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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Bremsflüssigkeitsvolumens in einem hydraulischen Bremssystem eines Fahrzeugs.
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Moderne hydraulische Bremssysteme weisen zunehmend Überwachungsfunktionen auf, die permanent die Funktionsfähigkeit des Bremssystems überwachen und ggfs. einen sicherheitskritischen Zustand des Bremssystems bewarnen. Neben einer Überwachung von Verschleißzuständen einzelner Komponenten des Bremssystems ist es ferner bekannt, das Bremssystem hinsichtlich des verfügbaren Volumens an Bremsflüssigkeit zu überwachen. So kann sichergestellt werden, dass das Bremssystem bremsfähig bleibt und die Anforderungen an eine aufzubringende Mindestverzögerung erfüllt.
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Eine solche Überwachung ist insbesondere für Bremssysteme relevant, die als Brake-by-wire Bremssysteme ausgelegt sind. Hierbei wird im Normalbetrieb des Bremssystems das Bremspedal von den Radbremsen entkoppelt und steht nur in Verbindung mit einem Pedalsimulator, der einer Betätigung des Bremspedals eine Gegenkraft entgegensetzt, die dem Fahrzeugführer das Gefühl vermittelt, eine klassische, hydraulische Bremse zu betätigen. Eine Betätigung des Bremspedals wird dabei durch eine entsprechende Sensorik erfasst, woraus ein Signal abgeleitet wird, das eine Bremsanforderung identifiziert. Auf Grundlage dieses Signals wird dann eine meist elektromotorisch angetriebene Druckbereitstellungseinrichtung angesteuert, sodass in dem Bremskreis ein der Bremsanforderung entsprechender, hydraulischer Druck aufgebaut wird.
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In einer hydraulischen Rückfallebene, die beispielsweise bei einem Ausfall der Steuereinheit für die By-Wire Funktionalität aktiviert wird, wird das Bremspedal wieder direkt mit den Radbremsen wirkverbunden, sodass weiterhin eine Betätigung der Radbremsen durch den Fahrzeugführer möglich ist. Dabei verbleibt ein Teil des verfügbaren Bremsflüssigkeitsvolumen in dem Teil des Bremskreises, der für die Bereitstellung des Drucks im By-Wire Betrieb zuständig ist und steht nicht für den Betrieb in der Rückfallebene zur Verfügung. Folglich muss gewährleistet sein, dass auch bei einem Umschalten von der By-Wire Betriebsart in die Rückfallebene ein Bremsflüssigkeitsvolumen verfügbar bleibt, das zur Umsetzung einer Bremsanforderung ausreichend ist.
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Neben einer bloßen Überwachung des verfügbaren Bremsflüssigkeitsvolumens besteht weiter ein Bedarf an einer Erkennung von Leckagen in einem Bremssystem, über die Bremsflüssigkeit aus dem Bremssystem austritt. Derartige Leckagen können dabei die Druckstellung in den Radbremsen beeinflussen und folglich Fehlfunktionen von Regelfunktionen hervorrufen.
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Die bloße Überwachung eines Füllstandes eines Bremsflüssigkeitsbehälters des Bremssystems ist dabei nicht geeignet, eine Aussage über das tatsächlich vorhandene Bremsflüssigkeitsvolumen in dem Bremskreis zu treffen. So ändert sich auch in Abwesenheit von Leckagen des Bremssystems der Füllstand des Bremsflüssigkeitsbehälters fortlaufend aufgrund unterschiedlicher Zustände der einzelnen Elemente des Bremssystems im Wirkbetrieb. Beispielsweise beeinflusst die Stellung der Druckbereitstellungseinrichtung, oder der Schaltzustände der Radventile das in dem Bremsflüssigkeitsbehälter befindliche Bremsflüssigkeitsvolumen maßgeblich.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überwachung eines Bremsflüssigkeitsvolumens in einem hydraulischen Bremssystem zu schaffen, das jederzeit eine genaue Aussage über das verfügbare Gesamtvolumen und über das Vorhandensein von Leckagen erlaubt.
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Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Bremsflüssigkeitsvolumens in einem hydraulischen Bremssystem eines Fahrzeugs, wobei das Bremssystem einen Bremsflüssigkeitsbehälter mit wenigstens einem analogen Füllstandsensor und einen mit dem Bremsflüssigkeitsbehälter hydraulisch verbundenen Bremskreis aufweist. Der Bremskreis weist ferner eine Druckbereitstellungseinrichtung und eine Mehrzahl von mit der Druckbereitstellung hydraulisch verbundenen Radbremsen auf. Das Verfahren weist dabei das Beaufschlagen der in dem Bremskreis befindlichen Bremsflüssigkeit mit einem Druck durch die Druckbereitstellungseinrichtung, das Ermitteln eines durch die Druckbereitstellungseinrichtung zur Erzeugung des Drucks verdrängten Bremsflüssigkeitsvolumens, das Ermitteln einer Änderung des in dem Bremsflüssigkeitsbehälter befindlichen Bremsflüssigkeitsvolumens während der Druckbeaufschlagung mittels des Füllstandsensors, das Ermitteln einer effektiven Volumenverdrängung der Druckbereitstellungseinrichtung aus dem ermittelten, durch die Druckbereitstellungseinrichtung verdrängten Bremsflüssigkeitsvolumen und der Änderung des in dem Bremsflüssigkeitsbehälter befindlichen Bremsflüssigkeitsvolumens, das Ermitteln des in dem Bremskreis herrschenden Drucks, das Vergleichen des Wertepaares aus effektiver Volumenverdrängung und herrschendem Druck mit einer Referenz, und Signalisieren einer Leckage auf, wenn der für die effektive Volumenverdrängung herrschende Druck niedriger ist, als ein in der Referenz hinterlegter Druck für die effektive Volumenverdrängung.
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Unter einem „analogen Füllstandsensor“ ist dabei ein Sensor zu verstehen, dessen Messbereich nicht auf diskrete Füllstandniveaus festgelegt ist. Vielmehr ist ein analoger Füllstandsensor dazu ausgebildet, über den verfügbaren Messbereich den aktuellen Pegel der Bremsflüssigkeit kontinuierlich, also stufenlos, zu bestimmen. Folglich ist mit einem derartigen Füllstandsensor unter Kenntnis der Geometrie des Bremsflüssigkeitsbehälters prinzipiell eine genaue Bestimmung des in dem Bremsflüssigkeitsbehälter befindlichen Volumens an Bremsflüssigkeit möglich.
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Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt dabei die Überlegung zugrunde, dass bei einem brake-by-wire Bremssystem im Normalbetrieb und in Abwesenheit von Regelfunktionen, wie einer Antiblockierregelung, die Druckbereitstellungseinrichtung mit den Radbremsen bei einer Druckbeaufschlagung ein geschlossenes hydraulisches System bilden. Folglich ist in diesem Fall grundsätzlich das Verhältnis von dem in dem Bremssystem herrschenden Druck und dem hierzu durch die Druckbereitstellungseinrichtung verdrängten Volumen vorhersehbar bzw. bekannt.
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Dies ändert sich jedoch, wenn beispielsweise in Folge eines Regeleingriffs ein Teil des aufgebauten Drucks durch Öffnen der Auslassventile der Radbremsen abgebaut wird. In diesem Fall wird das in dem hydraulischen System, bestehend aus Druckbereitstellungseinrichtung und Radbremsen verfügbare Bremsflüssigkeitsvolumen reduziert. Als Folge hiervon wird eine ermittelte Druck-Volumen Kennlinie in dem hydraulischen System von einer erwarteten Kennlinie abweichen, da das Gesamtvolumen reduziert ist. Dies würde wiederum als vermeintliche Leckage identifiziert werden.
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Eine solche Fehlinterpretation wird jedoch erfindungsgemäß dadurch vermieden, dass permanent, und insbesondere während eines Druckaufbaus in dem Bremssystem, das in dem Bremsflüssigkeitsbehälter befindliche Bremsflüssigkeitsvolumen überwacht wird. So fließt das aus den Radbremsen infolge eines Öffnens der Auslassventile entwichene Bremsflüssigkeitsvolumen zurück in den Bremsflüssigkeitsbehälter und wird dort als ansteigender Flüssigkeitspegel registriert. Aus dem Anstieg kann wiederum ermittelt werden, wie viel Bremsflüssigkeitsvolumen aus dem hydraulischen System während der Druckstellung entwichen ist, was wiederum zur Korrektur der ermittelten Druck-Volumen-Kennlinie in dem hydraulischen System genutzt werden kann.
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Folglich ist durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Überwachung des Bremsflüssigkeitsvolumen auch während der Durchführung von Regelfunktionen möglich. Erst wenn selbst bei Berücksichtigung der zuvor beschriebenen Korrektur weiterhin ein Verlust von Bremsflüssigkeit erkannt wird, ist von einer Leckage des Systems auszugehen. Dabei funktioniert das erfindungsgemäße Verfahren unabhängig von dem Schaltzustand der hydraulischen Komponenten des Bremssystems.
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Die Referenz für das Verhältnis von verdrängtem Bremsflüssigkeitsvolumen zu Druck kann dabei beispielsweise kurz nach einer erfolgten Wartung des Bremssystems ermittelt werden, da in diesem Fall Leckagen ausgeschlossen werden können. Die so ermittelte Referenz kann dann beispielsweise in einem Bremsensteuergerät hinterlegt sein und bei Durchführung des Verfahrens aus einem entsprechenden Speicherbereich ausgelesen werden.
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Dabei ist nach einer Ausführungsform vorgesehen, dass es sich bei der Druckbereitstellungseinrichtung um einen durch einen elektromotorisch angetrieben Linearaktuator betätigten Druckzylinder mit einem Druckraum und einem durch den Linearaktuator verschiebbaren Zylinderkolben handelt, wobei das zur Erzeugung des Drucks verdrängten Bremsflüssigkeitsvolumen aus einem Verschiebeweg des Zylinderkolbens und der Geometrie des Druckraums ermittelt wird. Bei dem Linearaktuator handelt es sich dabei im Wesentlichen um ein Rotations-Translationsgetriebe, das mit einem Elektromotor so verbunden ist, dass eine Rotation der Motorwelle des Elektromotors in eine Linearbewegung bzw. einen Vortrieb eines mit dem Linearaktuator verbundenen Druckzylinder umgesetzt wird. Vorzugsweise wird dabei ein Kugelgewindetrieb als Rotations-Translationsgetriebe eingesetzt, das sich durch eine besonders niedrige Reibung auszeichnet. Der Verschiebeweg des Zylinderkolbens kann beispielsweise auf einfache Art und Weise aus Betriebsparametern des Elektromotors und der Übersetzung des Linearaktuators, also des Vortriebs pro Umdrehung des Elektromotors, bestimmt werden.
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Neben einem Abfließen eines Teils der Bremsflüssigkeit aufgrund einer Öffnung der Auslassventile der Radbremsen können auch weitere Faktoren einen Einfluss auf das Verhältnis von Druck zu verdrängtem Bremsflüssigkeitsvolumen in dem hydraulischen System haben. Hierzu ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass bei dem Ermitteln des in dem Bremskreis herrschenden Drucks und/oder bei dem Ermitteln der effektiven Volumenverdrängung die Temperatur der Bremsflüssigkeit und/oder der Radbremsen berücksichtigt wird. So kann beispielsweise eine Temperatur der Bremsflüssigkeit, die höher als die Temperatur ist, zu der die Referenz ermittelt wurde, zu einem höheren Druck bei gleicher Volumenverdrängung bzw. zu geringerer Volumenaufnahme bei gleichem Druck führen, da sich die Bremsflüssigkeit mit steigender Temperatur ausdehnen kann.
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Ferner kann die Temperatur der Bremsanlage und insbesondere der Radbremsen auch einen Einfluss auf die Ausdehnung der mechanischen Elemente des Bremssystems haben, was sich wiederum auf eine ermittelte Volumenverdrängung auswirkt. Zur Berücksichtigung der Temperatur kann beispielsweise eine Tabelle mit Korrekturwerten herangezogen werden, die zusammen mit der Referenz ausgelesen wird.
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Eine weitere Fehlerquelle des Verfahrens liegt in einem fehlerhaft ermittelten Bremsflüssigkeitsvolumen in dem Bremsflüssigkeitsbehälter, beispielsweise aufgrund einer aktuellen Fahrsituation des Fahrzeugs. So ist nach einer Ausführungsform vorgesehen, dass bei dem Ermitteln einer Änderung des in dem Bremsflüssigkeitsbehälter befindlichen Bremsflüssigkeitsvolumens während der Druckbeaufschlagung ein Neigungswinkel des Fahrzeugs berücksichtigt wird. Je nach der Lage des Füllstandsensors innerhalb des Bremsflüssigkeitsbehälters kann dabei für unterschiedliche Neigungswinkel des Fahrzeugs ein unterschiedlicher Füllstand der Bremsflüssigkeit in dem Bremsflüssigkeitsbehälter für ein tatsächlich identisches Bremsflüssigkeitsvolumen in dem Bremsflüssigkeitsbehälter ermittelt werden. Eine solche fehlerhafte Erkennung des Füllstands kann jedoch bei Kenntnis des Neigungswinkels des Fahrzeugs kompensiert werden.
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Dabei ist insbesondere nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass bei dem Ermitteln einer Änderung des in dem Bremsflüssigkeitsbehälter befindlichen Bremsflüssigkeitsvolumens während der Druckbeaufschlagung eine Geometrie des Bremsflüssigkeitsbehälters berücksichtigt wird. So kann sich je nach der Geometrie des Bremsflüssigkeitsbehälters eine Neigung des Fahrzeugs unterschiedlich auf den ermittelten Füllstand und mithin das ermittelte Bremsflüssigkeitsvolumen im Bremsflüssigkeitsbehälter auswirken.
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Ferner ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass bei dem Ermitteln einer Änderung des in dem Bremsflüssigkeitsbehälter befindlichen Bremsflüssigkeitsvolumens während der Druckbeaufschlagung eine Querbeschleunigung und/oder eine Längsbeschleunigung des Fahrzeugs berücksichtigt wird. Auch hierbei wird vorzugsweise gleichzeitig die Geometrie des Bremsflüssigkeitsbehälters berücksichtigt.
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Die Querbeschleunigung des Fahrzeugs wird dabei nach einer weiteren Ausführungsform auf einfache Art und Weise aus einem Lenkwinkel einer Fahrzeuglenkung und einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt. Folglich muss hier nicht auf einen Beschleunigungssensor zurückgegriffen werden.
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Gleichermaßen kann nach einer weiteren Ausführungsform auch die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs ohne Beschleunigungssensoren ermittelt werden, indem die Längsbeschleunigung aus wenigstens einer Raddrehzahl eines Rades des Fahrzeugs ermittelt wird. Insbesondere gibt dabei eine Änderung der Raddrehzahl unter Kenntnis des Radius des Rades einen Aufschluss über die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs.
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Die vorstehend beschriebenen Ungenauigkeiten bei einer Bestimmung des Füllstands der Bremsflüssigkeit in dem Bremsflüssigkeitsbehälter werden nach einer weiteren Ausführungsform ferner dadurch kompensiert, dass der Bremsflüssigkeitsbehälter wenigstens zwei analoge Füllstandsensoren aufweist, wobei ein durch einen ersten Füllstandsensor im Zuge der Ermittlung der Änderung des in dem Bremsflüssigkeitsbehälter befindlichen Bremsflüssigkeitsvolumens ermittelter Flüssigkeitspegel in dem Bremsflüssigkeitsbehälter mittels eines durch einen zweiten Füllstandsensor ermittelten Flüssigkeitspegel plausibilisiert wird. Dabei wird ein ermittelter Flüssigkeitspegel vorzugsweise erst dann im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet, wenn der durch den ersten Füllstandsensor ermittelte Flüssigkeitspegel innerhalb einer definierten Toleranz um den durch den zweiten Füllstandsensor ermittelten Flüssigkeitspegel liegt.
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Dabei ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass bei der Plausibilisierung die relative Lage der Füllstandsensoren zueinander und zusätzlich eine Geometrie des Bremsflüssigkeitsbehälters und/oder ein Neigungswinkel des Fahrzeugs und/oder eine Querbeschleunigung des Fahrzeugs und/oder eine Längsbeschleunigung des Fahrzeugs berücksichtigt wird.
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel eines hydraulischen Bremssystems,
- 2 ein Flussdiagramm des Verfahrens,
- 3 verschiedene Konstellationen von Flüssigkeitspegeln in einem Bremsflüssigkeitsbehälter mit einem Füllstandsensor und
- 4 verschiedene Konstellationen von Flüssigkeitspegeln in einem Bremsflüssigkeitsbehälter mit zwei Füllstandsensoren.
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Im Folgenden werden einander ähnliche oder identische Merkmale mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines hydraulischen Bremssystems für ein Kraftfahrzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt. Das Bremssystem weist dabei vier hydraulisch betätigbare Radbremsen 8a-8d auf. Das Bremssystem umfasst einen mittels eines Betätigungs- bzw. Bremspedals 1 betätigbaren Hauptbremszylinder 2, einen mit dem Hauptbremszylinder 2 zusammenwirkenden Wegsimulator bzw. eine Simulationseinrichtung 3, einen unter Atmosphärendruck stehenden Bremsflüssigkeitsbehälter 4, eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 5, und eine Ventilanordnung 90 mit radindividuellen Bremsdruckmodulationsventilen, welche beispielsgemäß als Einlassventile 6a-6d und Auslassventile 7a-7d ausgeführt sind.
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Beispielsgemäß ist die Radbremse 8a dem linken Vorderrad (FL), die Radbremse 8b dem rechten Vorderrad (FR), die Radbremse 8c dem linken Hinterrad (RL) und die Radbremse 8d dem rechten Hinterrad (RR) zugeordnet.
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Der Hauptbremszylinder 2 weist in einem Gehäuse 16 einen Hauptbremszylinderkolben 15 auf, der eine hydraulische Druckkammer 17 begrenzt, und stellt einen einkreisigen Hauptbremszylinder dar. Die Druckkammer 17 nimmt eine Rückstellfeder 9 auf, die den Kolben 15 bei unbetätigtem Hauptbremszylinder 2 in einer Ausgangslage positioniert. Die Druckkammer 17 steht einerseits über in dem Kolben 15 ausgebildete radiale Bohrungen sowie eine entsprechende Druckausgleichsleitung 41 mit dem Bremsflüssigkeitsbehälter 4 in Verbindung, wobei diese durch eine Relativbewegung des Kolbens 17 im Gehäuse 16 absperrbar sind. Die Druckkammer 17 steht andererseits mittels eines hydraulischen Leitungsabschnitts (auch als erste Zufuhrleitung bezeichnet) 22 mit einer Bremsversorgungsleitung 13 in Verbindung, an welche die Eingangsanschlüsse der Einlassventile 6a-6d angeschlossen sind. So ist die Druckkammer 17 des Hauptbremszylinders 2 mit allen Einlassventile 6a-6d verbunden.
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In der Druckausgleichsleitung 41 bzw. in der Verbindung zwischen der Druckkammer 17 und dem Bremsflüssigkeitsbehälter 4 ist beispielsgemäß kein Ventil, insbesondere kein elektrisch oder hydraulisch betätigbares Ventil und kein Rückschlagventil, angeordnet.
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Alternativ kann in der Druckausgleichsleitung 41 bzw. zwischen dem Hauptbremszylinder 2 und dem Bremsflüssigkeitsbehälter 4 ein, insbesondere stromlos offenes, Diagnoseventil, bevorzugt eine Parallelschaltung eines stromlos offenen Diagnoseventils mit einem zum Bremsflüssigkeitsbehälter 4 hin schließenden Rückschlagventil, enthalten sein.
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Zwischen der an die Druckkammer 17 angeschlossenen Zufuhrleitung 22 und der Bremsversorgungsleitung 13 ist ein Trennventil 23 angeordnet bzw. Druckkammer 17 ist mit der Bremsversorgungsleitung 13 über die erste Zufuhrleitung 22 mit einem Trennventil 23 verbunden. Trennventil 23 ist als ein elektrisch betätigbares, vorzugsweise stromlos offenes (SO-), 2/2-Wegeventil ausgebildet. Durch das Trennventil 23 kann die hydraulische Verbindung zwischen der Druckkammer 17 und der Bremsversorgungsleitung 13 abgesperrt werden.
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Kolbenstange 24 koppelt die Schwenkbewegung des Bremspedals 1 infolge einer Pedalbetätigung mit der Translationsbewegung des Hauptbremszylinderkolbens 15, dessen Betätigungsweg von einem vorzugsweise redundant ausgeführten Wegsensor 25 erfasst wird. Dadurch ist das entsprechende Kolbenwegsignal ein Maß für den Bremspedalbetätigungswinkel. Es repräsentiert einen Bremswunsch eines Fahrzeugführers.
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Ein an die erste Zufuhrleitung 22 angeschlossener Drucksensor 20 erfasst den in der Druckkammer 17 durch ein Verschieben des Kolbens 15 aufgebauten Druck. Dieser Druckwert kann ebenso zur Charakterisierung oder Bestimmung des Bremswunschs des Fahrzeugführers ausgewertet werden. Alternativ zu einem Drucksensor 20 kann auch ein Kraftsensor 20 zur Bestimmung des Bremswunschs des Fahrzeugführers verwendet werden.
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Die Simulationseinrichtung 3 ist beispielsgemäß hydraulisch ausgeführt und hydraulisch an den Hauptbremszylinder 2 angekoppelt. Simulationseinrichtung 3 weist beispielsweise im Wesentlichen eine Simulatorkammer 29, eine Simulatorrückkammer 30 sowie einen die beiden Kammern 29, 30 voneinander trennenden Simulatorkolben 31 auf. Simulatorkolben 31 stützt sich durch ein in der (beispielsgemäß trockenen) Simulatorrückkammer 30 angeordnetes elastisches Element 33 (z.B. Simulatorfeder) an einem Gehäuse ab. Die hydraulische Simulatorkammer 29 ist beispielsgemäß mittels eines vorzugsweise elektrisch betätigbaren, vorzugsweise stromlos geschlossenen Simulatorfreigabeventils 32 mit der Druckkammer 17 des Hauptbremszylinders 2 verbunden. Ein hydraulisch antiparallel zum Simulatorfreigabeventil 32 angeordnetes Rückschlagventil 34 ermöglicht unabhängig vom Schaltzustand des Simulatorfreigabeventils 32 ein weitgehend ungehindertes Zurückströmen der Bremsflüssigkeit von der Simulatorkammer 29 zur Hauptbremszylinder-Druckkammer 17.
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Das Bremssystem umfasst, wie bereits erwähnt, je hydraulisch betätigbarer Radbremse 8a-8d ein Einlassventil 6a-6d und ein Auslassventil 7a-7d, die paarweise über Mittenanschlüsse hydraulisch zusammengeschaltet und an die Radbremse 8a-8d angeschlossen sind. Den Einlassventilen 6a-6d ist jeweils ein zu der Bremsversorgungsleitung 13 hin öffnendes, nicht näher bezeichnetes Rückschlagventil parallel geschaltet. Die Ausgangsanschlüsse der Auslassventile 7a-7d sind über eine gemeinsame Rücklaufleitung 14 mit dem Bremsflüssigkeitsbehälter 4 verbunden.
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Die elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 5 ist als eine hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung (bzw. ein einkreisiger elektrohydraulischer Aktuator (Linearaktuator)) ausgebildet, deren Kolben 36 von einem schematisch angedeuteten Elektromotor 35 unter Zwischenschaltung eines ebenfalls schematisch dargestellten Rotations-Translationsgetriebes 39 betätigbar ist. Kolben 36 begrenzt den einzigen Druckraum 37 der Druckbereitstellungseinrichtung 5.
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Ein der Erfassung der Rotorlage des Elektromotors 35 dienender, lediglich schematisch angedeuteter Rotorlagensensor ist mit dem Bezugszeichen 44 bezeichnet.
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An den Druckraum 37 der elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung 5 ist ein Leitungsabschnitt (auch als zweite Zufuhrleitung bezeichnet) 38 angeschlossen. Zufuhrleitung 38 ist über ein elektrisch betätigbares, vorzugsweise stromlos geschlossenes, Zuschaltventil 26 mit der Bremsversorgungsleitung 13 verbunden. Durch das Zuschaltventil 26 kann die hydraulische Verbindung zwischen dem Druckraum 37 der elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung 5 und der Bremsversorgungsleitung 13 (und damit den Eingangsanschlüssen der Einlassventile 6a-6d) gesteuert geöffnet und abgesperrt werden.
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Der durch die Kraftwirkung des Kolbens 36 auf die im Druckraum 37 eingeschlossene Bremsflüssigkeit erzeugte Aktuatordruck wird in die zweite Zufuhrleitung 38 eingespeist. In einer „Brake-by-Wire“-Betriebsart, insbesondere in einem fehlerfreien Zustand des Bremssystems, wird Zufuhrleitung 38 über das Zuschaltventil 26 mit der Bremsversorgungsleitung 13 verbunden. Auf diesem Weg erfolgt bei einer Normalbremsung ein Radbremsdruckauf- und -abbau für alle Radbremsen 8a-8d durch Vor- und Zurückfahren der Kolbens 36.
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Bei einem Druckabbau durch Zurückfahren des Kolbens 36 strömt das vorher aus dem Druckraum 37 der Druckbereitstellungseinrichtung 5 in die Radbremsen 8a-8d verschobene Bremsflüssigkeit auf dem gleichen Wege wieder in den Druckraum 37 zurück.
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Alternativ können radindividuell unterschiedliche Radbremsdrücken einfach mittels der Einlass- und Auslassventile 6a-6d, 7a-7d eingestellt werden. Bei einem entsprechenden Druckabbau strömt der über die Auslassventile 7a-7d abgelassene Bremsflüssigkeitsanteil über die Rücklaufleitung 14 in den Bremsflüssigkeitsbehälter 4.
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Ein Nachsaugen von Bremsflüssigkeit in den Druckraum 37 ist durch ein Zurückfahren des Kolbens 36 bei geschlossenem Zuschaltventil 26 möglich, indem Bremsflüssigkeit aus dem Behälter 4 über die Leitung 42 mit einem in Strömungsrichtung zum Aktuator 5 öffnenden Rückschlagventil 53 in den Aktuatordruckraum 37 strömen kann. Ein Nachsaugen von Bremsflüssigkeit kann beispielsweise notwendig werden, wenn aufgrund einer Regelfunktion so viel Bremsflüssigkeit über geöffnete Auslassventile 7a-7d zurück in den Bremsflüssigkeitsbehälter 4 geströmt ist, dass ein nachfolgender Druckaufbau nicht mehr umgesetzt werden kann.
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Beispielsgemäß ist Druckraum 37 außerdem in einem unbetätigten Zustand des Kolbens 36 über ein oder mehrere Schnüffellöcher mit dem Bremsflüssigkeitsbehälter 4 verbunden. Diese Verbindung zwischen Druckraum 37 und Bremsflüssigkeitsbehälter 4 wird bei einer (ausreichenden) Betätigung des Kolbens 36 in Betätigungsrichtung 27 getrennt.
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In der Bremsversorgungsleitung 13 ist ein elektrisch betätigbares, stromlos offenes Kreistrennventil 40 angeordnet, durch welches die Bremsversorgungsleitung 13 in einen ersten Leitungsabschnitt 13a, welcher (über das Trennventil 23) mit dem Hauptbremszylinder 2 verbunden ist, und einen zweiten Leitungsabschnitt 13b, welcher (über das Zuschaltventil 26) mit der Druckbereitstellungseinrichtung 5 verbunden ist, trennbar ist. Der erste Leitungsabschnitt 13a ist mit den Einlassventilen 6a, 6b der Radbremsen 8a, 8b verbunden und der zweite Leitungsabschnitt 13b ist mit den Einlassventilen 6c, 6d der Radbremsen 8c, 8d verbunden. Bei geöffnetem Kreistrennventil 40 ist das Bremssystem einkreisig ausgeführt. Durch Schließen des Kreistrennventils 40 kann das Bremssystem, insbesondere situationsgerecht gesteuert, in zwei Teilbremskreise I und II aufgetrennt oder aufgeteilt werden. Dabei ist im ersten Teilbremskreis I der Hauptbremszylinder 2 (über das Trennventil 23) mit nur noch den Einlassventilen 6a, 6b der Radbremsen 8a, 8b der Vorderachse VA verbunden, und im zweiten Teilbremskreis II die Druckbereitstellungseinrichtung 5 (bei geöffnetem Zuschaltventil 26) mit nur noch den Radbremsen 8c und 8d der Hinterachse HA verbunden.
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Die Eingangsanschlüsse aller Einlassventile 6a-6d können bei offenem Kreistrennventil 40 mittels der Bremsversorgungsleitung 13 mit einem Druck versorgt werden, der in einer ersten Betriebsart (z.B. „Brake-by-Wire“-Betriebsart) dem Bremsdruck entspricht, der von der Druckbereitstellungseinrichtung 5 bereitgestellt wird. Die Bremsversorgungsleitung 13 kann in einer zweiten Betriebsart („Rückfallbetriebsart“) mit dem Druck der Druckkammer 17 des Hauptbremszylinders 2 beaufschlagt werden.
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Das Bremssystem umfasst je Teilbremskreis I bzw. II einen Drucksensor 19. Dieser ist bevorzugt vor einer der Radbremsen des Teilbremskreises I bzw. II, z.B. den Radbremsen 8a bzw. 8d, z.B. zwischen Einlassventil und Radbremse, angeordnet.
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Das Bremssystem weist ferner einen analogen Füllstandsensor 50 zur Bestimmung eines Füllstands in dem Bremsflüssigkeitsbehälter 4 auf. Füllstandsensor 50 ist dazu ausgebildet, den Füllstand der Bremsflüssigkeit in dem Bremsflüssigkeitsbehälter 4 über einen kontinuierlichen Messbereich zu ermitteln.
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Ausgehend von dem in 1 dargestellten Bremssystem wird nun im Folgenden mit Bezug zu 2 eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben.
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Dabei wird in einem ersten Verfahrensschritt 100 die in einem Bremskreis, bestehend aus Druckbereitstellungseinrichtung 5, Bremsversorgungsleitung 13 und Radbremsen 8a-8d, befindliche Bremsflüssigkeit durch die Druckbereitstellungseinrichtung 5 mit einem Druck beaufschlagt. Der Druck wird dabei beispielsweise auf Grundlage eines Betätigungssignals, ermittelt durch den Wegsensor 25 oder den Drucksensor 20, eingestellt.
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Anschließend in Schritt 110 wird das Bremsflüssigkeitsvolumen ermittelt, das durch die Druckbereitstellungseinrichtung 5 zur Erzeugung des Drucks verdrängt wurde. Hierzu kann beispielsweise mittels des Rotorlagensensors 44 und Kenntnis des Übersetzungsverhältnis des Rotations-Translationsgetriebes 39 der Vortrieb des Kolbens 36 in den Druckraum 37 und mithin das durch den Kolben 36 verdrängte Bremsflüssigkeitsvolumen ermittelt werden.
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In Abwesenheit einer Regelfunktion der Radbremsdrücke, also dauerhaft geschlossenen Auslassventilen 7a-7d, bilden dabei die Druckbereitstellungseinrichtung 5, die Bremsversorgungsleitung 13 und die Radbremsen 8a-8d ein in sich abgeschlossenes hydraulisches System. Das in diesem hydraulischen System eingeschlossene Bremsflüssigkeitsvolumen ist in Abwesenheit einer Leckage konstant. Folglich wäre in diesem Fall das Verhältnis zwischen verdrängtem Bremsflüssigkeitsvolumen und dem in dem Bremskreis herrschenden Druck eindeutig vorhersehbar. Folglich könnte allein aus einer Betrachtung einer entsprechenden Druck-Volumen-Kennlinie eine Leckage erkannt werden.
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Bei Vorliegen einer Regelfunktion kann jedoch aufgrund einer Öffnung eines oder mehrerer Auslassventile 8a-8d ein Teil der Bremsflüssigkeit aus dem Bremskreis zurück in den Bremsflüssigkeitsbehälter 4 strömen. Die Folge hiervon wäre eine Druck-Volumen-Kennlinie, die eine Leckage andeutet, obwohl tatsächlich keine Leckage vorliegt.
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Dies wird erfindungsgemäß jedoch dadurch verhindert, dass in Schritt 120 mittels des Füllstandsensors 50 eine Änderung des in dem Bremsflüssigkeitsbehälter befindlichen Bremsflüssigkeitsvolumen während der Druckbeaufschlagung ermittelt wird.
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Die so ermittelte Änderung des Bremsflüssigkeitsvolumens entspricht grade jenem Volumenanteil, der aus dem Bremskreis über die Auslassventile 8a-8d in den Bremsflüssigkeitsbehälter 4 zurückgeflossen ist. Folglich kann unter Kenntnis dieser Änderung des Bremsflüssigkeitsvolumens in Schritt 130 eine effektive Volumenverdrängung der Druckbereitstellungseinrichtung 5 aus dem ermittelten, durch die Druckbereitstellungseinrichtung 5 verdrängten Bremsflüssigkeitsvolumen und der Änderung des in dem Bremsflüssigkeitsbehälter 4 befindlichen Bremsflüssigkeitsvolumens ermittelt werden.
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Zusätzlich zu der effektiven Volumenverdrängung wird ferner in Schritt 140 der in dem Bremskreis herrschende Druck ermittelt, beispielsweise durch einen der Drucksensoren 19. Der Verfahrensschritt 140 kann dabei durchaus auch vor Schritt 130 ausgeführt werden.
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Das so ermittelte Wertepaar aus effektiver Volumenverdrängung und in dem Bremskreis herrschenden Druck wird dann in Schritt 150 mit einer Referenz verglichen, die vorzugsweise einen Sollwert für das Verhältnis von Druck zu verdrängtem Volumen in dem Bremskreis vorgibt. Wird dabei festgestellt, dass eine signifikante Abweichung von dem durch die Referenz vorgegebenen Verhalten vorliegt, wird in Schritt 160 eine Leckage signalisiert, beispielsweise durch Einschalten einer entsprechenden Warnlampe im Fahrzeuginnenraum. Eine signifikante Abweichung liegt dabei vor, wenn der für die effektive Volumenverdrängung herrschende Druck niedriger ist, als ein in der Referenz hinterlegter Druck für die effektive Volumenverdrängung, oder die für den herrschenden Druck ermittelte effektive Volumenverdrängung größer ist, als gemäß der Referenz zu erwarten wäre.
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Die vorstehende Bestimmung von effektiver Volumenverdrängung und herrschendem Druck kann dabei auch während einer Druckstellung fortlaufend erfolgen, sodass eine Leckage frühzeitig erkannt wird.
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Für das vorstehend beschriebene Verfahren ist es insbesondere vorteilhaft, wenn eine Änderung des in dem Bremsflüssigkeitsbehälter 4 befindlichen Bremsflüssigkeitsvolumen so genau wie möglich erfasst wird. Hierzu ist nach Ausführungsformen des Verfahrens vorgesehen, dass bei dem Ermitteln der Änderung des Bremsflüssigkeitsvolumens in dem Bremsflüssigkeitsbehälter eine Vielzahl von Einflussgrößen berücksichtigt werden. So wird nach Ausführungsformen unter anderem ein Neigungswinkel des Fahrzeugs, eine Längs- und/oder Querbeschleunigung und eine Geometrie des Bremsflüssigkeitsbehälters 4 berücksichtigt.
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Im Folgenden werden mit Bezug auf 3 exemplarisch mehrere Situationen beschrieben, anhand derer die Wirkung der vorstehenden Einflussgrößen näher erläutert werden.
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Hierzu ist in der 3 ein Bremsflüssigkeitsbehälter 4 mit einem analogen Füllstandsensor 50 in unterschiedlichen Situationen dargestellt. Der Bremsflüssigkeitsbehälter 4 weist dabei eine Trennwand 200 auf, die den Bremsflüssigkeitsbehälter 4 in einen ersten Teilbereich 202 und eine zweiten Teilbereich 204 unterteilt. Die Trennwand 200 erstreckt sich dabei nicht über die gesamte Höhe des Bremsflüssigkeitsbehälters 4, sodass berhalb der Trennwand 200 die Teilbereiche 202 und 204 miteinander verbunden sind. Der jeweilige Pegel der Bremsflüssigkeit ist durch die gestrichelte Linie 206 markiert. Der Füllstandsensor 50 ist dabei so in dem Bremsflüssigkeitsbehälter 4 angeordnet, dass ausschließlich der Füllstand in dem ersten Teilbereich 202 direkt ermittelt werden kann.
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In der 3 a) ist die Situation dargestellt, in der der Flüssigkeitspegel 206 oberhalb der Trennwand ist und der Flüssigkeitspegel exakt waagerecht verläuft, das Fahrzeug also weder eine Neigung aufweist, noch einer Quer- oder Längsbeschleunigung unterliegt. In diesem Fall kann der Füllstand direkt durch den Füllstandsensor 50 ermittelt werden.
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In 3 b) ist der Flüssigkeitspegel 206 unterhalb der Trennwand, wobei der Füllstand in beiden Teilbereichen 202 und 204 gleich ist. Da der Füllstandsensor nur den Füllstand in dem ersten Teilbereich 202 ermitteln kann, muss der Füllstand in dem zweiten Teilbereich 204 geschätzt werden. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das mögliche in dem zweiten Teilbereich 204 vorhandene Volumen als Fehler bzw. Toleranz für das ermittelte Gesamtvolumen angenommen wird. Alternativ kann angenommen werden, dass die beiden Teilbereiche 202 und 204 gleichmäßig entleert werden, sodass für beide Teilbereiche der gleiche Füllstand angenommen wird. Dies kann unter anderem von Vorangegangenen Zuständen des Fahrzeugs abhängig gemacht werden. So ist beispielsweise bei einer vorangegangenen, starken Querbeschleunigung, die die Flüssigkeit nach rechts beschleunigt hat, davon auszugehen, dass in dem ersten Teilbereich 202 weniger Bremsflüssigkeit verblieben ist, als in dem zweiten Teilbereich 204. Dies ist beispielsweise in 3 d) dargestellt.
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Schließlich ist in der 3 c) eine Situation dargestellt, bei der der Flüssigkeitspegel 206 nicht waagerecht verläuft, sondern vielmehr nach links abfällt. Dies kann beispielsweise durch eine Neigung oder Querbeschleunigung des Fahrzeugs verursacht werden. Dabei ist der Flüssigkeitspegel 206 jedoch oberhalb der Trennwand 200. Folglich kann direkt aus der Kenntnis der Querbeschleunigung eine zu erwartende Neigung des Flüssigkeitspegel 206 bestimmt werden. Unter Kenntnis der Geometrie des Bremsflüssigkeitsbehälters 4 kann aus der ermittelten Neigung des Flüssigkeitspegels 206 und dem durch den Füllstandsensor 50 ermittelten Füllstand auf das tatsächlich in dem Bremsflüssigkeitsbehälter 4 befindliche Bremsflüssigkeitsvolumen geschlossen werden.
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Ist dabei der Flüssigkeitspegel 206 unterhalb der Trennwand 200 angeordnet, wie es in der 3 e) dargestellt ist, kann, wie zuvor mit Bezug zu 3 b) und d) beschrieben, abgeschätzt werden, welches Bremsflüssigkeitsvolumen in dem zweiten Teilbereich 204 zu erwarten ist.
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In der 4 sind im Wesentlichen dieselben Situationen dargestellt, die zuvor mit Bezug zu 3 diskutiert wurden. Dabei ist jedoch bei dem in 4 dargestellten Bremsflüssigkeitsbehälter 4 neben dem Füllstandsensor 50 in dem ersten Teilbereich 202 ferner ein zweiter Füllstandsensor 50' vorgesehen, der so angeordnet ist, dass er den Füllstand in dem zweiten Teilbereich 204 direkt ermitteln kann. In diesem Fall kann ein durch den ersten Füllstandsensor 50 ermittelter Füllstand mittels des zweiten Füllstandsensors 50' plausibilisiert werden. So kann insbesondere in der in 4 c) dargestellten Situation aus der Zusammenschau der ermittelten Füllstände die Neigung des Flüssigkeitspegels 206 rekonstruiert werden, wodurch eine Plausibilisierung eines ermitteln Bremsflüssigkeitsvolumens möglich wird. Ferner ist bei Vorhandensein eines zweiten Füllstandsensors 50' bei einem Flüssigkeitspegel 206, der unterhalb der Trennwand 200 liegt, eine Abschätzung des Füllstands in dem zweiten Teilbereich 204 nicht mehr notwendig.
