-
Die Erfindung betrifft einen steuerbaren elektrischen Bremskraftverstärker für ein Fahrzeug. Des Weiteren betrifft die Erfindung Verfahren zum Betreiben eines steuerbaren elektrischen Bremskraftverstärkers für ein Fahrzeug.
-
Stand der Technik
-
Um einen Fahrer eines Fahrzeugs das Betätigen eines Bremseingabeelements zum Abbremsen des Fahrzeugs während einer Fahrt zu erleichtern, ist ein herkömmliches Bremssystem häufig mit einem Bremskraftverstärker ausgestattet. Ein derartiger Bremskraftverstärker ist in der Regel dazu ausgelegt, eine auf das Bremseingabeelement, beispielsweise ein Bremspedal, von dem Fahrer des Fahrzeugs ausgeübte Bremskraft zu verstärken. Somit kann der Fahrer bei einem fehlerlosen Funktionieren des Bremskraftverstärkers bereits mit einer vergleichsweise geringen Kraft das Fahrzeug abbremsen.
-
Eine aus dem Stand der Technik bekannte Ausführungsform für einen Bremskraftverstärker sind beispielsweise ein Vakuumbooster und ein elektromechanischer Bremskraftverstärker. Allerdings ist das Ausstatten eines Fahrzeugs mit einem derartigen Bremskraftverstärker mit Nachteilen verbunden. Ein Vakuumbooster nimmt einen vergleichsweise großen Bauraum am Fahrzeug ein und führt zu einer signifikanten Steigerung des Gewichts des Bremssystems. Zusätzlich ist eine zufriedenstellende Funktionsweise des Vakuumboosters nur gewährleistet, sofern eine Vakuumbereitstellung an den Vakuumbooster durch eine zusätzliche elektrische Vakuumpumpe oder einen Verbrennungsmotor des Fahrzeugs erfolgt. Da viele Fahrer sich ein umweltfreundlicheres Fahrzeug ohne einen Verbrennungsmotor wünschen, entfällt in diesem Fall die Möglichkeit einer Vakuumbereitstellung durch den Verbrennungsmotor.
-
Des Weiteren erfordert ein Betrieb eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers oder einer elektrischen Vakuumpumpe eine ausreichende Stromversorgung durch das fahrzeugeigene Bordnetz. Herkömmliche Möglichkeiten zum Anbinden eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers oder einer elektrischen Vakuumpumpe an ein fahrzeugeigenes Bordnetz sind in der
DE 197 55 050 C2 und in der
EP 0 363 356 B1 beschrieben.
-
Somit treten während einer Beeinträchtigung der Bordnetzenergieversorgung häufig Funktionsausfälle des elektromechanischen Bremskraftverstärkers oder der elektrischen Vakuumpumpe auf. Dies kann beispielsweise dazu führen, dass der Fahrer während der Fahrt plötzlich nicht mehr mit der von ihm gewohnheitsmäßig auf das Bremsbetätigungselement ausgeübten Kraft das Fahrzeug abbremsen kann. Für den Fahrer ist ein derartiger Funktionsausfall des elektromechanischen Bremskraftverstärkers mit einer Komforteinbuße verbunden. Es ist deshalb wünschenswert, über eine Möglichkeit zu verfügen, um ein für einen Fahrer überraschendes Ausfallen des elektromechanischen Bremskraftverstärkers zu verhindern.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die Erfindung schafft einen steuerbaren elektrischen Bremskraftverstärker für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Betreiben eines steuerbaren elektrischen Bremskraftverstärkers für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 7.
-
Ein für einen Fahrer überraschendes Ausfallen eines steuerbaren elektrischen Bremskraftverstärkers mit mindestens einem elektrischen Aktor während einer Beeinträchtigung der Bordnetzenergieversorgung ist verhinderbar, indem die Ankoppeleinrichtung des Bremskraftverstärkers mit einem lokalen Energiespeicher ausgestattet wird, der eine Energie zum Aufrechterhalten der Funktionsweise des mindestens einen elektrischen Aktors für eine bestimmte Anzahl vom Bremsungen bereitstellt. Kurzzeitige und vorübergehende Beeinträchtigungen der Bordnetzenergieversorgung, wie beispielsweise während eines Startens des Fahrzeugs und/oder bei einer deutlich gesteigerten momentanen Energieentnahme aus dem Bordnetz durch gleichzeitiges Betrieben mehrerer stromverbrauchender Fahrzeugkomponenten, können auf diese Weise überbrückt werden. Des Weiteren kann der Fahrer während des Aufrechterhaltens der Funktion des mindestens einen elektrischen Aktors durch Entladen des lokalen Energiespeichers durch ein Aktivieren einer Warnanzeige, ein Ausgeben eines Warntonsignals und/oder ein Schalten des mindestens einen elektrischen Aktors in einem Energiesparmodus auf einen möglichen Ausfall des mindestens einen elektrischen Aktors vorbereitet werden. Der Fahrer hat in diesem Fall beispielsweise die Möglichkeit, sich zu entscheiden, ob er während der weiteren Fahrt seine Fahrweise an die eingeschränkte Funktionsweise des Bremskraftverstärkers anpassen, die Fahrt abbrechen und/oder eine Werkstatt aufsuchen möchte.
-
Vorzugsweise sind die zwei Eingangs-Kontakte an die Spannungs-Eingänge des lokalen Energiespeichers und die zwei Ausgangs-Kontakte an die SpannungsAusgänge des lokalen Energiespeichers gekoppelt.
-
Bevorzugterweise ist das mindestens eine Koppelelement so ausgelegt, dass, sofern die Bordnetzspannung über einer vorgegebenen Beladungsspannung liegt, der lokale Energiespeicher über die angelegte Bordnetzspannung beladbar ist. Somit ist auch nach einem Entladen ein Wiederaufladen des lokalen Energiespeichers gewährleistet.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das mindestens eine Koppelelement einen Spannungswandler, welcher dazu ausgelegt ist, die an den zwei Eingangs-Kontakten angelegte Bordnetzspannung in eine Nennspannung des mindestens einen elektrischen Aktors umzuwandeln und den lokalen Energiespeicher mit der Nennspannung aufzuladen, so dass die Nennspannung von dem lokalen Energiespeicher als Betriebsspannung an den mindestens einen elektrischen Aktor bereitstellbar ist. Der Spannungswandler ermöglicht somit eine Stabilisierung der Betriebsspannung und/oder eine Anpassung der Betriebsspannung an den mindestens einen elektrischen Aktor. Insbesondere ist auf diese Weise ein Auftreten einer Unterspannung verhinderbar und eine günstigere Auslegung des mindestens einen elektrischen Aktors und seiner Ansteuerung möglich. Der lokale Energiespeicher erfüllt gleichzeitig die Funktion eines Puffers zum Bereitstellen der Nennspannung und eines Überbrückungsenergie-Lieferanten. Durch die Multifunktionalität des lokalen Energiespeichers kann die Ausführungsform des Bremssystems kostengünstiger realisiert werden.
-
Als Alternative oder als Ergänzung dazu kann das mindestens eine Koppelelement eine Diode und/oder einen Schalter, welcher durch ein Fahrzeugstart-Signal und/oder durch ein von einer fahrzeugeigenen ersten Steuervorrichtung bereitgestelltes Schaltsignal schaltbar ist, umfassen. Durch das Ausgeben des Fahrzeugstart-Signals an den Schalter wird auf einfache Weise sichergestellt, dass die Energieversorgung des mindestens einen elektrischen Aktors trotz der vergleichsweise hohen momentanen Energieentnahme beim Fahrzeugstart sichergestellt ist. Auf diese Weise ist beispielsweise beim Fahrzeugstart eine vom Fahrer häufig als störend empfundene Reduzierung der Bremskraftunterstützung verhinderbar.
-
In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die erste Steuervorrichtung eine erste Vergleichseinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, die bereitgestellte Bordnetzspannung mit der Mindestspannung und/oder der Beladungsspannung zu vergleichen und/oder die bereitgestellte momentane Energieentnahme aus dem Bordnetz mit der Höchstentnahme zu vergleichen. Dies gewährleistet ein verlässliches Bereitstellen des Schaltsignals.
-
Als Ergänzung kann die erste Steuervorrichtung zusätzlich eine zweite Vergleichseinrichtung umfassen, welche dazu ausgelegt ist, die Mindestspannung, die Beladungsspannung und/oder die Höchstentnahme unter Berücksichtigung einer bereitgestellten Information bezüglich eines Fahrzeugzustands, einer Fahrsituation, einer Umgebungssituation und/oder einer Verkehrssituation festzulegen und an die erste Vergleichseinrichtung auszugeben. Durch das Festlegen der Mindestspannung, der Beladungsspannung und/oder der Höchstentnahme unter Berücksichtigung mindestens einer der aufgezählten Informationen kann die Schaltung des Schalters hinsichtlich bestimmter, die Funktionsweise des Bremskraftverstärkers beeinträchtigende Zustände und/oder Situationen angepasst werden. Dabei wirkt sich schon das Berücksichtigen einer Information vorteilhaft aus.
-
Bei dem stromverbrauchenden Bremskraftverstärker ist sichergestellt, dass auch bei einer Beeinträchtigung der Bordnetzenergieversorgung eine bestimmte Anzahl von Bremsungen noch so ausführbar ist, wie es den Fahrgewohnheiten des Fahrers entspricht. Der erfindungsgemäße Bremskraftverstärker entspricht somit in seiner Anpassungsfähigkeit an die Beeinträchtigung der Bordnetzenergieversorgung einem Vakuumbooster. Der Nachteil eines herkömmlichen stromverbrauchenden Bremskraftverstärkers gegenüber einem Vakuumbooster ist somit behoben. Dieser Vorteil ist entsprechend auch bei der erfindungsgemäßen elektrischen Vakuumpumpe und/oder bei der erfindungsgemäßen elektrischen Parkbremse gewährleistet. Ist die Beeinträchtigung der Bordnetzenergieversorgung außerdem von längerer Dauer, so kann der Fahrer schrittweise auf die veränderte Bremssituation vorbereitet werden. Auf diese Weise kann insbesondere die durch das Entladen des lokalen Energiespeichers noch ausführbare Anzahl von Bremsungen gesteigert werden, wobei gleichzeitig eine bezüglich dem Fahrzeugzustand, der Fahrsituation, der Umgebungssituation und/oder der Verkehrssituation ausreichende Funktionsfähigkeit des mindestens einen elektrischen Aktors gewährleistet ist.
-
Die in den vorhergehenden Absätzen beschriebenen Vorteile sind auch bei einem Fahrzeug mit einer entsprechenden Bremsvorrichtung gewährleistet.
-
Des Weiteren sind die beschriebenen Vorteile realisierbar durch die korrespondierenden Verfahren zum Betreiben eines steuerbaren elektrischen Bremskraftverstärkers für ein Fahrzeug.
-
Figurenliste
-
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer als steuerbarer elektrischer Bremskraftverstärker ausgebildeten Bremsvorrichtung;
- 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Bremsvorrichtung;
- 3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Bremsvorrichtung; und
- 4 ein Flussdiagramm zum Darstellen einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben einer Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Bremsvorrichtung.
-
Die dargestellte Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug umfasst einen Bremskraftverstärker 10. Der Bremskraftverstärker 10 kann beispielsweise als (steuerbarer) elektrischer Bremskraftverstärker oder als (steuerbarer) elektromechanischer Bremskraftverstärker ausgebildet sein. Der Bremskraftverstärker 10 ist vorzugsweise dazu ausgelegt, eine auf ein (nicht dargestelltes) Bremseingabeelement, beispielsweise ein Bremspedal, durch einen Fahrer des Fahrzeugs ausgeübte Bremskraft zu verstärken und ein entsprechendes verstärktes Kraftsignal an eine Kolben-Zylinder-Einheit, wie z.B. einen Hauptbremszylinder, auszugeben.
-
Der Bremskraftverstärker 10 umfasst mindestens einen (nicht skizzierten) elektrischen Aktor. Der mindestens eine elektrische Aktor des Bremskraftverstärkers 10 kann beispielsweise ein Motor, ein Elektromagnet und/oder ein Piezostack sein. Zusätzlich kann der Bremskraftverstärker 10 ein Getriebe, welches den mindestens einen Aktor mit der Kolben-Zylinder-Einheit verbindet und/oder eine elektrische Steuereinheit zur Ansteuerung des mindestens einen elektrischen Aktors umfassen. Da eine geeignete Ausbildung des Bremskraftverstärkers 10 aus dem Stand der Technik bekannt ist, wird hier nicht genauer darauf eingegangen.
-
Die Bremsvorrichtung umfasst zusätzlich eine Ankoppeleinrichtung 12 mit zwei (elektrischen) Eingangs-Kontakten 14a und 14b und zwei (elektrischen) Ausgangs-Kontakten 16a und 16b. Die zwei Eingangs-Kontakte 14a und 14b sind dazu ausgelegt, die Bremsvorrichtung an ein fahrzeugeigenes Bordnetz anzukoppeln. Somit können ein Bordnetzpotential ΦN und eine Masse M an jeweils einen der zwei Eingangs-Kontakte 14a und 14b angelegt werden. Die zwischen den beiden Eingangs-Kontakten 14a und 14b anliegende Spannung wird im Weiteren als Bordnetzspannung UN bezeichnet. Über die zwei Ausgangs-Kontakte 16a und 16b ist eine Betriebsspannung UB an den mindestens einen angeschlossenen elektrischen Aktor des Bremskraftverstärkers 10 bereitstellbar.
-
Ein erster Eingangs-Kontakt 14a mit dem Bordnetzpotential ΦN ist über eine erste elektrische Verbindung 15a mit einem ersten Ausgangs-Kontakt 16a verbunden. Entsprechend ist ein zweiter Eingangs-Kontakt 14b mit der Masse M über eine zweite elektrische Verbindung 15b mit einem zweiten Ausgangs-Kontakt 16b verbunden. Jede der beiden elektrischen Verbindungen 15a und 15b weist einen Verzweigungspunkt 17a oder 17b auf, von welchen je eine Leitung 19a oder 19b zu einem Eingang eines lokalen Energiespeichers 18 führt.
-
Eingangsseitig ist der lokale Energiespeicher 18 an die beiden Eingangs-Kontakte 14a und 14b angeschlossen. Der lokale Energiespeicher 18 ist somit über die an den zwei Eingangs-Kontakten 14a und 14b anliegende Bordnetzspannung UN beladbar. Zusätzlich ist der lokale Energiespeicher 18 über ein als Diode 20 ausgebildetes Koppelelement so mit dem ersten Eingangs-Kontakt 14a verbunden, dass ein Stromfluss zwischen dem Bordnetz und dem lokalen Energiespeicher 18 als unidirektionaler Stromfluss von dem Bordnetz zu dem lokalen Energiespeicher 18 festgelegt ist. Die Ausrichtung der Diode 20 erlaubt nur einen Stromfluss durch die Diode 20 in der Richtung von dem ersten Eingangs-Kontakt 14a zu dem lokalen Energiespeicher 18.
-
Die Diode 20 stellt somit sicher, dass die auf den lokalen Energiespeicher 18 geladene Energie an den mindestens einen elektrischen Aktor des Bremskraftverstärkers 10 als Betriebsspannung UB bereitgestellt wird, sobald die an den Eingangs-Kontakten 14a und 14b anliegende Bordnetzspannung UN unter einer vorgegebenen Mindestspannung liegt und/oder eine momentane Energieentnahme aus dem Bordnetz durch mindestens eine stromverbrauchende fahrzeugeigene Komponente über einer vorgegebenen Höchstentnahme liegt. Somit ist die Energieversorgung des mindestens einen elektrischen Aktors des Bremskraftverstärkers 10 trotz einer Beeinträchtigung der Bordnetzenergieversorgung sichergestellt, solange der lokale Energiespeicher 18 in einem beladenen Zustand ist. Zusätzlich verhindert die Diode 20 ein Entladen des lokalen Energiespeichers 18 in das entladene und/oder fehlerhafte Bordnetz.
-
Es wird hier darauf hingewiesen, dass der lokale Energiespeicher 18 vorzugsweise ausschließlich zur Energieversorgung des mindestens einen elektrischen Aktors der Bremsvorrichtung bei einer Beeinträchtigung der Bordnetzenergieversorgung dient. Vorteilhafterweise ist der lokale Energiespeicher 18 so angeordnet, dass ein Stromfluss von dem lokalen Energiespeicher 18 lediglich zu dem mindestens einem elektrischen Aktor des Bremskraftverstärkers 10 möglich ist.. Insbesondere kann der Bremskraftverstärker 10 so an den lokalen Energiespeicher 18 angekoppelt sein, dass das Bereitstellen der Betriebsspannung UB aus dem lokalen Energiespeicher 18 an den Bremskraftverstärker 10 direkt und nicht über eine weitere stromverbrauchende Komponente erfolgt. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die in dem lokalen Energiespeicher 18 gespeicherte Energie nach einem Ausfall des Bordnetzes an den Bremskraftverstärker 10 bereitstellbar ist. In einer Weiterbildung der dargestellten Ausführungsform mit einer weiteren stromverbrauchenden Komponente, welche während der Beeinträchtigung der Bordnetzenergieversorgung nicht betrieben werden soll, kann ein Stromfluss von dem lokalen Energiespeicher 18 zu der weiteren stromverbrauchenden Komponente über eine weitere Diode verhindert werden.
-
Der lokale Energiespeicher 18 ist so dimensioniert und ausgebildet, dass seine Ladungsmenge für eine bestimmte Anzahl von Betätigungen des mindestens einen elektrischen Aktors des Bremskraftverstärkers 10 ausreicht. Der lokale Energiespeicher 18 kann einen Akkumulator und/oder einen Kondensator umfassen. Insbesondere kann der lokale Energiespeicher 18 als Super-CAP ausgebildet sein.
-
In einer vorteilhaften Ausbildung ist der Bremskraftverstärker 10 durch ein bereitgestelltes Steuersignal 22 in einen Normalmodus und in mindestens einen Energiesparmodus schaltbar. Beispielsweise weist der Bremskraftverstärker 10 in dem mindestens einen Energiesparmodus gegenüber dem Normalmodus eine geringere Dynamik und/oder eine reduzierte Maximalkraft auf. Das Steuersignal 22 wird von einer fahrzeugeigene (nicht dargestellten) Steuervorrichtung bereitgestellt, welche beispielsweise als zentrales Fahrzeugssteuersystem ausgebildet ist. Ebenso kann die Steuervorrichtung eine Untereinrichtung der Bremsvorrichtung, beispielsweise des Bremskraftverstärkers 10, sein.
-
Die Steuervorrichtung ist dazu ausgelegt, unter Berücksichtigung eines Fahrzeugzustands, einer Fahrsituation, einer Umgebungssituation und/oder einer Verkehrssituation einen vorteilhaften Betriebsmodus des Bremsverstärkers 10 festzulegen und ein entsprechendes Steuersignal 22 zum Schalten des Bremskraftverstärkers 10 in den vorteilhaften Bebtriebsmodus auszugeben. Dabei wird der vorteilhafte Betriebsmodus bevorzugterweise so festgelegt, dass der Bremskraftverstärker 10 bei einem reduzierten Energieverbrauch eine hinsichtlich des Fahrzeugzustands, der Fahrsituation, der Umgebungssituation und/oder der Verkehrssituation ausreichende Funktionsfähigkeit aufweist. Beispiele für eine Grö-ße, welche einen Fahrzeugzustand, eine Fahrsituation, eine Umgebungssituation und/oder eine Verkehrssituation beschreibt, sind ein Füllstand/Energieinhalt des lokalen Energiespeichers 18, ein Alterungszustand des lokalen Energiespeichers 18, eine Anzahl von Bremsungen seit Beginn eines Entladens des lokalen Energiespeichers 18, eine Ursache der Beeinträchtigung der Bordnetzenergieversorgung, eine voraussichtliche Dauer der Beeinträchtigung der Bordnetzenergieversorgung, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Verkehrsdichte, eine Umgebungstemperatur und/oder eine Information bezüglich der Betätigung eines Bremseingabeelements durch einen Fahrer des Fahrzeugs. Die Information bezüglich der Betätigung des Bremseingabeelements kann beispielsweise eine Betätigungsdynamik, eine Betätigungskraft und/oder einen Betätigungsweg/Verstellweg des Bremseingabeelements umfassen. Dabei gewährleistet jede der aufgezählten Größen für sich Vorteile, sofern sie beim Schalten des Bremskraftverstärkers 10 in den Normalmodus oder in den mindestens einen Energiesparmodus berücksichtigt wird.
-
Vorzugsweise erfolgt das Ausgeben des Steuersignals 22 ausschließlich während eines Entladens der Betriebsspannung UB aus dem lokalen Energiespeicher 18. In diesem Fall ist die Steuervorrichtung beispielsweise dazu ausgelegt, die Beeinträchtigung der Bordnetzenergieversorgung und/oder die Energieentnahme aus dem lokalen Energiespeicher 18 zu erkennen.
-
Durch die Optimierung der Funktionsweise und des Energieverbrauchs des Bremskraftverstärkers 10 hinsichtlich des Fahrzeugzustands, der Fahrsituation, der Umgebungssituation und/oder der Verkehrssituation kann eine größere Anzahl von Betätigungen des mindestens einen elektrischen Aktors des Bremskraftverstärkers 10 über den lokalen Energiespeicher 18 realisiert werden. Zusätzlich kann der Fahrer schrittweise an eine reduzierte Verstärkung der auf das Bremseingabeelement ausgeübten Bremskraft gewöhnt werden. Somit wird ein plötzliches Ausbleiben der Bremskraftverstärkung verhindert.
-
2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Bremsvorrichtung.
-
Die dargestellte Ausführungsform umfasst die schon beschriebenen Komponenten 10 bis 19b. Allerdings ist die Leitung 19a bei der dargestellten Ausführungsform nicht über einen Verzweigungspunkt an die erste elektrische Verbindung 15a angekoppelt. Anstelle des Verzweigungspunkts weist die Ankoppeleinrichtung 12 einen Schalter 24 auf, welcher durch ein Fahrzeugstart-Signal 26 und ein von einer fahrzeugeigenen (nicht dargestellten) Steuervorrichtung bereitgestelltes Schaltsignal 28 schaltbar ist.
-
In einem ersten Schaltmodus verbindet der Schalter 24 den ersten Eingangs-Kontakt 14a mit dem ersten Ausgangs-Kontakt 16a. Somit wird in dem ersten Schaltmodus des Schalters 24 die Bordnetzspannung UN als Betriebsspannung UB an den mindestens einen elektrischen Aktor des Bremskraftverstärkers 10 bereitgestellt. In einem zweiten Schaltmodus verbindet der Schalter 24 den ersten Ausgangs-Kontakt 16a mit der Leitung 19a, und damit mit dem lokalen Energiespeicher 18. In dem zweiten Schaltmodus des Schalters 24 wird somit die an den Bremskraftverstärker 10 bereitgestellte Betriebsspannung UB aus dem lokaten Energiespeicher 18 entladen.
-
Vorteilhafterweise liegt der Schalter 24 in seiner Grundstellung im ersten Schaltmodus vor und wird über das Fahrzeugstart-Signal 26 und/oder über das Schaltsignal 28 aus dem ersten Schaltmodus in den zweiten Schaltmodus geschaltet. Das Fahrzeugstart-Signal 26 wird bei einer Zündung des Fahrzeugs an den Schalter 24 ausgegeben. Das Ausgeben des Fahrzeugsstart-Signals 26 erfolgt beispielsweise durch eine fahrzeugeigene Zündung oder ein zentrales fahrzeugeigenes Steuersystem. Somit ist während des Startvorgangs des Verbrennungsmotors die Energieversorgung des Bremskraftverstärkers 10 auf den lokaten Energiespeicher 18 umgeschaltet, um Funktionsbeeinträchtigungen und/oder Bauteilschädigungen durch die während des Startvorgangs stark schwankende Bordnetzspannung UN zu verhindern. Auf diese Weise wird berücksichtigt, dass während des Startvorgangs des Verbrennungsmotors die momentane Energieentnahme häufig über einer vorgegebenen Höchstentnahme liegt. Durch das Schalten des Schalters 24 mit dem Fahrzeugstart-Signal 26 ist beispielsweise gewährleistet, dass der Fahrer auch während des Startvorgangs und kurz nach einem Fahrtbeginn das Fahrzeug mit einem geringen Kraftaufwand abbremsen kann.
-
Das Schaltsignal 28 wird von einer fahrzeugeigenen Steuervorrichtung, wie z.B. einem zentralen Fahrzeugsteuersystem, an den Schalter 24 ausgegeben. Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung dazu ausgelegt, das Schaltsignal 28 an den Schalter 24 auszugeben, sobald die Bordnetzspannung UN unter eine vorgegebene Mindestspannung fällt und/oder eine momentane Energieentnahme aus dem Bordnetz durch mindestens eine fahrzeugeigene Komponente über eine vorgegebenen Höchstentnahme steigt.
-
Insbesondere kann die Steuervorrichtung eine erste Vergleichseinrichtung umfassen, welche dazu ausgelegt ist, die bereitgestellte Bordnetzspannung UN mit der Mindestspannung und/oder die bereitgestellte momentane Energieentnahme mit der Höchstentnahme zu vergleichen. Die Steuervorrichtung kann auch mindestens eine Sensoreinrichtung zum Ermitteln der Bordnetzspannung UN und/oder der momentanen Energieentnahme aus dem Bordnetz umfassen. Als Alternative dazu kann die Steuervorrichtung auch die Messwerte von externen Sensoren zum Messen der Bordnetzspannung UN und/oder der momentane Energieentnahme empfangen. Beim Ermitteln der momentanen Energieentnahme kann insbesondere eine Aktivierung einer elektrischen Servolenkung und/oder eines Aktors eines aktiven Fahrwerks berücksichtigt werden. Da diese Fahrzeugkomponenten in der Regel einen hohen Stromverbrauch haben, der ausreichend sichergestellt werden sollte, ist es bei einer Aktivierung der elektrischen Servolenkung und/oder des mindestens einen Aktors des aktiven Fahrwerks vorteilhaft, den Bremskraftverstärker 10 durch ein Schalten des Schalters 24 von dem Bordnetz abzukoppeln und an den lokalen Energiespeicher 18 anzukoppeln.
-
In einer bevorzugten Weiterbildung umfasst die Steuervorrichtung eine zweite Vergleichseinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, die Mindestspannung und/oder die Höchstentnahme unter Berücksichtigung eines Fahrzeugzustands, einer Fahrsituation, einer Umgebungssituation und/oder einer Verkehrssituation festzulegen. Eine Größe, welche einen Fahrzeugzustand, eine Fahrsituation, eine Umgebungssituation und/oder eine Verkehrssituation beschreibt, ist beispielsweise ein Füllstand/Energieinhalt einer fahrzeugeigenen Bordnetzbatterie, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Umgebungstemperatur und/oder eine Anzahl aktiver fahrzeugeigener Stromverbraucher. Dabei gewährleistet das Berücksichtigen von nur einer der aufgezählten Größen bereits Vorteile.
-
Zum Beladen des lokalen Energiespeichers 18 kann die Ankoppeleinrichtung 12 eine Überbrückungsleitung 30 aufweisen, welche unter Überbrückung des Schalters 24 den ersten Eingangs-Kontakt 14a mit der Leitung 19a und den lokalen Energiespeicher 18 verbindet. In der Überbrückungsleitung 30 ist vorzugsweise die schon beschriebene Diode 20 so angeordnet, dass ihre Durchflussrichtung von dem ersten Eingangs-Kontakt 14a zu dem lokalen Energiespeicher 18 ausgerichtet ist. Die Diode 20 verhindert somit einen Stromfluss von dem lokalen Energiespeicher 18 zu dem Bordnetz. Somit ist ein Entladen des lokalen Energiespeichers 18 bei einem entladenen oder fehlerhaften Bordnetz durch die Diode 20 unterbunden.
-
3 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Bremsvorrichtung.
-
Die dargestellte Bremsvorrichtung umfasst die schon beschriebenen Komponenten 10 bis 19b. Zusätzlich ist ein Spannungswandler 32 in der ersten elektrischen Verbindung 15a zwischen dem ersten Eingangs-Kontakt 14a und dem ersten Ausgangs-Kontakt 16a angeordnet.
-
Durch das Bereitstellen des Spannungswandlers 32, welcher vorzugsweise als DC-DC-Wandler ausgebildet ist, ist eine Anpassung und/oder eine Stabilisierung der Betriebsspannung UB des mindestens einen elektrischen Aktors des Bremskraftverstärkers 10 möglich. Durch das integrierte Lademanagement des Spannungswandlers 32 kann der Wert der Betriebsspannung UB auf einen bevorzugten Wert eingestellt und innerhalb eines engen Toleranzbandes gehalten werden. Der mindestens eine elektrische Aktor und seine Ansteuerung müssen deshalb nicht für ein Auftreten einer Unterspannung ausgelegt sein. Dies gewährleistet eine günstigere Auslegung des mindestens einen elektrischen Aktors des Bremskraftverstärkers 10.
-
Insbesondere kann der Spannungswandler 32 so ausgebildet sein, dass der lokale Energiespeicher 18 unabhängig von der Bordnetzspannung UN auf eine (höhere oder niedrigere) Nennspannung des mindestens einen elektrischen Aktors geladen wird. Dies realisiert einen vorteilhafteren Betrieb des mindestens einen elektrischen Aktors. Zusätzlich ist auf diese Weise die Verlustleistung des Bremskraftverstärkers 10 reduzierbar.
-
Der Spannungswandler 32 kann ein (nicht skizziertes) Schaltelement umfassen, welches eine Entladung des lokalen Energiespeichers 18 in ein entladenes oder fehlerhaftes Bordnetz verhindert. Somit ist auch während einer Beeinträchtigung der Bordnetzenergieversorgung ein zeitlich begrenzter Betrieb des Bremskraftverstärkers 10 möglich. Das Schaltelement kann beispielsweise durch die schon beschriebenen Signale 26 und 28 geschaltet werden. Als Alternative zu einem derartigen als Schaltelement ausgebildeten Bauelement oder einer entsprechenden Baugruppe kann auch eine Diode mit geeigneter Durchfließrichtung in der Ankoppeleinrichtung 12 angeordnet sein.
-
Bei der dargestellten Ausführungsform ist der lokale Energiespeicher 18 durch das Zusammenwirken mit dem Spannungswandler 32 multifunktional als Energiespeichereinheit und als Puffer zum Bereitstellen einer bevorzugten Betriebsspannung UB an den Bremskraftverstärker 10 ausgebildet. Aus dem lokalen Energiespeicher 18 kann kurzfristig Energie an den Bremskraftverstärker 10 bereitgestellt werden, wenn die Stromanforderung des mindestens einen elektrischen Aktors des Bremskraftverstärkers 10 größer als der von dem Spannungswandler 32 bereitgestellte Strom ist. Ebenso kann während eines Startvorgangs des Verbrennungsmotors der Bremskraftverstärker 10 ausschließlich durch Entladen der auf dem lokalen Energiespeicher 18 abgespeicherten Energie betrieben werden. Auf diese Weise lassen sich Funktionsbeeinträchtigungen und/oder Bauteilschädigungen durch die während des Startvorgangs stark schwankende Bordnetzspannung UN verhindern. Auf diese Weise ist die benötigte Dynamik des Spannungswandlers 32 reduzierbar und der Spannungswandler 32 kleiner dimensionierbar. Zusätzlich kann der Spannungswandler 32 bezüglich des mittleren Leistungsbedarfs des Bremskraftverstärkers 10 ausgelegt werden.
-
Bei einer Beeinträchtigung der Bordnetzenergieversorgung kann der Bremskraft-verstärker 10 durch das Steuersignal 22 aus dem Normalmodus in mindestens einen Energiesparmodus geschaltet werden. Hinsichtlich der Möglichkeiten zum Bereitstellen des Steuersignals 22 wird auf die vorhergehenden Ausführungsformen verwiesen.
-
In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Bremsvorrichtung eine integrierte Energiespeicherüberwachung, welche dazu ausgelegt ist, einen Ausgangsstrom des Spannungswandlers 32 und einen Eingangsstrom des Bremskraftverstärkers 10 zu ermitteln. Aus dem Ausgangsstrom und dem Eingangsstrom des Bremskraftverstärkers 10 kann ein Ladestrom I des lokalen Batteriespeichers 18 bestimmt werden. Über das Bestimmen des Ladestroms I ist eine Ladebilanz und eine Lade-Historie des lokalen Energiespeichers 18 erstellbar. Zusätzlich kann auf diese Weise ein Ladezustand und/oder ein Alterungszustand des lokalen Energiespeichers 18 ermittelt werden. Durch die integrierte Energiespeicherüberwachung kann somit ein Spannungsabfall im Bordnetz, eine Entladung und/oder eine Alterung des lokalen Energiespeichers 18 frühzeitig erkannt werden. Die von der integrierten Energiespeicherüberwachung ermittelten Informationen können anschließend zur Fahrerwamung, zur Modifikation der Betriebsstrategie des Bremskraftverstärkers 10, zur Berechnung von Serviceintervallen und/oder zur Benachrichtigung eines Servicepersonals verwendet werden. Die genaue Ausbildung der integrierten Energiespeicherüberwachung ist für einen Fachmann durch den vorhergehenden Absatz nahegelegt, und wird deshalb hier nicht weiter beschrieben. Wie der Fachmann ebenfalls erkennen kann, können Stromstärken und/oder Spannung für eine integrierte Energiespeicherüberwachung auch an anderen Positionen der Ankoppeleinrichtung 12 erfasst werden. Weitere Beispiele werden deshalb hier nicht genannt.
-
Die hier beschriebenen Ausführungsformen der Bremsvorrichtung sind nicht auf die Ausstattung der Bremsvorrichtung mit einem einzigen lokalen Energiespeicher 18 beschränkt. Stattdessen kann die Bremsvorrichtung auch mehrere lokale Energiespeicher 18 aufweisen, welche beispielsweise jeweils zur Stromversorgung eines einzigen elektrischen Aktors ausgelegt sind. Da eine derartige Ausbildung der Bremsvorrichtung für einen Fachmann anhand der vorhergehenden Absätze nahegelegt ist, wird hier nicht weiter darauf eingegangen.
-
In den vorhergehenden Absätzen wird die Erfindung anhand einer als Bremskraftverstärker 10 fungierenden Bremsvorrichtung beschrieben. Wie der Fachmann erkennt, ist die hier beschriebene Bremsvorrichtung jedoch nicht auf eine derartige Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise kann eine erfindungsgemäße Bremsvorrichtung auch die Funktion einer elektrischen Vakuumpumpe und/oder einer elektrischen Parkbremse ausführen.
-
4 zeigt ein Flussdiagramm zum Darstellen einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben einer Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug.
-
Eine über das Verfahren betreibbare Bremsvorrichtung umfasst mindestens einen elektrischen Aktor und eine Ankoppeleinrichtung, welche zwei Eingangs-Kontakte und zwei Ausgangs-Kontakte aufweist. An die zwei Eingangs-Kontakte ist eine Bordnetzspannung eines fahrzeugeigenen Bordnetzes anlegbar. Die Ankoppeleinrichtung ist dazu ausgelegt, über die zwei Ausgangs-Kontakte eine Betriebsspannung an den mindestens einen angekoppelten elektrischen Aktor bereitzustellen. Die Ankoppeleinrichtung umfasst zusätzlich einen lokalen Energiespeicher, der über mindestens ein Koppelelement so mit mindestens einem Eingangs-Kontakt verbunden ist, dass ein Stromfluss zwischen dem Bordnetz und dem lokalen Energiespeicher als unidirektionaler Stromfluss von dem Bordnetz zu dem lokalen Energiespeicher festlegbar ist. Des Weiteren ist das mindestens eine Koppelelement so ausgelegt, dass, sofern die Bordnetzspannung unter einer vorgegebenen Mindestspannung liegt und/oder eine momentane Energieentnahme aus dem Bordnetz durch mindestens eine fahrzeugeigene Komponente über einer vorgegebenen Höchstentnahme liegt, die an den mindestens einen elektrischen Aktor bereitgestellte Betriebsspannung aus dem lokaler Energiespeicher entladen wird. Die über das Verfahren betriebene Bremsvorrichtung kann beispielsweise einer der vorhergehenden Ausführungsformen entsprechen.
-
In einem ersten Verfahrensschritt S1 wird eine Information bezüglich eines Fahrzeugzustands, einer Fahrsituation, einer Umgebungssituation und/oder einer Verkehrssituation ermittelt. Eine ermittelbare Information bezüglich des Fahrzeugzustands ist beispielsweise ein Füllstand und/oder ein Alterungszustand des lokalen Energiespeichers. Eine die Fahrsituation beschreibende Größe ist z.B. eine Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder eine Betätigungsstärke einer Betätigung eines Bremseingabeelements. Als Umgebungssituation kann eine Umgebungstemperatur erfasst werden. Unter einer Verkehrssituation ist beispielsweise eine Verkehrsdichte zu verstehen. Als Alternative oder als Ergänzung dazu können selbstverständlich auch weitere der oben genannten Informationen zum Beschreiben des Fahrzeugzustands, der Fahrsituation, der Umgebungssituation und/oder der Verkehrssituation ermittelt werden.
-
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt S2 wird unter Berücksichtigung der ermittelten Information bezüglich des Fahrzeugzustands, der Fahrsituation, der Umgebungssituation und/oder der Verkehrssituation überprüft, ob ein Schalten des elektrischen Aktors aus einem Normalmodus in einen Energiesparmodus vorteilhaft ist. Ein derartiger Schaltvorgang erfolgt, wenn anhand der ermittelten Information bezüglich des Fahrzeugzustands, der Fahrsituation, der Umgebungssituation und/oder der Verkehrssituation annehmbar ist, dass auch bei einem reduzierten Energieverbrauch eine ausreichende Funktionsfähigkeit des mindestens einen Aktors hinsichtlich des Fahrzeugzustands, der Fahrsituation, der Umgebungssituation und/oder der Verkehrssituation vorliegt. Gegebenenfalls wird in dem Verfahrensschritt S2 der mindestens eine elektrische Aktor aus dem Normalmodus in den Energiesparmodus geschaltet.
