DE102019210623A1 - Method for ensuring the functionality of a braking system of a motor vehicle in the event of a reduced braking performance of the braking system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewährleistung der Funktionsfähigkeit eines Bremssystems eines Kraftfahrzeugs im Falle einer verminderten Bremsleistung des Bremssystems, wobei das Bremssystems in Form eines eine hydraulische Rückfallebene aufweisenden elektrohydraulischen Brake-by-Wire-Systems ausgebildet ist, wobei im Falle einer verminderten Bremsleistung abgeschätzt wird, ob die verminderte Bremsleistung auf eine Dampfblase im hydraulischen Bremskreislauf des Brake-by-Wire-Systems oder eine defekte Kolbendichtung des Bremskolbens des Brake-by-Wire-Systems zurückzuführen ist. Verfahrensgemäß ist vorgesehen, dass wenn die Abschätzung als Ergebnis ein Vorliegen einer Dampfblase ergibt, Bremsflüssigkeit in das hydraulische Bremssystem nachgefördert wird, wenn die Abschätzung als Ergebnis ein Vorliegen einer defekten Kolbendichtung ergibt, die hydraulische Rückfallebene freigegeben wird, und wenn die Abschätzung als Ergebnis Vorliegen einer Unbestimmtheit ergibt, Bremsflüssigkeit in das hydraulische Bremssystem nachgefördert wird oder die hydraulische Rückfallebene freigegeben wird. The invention relates to a method for ensuring the functionality of a braking system of a motor vehicle in the event of reduced braking power of the braking system, the braking system being designed in the form of an electrohydraulic brake-by-wire system having a hydraulic fallback level, with an estimate being made in the case of reduced braking power whether the reduced braking power is due to a vapor bubble in the hydraulic brake circuit of the brake-by-wire system or a defective piston seal of the brake piston of the brake-by-wire system. According to the method, it is provided that if the estimation results in the presence of a vapor bubble, brake fluid is replenished into the hydraulic brake system, if the estimation results in the presence of a defective piston seal, the hydraulic fallback level is released, and if the estimation results in a defective piston seal There is uncertainty, brake fluid is replenished in the hydraulic brake system or the hydraulic fallback level is released.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewährleistung der Funktionsfähigkeit eines Bremssystems eines Kraftfahrzeugs im Falle einer verminderten Bremsleistung des Bremssystems gemäß der im Patentanspruch 1 angegebenen Art.The invention relates to a method for ensuring the functionality of a brake system of a motor vehicle in the event of a reduced braking performance of the brake system according to the type specified in claim 1.
Im Premium Bereich werden Kraftfahrzeuge häufig mit elektrohydraulischen Brake-by-Wire Bremssystemen ausgestattet. Kennzeichnend für diese Systeme ist, dass bei einer mechanischen Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer, mittels Sensoren der Bremswunsch des Fahrers detektiert wird, woraufhin eine mit den Sensoren angesteuerte Steuereinheit über einen Druckgeber in einem hydraulischen Bremssystem einen Druck erzeugt, aufgrund dessen die Bremsen einen dem Bremswunsch des Fahrers entsprechenden Bremseingriff durchführen. Als Rückfallebene (Sicherheitspfad) weisen solche Bremssysteme einen mit dem Bremspedal betätigbaren Hydraulikzylinder auf, der über Trennventile mit dem Bremssystem verbunden ist und z.B. bei Ausfall der Elektronik zur Verfügung steht. Derartige elektrohydraulischen Brake-by-Wire Bremssysteme sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Lediglich beispielhaft wird auf die
Ein bekanntes Problem bei hydraulischen Bremsen ist die sogenannte Dampfblasenbildung: Beim Bremsen entsteht erhebliche Hitze. Damit die Bremsflüssigkeit diesen Temperarturen widerstehen kann, ohne zum Kochen zu kommen, weist sie einen hohen Siedepunkt auf. Da Bremsflüssigkeit hygroskopisch ist, nimmt die Bremsflüssigkeit im Laufe der Zeit jedoch Feuchtigkeit auf, wodurch der Siedepunkt der Bremsflüssigkeit sinkt. Wenn der Feuchtigkeitsgehalt in der Bremsflüssigkeit ein bestimmtes Niveau erreicht hat, kann - insbesondere bei längeren oder starken Bremsen - dies dazu führen, dass die Bremsflüssigkeit zu sieden beginnt und sich Dampfblasen bilden. Diese Dampfblasen sind im Gegensatz zur Bremsflüssigkeit komprimierbar, wodurch der Bremsdruck nicht mehr am Bremskolben ankommt und das Bremspedal „durchsackt“.A well-known problem with hydraulic brakes is the so-called vapor lock: when braking, considerable heat is generated. So that the brake fluid can withstand these temperatures without boiling, it has a high boiling point. However, since brake fluid is hygroscopic, the brake fluid absorbs moisture over time, which lowers the boiling point of the brake fluid. When the moisture content in the brake fluid has reached a certain level, this can cause the brake fluid to boil and vapor bubbles to form, especially when braking for a long time or when braking heavily. In contrast to brake fluid, these vapor bubbles can be compressed, which means that the brake pressure no longer reaches the brake piston and the brake pedal “sags”.
D.h. im Falle einer Dampfblasenbildung merkt der Fahrer erstmals nur, dass er das Bremspedal betätigt, aber das Fahrzeug nicht verzögert. Somit muss das Bremssystem einen Weg finden, den Fahrerbremswunsch zu erfüllen und die gewünschte Verzögerung zur erreichen. In der Regel wird das Bremssystem versuchen eine Leckage im Hydraulikkreis zu detektieren und durch Nachschieben von Volumen die mangelnde Verzögerung zu kompensieren. Als nachteilig erweist sich hierbei, dass das Bremssystem aufgrund der Staudrücke im System und den hydraulischen Leitungen nicht unterscheiden kann, ob es sich um eine Leckage oder eine Dampfblase oder eine defekte Kolbendichtung des Bremskolbens handelt. Aus diesem Grund wird das Bremssystem bereits nach einer relativ kurzen Zeit mit dem Nachschieben von Volumen aufhören, ggf. noch vor dem Aufbau eines Bremsdrucks, und die Trennventile für die Rückfallebene öffnen, um dem Fahrer auch im Fehlerfall einer defekten Kolbendichtung zu ermöglichen den notwendigen Bremsdruck über die hydraulische Rückfallebene aufzubauen.In other words, in the event of a vapor bubble, the driver only notices for the first time that he is pressing the brake pedal, but not decelerating the vehicle. Thus, the braking system must find a way to meet the driver's braking request and achieve the desired deceleration. As a rule, the brake system will try to detect a leak in the hydraulic circuit and compensate for the lack of delay by adding more volume. A disadvantage here is that the brake system, due to the back pressure in the system and the hydraulic lines, cannot distinguish whether it is a leak or a vapor bubble or a defective piston seal of the brake piston. For this reason, the brake system will stop adding volume after a relatively short period of time, possibly before the build-up of brake pressure, and open the isolating valves for the fall-back level so that the driver can obtain the necessary brake pressure even in the event of a defective piston seal to be built up via the hydraulic fallback level.
Ein Verfahren zur Vorhersage einer Dampfblasenbildung in einem hydraulischen Bremssystems eines Kraftfahrzeugs, ist in der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren anzugeben, mittels dem bei hohen Anforderungen an die Sicherheit im Fehlerfall die Funktionsfähigkeit des Bremssystems gewährleistet ist.The invention is based on the object of specifying a method by means of which the functionality of the brake system is guaranteed in the event of a fault, with high safety requirements.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.This object is achieved by the features of patent claim 1.
Die Unteransprüche
Gemäß dem Verfahren zur Gewährleistung der Funktionsfähigkeit eines Bremssystems eines Kraftfahrzeugs im Falle einer verminderten Bremsleistung des Bremssystems, ist das Bremssystem als ein eine hydraulische Rückfallebene aufweisendes elektrohydraulisches Brake-by-Wire-System ausgebildet.According to the method for ensuring the functionality of a braking system of a motor vehicle in the event of a reduced braking power of the braking system, the braking system is designed as an electrohydraulic brake-by-wire system having a hydraulic fallback level.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch die nachfolgenden Verfahrensschritte auf:
- • Abschätzen, ob im Falle einer verminderten Bremsleistung die verminderte Bremsleistung auf eine Dampfblase im hydraulischen Bremskreislauf des Brake-by-Wire-Systems oder eine defekte Kolbendichtung des Bremskolbens des Brake-by-Wire-Systems zurückzuführen ist;
- • Ergibt die Abschätzung als Ergebnis das Vorliegen einer Dampfblase, so wird Bremsflüssigkeit in das hydraulische Bremssystem nachgefördert;
- • Ergibt die Abschätzung als Ergebnis das Vorliegen einer defekten Kolbendichtung des Bremskolbens, so wird durch ein entsprechendes Öffnen von Ventilen die hydraulische Rückfallebene freigegeben;
- • Ergibt die Abschätzung als Ergebnis das Vorliegen einer Unbestimmtheit, so wird entweder Bremsflüssigkeit in das hydraulische Bremssystem nachgefördert oder es wird die hydraulische Rückfallebene freigegeben.
- • Estimate whether, in the case of reduced braking performance, the reduced braking performance is due to a vapor bubble in the hydraulic brake circuit of the brake-by-wire system or a defective piston seal on the brake piston of the brake-by-wire system;
- • If the result of the estimate is the presence of a vapor bubble, then brake fluid is replenished into the hydraulic brake system;
- • If the result of the assessment is the presence of a defective piston seal of the brake piston, the hydraulic fallback level is released by opening valves accordingly;
- • If the result of the estimation is the existence of an indeterminacy, either brake fluid is replenished in the hydraulic brake system or the hydraulic fallback level is released.
Das erfindungsgemäße Verfahren erweist sich als besonders vorteilhaft, da durch die Abschätzung des Fehlerfalles, d.h. der positiven Voraussage über das Vorliegen einer Dampfblase bzw. der positiven Voraussage über das Vorliegen einer defekten Kolbendichtung, sichergestellt ist, dass das Bremssystem mit einer entsprechenden, für den vorliegenden Fehlerfall geeigneten Strategie zur Unterstützung des Fahrers antworten kann. Insbesondere ist durch das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet, dass durch Identifizierung des Fehlerfalls „Auftreten einer Dampfblase“ der Fahrer durch eine zeitlich verlängerte Nachförderung von Bremsflüssigkeit maximal unterstützt wird, bzw. dass durch die Identifizierung des Fehlerfalls „Vorliegen einer defekten Kolbendichtung“ und der dadurch bedingten unverzüglichen Freigabe der hydraulischen Rückfallebene, die Sicherheit des Fahrers bzw. der Insassen gewährleistet ist. Da zudem im unbestimmten Fall, d.h. keine positive Aussage über das Vorliegen einer Dampfblase und keine positive Aussage über das Vorliegen einer defekten Kolbendichtung, das Bremssystem entweder mit Nachfördern von Bremsflüssigkeit oder mit Freigeben der hydraulischen Rückfallebene antwortet, ist gewährleistet, dass das Bremssystem auch in diesem Fall mit der „sicheren Variante“, z.B. im Falle einer geringen Leckage im hydraulischen Leitungssystem mit Nachschieben von Volumen bzw. wenn die Leckage einen größeren Austritt von Bremsflüssigkeit zur Folge hat, mit Freigabe der hydraulischen Rückfallebene, reagieren kann.The method according to the invention proves to be particularly advantageous because the estimation of the fault, ie the positive prediction about the presence of a vapor bubble or the positive prediction about the presence of a defective piston seal, ensures that the brake system is equipped with a corresponding one for the present In the event of a fault, it can respond to a suitable strategy to support the driver. In particular, the method according to the invention ensures that the driver is given maximum support by identifying the "occurrence of a vapor bubble" fault, or by identifying the "presence of a defective piston seal" fault and the immediate resultant subsequent delivery of brake fluid Release of the hydraulic fallback level, the safety of the driver or the occupants is guaranteed. In addition, since in the undefined case, i.e. no positive statement about the presence of a vapor bubble and no positive statement about the presence of a defective piston seal, the brake system either replies with additional delivery of brake fluid or with the release of the hydraulic fallback level, it is guaranteed that the brake system will also operate in this case Case with the "safe variant", eg in the case of a small leak in the hydraulic line system with additional volume or if the leak results in a larger escape of brake fluid, with the release of the hydraulic fallback level.
Vorzugsweise werden für die Abschätzung mehrere Parameter betrachtet, die in Bezug auf das Ereignis Vorliegen einer Dampfblase und in Bezug auf das Ereignis Vorliegen einer defekten Kolbendichtung gewichtet werden. For the estimation, a plurality of parameters are preferably considered, which are weighted in relation to the occurrence of a vapor bubble and in relation to the occurrence of a defective piston seal.
Aufgrund der Verwendung mehrerer Parameter sowie deren Gewichtung, ist in vorteilhafter Weise ein belastbares Abschätzergebnis sichergestellt.Due to the use of several parameters and their weighting, a reliable estimation result is ensured in an advantageous manner.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird anhand der Parameter, deren Gewichtung sowie deren Korrelation eine Wahrscheinlichkeitsbetrachtung durchgeführt, wobei
- • wenn die Wahrscheinlichkeitsbetrachtung ergibt, dass eine Dampfblase ursächlich zu sein scheint, das Ergebnis der Abschätzung auf Vorliegen einer Dampfblase festgesetzt wird,
- • wenn die Wahrscheinlichkeitsbetrachtung ergibt, dass eine defekte Kolbendichtung ursächlich zu sein scheint, das Ergebnis der Abschätzung auf Vorliegen einer defekten Kolbendichtung festgesetzt wird,
- • und dass in allen anderen Fällen, das Ergebnis der Abschätzung auf Unbestimmtheit festgesetzt wird.
- • if the probability analysis shows that a vapor bubble appears to be the cause, the result of the assessment is determined as to whether a vapor bubble is present,
- • if the probability analysis shows that a defective piston seal appears to be the cause, the result of the assessment is determined whether a defective piston seal is present,
- • and that in all other cases, the result of the estimation is set for uncertainty.
Da in heutigen Kraftfahrzeugen entsprechende Steuereinheiten, die ein Durchführen einer Wahrscheinlichkeitsbetrachtung sowie ein Durchführen von Vergleichen ermöglichen, in der Regel standardmäßig vorhanden sind, ist eine kostengünstig zu implementierende, aufwandsarme Abschätzung, nämlich Vorliegen einer Dampfblase oder Vorliegen einer defekten Kolbendichtung oder Vorliegen einer Unbestimmtheit, sichergestellt.Since appropriate control units, which enable a probability analysis and comparisons to be carried out, are usually available as standard in today's motor vehicles, a low-cost, low-cost estimate, namely the presence of a vapor bubble or the presence of a defective piston seal or the presence of an indeterminacy, is ensured .
Für die Abschätzung werden insbesondere die nachfolgenden Parameter, nämlich
- • gebremstes Rollen in Neutralstellung N;
- • Bergabfahrt;
- • Temperatur Reibscheiben;
- • Fahrzeuggewicht;
- • Eigenschaft der Bremsflüssigkeit;
- • Eigenschaften des Bremssystems;
- • Bremsentyp;
- • Historie Bremssystem;
- • aktueller Bremsvorgang, und/oder
- • Anzeichen für eine Leckage im Bremssystem
- • braked rolling in neutral position N;
- • downhill;
- • temperature friction disks;
- • vehicle weight;
- • property of the brake fluid;
- • characteristics of the braking system;
- • type of brake;
- • Brake system history;
- • current braking process, and / or
- • Signs of a leak in the braking system
In Bezug auf das Ereignis Vorliegen einer Dampfblase werden obige Parameter bevorzugt wie folgt gewichtet:
- 0
- kein Einfluss erwartet,
- +
- geringer Einfluss erwartet, und
- ++
- großer Einfluss erwartet
- 0
- no influence expected,
- +
- low impact expected, and
- ++
- great impact expected
In Bezug auf das Ereignis Vorliegen einer defekten Kolbendichtung werden obige Parameter vorzugsweise folgendermaßen gewichtet:
- 0
- kein Einfluss erwartet,
- +
- geringer Einfluss erwartet, und
- ++
- großer Einfluss erwartet
- 0
- no influence expected,
- +
- low impact expected, and
- ++
- great impact expected
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel.Further advantages and possible applications of the present invention emerge from the following description in conjunction with the exemplary embodiment shown in the drawing.
In der Zeichnung bedeutet:
-
1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs zur Verdeutlichung des Verfahrens zur Gewährleistung der Funktionsfähigkeit eines Bremssystems eines Kraftfahrzeugs im Falle einer verminderten Bremsleistung des Bremssystems.
-
1 a schematic representation of a motor vehicle to illustrate the method for ensuring the functionality of a brake system of a motor vehicle in the event of a reduced braking power of the brake system.
Das Kraftfahrzeug weist ein in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand zweier Szenarien erläutert:The method according to the invention is explained below using two scenarios:
Szenario 1:Scenario 1:
Das Kraftfahrzeug
Aus von entsprechenden, im Kraftfahrzeug
Vorliegend ergibt die anhand der Parameter Beladung, Bergabfahrt, Temperatur TR der Reibscheiben, Eigenschaft Bremssystem, Eigenschaft Bremsflüssigkeit, aktueller Bremsvorgang sowie Historie Bremssystem, deren Gewichtung und deren Korrelation durchgeführte Wahrscheinlichkeitsbetrachtung, dass eine Dampfblase mit hoher Wahrscheinlichkeit ursächlich für die verminderte Bremsleistung zu sein scheint und das Ergebnis der Abschätzung wird auf Vorliegen einer Dampfblase festgesetzt.In the present case, the probability analysis carried out on the basis of the parameters loading, downhill travel, temperature T R of the friction disks, property of the brake system, property of brake fluid, current braking process and history of the brake system, their weighting and their correlation shows that a vapor bubble appears to be the cause of the reduced braking performance with a high degree of probability and the result of the estimation is determined to be the presence of a vapor bubble.
Als Folge davon ist als Gegenmaßnahme ein zeitlich verlängertes Nachfördern von Bremsflüssigkeit vorgesehen.As a result of this, a countermeasure is provided that the subsequent delivery of brake fluid is extended over time.
Szenario 2:Scenario 2:
Das Kraftfahrzeug
Das Kraftfahrzeug ist nahezu 8 Jahre und das Bremssystem - mit Ausnahme der Reibscheiben - ist seit 8 Jahren in Gebrauch. Der letzte Service liegt noch keine zwei Jahre zurück; bei diesem Service wurde u.a. auch die Bremsflüssigkeit gewechselt. Es ist weiterhin bekannt, dass das in der Regel-Steuereinheit
Wie entsprechende Auswertungen und Sensoren ergeben haben, wurden in den letzten 10 min nahezu keine Bremsvorgänge durchgeführt und in Folge dessen lag vor dem letzten Bremsvorgang die Temperatur TR der Reibscheiben unter 50° C. Wie die Auswertung der Bremsvorgänge der letzten 30 min zudem zeigt, wurde der der aktuelle Bremsvorgang sehr schnell, d.h. mit einer hohen Druckaufbaugeschwindigkeit, angetreten.As corresponding evaluations and sensors have shown, almost no braking processes were carried out in the last 10 minutes and as a result, the temperature T R of the friction disks was below 50 ° C before the last braking process. As the evaluation of the braking processes of the last 30 minutes also shows, the current braking process was started very quickly, ie with a high pressure build-up speed.
Die anhand der Parameter Fahrzeuggewicht, Eigenschaft Bremssystem, Eigenschaft Bremsflüssigkeit, Historie Bremssystem, Temperatur TR der Reibscheiben sowie aktueller Bremsvorgang, deren Gewichtung und deren Korrelation durchgeführte Wahrscheinlichkeitsbetrachtung ergibt vorliegend, dass eine defekte Kolbendichtung mit hoher Wahrscheinlichkeit ursächlich für die verminderte Bremsleistung zu sein scheint und das Ergebnis der Abschätzung wird auf Vorliegen einer defekten Kolbendichtung festgesetzt. The probability analysis carried out on the basis of the parameters vehicle weight, property of the brake system, property of brake fluid, history of the brake system, temperature T R of the friction disks and the current braking process, their weighting and their correlation shows that a defective piston seal appears to be the cause of the reduced braking performance with a high degree of probability and the result of the assessment is based on the presence of a defective piston seal.
Als Folge davon wird als Gegenmaßnahme die hydraulische Rückfallebene freigegeben.As a result, the hydraulic fallback level is released as a countermeasure.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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- FR 2960203 A1 [0005]FR 2960203 A1 [0005]
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