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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Plausibilitätsüberwachung
eines Schalter-Signals in einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Ein
bekanntes derartiges Schaltersignal wird in Kraftfahrzeugen zur
Ansteuerung der Bremsleuchten erzeugt. Hierzu ist z.B. ein mechanisch
oder magnetisch betätigter
Bremslichtschalter (BLS) am Bremspedal montiert, welcher bei Bewegungsbeginn des
Pedals betätigbar
ist.
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Gebräuchlich
ist auch, den BLS als Druckschalter auszubilden, welcher auf den
bei einer Bremsung erzeugten Bremsdruck (hydraulisch bei PKW oder
pneumatisch bei LKW) in den Bremsleitungen des Fahrzeugs reagiert,
und bei Überschreitung
einer Druckschwelle die Bremslichter ansteuert.
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Das
Signal des BLS kann einer oder mehreren im Kraftfahrzeug enthaltenen
Elektroniken, beispielsweise einem Anti-Blockiersystem (ABS) oder einem
elektronischen Bremssystem (EBS) zugeführt werden, wodurch den genannten
Elektroniken der Beginn einer Bremsung signalisiert wird, und damit z.B
interne Schwellwerte verstellt werden.
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Das
BLS-Signal kann auch dazu verwendet werden, eine aktive geschwindigkeit-
bzw. Tempomat-Regelung eines Fahrzeugs bei einem Bremswunsch des
Fahrers zu unterbrechen.
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Ein
dem BLS entsprechender Schalter kann als sogenannter Kickdown-Schalter
am Fahrpedal des Kraftfahrzeuges angebracht sein. Dieser wird bei einer
Vollgasbetätigung
des Fahrpedals aktiviert und dient normalerweise dazu, dass Fahrzeuggetriebe um
einen Gang zurückzuschalten.
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Problematisch
bei derartigen Schaltern ist, dass sie teilweise im KFZ in einer
Umgebung mit rauen Betriebsbedingungen montiert sind und deshalb eine
hundertprozentige Zuverlässigkeit
des erzeugten Schaltsignals nicht immer voraus zu setzen ist. Es
ist deshalb wünschenswert,
derartige Schaltersignale auf ihre Plausibilität überwachen zu können, insbesondere
wenn solche Signale wie oben erwähnt
in einer Fahrzeugelektronik dazu verwendet werden sollen, sicherheitskritische
Einstellungen, beispielsweise in einem ABS, durchzuführen. Schwierig
ist dabei insbesondere das Erkennen von häufig, aber jeweils nur kurzzeitig
auftretenden Fehlern, wie zum Beispiel Wackelkontakten.
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Aus
der
DE 10065012 A1 ist
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Bremssignals
bekannt. Dabei wird ein Drucksensorsignal mit mindestens einem Schwellwert
verglichen und ein Bremssignal in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses
erzeugt. Durch das bekannte Verfahren ist es möglich, ein Bremssignal in zuverlässiger Weise
zu erzeugen. Weiter sind Mittel zum Überwachen eines Zeitraumes
vorgesehen und es wird auf einen unplausiblen Zustand des Schalters
geschlossen, wenn die Voraussetzungen hierfür über einen Mindestzeitraum vorliegen.
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Weiter
ist aus der
DE 196
19 200 A1 ein Verfahren zur Erkennung eines Defektes an
einem als Druckschalteranordnung ausgebildeten BLS bekannt. Ein
Defekt an der Druckschalteranordnung wird dann angenommen, wenn
das Druckschaltersignal auf eine betätigte Bremse hindeutet, das
Fahrzeug aber signifikant beschleunigt. Entsprechend wird auch dann
ein Defekt angenommen, wenn das Fahrzeug stark verzögert, das
Druckschaltersignal aber auf fehlenden Bremsdruck hindeutet.
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Die
bekannten Verfahren haben den Nachteil, dass sie bei häufig, aber
jeweils nur kurzzeitig auftretenden Fehlern keine zuverlässige und
praktikable Beurteilung des Schaltersignals zulassen. Die bekannten
Fehlererkennungen reagieren statt dessen nur auf länger anhaltende
fehlerhafte Zustände des
Schaltersignals.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überwachung
der Plausibilität
eines Schalter-Signals
in einer Fahrzeugbremsanlage anzugeben, welches auch bei kurzzeitigen,
sogenannten Wackelkontakten eine zuverlässige Fehlerbeurteilung ermöglicht,
und weiter eine Fehlerbeurteilung zurücksetzt, falls über einen längeren Zeitraum
wieder ein ordnungsgemäßes Funktionieren des
Schalters erkannt wird.
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Ein
gemäß der Erfindung überprüftes Schalter-Signal
kann dann auch für
spezielle sicherheitskritische Fahrzeug-Elektronik-Funktionen wie
ABS, ASR (Automatische Stabilitätsregelung)
oder RSC (Rollover Stability Control) genutzt werden.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines in einer Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Dieses
zeigt in
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1 ein
schematisches Schaltbild der Bremsanlage eines Fahrzeugs,
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2 ein
Diagramm mit Verläufen
bei einem intakten Bremslichtschalter, und in
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3 ein
Diagramm mit Verläufen
bei einem defekten Bremslichtschalter
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Das
in der 1 dargestellte schematische Schaltbild der Bremsanlage
eines Fahrzeugs zeigt vier Räder
(1)–(4)
des Fahrzeugs, wobei die einzelnen Radgeschwindigkeiten mit Drehzahlsensoren (5)–(8)
abgefühlt
werden. Die Ausgangssignale der Drehzahlsensoren (5)–(8)
werden einer Elektronik (9), welche ein ABS und/oder ein
EBS enthält,
zugeführt.
Die Elektronik (9) enthält
weiter einen Gütezähler (15),
auf dessen Funktion unten noch genauer eingegangen wird.
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Der
Elektronik (9) werden weiter die elektrischen Ausgangssignale
eines Bremspedals (10) und eines vom Bremsdruck betätigten Bremslichtschalters
(18) zugeführt.
Entsprechend werden der Elektronik (9) Ausgangssignale
eines Fahrpedals (16) und eines an diesem angebrachten Kick-down-Schalters
(17) zugeführt.
Die jeweilige Stellung des Bremspedals (10) sowie des Fahrpedals
(16) wird in bekannter Weise über elektrische Verbindungsleitungen
("drive by wire") an die Elektronik
(9) weitergemeldet.
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Der
als Druckschalter ausgebildete BLS (18) erfasst den einer
Betriebsbremse (B) (14) zugeführten bzw. ausgesteuerten Bremsdruck,
wobei es sich um einen Hydraulikdruck oder einen Luftdruck handeln
kann. Das Bremsmittel wird dabei einem Speicher (12) entnommen.
Die vereinfacht gezeichnete Betriebsbremse (14) ist an
allen Rädern
(1)–(4)
angeordnet (nicht dargestellt).
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Zum
Einregeln des vom Fahrer gewünschten bzw.
von der Elektronik (9) ausgesteuerten Bremsdruckes dient
ein Regelventil (13), welches von der Elektronik (9)
ansteuerbar ist. Dieses kann den Bremsdruck erhöhen, konstanthalten oder absenken, und
ist ebenfalls 4-fach vorhanden (nicht dargestellt).
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Die
aktuelle Geschwindigkeit bzw. Verzögerung oder Beschleunigung
des Fahrzeuges wird innerhalb der ABS/EBS-Elektronik (9) aus den Signalen
der Raddrehzahlsensoren (5)–(8) in einer dem Fachmann
bekannten Weise bestimmt.
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Zur
Plausibilitätsüberwachung
des Signals des Bremslichtschalters (Druckschalters) (18)
wird erfindungsgemäß zunächst in
der Elektronik (9) ermittelt, ob bei einem Auftreten des
Schaltersignals eine Verzögerung
des Fahrzeugs erfolgt. Falls während
des Schaltersignals eine Verzögerung
des Fahrzeugs erfolgt, wird der in der Elektronik (9) befindliche
Güterzähler (15)
aufsummiert. Falls hingegen während
eines auftretenden Schaltersignals des Bremslichtschalters (11)
keine Verzögerung
des Fahrzeugs erfolgt, wird der Gütezähler (15) absummiert.
Sobald die hierdurch im Gütezähler (15)
enthaltene Summe einen positiven Grenzwert erreicht hat, wird der
Bremslichtschalter (11) als intakt erkannt. Falls der Gütezähler (15)
jedoch einen negativen Grenzwert erreicht hat, wird der Bremslichtschalter
(11) als fehlerhaft erkannt. Es können bei Bedarf auch mehrere
Gütezähler verwendet
werden.
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Zweckmässig ist
es, die Geschwindigkeit des auf- oder absummierens des Gütezählers (15) proportional
zur Höhe
der jeweils auftretenden Verzögerung
oder Beschleunigung des Fahrzeugs einzustellen. Dabei erhöht oder
vermindert sich der Inhalt des Zählers
besonders schnell, falls gleichzeitig mit den jeweiligen Schaltersignalen
starke Verzögerungen
bzw. Beschleunigungen auftreten.
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Zweckmäßig ist
es weiter, dass zur Ermittlung der Fahrzeugverzögerung bzw. -beschleunigung
ein anfangs vorhandener Wert mit einem während der Aktion auftretenden
Wert verglichen wird, und eine auszuwertende Verzögerung bzw.
Beschleunigung dann erkannt wird, wenn die Differenz zwischen den
beiden Werten eine positive Schwelle überschreitet.
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Es
muß sich
also durch die Bremsung die resultierende Fahrzeugverzögerung erhöhen, bzw. während eines
Kick-Downs die resultierende
Fahrzeugbeschleunigung erhöhen.
Durch diese Maßnahme
können
die insbesondere bei einer Bremsung in einem Gefälle oder in einer Steigung
vorhandenen Anfangsverzögerungen
berücksichtigt
werden.
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Weiter
wird zweckmäßig die
Auswertung der Fahrzeugverzögerung
nur oberhalb einer festgelegten Mindestgeschwindigkeit des Fahrzeugs
aktiviert. Hierdurch kann ein Fehlansprechen der Funktion bei einer
Betätigung
des Bremspedals im Stillstand verhindert werden.
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Weiter
wird zweckmäßig die
Zeitdauer, in welcher die Plausibilitätsüberwachung aktiv ist, begrenzt.
Hierdurch kann ein zeitlich begrenztes Fehlansprechen der Erkennung,
wenn das Bremslichtschaltersignal zum Beispiel nach korrekter Aktivierung
jeweils noch längere
Zeit "klemmt", verhindert werden.
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Zweckmäßig kann
eine als zuverlässig
ermittelte Fahrzeugverzögerung
auch zur Erkennung bestimmter selten auftretender Fahrzustände, wie
zum Beispiel Bremsungen auf abschüssiger nasser Wiese, bei denen
keine normale Verzögerungszunahme auftritt,
verwendet werden. Zusätzlich
zur Fahrzeugverzögerung
müssen
dabei auch die Einzelradgeschwindigkeiten oder die ABS-Signale ausgewertet werden,
um diesen Fahrzustand erkennen zu können.
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Bei
einer Kombination der Zustände "Bremslichtschalter
betätigt" und "Fahrzeug verzögert nicht" und "Räder werden gebremst" kann dann der og. Fahrzustand
angenommen werden, und anders als bisher erläutert kein defekter Bremslichtschalter
erkannt werden.
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Für diesen
Fall kann dann die Logik einer ABS-Regelung zeitweise so verändert werden,
dass durch zeitweilige Blockierphasen der Räder eine verbesserte Fahrzeugverzögerung erzielt
werden kann. Ein derartiger "Offroad-Modus" ist dem Fachmann bekannt
(
DE 40 27 785 A1 ).
Ein solcher Modus wird durch zeitweilige Veränderung der ABS-Regelschwellen
erzeugt.
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Der
Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens
liegt insbesondere darin, dass hiermit das Bremslichtsignal oder
das Signal anderer, die Fahrzeugverzögerung oder -beschleunigung
anzeigender Schalter auch dann für
sicherheitskritische Funktionen wie ABS, ASR (Anfahrregelung) oder
RSC (Rollover Stability Control) genutzt werden kann, wenn keine
hundertprozentige Sicherheit über
deren Richtigkeit besteht. Damit können auch spezielle Kundenwünsche erfüllt werden,
beispielsweise kein ASR bei betätigtem
Bremspedal zuzulassen.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand zweier Diagramme, welche verschiedene
Abläufe
im Fahrzeug während
eines Fahrt-Abschnitts über
der Zeit enthalten, näher
erläutert.
Untersucht wird dabei die Plausibilität eines Bremslichtschalter-Signals.
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In
der 2 ist ein Beispiel für ein Fahrzeug mit einem intakten
Bremslichtschalter gezeigt.
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In
den Zeiten t1–t2,
t3–t4
und t5–t7
tritt jeweils ein Signal des Bremslichtschalters (BLS) auf. Gleichzeitig
lässt sich
ein entsprechender zugehöriger
Bremsdruck PB messen. Der zugehörige Verlauf der
Fahrzeugbeschleunigung bF zeigt, dass während des
Auftretens der Bremslichtschaltersignale ordnungsgemäß eine Fahrzeugverzögerung auftritt.
In den dazwischen liegenden Phasen tritt eine Fahrzeugbeschleunigung
auf, welche durch ein entsprechendes Motormoment Mmot erzeugt
wird.
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Im
obersten Verlauf der 2 ist der Inhalt des Gütezählers (15)
dargestellt. Erkennbar ist, dass dessen Inhalt jeweils in den Phasen,
wo gleichzeitig das Bremslichtschaltersignal BLS und eine Fahrzeugverzögerung auftritt,
erhöht
wird.
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Die
Steigung des Gütezähler-Inhalts
in den Anstiegs-Phasen
ist in der Grundausführung,
also bei einem Anstieg bzw. Abfall proportional der Zeit, linear.
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Falls
jedoch der Gütezähler so
eingestellt ist, daß die
Geschwindigkeit des auf- oder absummierens proportional zur Höhe der jeweiligen
Fahrzeugverzögerung
ist, ergeben sich bei den gezeichneten Verläufen der Fahrzeugverzögerung progressiv
ansteigende Phasen des Gütezählers (nicht
dargestellt).
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Ab
dem Zeitpunkt t6 ist ein ausreichend hoher Wert, beispielsweise
30, des Gütezählers (15)
erreicht. Somit kann ab dem Zeitpunkt t6 davon ausgegangen werden,
dass der Bremslichtschalter (11) intakt ist. Ab diesem
Zeitpunkt kann das Bremslichtschaltersignal in der Elektronik (9)
zur Steuerung der oben beschriebenen Vorgänge verwendet werden, da eine
hinreichende Sicherheit darüber
besteht, dass das Bremslichtschaltersignal intakt ist.
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In
der 3 ist das selbe Diagramm wie in der 2 dargestellt,
nur daß hier
ein defekter Bremslichtschalter erkannt wird. Ausserdem ist hier im
Unterschied zur 2 das auf- bzw. absummieren des
Gütezählers proportional
zur jeweiligen Fahrzeugverzögerung
bzw. zur Differenz der Fahrzeugverzögerung zum Ausgangswert eingestellt.
Dadurch ergeben sich in der Regel nichtlineare Änderungsphasen des Gütezählers.
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Wie
man aus dem Diagramm erkennt, lassen sich hier den Signalen des
Bremslichtschalters (BLS) nicht immer entsprechenden Bremsdrücke PB oder stärkere
Fahrzeugverzögerungen
bF zuordnen. Aus diesem Grunde zählt der
Gütezähler (15)
während der
Phasen des Auftretens des Bremslichtschaltersignals zeitweilig mit
variabler Steigung ins Minus.
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Im
Zeitraum t1 bis t2 erkennt man beim Auftreten des BLS-Signals ein
progressives Ansteigen des Bremsdruckes und eine entsprechende progressive
Fahrzeugverzögerung.
Der Gütezähler zählt deshalb
zunächst
progressiv ins Plus.
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Im
Zeitraum t3 bis t4 ist jedoch dem BLS-Signal kein Bremsdruck zuzuordnen.
Anstatt zu verzögern,
beschleunigt das Fahrzeug progressiv. Entprechend geht der Gütezähler stark
progressiv ins Minus.
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In
den Zeiträumen
t5 bis t6 und t7 bis t9 geht der Gütezähler linear ins Minus, da einem
BLS-Signal jeweils keine einen Schwellwert übersteigende Fahrzeugverzögerung zuzuordnen
ist.
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Im
Zeitpunkt t8 ist ein maximaler Negativwert, beispielsweise –30, erreicht.
Ab diesem Zeitpunkt steht fest, dass der Bremslichtschalter defekt sein
muss bzw. das Wackelkontakte des Bremslichtschalters auftreten.
Eine weitere Verwendung des Bremslichtschaltersignals in der Elektronik
(9) für
sicherheitskritische Zwecke wird in diesem Fall ausgeschlossen.
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Es
ist durchaus möglich,
dass im Anschluss an den in der 3 gezeigten
Verlauf die Fahrzeug-Verzögerungsphasen
wieder mit den Bremslichtschaltersignalen synchron laufen. In diesem
Fall zählt
der Gütezähler (15)
wieder hoch, und nach Erreichen eines Schwellwertes, beispielsweise
+30, wird wieder ein intakter Bremslichtschalter (15) angenommen.
Dieser Fall kann z.B. dann auftreten, wenn der BLS anfangs wegen
Vereisung geklemmt hat.
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Falls
der Bremslichtschalter (15) zum Aktivieren einer besonders
sicherheitskritischen Funktion verwendet werden soll, ist es möglich, diese
erst nach Erreichen ei ner zweiten, höheren Schwelle des Gütezählers (15),
beispielsweise +40, zu erlauben.