DE102022209170A1

DE102022209170A1 - Verfahren zur Bestimmung eines druckabhängigen Referenzvolumens für ein Bremsflüssigkeitsvolumen

Info

Publication number: DE102022209170A1
Application number: DE102022209170.1A
Authority: DE
Inventors: Dominik Laumann; Andreas Reis; Sirko Seifert
Original assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2022-09-02
Filing date: 2022-09-02
Publication date: 2024-03-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines druckabhängigen Referenzvolumens (dV(p)) für ein Bremsflüssigkeitsvolumen in einem hydraulischen Bremssystem eines Fahrzeugs, wobei das Bremssystem einen Bremsflüssigkeitsbehälter (4) und einen mit dem Bremsflüssigkeitsbehälter (4) hydraulisch verbundenen Bremskreis aufweist, und wobei der Bremskreis eine Druckbereitstellungseinrichtung (5) und eine Mehrzahl von mit der Druckbereitstellungseinrichtung (5) hydraulisch verbundenen Radbremsen (8a-8d) aufweist. Das Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte:- Bestimmen einer erwarteten Volumenaufnahme (Vexp(p)) in Abhängigkeit eines in dem Bremskreis herrschenden Drucks (p),- Bestimmen der effektiven Volumenaufnahme (Veff(p)) in Abhängigkeit des vorherrschenden Drucks (p) anhand der erwarteten Volumenaufnahme (Vexp(p)), wobei die effektive Volumenaufnahme (Veff(p)) als lineare Funktion der erwarteten Volumenaufnahme (Vexp(p)) beschrieben wird, und- Bestimmen des Referenzvolumens (dV(p)) in Abhängigkeit des vorherrschenden Drucks (p) aus einer Differenz der effektiven Volumenaufnahme (Veff(p)) und der erwarteten Volumenaufnahme (Vexp(p)).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines druckabhängigen Referenzvolumens für ein Bremsflüssigkeitsvolumen in einem hydraulischen Bremssystem eines Fahrzeugs, ein Computerprogramm zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und ein Computerprogrammprodukt mit einem erfindungsgemäßen Computerprogramm.
Moderne hydraulische Bremssysteme werden zunehmend mit Überwachungsfunktionen ausgestattet, die 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.
Eine solche Überwachung ist insbesondere für Bremssysteme relevant, die als 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.
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.
Bei der Überwachung des verfügbaren Volumens an Bremsflüssigkeit wird unter anderem das Vorhandensein von Luft oder Leckagen in dem Bremssystem überwacht. Eine solche Überwachung kann beispielsweise anhand eines Vergleichs einer effektiven Volumenaufnahme des Bremssystems mit einer erwarteten Volumenaufnahme vorgenommen werden. Dabei wird ein Fehlvolumen, welches zu Beginn eines Bremsvorgangs festgestellt wird, als Luft, und ein Fehlvolumen, welches sich über einen Bremsvorgang fortlaufend aufbaut, als Leckage interpretiert.
Aus der DE102019215418A1 ist eine Möglichkeit zum Erkennen von Leckagen in einem Bremssystem bekannt geworden, mittels welcher eine genaue Aussage über das verfügbare Gesamtvolumen und über das Vorhandensein von Leckagen getätigt werden kann.
Neben dem Vorhandensein von Luft oder Leckagen in dem Bremssystem können weitere hydraulische Effekte zu einem erhöhten Volumenverbrauch und damit zu einem Fehlvolumen in dem Bremssystem führen. In dieser Hinsicht kann zwischen zeit- und druckabhängigen Effekten, wie beispielsweise einer Leckage, druckabhängigen Effekten, wie einer geänderten Druck-Volumen-Kennlinie, beispielsweise infolge einer erhöhten Elastizität einer heißen Bremse, und zeit- und druckunabhängigen Effekten, wie dem Vorhandensein von Luft, einem Lüftspiel oder Schrägverschleiß, oder einer Ausgasung, beispielsweise im Falle einer siedenden Bremsflüssigkeit, unterschieden werden.
Während eine Leckage in dem Bremssystem individuell feststellbar ist, werden weitere zu Fehlvolumina führende hydraulische Effekte häufig gemeinsam berücksichtig und als über den gesamten relevanten Druckbereich konstant angenommen. Die Annahme eines hieraus resultierenden konstanten Fehlvolumens kann aber zu einer fehlerbehafteten Bewarnung führen, da die für die Entstehung des Fehlvolumens verantwortlichen hydraulischen Effekte durchaus vom herrschenden Druck abhängen.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur zuverlässigen Bestimmung eines Fehlvolumens eines Bremsflüssigkeitsvolumens in einem hydraulischen Bremssystem bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren gemäß Anspruch 1, das Computerprogramm nach Anspruch 13 und das Computerprogrammprodukt nach Anspruch 14. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um ein Verfahren zur Bestimmung eines druckabhängigen Referenzvolumens für ein Bremsflüssigkeitsvolumen in einem hydraulischen Bremssystem eines Fahrzeugs, wobei das Bremssystem einen Bremsflüssigkeitsbehälter und einen mit dem Bremsflüssigkeitsbehälter hydraulisch verbundenen Bremskreis aufweist, und wobei der Bremskreis eine Druckbereitstellungseinrichtung und eine Mehrzahl von mit der Druckbereitstellungseinrichtung hydraulisch verbundenen Radbremsen aufweist, umfassend folgende Verfahrensschritte,

- Bestimmen einer erwarteten Volumenaufnahme in Abhängigkeit eines in dem Bremskreis herrschenden Drucks,
- Bestimmen der effektiven Volumenaufnahme in Abhängigkeit des vorherrschenden Drucks anhand der erwarteten Volumenaufnahme, wobei die effektive Volumenaufnahme als lineare Funktion der erwarteten Volumenaufnahme beschrieben wird, und
- Bestimmen des Referenzvolumens in Abhängigkeit des vorherrschenden Drucks aus einer Differenz der effektiven Volumenaufnahme und der erwarteten Volumenaufnahme.

Das erfindungsgemäße Referenzvolumen stellt somit ein druckabhängiges Fehlvolumen infolge hydraulischer Effekte dar. Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit eine präzise Bestimmung des jeweiligen Referenz- bzw. Fehlvolumens in Abhängigkeit des in dem Bremssystem vorherrschenden Drucks.
Beispielsweise kommt es im Falle, dass die Bremse heiß wird, zu einer geänderten Elastizität des Bremssattels und somit zu einer geänderten Druck-Volumen-Kennlinie, welche für die Bremsflüssigkeit die Abhängigkeit des Volumens vom Druck beschreibt. Die Volumenaufnahme ist nämlich auch abhängig von der Temperatur und darüber hinaus auch von der Konstruktion des Bremssattels der Bremse. Die Folge ist also eine beträchtlich höhere Volumenaufnahme im Vergleich zur erwarteten Volumenaufnahme und entsprechend auch zu einem anderen relevanten Fehlvolumen. Wird das Fehlvolumen also als zeitlich konstant über den gesamten Druckbereich angenommen, kann es zu einer fehlerhaften Bewarnung kommen, insbesondere im Falle einer Druckänderung innerhalb des Bremssystems. Durch Berücksichtigung des erfindungsgemäßen Referenzvolumens dagegen kann die Überwachung des Bremsflüssigkeitsvolumens erheblich verbessert werden, insbesondere kann das Auftreten von Fehlwarnungen minimiert werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens werden Wertepaare in Form von Werten für den in dem Bremskreis herrschenden Druck und für die effektive Volumenaufnahme bei dem herrschenden Druck in Folge einer Beaufschlagung der in dem Bremskreis befindlichen Bremsflüssigkeit mit einem Druck durch die Druckbereitstellungseinrichtung ermittelt, insbesondere gemessenen. Die effektive Volumenaufnahme und der jeweils vorherrschende Druck können entsprechend fortlaufend während des Betriebs des Bremssystems bestimmt, insbesondere gemessen, werden.
In einer weiteren Ausgestaltung für das Verfahren wird für die Ermittlung oder Bestimmung der effektiven Volumenaufnahme eine Leckagemenge für die Bremsflüssigkeit berücksichtigt. Insbesondere kann die zu erwartende Leckagemenge von einem Wert für die effektive Volumenaufnahme subtrahiert werden.
Es ist in diesem Zusammenhang ferner von Vorteil, wenn die Leckagemenge anhand eines Leckageleitwerts ermittelt wird, bei welchem es sich um einen Volumenfluss in Abhängigkeit des Drucks handelt. Der Leckageleitwert kann beispielsweise aus dem Quotienten eines Differenzvolumenverbrauchs und eines Druckzeitintervalls, das ist ein Intergral des vorherrschenden Drucks über die Zeit, berechnet werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens werden eine Steigung und ein Ordinatenabschnitt, der die effektive Volumenaufnahme beschreibenden linearen Funktion anhand einer Mehrzahl an Wertepaaren für die ermittelte effektive Volumenaufnahme und den vorherrschenden Druck, bestimmt. Die Steigung und der Ordinatenabschnitt, welche die beiden Parameter der linearen Funktion darstellen, werden also vorzugsweise anhand von aufgenommenen Wertepaaren approximiert.
Beispielsweise kann ein Druckbereich für die Ermittlung der Parameter der linearen Funktion vorgegeben werden, vorzugsweise ein Intervall eines Druckaufbaus innerhalb eines Bremsvorgangs in dem Bremssystem. Zur Bestimmung der Steigung und des Ordinatenabschnitts werden vorzugsweise zumindest zwei Wertepaare herangezogen. Vorteilhaft ist jedoch die Verwendung von möglichst vielen Wertepaaren zur Verminderung des Einflusses von Messausreißern. Andererseits wird die Anzahl an Wertepaaren durch den verfügbaren Speicherplatz begrenzt.
Hinsichtlich der Bestimmung der Parameter der linearen Funktion ist es von Vorteil, wenn die Steigung und der Ordinatenabschnitt mittels eines rekursiven Approximationsverfahrens, insbesondere ein rekursives Least-Mean-Square-Verfahren oder ein auf einem Kalman Filter basierendes Verfahren, bestimmt werden. Die Verwendung eines rekursiven Verfahrens bietet den Vorteil, dass die Parameter fortlaufend bestimmbar sind und die zur Bestimmung verwendeten Wertepaare für die effektive Volumenaufnahme und den Druck nicht alle zwischengespeichert werden müssen. Dies ist insbesondere von Vorteil bei der Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem System mit begrenztem Speicherplatz, beispielsweise einem Embedded System.
Alternativ ist es von Vorteil, wenn die Steigung und der Ordinatenabschnitt mittels eines nicht rekursiven Verfahrens, beispielsweise mittels eines Least-Mean-Square-Verfahrens bestimmt werden. In diesem Falle können die zur Bestimmung der Parameter herangezogenen Wertepaare beispielsweise jeweils auf einer Speichereinheit zwischengespeichert werden.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Leckagemenge anhand einer Mehrzahl an Wertepaaren für die ermittelte effektive Volumenaufnahme und den vorherrschenden Druck bestimmt. Die Leckagemenge kann in diesem Zusammenhang vorteilhaft gemeinsam mit den Parametern der linearen Funktion bestimmt, insbesondere approximiert werden. Zur Bestimmung der Leckagemenge kann insbesondere dieselbe Methode herangezogen werden wie diejenige zur Bestimmung der Parameter. Neben den bestimmten Wertepaaren für die effektive Volumenaufnahme und den vorherrschenden Druck wird zur Bestimmung der Leckagemenge zudem ein Druckzeitintervall berücksichtigt.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens wird eine Abtastrate zur Aufnahme der Wertepaare für die effektive Volumenaufnahme und den vorherrschenden Druck vorgegeben. Die Abtastrate kann einerseits ein vorgebbares Zeitintervall sein. Die Dauer des Zeitintervalls kann dabei an weitere, in dem Bremssystem zur Steuerung und Regelung verschiedener Vorgänge, vorgegebene Zeitintervalle gekoppelt werden. Darüber hinaus ist es aber ebenfalls denkbar, die Abtastrate in Abhängigkeit des in dem Bremssystem vorherrschenden Drucks vorzugeben. Dies kann insbesondere sinnvoll sein, wenn die Anzahl an Wertepaaren begrenzt ist, um einen für die Bestimmung des erfindungsgemäßen Referenzvolumens relevanten Druckbereich möglichst gut abzudecken.
In einer Ausgestaltung für das Verfahren werden Wertepaare für die effektive Volumenaufnahme und den vorherrschenden Druck während mehrerer Bremsvorgänge umfassend ein Beaufschlagen der in dem Bremskreis befindlichen Bremsflüssigkeit mit einem Druck durch die Druckbereitstellungseinrichtung aufgenommen. Bei unterschiedlichen Bremsvorgängen treten unterschiedliche Drücke auf, so dass durch die Berücksichtigung mehrerer Bremsvorgänge die Genauigkeit hinsichtlich der an die bestimmten Wertepaare gekoppelte Bestimmung der Steigung und des Ordinatenabschnitts erheblich verbessert werden kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird das Bremsflüssigkeitsvolumen überwacht. In diesem Zusammenhang ist beispielsweise eine Überwachung hinsichtlich des Vorhandenseins von Luft, einer Leckage, oder hinsichtlich einer Änderung in der Druck-Volumen-Kennlinie denkbar.
So ist es von Vorteil, wenn im Falle, dass eine Differenz der effektiven Volumenaufnahme und dem Fehlvolumen bei dem vorherrschenden Druck einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet, ein Vorhandensein von Luft oder einer Leckage in dem Bremssystem signalisiert wird.
Darüber hinaus kann in einer Ausgestaltung des Verfahrens im Falle, dass die Steigung der die effektive Volumenverdrängung beschreibenden linearen Funktion kleiner als eins ist, ein geschlossener Zustand zumindest eines Ventils in dem Bremssystem signalisiert werden.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Computerprogramm mit Anweisungen, die, wenn das Computerprogramm von einem Computer ausgeführt wird, den Computer veranlassen, das erfindungsgemäße Verfahren nach einer der beschriebenen Ausgestaltungen auszuführen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Computerprogrammprodukt, auf welchem das erfindungsgemäße Computerprogramm gespeichert ist.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:

1 beispielhaft ein hydraulisches Bremssystem, für welches das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden kann,
2 Diagramme der effektiven Volumenaufnahme und der erwarteten Volumenaufnahme zur Illustration der Druckabhängigkeit des Fehlvolumens, und
3 die erfindungsgemäße Bestimmung der effektiven Volumenaufnahme.

Im Folgenden werden gleiche oder einander ähnliche Elemente jeweils mit demselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
In 1 ist ein hydraulisches Bremssystem für ein Kraftfahrzeug schematisch dargestellt. Das Bremssystem weist vier hydraulisch betätigbare Radbremsen 8a-8d auf und umfasst ferner 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.
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.
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.
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.
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.
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. 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.
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.
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.
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.
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.
Ein der Erfassung der Rotorlage des Elektromotors 35 dienender, lediglich schematisch angedeuteter Rotorlagensensor ist mit dem Bezugszeichen 44 bezeichnet.
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.
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 „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.
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.
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.
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.
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.
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.
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. „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.
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.
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.
In 2 ist ein Diagramm der erfindungsgemäß bestimmten effektiven Volumenaufnahme V_eff(p) (gestrichelte Linie), der herkömmlich bestimmten effektiven Volumenaufnahme V_cl(p) (gestrichelt-gepunktete Linie) und der erwarteten Volumenaufnahme V_exp(p) (durchgezogene Linie) in Abhängigkeit des im Bremssystem herrschenden Drucks p dargestellt.
Unter Annahme eines druckunabhängigen und zeitlich konstanten Fehlvolumens dV_cl=const. ergibt sich ausgehend von der erwarteten Volumenaufnahme V_eff(p) die Volumenaufnahme V_cl(p). Tatsächlich ist aber eine Abhängigkeit des Fehlvolumens dV_cl vom Druck p vorhanden, wie bereits ausgeführt. Diese Abhängigkeit wird durch das erfindungsgemäße Verfahren berücksichtigt. Die erfindungsgemäß bestimmte effektive Volumenaufnahme V_eff(p) berücksichtigt dagegen für unterschiedliche Drücke p unterschiedliche Referenzvolumina dV(p), wie hier beispielhaft anhand der Referenzvolumina dV₁(p₁)-dV₃(p₃) für die Drücke p₁-p₃ illustriert.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun anhand von 3 näher erläutert. In 3 sind die erwartete Volumenaufnahme V_exp(p) (durchgezogene Linie), Wertepaare für die effektive Volumenaufnahme und den vorherrschenden Druck (einzelne Punkte) und die bestimmte effektive Volumenaufnahme V_eff(p) dargestellt.
Die effektive Volumenaufnahme Veff(p) wird als lineare Funktion beschrieben: $V_{e f f} (p) = m V_{e x p} (p) + b$
Dabei ist m die Steigung und b der Ordinatenabschnitt der linearen Funktion. Die erwartete Volumenaufnahme V_exp(p) kann anhand einer hinterlegten Druck-Volumen-Kennlinie aus dem ermittelten in dem Bremssystem vorherrschenden Druck bestimmt werden.
Die Bestimmung der Parameter m und b der linearen Funktion erfolgt anhand von ermittelten, insbesondere gemessenen, Wertepaaren für die effektive Volumenaufnahme V_eff und dem jeweils vorherrschenden Druck p. Zur Bestimmung der Parameter kann ein geeignetes Approximationsverfahren herangezogen werden, wie bereits beschrieben.
Das druckabhängige Referenzvolumen dV(p) ergibt sich dann zu $d V (p) = V_{e f f} (p) - V_{e x p} (p)$
Es ist zudem möglich, für die Ermittlung oder Bestimmung der effektiven Volumenaufnahme V_eff(p) eine erwartete Leckagemenge L für die Bremsflüssigkeit zu berücksichtigen, beispielsweise kann die Leckagemenge L von der ermittelten Volumenaufnahme V_eff subtrahiert werden: $V_{e f f} (p) = V_{e f f, m e a s} - L$
Die Leckagemenge kann beispielsweise anhand des Leckageleitwerts G_Leak berechnet werden, wobei $L = G_{L e a k} \int p d t$
Es ist aber ebenfalls möglich, die Leckagemenge L anhand der ermittelten Wertepaare für die effektive Volumenaufnahme Veff und den Druck p sowie anhand des Druckzeitintervalls mitzubestimmen: $V_{e f f} (p, t) = m V_{e x p} (p) + b + G_{L e a k} \int p d t$
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102019215418 A1 [0006]

Claims

Verfahren zur Bestimmung eines druckabhängigen Referenzvolumens (dV(p)) für ein Bremsflüssigkeitsvolumen in einem hydraulischen Bremssystem eines Fahrzeugs, wobei das Bremssystem einen Bremsflüssigkeitsbehälter (4) und einen mit dem Bremsflüssigkeitsbehälter (4) hydraulisch verbundenen Bremskreis aufweist, und wobei der Bremskreis eine Druckbereitstellungseinrichtung (5) und eine Mehrzahl von mit der Druckbereitstellungseinrichtung (5) hydraulisch verbundenen Radbremsen (8a-8d) aufweist, umfassend folgende Verfahrensschritte, - Bestimmen einer erwarteten Volumenaufnahme (V_exp(p)) in Abhängigkeit eines in dem Bremskreis herrschenden Drucks (p), - Bestimmen der effektiven Volumenaufnahme (V_eff(p)) in Abhängigkeit des vorherrschenden Drucks (p) anhand der erwarteten Volumenaufnahme (V_exp(p)), wobei die effektive Volumenaufnahme (V_eff(p)) als lineare Funktion der erwarteten Volumenaufnahme (V_exp(p)) beschrieben wird, und - Bestimmen des Referenzvolumens (dV(p)) in Abhängigkeit des vorherrschenden Drucks (p) aus einer Differenz der effektiven Volumenaufnahme (V_eff(p)) und der erwarteten Volumenaufnahme (V_exp(p)).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Wertepaare in Form von Werten für den in dem Bremskreis herrschenden Druck (p) und für die effektive Volumenaufnahme (V_eff) bei dem herrschenden Druck (p) in Folge einer Beaufschlagung der in dem Bremskreis befindlichen Bremsflüssigkeit mit einem Druck durch die Druckbereitstellungseinrichtung (4) ermittelt, insbesondere gemessenen, werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei für die Ermittlung oder Bestimmung der effektiven Volumenaufnahme (V_eff(p)) eine erwartete Leckagemenge (L) für die Bremsflüssigkeit berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Leckagemenge (L) anhand eines Leckageleitwerts (G_Leak) ermittelt wird, bei welchem es sich um einen Volumenfluss in Abhängigkeit des Drucks (p) handelt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Steigung (m) und ein Ordinatenabschnitt (b) der die effektive Volumenaufnahme (V_eff(p)) beschreibenden linearen Funktion anhand einer Mehrzahl an Wertepaaren für die ermittelte effektive Volumenaufnahme (V_eff) und den vorherrschenden Druck (p) bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Steigung (m) und der Ordinatenabschnitt (b) mittels eines rekursiven Approximationsverfahrens, insbesondere ein rekursives Least-Mean-Square- Verfahren oder um ein auf einem Kalman Filter basierendes Verfahren, oder mittels eines Least-Mean-Square-Verfahrens bestimmt werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Leckagemenge (L) anhand einer Mehrzahl an Wertepaaren für die ermittelte effektive Volumenaufnahme (V_eff) und den vorherrschenden Druck (p) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Abtastrate zur Aufnahme der Wertepaare für die effektive Volumenaufnahme (V_eff) und den vorherrschenden Druck (p) vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei Wertepaare für die effektive Volumenaufnahme (V_eff) und den vorherrschenden Druck (p) während mehrerer Bremsvorgänge umfassend ein Beaufschlagen der in dem Bremskreis befindlichen Bremsflüssigkeit mit einem Druck durch die Druckbereitstellungseinrichtung (5) aufgenommen werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Bremsflüssigkeitsvolumen überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei im Falle, dass eine Differenz der effektiven Volumenaufnahme (V_eff(p)) und dem Fehlvolumen (dV(p)) bei dem vorherrschenden Druck (p) einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet, ein Vorhandensein von Luft oder einer Leckage in dem Bremssystem signalisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei im Falle, dass die Steigung (m) der die effektive Volumenverdrängung (V_eff(p)) beschreibenden linearen Funktion kleiner als eins ist, ein geschlossener Zustand zumindest eines Ventils in dem Bremssystem signalisiert wird.
Computerprogramm mit Anweisungen, die, wenn das Computerprogramm von einem Computer ausgeführt wird, den Computer veranlassen, das Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche auszuführen.
Computerprogrammprodukt, auf welchem das Computerprogramm nach Anspruch 13 gespeichert ist.