DE10260723B4

DE10260723B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Testansteuerung

Info

Publication number: DE10260723B4
Application number: DE10260723A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Koerber
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-08-22
Filing date: 2002-12-23
Publication date: 2010-09-16
Anticipated expiration: 2022-12-24
Also published as: DE10260723A1

Abstract

Verfahren zur Überprüfung wenigstens einer elektromechanischen Komponente eines Bremsregelungssystems,
– bei dem eine die elektrische Reaktion der Komponente auf die Ansteuerung kennzeichnende Rückmeldegröße ermittelt wird
dadurch gekennzeichnet, dass
– der den Beginn der elektrischen Ansteuerung kennzeichnende Ansteuerzeitpunkt (ΔT0) so gewählt ist, dass die Rückmeldegröße zu einem vorgegebenen Rückmeldezeitpunkt im Steuergerät des Bremsregelungssystems vorliegt.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Schaltung zur Überprüfung wenigstens einer elektromechanischen Komponente eines Bremsregelungssystems nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 7.
Die gattungsbildende DE 39 28 651 A1 zeigt eine elektronische Schaltung, insbesondere in einem Antiblockiersystem für Fahrzeuge, mit mindestens einem Mikrocomputer, welcher über einen Endverstärker eine Last ansteuert. Zur Überwachung des Endverstärkers sowie der Last ist parallel zum Endtransistor eine Widerstandsschaltung vorgesehen. Der Mikrocomputer oder eine gesonderte Steuerschaltung tastet die Spannung am Verbindungspunkt zwischen Endtransistor und Last zu festgelegten Zeitpunkten ab und prüft sie auf richtigen Wert. Die Widerstandsschaltung ist über einen vom Mikrocomputer oder der gesonderten Steuerschaltung gesteuerten elektronischen Schalter wahlweise mit der Betriebsspannung oder mit Masse verbindbar. Die Schaltung ermöglicht eine Unterscheidung von Fehlern des Endtransistors und der Last.
Aus der DE 39 22 900 A1 sind ein Verfahren und eine Schaltung zur Überwachung von Elektromagneten auf Fehler in der Wicklung oder Zuleitung bekannt. Dabei wird durch eine geeignete Schaltung die Stromabfallzeit des Elektromagneten nach dessen Abschaltung erfasst, mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen und bei einer Abweichung ein Fehlersignal erzeugt. Hierzu wird der Magnet mit einem Testimpuls angeregt, dessen Dauer vorzugsweise nicht zur mechanischen Betätigung des Magneten ausreicht.
Ein hydraulisches Bremssystem ist beispielsweise aus der DE 197 12 889 A1 (dies entspricht der US 6,273,525 B1 ) bekannt.
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Überprüfung wenigstens einer elektromechanischen Komponente eines Bremsregelungssystems,

– bei dem die elektrische Ansteuerung der wenigstens einen Komponente über ein so kurzes Zeitintervall erfolgt, dass keine mechanische Reaktion dieser Komponente erfolgt und
– eine die elektrische Reaktion der Komponente auf die Ansteuerung kennzeichnende Rückmeldegröße ermittelt wird.

Der vorteilhafte Kern der Erfindung besteht darin, dass

– der den Beginn der elektrischen Ansteuerung kennzeichnende Ansteuerzeitpunkt so gewählt ist, dass die Rückmeldegröße zu einem vorgegebenen Rückmeldezeitpunkt im Steuergerät des Bremsregelungssystems vorliegt.

Dies erlaubt es, den Zeitpunkt des Vorliegens der Rückmeldegröße an den Systemtakt des Bremsregelungssystems aneinander anzupassen.
Deshalb ist eine vorteilhafte Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass der Rückmeldezeitpunkt zugleich ein Abtastzeitpunkt des Bremsregelungssystems ist. Damit entfällt eine Zwischenspeicherung der Rückmeldungen bis zum nächsten Abtastzeitpunkt.
Unter dem Begriff „Abtastzeitpunkt” ist derjenige Zeitpunkt zu verstehen, zu welchem ein Signal (z. B. eine Spannung) eingelesen (bzw. „abgetastet”) wird. Der Abtastzeitpunkt ist derjenige Zeitpunkt, in dem ein analoges Signal in einem digitalen Wert abgespeichert wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass als elektrische Reaktion der Komponente das Überschreiten eines vorgegebenen Schwellenwertes durch eine elektrische Größe ermittelt wird. Das Überschreiten eines Grenzwertes durch eine elektrische Größe ist auf einfache Weise ermittelbar.
Bei der elektrischen Größe handelt es sich in einer vorteilhaften Ausgestaltung um den elektrischen Strom.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass in die Ermittlung des Ansteuerzeitpunktes wenigstens eine Größe eingeht, welche die zwischen dem Überschreiten des Schwellenwertes durch die elektrische Größe und dem Vorliegen der Rückmeldegröße im Bremsregelungssystem liegende Rücklaufzeit charakterisiert. Diese Rücklaufzeit ist eine Systemeigenschaft und bereits in der Applikationsphase bekannt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass in die Ermittlung des Ansteuerzeitpunkts

– ein unterer Grenzwert für die Rücklaufzeit und
– ein oberer Grenzwert für die Rücklaufzeit

Die Vorrichtung zur Überprüfung wenigstens einer elektromechanischen Komponenten eines Bremsregelungssystems enthält

– Ansteuerungsmittel, mit denen die elektrische Ansteuerung der wenigstens einen Komponente über ein so kurzes Zeitintervall erfolgt, dass keine mechanische Reaktion dieser Komponente erfolgt und
– Reaktionsermittlungmittel, mit denen eine die elektrische Reaktion der Komponente auf die Ansteuerung kennzeichnende Rückmeldegröße ermittelt wird.

Der vorteilhafte Kern der Vorrichtung besteht darin, dass

– der den Beginns der elektrischen Ansteuerung kennzeichnende Ansteuerzeitpunkt in den Ansteuermitteln so gewählt ist, dass die Rückmeldegröße zu einem vorgegebenen Rückmeldezeitpunkt im Steuergerät des Bremsregelungssystems vorliegt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den elektromechanischen Komponenten um

– wenigstens ein Einlassventil und/der
– wenigstens ein Auslassventil und/oder
– wenigstens eine Rückförderpumpe

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Die in den Unteransprüchen bzgl. des Verfahrens beschriebenen Merkmale finden sich selbstverständlich in einer entsprechenden Vorrichtung wieder. Die bzgl. der Vorrichtung beschriebenen Merkmale äußern sich selbstverständlich auch in einem entsprechenden Verfahren.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den folgenden Zeichnungen 1 bis 5 dargestellt.
1 zeigt die elektrische Ansteuerung eines Magnetventils oder einer Rückförderpumpe.
2 zeigt in einem ersten Schritt die Grundidee der beschriebenen Erfindung.
3 zeigt aufbauend auf 2 weitere Kennzeichen der Erfindung.
4 zeigt den Ablauf der erfindungsgemäßen Verfahrens.
5 zeigt den Zusammenhang zwischen den Abtastzeitpunkten und den Ansteuerungszeitpunkten.
Ein hydraulisches Bremssystem ist beispielsweise aus der eingangs erwähnten DE 197 12 889 A1 (dies entspricht der US 6,273,525 B1 ) bekannt. Der dort beschriebene hydraulische Bremskreis weist Einlassventile sowie Auslassventile für die Radbremsen auf, durch deren Ansteuerung ein Druckaufbau- bzw. Druckabbau in den Radbremsen erreicht werden kann. Dieser Kreis weist weiterhin Rückförderpumpen auf, durch welche ein fahrerunabhängiger Druckaufbau in den Radbremsen erreicht wird. Die Umschaltventile erlauben eine Umschaltung zwischen fahrerabhängigen und fahrerunabhängigen Bremseingriffen.
Die vorliegende Erfindung eignet sich beispielsweise zur Überwachung der in den dort beschriebenen hydraulischen Kreisen auftretenden Magnetventile (insbesondere der Einlass- und Auslassventile) sowie der Rückförderpumpen. Dabei erfolgt die elektrische Testansteuerung der Ventile bzw. der Rückförderpumpen z. B. durch einen Spannungsimpuls zeitlich so kurz, dass keine Ventilbetätigung bzw. kein Anlaufen des Pumpenmotors auftritt. Dadurch ist eine geräuschfreie Überprüfung der beschriebenen Komponenten (insbesondere auch während des Fahrbetriebs) möglich. Zudem tritt durch die kurzzeitige elektrische Testansteuerung kein mechanischer Verschleiß an den Komponenten auf. Eine zeitliche Länge von beispielsweise ca. 500 Mikrosekunden hat sich für die Testansteuerung als geeignet erweisen. Bei der Testansteuerung mit einem Spannungspuls kann beispielsweise der Strom durch die Spule des Magnetventils überwacht werden.
Eine solche elektrische Ansteuerung ist in 1 dargestellt. Dabei ist in Abszissenrichtung die Zeit t und in Ordinatenrichtung sind die elektrische Spannung u(t) (durchgezogene Linie) und der elektrische Strom i(t) (strichlierte Linie) aufgetragen. Das Magnetventil wird mit einem Spannungspuls der Breite ΔT angesteuert. Dieser ist zeitlich so kurz, dass zwar

– ein messbarer Anstieg des Stroms i(t) durch die Spule des Ventils erfolgt, jedoch
– noch keine mechanische Bewegung beispielsweise des Ankers des Ventils erfolgt.

Ein bezüglich dieses Tests einwandfreies Ventil wird dann festgestellt, wenn innerhalb des Zeitintervalls ΔT der Strom i(t) einen vorgegebenen Schwellenwert i0 überschreitet. Dies erfolgt in 1 zum Zeitpunkt t0. Die Überschreitungszeit, d. h. dasjenige Zeitintervall, während dessen der Strom größer als der Schwellenwert ist, ist mit ΔT1 bezeichnet.
Sobald dieser Strom den Schwellenwert überschreitet, erfolgt eine laufende bzw. fortgesetzte Rückmeldung der Ansteuereinheit des betreffenden Magnetventils an ein Steuergerät. Bei dem die Rückmeldung empfangenden Steuergerät kann es sich beispielsweise um das Steuergerät eines Antiblockiersystems, einer Antriebsschlupfregelung oder eines Fahrdynamikregelungssystems (z. B. ESP = „Electronic Stability Program”) handeln. Der Zeitpunkt, bei der jede dieser Rückmeldungen im Steuergerät vorliegt, ist infolge von Bauelementetoleranzen (insbesondere RC-Glieder) in der Ansteuereinheit mit großen Toleranzen behaftet. Die Rücklaufzeit beträgt beispielsweise zwischen 0.75 ms und 2.25 ms, d. h. die Ventilrückmeldungen liegen zwischen 0.75 ms bis 2.25 ms später im Steuergerät vor.
Diese zeitversetzte Vorliegen der Ventilrückmeldungen im Steuergerät ist (neben weiteren Informationen) in 2 dargestellt.
Zunächst soll der Aufbau von 2 erklärt werden. In 2 sind zwei Diagramme dargestellt, bei beiden Diagrammen ist in Abszissenrichtung die Zeit t im jeweils selben Maßstab aufgetragen.
Das obere mit 200 bezeichnete Diagramm stellt die Testansteuerung für die Spule des Magnetventils dar. Dabei bedeutet „0”, dass momentan keine Ansteuerung vorliegt und „1”, dass momentan eine Ansteuerung vorliegt. Bei dem eingezeichneten Puls der Breite ΔT kann es sich beispielsweise um den Spannungspuls von 1 handeln. Der Strom überschreitet den Grenzwert i0 zu dem Zeitpunkt, welcher als linke Grenze des Zeitintervalls ΔT1 eingezeichnet ist.
Das untere mit 201 bezeichnete Diagramm zeigt den Status der im Steuergerät vorliegenden Rückmeldung. Dabei sind drei Bereiche zu unterscheiden:

– mit „0” gekennzeichnete Bereiche: Es liegt keine Rückmeldung vor.
– mit „1” gekennzeichneter, weißer Bereich: Es liegt ganz sicher eine Rückmeldung über das Überschreiten eines Grenzwertes durch den Strom vor.
– schraffierter Bereich: Es liegt möglicherweise eine Rückmeldung vor.

Die typische Breite des Testansteuerimpulses liegt in der Größenordnung 500 Mikrosekunden. Bei einem intakten Ventil wird der Stromschwellenwert i0 typischerweise zwischen 50 Mikrosekunden und 150 Mikrosekunden erreicht.
Im Diagramm 200 wird ist der Ansteuerimpuls der Breite ΔT sowie dasjenige Zeitintervall der Breite ΔT1 eingezeichnet, während dessen der Strom den Schwellenwert überschritten hat. Während dieses Zeitintervalls ΔT1 sendet die Ansteuereinheit des Magnetventils laufend beispielsweise ein „high”-Signal” aus, welches kennzeichnet, dass das Magnetventil in Ordnung ist. Würde beispielsweise infolge einer defekten Spule der Schwellenwert für den Strom nicht erreicht werden, dann wird als Folge auch kein „high”-Signal ausgesandt.
Die „Laufzeit” der Ventilrückmeldung (d. h. die verstrichene Zeit, bis dieses „high”-Signal im Steuergerät (z. B. ABS, ASR oder ESP-Steuergerät) vorliegt) nimmt infolge von Bauelementetoleranzen Werte zwischen tdmin und tdmax an. Diese „Laufzeit” ist dabei eine Eigenschaft des konkreten Magnetventils bzw. dessen Ansteuereinheit. Diese Laufzeit bleibt für ein- und dasselbe Ventil immer gleich (z. B. 1.2 ms), schwankt aber bei verschiedenen Ventilen bzw. deren Endstufen zwischen tdmin und tdmax. D. h. die Laufzeit ist eine Eigenschaft des Einzelexemplars.
Damit liegt nun die Rückmeldung in Diagramm 201 mit einem Zeitversatz zwischen tdmin und tdmax vor. Dies ist der links eingezeichnete Bereich. Zu irgendeinem Zeitpunkt in diesem schraffierten Bereich springt der Status der Rückmeldung im Steuergerät von 0 auf 1.
Sobald der Strom im Magnetventil den Schwellenwert i0 überschritten hat, bleibt der Status der Ansteuereinheit des Magnetventils auf „1”. Dies kann man sich anschaulich so vorstellen, dass dann laufend „high”-Signale an das Steuergerät gesandt werden.
Das letzte „high”-Signal wird vom Ventil bzw. dessen Ansteuereinheit dann ausgesandt, wenn Diagramm 201 der Testimpuls der Breite ΔT beendet ist, d. h. das Testsignal in Diagramm 200 springt von „1” auf „0” zurück.
Da beim Test ein- und dasselbe Ventil betrachtet wird, hat dieses letzte „high-Signal” dieselbe Laufzeit wie das erste „high”-Signal. Dies ist die Ursache für den rechten schraffierten Bereich in Diagramm 201. Der Status der Rückmeldung in Diagramm 201 bleibt während eines Zeitintervalls ΔT1 auf dem Wert „1”. Dass dieses Zeitintervall ΔT1 sowohl im oberen Diagramm 200 und im unteren Diagramm 201 auftritt, hat die Ursache, dass die „Laufzeit” bei ein- und demselben Ventil stets gleich bleibt.
Ausgehend von 2 kann nun 3 betrachtet werden. Um 3 nicht mit Informationen zu überladen, wurden einige in 2 eingezeichnete Beschriftungen weggelassen.
Neu ist in 3 ein drittes mit 202 gekennzeichnete Diagramm unten hinzugekommen. Dieses neu hinzugekommene Diagramm zeigt lediglich eine ebenfalls nach rechts weisende Zeitachse t. Entlang dieser Zeitachse sind die Abtastzeitpunkte des Betriebssystems (beispielsweise des ABS-, ASR oder ESP-Steuergerätes) eingezeichnete. Eine Abtastung findet z. B. alle 5 Millisekunden statt, also beispielsweise zu den eingezeichneten Zeitpunkten 0 ms und 5 ms. Es ist wünschenswert, dass die Information über ein intaktes Ventil zu diesen Abtastzeitpunkten vorliegt. Deshalb besteht die Grundidee der Erfindung darin, dass der mit 1 gekennzeichnete weiße Bereich in Diagramm 201 den Wert 5 ms enthält, d. h. zum Zeitpunkt der Abtastung liegt gerade eine Rückmeldung vor. Aus der Kenntnis der Zeiten tdmin und tdmax ist es möglich, das zu testende Magnetventil in Diagramm 200 zeitlich so versetzt zu den Abtastzeitpunkten des Betriebssystems anzusteuern, dass zum Abtastzeitpunkt eine sichere Rückmeldung bei einem intakten Ventil vorliegt.
Im Grundzustand des Bremssystems sind die Einlassventile geöffnet und die Auslassventile geschlossen. Die Testansteuerung für die Einlassventile erfolgt deshalb so, dass die Einlassventile wie bei einem Schließvorgang angesteuert werden. Die Testansteuerung für die Auslassventile erfolgt so, dass die Auslassventile wie bei einem Öffnungsvorgang angesteuert werden.
Der grobe Ablauf einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in 4 dargestellt. Dabei erfolgt in Block 400 die Ansteuerung der elektromechanischen Komponenten des Bremsregelungssystems. In Block 401 wird anschließend ermittelt, ob eine elektrische Größe (z. B. der Strom i) einen Schwellenwert (z. B. einen Grenzwert i0) überschritten hat, d. h. es findet eine Bewertung statt. Ist dies nicht der Fall („n”), dann wird zu Block 400 zurückverzweigt und die Ansteuerung fortgesetzt (d. h. es findet eine erneute Ansteuerung mit einem relativ zum Betriebssystemtakt verändertem Startzeitpunkt des Testpulses statt). Ist dies dagegen der Fall („y”), dann wird zu Block 402 weitergegangen und es wird ein Rückmeldesignal an das Bremsregelungssystem abgegeben (d. h. die Testansteuerung wurde abgeschlossen).
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Abtastzeitpunkte des Systemtaktes des Bremsregelungssystems vorgegeben sind und die Ansteuerung der elektromechanischen Komponenten des Bremsregelungssystems dazu zeitversetzt erfolgt.
Dies ist in 5 anschaulich dargestellt. Dabei werden in Block 501 die Abtastzeitpunkte des Systemtaktes des Bremsregelungssystems vorgegeben. Diese Zeitpunkte werden an Block 502 übermittelt. Block 502 enthält außerdem (beispielsweise als feste Werte abgespeichert) den minimalen und den maximalen Wert für die Rücklaufzeit. Die Ausgangssignale von Block 502 enthalten die Ansteuerzeitpunkte der elektromechanischen Komponenten, welche aus der Kenntnis der Abtastzeitpunkte (Block 501) und der Rocklaufzeiten (Block 502) ermittelt werden. Die Ausgangssignale von Block 502 werden an Block 503 weitergegeben, In Block 503 erfolgt die Ansteuerung der elektromechanischen Komponenten des Bremsregelungssystems. Deren Rückmeldung stehen dann zu den Abtastzeitpunkten in Block 501 zur Verfügung.
Dadurch, dass kein mechanisches Schalten der Ventile bzw. der Pumpe erfolgt, treten auch keine störenden Schaltgeräusche auf.

Claims

Verfahren zur Überprüfung wenigstens einer elektromechanischen Komponente eines Bremsregelungssystems, – bei dem eine die elektrische Reaktion der Komponente auf die Ansteuerung kennzeichnende Rückmeldegröße ermittelt wird dadurch gekennzeichnet, dass – der den Beginn der elektrischen Ansteuerung kennzeichnende Ansteuerzeitpunkt (ΔT0) so gewählt ist, dass die Rückmeldegröße zu einem vorgegebenen Rückmeldezeitpunkt im Steuergerät des Bremsregelungssystems vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückmeldezeitpunkt zugleich ein Abtastzeitpunkt des Bremsregelungssystems ist
Verfahren nach Anspruch 1, dass als elektrische Reaktion der Komponente das Überschreiten eines vorgegebenen Schwellenwertes (i0) durch eine elektrische Größe (i) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die Ermittlung des Ansteuerzeitpunktes (ΔT0) wenigstens eine Größe eingeht, welche die zwischen dem Überschreiten des Schwellenwertes (i0) durch die elektrische Größe (i) und dem Vorliegen der Rückmeldegröße im Bremsregelungssystem liegende Rücklaufzeit charakterisiert.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in die Ermittlung des Ansteuerzeitpunkts (ΔT0) – ein unterer Grenzwert für die Rücklaufzeit (tdmin) und – ein oberer Grenzwert für die Rücklaufzeit (tdmax) eingehen.
Verfahren nach Anspruch 3, dass es sich bei der elektrischen Größe (i) um den elektrischen Strom durch die Komponente handelt.
Vorrichtung zur Überprüfung wenigstens einer elektromechanischen Komponenten eines Bremsregelungssystems, welche – Ansteuerungsmittel, mit denen die elektrische Ansteuerung der wenigstens einen Komponente über ein so kurzes Zeitintervall erfolgt, dass keine mechanische Reaktion dieser Komponente erfolgt und – Reaktionsermittlungmittel, mit denen eine die elektrische Reaktion der Komponente auf die Ansteuerung kennzeichnende Rückmeldegröße ermittelt wird, enthält, dadurch gekennzeichnet, dass – der den Beginn der elektrischen Ansteuerung kennzeichnende Ansteuerzeitpunkt (ΔT0) in den Ansteuermitteln so gewählt ist, dass die Rückmeldegröße zu einem vorgegebenen Rückmeldezeitpunkt im Steuergerät des Bremsregelungssystems vorliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den elektromechanischen Komponenten um – wenigstens ein Einlassventil und/oder – wenigstens ein Auslassventil und/oder – wenigstens eine Rückforderpumpe des Bremsregelungssystems handelt.