DE10224058A1 - Verfahren zur Prüfung eines Stromreglers eines elektronisch ansteuerbaren Ventils einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage - Google Patents

Verfahren zur Prüfung eines Stromreglers eines elektronisch ansteuerbaren Ventils einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Prüfung eines Stromreglers eines elektronisch ansteuerbaren Ventils einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage erfolgt die Prüfung des Stromreglers durch eine Ansteuerung mit einem Prüfstrom, der so gering ist, dass im Wesentlichen keine Ventilbewegung des elektronisch ansteuerbaren Ventils erfolgt, so dass im Wesentlichen keine hydraulische Auswirkung auf das System der Fahrzeugbremsanlage entsteht.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung eines Stromreglers eines elektronisch ansteuerbaren Ventils einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage.
  • Für heutige hydraulische Bremssysteme sind elektronisch ansteuerbare Ventile zur Regelung der Bremsdrücke in hydraulischen Fahrzeugbremsanlagen vorgesehen.
  • Es ist bekannt, diese Ventile als "analogisierte elektromagnetische Ventile" auszubilden. Unter dem Hegriff "analogisierte elektromagnetische Ventile" sind hier und im folgenden elektromagnetische Ventile zu verstehen, die durch Ansteuerung mit einem bestimmten Steuerstrom eine bestimmte Schaltstellung einnehmen, zwecks Einstellung eines bestimmten Volumenstroms an hydraulischem Fluid (Bremsflüssigkeit) durch die Ventile. Das bedeutet, das Ventil kann durch eine entsprechende Ansteuerung zwischen einer (voll) geöffneten Stellung und einer (voll) geschlossenen Stellung auch Zwischenstellungen einnehmen und so zumindest näherungsweise ein definiertes Druckgefälle zwischen den beiden Seiten des Ventils einstellen.
  • Zur Ansteuerung der elektronisch ansteuerbaren Ventile wird ein Stromregler benötigt, der den gewünschten Strom sicher einstellt. Bei einem Fehler des Stromreglers ist eine Einstellung des gewünschten Bremsdrucks nicht mehr gewährleistet.
  • Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, das eine sichere Prüfung eines Stromreglers eines elektronisch ansteuerbaren Ventils einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Unteransprüchen angegeben.
  • Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Prüfung des Stromreglers durch eine Ansteuerung mit einem Prüfstrom erfolgt, der so gering ist, dass im wesentlichen keine Ventilbewegung des elektronisch ansteuerbaren Ventils erfolgt, so dass im wesentlichen keine hydraulische Auswirkung auf das System der Fahrzeugbremsanlage entsteht.
  • Das Verfahren wird nach der Erfindung zur Prüfung eines analogisierten Ventils, insbesondere eines analogisierten, elektromagnetischen Trennventil eingesetzt. Unter dem Begriff "Trennventil" ist ein Ventil zu verstehen, mit welchem eine hydraulische Verbindung zwischen Hauptbremszylinder und den Radbremsen unterbrochen werden kann. Das Trennventil ist insbesondere in einer Verbindungsleitung zwischen Hauptbremszylinder und den Radbremsen angeordnet.
  • Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Prüfung in Zeiten erfolgt, in denen kein Reglereingriff erforderlich ist und/oder in denen ein konstanter Strom eingestellt ist, wobei der eingestellte Strom mit dem Prüfstrom überlagert wird.
  • Es ist nach der Erfindung vorgesehen, dass die Prüfung den Vergleich zwischen einem Soll-Strom und einem gemessenen Ist-Strom, der vorzugsweise redundant gemessen wird, umfasst.
  • Vorzugsweise umfasst die Prüfung mehrere zeitlich getrennte Vergleiche.
  • Erfindungsgemäß weist die Prüfung einzelne Sollströme oder gezielt eingestellte Stromkurven auf.
  • Nach der Erfindung erfolgt die Prüfung vor jedem Einsatz, um die Sicherheit einer korrekten Funktion, bzw. ein rechtzeitiges Abschalten eines Reglers zu möglichen.
  • Erfindungsgemäß weist das elektronisch ansteuerbare Ventil eine Funktion zur Druckbegrenzung des hydraulischen Drucks auf. Demnach wird vorteilhaft eins für das Bremssystem notwendige Druckbegrenzungsfunktion, die bisher mit speziellen mechanisch/hydraulischen Mitteln realisiert wurde, durch das analogisierte Trennventil realisiert, wodurch eine kompaktere Bauweise und Bauteilereduzierung ermöglicht wird. Dafür werden die Spulen der analogisierten Ventile maximal so bestromt, dass sie beim Erreichen der vorgegebenen Druckgrenze öffnen. Die Fahrzeugbremsanlage weist dann vorzugsweise keinen mechanisch/hydraulischen Druckbegrenzer auf. Durch ein Abschalten des Reglers im Fehlerfall kann es vermieden werden, dass der Regler einen zu großen Strom stellt, wodurch eine Druckbegrenzungsfunktion nicht mehr sichergestellt wäre.
  • Erfindungsgemäß weist die Bremsanlage eine aktive hydraulische Bremskraftverstärkung auf, bei der der Fahrer mittels einer Betätigungseinrichtung, vorzugsweise ein Bremspedal, Bremsdruck in einen Hauptbremszylinder einsteuern kann und bei dem der vom Fahrer eingesteuerte Druck mittels einer aktiven hydraulischen Druckerhöhungseinheit, insbesondere eine hydraulische Pumpe, verstärkt wird.
  • Eine bevorzugte hydraulischen Bremsanlage zum Einsatz der Erfindung weist daher eine Betätigungseinrichtung, vorzugsweise ein Bremspedal, ein Vakuum- Bremskraftverstärker, einen betätigbaren Hauptbremszylinder und eine Pumpe auf, mit deren Druck mindestens eine Radbremse des Fahrzeugs beaufschlagbar ist und mittels der eine hydraulische Bremskraftverstärkung erzeugt wird, wobei die Pumpe eingangsseitig (Saugseite) mit dem Hauptbremszylinder verbindbar ist über mindestens eine hydraulische Verbindung, in die ein Umschaltventil eingefügt ist, und wobei die Pumpe ausgangsseitig (Druckseite) mit mindestens einer Radbremse des Fahrzeugs verbindbar ist über mindestens eine hydraulische Verbindung und mit dem Hauptbremszylinder verbindbar ist über mindestens eine hydraulische Verbindung, in die ein Trennventil eingefügt ist.
  • Wird beim genannten System mit aktiver hydraulischer Bremskraftverstärkung der Aussteuerpunkt des Vakuum- Bremskraftverstärkers erreicht und wird das Bremspedal durch den Fahrer weiter betätigt, dann wird durch die hydraulische Druckerhöhungseinheit bei ungenügender Unterstützung des Vakuum-Bremskraftverstärkers der Druck weiter erhöht, damit der Fahrer die gewünschte Bremsleistung erhält. Somit ist bei derartigen Verfahren mit "aktiver" hydraulischer Bremskraftverstärkung zumindest ein Teil der Bremsunterstützung durch die Druckerhöhungseinheit aktiv erzeugbar.
  • Die Erfindung wird nun anhand einer Abbildung (Figur) und eines Ausführungsbeispiels beispielhaft näher erläutert.
  • Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung anhand einer Bremsanlage mit aktiver hydraulischer Verstärkung.
  • Die in der Figur dargestellte zweikreisige Bremsanlage für Kraftfahrzeuge besteht aus einer Betätigungseinheit 1, z. B. einem Tandem-Hauptbremszylinder (THZ), mit einem Vakuum- Bremskraftverstärker 2, der durch ein Bremspedal 3 betätigt wird. An der Betätigungseinheit 1 ist ein Vorratsbehälter 4 angeordnet, der ein Druckmittelvolumen enthält und in der Bremslösestellung an die Arbeitskammer der Betätigungseinheit 1 angeschlossen ist. Der dargestellte eine Bremskreis weist eine an eine Arbeitskammer der Betätigungseinheit 1 angeschlossene Bremsleitung 5 auf, die die Betätigungseinheit 1 mit der einer Hydraulikeinheit 22 verbindet. Die Bremsleitung 5 weist ein Trennventil 6 auf, das in der Ruhestellung einen offenen Durchgang für die Bremsleitung 5 bildet. Dem Trennventil 6 ist ein in Richtung der Radbremsen 10,11 sich öffnendes Rückschlagventil 7 parallel geschaltet. Das Trennventil dient hier auch als Druckmodulationseinheit. Auch eine Druckbegrenzungsfunktion wird mit diesem Ventil 6 realisiert. Das Trennventil 6 wird elektromagnetisch betätigt. Vorzugsweise ist das Trennventil ein analogisiertes Ventil. Denn dann ist insbesondere ein kontinuierliches, "analoges" Einstellen des Drucks bzw. eines Druckabbaus möglich.
  • Die Bremsleitung 5 verzweigt sich in zwei Bremsleitungen 8, 9, die jeweils zu einer Radbremse 10, 11 führen. Die Bremsleitungen 8, 9 enthalten jeweils ein elektromagnetisch betätigbares Einlassventil 12, 19, das in seiner Ruhestellung offen ist und durch Erregung des Betätigungsmagneten in eine Sperrstellung geschaltet werden kann. Jedem Einlassventil 12, 19 ist ein Rückschlagventil 13 parallel geschaltet, das in Richtung des Bremszylinders 1 öffnet. Parallel zu diesen Radbremskreisen ist ein sogenannter Rückförderkreis angeschlossen, der aus Rücklaufleitungen 15, 32, 33 mit einer Pumpe 16 besteht. Die Radbremsen 10, 11 schließen über jeweils ein Auslassventil 14, 17 über Rücklaufleitungen 32, 33 an die Rücklaufleitung 15 an und damit an die Saugseite der Pumpe 16, deren Druckseite mit der Bremsdruckleitung 8 in einem Einmündungspunkt E zwischen dem Trennventil 6 und den Einlassventilen 12, 19 verbunden ist.
  • Die Pumpe 16 ist vorzugsweise als Hubkolbenpumpe mit nicht näher dargestelltem Druckventil und einem Saugventil ausgebildet. Die Pumpe 16 dient hier als Druckerhöhungseinheit zur Erzeugung der zusätzlichen hydraulischen Bremskraftunterstützung. An der Saugseite der Pumpe 16 befindet sich ein Niederdruckspeicher 20, bestehend aus einem nicht näher bezeichneten Gehäuse mit einer Feder und einem Kolben. In der Verbindung zwischen dem Niederdruckspeicher 20 und der Pumpe 16 ist ein zu der Pumpe öffnendes Rückschlagventil 34 eingesetzt. Die Saugseite der Pumpe 16 ist über eine Saugleitung 30 mit einem Niederdruckdämpfer 18 und einem Umschaltventil 31 mit dem Bremszylinder 1 verbunden. Außerdem weist der Bremskraftübertragungskreis einen Drucksensor 40 auf, der in der Bremsleitung 5 zwischen dem Bremszylinder 1 oder Umschaltventil 31 und dem Trennventil 6 angeordnet ist. Über den Drucksensor 40 wird der Bremszylinder-Druck festgestellt und der eingesteuerte Bremsdruck ermittelt. Die Raddrehzahlen werden durch die Raddrehzahlsensoren 50,51 ermittelt und die Signale einer elektronischen Bremsenregelungseinheit 52 zugeführt. Der elektronischen Regeleinheit 52 ist eine Fehlererkennung 53 und ein Stromregler 54 zum Ansteuern des Trennventils 6 zugeordnet.
  • Die Bremsanlage arbeitet wie folgt:
  • Erhöht der Fahrer über die Betätigungseinheit 1 mit dem Vakuum-Bremskraftverstärker 2 den Bremsflüssigkeitsdruck im System, wird durch die elektronische Regeleinheit 52 beim Erreichen oder Überschreiten des Aussteuerpunkts des Vakuum-Bremskraftverstärkers 2 die Pumpe zwecks Druckerzeugung in den Radbremsen angesteuert. So erfolgt eine Übergabe von der pneumatischen Bremskraftunterstützung durch den Vakuum-Bremskraftverstärker 2 hin zu der Bremskraftverstärkung durch die Pumpe 16. Die Pumpe erfüllt die Funktion einer aktiven hydraulischen Bremskraftverstärkung. Erreicht oder überschreitet der in das System und die Radbremsen eingesteuert Bremsdruck einen Wert und werden die Räder in den Bremsschlupf überführt, dann wird nach Maßgabe der Signale der Raddrehzahlsensoren 50,51 durch die elektronische Regeleinheit 52 eine ABS- Regelung eingeleitet und die Ein- und Auslassventile entsprechend gesteuert.
  • Wird die Pumpe 16 bei geschlossenen Einlassventilen 12,19 für eine längere Zeit angesteuert und weist der Stromregler 54 einen Fehler auf, wodurch auch das Trennventil 6 geschlossen ist, kann sich ein Druck aufbauen, der den Berstdruck des Systems übersteigt. Eine kritische Drucksituation kann beispielsweise schon bei fehlerhaften Ansteuerungen des Trennventils von größer ca. 15 Millisekunden entstehen. Erfindungsgemäß erfolgt eine situationsabhängige Prüfung des Stromreglers 54, die keine signifikante hydraulische Auswirkung hat. Dadurch kann eine Fehlererkennung rasch erfolgen bei gleichzeitig großer Fehlersicherheit. Die Prüfung des Stromreglers 54 erfolgt demnach durch Ansteuerung mit einem Prüfstrom, der deutlich unter dem Strom liegt, welcher eine Ventilbewegung erzeugen kann, Ermitteln des Ist-Stromes und Vergleich der beiden Werte.
  • Vorzugsweise kann auch eine analoge Prüfung bzw. Überwachung während aktiver Regeleingriffe am Trennventil 6 durchgeführt werden, wobei dann der Prüfstrom durch den Stell-Strom ersetzt wird, der durch den Stromregler eingestellt wird. Die Prüfung des Stromreglers erfolgt dann zusätzlich während eines Eingriffs des Stromreglers durch eine Ansteuerung mit dem Stell-Strom und den Vergleich zwischen Stell-Strom und gemessenem Ist-Strom, der vorzugsweise redundant gemessen wird.
  • Eine Entscheidung, ob ein betrachtetes Zeitintervall (Loop, ca. 3-10 Millisekunden) in Ordnung, d. h. ohne Fehler, ist, erfolgt durch die Fehlererkennung 53. Mittels dieser Einheit 53 wird der Vergleich von der Stromvorgabe (Prüfstrom) bzw. einem damit korrespondierendem Soll-Strom und dem gemessenen, rückgelesenen Ist-Strom vorgenommen.
  • Der Begriff "Fehler" bedeutet in diesem Zusammenhang eine insbesondere mehrmals hintereinander erkannte Abweichung zwischen Soll-Strom und (gemessenem) Ist-Strom, welche Abweichung größer ist als durch den Stromregler und die Strommessung vorgegebene Toleranzen.
  • Die Prüfung erfolgt vorzugsweise über mehrere Messungen. Dabei ist bei größer werdenden Abweichungen bzw. Fehlern eine Erkennung der Fehler entsprechend schneller möglich. Die Ansteuerung mit einem Prüfstrom erfolgt so über einen längeren Zeitraum (Prüfzyklus), vorzugsweise ca. 3 bis 50 Loop, d. h. ca. 30 bis 500 Millisekunden, bei dem auch ein geringer Anteil an Fehlern "akzeptiert" wird.
  • Ein Prüfzyklus kann bei erkanntem Fehler auch wiederholt werden, wobei der fehlerhafte Prüfzyklus dann zunächst als ein "Fehlerverdacht" gewertet wird und erst beim Auftreten weiterer fehlerbehafteter Prüfzyklen ein Fehler abschließend als erkannt gilt. Es wird, vorzugsweise in Abhängigkeit von dem prozentualen Anteil der erkannten Fehler innerhalb der Prüfzyklen, während einer gesamten, mehrere Prüfzyklen umfassenden Prüfzeit, der Prüfzyklus mehrfach wiederholt, um die Sicherheit beim Erkennen eines Fehlers zu erhöhen. Die Beurteilung kann z. B. durch einen Zähler erfolgen, wodurch ein Loop ohne Fehler innerhalb der gesamten Prüfzeit zum Dekrementieren und ein Loop mit Fehler zum Inkrementieren führt, ggf. mit einer Hysterese. Überschreitet der Zähler eine erste Schwelle, wird die Prüfung wiederholt. Überschreitet der Zähler eine höher gelegene zweite Schwelle, wird die das Ergebnis der Prüfung als zuverlässig angesehen, d. h. beispielsweise ein Fehler des Stromreglers als sicher erkannt. Die Schwellen können nach Maßgabe der Prüfzeit auch variabel sein.

Claims (12)

1. Verfahren zur Prüfung eines Stromreglers eines elektronisch ansteuerbaren Ventils einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfung des Stromreglers durch eine Ansteuerung mit einem Prüfstrom erfolgt, der so gering ist, dass im wesentlichen keine Ventilbewegung des elektronisch ansteuerbaren Ventils erfolgt, so dass im wesentlichen keine hydraulische Auswirkung auf das System der Fahrzeugbremsanlage entsteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronisch ansteuerbare Ventil ein analogisiertes Ventil, vorzugsweise ein analogisiertes, elektromagnetisches Trennventil ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfung in Zeiten erfolgt, in denen kein Reglereingriff der Fahrzeugbremsanlage erforderlich ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfung in Zeiten erfolgt, in denen ein konstanter Strom eingestellt ist und dass der eingestellte Strom mit dem Prüfstrom überlagert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfung den Vergleich zwischen einem Soll-Strom und einem gemessenen Ist-Strom, der vorzugsweise redundant gemessen wird, umfasst.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfung mehrere zeitlich getrennte Vergleiche umfasst.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfung einzelne Sollströme oder gezielt eingestellte Stromkurven aufweist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfung vor jedem Einsatz erfolgt, um die Sicherheit einer korrekten Funktion, bzw. ein rechtzeitiges Abschalten des Reglers zu ermöglichen.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronisch ansteuerbare Ventil eine Funktion zur Druckbegrenzung des hydraulischen Drucks aufweist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsanlage eine aktive hydraulische Bremskraftverstärkung aufweist, bei der der Fahrer mittels einer Betätigungseinrichtung, vorzugsweise ein Bremspedal, Bremsdruck in einen Hauptbremszylinder einsteuern kann und bei dem der vom Fahrer eingesteuerte Druck mittels einer aktiven hydraulischen Druckerhöhungseinheit, insbesondere eine hydraulische Pumpe, verstärkt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfung des Stromreglers zusätzlich während eines Eingriffs des Stromreglers durch eine Ansteuerung mit einem Stell- Strom erfolgt und dass die Prüfung den Vergleich zwischen dem Stell-Strom und einem gemessenen Ist- Strom, der vorzugsweise redundant gemessen wird, umfasst.
12. Verwendung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche für eine Fahrzeugbremsanlage ohne einen mechanisch/hydraulischen Druckbegrenzer.
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