WO2012101010A2 - Verfahren zur ermittlung eines unterdruckwertes in einem unterdruck-system eines fahrzeuges - Google Patents

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    • B60T2220/04—Pedal travel sensor, stroke sensor; Sensing brake request

Definitions

  • the invention relates to a method for determining a in a vacuum system for feeding a
  • Vehicles available HECU hydraulic-electrical control unit
  • HECU hydraulic-electrical control unit
  • Vacuum brake booster can be compensated by the fact that at brake pedal additional hydraulic pressure built up via the HCU pump and so the
  • Gain function is displayed. Such additional functions are based in each case on various sensor information available in the vehicle.
  • a vacuum sensor is needed, which is used in a simple or redundant design.
  • Power source of a vacuum brake booster can be with the method described here
  • the input values are the brake pedal travel and brake hydraulic pressure.
  • the brake pedal travel is e.g. typically at
  • Detected hybrid vehicle architectures via sensors to detect the intention of the driver to perform a vehicle braking.
  • the brake hydraulic pressure is e.g. in modern
  • Brake systems measured by pressure sensors as standard and also serves as numerous other control functions of the HECU as an input variable.
  • the brake pedal travel measured at a brake pedal entry is preferably via a brake system-specific
  • Pedal force pedal travel characteristic converted into a brake pedal force. Together with brake pedal parameters, this brake pedal force is converted into the brake booster input force (piston rod force).
  • the measured hydraulic pressure is preferably over
  • Component-specific brake booster map used to determine from the brake booster input force and the brake booster output force to prevail in the negative pressure system vacuum. The actual in the vacuum system prevailing
  • Vacuum can thus be beneficial in addition to the
  • Negative pressure should be compared with the actual prevailing negative pressure and, should the difference of both
  • FIG. 1 shows a flow chart for clarification of FIG
  • Figure 2 is a three-dimensional representation of a
  • Figure 3 is a representation corresponding to Figure 2 with
  • FIG. 1 shows two flowcharts for clarifying the sequence according to the invention for determining a vacuum system, not shown in the figure, of a vehicle.
  • a vacuum system can be provided, for example, for feeding a brake booster, not shown, of the vehicle.
  • the negative pressure is needed to operate the brake booster.
  • the method according to the invention assumes two measured values which may already be present in vehicles are: the current brake pedal travel and the hydraulic pressure prevailing in the brake system.
  • the second flow chart of the figure indicates that from this pedal force again directly on the
  • Output force of the brake booster determines which acts on the hydraulic fluid in the brake system.
  • Vacuum system prevailing negative pressure is known based on this known component specific
  • Negative pressure system prevailing negative pressure determined. This will be explained in more detail below with reference to FIGS. 2 and 3.
  • Figure 2 shows a three-dimensional representation of such a map of a brake booster
  • Brake booster of 2000 N was determined. In the figure, a corresponding level EK is entered.
  • Vacuum sensor a running determination of the prevailing in the vacuum system value of the negative pressure.

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Abstract

Offenbart ist ein Verfahren zur Ermittlung eines in einem Unterdruck-System zur Speisung eines Bremskraftverstärkers eines Fahrzeuges herrschenden Unterdruckwertes, wobei - der Bremspedalweg gemessen wird, - aus dem Bremspedalweg unter Anwendung bekannter Bremssystem-Parameter die entsprechende Bremspedalkraft ermittelt wird, - der Bremshydraulikdruck gemessen wird, - aus der Bremspedalkraft eine Eingangs-Kraft des Bremskraftverstärkers ermittelt wird, - aus dem gemessenen Bremshydraulikdruck eine Ausgangs-Kraft eines Bremskraftverstärkers ermittelt wird, - aus Eingangs-Kraft und Ausgangs-Kraft der in dem Unterdruck-System herrschende Unterdruck ermittelt wird.

Description

Verfahren zur Ermittlung eines Unterdruckwertes in einem Unterdruck-System eines Fahrzeuges
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines in einem Unterdruck-System zur Speisung eines
Bremskraftverstärkers eines Fahrzeuges herrschenden
Unterdruckwertes .
Kraftfahrzeuge müssen zahlreiche gesetzliche Vorschriften erfüllen. Insbesondere für sicherheitsrelevante Systeme und Komponenten (z.B. Bremssystem) sind vom Gesetzgeber nicht nur Anforderungskriterien für nominale
Betriebsbedingungen definiert, sondern auch für
Fehlerszenarien und Rückfallebenen (siehe z.B. ECE R13H für Pkw-Bremssysteme ) .
Es gibt Fahrzeug-Bremssystem-Konfigurationen, bei denen allein die Grund-Bremshydraulik (Radbremse +
Bremsbetätigung) nicht in der Lage ist, alle gestellten Anforderungen im Nominalzustand und/oder Fehlerfall zu erfüllen. In solchen Fällen kann die in modernen
Fahrzeugen verfügbare HECU (hydraulic-electrical control unit) entsprechende Zusatzfunktionen bereitstellen, welche dann hydraulikunterstützend bzw. kompensierend eingreifen. Beispielsweise kann ein Ausfall des
Vakuumbremskraftverstärkers dadurch kompensiert werden, dass bei Bremspedalantritt zusätzlicher hydraulischer Druck über die HCU-Pumpe aufgebaut und so die
Verstärkungsfunktion dargestellt wird. Dabei stützen sich solche Zusatzfunktionen jeweils auf diverse im Fahrzeug verfügbare Sensorinformationen. Zur Messung des Unterdruck-Niveaus am Vakuum- bremskraftverstärker bzw. Feststellen eines Fehlers in der Vakuumversorgung wird ein Vakuum-Sensor benötigt, welcher in einfacher oder auch in redundanter Ausführung eingesetzt wird. Insbesondere die aufwändige redundante
Ausführung wird heute für sicherheitskritische Funktionen verwendet, da dort gegenüber reinen Komfortfunktionen erhöhte Anforderungen an Signalzuverlässigkeit und -güte gestellt werden: Die Redundanz ermöglicht eine
gegenseitige Überwachung der beiden Sensorelemente, um den Betriebszustand sicher zu detektieren.
Ein Beispiel für eine notwendige Redundanz ist das oben beschriebene „Booster Failure Support", hier muss das Vakuum-Niveau sicher überwacht werden, um einen so genannten „schlafenden (= nicht detektierten) Fehlerfall auszuschließen, da sonst in einer Bremssituation
möglicherweise gesetzliche Anforderungen nicht mehr erfüllt wären.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches in der Lage ist, bei geringem baulichen Aufwand den in dem Unterdruck-System herrschenden Unterdruck ohne Einsatz eines Unterdruck- Sensors zur ermitteln.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruches gelöst. Das Niveau des Unterdrucks, welcher z.B. als
Energiequelle eines Vakuum-Bremskraftverstärkers dient, lässt sich mit dem hier beschriebenen Verfahren
abschätzen: Als Eingangsgrößen dienen Bremspedalweg und Bremshydraulikdruck.
Der Bremspedalweg wird z.B. typischerweise bei
Hybridfahrzeugarchitekturen über Sensorik erfasst, um die Absicht des Fahrers zu detektieren, eine Fahrzeugbremsung durchzuführen.
Der Bremshydraulikdruck wird z.B. in modernen
Bremssystemen standardmäßig über Drucksensoren gemessen und dient auch zahlreichen anderen Regelfunktionen der HECU als Eingangsgröße.
Der bei einem Bremspedalantritt gemessene Bremspedalweg wird vorzugsweise über eine bremssystemspezifische
Pedalkraft-Pedalweg-Kennlinie in eine Bremspedalkraft umgerechnet. Zusammen mit Bremspedal-Parametern wird diese Bremspedalkraft in die Bremskraftverstärker- Eingangskraft (piston rod force) umgerechnet.
Der gemessene Hydraulikdruck wird vorzugsweise über
Bauteilparameter des Hauptbremszylinders in die
Bremskraftverstärker-Ausgangskraft (push rod force) umgerechnet .
Im nächsten Schritt wird vorzugsweise das
bauteilspezifische Bremskraftverstärker-Kennfeld verwendet, um aus der Bremskraftverstärker-Eingangskraft und aus der Bremskraftverstärker-Ausgangskraft den in dem Unterdruck-System herrschenden Unterdruck zu ermitteln. Der tatsächlich in dem Unterdruck-System herrschende
Unterdruck kann somit vorteilhaft neben der
konventionellen direkten Messung auf einem zweiten Wege ermittelt werden. Diese Redundanz wird für
sicherheitskritische Funktionen benötigt bzw. ist sogar gesetzlich vorgeschrieben.
Vorteilhafterweise kann gemäß einer weiteren
Ausgestaltung der Erfindung der gemäß dem Verfahren ermittelte, in dem Unterdruck-System herrschende
Unterdruck mit dem tatsächlich herrschenden Unterdruck verglichen werden und, sollte die Differenz beider
Unterdruckwerte eine vorgebbare Maximaldifferenz
übersteigen, ein Warnsignal im Fahrzeugcockpit abgesetzt werden, so dass dieser sein Fahrverhalten darauf
einstellen kann, dass eventuell eine Störung vorliegt.
Weiterhin kann durch diese Fehlererkennung eine geeignete Fahrzeugreaktion und/oder Systemrückfallebene
aufgeschaltet werden. Anstelle der redundanten Erfassung des Vakuum-Niveaus durch ein zweites Sensorelement wird unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens lediglich ein Einzel-Vakuum- Sensor verwendet, dessen Messwerte jedoch mit Hilfe von (a) meist bereits vorhandener Standard-Sensorik und (b) auf einem Steuergerät hinterlegten Bauteil- /Systemcharakteristiken gegengeprüft und plausibilisiert werden. Hierdurch ergibt sich ein geringerer notwendiger Hardware-Aufwand bei praktisch gleichbleibender
Funktionalität .
Aufgrund des im Verfahren beschriebenen reduzierten Hardwareaufwands werden folgende Vorteile für das
Gesamtsystem erwartet: a) Kostenvorteil aufgrund Entfall der redundanten
Messwerterfassung;
b) Kostenvorteil durch Stückzahleffekte aufgrund von Addition des bisherigen Verkaufsvolumens für Doppel- Vakuum-Sensoren auf das der Einzel-Vakuum-Sensoren;
c) Reduktion der benötigten Sensor-Anschlusspins am beteiligten Steuergerät;
d) Reduktion vom Systemgesamtgewicht;
e) Packagingvorteile . Die vorstehend genannten Vorteile ergeben sich im
Wesentlichen durch eine Funktionsverlagerung von der Sensorhardware in eine Regelungssoftware: Die direkte Messung einer physikalischen Größe (Unterdruck-Niveau) wird ersetzt durch ein Rechenmodell, welches online auf einem Steuergerät ausgeführt wird und sich auf
typischerweise im Pkw-Bremssystem bereits vorhandene Standardsensorik stützt.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 ein Ablaufdiagramm zur Verdeutlichung des
Ablaufes der Ermittlung eines in einem Unterdruck-System zur Speisung eines nicht dargestellten
Bremskraftverstärkers eines Fahrzeuges herrschenden
Unterdruckwertes ,
Figur 2 eine dreidimensionale Darstellung eines
Kennfeldes eines Bremskraftverstärkers mit Eingangs- Kraft, Ausgangs-Kraft und Unterdruck,
Figur 3 eine Darstellung entsprechend Figur 2 mit
zusätzlich eingetragenen, exemplarischen Werten von erfindungsgemäß ermittelten Werten von Eingangs-Kraft und Ausgangs-Kraft sowie daraus ermitteltem Unterdruckwert.
Figur 1 zeigt zwei Ablaufdiagramme zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Ablaufes der Ermittlung eines in einem in der Figur nicht dargestellten Unterdruck-Systems eines Fahrzeuges. Ein derartiges Unterdruck-Systeme kann beispielsweise zur Speisung eines nicht dargestellten Bremskraftverstärkers des Fahrzeuges vorgesehen sein. Der Unterdruck wird zum Betrieb des Bremskraftverstärkers benötigt .
Daher ist dessen Unterdruckwert zu überwachen. Zur
Vermeidung des Einsatzes eines speziellen Unterdruck- Sensors geht das erfindungsgemäße Verfahren von zwei Messwerten aus, die in Fahrzeugen ggf. bereits vorhanden sind: dem aktuellen Bremspedalweg und dem im Bremssystem herrschenden Hydraulikdruck.
Wie das erste Ablaufdiagramm in Figur 1 zeigt, wird aus dem aktuellen Bremspedalweg bzw. dessen Position unter
Einsatz einer bremssystemspezifischen Pedalkraft- Pedalweg-Kennlinie unmittelbar die Pedalkraft bestimmt.
Das zweite Ablaufdiagramm der Figur deutet an, das aus dieser Pedalkraft wiederum unmittelbar auf die
eingangsseitig auf den Bremskraftverstärker wirkende Kraft geschlossen werden kann, da es in einem gegebenen Bremssystem einen festen, bekannten Zusammenhang zwischen diesen beiden Größen gibt.
Wie das zweite Ablaufdiagramm der Figur 1 ebenfalls zeigt, wird aus dem Messwert des in dem Bremssystem herrschenden Hydraulikdruckes unter Einsatz von
Bauteilparametern des Hauptbremszylinders die
Ausgangskraft des Bremskraftverstärkers ermittelt, welche auf die Hydraulikflüssigkeit in dem Bremssystem einwirkt.
Es sind somit nun sowohl Eingangs-Kraft wie auch
Ausgangs-Kraft des Bremskraftverstärkers bekannt. Da der Zusammenhang dieser beiden Parameter sowie des in dem
Unterdruck-System herrschenden Unterdruckes bekannt ist, wird anhand dieses bekannten bauteilspezifischen
Bremskraftverstärker-Kennfeldes der tatsächlich im
Unterdruck-System herrschende Unterdruck bestimmt. Dies wird im Folgenden näher anhand der Figuren 2 und 3 erläutert .
Figur 2 zeigt eine dreidimensionale Darstellung eines solchen Kennfeldes eines Bremskraftverstärkers mit
Eingangs-Kraft, Ausgangs-Kraft und Unterdruck.
Aus der Darstellung des Kennfeldes wird bereits deutlich, dass aus zwei bekannten Parametern dieser drei Parameter der dritte unmittelbar bestimmbar ist.
Dies wird in Figur 3 anhand der gleichen Darstellung näher erläutert. Es wird in dem in der Figur 3 angedeuteten Beispiel davon ausgegangen, dass auf die oben erläuterte Weise aus dem Pedalweg des Bremspedals eine Eingangs-Kraft des
Bremskraftverstärkers von 2000 N ermittelt wurde. In die Figur ist eine entsprechende Ebene EK eingetragen.
Ferner wird in dem in der Figur 3 angedeuteten Beispiel davon ausgegangen, dass auf die oben erläuterte Weise aus dem in dem Bremssystem gemessenen Hydraulikdruck eine Ausgangs-Kraft des Bremskraftverstärkers von 2500 N ermittelt wurde. In das Kennfeld ist daher eine Ebene AK mit diesem Wert eingetragen.
In einem Punkt S gibt einen Schnittpunkt, in dem sich das Kennfeld des Bremskraftverstärkers sowie die Ebenen EK und AK schneiden. Aus diesem Punkt S ist unmittelbar der in dem Bremssystem herrschende Unterdruck mit etwa -0.6 bar bestimmbar.
Somit gelingt anhand des Kennfeldes und der beiden bekannten Kraftwerte des Bremskraftverstärkers auf einfache Weise und ohne Einsatz eines speziellen
Unterdruck-Sensors eine (laufende) Ermittlung des in dem Unterdruck-System herrschenden Wertes des Unterdruckes.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Ermittlung eines in einem Unterdruck-
System zur Speisung eines Bremskraftverstärkers eines Fahrzeuges herrschenden Unterdruckwertes, wobei
- der Bremspedalweg gemessen wird,
- aus dem Bremspedalweg unter Anwendung bekannter
Bremssystem-Parameter die entsprechende Bremspedalkraft ermittelt wird,
- der Bremshydraulikdruck gemessen wird,
- aus der Bremspedalkraft unter Anwendung bekannter
Bremssystem-Parameter eine Eingangs-Kraft des
Bremskraftverstärkers ermittelt wird,
- aus dem gemessenen Bremshydraulikdruck unter Anwendung bekannter Bremssystem-Parameter eine Ausgangs-Kraft eines Bremskraftverstärkers ermittelt wird,
- aus Eingangs-Kraft und Ausgangs-Kraft unter Anwendung bekannter Bremssystem-Parameter der in dem Unterdruck- System herrschende Unterdruck ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Bremspedalkraft unter Einsatz einer bremssystemspezifischen Pedalkraft-Pedalweg-
Kennlinie erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Ausgangskraft des Bremskraftverstärkers aus dem Bremssystemdruck unter Einsatz von Bauteilparametern des Hauptbremszylinders erfolgt .
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein bauteilspezifisches
Bremskraftverstärker-Kennfeld verwendet wird, um aus der Bremskraftverstärker-Eingangskraft und -Ausgangskraft den in dem Unterdruck-System herrschende Unterdruck zu ermitteln .
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der gemäß dem Verfahren ermittelte, in dem Unterdruck-System herrschende Unterdruck mit dem tatsächlich herrschenden Unterdruck verglichen wird und dass, sollte die Differenz beider Unterdruckwerte eine vorgebbare Maximaldifferenz übersteigen, ein Warnsignal vorzugsweise im Fahrzeugcockpit abgesetzt wird und/oder eine geeignete Fahrzeugreaktion und/oder
Systemrückfallebene aufgeschaltet wird.
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