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Die vorliegende Erfindung betrifft Bremssysteme für Fahrzeuge. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein System zur Bremskreisausfallerkennung sowie ein Verfahren zur Bremsausfallerkennung.
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Stand der Technik
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Ein herkömmliches Bremssystem eines Fahrzeuges, beispielsweise eines Automobils, weist meist ein Hydrauliksystem auf, auf welches ein Fahrer unter Verwendung eines Bremspedals eine Kraft auszuüben vermag. Die Kraft wird daraufhin an die beispielsweise vier Räder eines Automobils weitergeleitet, um dort eine Abbremsung der Räder bzw. eine Verzögerung des Fahrzeugs zu bewirken. Unter Verwendung eines Bremssignalgebers, beispielsweise ausgebildet als ein Bremspedal, mag der Fahrer einen Druck auf das Hydraulikleitungssystem des Bremskreislaufes ausüben. Dieser Druck mag nachfolgend auf Bremszylinder, angeordnet an den vier Rädern, weitergegeben werden.
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Im Gegensatz zu einer rein elektronischen Ansteuerung, beispielsweise im Falle eines Gaspedals, wo ausschließlich eine Information über die gewünschte Beschleunigung an ein Steuergerät weitergegeben werden mag, welches nachfolgend Motor und weitere Komponenten des Kfz derart ansteuert, so dass dieses eine Beschleunigung bewirkt, greift ein Bremssignalgeber meist zumindest in einen Teil eines Bremskreislaufes unmittelbar durch direkte Kraftübertragung ein, um hierdurch eine Bremsleistung abzurufen.
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Auch im Falle, dass eine elektronische Unterstützung des Fahrers stattfindet, beispielsweise durch Bremskraftverstärker, Antiblockiersystem bzw. unter Verwendung eines elektronischen Stabilitätsprogramms, wird zumindest ein Teil der Bremskraft direkt vom Fahrer, beispielsweise durch dessen Fußbewegung auf dem Bremspedal, bereitgestellt. Hierdurch erfährt der Fahrer aufgrund des Verhaltens des Bremspedals eine Rückmeldung über den Zustand des Bremssystems.
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Eine derartige Rückmeldung mag beispielsweise über die Kraft-Weg-Charakteristik des Bremspedals erfolgen. Diese Kraft-Weg-Charakteristik mag beispielsweise über die Steifigkeit der Reaktion des Bremspedals und damit über eine Druck-Volumenkennlinie des Bremssystems Informationen liefern. In anderen Worten mag sich ein spezielles Bremssystem für einen Fahrer individuell dergestalt darstellen, dass er einen bestimmten Druck bzw. eine bestimmte Kraft auf das Bremspedal ausüben muss, um eine definierte Versetzung des Bremspedals zu erzielen, somit dessen Position zu verändern und hierbei einen Weg zurückzulegen.
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Im regulären Betrieb eines Bremssystems verändert sich die Kraft-Weg-Charakteristik des Bremspedals nur unwesentlich und zumindest ausschließlich schleichend stetig. Im Falle einer plötzlichen, unstetigen Veränderung der Druck-Volumen-Kennlinie mag auf einen Defekt im Bremssystem geschlossen werden. Hierdurch mag sich beispielsweise ein Kreisausfall eines Bremskreislaufes detektieren lassen.
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Im Regelfall beinhaltet der Kreisausfall eine Leckage im Bremssystem, aus welcher Bremsflüssigkeit auszutreten vermag, so dass nicht sämtliche vom Fahrer aufgebrachte Kraft auch tatsächlich an die Bremselemente übertragen werden mag. Ein solcher Kreisausfall führt vielmehr zu einer massiven, unstetigen und plötzlich auftretenden Veränderung der Kraft-Weg-Charakteristik. Dies ist nun zunächst ein Indiz für den Fahrer, adäquat auf eine derart veränderte Bremssituation zu reagieren. Jedoch auch im Falle von fahrerunterstützten Bremssystemen wie Bremskraftverstärker, Antiblockiersystem (ABS) und elektronischem Stabilitätsprogramm (ESP) müssen die zugehörigen Reglerfunktionen eines Hydrauliksteuergerätes adäquat auf eine derart geänderte (Notfall-)Situation reagieren können.
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Hydrauliksteuergeräte, welche über einen hydraulischen Drucksensor verfügen, somit über einen Sensor, welcher einen momentan im Hydrauliksystem oder einem Teilsystem des Bremssystems vorherrschenden Druck zu detektieren vermag, mögen einen Kreisausfall bzw. eine Leckage zumindest in einem Teilkreislauf eines Bremssystems während einer ABS-Regelung detektieren. Dies mag beispielsweise derart realisiert sein, indem ein Vergleich der Raddrehzahlsensoren mit dem Signal des hydraulischen Drucksensors stattfindet. In anderen Worten mag über die Raddrehzahlsensoren überprüft bzw. verifiziert werden, ob ein definierter hydraulischer Druck im Bremssystem einen zugehörig definierten Eingriff in die Rotation eines Rades am Fahrzeug hervorruft.
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Jedoch sollte eine ABS-Regelung bzw. ein Eingriff des Antiblockiersystems tendenziell ein Ausnahmefall sein und somit nicht als ein Standardszenario angesehen werden. Somit lässt sich gleichfalls ein Ausfall eines Bremssystems nur in jenem Ausnahmefall detektieren.
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Da jedoch im speziellen Fall eines ABS-Eingriffes das Bremssystem eines Fahrzeugs funktionieren sollte, mag eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin gesehen werden, einen Kreisausfall eines Bremssystems auch während Teilbremsungen, somit ohne Beteiligung beispielsweise des ABS-Reglers, zu detektieren.
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Offenbarung der Erfindung
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Eine Lösung dieser Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche angeboten. Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Bremssignalgeber verwendet, beispielsweise ein Bremspedal, dessen Position bzw. zurückgelegter Weg unter Verwendung eines Positionssensors, beispielsweise eines Pedalwegsensors, detektiert wird. Unter Verwendung des Positionssensors mag sich somit eine Bewegung des Bremspedals von einer Ruheposition zu einer momentanen Ist-Position detektieren lassen. Für eine bestimmte Ist-Position, somit für eine Position, mit der ein Fahrer eine Bremskraft auf das Bremssystem ausüben will, lässt sich aufgrund des Wissens um Dimensionierung und Ausbildung des Bremssystems ein Soll-Druck des Bremssystems bzw. des hydraulischen Bremskreislaufes bestimmen, welcher aufgrund dieser aktuellen Position des Bremssignalgebers vorherrschen sollte.
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Gleichzeitig liefert ein Drucksensor, angeordnet im hydraulischen Bremskreislauf, eine Information über den tatsächlich vorherrschenden Druck, somit über einen Ist-Druck im Bremskreislauf. Durch einen Vergleich von Soll-Druck mit Ist-Druck mag sich nunmehr auf die korrekte Funktion des Bremssystems bzw. auf einen Kreisausfall schließen lassen.
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Eine entsprechende Detektion mag beispielsweise berücksichtigen, inwieweit sich ein Ist-Druck von einem Soll-Druck unterscheidet, sowohl in prozentualer Hinsicht als auch mit einem absoluten Wert. Gleichzeitig mag sich der dynamische Verlauf eines Druckanstieges bei Betätigung des Bremssignalgebers mit einer entsprechenden Soll-Kennlinie vergleichen lassen.
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Im einfachsten Fall liegt der hydraulische Druck unter einer Schwelle, welche von der aktuellen Position des Bremssignalgebers definiert wird, wodurch auf einen Kreisausfall geschlossen werden mag. Führt eine Bewegung des Bremssignalgebers in Bremsrichtung nicht unmittelbar zu einer Erhöhung des Drucks im Bremskreislauf, mag gleichfalls auf einen Fehlerfall geschlossen werden.
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In Bremssystemen, in denen beispielsweise zwei getrennte Bremskreise existieren, wobei nur ein Bremskreislauf direkt von einem Bremssignalgeber beeinflusst wird sowie ein weiterer Bremskreislauf indirekt, welcher über das Positionssignal des Bremssignalgebers angesteuert wird, einen Kreisausfall detektieren zu können, mag es gleichfalls notwendig sein, einen Ist-Druck im jeweiligen Hydrauliksystem zu detektieren sowie gleichzeitig zu berücksichtigen, welcher Soll-Druck im Bremskreislauf hervorgerufen werden sollte. Somit mag gleichfalls auch ein Hydraulikzylinder einen Positionssensor aufweisen, welcher eine Position bzw. einen zurückgelegten Weg eines Hydraulikkolbens detektieren mag.
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Um einen Kreisausfall von weiteren Fehlern, wie zum Beispiel Fehler der Drucksensorik bzw. Wegsensorik zu unterscheiden, mögen weitere Überwachungsfunktionen eingesetzt werden, mit deren Hilfe die konkrete Fehlerursache, entweder ein Sensorfehler oder ein Kreisausfall, identifiziert werden mag. Beispielsweise mögen Sensorelemente wie Drucksensorelemente bzw. Positionssensorelemente eine interne Kontroll- und Überwachungseinheit aufweisen, welche neben einem Sensorsignal gleichzeitig eine Detektierung der einwandfreien Funktionsweise des entsprechenden Sensorelementes bereitzustellen vermag. Im Falle, dass ein Sensorelement selbst nicht mehr funktioniert, mag zwar aufgrund eines fehlerhaften Sensorsignales ein Kreisausfall detektiert werden, beispielsweise da ein Drucksensor im Hydraulikleitungssystem keinen Druck, somit einen Nulldruck, zurückzuliefern vermag, während ein Positionssensor einen erheblichen zurückgelegten Weg von Null-Position zu Ist-Position detektiert, was im Falle des einwandfreien Funktionierens der Sensorik auf eine Leckage schließen ließe. Im Falle, dass jedoch das Drucksensorelement selbst als defekt detektiert werden mag, lässt sich vielmehr schließen, dass zwar das Sensorelement defekt, mit hoher Wahrscheinlichkeit das Bremssystem nicht gleichzeitig eine Leckage aufweisen mag.
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Weiterhin mögen spezifische Systemzustände, welche gleichfalls zu einer Veränderung der nominalen Weg-Kraft-Charakteristik des Bremspedals führen können, berücksichtigt werden. So mag beispielsweise ein Versetzen von einzelnen Komponenten eines Bremssystems aufgrund erhöhter Fliehkraft im Falle von sportlich gefahrenen Kurven eine Veränderung der Kraft-Weg-Charakteristik des Bremspedals hervorrufen bzw. gleichzeitig eine Veränderung eines Drucks in einem hydraulischen Bremskreislauf. Ein derartiger Systemzustand mag jedoch detektiert und von einem Steuergerät beim Feststellen eines Kreisausfalls berücksichtigt werden.
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Somit ist es möglich, das relevante Fehlerbild eines Kreisausfalls eindeutig zu identifizieren, von weiteren Veränderungen des Systems bzw. weiteren Fehlern abzugrenzen, und im Falle des eindeutig definierten Kreisausfalls adäquate Systemreaktionen einleiten zu können. Adäquate Systemreaktionen mögen beispielsweise eine erweiterte Druckerhöhung im Bremskreislauf sein oder aber insbesondere im Falle von zweier unabhängiger Bremskreisläufe speziell im funktionierenden Bremskreislauf eine Erhöhung der Bremsleistung hervorrufen.
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Im Falle, dass mehrere unabhängige Bremskreisläufe Verwendung finden, mag in jedem Bremskreislauf ein unabhängiger Drucksensor bzw. ein unabhängiges Drucksensorelement vorhanden sein. Falls beispielsweise jeweils für Vorderräder und Hinterräder eines herkömmlichen Automobils getrennte Bremskreisläufe Verwendung finden, mag jeweils ein Drucksensorelement im Bremskreislauf der Vorderräder sowie ein Druckelement im Bremskreislauf der Hinterräder vorgesehen sein.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den nachfolgenden Figuren dargestellt und in der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen
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1 eine exemplarische Ausgestaltung eines Bremssystem;
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2 bis 4 exemplarische Ausgestaltungen eines Bremssystems gemäß der vorliegenden Erfindung; und
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5 und 6 exemplarische Ausgestaltungen von Kreisausfall-Erkennungsschwellen.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Ein Bremssystem gemäß 1 weist Bremssignalgeber 10, beispielsweise ein Bremspedal auf, welches sich zur Erzielung einer Bremswirkung betätigen lässt. Die Betätigung erfolgt durch eine im Wesentlichen horizontale Versetzung des Bremssignalgebers 10, beispielsweise um einen an der Fahrzeugstruktur befestigten Drehpunkt. Ein nachfolgend angeordneter Hydraulikzylinder 12 nimmt die Bewegung des Bremssignalgebers 10 auf und gibt die erzeugte Bremskraft über zwei unabhängige hydraulische Bremskreisläufe 4 und 4' an Bremselemente 6 wieder, Bremskreislauf 4 angeschlossen an die Vorderräder VL und VR, Bremskreislauf 4' angeschlossen an die Hinterräder HL und HR.
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Die exemplarisch vier in 1 dargestellten Bremselemente 6 entsprechen beispielsweise den vier Rädern eines Kfz mit linkem und rechtem Vorderrad (VL und VR) sowie linkem und rechtem Hinterrad (HL und HR).
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Tritt nun ein Kreisausfall 16 auf, beispielsweise durch eine Leckage in der Hydraulikleitung des Bremskreislaufes 4, tritt bei Erhöhung des Druckes Hydraulikflüssigkeit an Stelle der Leckage 16 aus. Somit mag zumindest nicht mehr die vollständige Bremskraft, welche durch Betätigung des Bremspedals 10 erzeugt und ins Hydrauliksystem 4 eingebracht wurde, auf die Bremselemente 6 übertragbar sein. Die Leckage tritt hier nur in einem der beiden Bremskreisläufe 4, 4' auf. Im anderen Bremskreislauf kann noch Druck, bei verlängertem Bremspedalweg, aufgebaut werden.
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Gleichzeitig mag ein Fahrer ausschließlich über eine Veränderung der Kraft-Weg-Charakteristik des Bremssignalgebers 10 einen entsprechenden Fehlerfall 16 detektieren können, da anderweitige eine Rückmeldung bzw. eine automatische Detektion fehlt.
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Weiter Bezug nehmend auf 2 wird eine exemplarische Ausgestaltung eines Bremssystems gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt.
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Das System zur Bremskreisausfallerkennung 2 gemäß 2 entspricht im Wesentlichen dem Bremskreissystem der 1.
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Auch hier wird die Bremskraft, welche über Bremssignalgeber 10 und Hydraulikzylinder 12 in die hydraulischen Bremskreisläufe 4, 4' eingebracht wurde, an insgesamt exemplarisch vier Räder VL, VR, HL, HR als Bremselemente 6 weitergegeben.
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Am Bremssignalgeber 10 angeordnet ist jedoch zusätzlich Positionssensorelement 14, welches eine absolute Position des Bremssignalgebers 10 bzw. einen zurückgelegten Weg zwischen einer Ruheposition und einer aktuellen Betätigungsposition zu detektieren vermag. Positionssensorelement 14 kann sowohl im Drehpunkt des Bremspedals, z. B. als Pedalwinkelsensor, als auch an der Eingangsstange des Hydraulikzylinders 12, zwischen Bremssignalgeber 10 und Hydraulikzylinders 12, angeordnet sein.
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Weiterhin eingebracht in den hydraulischen Bremskreislauf 4, 4' sind Drucksensorelemente 8, 8'. Jedes der Drucksensorelemente 8, 8' mag somit einen aktuell vorherrschenden Ist-Druck im jeweiligen Bremskreislauf 4, 4' detektieren, welcher Ist-Druck auch insbesondere zur Aktivierung bzw. Betätigung der Bremselemente 6 führt.
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Gleichzeitig mag unter Verwendung des Positionssensorelementes 14 ein zu der derzeit eingenommenen aktuellen Ist-Position des Bremspedals zugehöriger Soll-Druck im Bremskreislauf bestimmt werden. Entsprechen sich Soll-Druck und Ist-Druck im Wesentlichen, innerhalb vorgegebener Toleranzen, so mag auf eine einwandfreie Funktion des Bremssystems geschlossen werden.
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Unterscheiden sich jedoch Ist-Druck und Soll-Druck bezüglich einer zuvor festgelegten Schwelle bzw. um einen zuvor festgelegten Unterschied bzw. Grenzwert, so mag eine Leckage 16 angenommen werden. In anderen Worten, wenn der Soll-Druck, repräsentiert durch eine Position bzw. einen zurückgelegten Weg des Bremssignalgebers 10, detektiert über das Positionssensorelement 14, einen Ist-Druck signifikant, beispielsweise um einen zuvor festgelegten absoluten bzw. relativen Wert überschreitet, so mag Leckage 16 vorhanden sein.
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Weiter Bezug nehmend auf 3 wird eine weitere exemplarische Ausgestaltung eines Bremssystems gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt.
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3 entspricht im Wesentlichen dem Bremskreislauf gemäß 2, mit dem Unterschied, dass nur die Vorderräder VL/VR und somit deren Bremselemente 6a direkt mit dem durch den Bremssignalgeber 10 angesteuerten Hydraulikzylinder 12a verbunden sind.
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Die Hinterräder HL/HR bzw. deren Bremselemente 6b werden über einen zweiten Hydraulikzylinder 12b aktiviert, welcher seinerseits unter Verwendung eines Steuerelementes 18 angesteuert 20 und z. B. mit einem Aktuator betätigt wird.
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Steuerelement 18 erhält von Positionssensorelement 14 Information bezüglich der aktuellen Ist-Position des Bremssignalgebers 10 und vermag unter Verwendung der entsprechenden Positions- bzw. Weginformation eine Steuerung 20 des Hydraulikzylinders 12b vornehmen. Somit mögen die Vorderräder VL/VR als direkt, die Hinterräder HL/HR als indirekt an den Bremssignalgeber 10 angeschlossen angesehen werden.
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In jedem individuellen Bremskreislauf 4a, b ist ein eigenständiger Drucksensor 8a, b angeordnet, um den jeweiligen Ist-Druck des jeweiligen Bremskreislaufes 4a, b zu detektieren. Somit mag nun der Soll-Wert gemäß Positionssensorelement 14 mit dem Ist-Wert gemäß jedes Drucksensors 8a, b verglichen werden, um die jeweils einwandfreie Funktionalität der Bremskreisläufe 4a, b festzustellen oder aber Leckagen 16a, b individuell zu detektieren.
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Weiter Bezug nehmend auf 4 wird eine weitere exemplarische Ausgestaltung eines Bremssystems gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt.
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In 4 dargestellt ist wiederum ein autonomes Bremssystem ohne direkte Kopplung des Bremssignalgebers 10 an die exemplarisch zwei Bremskreisläufe 4a, b. Vielmehr liefert Bremssignalgeber 10 unter Verwendung des Positionssensorelementes 14 ausschließlich eine Positions- bzw. Weginformation 20a an das Steuerelement 18. Unter Verwendung der Positionsinformation 20a mag das Steuerelement 18 unter Verwendung des Steuersignals 20c die beiden Hydraulikzylinder 12a, b derart ansteuern, einen Bremsvorgang in den individuellen Bremskreisläufen 4a, b auszulösen.
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Drucksensorelemente 8a, b, angeordnet in den individuellen Bremskreisläufen 4a, b, liefern Informationen 20b an Steuerelement 18a zurück. Steuerelement 18 mag nun gleichfalls einen Vergleich von Ist- und Soll-Werten der Sensoren 8a, b und 14 vornehmen, um hierüber eine einwandfreie Funktionalität der Bremskreisläufe 4a, b festzustellen oder aber individuelle Leckagen 16a, b zu detektieren. Im Falle, dass zumindest eine der Leckagen 16a, b auftritt, mag Steuerelement 18 dergestalt in die Steuerung der Hydraulikzylinder 12a, b eingreifen, um eine entsprechende Fehlersituation kompensieren zu mögen.
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Speziell die völlig autarke bzw. indirekte Ankopplung des Bremssignalgebers 10 über Steuerelement 18 an Hydraulikzylinder 12a, b, beispielsweise über, nicht näher dargestellte, Aktuatorelemente, mag mit einer direkten Kopplung gemäß 2 oder 3 kombiniert werden.
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Weiter Bezug nehmend auf 5 ist eine exemplarische Ausgestaltung einer Kreisausfall-Erkennungsschwelle dargestellt.
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5 beschreibt ein Diagramm eines Pedalweges d und des hierdurch in einem Bremskreislauf 4 hervorgerufene Druck PH.
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Eine Weg-Druck-Charakteristik ohne Kreisausfall ist mit Bezugszeichen 50 dargestellt. Hierbei erhöht sich ein hydraulischer Druck im Bremskreislauf 4 im Wesentlichen unmittelbar bei Betätigung des Bremssignalgebers 10, somit bereits bei geringfügiger Bewegung des Bremspedals.
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Im Falle einer Leckage mag jedoch ein Bremspedalweg erst verzögert einen Anstieg des hydraulischen Drucks PH hervorrufen, wie eine Weg-Druck-Charakteristik mit Kreisausfall gemäß Bezugszeichen 54 darstellt.
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Somit mag eine Schwelle 52 für eine Kreisausfallerkennung eine an die Kurven 50, 54 angelehnte Form aufweisen und beispielsweise zwischen den Kurven 50 und 54 verlaufen.
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Ein Wertepaar aus Pedalweg d und hydraulischem Druck PH, welches in 5 dargestellt links von der Schwelle 52 aufzufinden ist, mag als eine einwandfreie Funktion eines Bremskreislaufes ohne Kreisausfall aufgefasst werden, während ein Wertepaar, welches rechts der Schwelle 52 angeordnet ist, einen Kreisausfall anzugeben vermag.
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Weiter bezugnehmend auf 6 ist eine weitere exemplarische Ausgestaltung einer Kreisausfall-Erkennungsschwelle beschrieben.
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In 6 dargestellt finden sich insbesondere mögliche Wertepaare von hydraulischem Druck PH in bar und Pedalweg d in mm, gemessen an der Eingangsstange. Hierbei stellt Kurve 52 wiederum eine exemplarische Pedalcharakteristik ohne Kreisausfall sowie Kurve 54 wiederum eine exemplarische Pedalcharakteristik mit Kreisausfall dar. Getrennt werden beide Kurven durch die Schwellenkurve für Kreisausfall-Erkennung 52.
