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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit eines hydraulischen Bremssystems.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 10 2015 219 905 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung der Leckage eines hydraulischen Bremssystems bekannt. Während einer Schlupfregelung werden das Bremsfluidvolumen sowie der Bremsdruck erfasst, woraufhin auf der Basis des Bremsdrucks ein theoretischer Wert für das korrekte Bremsfluidvolumen berechnet wird. Weicht der theoretische Wert des Bremsfluidvolumens vom gemessenen Bremsfluidvolumen ab, liegt eine Leckage vor. Voraussetzung für die Bestimmung der Leckage sind somit eine bestehende Schlupfregelung, die Erfassung des Drucks und die Erfassung des Bremsfluidvolumens.
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Aus der
DE 10 2016 208 396 A1 ist eine hydraulische Fahrzeugbremse mit elektromechanischer Parkbremse bekannt. Beim Parken wird zunächst in einem Bremskraftverstärker der hydraulischen Fahrzeugbremse ein definierter hydraulischer Sollbremsdruck erzeugt. Anschließend wird der elektrische Bremsmotor betätigt und eine elektromechanische Bremskraft generiert. Aufgrund der Zuspannbewegung des elektrischen Bremsmotors wird der Bremskolben verstellt, was zu einer Volumenvergrößerung und damit einhergehend zu einem Druckabfall im Bremsfluid führt. Eine Leckage liegt vor, falls der Druckabfall außerhalb eines zulässigen Wertebereichs liegt.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit eines hydraulischen Bremssystems. Es ist insbesondere möglich, eine Leckage im Bremssystem, über die ein Verlust an Bremsfluid erfolgt, zu erkennen.
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Das Verfahren wird während einer Druckhaltephase durchgeführt, in der das Bremsfluid des Bremssystems unter einem vorgegebenem Bremsdruck steht. Das Volumen des Bremsfluids wird ermittelt und ein Warnsignal erzeugt, wenn eine Volumenänderung des Bremsfluids während der Druckhaltephase stattfindet und die Volumenänderung einen Grenzwert übersteigt. In diesem Fall ist davon auszugehen, dass eine Leckage vorhanden ist, über die dem Bremssystem Bremsfluid verloren geht.
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Bei dem Verfahren wird das Bremsfluid unter einen vorgegebenen Zieldruck gesetzt, der vorzugsweise ein konstanter Druck ist, wobei gegebenenfalls auch ein nicht-konstanter Zieldruckverlauf in Betracht kommt. Dem Zieldruck bzw. Zieldruckverlauf entspricht ein definiertes Volumen des Bremsfluids im Bremskreis des Bremssystems. Sofern das Volumen des Bremsfluids einem Sollvolumen entspricht, das mit dem Zieldruck bzw. dem Zieldruckverlauf korreliert, kann von Funktionstüchtigkeit ohne Leckage des Bremssystems ausgegangen werden. Liegt dagegen eine Volumenänderung vor, die einen Grenzwert übersteigt, wobei sich die Volumenänderung auf die Differenz zwischen dem tatsächlichen Ist-Volumen des Bremsfluids und dem Soll-Volumen des Bremsfluids bezieht, muss von einer Leckage ausgegangen werden, woraufhin ein Warnsignal erzeugt wird.
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Während der Druckhaltephase kann der Zieldruck entweder einen nicht-konstanten Zieldruckverlauf einnehmen oder einen konstanten Wert. Bei einem nicht-konstanten Zieldruckverlauf ändert sich auch das Soll-Volumen des Bremsfluids. Bei einem konstanten Zieldruck bleibt dagegen das Soll-Volumen des Zieldrucks konstant. In jedem Fall kann über einen Vergleich des Ist-Volumens mit dem Soll-Volumen festgestellt werden, ob eine unzulässig hohe Volumenänderung des Bremsfluids vorliegt, die auf eine Leckage hindeutet, woraufhin das Warnsignal erzeugt wird.
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Das Warnsignal, das im Fall der Grenzwertübersteigung der Volumenänderung erzeugt wird, kann für verschiedene Maßnahmen eingesetzt werden, beispielsweise zur Anzeige einer entsprechenden Information über die Leckage, zur Aufforderung eines Werkstattbesuches, zur Dokumentation und/oder bei Verwendung des Bremssystems in einem Fahrzeug zu fahrzeuginternen Maßnahmen wie beispielsweise zu einer Einschränkung von Fahrerassistenzfunktionen.
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Einzige Voraussetzung für die Durchführung des Verfahrens ist das Vorliegen einer Druckhaltephase mit einem Bremsdruck, der auf einen vorgegebenen Zieldruck oder Zieldruckverlauf eingestellt wird. Bei funktionstüchtigem Bremssystem ändert sich das Volumen des Bremsfluids während der Druckhaltephase nicht bzw. nur in einer definierten Weise. Liegt dagegen eine Leckage vor, muss zusätzliches Bremsfluid gefördert werden, um den geforderten Bremsdruck während der Druckhaltephase aufrechtzuerhalten. Die Fördermenge des Bremsfluids kann gemessen werden, wobei eine Leckage vorliegt, wenn das geförderte Volumen des Bremsfluids einen Grenzwert übersteigt.
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Das Verfahren kann im regulären Bremsbetrieb durchgeführt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführung wird während der Druckhaltephase das Bremsfluid auf den gewünschten Zieldruck in einer geregelten Weise eingestellt. Es ist beispielsweise möglich, das Verfahren während einer ESP-Regelung (Elektronisches Stabilitätsprogramm) durchzuführen. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass das Verfahren zur Leckageerkennung in einen regulären Bremsvorgang integriert werden kann. Das Verfahren zur Leckageerkennung kann vom Fahrer des Fahrzeugs unbemerkt durchgeführt werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird ein Warnsignal erzeugt, wenn die Volumenzunahme während der Druckregelung des Bremsfluids einen Grenzwert übersteigt. Bei der Druckregelung ist ein den Bremsdruck beeinflussender Aktuator des Bremssystems bestrebt, den gewünschten Zieldruck bzw. Zieldruckverlauf als Bremsdruck einzustellen. Im Fall einer Leckage muss zusätzliches Bremsfluid in den Bremsenkreislauf eingespeist werden, was über eine entsprechende Stellbewegung des Aktuators ermittelt werden kann.
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Die Volumenänderung wird vorteilhafterweise anhand des Stellwegs des den Bremsdruck beeinflussenden Aktuators ermittelt. Bei dem Aktuator handelt es sich beispielsweise um einen elektromechanischen Bremskraftverstärker, zum Beispiel um einen an den Hauptbremszylinder des Bremssystems angeschlossenen und den Hauptbremszylinder verstellenden iBooster, über den der Hauptbremszylinder zur Förderung von Bremsfluid betätigt wird. Der iBooster bzw. der elektromechanische Aktuator besteht beispielhaft aus einem Elektromotor und einem Getriebe zur Betätigung des Hauptbremszylinders. Während des druckgeregelten Verfahrens kann der Stellweg des Aktuators entweder unmittelbar an der Ausgangsseite des Aktuators oder gegebenenfalls am Getriebe, welches vom Aktuator verstellt wird, ermittelt werden.
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Gegebenenfalls können für die Ermittlung des Stellwegs des Aktuators bereits existierende Sensoren im Bremssystem herangezogen werden.
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Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf ein Steuergerät zur Ansteuerung der einstellbaren Komponenten des Bremssystems. Mithilfe des Steuergeräts wird das vorbeschriebene Verfahren durchgeführt. Dem Steuergerät können Sensorsignale von einem oder mehreren Sensoren des Bremssystems und gegebenenfalls auch des Fahrzeugs zugeführt werden, insbesondere der Bremsdruck und der Stellweg des Aktuators, welcher den Bremsdruck beeinflusst.
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Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf ein Bremssystem in einem Fahrzeug, das mit einem vorbeschriebenen Steuergerät ausgestattet ist. Bei dem Bremssystem handelt es sich um ein hydraulisches Bremssystem.
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Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf ein Fahrzeug mit einem vorbeschriebenen Bremssystem.
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Die Erfindung bezieht sich schließlich auf ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der dazu ausgelegt ist, die vorbeschriebenen Verfahrensschritte durchzuführen. Das Computerprogrammprodukt läuft in dem vorbeschriebenen Steuergerät ab.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines hydraulischen Bremssystems,
- 2 ein Schaubild mit dem zeitabhängigen Verlauf des Bremsfluidvolumens,
- 3 in vereinfachter Darstellung eine Leckage-Erkennungslogik.
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Das in 1 dargestellte hydraulische Bremssystem 1 ist als eine Fahrzeugbremse für ein Fahrzeug ausgeführt und umfasst einen Vorderachs-Bremskreis 2 und einen Hinterachs-Bremskreis 3 zur Versorgung und Ansteuerung von Radbremseinrichtungen 9 an jedem Rad des Fahrzeugs mit einem unter Hydraulikdruck stehenden Bremsfluid. Die beiden Bremskreise 2, 3 sind an einen gemeinsamen Hauptbremszylinder 4 angeschlossen, der über einen Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 5 mit Bremsfluid versorgt wird. Der Hauptbremszylinderkolben innerhalb des Hauptbremszylinders 4 wird vom Fahrer über das Bremspedal 6 betätigt, der vom Fahrer ausgeübte Pedalweg wird über einen Pedalwegsensor 7 gemessen. Zwischen dem Bremspedal 6 und dem Hauptbremszylinder 4 befindet sich ein Bremskraftverstärker 10, der beispielsweise einen Elektromotor umfasst, welcher bevorzugt über ein Getriebe den Hauptbremszylinder 4 betätigt (iBooster).
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Die Erfindung ist auch auf sonstige Bremskreisaufteilungen anwendbar, beispielsweise auf eine X-Aufteilung der Bremskreise mit einem ersten Bremskreis vorne links-hinten rechts und einem zweiten Bremskreis vorne rechts-hinten links. Außerdem kommen auch Bremssysteme für Fahrzeuge mit mehr als zwei Achsen in Betracht.
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Die vom Pedalwegsensor 7 gemessene Stellbewegung des Bremspedals 6 wird als Sensorsignal an ein Steuergerät 11 übermittelt, in welchem Stellsignale zur Ansteuerung des Bremskraftverstärkers 10 erzeugt werden. Die Versorgung der Radbremseinrichtungen 9 mit Bremsfluid erfolgt in jedem Bremskreis 2, 3 über verschiedene Schaltventile, die gemeinsam mit weiteren Aggregaten Teil einer Bremshydraulik 8 sind.
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Um die Funktionstüchtigkeit zu überprüfen, wird während einer Druckhaltephase, in der das Bremsfluid unter einem konstanten Bremsdruck steht, das Volumen des Bremsfluids zu verschiedenen Zeitpunkten ermittelt und ein Warnsignal erzeugt, falls sich eine Volumenänderung des Bremsfluids einstellt, die einen Grenzwert übersteigt. Der Bremsdruck wird auf einen vorgegebenen Zieldruck eingestellt.
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Hierdurch ist eine Leckageerkennung realisierbar. Die Leckageerkennung basiert auf einem bekannten, eingeregelten Druck und ist insbesondere bei Systemen mit funktionsbasierter Bremsanforderung umsetzbar, aber auch bei Bremsungen durch den Fahrer. Im letztgenannten Fall kann es zweckmäßig sein, nicht den Pedalweg für die Volumenbestimmung heranzuziehen, sondern den gegebenenfalls rechnerisch ermittelten Weg einer Ausgangsstange, welche auf den Hauptbremszylinder wirkt.
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In 2 ist ein Diagramm mit einem exemplarischen Verlauf des Volumens V des Bremsfluids über der Zeit dargestellt, der sich während einer Druckhaltephase einstellt, in der der Bremsdruck des Bremsfluids auf einen konstanten Zieldruck eingeregelt wird. Bei voll funktionstüchtigem Bremssystem ohne Leckage bleibt während der Zieldruckregelung das Bremsfluidvolumen konstant und nimmt den gestrichelten Verlauf V' ein, der mit Beendigung der Zieldruckregelung wieder abfällt. Liegt dagegen eine Leckage vor, steigt das Bremsfluidvolumen V wie mit durchgezogener Linie dargestellt auch während der Bremsdruckregelung immer weiter an, bis zum Ende der Bremsdruckregelung ein Volumenanstieg ΔV vorliegt. Übersteigt dieser Volumenanstieg ΔV einen Grenzwert, muss von einer Leckage ausgegangen werden, woraufhin ein Warnsignal erzeugt wird.
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Der Volumenanstieg ΔV kommt dadurch zustande, dass von einem Aktuator des Bremssystems, über den der Bremsdruck beeinflussbar ist, aufgrund der Leckage Bremsfluid in den Bremskreis gefördert werden muss, um den gewünschten Zieldruck aufrechterhalten zu können. Dieses zusätzliche Bremsfluidvolumen entspricht dem Volumenanstieg ΔV, der über den Stellweg des Aktuators ermittelt werden kann.
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Bei dem Aktuator handelt es sich vorzugsweise um einen elektromechanischen Bremskraftverstärker, beispielsweise einen iBooster, der einen Elektromotor und ein Getriebe zur Umsetzung der elektromotorischen Bewegung auf den Hauptbremszylinder des Bremssystems umfasst. Die Stellbewegung des iBooster ist ein Maß für den Volumenanstieg ΔV, der somit unmittelbar aus der Stellbewegung ermittelt werden kann.
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In 3 ist eine Leckage-Erkennungslogik dargestellt, die beispielsweise in einem Steuergerät 11 abläuft. Bei dem Steuergerät 11 kann es sich um das ESP-Steuergerät handeln. Dem Steuergerät 11 wird aus einem Block 12 der Stellweg des Aktuators zugeführt, über den der Bremsdruck beeinflussbar ist. Außerdem wird dem Steuergerät 11 aus dem Block 12 der aktuelle Bremsenstatus zugeleitet, aus dem erkannt werden kann, ob aktuell eine Druckregelung auf einen Zieldruck vorliegt. Aus einem weiteren Block 13 wird dem Steuergerät 11 ein Volumenänderungsgrenzwert zugeführt.
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Im Steuergerät 11 kann während einer Druckregelung auf einen Zieldruck aus dem Stellweg des Aktuators, der auf den Zieldruck einregelt, eine Volumenänderung des Bremsfluidvolumens ermittelt werden. Über einen Vergleich mit dem Volumenänderungsgrenzwert kann festgestellt werden, ob es sich um eine unzulässig hohe Leckage handelt. Ist dies der Fall, kann ausgangsseitig ein Warnsignal erzeugt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015219905 A1 [0002]
- DE 102016208396 A1 [0003]
