DE102010036162A1

DE102010036162A1 - Verfahren zur Regelung eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers sowie elektromechanischer Bremskraftverstärker

Info

Publication number: DE102010036162A1
Application number: DE201010036162
Authority: DE
Inventors: Ulrich Angeringer
Original assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Current assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Priority date: 2010-09-02
Filing date: 2010-09-02
Publication date: 2012-03-08
Also published as: WO2012028321A3; WO2012028321A2

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Regelung eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers beschreiben. Der elektromechanische Bremskraftverstärker umfasst einen insbesondere einen Elektromotor umfassenden elektrischen Aktuator zum Erzeugen einer Verstärkungskraft und ein mit einer Kolbenstange oder einem Kolben eines Hauptbremszylinders wirkverbundenes, über ein Bremspedal betätigbares Druckstück. Beim Betätigen des Bremspedals wird die Kolbenstange oder der Kolben durch das Druckstück verschoben. Der Aktuator wird zur Erzeugung einer Verstärkungskraft gemäß einer ersten Steuercharakteristik angesteuert, wenn ein Betätigungsabschnitt des Aktuators mit dem Druckstück in Kontakt steht. Wenn der Betätigungsabschnitt des Aktuators mit dem Druckstück nicht in Kontakt steht, wird der Aktuator zum gesteuerten oder geregelten Nachführen gemäß einer von der ersten Steuercharakteristik verschiedenen zweiten Steuercharakteristik angesteuert. Weiterhin wird ein elektromechanischer Bremskraftverstärker mit einer Steuereinheit zum Durchführen des Verfahrens beschrieben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers, der einen insbesondere einen Elektromotor umfassenden elektrischen Aktuator zum Erzeugen einer Verstärkungskraft und ein mit einer Kolbenstange oder einem Kolben eines Hauptbremszylinders wirkverbundenes, über ein Bremspedal betätigbares Druckstück umfasst, wobei beim Betätigen des Bremspedals die Kolbenstange oder der Kolben durch das Druckstück verschoben wird. Weiterhin ist die Erfindung auf einen elektromechanischen Bremskraftverstärker gerichtet, der ein Druckstück, über das eine Betätigung eines Bremspedals in eine auf eine Kolbenstange oder einen Kolben eines Hauptbremszylinders wirkende Translationsbewegung übertragbar ist, einen insbesondere einen Elektromotor umfassenden elektrischen Aktuator zum Erzeugen einer auf das Druckstück wirkenden Verstärkungskraft und eine Steuereinheit zum Ansteuern des Aktuators umfasst.
Während Fahrzeuge mit Verbrennungskraftmaschinen üblicherweise pneumatische oder hydraulische Bremskraftverstärker umfassen, werden elektromechanische Bremskraftverstärker insbesondere in Fahrzeugen ohne Verbrennungskraftmaschine, d. h. beispielsweise in Elektrofahrzeuge oder Hybridfahrzeuge eingebaut. Dadurch kann beispielsweise das separate Vorsehen einer Unterdruckpumpe als Zusatzbauteil zum Erzeugen des für ein Hydraulikbremssystem erforderlichen Unterdrucks vermieden werden. Grundsätzlich können elektromechanische Bremskraftverstärker jedoch auch bei Fahrzeugen mit Verbrennungskraftmaschinen verwendet werden.
Bei elektromechanischen Bremskraftverstärkern der eingangs genannten Art wird eine Bewegung des Bremspedals meist über eine Pedalstange auf ein Druckstück übertragen, welches wiederum mit einer Kolbenstange oder einem Kolben des Hauptbremszylinders in Wirkverbindung steht. Zu dieser mechanischen direkten Kopplung des Bremspedals mit dem Kolben des Hauptbremszylinders ist zusätzlich ein elektrischer Aktuator vorgesehen, der ebenfalls eine Verschiebung des Druckstücks ermöglicht. Auf diese Weise kann über den Aktuator eine Verstärkungskraft erzeugt werden, die zusammen mit der über das Bremspedal aufgebrachten Bremskraft letztlich eine Verschiebung des Kolbens des Hauptbremszylinders bewirkt.
Der Aktuator umfasst dazu üblicherweise einen Betätigungsabschnitt, der an dem Druckstück zur Anlage kommt. Oftmals ist zwischen dem Elektromotor des Aktuators und dem Betätigungsabschnitt eine Getriebeeinrichtung vorgesehen, um beispielsweise die Verwendung von schnell laufenden kleinen Elektromotoren zu ermöglichen. Mit einer solchen Getriebeeinrichtung kann eine entsprechend hohe Übersetzung sowie auch eine variable Übersetzung über den Betätigungsweg des Kolbens erreicht werden, um eine geeignete variable Antriebsdynamik des Kolbens zu erzeugen. Dabei kann auch durch entsprechende Ausbildung des Betätigungsabschnitts selbst eine gewünschte konstante oder variable Übersetzung erreicht werden, indem der Betätigungsabschnitt beispielsweise als Kurvenscheibe, als ein- oder mehrstufiger Nocken, als einfacher oder als Doppelkurbeltrieb oder als sonstige geeignete Getriebeeinrichtung ausgebildet ist.
Problematisch bei solchen elektromechanischen Bremskraftverstärkern ist, dass bei einer schnellen Betätigung des Bremspedals das Druckstück vom Betätigungsabschnitt des Aktuators abheben kann. Der Aktuator beginnt dann aufgrund der gewünschten Kraftverstärkung zu beschleunigen, wobei aufgrund des Abstands zwischen dem Betätigungsabschnitt des Aktuators und dem Druckstück nur eine geringe Gegenkraft verursacht durch das Trägheitsmoment des Aktuators und Reibung wirksam ist. Durch die hohe Beschleunigung des Aktuators schlägt dessen Betätigungsabschnitt letztlich mit hoher Wucht auf dem Druckstück auf, was zum einen zu einer entsprechenden Rückwirkung auf das Bremspedal führt und zum anderen auch eine akustische Störung bewirkt. Letztlich werden durch das Aufprallen auch die involvierten Bauteile mehr beansprucht, so dass die Lebensdauer des Bremskraftverstärkers verringert wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie einen elektromechanischen Bremskraftverstärker der eingangs genannten Art anzugeben, bei denen diese Nachteile vermieden werden.
Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Aktuator zur Erzeugung einer Verstärkungskraft gemäß einer ersten Steuercharakteristik angesteuert wird, wenn ein Betätigungsabschnitt des Aktuators mit dem Druckstück in Kontakt steht, und dass der Aktuator zum gesteuerten oder geregelten Nachführen gemäß einer von der ersten Steuercharakteristik verschiedenen zweiten Steuercharakteristik angesteuert wird, wenn der Betätigungsabschnitt des Aktuators mit dem Druckstück nicht in Kontakt steht. Bei einem erfindungsgemäßen elektromechanischen Bremskraftverstärker ist die Steuereinheit zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet.
Erfindungsgemäß werden somit zwei unterschiedliche Steuercharakteristiken verwendet, um den Aktuator anzusteuern. Im Normalbetrieb, d. h. wenn der Betätigungsabschnitt des Aktuators mit dem Druckstück in Kontakt steht, wird eine erste Steuercharakteristik verwendet, die eine Verstärkungskraft entsprechend einem über das Bremspedal aufgebrachten Bremswunsch erzeugt. Diese erste Steuercharakteristik kann dabei von der Position des Bremspedals bzw. der Geschwindigkeit beim Betätigen des Bremspedals sowie von anderen beispielsweise dynamischen Fahrzeugparametern abhängig sein.
Die zweite Steuercharakteristik wird verwendet, wenn ein Abheben des Druckstücks von dem Betätigungsabschnitt des Aktuators erkannt wird. Nur wenn ein solches Abheben und damit ein Abstand zwischen dem Druckstück und dem Betätigungsabschnitt des Aktuators entsteht, kann die eingangs beschriebene Problematik, nämlich ein nachträgliches Aufprallen des Betätigungsabschnitts des Aktuators auf dem Druckstück, auftreten. Die zweite Steuercharakteristik ist dabei so ausgeführt, dass ein solches Aufprallen vermieden wird.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Aktuator gemäß der zweiten Steuercharakteristik so angesteuert, dass gegenüber einer Ansteuerung mit der ersten Steuercharakteristik ein sanfteres Auftreffen des Betätigungsabschnitt des Aktuators auf dem Druckstück erfolgt, d. h. dass der Betätigungsabschnitt des Aktuators mit einer geringeren Relativgeschwindigkeit auf dem Druckstück auftrifft, als es bei einer Ansteuerung mit der ersten Steuercharakteristik der Fall wäre. Somit wird das unerwünschte Aufprallen des Betätigungsabschnitts des Aktuators auf dem Druckstück vermieden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Abstand zwischen dem Druckstück und dem Betätigungsabschnitt des Aktuators ermittelt und der Aktuator in Abhängigkeit von dem ermittelten Abstand mit der ersten oder der zweiten Steuercharakteristik angesteuert. Vorteilhaft erfolgt dabei ein Umschalten von der ersten Steuercharakteristik auf die zweite Steuercharakteristik, wenn der ermittelte Abstand einen Maximalabstand überschreitet, und ein Umschalten von der zweiten Steuercharakteristik auf die erste Steuercharakteristik, wenn der ermittelte Abstand einen ersten Minimalabstand unterschreitet. So muss beispielsweise ein geringfügiges, nur kurzzeitiges Abheben des Betätigungsabschnitts des Aktuators von dem Druckstück nicht zum Umschalten der Steuercharakteristiken führen.
Vorteilhaft werden eine Position des Druckstücks sowie eine Position des Betätigungsabschnitts des Aktuators ermittelt und aus den ermittelten Positionen der Abstand zwischen dem Druckstück und dem Betätigungsabschnitt bestimmt. Die jeweiligen Positionen können über geeignete Sensoren ermittelt werden. Beispielsweise kann zum Ermitteln der Position des Druckstücks an der Pedalstange oder am Druckstück selbst ein Linearpositionssensor vorgesehen sein. Es ist auch möglich, dass beispielsweise am Drehpunkt des Bremspedals ein Winkelsensor vorgesehen ist, über den letztlich die Position des Druckstücks ermittelt werden kann. Die Position des Betätigungsabschnitts des Aktuators kann beispielsweise über einen Motorlagesensor ermittelt werden, mit dem der jeweilige Drehwinkel des Motors erfasst wird. Abhängig von einer eventuellen Getriebeübersetzung sowie der Ausbildung des Druckstücks (beispielsweise Kurvenscheibe, Nocke oder Kurbeltrieb) kann aus diesem Winkel die Position des Druckstücks berechnet werden. Als Positionen des Druckstücks sowie des Betätigungsabschnitts des Aktuators werden dabei bevorzugt die Positionen zweier Kontaktpunkte dieser beiden Elemente verwendet, die beim Anliegen des Betätigungsabschnitts an dem Druckstück miteinander in Kontakt stehen.
Vorteilhaft wird der Aktuator mit der ersten Steuercharakteristik zur Erzeugung einer Verstärkungskraft in Abhängigkeit von einer durch Betätigen des Bremspedals erzeugten Bremskraftanforderung angesteuert. Auf diese Weise wird die gewünschte Kraftverstärkung automatisch beim Betätigen des Bremspedals erzeugt.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Aktuator mit der zweiten Steuercharakteristik zum schnellen Nachführen des Betätigungsabschnitts des Aktuators zumindest zeitweise mit seinem maximalen Drehmoment betrieben. Insbesondere kann dabei der Aktuator solange mit seinem maximalen Drehmoment betrieben werden, bis ein zweiter Minimalabstand zwischen dem Betätigungselement des Aktuators und dem Druckstück unterschritten wird. Dadurch wird erreicht, dass der durch das Abheben erzeugte Abstand zwischen dem Druckstück und dem Aktuator möglichst schnell überwunden wird. Der zweite Minimalabstand kann dabei insbesondere variabel sein, beispielsweise in Abhängigkeit von der aktuellen Differenzgeschwindigkeit zwischen dem Betätigungsabschnitt des Aktuators und dem Druckstück, von dem aktuellen Differenzweg sowie von physikalischen Parametern wie z. B. der Trägheit des Motors oder der vorhandenen Reibung im System.
Bevorzugt wird nach Unterschreiten des zweiten Minimalabstands bzw. bei kleinen Differenzwegen der Aktuator so angesteuert, dass eine Differenzgeschwindigkeit zwischen dem Betätigungsabschnitt des Aktuators und dem Druckstück minimiert wird. Auf diese Weise wird trotz des schnellen Nachführens ein unerwünschtes Aufprallen des Bestätigungsabschnitts des Aktuators auf dem Druckstück vermieden und ein möglichst sanftes, unmerkliches Auftreffen des Betätigungsabschnitts des Aktuators auf dem Druckstück erreicht.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben; in diesen zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Bremskraftverstärkers während der Ansteuerung mit der ersten Steuercharakteristik,
2 der Bremskraftverstärker nach 1 mit abgehobenem Druckstück,
3 ein Diagramm zur Darstellung des Weges des Druckstücks sowie des Betätigungsabschnitts des Aktuators mit der ersten und der zweiten Steuercharakteristik,
4 ein Diagramm mit dem Differenzweg zwischen dem Druckstück und der Position des Betätigungsabschnitts des Aktuators,
5 ein Flussdiagramm zur Darstellung der Steuerung gemäß der zweiten Steuercharakteristik und
6 ein schematisches Blockdiagramm zur Darstellung der Umschaltung zwischen den beiden Steuercharakteristika.
1 zeigt ein Bremssystem eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten elektromechanischen Bremskraftverstärker 1, der einen Elektromotor 2 sowie einen einen mit dem Elektromotor 2 gekoppelten Betätigungsabschnitt 3 umfassenden elektrischen Aktuator 4 aufweist.
Der Betätigungsabschnitt 3 kann über den Elektromotor 2 gemäß einem Doppelpfeil 5 verschoben werden und besitzt eine schräg verlaufende Steuerfläche 6, die an einem Druckstück 7 des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 1 anliegt.
Das Druckstück 7 ist zum einen mit einer Kolbenstange 8 eines in einem Hauptbremszylinder 9 verschiebbar gelagerten Kolbens und zum anderen mit einer Pedalstange 10 verbunden, dessen dem Druckstück 7 gegenüberliegendes Ende gelenkig mit einem Bremspedal 11 verbunden ist. Grundsätzlich kann das Druckstück 7 auch einstückig mit der Pedalstange 10 oder als Ansatz an der Pedalstange 10 ausgebildet sein.
Das Bremspedal 11 ist in üblicher Weise über ein Gelenk 12 mit einer Fahrzeugkarosserie verbunden und kann durch Anlegen einer durch einen Pfeil 13 dargestellten Kraft um das Gelenk 12 verschwenkt werden, wie es durch einen Doppelpfeil 14 angedeutet ist.
Beim Betätigen des Bremspedals 11 wird das Druckstück 7 über die Pedalstange 10 in Richtung des Hauptbremszylinders 9 verschoben, so dass über die Kolbenstange 8 der in dem Hauptbremszylinder 9 angeordnete Kolben entsprechend dem aufgebrachten Bremswunsch verschoben wird. Gleichzeitig wird über geeignete Sensoren, beispielsweise einen am Gelenk 12 vorgesehenen Winkelsensor 15 oder einen an der Pedalstange 10, dem Druckstück 7 oder der Kolbenstange 8 vorgesehenen Linearpositionssensor 16 die Position des Druckstücks 7 oder die aufgebrachte Kraft erfasst. Je nach erfasster Kraft bzw. Position wird der Elektromotor 2 über eine Steuereinheit 17 angesteuert, um den Betätigungsabschnitt 3 des Aktuators 4 gemäß dem Doppelpfeil 5 in 1 nach unten zu verschieben und über die an dem Druckstück 7 anliegende Schrägfläche 6 damit eine den Bremsvorgang unterstützende Verstärkungskraft zu erzeugen. Die Ansteuerung des Elektromotors 2 erfolgt dabei gemäß einer ersten Steuercharakteristik, die neben den Sensorsignalen beispielsweise auch den in der Bremshydraulik vorhandenen Druck oder sonstige Fahrzeugparameter berücksichtigen kann.
Wird das Bremspedal 11 sehr schnell betätigt, so kann es passieren, dass das Druckstück 7 von der Schrägfläche 6 des Betätigungsabschnitts 3 abhebt, wie es in 2 dargestellt ist. Zusätzlich zur Trägheit des Elektromotors 2 ist eine Ursache hierfür, dass bei Beginn des Bremsvorgangs keine hohen Gegenkräfte von der Bremshydraulik resultieren und gemäß der ersten Steuercharakteristik daher von dem Elektromotor 2 keine hohen Verstärkungskräfte aufzubringen sind.
Um bei einem anschließenden Beschleunigen des Elektromotors 2 und damit verbundenem Verschieben des Betätigungsabschnitts 3 ein ruckartiges Aufprallen der Schrägfläche 6 des Betätigungsabschnitts 3 auf dem Druckstück 7 zu vermeiden, wird nach Erkennen eines Abhebens des Druckstücks 7 von dem Betätigungsabschnitt 3 von der Verwendung der ersten Steuercharakteristik auf die Verwendung einer zweiten Steuercharakteristik umgeschaltet. Die zweite Steuercharakteristik ist dabei so ausgebildet, dass der Elektromotor 2 zum schnellen Nachführen zunächst mit maximalem Drehmoment betrieben wird, wobei kurz vor einem Auftreffen der Steuerfläche 6 auf dem Druckstück 7 das Motormoment so angepasst wird, dass die Differenzgeschwindigkeit zwischen dem Druckstück 7 und dem Betätigungsabschnitt 3 des Aktuators 4 minimiert wird. Auf diese Weise wird erreicht, dass kein störender, schlagartiger Impuls auf das Druckstück 7 aufgebracht wird.
Die Umschaltung von der ersten Steuercharakteristik auf die zweite Steuercharakteristik erfolgt dabei, wenn ein vorgegebener Maximalabstand zwischen dem Druckstück 7 und dem Betätigungsabschnitt 3 erkannt wird. Zur Ermittlung des Abstandes kann beispielsweise die Position des Betätigungsabschnitts 3 über den aufsummierten Winkel eines Motorlagesensors 18 ermittelt werden. Grundsätzlich ist auch eine Positionsbestimmung des Betätigungsabschnitts 3 über entsprechende Lagesensoren möglich.
Da es sich bei dem Motorlagesensor 18 üblicherweise um einen Sensor zur relativen Winkelmessung handelt, werden bei nicht betätigtem Bremspedal der Motorlagewinkel und die zugehörige Position der Pedalstange 10 bzw. des Druckstücks 7 als Initialisierungswerte ausgelesen, so dass eine Nullposition definiert wird. Bei nicht betätigtem Bremspedal 11 ergibt sich keine Differenz zwischen der Pedalstange 10 bzw. dem Druckstück 7 und dem Betätigungsabschnitt 3 des Aktuators 4, da das Bremspedal 11 durch die Gegenkraft der Bremshydraulik in die Ausgangsstellung zurückgedrückt wird.
Die Nullposition wird bei nicht betätigtem Bremspedal 11 jeweils neu festgelegt bzw. zu Beginn aus einem nicht flüchtigen Speicher des Steuergeräts 17 ausgelesen. Durch Auswertung des jeweiligen Abstands zwischen dem Druckstück 7 und dem Betätigungsabschnitt 3 des Aktuators 4 kann das Motormoment im Falle eines Abhebens jeweils so berechnet werden, dass möglichst kein Aufschlagen des Betätigungsabschnitts 3 des Aktuators auf das Druckstück 7 entsteht.
Unterschreitet beim Nachführen des Betätigungsabschnitts 3 der Abstand zwischen dem Betätigungsabschnitt 3 und dem Druckstück 7 einen ersten Minimalabstand, erfolgt ein Zurückschalten von der zweiten Steuercharakteristik auf die erste Steuercharakteristik, so dass von dem Elektromotor 2 nun wieder die gewünschte Bremskraftverstärkung geliefert wird, ohne dass ein störender Impuls auf das Druckstück 7 entsteht.
In dem in 3 gezeigten Diagramm ist durch eine gestrichelt dargestellte Kurve 19 der Verlauf der Position des Druckstücks 7 beim Betätigen des Bremspedals 11 über die Zeit dargestellt.
Durch eine punktierte Linie 20 ist der Verlauf der Position des Betätigungsabschnitts 3 dargestellt, wie er bei einem Nachführen mit dem maximalen Drehmoment des Elektromotors 2 entstehen würde. Dabei ist deutlich zu erkennen, dass nach vollständigem Nachführen der Betätigungsabschnitt 3 in einem Punkt 21 abrupt auf dem Druckstück 7 aufschlagen würde. Dieses abrupte Aufschlagen wird durch eine Ansteuerung gemäß der zweiten Steuercharakteristik vermieden. Der entsprechende Verlauf der Position des Betätigungsabschnitts 3 ist durch eine durchgezogene Linie 37 dargestellt. Während zunächst der Betätigungsabschnitt 3 wiederum mit maximalem Drehmoment des Elektromotors 2 bewegt wird, wird bei kleinen Differenzabständen bzw. bei Unterschreiten eines zweiten Minimalabstandes das Motordrehmoment so verringert, dass die Differenzgeschwindigkeit zwischen dem Betätigungsabschnitt 3 des Aktuators 4 und dem Druckstück 7 möglichst klein wird. Dies führt zu einer entsprechend langsamer werdenden, kontinuierlichen Annäherung des Betätigungsabschnitts 3 an das Druckstück 7, wie es aus einem Abschnitt 22 des Kurvenverlaufs der Linie 37 erkennbar ist. Ein abruptes Aufschlagen des Betätigungsabschnitts 3 auf dem Druckstück 7 wird durch diese Ansteuerung gemäß der zweiten Steuercharakteristik vermieden.
In dem Diagramm nach 4 ist der Abstand (Differenzweg) zwischen dem Betätigungsabschnitt 3 des Aktuators 4 und dem Druckstück 7 über der Zeit dargestellt. Dabei ist wiederum durch eine punktierte Linie 23 der Verlauf des Abstands bei Ansteuerung des Elektromotors 2 mit maximalem Drehmoment und durch eine durchgezogene Linie 24 der Verlauf des Abstands mit der erfindungsgemäßen Ansteuerung dargestellt. Entsprechend der punktierten Linie 23 wird nach Überschreiten eines Maximums 25 der Abstand zwar schneller wieder gleich Null, aufgrund des ungebremsten Maximalmoments des Elektromotors 2 erfolgt der Aufprall des Betätigungsabschnitts 3 auf dem Druckstück 7 im Punkt 26 jedoch ungebremst und ruckartig.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zum einen das maximale Drehmoment des Elektromotors erst eingestellt, wenn der Abstand einen Maximalabstand ΔS_max überschreitet, so dass zu diesem Zeitpunkt das Umschalten von der ersten Steuercharakteristik auf die zweite Steuercharakteristik erfolgt. Nach Überschreiten des Maximalwerts 27 verringert sich der Abstand wieder, bis kurz vor Aufschlagen des Betätigungsabschnitts 3 auf dem Druckstück 7 das Drehmoment so angepasst wird, dass die Differenzgeschwindigkeit zwischen dem Betätigungsabschnitt 3 des Aktuators 4 und dem Druckstück 7 kontinuierlich verkleinert wird, wie das durch den Kurvenverlauf im Bereich 28 zu erkennen ist.
Nach Unterschreiten eines ersten Minimalabstandes ΔS_min wird von der zweiten Steuercharakteristik wieder auf die erste Steuercharakteristik umgeschaltet, so dass wieder die gewünschte Kraftverstärkung erreicht wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist in 5 in einem Flussdiagramm schematisch dargestellt. Die dabei verwendeten Formelzeichen sind in der nachfolgenden Tabelle aufgelistet.

Formelzeichen	Beschreibung
φ_Mot,0	Wert des Motorlagewinkels bei nichtbetätigtem Bremspedal
φ_Mot	Motorlagewinkel
φ_Mot,sum	Aufsummierter Motorlagewinkels infolge der Phasensprünge des Sensorsignals
S_PS	Pedalstangenweg
S_PS,0	Pedalstangenweg bei nichtbetätigtem Bremspedal
ΔS_max	Maximaler Differenzweg bzw. Schwellwert zur Umschaltung auf Differenzregelung
ΔS_min	Minimaler Differenzweg bzw. Schwellwert zur Umschaltung auf Kraftverstärkung
D	Schaltsignal zur Umschaltung

Nach Starten des Systems werden in einem ersten Schritt 29 die Sensorwerte des Motorlagesensors 18 sowie des Winkelsensors 15 bzw. des Linearpositionssensors 16 als Initialisierungswerte ausgelesen und dadurch die Nullposition bestimmt. In einem nächsten Schritt 30 wird überprüft, ob die Bremse betätigt wurde. Solange die Bremse nicht betätigt ist, werden jeweils die aktuellen Sensorwerte zur Bestimmung der Nullposition gemäß einem Schritt 31 verwendet.
Wird die Bremse betätigt, so wird in einem nächsten Schritt 32 überprüft, ob der aus den Sensorwerten ermittelte Abstand zwischen dem Betätigungsabschnitt 3 und dem Druckstück 7 einen Maximalabstand ΔS_max überschreitet. Solange keine Überschreitung festgestellt wird, wird wieder zum Schritt 30 zurückgesprungen.
Wird eine Überschreitung festgestellt, so wird von der ersten Steuercharakteristik auf die zweite Steuercharakteristik umgeschaltet, wie es in einem Schritt 33 dargestellt ist. In einem Schritt 34 werden wiederum die Sensorwerte eingelesen und der aktuelle Abstand zwischen dem Betätigungsabschnitt 3 und dem Druckstück 7 berechnet. Anschließend wird in Abhängigkeit von dem ermittelten Abstand ΔS und der Differenzgeschwindigkeit in einem Schritt 35 das einzustellende Motormoment berechnet und ein entsprechendes Steuersignal an den Elektromotor 2 gesandt. Wird in einem Schritt 36 festgestellt, dass der ermittelte Abstand weiterhin größer als ein erster Minimalabstand ΔS_min ist, so wird zum Schritt 34 zurückgesprungen.
Ist der ermittelte Abstand kleiner als der erste Minimalabstand ΔS_min, so wird von der zweiten Steuercharakteristik auf die erste Steuercharakteristik zurückgeschaltet, so dass die gewünschte Kraftverstärkung für die Abbremsung des Fahrzeugs erfolgt.
Anschließend wird zum Schritt 30 zurückgesprungen und solange im Schritt 32 keine Überschreitung des Maximalabstands ΔS_max festgestellt wird, erfolgt die Ansteuerung des Elektromotors 2 über die erste Steuercharakteristik.
In 6 ist schematisch nochmals die Unterscheidung zwischen der Bremskraftverstärkung im Normalbetrieb und der Differenzwegregelung bei abgehobenem Druckstück durch zwei unterschiedliche Steuercharakteristiken anhand von unterschiedlichen Blöcken 38 für die erste Steuercharakteristik und 39 für die zweite Steuercharakteristik dargestellt.
Bezugszeichenliste

1: elektromechanischer Bremskraftverstärker
2: Elektromotor
3: Betätigungselement
4: Aktuator
5: Doppelpfeil
6: Steuerfläche
7: Druckstück
8: Kolbenstange
9: Hauptbremszylinder
10: Pedalstange
11: Bremspedal
12: Gelenk
13: Pfeil
14: Doppelpfeil
15: Winkelsensor
16: Linearpositionssensor
17: Steuereinheit
18: Motorlagesensor
19: Linie
20: Linie
21: Punkt
22: Abschnitt von Linie 37
23: Linie
24: Linie
25: Maximum
26: Punkt
27: Maximalwert
28: Bereich der Linie 24
29–36: Schritte des Flussdiagramms
37: Linie
38: Block für Bremskraftverstärkung
38: Block für Differenzwegregelung

Claims

Verfahren zur Regelung eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers (1), der einen insbesondere einen Elektromotor (2) umfassenden elektrischen Aktuator (4) zum Erzeugen einer Verstärkungskraft und ein mit einer Kolbenstange (8) oder einem Kolben eines Hauptbremszylinders (9) wirkverbundenes, über ein Bremspedal (11) betätigbares Druckstück (7) umfasst, wobei beim Betätigen des Bremspedals (11) die Kolbenstange (8) oder der Kolben durch das Druckstück (7) verschoben wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (4) zur Erzeugung einer Verstärkungskraft gemäß einer ersten Steuercharakteristik angesteuert wird, wenn ein Betätigungsabschnitt (3) des Aktuators (4) mit dem Druckstück (7) in Kontakt steht, und dass der Aktuator (4) zum gesteuerten oder geregelten Nachführen gemäß einer von der ersten Steuercharakteristik verschiedenen zweiten Steuercharakteristik angesteuert wird, wenn der Betätigungsabschnitt (3) des Aktuators (4) mit dem Druckstück (7) nicht in Kontakt steht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (4) gemäß der zweiten Steuercharakteristik so angesteuert wird, dass gegenüber einer Ansteuerung mit der ersten Steuercharakteristik ein sanfteres Auftreffen des Betätigungsabschnitts (3) des Aktuators (4) auf dem Druckstück (7) erfolgt, d. h. dass der Betätigungsabschnitt (3) des Aktuators (4) mit einer geringeren Relativgeschwindigkeit auf dem Druckstück (7) auftrifft als es bei einer Ansteuerung mit der ersten Steuercharakteristik der Fall wäre.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem Druckstück (7) und dem Betätigungsabschnitt (3) des Aktuators (4) ermittelt wird und der Aktuator (4) in Abhängigkeit von dem ermittelten Abstand mit der ersten oder der zweiten Steuercharakteristik angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten eines Maximalabstands (ΔS_max) ein Umschalten von der ersten Steuercharakteristik auf die zweite Steuercharakteristik erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreiten eines ersten Minimalabstands (ΔS_min) ein Umschalten von der zweiten Steuercharakteristik auf die erste Steuercharakteristik erfolgt.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Position des Druckstücks (7) sowie eine Position des Betätigungsabschnitts (3) des Aktuators (4) ermittelt und aus den ermittelten Positionen der Abstand zwischen dem Druckstück (7) und dem Betätigungsabschnitt (3) bestimmt werden.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (4) mit der ersten Steuercharakteristik zur Erzeugung einer Verstärkungskraft in Abhängigkeit von einer durch Betätigen des Bremspedals (11) erzeugten Bremskraftanforderung angesteuert wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (4) mit der zweiten Steuercharakteristik zum schnellen Nachführen des Betätigungsabschnitts (3) des Aktuators (4) zumindest zeitweise mit seinem maximalen Drehmoment betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (4) solange mit seinem maximalen Drehmoment betrieben wird, bis ein insbesondere variabler zweiter Minimalabstand zwischen dem Betätigungselement (3) des Aktuators (4) und dem Druckstück (7) unterschritten wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach Unterschreiten des zweiten Minimalabstands oder bei kleinen Differenzwegen der Aktuator (4) so angesteuert wird, dass eine Differenzgeschwindigkeit zwischen dem Betätigungsabschnitt (3) des Aktuators (4) und dem Druckstück (7) minimiert wird.
Elektromechanischer Bremskraftverstärker mit einem Druckstück (7), über das eine Betätigung eines Bremspedals (11) in eine auf eine Kolbenstange (8) oder einen Kolben eines Hauptbremszylinders (9) wirkende Translationsbewegung übertragbar ist, mit einem insbesondere einen Elektromotor (2) umfassenden elektrischen Aktuator (4) zum Erzeugen einer auf das Druckstück (7) wirkenden Verstärkungskraft und mit einer Steuereinheit (17) zum Ansteuern des Aktuators (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (17) zum Durchführen des Verfahrens nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.