DE19907338A1 - Brake system and method for its control - Google Patents

Brake system and method for its control

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DE19907338A1
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Thomas Berthold
Karlheinz Haupt
Bernhard Kant
Juergen Pfeiffer
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Abstract

The invention relates to a braking system wherein the braking setpoint value as specified by the driver or adjusted by an external braking device is detected on the basis of signals from a pressure sensor (22) and a displacement sensor (13). When the braking system includes, for instance, an active brake booster with an additional electromagnetic valve and a pedal or membrane displacement sensor for a brake servo unit, the plausibility of the pressure sensor (22) can be monitored and an additional redundant pressure sensor can thus be dispensed with.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bremssystem, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Steuereinheit zur Ansteuerung von Radbremsen auf der Grundlage von Signalen einer Sensorik, die mindestens zwei Sensoren zur Erfassung eines an einer Bremsbetätigungseinrichtung durch den Fahrer vorgegebenen und/oder durch eine Fremdbremseinrichtung eingestellten Bremssollwertes aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Steuerung eines derartigen Bremssystems.The invention relates to a braking system, in particular for Motor vehicles, with a control unit for controlling Wheel brakes based on signals from a sensor system, the at least two sensors for detecting one on one Brake actuation device specified by the driver and / or set by an external braking device Has brake setpoint. The invention also relates to a method for controlling such a braking system.

Bei modernen Bremssystemen für Kraftfahrzeuge gelangen in zunehmenden Maße elektrisch gesteuerte oder elektrisch unterstützte Systemkomponenten zum Einsatz. Zur Lieferung des erforderlichen Bremsdruckes werden z. B. mit zusätzlichen Magnetventilen ausgestattete Bremskraftverstärker eingesetzt, die eine Einstellung des Bremsdruckes durch elektrische Ansteuerung ermöglichen. Dadurch kann u. a. ein sogenannter Bremsassistent (BA) realisiert werden, der in der Lage ist, Notbremssituationen zu erkennen und bei Bedarf durch elektrische Ansteuerung automatisch eine maximal erforderliche Bremskraftunterstützung aufzubauen. Hierzu wird z. B. über einen Wegsensor die Geschwindigkeit ermittelt, mit der ein Bremspedal niedergetreten wird. Zögert der Fahrer nach dem spontanen Tritt auf das Bremspedal und wagt nicht, das Pedal bis zum Ansprechen der Regelung eines Antiblockiersystems (ABS) durchzutreten, greift der Bremsassistent ein. Ein elektrisch ansteuerbarer Bremskraftverstärker ist allerdings nicht nur für einen Bremsassistenten, sondern auch für ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) oder Intelligent Cruise Control (ICC) verwendbar. Bei einem ESP-Eingriff wird der elektrisch ansteuerbare Bremskraftverstärker dazu benutzt, einen schnellen Bremsdruckaufbau sicherzustellen, der für die Stabilisierung erforderlich ist. Bei einem ICC-Eingriff kann der Bremskraftverstärker benutzt werden, eine dosierte automatische Bremsung zur Beibehaltung eines erforderlichen Sicherheitsabstandes zum Vordermann durchzuführen. Bei herkömmlichen Bremssystemen dieser Art werden zur Erkennung des Fahrerbremswunsches und zur Regelung des Fremdbremsdruckes zwei redundante Drucksensoren im Druckstangenkreis und im Schwimmkreis des Hauptbremszylinders eingesetzt. Die Redundanz geschieht aus Sicherheitsgründen, da ein falsches Signal zu gravierenden Folgen führen kann. Die Verwendung zweier getrennter Drucksensoren ist allerdings mit einem größeren Aufwand und entsprechend höheren Kosten verbunden.In modern braking systems for motor vehicles increasingly electrically controlled or electric supported system components for use. For delivery the required brake pressure z. B. with additional Brake boosters equipped with solenoid valves used by an adjustment of the brake pressure enable electrical control. This can u. a. on so-called brake assistant (BA) can be realized, which in is able to recognize emergency braking situations and if necessary through electrical control automatically a maximum to build up the required braking force support. For this z. B. the speed via a displacement sensor  determined with which a brake pedal is depressed. The driver hesitates after the spontaneous kick on the Brake pedal and does not dare the pedal until the response Regulation of an anti-lock braking system (ABS) the brake assistant intervenes. An electrically controllable Brake booster is not just for one Brake assistants, but also for an electronic one Stability program (ESP) or Intelligent Cruise Control (ICC) can be used. In the case of an ESP intervention, it becomes electrical controllable brake booster used to ensure rapid brake pressure build-up for the Stabilization is required. With an ICC intervention can the brake booster are used, a metered automatic braking to maintain a required Safety distance to the vehicle in front. At Conventional brake systems of this type are used for detection the driver's brake request and to regulate the External brake pressure in two redundant pressure sensors Push rod circuit and in the floating circuit of the Master brake cylinder used. The redundancy happens Security reasons, because a wrong signal must be engraved Can lead to consequences. The use of two separate However, pressure sensors are more expensive and associated with higher costs.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bremssystem und ein verfahren zu seiner Steuerung zu schaffen, die sicher und dabei kostengünstig aufgebaut sind und einen verringerten Material- und Montageaufwand erfordern.The object of the invention is a braking system and a procedure to create its control which is safe and are constructed inexpensively and a reduced Require material and assembly effort.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. In den abhängigen Patentansprüchen sind zweckmäßige Ausführungsformen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben. This object is achieved by the features of independent claims solved. In the dependent Claims are expedient embodiments and advantageous developments of the invention specified.  

Die Plausibilitätsüberprüfung kann durch einen Prozessor durchgeführt werden, der zweckmäßigerweise in einen Steuergerät der Steuereinrichtung integriert ist. Eine zweckmäßige Plausibilitätsüberprüfung kann durch Vergleich der durch den Drucksensor und den Wegsensor ermittelten aktuellen werte mit einer vorgegebenen Kennlinie oder einem Kennfeld erfolgen, in dem den Druckwerten ein bestimmter Bereich für den Betätigungsweg zugeordnet ist. Dadurch können nicht nur Störungen des Druck- oder Wegsensors, sondern auch andere Fehler erkannt werden, die zu einer starken Änderung der Druckvolumencharakteristik führen. So kann z. B. erkannt werden, wenn bei einer ABS-Bremsanlage Bremsflüssigkeit durch Magnetventilfehler in die Niederdruckspeicher strömt oder Luft in die Bremsanlage gelangt.The plausibility check can be carried out by a processor be carried out, which is conveniently in a Control unit of the control device is integrated. A Appropriate plausibility check can be made by comparison that determined by the pressure sensor and the displacement sensor current values with a predefined characteristic or Map take place in which the pressure values a certain Area for the actuation path is assigned. Thereby not only can malfunctions of the pressure or displacement sensor, but other errors are recognized that lead to a lead to a strong change in the pressure volume characteristic. So can e.g. B. can be recognized if with an ABS brake system Brake fluid due to solenoid valve failure in the Low pressure accumulator flows or air into the brake system reached.

Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:Further special features and advantages of the invention result derive from the following description Embodiment with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeug- Regelsystems und Fig. 1 is a schematic representation of a vehicle control system and

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Plausibilitätsüberprüfung anhand eines Weg- und Drucksensors. Fig. 2 is a diagram for explaining the plausibility check using a displacement and pressure sensor.

Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Fahrzeugbremssystem mit Abstandsregelung umfaßt eine Bremsbetätigungseinrichtung 1 zur Vorgabe eines Bremsdrucks an eine Steuereinrichtung 2, durch die der Bremsdruck zur Betätigung von Radbremsen 3, 4, 5, 6 in Abhängigkeit der durch Sensoren erfaßten Betriebs- und Fahrzustandsgrößen bei Bedarf radselektiv moduliert werden kann. Die Bremsbetätigungseinrichtung 1 besteht aus einem mittels eines Bremspedals 7 betätigbaren Bremskraftverstärker 8, dem ein vorzugsweise als Tandern- Hauptbremszylinder ausgebildeter Hauptbremszylinder 9 nachgeschaltet ist. Die Steuereinrichtung 2 enthält eine zwischen die beiden Druckausgänge des Hauptbremszylinders 9 und die zu den Radbremsen 3, 4, 5, 6 führenden Hydraulikleitungen geschaltete Hydraulikeinheit 10 mit einem integrierten Steuergerät 11, das die Steuersignale für die Hydraulikeinheit 10 und ein schematisch angedeutetes Magnetventil 12 als Fremdbremseinrichtung zu einer vom Bremspedal 7 unabhängigen Einstellung des Bremsdruckes liefert. In dem Steuergerät 11 können neben den elektronischen Steuerungskomponenten für ein Antiblockiersystem (ABS), eine Antischlupfregelung (ASR), und einen Bremsassistenten (BA) auch noch weitere Elemente für ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) oder dgl. zur Fahrdynamikregelung integriert sein.The vehicle brake system shown schematically in FIG. 1 with distance control comprises a brake actuation device 1 for specifying a brake pressure to a control device 2 , by means of which the brake pressure for actuating wheel brakes 3 , 4 , 5 , 6 as a function of the operating and driving state variables detected by sensors, if required can be modulated in a wheel-selective manner. The brake actuation device 1 consists of a brake booster 8 which can be actuated by means of a brake pedal 7 and which is followed by a master brake cylinder 9 which is preferably designed as a tandem master brake cylinder. The control device 2 contains a hydraulic unit 10 connected between the two pressure outputs of the master brake cylinder 9 and the hydraulic lines leading to the wheel brakes 3 , 4 , 5 , 6, with an integrated control unit 11 , which controls the control signals for the hydraulic unit 10 and a schematically indicated solenoid valve 12 as an external brake device to a setting of the brake pressure independent of the brake pedal 7 . In addition to the electronic control components for an anti-lock braking system (ABS), an anti-slip control (ASR), and a brake assistant (BA), further elements for an electronic stability program (ESP) or the like for driving dynamics control can also be integrated in the control unit 11 .

Zur Realisierung eines Bremsassistenten kann die Ansteuerung des Magnetventils 12 über das Steuergerät 11 z. B. in Abhängigkeit von Signalen eines in den Bremskraftverstärker 8 eingebauten Membranwegsensors 13 erfolgen. Da der Membranweg und der Bremspedalweg proportional sind, kann aus dem Membranweg die Betätigungsgeschwindigkeit abgeleitet werden. Wird im Steuergerät 11 durch Vergleich der Betätigungsgeschwindigkeit mit einem Schwellwert eine Notbremssituation erkannt, wird das Magnetventil 12 zur Bereitstellung einer maximalen Verstärkung angesteuert.To implement a brake assistant, the control of the solenoid valve 12 via the control unit 11 z. B. in response to signals from a built in the brake booster 8 diaphragm travel sensor 13 . Since the diaphragm travel and the brake pedal travel are proportional, the actuation speed can be derived from the diaphragm travel. If an emergency braking situation is recognized in the control unit 11 by comparing the actuation speed with a threshold value, the solenoid valve 12 is activated to provide maximum amplification.

Die Ansteuerung des Magnetventils 12 kann auch über eine ICC-Steuereinheit 14 erfolgen, die über einem CAN-Datenbus 15 mit dem Steuergerät 11 sowie einer Getriebesteuerung 16 und einer Motorsteuerung 17 zum Eingriff in das Motormanagement verbunden ist. In der ICC-Steuereinheit 14 werden auf der Grundlage der Signale eines Abstandssensors 18 und der durch eine Benutzer-Interface 19 vorgegebenen Stellgrößen die zur Einhaltung eines gewünschten Abstandes erforderlichen Steuersignale für die Ansteuerung des Steuergeräts 11 sowie der Getriebesteuerung 16 und der Motorsteuerung 17 erzeugt. Die ICC-Steuereinheit 14 ist über einen weiteren CAN-Datenbus 20 mit einer Anzeigeeinrichtung 21 zur Anzeige der ICC-Funktion oder von Störungen z. B. durch Anzeigelampen oder Warnsignale verbunden.The solenoid valve 12 can also be controlled via an ICC control unit 14 , which is connected via a CAN data bus 15 to the control unit 11 and to a transmission control 16 and an engine control 17 for intervention in the engine management. In the ICC control unit 14 , on the basis of the signals from a distance sensor 18 and the manipulated variables specified by a user interface 19 , the control signals required for maintaining a desired distance for the control of the control unit 11 and the transmission control 16 and the motor control 17 are generated. The ICC control unit 14 is connected via a further CAN data bus 20 to a display device 21 for displaying the ICC function or malfunctions, for. B. connected by indicator lights or warning signals.

Zur Erkennung des Fahrerbremswunsches und zur Fremdbremsdruckregelung z. B. durch das ICC-System wird lediglich ein Drucksensor 22 verwendet, der entweder im Druckstangenkreis oder im Schwimmkreis des Hauptbrems­ zylinders angeordnet sein kann. Eine Überwachung des Drucksensorsignals wird notwendig, da die Fremddruckregelung keinen sicherheitskritischen Fehlbremszustand erzeugen darf. So muß z. B. das ICC-System abgeschaltet werden, wenn ein sicherheitskritischer Druck von z. B. 30 bar überschritten wird. Eine Überwachung des Drucksensors 22 kann mit Hilfe des Membranwegsensors 13 durchgeführt werden, indem die Signale des Druck- und Membranwegsensors mit einer vorgegebenen Kennlinie bzw. einem Kennfeld verglichen werden.To detect the driver brake request and for external brake pressure control z. B. by the ICC system, only a pressure sensor 22 is used, which can be arranged either in the pressure rod circuit or in the floating circuit of the master brake cylinder. Monitoring of the pressure sensor signal is necessary because the external pressure control must not generate a safety-critical fault braking condition. So z. B. the ICC system can be switched off when a safety-critical pressure of z. B. 30 bar is exceeded. The pressure sensor 22 can be monitored with the aid of the diaphragm travel sensor 13 by comparing the signals of the pressure and diaphragm travel sensor with a predetermined characteristic curve or a map.

In Fig. 2 ist ein Beispiel für eine Plausibilitätsüber­ prüfung dargestellt. Da eine Bremsanlage eine charakteristische Druckvolumenaufnahme aufweist, kann einem bestimmten Systembremsdruck eine entsprechend zugehörige Volumenaufnahme zugeordnet werden, die über einen Pedalwegsensor oder einen Membranwegsensor an dem Bremskraftverstärker erfaßt werden kann. Zum Ausgleich von Kurzzeiteffekten, wie z. B. einer Volumenschwankung aufgrund von Temperaturunterschieden, kann zu jedem Druckwert ein bestimmtes Toleranzband für den zugehörigen Betätigungsweg vorgesehen werden. So kann z. B. einem Drucksensorsignal p1 ein Wertebereich X zwischen w1 und w2 für ein Wegsensor­ signal zugeordnet sein. Ein derartiger Zusammenhang kann gespeichert und zur Plausibilitätsüberprüfung mit aktuell vorliegenden Werten verglichen werden. Auch Langzeiteffekte können über einen Lernalgorithmus erkannt werden, indem z. B. die langsame Veränderung der Kennlinie bei normaler Fahrerbremsung registriert und die Kennlinie entsprechend korrigiert wird. Fällt das Wegsensorsignal bei einem gemessenen Druck p1 aus dem Wertebereich X heraus, kann auf auf eine Störung geschlossen und eine entsprechende Warnung ausgegeben werden. Dadurch kann ein zusätzlicher redundanter Drucksensor eingespart werden. Bei sicherem Erkennen unplausibler Signale können bestimmte Hilfsfunktionen, wie z. B. das ICC-System, abgeschaltet oder geeignete Notprogramme eingeleitet werden.In FIG. 2, an example of a plausibility test is shown. Since a brake system has a characteristic pressure volume uptake, a corresponding system volume uptake can be assigned to a corresponding system brake pressure, which can be detected via a pedal travel sensor or a membrane travel sensor on the brake booster. To compensate for short-term effects such. B. a volume fluctuation due to temperature differences, a certain tolerance band can be provided for the associated actuation path for each pressure value. So z. B. a pressure sensor signal p1 a value range X between w1 and w2 for a displacement sensor signal. Such a relationship can be saved and compared with currently available values for a plausibility check. Long-term effects can also be recognized using a learning algorithm, e.g. B. the slow change in the characteristic curve is registered during normal driver braking and the characteristic curve is corrected accordingly. If the displacement sensor signal falls outside the value range X at a measured pressure p1, a fault can be concluded and a corresponding warning can be issued. An additional redundant pressure sensor can thus be saved. With reliable detection of implausible signals, certain auxiliary functions, such as. B. the ICC system, switched off or suitable emergency programs initiated.

Claims (8)

1. Bremssystem, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Steuereinrichtung (2) zur Ansteuerung von Radbremsen (3, 4, 5, 6) auf der Grundlage von Signalen einer Sensorik, die mindestens zwei Sensoren (13, 22) zur Erfassung eines an einer Bremsbetätigungseinrichtung (1) durch den Fahrer vorgegebenen und/oder durch eine Fremdbremseinrichtung (12) eingestellten Bremssollwertes aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung des durch den Fahrer vorgegebenen und/oder durch eine Fremdbremseinrichtung (12) eingestellten Bremssollwertes auf der Grundlage von Signalen eines Drucksensors (22) und eines Wegsensors (13) erfolgt.1. Brake system, in particular for motor vehicles, with a control device ( 2 ) for controlling wheel brakes ( 3 , 4 , 5 , 6 ) on the basis of signals from a sensor system, the at least two sensors ( 13 , 22 ) for detecting a brake actuation device ( 1 ) has the brake setpoint specified by the driver and / or set by an external brake device ( 12 ), characterized in that the detection of the brake setpoint specified by the driver and / or set by an external brake device ( 12 ) on the basis of signals from a pressure sensor ( 22 ) and a displacement sensor ( 13 ). 2. Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (2) eine Einrichtung zur Plausibilitätsüberprüfung der Signale des Drucksensors (22) und des Wegsensors (13) enthält.2. Brake system according to claim 1, characterized in that the control device ( 2 ) contains a device for checking the plausibility of the signals of the pressure sensor ( 22 ) and the displacement sensor ( 13 ). 3. Bremssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Plausibilitätsüberprüfung durch Vergleich der durch den Drucksensor (22) und den Wegsensor (13) ermittelten aktuellen Werte mit einem vorgegebenen Kennfeld erfolgt, in dem den Druckwerten ein bestimmter Bereich für den Betätigungsweg zugeordnet ist.3. Brake system according to claim 2, characterized in that the plausibility check is carried out by comparing the current values determined by the pressure sensor ( 22 ) and the displacement sensor ( 13 ) with a predetermined characteristic map in which the pressure values are assigned a specific range for the actuation path. 4. Bremssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Abweichungen der aktuellen Werte von dem Kennfeld eine Störungsmeldung erfolgt und/oder ein Notprogramm initiiert wird. 4. Brake system according to claim 3, characterized in that if the current values deviate from the A fault message occurs and / or a map Emergency program is initiated.   5. Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fremdbremseinrichtung (12) durch ein ICC-System (14, 18) und/oder einen Bremsassistent (BA) und/oder ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) aktivierbar ist.5. Brake system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the third-party brake device ( 12 ) by an ICC system ( 14 , 18 ) and / or a brake assistant (BA) and / or an electronic stability program (ESP) can be activated. 6. Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fremdbremseinrichtung (12) ein elektrisch betätigbares Magnetventil zur Steuerung der Verstärkung eines Bremskraftverstärkers (8) umfaßt.6. Brake system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the external brake device ( 12 ) comprises an electrically actuated solenoid valve for controlling the gain of a brake booster ( 8 ). 7. Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegsensor (13) ein Membranwegsensor an einem Bremskraftverstärker (8) oder ein Pedalwegsensor ist.7. Brake system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the displacement sensor ( 13 ) is a membrane displacement sensor on a brake booster ( 8 ) or a pedal displacement sensor. 8. Verfahren zur Steuerung eines Bremssystems, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den Fahrer vorgegebene und/oder durch eine Fremdbremseinrichtung eingestellte Bremssollwert auf der Grundlage von Signalen eines Drucksensors (22) und eines Wegsensors (13) erfaßt und daß eine Plausibilitätsüberprüfung der durch den Drucksensor (22) und den Wegsensor (13) gelieferten Werte durch deren Vergleich mit einem vorgegebenen Kennfeld erfolgt, in dem den Druckwerten ein bestimmter Bereich für den Betätigungsweg zugeordnet ist.8. A method for controlling a brake system, in particular for motor vehicles, characterized in that the brake setpoint specified by the driver and / or set by an external brake device is detected on the basis of signals from a pressure sensor ( 22 ) and a displacement sensor ( 13 ) and that a plausibility check is carried out the values supplied by the pressure sensor ( 22 ) and the displacement sensor ( 13 ) are compared by comparing them with a predetermined map in which the pressure values are assigned a specific range for the actuation path.
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