CN104108389A - 用于检测机动车辆的液压制动系统的故障状态的方法 - Google Patents

Abstract

利用根据本发明的用于检测机动车辆的液压制动系统的故障状态的方法，至少一个制动系统的制动液体的压力值p以及至少一个与压力值相关联的制动主缸的体积值V在制动主缸的操作过程中被确定，并与至少一对用于检测制动系统的故障状态的压力体积参考值（p_ref,V_ref）进行对比，其中，至少两种不同的制动系统的故障状态可被检测到。本发明还涉及用于机动车辆的液压制动系统。

Description

用于检测机动车辆的液压制动系统的故障状态的方法

技术领域

本发明涉及用于检测机动车辆的液压制动系统的故障状态的方法以及用于机动车辆的液压制动系统。

背景技术

现今的机动车辆制动系统通常设计为液压制动系统。在这种情况下，提供制动主缸，其中，通过连接至制动踏板的活塞的变位，在装满制动液的压力室中产生压力，所述压力通过液压管路传递至至少一个车轮制动缸。作为制动液体压力的结果，车轮制动缸引起，例如，固定在制动块上的制动摩擦片与制动鼓或制动盘相接触。这使作用在连接至制动鼓或制动盘的车轮上的制动力能通过操作制动主缸调节。制动主缸因此通常通过使用制动踏板操作，其中，制动助力器可连接至制动主缸的活塞杆用于提升制动力。制动主缸通常设计为串联制动主缸，其包括两个压力室，用于施加压力至两个独立的制动回路。两个制动回路均可作用在机动车辆的所有车轮上，但也可能是，例如在各车轮之间分配，例如一个制动回路作用在前车轮上，另一个作用在后车轮上。

由于制动系统对于机动车辆安全的重要性，识别，如果可能的话，自动识别制动系统可能的故障状态是重要的。这种故障状态具体是：

—在制动液体中存在未溶解气体，例如，以气泡的形式。其限制制动器的可操作性以及可实现的最大制动液压力。

—车轮制动缸活塞的向后变位。由此极大地增加了为产生制动作用所必需的踏板行程，这很难由驾驶员控制。

—制动回路的损坏。由此同样极大地降低了可实现的制动作用，这早在制动回路的设计过程中就必须被考虑到。

用已知的制动系统，不能足够可靠地检测上述所有故障状态的。

从DE10235373A1号专利文献中可知一种用于检查特别是电动液压车辆制动系统的制动液体中的未溶解气体的方法，其中，踏板行程和制动主缸中的压力在稳定状态下被测量并与目标值对比。在此未提供对其他故障状态的检测。

US2011/0040439A1号专利文献公开了在制动器的激活的和非激活状态中对制动助力器的真空室中的压力的测量，由此计算表征制动功率的参数并将其与参考值对比。由此，制动系统刚度的变化可被检测到。根据WO2011/018378A1号专利文献，从制动系统的剩余部分液压去耦的制动系统的一部分中的制动介质的体积变位产生的压力被确定，并且由此得到的压力体积关系被用于控制制动系统的部分。制动系统的不同的可能的故障状态不能由此被容易地检测到。

发明内容

本发明的目的是说明一种用于检测机动车辆的液压制动系统的故障状态的方法，以及一种用于机动车辆的液压制动系统，其中上述缺点被避免。

该目的通过本发明所说明的方法和装置实现。

根据本发明的用于检测机动车辆的液压制动系统的故障状态的方法，制动系统液体的至少一个压力值以及至少一个与压力值相关联的制动主缸的体积值在制动主缸的操作过程中被确定。在此过程中，可通过与制动主缸液体连通的压力传感器进行压力的测量。以这种方式确定的压力值因此产生在一定的时间点在制动系统中存在的制动液体压力，特别是在制动主缸的压力室中。为了测量体积，优选提供与制动主缸相关联的变位传感器，其确定在相同的时间点上制动主缸的活塞所走距离，或在所述时间点上活塞采取的位置。为了产生压力，制动主缸尤其可由连接至活塞的制动踏板操作，其中也可提供制动助力器。从初始状态开始，从制动主缸的压力室变位的液体的体积可通过测量制动主缸的活塞所走距离或活塞采取的位置来确定。当“体积”在下文中被提到时，其意思是从制动主缸变位的制动液体的体积。为了检测制动系统的故障状态，至少一个所确定的制动液体的压力值以及至少一个与压力值相关联的体积值与至少一对压力体积参考值进行对比。根据本发明，至少两种不同的制动系统的故障状态可因此相互区别开。

由于至少两种不同的制动系统的故障状态不仅可被检测到，而且也可相互区别开，制动系统的可实现的操作安全性可被提高。具体地，因为至少两种不同的故障状态可被识别，可提供用于针对性的应对措施和/或用于使驾驶员得知当前出现的故障状态的警示信号输出的基础。

根据本发明的方法的优选实施例，对于制动主缸的至少两次连续操作，至少一对压力体积值，即，与此关联的压力值和体积值，在每种情况下均被确定。对于故障状态的检测以及尤其是识别，至少两对所确定的压力体积值与至少一对用于制动液体的压力和与其相关的制动液体的变位体积的参考值进行对比。因为压力和体积值在制动主缸的至少两次连续操作中被确定并通过与至少一个参考压力和参考体积值的对比进行评估，制动系统的故障状态被较为可靠地检测到。由此，提供了用于生成相应警示信号或相应应对措施的改善的状态，并且制动系统的操作安全性因此被进一步提高。

优选地，至少一对压力体积参考值中的体积值对应于端隙的目标值；如果提供了多对参考值，那么其包括体积值为端隙的目标值的一对值。端隙代表制动主缸活塞从非激活状态的变位行程，或相应的制动液体的变位体积，其中在制动液体中产生的压力仍没有明显地增加。因此端隙可被确定，例如通过从制动主缸或制动主缸活塞的非激活状态开始的制动主缸操作过程中重复进行压力测量，并使用压力明显升高之前的压力测量值和作为压力体积值对的制动液体的变位体积相关联的测量值。对于制动主缸的多次连续操作，尤其是对于制动主缸的每次操作，在每种情况下的端隙均被确定并与端隙的目标值进行对比，因此，在每种情况下的端隙的偏移被确定。由此，提供了用于检测和识别故障状态的进一步改善的基础。

根据本方法的一个优选实施例，如果在制动主缸的操作过程中，确定了端隙偏移超过可指定的第一阈值，并且对于制动主缸的下一次操作，确定了偏移不再超过第一阈值，可得出制动活塞的向后变位或回跳的结论。以这种方式，这种故障状态可以特别简单的方式被检测出并被唯一地识别。为了通知驾驶员，可输出相应的警示信号。

优选地，对于制动主缸的至少三次连续操作，尤其是对于每次操作，确定端隙，并其通过与端隙目标值的对比，确定了端隙的对应偏移。如果端隙的至少三个连续偏移均大于可指定的端隙偏移的第二阈值，那么在制动液体中存在气体被识别为故障状态；第二阈值可以不同于上述第一阈值或者可以甚至是与第一阈值相同。以这种方式，在制动系统中存在未溶解气体或气体气泡可被简单、可靠地检测到并识别为当前存在故障状态。由于所述故障状态的检测和识别，例如可输出警示信号，根据所述警示信号，驾驶员可确定必须进行维护措施，例如更换制动液体。

在优选的方式中，至少一对参考值形成涉及制动液体压力和制动液体的变位体积的彼此之间关系的部分参考特征曲线；制动系统的故障状态可因此通过所确定的值对与压力和体积的参考特征曲线的对比来检测和识别。压力体积参考特征曲线包括至少一对其他的压力体积参考值。通过使用用于评价所确定的对的压力体积值的、包含多个压力值和相关联的体积值的特征曲线，可特别高可靠性地检测故障状态并区别目前存在的故障状态与其他可能的故障状态。

优选地，参考特征曲线包含至少六对压力和体积的值，每个均优选位于最小压力值和最小体积值上方。因为压力体积参考特征曲线包括至少六对值，因此可特别可靠地检测和识别故障状态。进一步地，因为压力体积值对位于最小值上方，因此防止了故障状态的误判。

根据本发明的特别优选的实施例，对于制动主缸的每个操作，确定多对压力体积值并通过与压力体积参考特征曲线或由压力体积参考特征曲线计算的一对压力体积参考值进行对比确定相应的偏移。偏移尤其可为所测量的压力从参考压力的偏移，所述参考压力与对应于所测量的体积的参考体积相关联；偏移也可以是，例如所测量的体积从参考体积的偏移，所述参考体积与等于所测量的压力的参考压力相关联。在可指定数量的连续确定的偏移情况中，例如至少5次，所述偏移在制动主缸的至少两次连续操作中被确定，每次均超过偏移的可指定阈值，可得出制动回路损坏的结论。根据以这种方式所检测和识别的制动回路损坏的故障状态，例如，可触发警示信号，或为了使制动所必需的制动液体压力在剩余制动回路中更可靠地产生，关闭故障制动回路的至少一个进给阀。在这种方式中，可进一步改善制动系统的操作安全性。

根据本发明的一个优选的实施例，通过至少一个针对制动主缸的操作所确定的压力值，其为与特定初始体积值相关联的并在阈值以下的压力值，可替代或附加地检测制动活塞向后变位的故障状态。初始体积值和阈值因此被选择以便可以可靠地检测制动活塞的向后变位，并使误判的数量尽可能小。

优选地，制动活塞向后变位的检测之后，为了使向后变位的制动活塞回到其目标位置，在制动系统中产生例如1-3bar（巴）的压力。这可以不依赖于向后变位的检测和识别的类型进行。以这种方式，不仅可检测制动活塞向后变位的故障状态，还可自动消除。

根据本发明的优选实施例，对于制动主缸的操作，优选地，对于制动主缸的每次操作确定多个压力体积值对，并且可由其计算梯度。所确定的梯度与位于参考特征曲线下方的对比特征曲线的梯度进行对比，该对比特征曲线例如具有减小特定的偏移量的梯度。以这种方式，可以特别可靠地检测和识别制动系统的故障状态。

如果对于小于15bar的压力值的梯度被确定低于与相应压力相关联的对比特征曲线的梯度，那么可得出在制动液体中存在未溶解气体的结论。以这种方式，也可特别可靠地检测和识别所述故障状态。

如果在20bar以上的压力值下梯度被确定小于在相应的压力下的对比特征曲线的梯度，那么出现制动回路损坏的故障状态。还是以这种方式，可特别可靠地检测制动回路的损坏，并区别所述故障状态与其他故障状态。根据故障状态的检测和识别，可规定自动应对措施被触发，例如，为了更可靠地在未损坏制动回路中生成所要求的制动液压力，可使损坏的制动回路的进给阀关闭。

优选地，如果对于可指定数量的制动主缸的操作，特别是在高于20bar的压力值下的连续操作，所确定的梯度小于相应压力值的对比特征曲线的梯度，制动回路的损坏仅被检测为故障状态，其中，可指定的数量可取决于所确定的梯度从对比特征曲线的梯度的偏移的量值。以这种方式，制动回路损坏的误判可被更可靠地避免；当根据所述故障的检测触发自动应对措施时，这是特别优选地。

根据方法的一个具体优选的实施例，当制动系统被打开或关闭时，如果在之前的制动系统的打开之后，没有故障状态被检测到，尤其是没有制动回路的损坏且制动液体中不存在气体，至少一对压力体积参考值根据至少一对所确定的压力体积值进行调整。具体地，在这种情况下，压力体积参考特征曲线，并且可能地，对比特征曲线被相应地调整。在此，特征曲线被所确定的压力和体积值对或适当地平均和/或内插的测量值所替换。如果当关闭制动系统时进行调整，那么其尤其可在制动系统的电子控制装置的操作程序关闭时进行，例如当关闭机动车辆的点火装置或从点火锁去除点火钥匙时。可选择地，当打开制动系统时，即，当启动电子控制装置的操作程序时，调整也可出现。以这种方式，在多种操作环境中，可实现对制动系统的故障状态特别可靠的检测和识别。优选地，为了最小化任何错误测量的影响，特征曲线调整的变化可限于此处的幅度，例如，低于预先可适用的对应压力或体积值的百分之一。

在制动活塞根据制动活塞向后变位的检测被自动带入其目标位置的情况下，与进给阀自动关闭一样，除了用于检测或识别故障状态的步骤，根据本发明的方法附加地包括至少上述用于消除相关故障状态的步骤。

根据本发明的用于机动车辆的制动系统包括制动主缸，其中，通过活塞在装满制动液体的压力室中的变位，在制动液体中产生压力，所述压力可经由液压管路传递至机动车辆的至少一个车轮制动缸。制动系统还包括电子控制装置和至少一个被设计为用于测量制动液体的压力值的压力传感器，以及至少一个设置为用于测量活塞的行程或位置以及因此与压力值相关联的体积值的变位传感器。电子控制装置设计为用于检测所确定的压力值和所确定的体积值，并用于根据所检测的压力体积值对执行上述用于检测机动车辆的液压制动系统的故障状态的方法。为此，电子控制装置可包括设置为用于执行上述方法的处理器装置，以及用于存储至少一对压力体积参考值或压力体积参考特征曲线或对比特征曲线的存储装置。以这种方式，可以可靠地检测和识别制动系统的故障状态，并因此可提高操作的安全性。

电子控制装置还可设计为用于根据所检测到的制动系统的故障状态触发警示信号或用于启动应对措施，例如，产生用于消除制动活塞向后变位的压力或在检测到制动回路损坏时，关闭制动回路的至少一个进给阀。

附图说明

通过示例的方式，使用附图对本发明作如下详细说明。

附图中：

图1以示例方式示出用于液压制动系统的制动液体压力和制动液体的变位体积之间的关系；

图2示出根据本发明的第一示例性实施例的方法的简化流程图。

附图标记列表

1端隙

2压力上升

具体实施方式

图1以示例的方式示出所确定的制动液体压力p和所确定的制动液体变位体积V之间的关系。图1中的曲线示出端隙g，直到体积1仍没有明显压力增加，以及在制动踏板或制动主缸的进一步操作过程中的非线性压力上升2。相应关系可在电子控制装置的存储器中被存储为参考曲线或一对参考值（p_ref,V_ref）。端隙的目标值g_soll可以是，例如当体积V_ref时由参考曲线给出，直到该体积V_ref时制动液体压力p_ref为零。为了能够适应于制动系统的逐渐变化，在制动系统前一打开阶段的过程中，在没有检测到制动回路损坏或制动液体中存在气体的情况下，对参考曲线或该对参考值（p_ref,V_ref）进行调整，以将所测量的值p,V考虑在内。压力值p_ref或体积值V_ref的变化因此被限制为，例如低于各自预先存储的值p_ref或V_ref的1%的量。

根据本发明的方法的第一示例性实施例，具有机械制动助力的，例如具有真空操作的制动助力器的液压制动系统由电子控制装置控制。参考特征曲线存储在控制装置的存储器中，表示制动液体压力p和制动液体的币变位体积V之间的参考关系，并包含端隙g的目标值以及至少6对其他的制动液体压力p和制动液体的变位体积V的参考值。

如图2中以简化形式所示的，根据方法的第一示例性实施例，在制动踏板的每个操作过程中，制动主缸的活塞通过驾驶员释放制动踏板运动回初始位置之后，端隙g被确定并与所存储的目标值g_soll进行对比。如果所确定端隙g从目标值g_soll的偏移超过特定的阈值Δg，其可指示制动活塞的向后变位。那么，在控制装置的存储器中的向后变位值被设置为“真”。

对于制动踏板随后的进一步的操作，端隙g再次被确定并与所存储的目标值g_soll进行对比。如果所确定的端隙g从目标值g_soll的偏移不再超过阈值Δg，其被记录为偏移事件，指示制动活塞的向后变位。在这种情况下，信号被输出至机动车辆的驾驶员；此外，用于校正相应的故障状态的自动措施可被触发，由此，为了消除后的变位，可在制动系统中产生例如1-3bar的压力。

如果在制动踏板进一步的操作过程中，所确定的端隙g从目标值g_soll的偏移再次超过阈值Δg，这可指示在制动系统中存在气体。在这种情况下，可得出制动活塞向后变位的结论，存储器中的向后变位值被再次设定为“假”。在制动踏板的随后的进一步的操作中，端隙g再次被确定，并与所存储的目标值g_soll进行对比。如果所确定的端隙g从目标值g_soll的偏移再次超过阈值Δg，这可被记录为偏移事件，其指示在制动系统中存在气体。在这种情况下，相应的警示信号被输出至机动车辆的驾驶员；否则由此假设既没有制动活塞的向后变位，制动系统中也没有气体，程序被重新启动。

因此，根据本发明的方法的第一示例性实施例，如果在端隙g的三次连续确定的过程中，每种情况下均记录这种偏移事件，其被评估为检测到制动液体中的未溶解的气体。如果从另一反面，第一偏移事件后，在制动踏板的下一个操作过程中所确定的端隙g从目标值g_soll的偏移不再超过特定的阈值，那么可得出前述偏移是由制动活塞的向后变位引起的结论。在所说明的示例性实施例中，用于检测制动液体中的气体的阈值与用于检测制动活塞的向后变位的阈值Δg相同。根据分别检测和识别的故障状态，可输出相应的警示信号和/或可进行相应的电子故障录入或维护存储器。

此外，在制动踏板的每次操作的过程中，根据第一示例性实施例的方法的部分，其他的压力p和体积V的值被记录，其未示出在图2中。在所确定的对应于参考值（p_ref,V_ref）对的压力值p_ref的压力值p的情况下，所确定的体积值V与参考值对中的相应体积值V_ref进行对比，体积偏移被确定。如果所确定的体积值V从相应的参考体积值V_ref的偏移多于特定的阈值，其被记录为偏移事件。如果体积偏移的5次连续确定被分类为这种偏移事件，那么其被评估为检测到制动回路的损坏。根据以这种方式检测和识别的故障状态，可输出相应的警示信号和/或可相应的录入故障或维护存储器。为了确保在剩余制动回路中产生制动压力，损坏的制动回路的进给阀也被自动关闭。

根据本发明的方法的第二示例性实施例，液压制动系统也由电子控制装置控制，对比特征曲线被存储在其中，该对比特征曲线代表制动液体压力p_comp和制动液体的变位体积V_comp的对比关系，且其位于参考特征曲线下方，与在图1中所示的关系相似。如果所确定的对变位可指定的制动液体的最小体积V₀所必须的压力p₀或施加在制动主缸的活塞上并与压力相对应的力位于可指定的阈值下方，可得出制动活塞向后变位的结论，在控制装置的存储器中的向后变位值被设置为“真”，并且为了消除向后变位在制动系统中自动产生1-3bar的压力；向后变位值随后再次被设置为“假”。

根据第二示例性实施例，为了检测在制动系统中的气体或制动回路的损坏，使用压力随变位体积V的增加而升高的梯度dp/dV：如果向后变位值为“假”，并且低于15bar的压力的梯度比对比特征曲线的梯度dp_comp/dV_comp小一可指定的梯度差值以上，那么得出在制动液体中存在未溶解气体的结论；如果向后变位值为“真”，那么向后变位必须首先被消除并且向后变位值设置为“假”（参见上述）。在另一方面，如果高于20bar的压力的梯度dp/dV比对比特征曲线的梯度dp_comp/dV_comp小一可指定的梯度差值，可得出制动回路损坏的结论，且控制装置中的损坏值被设置为“真”。如果损坏值被设置为“真”，为了避免制动液体进一步的损失，也为了确保在剩余制动回路中产生制动压力，制动回路的进给阀可被关闭。如果对双回路制动系统的两个制动回路中的一个作用在前车轮，另一个作用在后车轮，这将是特别有利的。

Claims (15)

1.一种用于检测机动车辆的液压制动系统的故障状态的方法，其特征在于，在制动主缸的操作过程中，制动系统的制动液体的至少一个压力值p以及至少一个与压力值p相关联的制动主缸的体积值V被确定，并与用于检测制动系统故障状态的至少一对压力体积参考值（p_ref,V_ref）进行对比；

其中，可区别至少两种不同的制动系统的故障状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在制动主缸的至少两次连续操作的过程中，在每种情况下至少一对压力体积值(p,V)被确定并与至少一对压力体积参考值（p_ref,V_ref）进行对比。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

至少一对压力体积参考值（p_ref,V_ref）中的体积值V_ref与端隙g的目标值g_soll相对应，其中，在制动主缸的多次连续操作的过程中，端隙g在每种情况下被确定，并且在每种情况下通过对比所确定的端隙g与端隙的目标值g_soll来确定端隙的偏移。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

制动活塞向后变位的故障状态通过下述方法检测，在制动主缸的操作过程中，端隙的偏移超过端隙偏移的第一阈值Δg，并且在随后的操作过程中不超过第一阈值Δg。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，

制动液体中存在气体的故障状态通过下述方法检测，在制动主缸的至少三次连操作过程中，所确定的端隙的偏移在每种情况下均大于端隙偏移的第二阈值。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其特征在于，

至少一对压力体积参考值（p_ref,V_ref）属于压力体积参考特征曲线，其包括至少另一对压力体积参考值。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

至少另一对压力体积参考值中的压力值和体积值位于最小压力和最小体积上方。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，

多对压力体积值（p,V）在制动主缸的每个操作过程中均被确定，并且通过与压力体积参考特征曲线对比，偏移被确定，其中，制动回路损坏的故障状态通过下述方法检测，在制动主缸的至少两次连续操作过程中，可指定数量的连续确定的偏移在每种情况下均超过偏移阈值。

9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，

至少一个所确定的制动系统的制动液体的压力值p为与特定的初始体积值V₀相关联的压力值，其中，制动活塞向后变位的故障状态通过所确定的压力值p位于阈值p₀下方被检测到。

10.根据上述权利要求中任一项所述方法，其特征在于，

制动系统的制动液体的至少两个压力值以及至少两个与其相关联的制动主缸的体积值被确定，梯度dp/dV由此被确定，并与用于检测制动系统的故障状态的对比特征曲线的梯度进行对比。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，

制动液体中存在气体的故障状态通过下述方法检测，在压力值p小于15bar的情况下，所确定的梯度dp/dV小于相应的对比特征曲线的梯度。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，

制动回路损坏的故障状态通过下述方法检测，在压力值p大于20bar的情况下，在制动主缸的至少一个操作过程中所确定的梯度dp/dV小于相应的对比特征曲线的梯度。

13.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，

制动回路损坏的故障状态通过下述方法检测，在压力值p超过20bar的情况下，对于可指定数量的制动主缸的操作所确定的梯度dp/dV小于相应的对比特征曲线的梯度，其中，可指定的数量取决于所确定的梯度从相应的对比特征曲线的梯度偏移的幅度。

14.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，

在制动系统的打开或关闭的过程中，如果从制动系统之前的打开之后，没有检测到故障状态，至少一对压力体积参考值（p_ref,V_ref）根据至少一对所确定的压力体积值（p,V）进行调整。

15.一种用于机动车辆的液压制动系统，其特征在于，包括制动主缸，其中，经由液压管路传递至至少一个车轮制动缸的压力通过活塞在填充有制动液体的压力室中的变位产生，该系统还包括电子控制装置，其中，为了确定至少一个制动液体的压力值p和至少一个与压力值相关联的体积值V，提供压力传感器和变位传感器，其连接至电子控制装置，以及其中电子控制装置设置为执行根据上述权利要求中任一项所述的方法。