im Rahmen eines bestimmten Antriebsschlupf- oder eines Fahrstabilitätsregelungsvorgangs, Druckmittel aus dem Hauptzylinder ansaugen.

Claims

Verfahren zur Verbesserung einer ABS-Regelung in einem elektronischen Kraftfahrzeugbremssystem, wobei das Bremssystem mehrere Bremskreise umfasst, von denen zumindest ein Kreis keinen Drucksensor für den Vordruck aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass auf Grundlage von sensorischen Fahrdynamikinformationen eines oder mehrerer weiterer Sensoren des Kraftfahrzeugs ein Ausfall oder Defekt eines Bremskreises erkannt wird, wobei der oder die weiteren Sensoren keine Vordrucksensoren eines Bremskreises sind, und in Abhängigkeit dieser Erkennung das ABS-Regelprogramm, insbesondere der ABS-Raddruckregler und/oder das im Raddruckregler verwendete ABS-Raddruckmodell, modifiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrdynamikinformationen auf Basis der Radsensorsignale gewonnen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrdynamikinformationen auf Basis der Radsensorsignale und der in einem ESP-System zur Verfügung stehenden Fahrdynamiksensoren gewonnen werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der an den ABS-Einlassventilen anstehende Vordruck modellhaft nachgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vordruck oder Hauptzylinderdruck mit Hilfe der aus den Radgeschwindigkeiten berechneten Fahrzeugverzögerung abgeschätzt wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der abgeschätzte Vordruck oder Hauptzylinderdruck innerhalb des ABS-Raddruckmodells und/oder innerhalb des ABS-Raddruckreglers als Vordruck zu Grunde gelegt wird.
Computerprogrammprodukt, dadurch gekennzeichnet, dass dieses einen Algorithmus enthält, welcher das Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6 umfasst.