DE102017223408A1

DE102017223408A1 - Verfahren zum Ermitteln von Fehlerzuständen eines Bremssystems und Bremssystem

Info

Publication number: DE102017223408A1
Application number: DE102017223408.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Peichl; Nicolas Jourdan
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2017-12-20
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2019-06-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln von Fehlerzuständen eines Bremssystems, wobei eine Mehrzahl von Messwertpaaren mit jeweiligem Druck und Volumen eines Fluids aufgenommen werden, basierend darauf ein Koeffizient als Funktion des Drucks berechnet wird und basierend darauf Fehlerzustände erkannt werden. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein zugehöriges Bremssystem.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln von Fehlerzuständen eines Bremssystems, das mittels eines Fluids betätigt wird. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Bremssystem, welches dazu konfiguriert ist, ein solches Verfahren auszuführen.
Fluidbetätigte Bremssysteme sind beispielsweise als hydraulische Bremssysteme ausgeführt, welche in konventionellen und auch in automatisiert fahrenden Fahrzeugen regelmäßig zum Einsatz kommen. Diese beinhalten typischerweise hydraulische Kreise für verschiedene Aktuator- bzw. Sensorik-Aufgaben.
Dabei handelt es sich typischerweise um einkreisige oder zweikreisige hydraulische Bremssysteme, aber zum Beispiel auch um hydraulische Kreise für die Fahrerwunscherfassung oder um hydraulische Kreise für Pedal-Gegenkraftsimulation.
Bei typischen hydraulischen Kreisen oder anderen Komponenten von fluidbetätigten Bremssystemen sind Leckagen und meist auch Gas- oder Lufteintrag dringend zu vermeiden. Jedoch können weder Leckagen noch Gaseintrag in allen denkbaren Fällen zuverlässig ausgeschlossen werden. Deshalb ist es typischerweise erforderlich, zusätzliche Messeinrichtungen oder Plausibilisierungen zu verwenden, mit welchen Leckagen und/oder Gaseintrag erkannt werden. Typischerweise werden dabei die Anforderungen gestellt, dass eine frühe Erkennung erfolgen soll und eine maximale Robustheit vorhanden sein soll.
Da Leckagen und Gasbildung bzw. Lufteintrag an unterschiedlichen Stellen und in verschiedensten Ausprägungen bei Hydraulikkreisen auftreten können, ist das Erkennen derartiger Fehlerzustände besonders schwierig.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Ermitteln von Fehlerzuständen eines Bremssystems bereitzustellen, welches diesbezüglich alternativ oder besser ausgeführt ist. Es ist des Weiteren eine Aufgabe der Erfindung, ein Bremssystem bereitzustellen, welches dazu konfiguriert ist, ein solches Verfahren auszuführen.
Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren und ein Bremssystem gemäß den jeweiligen Hauptansprüchen erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen können beispielsweise den jeweiligen Unteransprüchen entnommen werden. Der Inhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Inbezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln von Fehlerzuständen eines Bremssystems, das mittels eines Fluids betätigt wird. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:

- Aufnehmen einer Mehrzahl von Messwertpaaren, wobei jedes Messwertpaar einen jeweiligen Druck und ein diesem Druck zugeordnetes Volumen des Fluids aufweist,
- Berechnen eines Koeffizienten als Funktion des Drucks basierend auf den Messwertpaaren, und
- Erkennen von Fehlerzuständen basierend auf dem Koeffizienten.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren können diverse Fehlerzustände durch ein Aufzeichnen der angegebenen Messwertpaare erkannt werden. Dies gilt insbesondere unabhängig davon, wo der jeweilige Fehlerzustand auftritt. Dies ermöglicht ein besonders effizientes und zuverlässiges Überwachen von Bremssystemen, so dass etwaige Fehlerzustände schnell und zuverlässig erkannt werden.
Es sei erwähnt, dass grundsätzlich anstelle eines Drucks auch ein Kraftsignal verwendet werden kann. Dies wird im Rahmen dieser Anmeldung als äquivalent angesehen.
Bei dem Fluid kann es sich insbesondere um ein Hydraulikfluid bzw. eine Hydraulikflüssigkeit handeln. Es kann sich jedoch auch um ein anderes Fluid wie beispielsweise eine andere Flüssigkeit oder auch um ein Gas handeln.
Gemäß einer möglichen Ausführung wird zumindest

- ein erstes Messwertpaar mit einem ersten Druck und einem ersten Volumen,
- ein weiteres erstes Messwertpaar mit einem weiteren ersten Druck und einem weiteren ersten Volumen,
- ein zweites Messwertpaar mit einem zweiten Druck und einem zweiten Volumen, und
- ein weiteres zweites Messwertpaar mit einem weiteren zweiten Druck und einem weiteren zweiten Volumen aufgenommen. Dies hat sich gemäß einer möglichen Ausführung des Verfahrens als einfache und zuverlässige Vorgehensweise herausgestellt.

Dabei wird bevorzugt der Koeffizient basierend auf dem ersten Messwertpaar, dem weiteren ersten Messwertpaar, dem zweiten Messwertpaar und dem weiteren zweiten Messwertpaar berechnet. Der Koeffizient kann dabei insbesondere bei dem ersten Druck berechnet werden. Er kann jedoch auch bei dem weiteren ersten Druck, bei dem zweiten Druck oder bei dem weiteren zweiten Druck berechnet werden. Er kann auch bei einem anderen Druck berechnet werden, welcher funktional von dem ersten Druck, dem weiteren ersten Druck, dem zweiten Druck und/oder dem weiteren zweiten Druck abhängt.
Bevorzugt liegt dabei der weitere erste Druck um einen vorgegebenen Druckabstand über dem ersten Druck und der weitere zweite Druck liegt um den vorgegebenen Druckabstand über dem zweiten Druck. Anders ausgedrückt ist der weitere erste Druck vom ersten Druck genauso weit entfernt wie der weitere zweite Druck vom zweiten Druck. Dies hat sich für die Berechnung als vorteilhaft erwiesen.
Das zweite Messwertpaar ist gemäß einer vorteilhaften Ausführung identisch zum weiteren ersten Messwertpaar. Auch dies hat sich für die Berechnung als vorteilhaft erwiesen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung wird der Koeffizient als Quotient mit einem Dividenden und einem Divisor berechnet. Der Dividend ist dabei vorzugsweise eine Differenz aus erstem Druck minus zweitem Druck. Der Divisor ist vorzugsweise der natürliche Logarithmus eines weiteren Quotienten mit einem weiteren Dividenden und einem weiteren Divisor. Der weitere Dividend ist vorzugsweise eine Differenz zwischen dem weiteren zweiten Volumen minus dem zweiten Volumen. Der weitere Divisor ist vorzugsweise eine Differenz zwischen dem weiteren ersten Volumen minus dem ersten Volumen.
Die beschriebene Vorgehensweise zur Berechnung des Koeffizienten hat sich bei der Verwendung der weiter oben beschriebenen Messwertpaare als vorteilhaft erwiesen, und zwar insbesondere dahingehend, dass der entsprechend berechnete Koeffizient zur Erkennung von Fehlerzuständen vorteilhaft verwendet werden kann.
Gemäß einer möglichen Ausführung wird der Koeffizient bei einem jeweiligen Druck als Differenz mit einem Minuenden und einem Subtrahenden berechnet. Der Minuend ist dabei vorzugsweise ein Quotient mit einem Dividenden und einem Divisor. Der Dividend ist vorzugsweise der Druck multipliziert mit -1. Der Divisor ist vorzugsweise der natürliche Logarithmus einer weiteren Differenz mit einem weiteren Minuenden und einem weiteren Subtrahenden. Der weitere Minuend ist vorzugsweise 1. Der weitere Subtrahend ist vorzugsweise ein weiterer Quotient aus dem Volumen, welches dem Druck zugeordnet ist, und einem Grundvolumen. Der Subtrahend ist vorzugsweise der Druck multipliziert mit einer Konstante.
Durch die eben beschriebene Vorgehensweise bei der Berechnung eines Koeffizienten kann ein typisches druckabhängiges Verhalten eines Volumens noch besser modelliert werden. Dies ermöglicht insbesondere die Berücksichtigung eines weiteren Terms in einer zugrundeliegenden Gleichung. Darauf wird bei der weiter unten gegebenen Figurenbeschreibung noch näher eingegangen werden.
Zur Erkennung von Fehlerzuständen wird gemäß einer vorteilhaften Ausführung eine erste Ableitung des Koeffizienten nach dem Druck berechnet. Es hat sich gezeigt, dass dadurch diverse Fehlerzustände ermittelt werden können.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird, wenn

- der Koeffizient sich mit dem Druck ändert,
- der Koeffizient sich mindestens um einen vorgegebenen Wert mit dem Druck ändert,
- die erste Ableitung und/oder die zweite Ableitung des Koeffizienten ungleich null ist, und/oder
- die erste Ableitung und/oder die zweite Ableitung des Koeffizienten betragsmäßig über einem vorgegebenen Schwellenwert liegt,

Dies basiert auf der Erkenntnis, dass der Koeffizient typischerweise mit dem Druck konstant ist, wenn keine Leckage vorhanden ist. Ist jedoch eine Leckage vorhanden, so ändert sich der Koeffizient typischerweise mit dem Druck. Die beschriebenen Überprüfungen zur Änderung des Koeffizienten mit dem Druck bzw. zur Überprüfung der ersten Ableitung des Koeffizienten nach dem Druck können beispielsweise derart ausgewählt werden, dass eine entsprechende Änderung erst dann zum Erkennen einer Leckage als Fehlerzustand führt, wenn über einen bestimmten Druckbereich und/oder über einen vorgegebenen Zeitraum eine entsprechende Änderung detektiert wurde.
Die zweite Ableitung kann vorteilhaft insbesondere dann verwendet werden, wenn der Koeffizient bei einem bestimmten Bremssystem eine lineare Abhängigkeit vom Druck aufweist.
Eine Überwachung der Änderung des Koeffizienten um einen vorgegebenen Wert kann insbesondere zur Erkennung von Leckagen sinnvoll sein, die nicht ab einem bestimmten Druck, sondern zufällig oder sporadisch auftreten.
Um Leckagen anhand eines sich dynamisch verändernden Koeffizienten noch besser erkennen zu können, können beispielsweise auch Abhängigkeiten von Gaseintrag, Luft, Temperatur und andere konstante Veränderungen des Koeffizienten durch eine zweite Ableitung nach dem Druck eliminiert werden. Die Überwachung auf eine Leckage kann daher gemäß einer vorteilhaften Ausführung auch unter Verwendung der zweiten Ableitung durchgeführt werden, insbesondere wenn ein Grundrauschen entsprechend berücksichtigt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung wird, wenn

- der Koeffizient ungleich einem vorgegebenen Wert ist,
- der Koeffizient außerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs liegt,
- die erste Ableitung und/oder die zweite Ableitung des Koeffizienten gleich null ist, und/oder
- die erste Ableitung und/oder die zweite Ableitung des Koeffizienten betragsmäßig unter einem vorgegebenen Schwellenwert liegt,

Diese Vorgehensweise beruht auf der Erkenntnis, dass ein Gaseintrag zu einem Offset im Koeffizienten führt, d.h. insbesondere, dass der Koeffizient von einem erwarteten Wert oder erwarteten Wertebereich abweicht. Auch in diesem Fall kann eine Erkennung so erfolgen, dass der Gaseintrag als Fehlerzustand erst dann erkannt wird, wenn der Koeffizient für einen vorgegebenen Druckbereich und/oder für eine vorgegebene Zeitdauer die entsprechende Bedingung bezüglich des Werts erfüllt.
Eine Prüfung der Ableitung ist insbesondere sinnvoll, um Gas- bzw. Lufteintrag von einer Leckage zu unterscheiden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung kann der Koeffizient basierend auf einer gemessenen Temperatur korrigiert werden. Dies basiert auf der Erkenntnis, dass sich der Koeffizient grundsätzlich mit der Temperatur ändern kann und deshalb Änderungen einer Temperatur, welche Komponenten des Bremssystems haben oder welche eine Umgebungstemperatur des Bremssystems ist, Auswirkungen auf den Koeffizienten haben. Damit können Fehlerzustände noch besser erkannt und/oder Fehlalarme verringert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung wird das Volumen

- direkt gemessen, und/oder
- mittels eines Wegsensors oder eines indirekt einen Weg messenden Sensors eines Bremszylinders oder Aktuatorzylinders

Derartige Vorgehensweisen haben sich für typische Anwendungen als vorteilhaft erwiesen. Ein Wegsensor kann beispielsweise messen, wie weit sich ein Kolben in einem Bremszylinder befindet oder wie weit ein Bremspedal eingedrückt wurde. Damit kann beispielsweise ein Fahrerbremswunsch ermittelt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist der Druck ein Druck eines Bremspedals oder eines Bremsaktuators auf einen oder mehrere Bremszylinder oder einen Bremssimulator. Derartige Drücke haben sich zur Berechnung des hierin beschriebenen Koeffizienten und der hierin beschriebenen Arten der Fehlererkennung als vorteilhaft erwiesen.
Vorteilhaft ist das Volumen ein aus einem oder mehreren Bremszylindern verdrängtes Volumen oder ein in einen oder mehrere Bremszylinder eingebrachtes Volumen. Derartige Volumina haben sich für die hierin beschriebene Berechnung des Koeffizienten und die beschriebenen Fehlererkennungen als vorteilhaft erwiesen. Vorzugsweise werden Druck und Volumen jedes Messwertpaars zur gleichen Zeit aufgenommen. Dies ermöglicht eine einfache Zuordnung und hat sich für typische Berechnungen als vorteilhaft erwiesen. Auch Abweichungen hiervon sind jedoch möglich.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Bremssystem, welches dazu konfiguriert ist, ein Verfahren gemäß der Erfindung auszuführen. Hinsichtlich des Verfahrens kann dabei auf alle hierin beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden.
Ein erfindungsgemäßes Bremssystem kann insbesondere einen Bremszylinder, daran angeschlossene Leitungen und wiederum daran angeschlossene Bremsen aufweisen. Bei dem Volumen kann es sich beispielsweise um dasjenige Volumen handeln, welches aus dem Bremszylinder herausgedrückt wird. Bei dem Druck kann es sich beispielsweise um einen Druck im Bremszylinder handeln. Das Bremssystem kann vorteilhaft ferner Prozessormittel und Speichermittel aufweisen, wobei in den Speichermitteln Programmcode gespeichert ist, bei dessen Ausführung die Prozessormittel ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführen. Hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dabei auf alle hierin beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Steuerungseinrichtung für ein Bremssystem, welche dazu konfiguriert ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium, auf welchem Programmcode gespeichert ist, bei dessen Ausführung ein Prozessor ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführt. Hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dabei jeweils auf alle hierin beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden.
Weitere Merkmale und Vorteile wird der Fachmann dem nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel entnehmen. Dabei zeigen:

1: ein erfindungsgemäßes Bremssystem,
2: einen Zusammenhang zwischen Volumen und Druck bei einem Bremssystem ohne Leckage,
3: einen Zusammenhang zwischen Volumen und Druck bei einem Bremssystem mit Leckage,
4: einen Zusammenhang zwischen einem Parameter und Druck bei einem Bremssystem ohne Leckage,
5: einen Zusammenhang zwischen Parameter und Druck bei einem Bremssystem mit Leckage,
6: einen Zusammenhang zwischen einer Ableitung des Parameters und Druck bei einem Bremssystem ohne Leckage,
7: einen Zusammenhang zwischen der Ableitung des Parameters und Druck bei einem Bremssystem mit Leckage, und
8: einen Zusammenhang zwischen Volumen und Druck mit eingezeichneten Werten als Grundlage einer Berechnung.

1 zeigt lediglich schematisch ein Bremssystem 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieses ist dazu ausgeführt, ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung auszuführen.
Das Bremssystem 10 weist einen Bremszylinder 20 auf. In diesem ist ein Kolben 24 angeordnet, welcher mittels eines lediglich schematisch dargestellten Bremspedals 22 betätigt werden kann. Dadurch kann innerhalb des Bremszylinders 20 ein Druck aufgebaut werden.
Das Bremssystem 10 weist ferner eine lediglich schematisch dargestellte Bremse 40 und eine Leitung 30 zwischen dem Bremszylinder 20 und der Bremse 40 auf. Dadurch kann ein in dem Bremszylinder 20 erzeugter Druck in einem Hydraulikfluid über die Leitung 30 an die Bremse 40 geleitet werden, welche an einem jeweiligen Rad eine Bremswirkung erzeugen kann.
Das Bremssystem 10 weist ferner einen Drucksensor 26 auf. Dieser erfasst einen Druck, mit welchem der Kolben 24 durch das Bremspedal 22 eingedrückt wird.
Das Bremssystem 10 weist ferner einen Volumensensor 28 auf. Dieser erfasst, welches Volumen an Hydraulikflüssigkeit aus dem Bremszylinder 20 herausgedrückt wurde.
Des Weiteren weist das Bremssystem 10 einen Temperatursensor 29 auf, welcher die Temperatur am Bremszylinder 20 abfühlt.
Das Bremssystem 10 weist des Weiteren eine elektronische Steuerungsvorrichtung 50 auf. Diese ist dazu konfiguriert, ein Verfahren auszuführen, welches einen Fehlerzustand des Bremssystems 10 erkennen kann. Hierzu kann es insbesondere in nicht näher dargestellter Weise die Daten erhalten, welche von den Sensoren 26, 28, 29 erzeugt werden.
Die der hierin beschriebenen Art der Fehlererkennung zugrundeliegenden Überlegungen werden nachfolgend mit Bezug auf das Bremssystem 10 sowie die weiteren Figuren der Zeichnungen beschrieben.
Die hierin vorgeschlagene Vorgehensweise beruht auf einer Überwachungsmaßnahme zur Absicherung von fluidbetätigten bzw. hydraulischen Kreisen eines Bremssystems durch Ermittlung und Prüfung von hydraulischen Elastizitätsänderungen.
Bei physikalischen Lade- und Entladevorgängen, wie sie beispielsweise in einem Kondensator oder bei einer Gaskompression stattfinden, geht man im Idealfall von einem exponentiellen Zusammenhang aus: $U = U_{0} \cdot (1 - e^{- \frac{t}{τ}})$
Messungen an Hydraulikkreisen bei Radbremsen bestätigen einen solchen Zusammenhang.
Die Elastizität eines Bremssystems und damit die Ausdehnung der mechanischen Komponenten des Bremssystems können somit durch eine Exponentialfunktion ausgedrückt werden.
Im Gegensatz zu bereits bekannten Auswertungen erfolgt eine Analyse wie hierin beschrieben nicht zeitbasiert, sondern druckbasiert. Hierzu kann ein in den hydraulischen Bremskreis eingebrachtes bzw. aus dem Bremszylinder 20 herausgedrücktes Volumen über den Druck betrachtet werden, welcher vom Kolben 24 bzw. vom Bremspedal 22 ausgeübt wird. Ein entsprechender Zusammenhang ist in 2 dargestellt. Dabei wird der vermutete exponentielle Zusammenhang zumindest weitgehend bestätigt.
2 zeigt dabei einen Zustand, in welchem keine Leckage auftritt.
3 zeigt demgegenüber einen Zustand mit Leckage. Ab einem Druck von vorliegend 60 bar wird dabei eine Leckage erzeugt, was man in dem abfließenden Volumen und der Druckminderung erkennt.
4 zeigt den Verlauf eines bestimmten Parameters τ ausgehend von der in 2 dargestellten Volumen-Druck-Kurve. Der dargestellte Parameter gibt dabei insbesondere eine Elastizität wieder. Zur Berechnung sei auf die weiter unten stehenden Ausführungen verwiesen. Dieser τ-Wert ist insbesondere ein Kennwert für die charakteristische Steigung der Exponentialfunktion.
Es wird dabei erkannt, dass der τ-Wert sich nur schwach ändert, jedoch nicht konstant ist, sondern proportional zum Druck ist.
Während 4 wiederum einen Fall ohne Leckage anzeigt, zeigt 5 den entsprechenden Fall mit einer Leckage. Dabei verändert sich die Elastizitätskennlinie, wie deutlich zu sehen ist.
Um Veränderungen durch Leckage oder Gas-/Lufteintrag in einem Hydraulikkreis zu ermitteln, kann die Ableitung des τ-Werts nach dem Druck betrachtet werden. Hierbei wird der lineare Anteil der τ-Kurve in einen konstanten Wert überführt: $τ' = \frac{d τ}{d p}$
Ein Verlauf einer solchen Ableitung ist in 6 dargestellt. Dabei ist der Fall ohne Leckage gezeigt, wobei nur ein leichtes Rauschen sichtbar ist.
7 zeigt demgegenüber den Fall mit Leckage. Dabei sind deutliche Abweichungen vom Basiswert erkennbar.
Es sei verstanden, dass sich die Elastizität des Bremssystems auch durch die Temperatur verändern kann, wodurch insbesondere ein Basiswert verändert wird, was jedoch nicht zu einer Beeinträchtigung der Unterscheidbarkeit führt.
Um die Veränderung des Basiswerts zu eliminieren, kann die zweite Ableitung nach dem Druck betrachtet werden: $τ'' = \frac{d τ'}{d p}$
Wenn die Temperatur eines Hydraulikkreises bekannt ist, kann der Basiswert von τ' gegen eine zuvor aufgenommene Referenzkurve verglichen werden. Wenn dieser τ'-Basiswert von der Referenz abweicht, kann dies ein Anzeichen für Gas-/Lufteintrag und/oder Alterung (Elastizitätsveränderung) des Hydraulikkreises sein.
Als Basissignal kann anstelle eines Volumens insbesondere auch ein entsprechendes Wegsignal eines Hydraulikkolbens oder anstelle des Drucks ein Kraftsignal verwendet werden.
8 zeigt einen idealisierten Zusammenhang zwischen Druck (p) und Volumen (V), wobei insgesamt vier Messwertpaare gezeigt sind.
Dabei handelt es sich um ein erstes Messwertpaar mit einem ersten Druck p₁ und einem ersten Volumen V₁ , ein weiteres erstes Messwertpaar mit einem weiteren ersten Druck p'₁ und einem weiteren ersten Volumen V'₁ , ein zweites Messwertpaar mit einem zweiten Druck p₂ und einem zweiten Volumen V₂ und ein weiteres zweites Messwertpaar mit einem weiteren zweiten Druck p'₂ und einem weiteren zweiten Volumen V'₂ .
Basierend auf dem nachfolgend angenommenen Zusammenhang zwischen dem Volumen V(p) in Abhängigkeit des Drucks, welches mittels eines Grundvolumens V₀ und eines Parameters τ_p berechnet werden kann, ergibt sich für den Parameter in Abhängigkeit der genannten Messwertpaare der nachfolgend zu berechnende Zusammenhang. Dabei wird davon ausgegangen, dass der zweite Druck p₂ um einen Abstand Δp über dem ersten Druck p₁ liegt und dass der weitere erste Druck p'₁ um einen Abstand σ über dem ersten Druck p₁ liegt, wie auch der weitere zweite Druck p'₂ um einen Abstand σ über dem zweiten Druck p₂ liegt.
Hierdurch ergibt sich dann die nachfolgende Berechnung: $V (p) = V_{0} \cdot (1 - e^{- \frac{p}{τ_{p}}})$
$\begin{array}{l} \frac{Δ V (p_{2} /_{2}')}{Δ (p_{1} /_{1}')} = \frac{V_{0} \cdot (1 - e^{- \frac{p_{2} + σ}{τ_{p}}}) - V_{0} (1 - e^{- \frac{p_{2}}{τ_{p}}})}{V_{0} \cdot (1 - e^{- \frac{p_{1} + σ}{τ_{p}}}) - V_{0} (1 - e^{- \frac{p_{1}}{τ_{p}}})} = \frac{e^{- \frac{p_{2}}{τ_{p}}} - e^{- \frac{p_{2} + σ}{τ_{β}}}}{e^{- \frac{p_{1}}{τ_{p}}} - e^{- \frac{p_{1} + σ}{τ_{p}}}} = \frac{e^{- \frac{p_{1}}{τ_{p}}} - (e^{- \frac{p_{2}}{τ_{β}}} \cdot e^{- \frac{σ}{τ_{p}}})}{e^{- \frac{p_{1}}{τ_{p}}} - (e^{- \frac{p_{1}}{τ_{p}}} \cdot e^{- \frac{σ}{τ_{p}}})} = \\ = \frac{e^{- \frac{p_{2}}{τ_{p}}} (1 - e^{\frac{σ}{τ_{p}}})}{e^{- \frac{p_{1}}{τ_{p}}} (1 - e^{\frac{σ}{τ_{p}}})} = \frac{e^{- \frac{p_{1} + Δ p}{τ_{p}}}}{e^{- \frac{p_{1}}{τ_{p}}}} = \frac{e^{- \frac{p_{1}}{τ_{p}}} \cdot e^{- \frac{Δ p}{τ_{p}}}}{e^{- \frac{p_{1}}{τ_{p}}}} \end{array}$
$\begin{matrix} \frac{Δ V (p_{2} /_{2}')}{Δ V (p_{1} /_{1}')} = e^{- \frac{Δ p}{τ p}} & \Rightarrow & \frac{Δ V (p_{2} /_{2}')}{Δ (p_{1} /_{1}')} = e^{- \frac{p_{2} - p_{1}}{τ p}} & \Rightarrow & τ_{p} = \frac{(p_{1} - p_{2})}{ln (\frac{Δ V (p_{2} /_{2}')}{Δ (p_{1} /_{1}')})} \end{matrix}$
Damit kann basierend auf den oben beschriebenen Messwertpaaren der Parameter τ_p berechnet werden. Dieser kann dann beispielsweise bei dem ersten Druck p₁ angenommen werden.
Besonders einfach wird die Rechnung, wenn das weitere erste Messwertpaar identisch zum zweiten Messwertpaar angenommen wird. Dies bedeutet, dass eine unmittelbar anschließende Erfassung der beiden genannten Druckabstände σ erfolgt.
Es sei erwähnt, dass mit den Messwerten ein Nullpunktabgleich erfolgen kann. Dabei kann beispielsweise ein Druck von 0 bar einem Volumen von 0 cm³ zugeordnet werden.
Druckaufbau und Druckabbau können entweder separat voneinander oder auch gemeinsam betrachtet werden.
Beispielsweise können zehn Messpunkte oder mehr Messpunkte bei einem Druck von etwa 8 bar aufgenommen werden. Diese können dann bewertet werden. Hierzu kann beispielsweise auch eine Standardabweichung herangezogen werden.
Wenn eine Ableitung des Parameters τ_p gleich null ist oder unter einem vorgegebenen Wert ist, ist der Parameter typischerweise weitgehend konstant. Er kann dabei insbesondere einen vorgegebenen Wert haben bzw. innerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs sein. Dies entspricht dann typischerweise einem Zustand, in welchem kein Fehler auftritt und dementsprechend auch kein Fehler detektiert wird. Sofern in einem solchen Fall der Parameter τ_p zwar konstant bleibt, jedoch einem Offset unterliegt, also in einem anderen Wertebereich bzw. außerhalb des erwarteten Wertebereichs liegt, wird ein Fehlerzustand in Form eines Gaseintrags erkannt. Dies kann beispielsweise auftreten, wenn sich Luft im System befindet.
Wenn die Ableitung des Parameters τ_p ungleich null ist bzw. größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist, so ist der Parameter τ nicht konstant. Dies deutet auf eine Leckage hin, weshalb in diesem Fall eine Leckage als Fehlerzustand erkannt wird. Tritt zusätzlich ein Offset auf, wie weiter oben beschrieben, so wird zusätzlich ein Gaseintrag erkannt. Beispielsweise kann auch im Fall eines nicht konstanten Parameters τ_p sich dieser außerhalb eines erwarteten Wertebereichs befinden, was in gleicher Art und Weise wie weiter oben beschrieben auf einen Lufteintrag hinweisen kann.
Es sei erwähnt, dass die oben angegebene Formel in Abhängigkeit von vier Messwertpaaren eine Berechnung des Elastizitätswerts bzw. Parameters τ_p eines Bremssystems auch bei nicht zusammenhängenden Werten für Druck und Volumen und auch ohne Angabe des bereits weiter oben erwähnten Grundvolumens V₀ ermöglicht.
Nachfolgend wird noch eine andere mögliche Ausführung beschrieben, bei welcher von einem druckabhängigen Elastizitätswert ausgegangen wird. Dabei wird für den Parameter τ_p folgender Zusammenhang angenommen: $τ_{p} = τ_{p c o n s t} + p \cdot x$
Dabei bezeichnet:

τ_pconst eine Konstante,
x eine druckunabhängige Konstante, und
p·x einen additiven, druckabhängigen Term zum konstanten Elastizitätswert.

Es sei erwähnt, dass die Konstante x zur Temperaturkompensation verwendet werden kann.
Durch Umformung ergibt sich dabei der folgende Zusammenhang für den Parameter τ_pconst : $τ_{p c o n s t} = - \frac{p}{l n (1 - \frac{V (p)}{V_{0}})} - p \cdot x$
Mit dieser Formel kann der lineare steigende Anteil der Elastizitätswerte bei steigendem Druck herausgerechnet werden. Der Parameter τ_pconst kann wie weiter oben bereits beschrieben ausgewertet werden.
Für beide Berechnungsformen des Elastizitätswerts gilt typischerweise, dass nach der Ableitung τ' im Normalfall bzw. im fehlerfreien Fall ein konstanter Wert entsteht.
Sollte dies nicht der Fall sein, kann dies beispielsweise auf eine hydraulische Leckage im Bremssystem 10 hindeuten.
Es kann beispielsweise auch ein Lufteintrag erkannt werden, wenn die ermittelte Kurve für τ gegenüber der Referenzkurve im Wert verschoben ist, aber die Ableitung von τ konstant ist.
Im hydraulischen Bremskreis kann auch ein Lufteintrag und eine Leckage erkannt werden, wenn die ermittelte Kurve für τ gegenüber der Referenzkurve im Wert verschoben oder unstetig ist und die Ableitung von τ nicht konstant ist.
Es sei verstanden, dass die beschriebenen Vorgehensweisen auch miteinander kombiniert werden können, um beispielsweise selektiv je nach aktueller Fahrsituation oder abhängig von anderen Parametern die eine oder andere Vorgehensweise angewendet werden kann. Dies kann insbesondere in der elektronischen Steuerungsvorrichtung 50 des weiter oben beschriebenen Bremssystems 10 erfolgen.
Durch die beschriebene Vorgehensweise kann das Bremssystem 10 in vorteilhafter Weise auf die Fehlerzustände Leckage und Lufteintrag überwacht werden, wobei die beschriebenen Sensoriken ausreichen.
Der Temperatursensor 29 kann dabei insbesondere dafür sorgen, dass Temperatureffekte korrigiert werden, wozu beispielsweise die gemessenen Volumina und/oder Drücke vor deren weiterer Berechnung korrigiert werden können.
Erwähnte Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens können in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Sie können jedoch auch in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einer seiner Ausführungen, beispielsweise mit einer bestimmten Zusammenstellung von Schritten, in der Weise ausgeführt werden, dass keine weiteren Schritte ausgeführt werden. Es können jedoch grundsätzlich auch weitere Schritte ausgeführt werden, auch solche welche nicht erwähnt sind.
Die zur Anmeldung gehörigen Ansprüche stellen keinen Verzicht auf die Erzielung weitergehenden Schutzes dar.
Sofern sich im Laufe des Verfahrens herausstellt, dass ein Merkmal oder eine Gruppe von Merkmalen nicht zwingend nötig ist, so wird anmelderseitig bereits jetzt eine Formulierung zumindest eines unabhängigen Anspruchs angestrebt, welcher das Merkmal oder die Gruppe von Merkmalen nicht mehr aufweist. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Unterkombination eines am Anmeldetag vorliegenden Anspruchs oder um eine durch weitere Merkmale eingeschränkte Unterkombination eines am Anmeldetag vorliegenden Anspruchs handeln. Derartige neu zu formulierende Ansprüche oder Merkmalskombinationen sind als von der Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen.
Es sei ferner darauf hingewiesen, dass Ausgestaltungen, Merkmale und Varianten der Erfindung, welche in den verschiedenen Ausführungen oder Ausführungsbeispielen beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigt sind, beliebig untereinander kombinierbar sind. Einzelne oder mehrere Merkmale sind beliebig gegeneinander austauschbar. Hieraus entstehende Merkmalskombinationen sind als von der Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen.
Rückbezüge in abhängigen Ansprüchen sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Diese Merkmale können auch beliebig mit anderen Merkmalen kombiniert werden.
Merkmale, die lediglich in der Beschreibung offenbart sind oder Merkmale, welche in der Beschreibung oder in einem Anspruch nur in Verbindung mit anderen Merkmalen offenbart sind, können grundsätzlich von eigenständiger erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Sie können deshalb auch einzeln zur Abgrenzung vom Stand der Technik in Ansprüche aufgenommen werden.

Claims

Verfahren zum Ermitteln von Fehlerzuständen eines Bremssystems (10), das mittels eines Fluids betätigt wird, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: - Aufnehmen einer Mehrzahl von Messwertpaaren, wobei jedes Messwertpaar einen jeweiligen Druck (p) und ein diesem Druck (p) zugeordnetes Volumen (V) des Fluids aufweist, - Berechnen eines Koeffizienten (τ) als Funktion des Drucks (p) basierend auf den Messwertpaaren, und - Erkennen von Fehlerzuständen basierend auf dem Koeffizienten (τ).
Verfahren nach Anspruch 1, - wobei zumindest - ein erstes Messwertpaar mit einem ersten Druck (p₁) und einem ersten Volumen (V₁), - ein weiteres erstes Messwertpaar mit einem weiteren ersten Druck (p'₁) und einem weiteren ersten Volumen (V'1), - ein zweites Messwertpaar mit einem zweiten Druck (p₂) und einem zweiten Volumen (V'₂), und - ein weiteres zweites Messwertpaar mit einem weiteren zweiten Druck (p'₂) und einem weiteren zweiten Volumen (V'₂) aufgenommen werden, - und wobei der Koeffizient (τ) basierend auf dem ersten Messwertpaar, dem weiteren ersten Messwertpaar, dem zweiten Messwertpaar und dem weiteren zweiten Messwertpaar berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, - wobei der weitere erste Druck (p'₁) um einen vorgegebenen Druckabstand (σ) über dem ersten Druck (p₁) liegt und der weitere zweite Druck (p'₂) um den vorgegebenen Druckabstand (σ) über dem zweiten Druck (p₂) liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, - wobei das zweite Messwertpaar identisch zum weiteren ersten Messwertpaar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, - wobei der Koeffizient (τ) als Quotient mit einem Dividenden und einem Divisor berechnet wird, - wobei der Dividend eine Differenz aus erstem Druck (p₁) minus zweitem Druck (p₂) ist, - wobei der Divisor der natürliche Logarithmus eines weiteren Quotienten mit einem weiteren Dividenden und einem weiteren Divisor ist, - wobei der weitere Dividend eine Differenz zwischen dem weiteren zweiten Volumen (V'₂) und dem zweiten Volumen (V₂) ist, - wobei der weitere Divisor eine Differenz zwischen dem weiteren ersten Volumen (V'₁) minus dem ersten Volumen (V₁) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, - wobei der Koeffizient (τ) bei einem jeweiligen Druck (p) als Differenz mit einem Minuenden und einem Subtrahenden berechnet wird, - wobei der Minuend ein Quotient mit einem Dividenden und einem Divisor ist, - wobei der Dividend der Druck (p) multipliziert mit -1 ist, - wobei der Divisor der natürliche Logarithmus einer weiteren Differenz mit einem weiteren Minuenden und einem weiteren Subtrahenden ist, - wobei der weitere Minuend 1 ist, - wobei der weitere Subtrahend ein weiterer Quotient aus dem Volumen (V), welches dem Druck (p) zugeordnet ist, und einem Grundvolumen (V₀) ist, - wobei der Subtrahend der Druck (p) multipliziert mit einer Konstante (x) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei zur Erkennung von Fehlerzuständen eine erste Ableitung des Koeffizienten (τ) nach dem Druck (p) berechnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei wenn - der Koeffizient (τ) sich mit dem Druck (p) ändert, - der Koeffizient (τ) sich mindestens um einen vorgegebenen Wert mit dem Druck (p) ändert, - die erste Ableitung und/oder die zweite Ableitung des Koeffizienten (τ) ungleich 0 ist, und/oder - die erste Ableitung und/oder die zweite Ableitung des Koeffizienten (τ) betragsmäßig über einem vorgegebenen Schwellenwert liegt, eine Leckage als Fehlerzustand erkannt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei wenn - der Koeffizient (τ) ungleich einem vorgegebenen Wert ist, - der Koeffizient (τ) außerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs liegt, - die erste Ableitung und/oder die zweite Ableitung des Koeffizienten gleich null ist, und/oder - die erste Ableitung und/oder die zweite Ableitung des Koeffizienten betragsmäßig unter einem vorgegebenen Schwellenwert liegt, ein Gaseintrag als Fehlerzustand erkannt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei der Koeffizient (τ) basierend auf einer gemessenen Temperatur korrigiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei das Volumen - direkt gemessen wird, und/oder - mittels eines Wegesensors oder eines indirekt einen Weg messenden Sensors eines Bremszylinders (20) oder Aktuatorzylinders gemessen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei der Druck (p) ein Druck eines Bremspedals (22) oder eines Bremsaktuators auf einen oder mehrere Bremszylinder (20) oder einen Bremssimulator ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei das Volumen (V) ein aus einem oder mehreren Bremszylindern (20) verdrängtes Volumen ist, oder ein in einen oder mehrere Bremszylinder (20) eingebrachtes Volumen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei Druck (p) und Volumen (V) jedes Messwertpaars zur gleichen Zeit aufgenommen werden.
Bremssystem (10), welches dazu konfiguriert ist, ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.