DE10053334A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Stellelements in einem Fahrzeug - Google Patents

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Stellelements in einem Fahrzeug vorgeschlagen, bei welchem zu vorgegebenen Betriebszuständen ein Selbsttest durch Ansteuerung des Stellelements durchgeführt wird. Vor Durchführung des Selbsttests wird eine Ansteuersignalgröße vorbestimmter Größe an das Stellelement gesandt, welche zu einer vorbestimmten Auslenkung des Stellelements führt und danach das Stellelement wieder in seine Ausgangslage zurückführt.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Stellelements in einem Fahrzeug.

In Fahrzeugen werden zunehmend elektrisch betätigbare Stel­ lelemente eingesetzt, die zur Beeinflussung wenigstens einer Betriebsgröße des Fahrzeugs angesteuert werden. Im Rahmen der Sicherheitsüberwachung solcher Steuerungen sind aktive Tests bekannt, bei welchen das Stellelement bei Eintritt ei­ ner vorgegebenen Betriebsbedingung aktiv angesteuert wird, um aus seiner Reaktion oder der Reaktion wenigstens einer von ihm beeinflussten Betriebsgröße eine Fehlfunktion des Stellelements, seiner Komponenten, seiner elektronischen Steuerung, etc. abzuleiten. Als Beispiel sei für die Motor­ steuerung der aktive Test eines Stellelements zur Einstel­ lung der Luftzufuhr zu einer Brennkraftmaschine genannt, welcher beispielsweise in der DE 34 35 465 A (DS-Patent 4 601 199) dargestellt ist. Bezüglich einer Radbremsensteue­ rung wird ein derartiger aktiver Test z. B. in der DE 198 07 367 A beschrieben. Diese Tests können auch als sogenannte PreDriveChecks ausgeführt sein, d. h. die aktive Betätigung des Stellelements zu Testzwecken findet vor dem eigentlichen Fahrtbeginn, beispielsweise bei Drehen des Zündschlüssels oder bei vorliegenden anderer Freigabebedingungen statt.

Diese Freigabebedingungen sind nicht in allen Fällen für Nichteingeweihte plausibel. Beispielsweise kann man sich als Freigabebedingung für einen aktiven Test auch das Entsperren der Wegfahrsperre oder das Öffnen der Fahrertüre vorstellen. Arbeiten Monteure im Bereich der elektrisch gesteuerten Stellelemente, so können sich für sie störende Bewegungen der Stellelemente durch Aktivieren des Tests ergeben.

Vorteile der Erfindung

Durch eine definierte Bewegung des elektrisch steuerbaren Stellelements vor Beginn eines aktiven Tests wird eine Per­ son, welche im Bereich des Stellelements arbeitet, vor dem nachfolgenden aktiven Test gewarnt. Besonders vorteilhaft ist, dass die Stärke der Bewegung des Stellelements so be­ messen ist, dass keine Gefährdung dieser Person besteht und doch eine deutliche Warnung der Person erfolgt.

Eine vorteilhafte Anwendung findet sich bei allen Systemen, bei denen elektrisch steuerbare Stellelemente sowohl im Steuerbetrieb als auch bei aktiven Tests betätigt werden. Derartige Systeme sind Motorsteuerungen, elektrisch gesteu­ erten Bremssystemen (elektrohydraulische, elektropneumati­ sche oder elektromotorische Radbremsen), elektrisch gesteu­ erte Lenkungen, Fahrwerksystemen mit aktiver Dämpfung, etc.

Die Bewegung des Stellelements zur Warnung verbessert somit die Mensch-Maschine-Schnittstelle bei aktiven Systemen.

Besonders vorteilhaft ist, dass durch Beobachtung der Reak­ tion des Stellelements auf die Ansteuerung vor Aktivieren des eigentlichen aktiven Tests auf Servicearbeiten am Fahr­ zeug geschlossen werden kann. In einem solchen Fall wird dann in vorteilhafter Weise auf den vorgesehenen aktiven Test verzichtet.

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

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Fig. 1 zeigt dabei ein Übersichtsblockschaltbild einer Steuerein­ richtung zur Ansteuerung wenigstens eines elektrisch betä­ tigbaren Stellelements am bevorzugten Ausführungsbeispiel einer Radbremssteuerung, während in Fig. 2 ein Flussdia­ gramm für das bevorzugte Ausführungsbeispiel dargestellt ist, welches die Vorgehensweise im Rahmen eines PreDriveChecks für eine Radbremse näher verdeutlicht.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Das nachfolgend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel betrifft die Steuerung wenigstens einer Radbremse im Rahmen einer elektrohydraulischen Bremsanlage. Die beschriebene Vorgehensweise ist jedoch nicht auf diese Ausführung be­ schränkt, sondern wird auch im Rahmen elektropneumatischer oder elektromotorischer Bremsanlagen angewendet. Darüber hinaus findet die beschriebene Vorgehensweise Anwendung in allen den Fällen, in denen wenigstens ein Stellelement im Rahmen aktiven Tests betätigt wird. Derartige Stellelemente sind Stellelemente in Verbindung mit elektrischen Lenksyste­ men, Fahrwerksystemen (beispielsweise aktive Dämpfer) oder Drive-by-Wire-Anwendungen (z. B. E-Gas). Gemeinsam ist allen diesen Anwendungen die Vorgehensweise, dass vor Einleiten des aktiven Tests eine Ansteuerung des Stellelements für ei­ ne bestimmte Zeit mit dem Ziel einer bestimmten Auslenkung des Stellelements vorgenommen wird, wobei diese Ansteuerung derart bemessen ist, dass sie eine im Bereich des Stellele­ ments arbeitende Person deutlich vor dem bevorstehenden ak­ tiven Test warnt, gleichzeitig jedoch nicht so groß ist, dass diese Person gefährdet wird. Je nach Anwendung werden die nachfolgend beschriebenen Eingangs- und Ausgangssignale angepasst.

In einer bevorzugten Erweiterung wird wenigstens eine Be­ triebsgröße, die durch das Stellelement unmittelbar oder mittelbar beeinflusst wird, erfasst, anhand dieser Betriebs­ größe die durch die Warnansteuerung ausgelöste Systemauslen­ kung erfasst und überprüft, ob die erfasste Systemauslenkung der durch die Warnansteuerung erwarteten entspricht. Ist dies nicht der Fall, so wird daraus abgeleitet, dass der nachfolgende aktive Test unterdrückt wird, während dann, wenn die erfasste Systemauslenkung der erwarteten ent­ spricht, der aktive Test durchgeführt wird. Nach Abgabe der Warnansteuerung wird das System wieder in den Ausgangszu­ stand zurückgeführt und der aktive Test gegebenenfalls aus­ geführt.

In Fig. 1 ist ein Übersichtsschaltbild einer Steuereinrich­ tung zur Steuerung wenigstens eines Stellelements einer elektrohydraulischen Radbremse dargestellt. Das Stellelement besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus einer Magnetventi­ lanordnung (MV), durch deren Betätigung Druck in der Rad­ bremse ausgebaut, abgebaut oder gehalten wird, und/oder einer Pumpe (42) zur Druckerzeugung. Die Steuereinrichtung steuert im Rahmen der Steuerfunktion in Abhängigkeit von ihr zugeführten Eingangsgrößen (zumindest eines Bremswunsches) das Stellelement sowie gegebenenfalls eine Pumpe an, durch welche der Druck in der Radbremse auf einen vom Fahrer oder von externen Steuersystemen vorgegebenen Drucksollwert ein­ geregelt wird.

Die elektrisch betätigbare Ventilanordnung (MV), die auch aus nur einem Ventil bestehen kann, sowie die Pumpe 42 wer­ den von wenigstens einer elektronischen Steuereinheit 100 angesteuert. Sie umfaßt dabei wenigstens einen Mikrocomputer 102, eine Eingangsschaltung 104, eine Ausgangsschaltung 106 und ein diese Elemente verbindendes Bussystem 108 zum gegen­ seitigen Datenaustausch. Der Eingangsschaltung 104 sind Lei­ tungen 50 und 54 von wenigstens zwei, die Bremspedalbetäti­ gung erfassenden Messeinrichtungen 24 und 26 zugeführt. Fer­ ner verbinden Eingangsleitungen 118 bis 124 die Eingangs­ schaltung 104 mit den jeder Radbremse zugeordneten Drucksen­ soren 30 bis 36. Ferner ist eine Eingangsleitung 140 vorge­ sehen, die von der Meßeinrichtung 46 zur Erfassung des Drucks im einem hydraulischen Speicher ausgeht. Weitere Ein­ gangsleitungen 126 bis 128 verbinden die Eingangsschaltung 104 mit Meßeinrichtungen 130 bis 132 zur Erfassung weiterer Betriebsgrößen der Bremsanlage, des Fahrzeugs und/oder des­ sen Antriebseinheit. Derartige Betriebsgrößen sind bei­ spielsweise die Radgeschwindigkeiten, gegebenenfalls das von der Antriebseinheit abgegebene Motormoment, Achslasten, der Druck in der Bremsleitung, etc. sowie die Größen, die zur Auslösung des aktiven Test (Predrive-check) ausgewertet wer­ den (Zündung 'ein' Fahrertürkontakt, Status Wegfahrsperre, etc.). An die Ausgangsschaltung 106 sind mehrere Ausgangs­ leitungen angeschlossen. Beispielhaft sind die Ausgangsleitungen dargestellt, über welche die Ventilanordnung (MV) der Radbremse(n) betätigt werden. Über eine weitere Ausgangslei­ tung 138 wird die Pumpe 42 angesteuert.

Vor Beginn des Fahrbetriebs, bei Vorliegen wenigstens einer vorbestimmten Bedingung, wird ein Selbsttest der Radbremsen­ steuerung vorgegeben, während der in einer vorgegebenen Rei­ henfolge Ansteuersignale zur Pumpe und/oder zu der oder den Ventilanordnungen ausgesandt werden, wobei anhand wenigstens einer Messgröße, insbesondere des Radbremsdrucks, ermittelt wird, ob die Ausgabe der Ansteuersignale zum gewünschten Er­ gebnis führen, d. h. ob diese Messgröße nach Abschluss der Aktion innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegt. Je nach Ausführung wird dieser aktive Test bei Drehen des Zündschlosses, bei Entriegeln der Wegfahrsperre, bei Öffnen der Fahrertür, bei Erkennung einer Belegung des Fahrersit­ zes, etc. eingeleitet. Vor Einleiten dieses aktiven Tests wird eine Ansteuerung des Stellelements im Sinne einer War­ nung vorgenommen, welche zu einer deutlichen Auslenkung des Systems führt. Dabei werden bei einem Bremssystem vorzugs­ weise alle Radbremsen angesteuert. Nach Ausgabe der Warnan­ steuerung wird das Steuersystem wieder in den ursprünglichen Zustand vor Ausgabe der Warnansteuerung zurückgeführt, d. h. die aufgebaute Zuspannkraft bzw. Bremsdruck wird abgebaut. Erst danach findet der Aktivtest statt. Das Maß der Auslen­ kung des Stellelements und/oder die Auslenkgeschwindigkeit wird dabei an die Bedürfnisse jedes Systems angepasst. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der elektrohydraulischen Bremse hat es sich als geeignet erwiesen, eine Ansteuersi­ gnalgröße auszugeben, der die Ventilanordnungen der Radbrem­ sen druckaufbauend ansteuert, wobei an den Rädern ein Bremsdruck von 2 bis 3 bar erzeugt wird. Dies entspricht Kräfte an der Radbremse von weniger als 300 N. Realisiert wird dies in einem Beispiel durch die Ausgabe eines Füll­ puls, der eine vorgegebene Länge aufweist.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist bei Ausgabe des Füll­ pulses nicht die bei derartigen Radbremsen übliche Bremsdruckregelung (Regelschleife) aktiv, sondern es wird lediglich eine gesteuerte Bremsdruckbeeinflussung vorgenom­ men. Dies bedeutet, dass der mit einer bestimmten Pulslänge ausgegebene Füllpuls lediglich zur Öffnung eines druckauf­ bauenden Ventils herangezogen wird, ohne dass ein Vergleich zwischen einem Solldruck und dem tatsächlichen Istdruck stattfindet, und ohne dass ein Regler einen Abgleich zwi­ schen Soll- und Istwert herbeiführt. Dadurch wird erreicht, dass anhand einer von dem Stellelement beeinflussten Be­ triebsgröße, beispielsweise dem Bremsdruck oder der Zuspann­ kraft, abgeleitet werden kann, ob die Ausgabe des Füllpulses zu der erwarteten Reaktion geführt hat, insbesondere zu der entsprechenden Änderung des Bremsdrucks oder der Kraft. Ist dies nicht der Fall, so kann daraus gefolgert werden, dass Werkstattarbeiten an den Radbremsen stattfinden. In diesem Fall wird die Ausführung des aktiven Tests unterdrückt.

Dabei ist jedoch zu beachten, dass auch eine Fehlfunktion des Stellelementes oder anderer Komponenten ein entsprechen­ des Fehlerbild ergeben kann. Daher wird das ermittelte Feh­ lerbild (z. B. kein Druckaufbau, zu niedriger Druckaufbau, etc.) mit einem Katalog vorgegebener Fehlerbilder vergli­ chen. Beispielsweise wird bei fehlendem Druckaufbau auf ein defektes Druckaufbauventil zu schließen sein. In diesem Fall wird der Aktivtest nicht unterdrückt, sondern durchgeführt, um eine genauere Lokalisierung des Fehlers zu erreichen. Mit anderen Worten wird der Aktivtest nur dann unterdrückt, wenn die Reaktion auf den Füllpuls nicht die erwartete war und das ermittelte Fehlerbild keinem anderen Systemfehlerzustand entspricht.

Eine entsprechende Vorgehensweise wird bei anderen Steuersy­ stemen mit elektrisch betätigbaren Stellelementen durchge­ führt, beispielsweise bei Systemen zur elektrischen Lenkung, bei Fahrwerksystemen mit aktiven Dämpfern oder bei Motor­ steuersystemen. Dabei wird anstelle eines Füllpulses eine entsprechende Ansteuersignalgröße ausgegeben, die so bemes­ sen ist, dass sie zum einen eine deutliche Warnung an eine im Bereich des Stellelements arbeitende Person darstellt, zum anderen diese Person nicht gefährdet.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorgehensweise ist anhand des Flussdiagramms der Fig. 2 dargestellt. Dieses beschreibt ein Programm des Mikrocomputers 102 der Steuer­ einheit 100. Das Programm wird bei Vorliegen der Bedingungen zum Starten des aktiven Tests eingeleitet. Diese Bedingung kann wie oben erwähnt das Drehen des Zündschlüssels, das Öffnen der Fahrertür, das Entriegeln der Wegfahrsperre, eine Sitzbelegungserkennung, etc. sein. Im bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiel einer elektrohydraulischen Radbremse wird vor Fahrtantritt ein sogenannter PreDriveCheck (PDC) durchge­ führt. Liegt die vordefinierte Bedingung zum Start des PDC vor, so wird im ersten Schritt 200 ein Puls vorgegebener Länge an die druckaufbauenden Ventile ausgegeben (Füllpuls). Daraufhin wird der durch den Druckaufbau eingestellte Rad­ druck PRAD oder die aufgebrachte Zuspannkraft eingelesen. Daraufhin wird im darauffolgenden Schritt 202 ein Ansteuer­ signal an die druckabbauenden Ventile ausgegeben, welche den aufgebauten Bremsdruck wieder abbauen. Entsprechend wird auch hier der Radbremsdruck PRAD oder die Zuspannkraft er­ mittelt. Anstelle von zwei Messwerten nach Ausgabe des Füll­ pulses und nach Abbau des aufgebauten Bremsdrucks werden in einem anderen Ausführungsbeispiel mehrere Bremsdruckwerte während dieser Phase eingelesen und gespeichert, um einen zeitlichen Bremsdruckverlauf abzubilden. Im darauffolgenden Schritt 204 wird überprüft, ob die durch den Füllpuls ausge­ löste Reaktion die erwartete Reaktion ist, d. h. ob der Bremsdruck nach Ausgabe des Füllpulses und/oder nach Abbau des aufgebauten Bremsdrucks vorbestimmten Werten entspricht bzw. ob der zeitliche Bremsdruckverlauf einem vorbestimmten Verlauf entspricht oder die zeitliche Änderung der Vorgabe entspricht. Ist dies der Fall, wird gemäß Schritt 206 der PreDriveCheck (PDC) aktiviert und im darauffolgenden Schritt 208 durchgeführt. Ein Beispiel für einen solchen PreDriveCheck ist aus dem eingangs genannten Stand der Tech­ nik bekannt. Nach Schritt 208 wird das Programm beendet und erst dann wieder eingeleitet, wenn die Bedingungen zur Akti­ vierung des PreDriveChecks erneut vorliegen.

Hat Schritt 204 ergeben, dass die Reaktion auf den Füllpuls der Erwartung nicht entspricht, wird in einem Ausführungs­ beispiel der PreDriveCheck gemäß Schritt 210 deaktiviert, d. h. nicht durchgeführt. Es wird dann davon ausgegangen, dass Servicearbeiten im Bereich der Radbremsen stattfinden, so dass keine Notwendigkeit für einen PreDriveCheck vorliegt. Nach Schritt 210 wird das Programm ebenfalls beendet.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird im Falle einer Nein-Antwort im Schritt 204 im Schritt 212 das im Schritt 204 ermittelte Fehlerbild mit anderen, möglicherweise auftretenden Fehlerbildern verglichen. Wird beispielsweise er­ kannt, dass auf die Ausgabe des Füllpulses kein Druckaufbau stattfindet, so entspricht dieses Fehlerbild einem defekten Druckaufbauventil. Lässt sich der aufgebaute Bremsdruck nicht abbauen, so entspricht dies dem Fehlerbild eines nicht ansteuerbaren Druckabbauventils. Durch Vergleich des ermit­ telten Fehlerzustandes mit den bei einem derartigen System auftretenden Fehlerbildern wird im Schritt 214 ermittelt, ob das im Schritt 204 erkannte Fehlerbild neben einem Hinweis auf Servicearbeiten auch einem anderen Fehler der Bremsanla­ ge entsprechen könnte. Ist dies der Fall, wird aus Sicher­ heitsgründen der PreDriveCheck gemäß Schritt 206 aktiviert. Entspricht das ermittelte Fehlerbild keinem anderen Fehler­ bild, so ist mit großer Sicherheit davon auszugehen, dass die nicht erwartete Reaktion eine Folge von Servicearbeiten an der Radbremse ist. Entsprechend folgt dann bei einer Nein-Antwort im Schritt 214 Schritt 210.

Diese Vorgehensweise findet angepasst auch bei anderen Bremssystemen (elektropneumatischen bzw. elektromotorischen Bremsanlagen) statt. Ebenso wird diese Vorgehensweise bei anderen Systemen mit elektrisch steuerbaren Stellelementen und aktivem Test eingesetzt, wie beispielsweise elektrische Dämpfersteuerungen, Lenkungssteuerungen, Drosselklappen­ steuerungen, etc.

Claims (11)

1. Verfahren zur Steuerung eines Stellelements in einem Fahrzeug, wobei ein elektrisches Ansteuersignal für das Stellelement in Abhängigkeit wenigstens eines Vorgabewertes erzeugt wird, wobei bei Vorliegen eines vorgegebenen Be­ triebszustandes ein aktiver Selbsttest stattfindet, in des­ sen Verlauf das Ausgangssignal zur Betätigung des Stellele­ ments ausgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei Auf­ treten des vorgegebenen Betriebszustandes vor Einleiten des Selbsttestes ein Ansteuersignal vorbestimmter Größe an das Stellelement ausgegeben wird und danach das Stellelement wieder in seine Ausgangslage zurückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement eine Ventilanordnung zur Steuerung des Bremsdrucks in einer Radbremse ist, ein Stellelement im Rah­ men einer elektronisch gesteuerten Lenkung, ein Stellelement im Rahmen einer elektrischen Dämpfersteuerung oder ein Stel­ lelement im Rahmen einer Motorsteuerung.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Ansteuersignal­ größe zu einer vorbestimmten Auslenkung des Stellelements führt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Ansteuersignal­ größe so bemessen ist, dass eine erkennbare Auslenkung des Stellelementes und somit eine deutliche Warnwirkung erzeugt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Ausgabe der vorbestimmten Ansteu­ ersignalgröße wenigstens einmal eine von dem Stellelement beeinflusste Betriebsgröße erfasst wird und anhand der Be­ triebsgröße überprüft wird, ob die erwartete Reaktion des Stellelements durch die vorgegebene Ansteuersignalgröße er­ folgt ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass der Selbsttest unterdrückt wird, wenn die Reaktion des Stellelements der Erwartung nicht ent­ spricht.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch ge­ kennzeichnet, dass ein Vergleich des ermittelten Fehlerbil­ des mit während des Betriebs des Stellelements auftretenden Fehlerbildern erfolgt, wenn die Reaktion des Stellelements der Erwartung nicht entspricht und der Selbsttest nur dann unterdrückt wird, wenn kein anderer Fehler des Stellelements möglich ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Ansteuersignal­ größe einen Druckaufbaupuls für eine Radbremse darstellt.

9. Vorrichtung zur Steuerung eines Stellelements in einem Fahrzeug, mit einer Steuereinheit, welche ein Ansteuersignal zur Betätigung des Stellelements abgibt, wobei die Steuereinheit in wenigstens einem vorgegebenen Betriebszustand ei­ nen Selbsttest durchführt, in dessen Verlauf Ansteuersignal­ werte an das Stellelement ausgegeben werden, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Steuereinheit vor Durchführung des Selbsttests eine vorbestimmte Ansteuersignalgröße ausgibt, die zu einer vorbestimmten Auslenkung des Stellelements führt, und danach das Stellelement wieder in seine Ausgangs­ lage zurückführt.

10. Programm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte von jedem beliebigen der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen, wenn das Programm auf einem Rechnerelement ausgeführt wird.

11. Programmprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das Ver­ fahren nach jedem beliebigen der Ansprüche 1 bis 8 durchzu­ führen, wenn das Programmprodukt auf einem Rechnerelement ausgeführt wird.