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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Leckage eines Ventils eines hydraulischen Bremssystems, das mit einer elektrisch betätigbaren Druckquelle gebildet ist, die mit Radbremsen aufweisenden Bremsregelkreisen verbunden ist und die Bremsregelkreise aus einem Druckmittelvorratsbehälter mit unter Druck stehendem Druckmittel versorgt, wobei jeder Bremsregelkreis ein jeweiliges Einlassventil aufweist, über das er mit der Druckquelle verbunden ist, und ein jeweiliges Auslassventil aufweist, über das er mit dem Druckmittelvorratsbehälter verbunden ist. Die Erfindung betrifft außerdem eine Steuervorrichtung zum Ausführen des Verfahrens.
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Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung sind aus der
DE 10 2020 214 634 A1 bekannt. Dort soll die Leckage eines die Druckquelle mit einem Hauptbremszylinder verbindenden Ventils, das im geöffneten Zustand diese voneinander isolieren soll, überprüft werden.
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Sicherheitskritische Systeme in Kraftfahrzeugen benötigen eine sehr genaue Überwachung ihrer Funktionsfähigkeit, da Fehler schwerwiegende Folgen für die Passagiere des Kraftfahrzeugs haben können. Von besonderer Bedeutung ist hierbei das Bremssystem, welches jederzeit die Verzögerung des Kraftfahrzeugs in den Stillstand gewährleisten muss. Ein wichtiger Aspekt ist dabei die Überwachung der hydraulischen Ventile auf eine mögliche Ventilleckage. Eine Ventilleckage im Bremssystem kann einerseits dazu führen, dass Bremsflüssigkeit austritt und somit in die Umwelt gelangt. Dabei geht dem Bremssystem Bremsflüssigkeit verloren. Solche Ventilleckagen können folglich über eine Füllstandüberwachung eines Bremsflüssigkeitsreservoirs detektiert werden.
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Bei einer anderen Art von Ventilleckage schließt das Ventil nicht ordnungsgemäß und es besteht in einem geschlossenen Zustand des Ventils weiterhin eine Restverbindung zwischen den beiden zu schaltenden Anschlussseiten, nämlich der Einlassöffnung und der Auslassöffnung des Ventils. Die Bremsflüssigkeit geht dem Bremssystem dabei zwar nicht verloren, führt jedoch zu einer ungewünschten Druckverteilung innerhalb des Bremssystems.
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Bei Bremssystem-Architekturen mit nur acht Ventilen, nämlich nur einem Einlass- und einem Auslassventil pro Fahrzeugrad, werden sehr hohe Anforderungen an die Leckageerkennung und Leckageisolation gestellt. Bei solche Architekturen kann eine erkannte Leckage an einem Rad nur durch das jeweilige Einlassventil isoliert werden. Allerdings können aktuell an Einlassventilen vorhandene Leckagen nicht lokalisiert werden. Es kann also nicht gesagt werden, welches Einlassventil eine Leckage hat, da die Druckquelle nur parallel an allen Einlassventilen den Vordruck stellen kann. Die Druckquelle ist zumeist mit einem beweglichen Kolben in einen Druckraum gebildet, wobei der Kolben über ein Getriebe mittels eines Elektromotors bewegt werden kann.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Steuervorrichtung anzugeben, mittels denen bei einer 8-Ventil-Bremssystem-Architektur eine Lokalisierung von Einlassventil-Leckagen möglich ist.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Steuervorrichtung gemäße Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargelegt.
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Bei dem Verfahren zum Ermitteln einer Leckage eines Ventils eines hydraulischen Bremssystems, das mit einer elektrisch betätigbaren Druckquelle gebildet ist, die mit Radbremsen aufweisenden Bremsregelkreisen verbunden ist und die Bremsregelkreise aus einem Druckmittelvorratsbehälter mit unter Druck stehendem Druckmittel versorgt, wobei jeder Bremsregelkreis ein jeweiliges Einlassventil aufweist, über das er mit der Druckquelle verbunden ist, und ein jeweiliges Auslassventil aufweist, über das er mit dem Druckmittelvorratsbehälter verbunden ist, und wobei die Einlassventile derart ausgebildet sind, dass in ihrem gesperrten Zustand kein Druckausgleich zwischen einer Ein- und einer Auslassöffnung eines jeweiligen Einlassventils erfolgen kann, werden folgende Schritte ausgeführt: es wird nur eines der Einlassventile geöffnet und der Druck im zugehörigen Bremsregelkreis durch die Druckquelle erhöht und anschließend wird das Einlassventil wieder geschlossen, anschließend wird die Druckquelle derart betätigt, dass sich entweder der Druck an der Einlassöffnung des Einlassventils auf einen geringeren Druck ändert, und ein Druckraum der Druckquelle anschließend auf konstanter Größe gehalten wird, oder der Druck an der Einlassöffnung des Einlassventils auf einen Druck von 0 Bar ändert, und sich der Druckraum der Druckquelle anschließend auf eine Größe entsprechend einem sich ändernden Druck an der Einlassöffnung einstellen kann. Anschließend wird das Verhältnis zwischen dem mittels eines Drucksensors ermittelten Druck an der Einlassöffnung und der mittels eines Druckraumsensors ermittelten Druckraumgröße als Maß für die Leckage an dem entsprechenden Einlassventil verwendet.
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Dies hat den Vorteil, dass trotz einer reduzierten Anzahl an Ventilen im Bremssystem Leckagen an Einlassventilen von hydraulischen Radbremsen sicher und effizient lokalisiert werden können. Dadurch wird die Sicherheit erhöht. Dadurch, dass keine Rückschlagventile parallel zu den Einlassventilen vorhanden sind, kann zuvor aufgebauter Bremsdruck direkt an einzelnen Radbremsen von Rädern aufrechterhalten werden.
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Wenn der Systemdruck an der Einlassöffnung des Einlassventils verringert wird und gleichzeitig der Druckraum der Druckquelle auf konstanter Größe gehalten wird, also beispielsweise der Kolben arretiert wird, wird dieser Systemdruck bei einem leckenden Einlassventil steigen, da die unter höherem Druck stehende Bremsflüssigkeit am Rad bzw. der zugehörigen Radbremse durch das leckende Einlassventil zurück in die Verbindungsleitung des Einlassventils mit der Druckquelle - der Druckmittelleitung - strömen kann. Diese Druckerhöhung kann mittels des Drucksensors erfasst werden. Ebenso kann die Position des Kolbens direkt oder über die Drehungen des diesen bewegenden Elektormotors erfasst werden und damit die Größe des Druckraums bestimmt werden. Das Verhältnis dieser beiden erfassten Größen, insbesondere dessen zeitliche Änderung nach der Verringerung des Systemdrucks, gibt nun Aufschluss über eine Leckage des Ventils.
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Wird der Systemdruck an der Einlassöffnung des Einlassventils auf 0 Bar (also Umgebungsdruck) verringert und gleichzeitig der Kolben im Druckraum der Druckquelle frei beweglich gestellt, indem beispielsweise der den Kolben antreibende Motor momentlos gestellt wird, wird sich der Kolben bei einem leckenden Einlassventil bewegen und den Druckraum vergrößern, da die unter höherem Druck stehende Bremsflüssigkeit am Rad durch das leckende Ventil zurück in die Verbindungsleitung des Einlassventils mit der Druckquelle strömen kann und somit den Kolben mit einer Kraft beaufschlag. Die Position des Kolbens kann direkt oder über die Drehungen des diesen bewegenden Elektormotors mittels eines Rotorlagesensors erfasst werden und damit die Größe des Druckraums bestimmt werden. Das Verhältnis dieser Größe und dem ebenfalls ermittelten Druck, insbesondere dessen zeitliche Änderung nach der Verringerung des Systemdrucks, gibt nun Aufschluss über eine Leckage des Ventils.
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In vorteilhafter Weise werden sukzessive alle Einlassventile auf Leckage überprüft.
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In einer Ausbildung des Verfahren wird eine Drift des Drucksensors ermittelt, indem nach dem Ermitteln der Leckage eine Verbindung der Druckmittelleitung, an der der Drucksensor angeordnet ist, zum Druckmittelvorratsbehälter hergestellt wird, und anschließend wird die Differenz zwischen dem durch den nun vom Drucksensor ermittelten Druck und dem Atmosphärendruck als Drucksensordrift ermittelt.
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In einer Weiterbildung wird das ermittelte Verhältnis zwischen dem Druck an der Einlassöffnung - dem Systemdruck - und der Druckraumgröße als Maß für die Leckage um die ermittelte Drucksensordrift korrigiert.
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In einer vorteilhaften Ausbildung des Verfahrens wird die Leckageermittlung bei aktivierter Fahrzeugstillstandsbremse durchgeführt.
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Alternativ kann die Leckageermittlung mit dem letzten anliegenden Druck einer Fahrzeugstillstandsbremsung, bei der das Bremssystem in den Nachlauf wechselt, durchgeführt werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird ein Einlassventil bei einer erkannten Leckage durch Spülroutinen gereinigt.
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Hierdurch kann möglicherweise die Leckage beseitigt werden, wenn sie beispielsweise durch Fremdkörper in Dichtteilen verursacht wurde.
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In vorteilhafter Weise kann unmittelbar nach einer Spülroutine eine erneute Leckageermittlung erfolgen. Diese Vorgänge können gegebenenfalls mehrfach wiederholt werden, um zu versuchen, die Leckage zu beseitigen. Es können jedoch auch zunächst erst alle Ventile auf Leckage überprüft werden, und erst anschließend die als leckende erkannten Ventile gespült werden.
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Das Verfahren wird in vorteilhafter Weise mittels einer Steuervorrichtung für ein Bremssystem ausgeführt, die mit einem Prozessor zur Ausführung eines Verfahrens gebildet ist. Das Verfahren ist dabei als Computerprogramm realisiert und in einem Speicher des Prozessors oder der Steuervorrichtung gespeichert.
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Die vorliegende Erfindung wird durch die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels besser verständlich. Die Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen. Dabei zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel eines Bremssystems, das für ein erfindungsgemäßes Verfahren geeignet ist,
- 2 das gleiche Bremssystem in einem ersten Zustand des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 3 das gleiche Bremssystem in einem zweiten Zustand des erfindungsgemäßen Verfahrens und
- 4 das gleiche Bremssystem in einem vierten Zustand des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bremssystems 1 für ein Kraftfahrzeug stark schematisch dargestellt. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist das Bremssystem 1 zur Betätigung von vier hydraulisch betätigbaren Radbremsen 7a, 7b, 7c und 7d ausgebildet. Gemäß dem Ausführungsbeispiel sollen die Radbremsen 7a und 7b der Vorderachse und die Radbremsen 7c und 7d der Hinterachse des Kraftfahrzeugs zugeordnet sein.
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Das Bremssystem 1 weist einen Druckmittelvorratsbehälter 3 mit zwei zumindest teilweise getrennten Kammern auf, wobei der ersten Kammer ein erster Behälteranschluss und der zweiten Kammer ein zweiter Behälteranschluss zugeordnet ist. Der Füllstand des Druckmittelvorratsbehälter 3 kann mit einem Füllstandsensor gemessen werden.
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In dem Bremssystem 1 sind eine elektrisch betätigbare Druckquelle 2 sowie radindividuelle Bremsdruckmodulationsventile als Bestandteile von Bremsregelkreisen 6 angeordnet. Die Bremsdruckmodulationsventile sind als ein elektrisch betätigbares Einlassventil 8a, 8b, 8c und 8d und ein elektrisch betätigbares Auslassventil 9a, 9b, 9c und 9d je Radbremse 7a bis 7d ausgeführt und über eine gemeinsame Druckmittelleitung 10 verbunden.
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Die Druckquelle 2 ist druckseitig mit der Druckmittelleitung 10 verbunden, an welche die Einlassventile 8a bis 8d angeschlossen sind. So können alle Radbremsen 7a bis 7d mittels der Druckquelle 2 mit einem Druck versorgt und betätigt werden.
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Die Ausgangsanschlüsse der Auslassventile 9a bis 9d sind über eine gemeinsame Rücklaufleitung mit dem Druckmittelvorratsbehälter 3, insbesondere dessen zweiter Kammer, verbunden.
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Es ist mindestens eine elektronische Steuervorrichtung 20 vorgesehen, die in 1 stark schematisiert dargestellt ist. Die elektronische Steuervorrichtung weist elektrische und/oder elektronische Elemente (z.B. Prozessor, Mikrocontroller, Leistungsteile, Ventiltreiber, sonstigen elektronische Bauteile, etc.) zur Ansteuerung der elektrisch betätigbaren Komponenten des Bremssystems 1 und ggf. der zugeordneten Sensoren auf. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurden die Verbindungsleitungen zu solchen Aktoren und Sensoren weggelassen.
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Die elektronische Steuervorrichtung 20 steuert die Druckquelle 2 an. Beispielsgemäß wird die Druckquelle 2 über die elektronische Steuervorrichtung 20 mit Energie (von einer nicht gezeigten elektrischen Energiequelle) versorgt.
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Die elektrisch steuerbare Druckquelle 2 ist beispielsweise als eine hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung (bzw. ein einkreisiger elektrohydraulischer Aktor (Linearaktor)) ausgebildet, deren Kolben 12 von einem Elektromotor 13 unter Zwischenschaltung eines Rotations-Translationsgetriebes betätigbar ist, insbesondere vor- und zurückgefahren werden kann, um einen Druck in einem Druckraum 14 auf- und abzubauen. Der Kolben 12 begrenzt den Druckraum 14 der Druckquelle 2 und bestimmt durch seine Position die Druckraumgröße. Zur Ansteuerung des Elektromotors 13 ist ein die Rotorlage des Elektromotors 13 erfassender, lediglich schematisch angedeuteter Rotorlagensensor 11 vorgesehen. Durch den Wert dieses Rotorlagensensors 11 kann indirekt die Position des Kolbens 11 und damit die Druckraumgröße ermittelt werden.
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Der Druckraum 14 ist, unabhängig vom Betätigungszustand des Kolbens 12, über eine (Nachsaug-)Leitung mit dem Druckmittelvorratsbehälter 3 bzw. dessen zweiter Kammer verbunden. In der Leitung ist ein in Richtung des Druckmittelvorratsbehälters 3 schließendes Rückschlagventil 4 angeordnet. Die Zylinder-Kolben-Anordnung der Druckquelle 2 weist beispielsgemäß ein Schnüffelloch auf. Durch das Zurückfahren des Kolbens 12 kann Druckmittel aus dem Druckmittelvorratsbehälter 3 in den Druckraum 14 gesaugt werden.
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Ein der Erfindung zugrundeliegendes Bremssystem 1 kann außerdem einen Simulator aufweisen, der über ein Simulatorventil mit einem Pedal und einem damit verbundenen Bremszylinder verbunden ist. An der Verbindungsleitung kann ein Pedaldrucksensor verbunden sein. Diese Teile sind übliche Bestandteile eines Bremssystems, jedoch in den Figuren nicht dargestellt, da sie für die Erfindung nicht von Bedeutung sind.
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An der Druckmittelleitung 10 zwischen der Druckquelle 2 und den Bremsregelkreisen 6 ist ein Systemdrucksensor 15 angeordnet.
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Eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bremssystemdruckregelung eines hydraulischen Bremssystems für ein Kraftfahrzeug wird anhand des in 1 gezeigten und beschriebenen Bremssystems 1 mit Hilfe der 2 bis 4 erläutert. Die 2 bis 4 zeigen ebenfalls das Bremssystem der 1, jedoch in verschiedenen Zuständen des Druckes an einer ersten Radbremse 7a und des Systemdrucks in der Druckmittelleitung 10.
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In der 2 ist mit einem dick gezeichneten Pfeil ein Druckaufbau von der Druckquelle 2, insbesondere ihrem Druckraum 14, über die Druckmittelleitung 10 und das erste Einlassventil 8a zur ersten Radbremse 7a dargestellt. Der Druck kann mittels des Drucksensors 15 gemessen werden. Wie in der 2 zu sehen ist, ist das erste Einlassventil 8a geöffnet, während die restlichen Einlassventile 8b bis 8d der anderen drei Radbremsen 7b bis 7d geschlossen sind, so dass der Druck nur an der ersten Radbremse 7a aufgebaut wird.
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Wie in 3 zu erkennen ist, wird in einem nächsten Schritt das erste Einlassventil 8a geschlossen und der Druck zwischen diesem ersten Einlassventil 8a und der ersten Radbremse 7a quasi „eingesperrt“. Zu diesem Zweck ist auch das erste Auslassventil 9a geschlossen.
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Die Druckquelle 2 wird dann in einer ersten Variante von der Steuervorrichtung 20 derart angesteuert, dass der Druck in der Druckmittelleitung 10 und auch in dem daran angeschlossenen Druckraum 14 verringert wird; daraufhin wird der Kolben12 und/oder der Motor 13 der Druckquelle arretiert, so dass die Größe des Druckraums sich nicht verändern kann.
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Wenn das erste Einlassventil 8a nun leckt, das heißt die Verbindung zwischen der ersten Radbremse 7a und der Druckmittelleitung 10 nicht völlig sperren kann, wird der Druck an der Einlassöffnung des ersten Einlassventils 8a und damit in der Druckmittelleitung 10 und auch dem Druckraum 14 ansteigen, was durch den Drucksensor 15 gemessen wird. Das Verhältnis aus dem gemessenen Druck und der Position des Kolbens 12 bzw. der korrespondierenden Größe des Druckraums 14 ist dann ein Maß für eine Leckage. Dies wird in Bezug zu einem bekannten Verhältnis, insbesondere kurz nach dem Druckaufbau am Rad gesetzt, und eine Veränderung dieses Verhältnisses als Hinweis auf ein Leck herangezogen.
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Die Druckquelle 2 kann in einer zweiten Variante von der Steuervorrichtung 20 derart angesteuert werden, dass der Druck in der Druckmittelleitung 10 und auch in dem daran angeschlossenen Druckraum 14 auf 0 bar, also Umgebungsdruck, verringert wird. Der Kolben12 und/oder der Motor 13 der Druckquelle werden dann frei beweglich eingestellt, so dass sich die Größe des Druckraums 14 entsprechend einem sich ggf. ändernden Druck im Druckraum 14 anpassen kann. Das heißt, dass bei einem sich erhöhenden Druck aufgrund eines Druckausgleichs aufgrund eines leckenden ersten Einlassventils 8a der Kolben 12 aufgrund eines momentlos gestellten Motors 13 in der 3 nach links verschoben wird und sich folglich der Druckraum 14 vergrößert. Diese Positonsveränderung des Kolbens 12 kann beispielsweise mittels des Rotorlagensensors 11 ermittelt werden.
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Auch bei dieser Variante ist das sich ändernde Verhältnis zwischen dem Druck im Druckraum 14 und der Größe des Druckraums 14 bzw. Positons des Kolbens 12 ein Maß für eine Leckage.
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In der 4 ist der Fall dargestellt, dass ein Leck im ersten Einlassventil 8a vorhanden ist, und sich der Druck in der Druckmittelleitung 10 nach dem Schließen des ersten Einlassventils 8a nach einem Absenken dieses Drucks wieder erhöht.
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Der beschriebene Vorgang wird sukzessive an allen Radbremsen 7a bis 7d bzw. Bremsregelkreisen 6 durchgeführt.
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Falls eine Leckage erkannt wird, kann sofort oder nach dem Überprüfen der anderen Bremsregelkreise 6 bzw. Einlassventile 8a - 8d eine Spülung durchgeführt werden, um zu versuchen, eine eventuelle Verschmutzung zu entfernen. Dieser Vorgang kann wiederholt durchgeführt werden.
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Die beschriebene Leckageermittlung wird vorzugsweise bei aktivierter Fahrzeugstillstandsbremse durchgeführt.
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Insbesondere kann sie mit dem letzten anliegenden Druck einer Fahrzeugstillstandsbremsung, bei der das Bremssystem in den Nachlauf wechselt, durchgeführt werden.
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Bei dem beschriebenen Verfahren kann eine Drift des Drucksensor ermittelt werden, indem nach dem Ermitteln der Leckage eine Verbindung der Druckmittelleitung 10, an der der Drucksensor 15 angeordnet ist, zum Druckmittelvorratsbehälter 3 hergestellt wird, und anschließend die Differenz zwischen dem durch den nun vom Drucksensor 15 ermittelten Druck und dem Atmosphärendruck als Drucksensordrift ermittelt werden.
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Dies Drucksensordrift kann dazu verwendet werden, das ermittelte Verhältnis zwischen dem Druck an der Einlassöffnung bzw. auf der Druckmittelleitung 10 oder dem Druckraum 14 und der Druckraumgröße als Maß für die Leckage zu korrigieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102020214634 A1 [0002]
