DE102010052924A1

DE102010052924A1 - Elektromechanischer Bremskraftverstärker

Info

Publication number: DE102010052924A1
Application number: DE201010052924
Authority: DE
Inventors: Thomas Weiser
Original assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Current assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2012-05-31

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen Bremskraftverstärker für ein Kraftfahrzeug mit einem Elektromotor zur Erzeugung einer Verstärkungskraft zur Verstärkung einer von einem Fahrer über ein Bremspedal auf die Bremsanlage des Kraftfahrzeugs aufgebrachten Pedalkraft, einem Pedalstellungssensor zur Ermittlung einer Stellung des Bremspedals, einer Regel- und/oder Steuereinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, den Elektromotor in Abhängigkeit von der Pedalkraft zu steuern, und einer Kopplungseinrichtung, über welche der Elektromotor und das Bremspedal derart miteinander gekoppelt oder koppelbar sind, dass im Idealfall jeweils einer bestimmten Stellung des Bremspedals eine bestimmte Lage des Elektromotors zugeordnet ist, wobei der Bremskraftverstärker einen Lagesensor zur Ermittlung der Lage des Elektromotors und eine Pedalkraftermittlungseinrichtung aufweist, welche dazu ausgebildet ist, die Pedalkraft anhand einer aktuellen Stellung des Bremspedals und einer aktuellen Lage des Elektromotors zu ermitteln.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen Bremskraftverstärker für ein Kraftfahrzeug mit einem Elektromotor zur Erzeugung einer Verstärkungskraft zur Verstärkung einer von einem Fahrer über ein Bremspedal auf die Bremsanlage des Kraftfahrzeugs aufgebrachten Pedalkraft, einem Pedalstellungssensor zur Ermittlung einer Stellung des Bremspedals, einer Regel- und/oder Steuereinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, den Elektromotor in Abhängigkeit von der Pedalkraft zu steuern, und einer Kopplungseinrichtung, über welche der Elektromotor und das Bremspedal derart miteinander gekoppelt oder koppelbar sind, dass im Idealfall jeweils einer bestimmten Stellung des Bremspedals eine bestimmte Lage des Elektromotors zugeordnet ist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Steuerung eines derartigen elektromechanischen Bremskraftverstärkers.
Elektromechanische Bremskraftverstärker der eingangs genannten Art unterstützen den Fahrer beim Betätigen des Bremspedals, um auf die Bremsanlage des Kraftfahrzeugs eine Gesamtkraft aufzubringen, die sich aus der vom Fahrer aufgebrachten Pedalkraft und der vom Elektromotor bewirkten Verstärkungskraft zusammensetzt. Die Gesamtkraft, mit der die Bremsanlage betätigt wird, soll eine der jeweiligen Fahrsituation angemessene Bremsung bewirken. Die Gesamtkraft wird bspw. in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung des Bremspedals bestimmt. Zur Ansteuerung des Elektromotors so, dass dieser die zur Erreichung der Gesamtkraft erforderliche Verstärkungskraft aufbringt, muss die vom Fahrer aufgebrachte Pedalkraft bekannt sein, da sich die Gesamtkraft aus der Verstärkungskraft und der Pedalkraft, wie erwähnt, zusammensetzt. Bei aus dem Stand der Technik bekannten elektromechanischen Bremskraftverstärkern kommen ein oder mehrere Kraftmesssensoren zum Einsatz, um die vom Fahrer aufgebrachte Pedalkraft zu messen. Derartige Kraftmesssensoren sind verhältnismäßig teuer. Zudem ist es mit einem relativ hohen Aufwand verbunden, diese in einen Bremskraftverstärker einzubauen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zu schaffen, durch die eine vom Fahrer aufgebrachte Pedalkraft ohne den Einsatz von Kraftmesssensoren ermittelt werden kann.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, und insbesondere dadurch, dass der elektromechanische Bremskraftverstärker der eingangs genannten Art einen Lagesensor zur Ermittlung einer Lage des Elektromotors und eine Pedalkraftermittlungseinrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, die Pedalkraft anhand einer aktuellen Stellung des Bremspedals und einer aktuellen Lage des Elektromotors zu ermitteln. Der zum Einsatz kommende Lagesensor ist günstiger und lässt sich mit geringerem Aufwand in den Bremskraftverstärker integrieren als ein Kraftmesssensor. Zudem weist der Lagesensor bei bestimmungsgemäßem Gebrauch in einem erfindungsgemäßen Bremskraftverstärker eine längere Lebensdauer auf als ein Kraftmesssensor, zumal der Lagesensor während des Betriebs des Bremskraftverstärkers geringeren Belastungen ausgesetzt ist als der Kraftmesssensor.
Insbesondere ist die Pedalkraftermittlungseinrichtung dazu ausgebildet, die Pedalkraft unter Berücksichtigung von Abweichungen zwischen der aktuellen Bremspedalstellung und/oder der aktuellen Elektromotorlage gegenüber der im Idealfall gegebenen Stellung des Bremspedals und/oder der im Idealfall gegebenen Lage des Elektromotors zu ermitteln, wobei die Abweichungen von in der Kopplungseinrichtung auftretenden Elastizitäten hervorgerufen werden. Im Idealfall bewirkt die Kopplungseinrichtung eine starre Kopplung zwischen dem Elektromotor und dem Bremspedal, so dass jeder Bremspedalstellung jeweils eine bestimmte Lage des Elektromotors zugeordnet ist. Aufgrund der in der Kopplungseinrichtung vorhanden Elastizitäten ist die Kopplung jedoch nicht vollständig starr. Beispielsweise kann das Bremspedal über die Kopplungseinrichtung mit einem Hauptbremszylinder der Bremsanlage gekoppelt sein, so dass die Kopplungseinrichtung bei einer Betätigung des Bremspedals gegen den Hauptbremszylinder gedrückt wird. Nach dem Erreichen des Druckpunkts der Bremsanlage muss der Fahrer eine relativ hohe Kraft aufwenden, um das Bremspedal weiter gegen den Hauptbremszylinder drücken zu können. Dabei wird die Kopplungseinrichtung aufgrund der vorhandenen Elastizitäten gestaucht, so dass sich die Abweichungen zwischen der aktuellen Bremspedalstellung bzw. der aktuellen Elektromotorstellung und den jeweils im Idealfall vorliegenden Stellungen ergeben. Insbesondere läuft bei diesem Beispiel während des Eindrückens des Bremspedals über den Druckpunkt hinaus die aktuelle Lage des Elektromotors gegenüber der im Idealfall vorliegenden Lage wegen der Stauchung der Kopplungseinrichtung hinterher.
Bevorzugt handelt es sich bei den in der Kopplungseinrichtung auftretenden Elastizitäten um parasitär auftretende Elastizitäten. Dadurch kann die Kopplungseinrichtung besonders einfach und kostengünstig ausgeführt werden, insbesondere als eine Kopplungsstange.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Kopplungseinrichtung zumindest ein elastisches Element auf, welches die Elastizitäten der Kopplungseinrichtung bewirkt, insbesondere zusätzlich zu den parasitär auftretenden Elastizitäten. Durch geeignete Wahl der Elastizität des elastischen Elements kann dafür gesorgt werden, dass die vorstehend erwähnten Abweichungen, die zur Ermittlung der Pedalkraft eingesetzt werden, auch bei einer schwachen Betätigung des Bremspedals ausreichend groß sind, um diese detektieren zu können. Außerdem kann die Elastizität des elastischen Elements so eingestellt werden, dass parasitäre Elastizitäten vernachlässigbar sind. Eine Kopplungseinrichtung ohne elastisches Element kann dann als eine starre Kopplungseinrichtung angesehen werden, anhand der es möglich ist, eine den Idealfall widerspiegelnde Zuordnung zwischen den jeweiligen Bremspedalstellungen und den jeweils zugehörigen Lagen des Elektromotors zu bestimmen. Die so gewonnene Zuordnung kann, bspw. in tabellarischer Form, in der Steuer- und Regeleinrichtung gespeichert sein, so dass diese von der Pedalkraftermittlungseinrichtung zur Ermittlung der Pedalkraft eingesetzt werden kann.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Elektromotor und/oder das Bremspedal über die Kopplungseinrichtung mit der Bremsanlage koppelbar oder gekoppelt. Dadurch kann ein besonders kompakter Bremskraftverstärker realisiert werden, da über dieselbe Kopplungseinrichtung neben der Kopplung zwischen dem Elektromotor und dem Bremspedal auch eine Kopplung mit der Bremsanlage bewerkstelligt werden kann. Zudem kann, wie vorstehend beschrieben, sichergestellt werden, dass nach Erreichen des Druckpunkts der Bremsanlage der Fahrer gegen die Bremsanlage ”arbeiten” muss, so dass die vorstehend beschriebenen Abweichungen, die sich aufgrund der Elastizität der Kopplungseinrichtung ergeben, betragsmäßig ausreichend groß sind, um diese feststellen zu können.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Regel- und/oder Steuereinrichtung dazu ausgebildet, eine einzustellende Soll-Bremskraft aus der aktuellen Stellung des Bremspedals zu bestimmen, insbesondere durch Verwendung einer vorgegebenen Zuordnung, durch die jeweils eine Bremspedalstellung einer Soll-Bremskraft zugeordnet wird, und den Elektromotor unter Verwendung der Soll-Bremskraft und der ermittelten Pedalkraft derart anzusteuern, dass die Bremsanlage vom Elektromotor mit der aufzubringenden Verstärkungskraft beaufschlagt wird, um die Bremsanlage mit der Soll-Bremskraft zu betätigen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Bremsanlage mit einer der Soll-Bremskraft entsprechenden Gesamtkraft betätigt wird, die den Fahrerwunsch entsprechend der jeweils aktuellen Stellung des Bremspedals widerspiegelt. Die vorgegebene Zuordnung zwischen jeweils einer Bremspedalstellung und einer Soll-Bremskraft kann beispielsweise wiederum als Tabelle in der Regel- und/oder Steuereinrichtung gespeichert sein, so dass eine einfach zu implementierende und insbesondere auch in Echtzeit durchführbare Bestimmung der Soll-Bremskraft aus der aktuellen Stellung des Bremspedals möglich ist.
Die Regel- und/oder Steuereinrichtung kann dazu ausgebildet sein, für die aktuelle Bremspedalstellung die im Idealfall gegebene Lage des Elektromotors zu bestimmen, insbesondere unter Verwendung einer, beispielsweise in Tabellenform, vorgegebenen Zuordnung zwischen jeweils einer idealen Bremspedalstellung und einer idealen Lage des Elektromotors, die im Idealfall gegebene Lage des Elektromotors mit der aktuellen Lage des Elektromotors zu vergleichen, und anhand des Vergleichs die aufgebrachte Pedalkraft zu ermitteln, insbesondere durch Verwendung einer weiteren vorgegebenen Zuordnung, durch die jeweils ein durch den Vergleich bestimmter Vergleichswert einer Pedalkraft zugeordnet wird. Dadurch ist es auf einfache Weise möglich, die vom Fahrer bei der jeweils aktuellen Bremspedalstellung aufgebrachte Pedalkraft zu ermitteln. Zur Bestimmung der Zuordnung zwischen Vergleichswerten und Pedalkräften können ein oder mehrere Kraftmesssensoren zur Messung der Pedalkraft eingesetzt werden.
Nach einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Regel- und/oder Steuereinrichtung dazu ausgebildet, für die aktuelle Bremspedalstellung die im Idealfall gegebene Lage des Elektromotors und für die aktuelle Lage des Elektromotors die im Idealfall gegebene Bremspedalstellung zu bestimmen, insbesondere unter Verwendung einer vorgegebenen Zuordnung zwischen idealer Bremspedalstellung und idealer Lage des Elektromotors, und die Pedalkraft anhand eines ersten Vergleichs der im Idealfall gegebenen Pedalstellung und der aktuellen Bremspedalstellung und eines weiteren, zweiten Vergleichs der im Idealfall gegebenen Lage des Elektromotors und der aktuellen Lage des Elektromotors zu ermitteln. Dabei kann eine vorgegebene erste Zuordnung verwendet werden, durch die einem durch den ersten Vergleich erhaltenen Vergleichswert eine erste Pedalkraft bestimmt wird. Durch eine weitere vorgegebene zweite Zuordnung kann eine zweite Pedalkraft anhand des durch den zweiten Vergleich erhaltenen Vergleichswerts bestimmt werden. Die vom Fahrer aufgebrachte Pedalkraft kann sodann durch Mittelung der ersten Pedalkraft und der zweiten Pedalkraft berechnet werden. Vorteilhaft hieran ist, dass die Pedalkraft mit einer relativ hohen Genauigkeit ermittelt werden kann, da sowohl die Abweichungen von der im Idealfall gegebenen Bremspedalstellung als auch von der im Idealfall gegebenen Lage des Elektromotors für die Ermittlung der Pedalkraft berücksichtigt werden.
Der Elektromotor kann einen Stator und einen gegenüber dem Stator drehbaren Rotor aufweisen und über den Rotor mit der Kopplungseinrichtung gekoppelt oder koppelbar sein, wobei der Lagesensor zur Ermittlung der Winkellage des Rotors, insbesondere relativ zu einer vorgegebenen festen Achse des Elektromotors, ausgebildet sein kann. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung wird demnach die aktuelle Winkelstellung des Rotors gegenüber der vorgegebenen Achse anhand des Lagesensors ermittelt, was relativ einfach realisiert werden kann.
Bei dem Elektromotor kann der Rotor mehr als eine vollständige Umdrehung gegenüber dem Stator bzw. der vorgegebenen Achse ausführen. Daher kann die aktuelle Winkellage des Rotors bezogen auf die Ausgangslage des Rotors bei unbelastetem Bremspedal auch 360 Grad übersteigen. Dabei kann nach einer Ausgestaltung der Erfindung der Lagesensor derart ausgebildet sein, dass dieser auch derartige Winkellagen des Rotors erfassen kann.
Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Lagesensor dazu ausgebildet, die Winkellage des Rotors relativ zur vorgegebenen Achse als Wert zwischen null Grad und 360 Grad zu erfassen. Dabei kann eine mit dem Lagesensor gekoppelte Winkelermittlungseinrichtung dazu ausgebildet sein, insbesondere anhand der vom Lagesensor gelieferten Signale, die Anzahl N der vom Rotor ausgeführten vollständigen Umdrehungen – bezogen auf die Ausgangslage bei unbelastetem Bremspedal – zu zählen und die aktuelle Winkellage des Rotors, bezogen auf die Ausgangslage, durch Bildung der Summe aus der vom Lagesensor erfassten Winkellage relativ zur vorgegebenen Achse und dem Produkt aus N und 360 zu berechnen und auszugeben.
Bevorzugt ist der Pedalstellungssensor zur Ermittlung einer Winkelstellung eines Bremspedals oder zur Ermittlung eines vom Bremspedal zurückgelegten Weges ausgebildet. Bei dem Pedalstellungssensor kann es sich demnach um einen Winkelsensor oder einen Pedalwegsensor handeln, die jeweils einfach zu implementieren sind.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Steuerung eines erfindungsgemäßen elektromechanischen Bremskraftverstärkers, bei dem die aktuelle Stellung des Bremspedals und die aktuelle Lage des Elektromotors ermittelt werden, eine Soll-Bremskraft anhand der aktuellen Stellung des Bremspedals bestimmt wird, insbesondere durch Verwendung einer vorgegebenen Zuordnung, durch die jeweils eine Bremspedalstellung einer Soll-Bremskraft zugeordnet wird, eine aufgebrachte Pedalkraft anhand der aktuellen Stellung des Bremspedals und der aktuellen Lage des Elektromotors bestimmt wird, insbesondere unter Berücksichtigung von Abweichungen der aktuellen Bremspedalstellung und/oder der aktuellen Elektromotorlage gegenüber der im Idealfall gegebenen Bremspedalstellung und/oder der im Idealfall gegebenen Lage des Elektromotors, wobei die Abweichungen von in der Kopplungseinrichtung auftretenden Elastizitäten hervorgerufen werden, und die Soll-Bremskraft und die ermittelte Pedalkraft zur Ansteuerung des Elektromotors derart verwendet werden, dass die Bremsanlage mit der aufzubringenden Verstärkungskraft beaufschlagt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen, jeweils in schematischer Darstellung,
1 ein Bremssystem mit einem erfindungsgemäßen elektrischen Bremskraftverstärker, und
2 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers zur Regelung und Steuerung des Elektromotors.
Das in 1 dargestellte Bremssystem 1 eines Kraftfahrzeugs umfasst ein Bremspedal 3 und einen elektromechanischen Bremskraftverstärker 5, durch den eine von einem Fahrer über das Bremspedal 3 auf eine nur andeutungsweise dargestellte Bremsanlage 7 des Kraftfahrzeugs aufgebrachte Pedalkraft verstärkt wird.
Der elektromechanische Bremskraftverstärker 5 umfasst einen Elektromotor 9 und eine Kopplungseinrichtung 11, über die der Elektromotor 9 und das Bremspedal 3 miteinander gekoppelt sind. Die Kopplungseinrichtung 11 ist im Wesentlichen stangenförmig ausgebildet und verläuft zwischen dem Bremspedal 3 und der Bremsanlage 7. In einem Abschnitt 11a ist die Kopplungseinrichtung 11 zahnstangenartig ausgebildet, wobei ein Ritzel 15 in die Zähne 13 des stangenförmigen Abschnitts 11a eingreift. Das Ritzel 15 ist am Rotor (nicht gezeigt) des Elektromotors 9 angeordnet, so dass der Elektromotor 9 über das Ritzel 15 mit der Kopplungseinrichtung 11 gekoppelt ist. Die Kopplungseinrichtung 11 ist an sich starr ausgebildet und umfasst ein elastisches Element 17, bspw. eine Feder, durch das eine vorgegebene Elastizität der Kopplungseinrichtung 11 sichergestellt wird.
Bei Betätigung des Bremspedals 3 wird die Kopplungseinrichtung 11 zur Betätigung der Bremsanlage 7 gegen einen Hauptbremszylinder eines hydraulischen Bremskreislaufs (nicht dargestellt) gedrückt. Dabei bewegt sich die Kopplungseinrichtung 11 in der in der 1 angegebenen Pfeilrichtung. Bei der Bewegung der Kopplungseinrichtung 11 drehen sich das Ritzel 15 und damit der Rotor des Elektromotors 9 mit. Im Idealfall, der bei einer vollständig starren Kopplungseinrichtung 11 gegeben ist, sind somit der Elektromotor 9 und das Bremspedal 3 über die Kopplungseinrichtung 11 derart miteinander gekoppelt, dass jeweils einer bestimmten Stellung des Bremspedals 3 eine bestimmte Lage des Elektromotors 9 zugeordnet ist.
Der elektromechanische Bremskraftverstärker 5 umfasst einen Pedalstellungssensor 19 zur Ermittlung der Stellung des Bremspedals 3 und einen Rotorlagesensor 21, mit dem die Winkellage des Rotors des Elektromotors 9 bezüglich einer vorgegebenen festen Achse und ausgehend von der Ausgangslage bei unbelastetem Bremspedal ermittelt werden kann. Der Rotorlagesensor 21 kann dabei so ausgestaltet sein, dass dieser die jeweils aktuelle Winkellage des Rotors ausgehend von der Ausgangslage, die bspw. einer Winkellage von Null Grad entspricht, ausgeben kann. Da der Rotor mehrerer vollständige Umdrehungen ausführen kann, kann der Rotorlagesensor 21 somit auch Winkellagen erfassen, die relativ zur Ausgangslage größer als 360 Grad sind.
Der Rotorlagesensor 21 kann alternativ derart ausgebildet sein, dass dieser nur Winkel W1 im Wertebereich zwischen Null Grad und 360 Grad erfassen kann, und es kann eine nicht dargestellte Winkelermittlungseinrichtung vorgesehen sein, mittels der die Anzahl N der vollständigen Umdrehungen, die der Rotor ausgehend von der Ausgangslage ausgeführt hat, gezählt werden kann. Der Winkel W1 entspricht somit dem Winkel der sich an die letzte Volldrehung des Rotors anschließenden Teildrehung. Die Winkelermittlungseinrichtung kann ferner das Produkt P zwischen der Anzahl N und 360 berechnen, um einen den vollständigen Umdrehungen entsprechenden Winkelwert W2 zu berechnen. Die aktuelle Winkellage des Rotors, bezogen auf die Ausgangslage, kann dann von der Winkelermittlungseinrichtung durch Bildung der Summe aus W1 und W2 berechnet und ausgegeben werden.
Die Signale des Pedalstellungssensors 19 und des Lagesensors 21 werden in eine Regel- und/oder Steuereinrichtung 23 des Bremskraftverstärkers 5 eingespeist, welche zur Regelung bzw. Steuerung des Elektromotors 9 ausgebildet ist. Insbesondere wird der Elektromotor 9 von der Regel- und/oder Steuereinrichtung 23 derart betrieben, dass dieser zusätzlich zu der vom Fahrer aufgebrachten Pedalkraft eine Verstärkungskraft auf die Bremsanlage 7 bewirkt, so dass die Bremsanlage 7 mit einer bestimmten Gesamtkraft betätigt wird. Regelungstechnisch kann die Gesamtkraft als Soll-Bremskraft angesehen werden, die bspw. in Abhängigkeit von der aktuellen Stellung des Bremspedals anhand einer in der Regel- und/oder Steuereinrichtung gespeicherten Zuordnung bestimmt wird. Dabei ist in der Zuordnung jeweils einer Bremspedalstellung eine bestimmte Soll-Bremskraft zugeordnet. Die Zuordnung kann dabei insbesondere so erfolgt sein, dass die einer Bremspedalstellung zugeordnete Soll-Bremskraft eine der Fahrsituation angemessene Bremsung bewirkt.
Zur Ansteuerung des Elektromotors 9, so dass dieser die zur Erreichung der Gesamtkraft bzw. der Soll-Bremskraft erforderliche Verstärkungskraft aufbringt, ist es erforderlich, die vom Fahrer aufgebrachte Pedalkraft zu bestimmen, da sich die Pedalkraft und die Verstärkungskraft zur Gesamtkraft addieren. Dazu umfasst die Regel- und/oder Steuereinrichtung 23 eine Pedalkraftermittlungseinrichtung 25.
Wie vorstehend erwähnt, ist im Idealfall jeweils einer bestimmten Stellung des Bremspedals 3 eine bestimmte Lage des Elektromotors 9 zugeordnet. Nachdem das Bremspedal 3 über den Druckpunkt der Bremsanlage 7 hinaus betätigt wurde, wirken sich in der Kopplungseinrichtung 11 vorhandene Elastizitäten aus, die hauptsächlich durch das elastische Element 17 bewirkt werden. Daher weicht die jeweils aktuelle Lage des Elektromotors, die auch als Ist-Lage bezeichnet werden kann, von der im Idealfall bei der aktuellen Bremspedalstellung (Ist-Stellung) gegebenen Lage ab. Die Abweichung zwischen der im Idealfall gegebenen Lage des Elektromotors 9 und der Ist-Lage des Elektromotors 9 ist ein Maß für die vom Fahrer aufgebrachte Pedalkraft, da diese Abweichung von einer von der Pedalkraft abhängigen Stauchung der Kopplungseinrichtung 11 herrührt.
Im Betrieb werden die Stellung des Bremspedals 3 und die Lage des Rotors des Elektromotors 9 laufend überwacht. Bei einer Betätigung des Bremspedals 3 bestimmt die Pedalkraftermittlungseinrichtung 25 für die jeweils aktuelle Bremspedalstellung (Ist-Stellung) die im Idealfall zugeordnete Lage des Rotors des Elektromotors 9. Dies erfolgt unter Verwendung einer vorgegebenen Zuordnung zwischen einander entsprechenden idealen Bremspedalstellungen und Rotorlagen. Die Pedalkraftermittlungseinrichtung vergleicht die im Idealfall gegebene Lage des Rotors mit der Ist-Lage. Unter Verwendung einer vorgegebenen Zuordnung, durch die jeweils einem anhand des Vergleichs erhaltenen Vergleichswert eine Pedalkraft zugeordnet wird, ermittelt die Pedalkraftermittlungseinrichtung 25 sodann die aktuell vom Fahrer aufgebrachte Pedalkraft. Aus der Soll-Bremskraft und der Pedalkraft wird dann die vom Elektromotor 9 noch aufzubringende Verstärkungskraft bestimmt. Die Regel- und/oder Steuereinrichtung 23 steuert den Elektromotor derart an, dass dieser über die Kopplungseinrichtung 11 auf die Bremsanlage 7 die Verstärkungskraft bewirkt.
Wie aus dem Blockschaltbild gemäß 2 ersichtlich ist, weist die Regel- und/oder Steuereinrichtung 23 im speziellen eine erste Ermittlungseinrichtung 27, eine zweite Ermittlungseinrichtung 29, eine Regeleinrichtung 31 sowie eine Steuereinrichtung 33 auf. Die vom Pedalstellungssensor 19 ausgegebenen Signale werden der ersten und der zweiten Ermittlungseinrichtung 27, 29 bereitgestellt und die vom Rotorlagesensor 21 ausgegebenen Signale werden der zweiten Ermittlungseinrichtung 29 bereitgestellt.
Die erste Ermittlungseinrichtung 27 bestimmt anhand der aktuellen Stellung des Bremspedals 3 eine Soll-Bremskraft, mit der die Bremsanlage 7 betätigt werden soll. Die zweite Ermittlungseinrichtung 29, welche der Pedalkraftermittlungseinrichtung 25 gemäß 1 entspricht, berechnet den Ist-Wert der vom Fahrer auf das Bremspedal aufgebrachten Pedalkraft wie vorstehend beschrieben unter Verwendung der aktuellen Stellung des Bremspedals und der aktuellen Lage des Elektromotors sowie unter Berücksichtigung von Abweichungen zwischen der aktuellen Rotorlage gegenüber der im Idealfall gegebenen Lage des Rotors des Elektromotors 9 bei der jeweils aktuellen Stellung des Bremspedals 3.
Die erste Ermittlungseinrichtung 27 stellt die Soll-Bremskraft und die zweite Ermittlungseinrichtung 29 stellt die Pedalkraft der Regeleinrichtung 31 bereit, welche hieraus die vom Elektromotor 9 aufzubringende Verstärkungskraft ermittelt. Die Regeleinrichtung 31 ist dazu ausgebildet, aus der Verstärkungskraft ein entsprechend anzulegendes Motormoment zu berechnen, aus dem wiederum die hierfür erforderlichen Betriebsparameter für den Elektromotor 9 berechnet werden, beispielsweise die Stromstärke, mit welcher der Elektromotor 9 zur Erreichung des anzulegenden Motormoments zu beaufschlagen ist. Die der Regeleinrichtung 31 nachgeschaltete Steuereinrichtung 33 steuert sodann den Elektromotor 9 in entsprechender Weise an.
Bezugszeichenliste

1: Bremssystem
3: Bremspedal
5: elektromechanischer Bremskraftverstärker
7: Bremsanlage
9: Elektromotor
11: Kopplungseinrichtung
11a: zahnstangenförmig ausgebildeter Abschnitt von 11
13: Zähne
15: Ritzel
17: elastisches Element
19: Pedalstellungssensor
21: Rotorlagesensor
23: Regel- und/oder Steuereinrichtung
25: Pedalkraftermittlungseinrichtung
27: erste Ermittlungseinrichtung
29: zweite Ermittlungseinrichtung
31: Regeleinrichtung
33: Steuereinrichtung

Claims

Elektromechanischer Bremskraftverstärker für ein Kraftfahrzeug mit: – einem Elektromotor (9) zur Erzeugung einer Verstärkungskraft zur Verstärkung einer von einem Fahrer über ein Bremspedal (3) auf die Bremsanlage (7) des Kraftfahrzeugs aufgebrachten Pedalkraft, – einem Pedalstellungssensor (19) zur Ermittlung einer Stellung des Bremspedals (3), – einer Regel- und/oder Steuereinrichtung (23), welche dazu ausgebildet ist, den Elektromotor (9) in Abhängigkeit von der Pedalkraft zu steuern, und – einer Kopplungseinrichtung (11), über welche der Elektromotor (9) und das Bremspedal (3) derart miteinander gekoppelt oder koppelbar sind, dass im Idealfall jeweils einer bestimmten Stellung des Bremspedals (3) eine bestimmte Lage des Elektromotors (9) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremskraftverstärker (1) einen Lagesensor (21) zur Ermittlung der Lage des Elektromotors (9) und eine Pedalkraftermittlungseinrichtung (25) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, die Pedalkraft anhand einer aktuellen Stellung des Bremspedals (3) und einer aktuellen Lage des Elektromotors (9) zu ermitteln.
Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pedalkraftermittlungseinrichtung (25) dazu ausgebildet ist, die Pedalkraft unter Berücksichtigung von Abweichungen zwischen der aktuellen Bremspedalstellung und/oder der aktuellen Elektromotorlage gegenüber der im Idealfall gegebenen Stellung des Bremspedals (3) und/oder der im Idealfall gegebenen Lage des Elektromotors (9) zu ermitteln, wobei die Abweichungen von in der Kopplungseinrichtung (11) auftretenden Elastizitäten hervorgerufen werden.
Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Kopplungseinrichtung (11) auftretenden Elastizitäten ausschließlich durch parasitär auftretende Elastizitäten hervorgerufen werden.
Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung (11) zumindest ein elastisches Element (17) aufweist, welches die Elastizitäten der Kopplungseinrichtung (11) bewirkt, insbesondere zusätzlich zu parasitär auftretenden Elastizitäten.
Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (9) und/oder das Bremspedal (3) über die Kopplungseinrichtung (11) mit der Bremsanlage (7) koppelbar oder gekoppelt sind.
Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regel- und/oder Steuereinrichtung (23) dazu ausgebildet ist, eine einzustellende Soll-Bremskraft aus der aktuellen Stellung des Bremspedals (3) zu bestimmen, insbesondere durch Verwendung einer vorgegebenen Zuordnung, durch die jeweils einer Bremspedalstellung eine Soll-Bremskraft zugeordnet wird, und den Elektromotor (9) unter Verwendung der Soll-Bremskraft und der ermittelten Pedalkraft derart anzusteuern, dass die Bremsanlage (7) vom Elektromotor (9) mit der aufzubringenden Verstärkungskraft beaufschlagt wird, um die Bremsanlage (7) mit der Soll-Bremskraft zu betätigen.
Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regel- und/oder Steuereinrichtung (23) dazu ausgebildet ist, für die aktuelle Bremspedalstellung die im Idealfall gegebene Lage des Elektromotors (9) zu bestimmen, insbesondere unter Verwendung einer vorgegebenen Zuordnung zwischen idealer Bremspedalstellung und idealer Lage des Elektromotors (9), die im Idealfall gegebene Lage des Elektromotors (9) mit der aktuellen Lage des Elektromotors (9) zu vergleichen, und anhand des Vergleichs die aufgebrachte Pedalkraft zu ermitteln, insbesondere durch Verwendung einer vorgegebenen Zuordnung, durch die jeweils einem Vergleichswert eine Pedalkraft zugeordnet wird.
Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Regel- und/oder Steuereinrichtung (23) dazu ausgebildet ist, für die aktuelle Bremspedalstellung die im Idealfall gegebene Lage des Elektromotors (9) und für die aktuelle Lage des Elektromotors (9) die im Idealfall gegebene Bremspedalstellung zu bestimmen, insbesondere unter Verwendung einer vorgegebenen Zuordnung zwischen idealer Bremspedalstellung und idealer Lage des Elektromotors (9), und die Pedalkraft anhand eines Vergleichs der im Idealfall gegebenen Bremspedalstellung und der aktuellen Bremspedalstellung und eines Vergleichs der im Idealfall gegebenen Lage des Elektromotors (9) und der aktuellen Lage des Elektromotors (9) zu ermitteln.
Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (9) einen Stator und einen gegenüber dem Stator drehbaren Rotor aufweist, dass der Elektromotor (9) über den Rotor mit der Kopplungseinrichtung (11) koppelbar oder gekoppelt ist, und dass der Lagesensor (21) zur Ermittlung der Winkellage des Rotors, insbesondere relativ zu einer vorgegebenen festen Achse des Elektromotors (9) und/oder bezogen auf die Ausgangslage des Rotors bei unbelastetem Bremspedal, ausgebildet ist.
Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pedalstellungssensor (19) zur Ermittlung einer Winkelstellung des Bremspedals (3) oder zur Ermittlung eines vom Bremspedal (3) zurückgelegten Weges ausgebildet ist.
Verfahren zur Steuerung eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers (1) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend die Schritte: – Ermittlung der aktuellen Stellung des Bremspedals (3) und der aktuellen Lage des Elektromotors (9), – Bestimmung einer Soll-Bremskraft anhand der aktuellen Stellung des Bremspedals (3), insbesondere durch Verwendung einer vorgegebenen Zuordnung, durch die jeweils einer Bremspedalstellung eine Soll-Bremskraft zugeordnet wird, – Bestimmung einer aufgebrachten Pedalkraft anhand der aktuellen Stellung des Bremspedals (3) und der aktuellen Lage des Elektromotors (9), insbesondere unter Berücksichtigung von Abweichungen der aktuellen Bremspedalstellung und/oder der aktuellen Elektromotorlage gegenüber der im Idealfall gegebenen Bremspedalstellung und/oder der im Idealfall gegebenen Lage des Elektromotors (9), wobei die Abweichungen von in der Kopplungseinrichtung (11) auftretenden Elastizitäten bewirkt werden, – Verwendung der Soll-Bremskraft und der ermittelten Pedalkraft zur Ansteuerung des Elektromotors (9) derart, dass die Bremsanlage (7) mit der aufzubringenden Verstärkungskraft beaufschlagt wird, um die Bremsanlage (7) mit der Soll-Bremskraft zu betätigen.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass für die aktuelle Bremspedalstellung die im Idealfall gegebene Lage des Elektromotors (9) bestimmt wird, insbesondere unter Verwendung einer vorgegebenen Zuordnung zwischen idealer Bremspedalstellung und idealer Lage des Elektromotors (9), dass die im Idealfall gegebene Lage des Elektromotors (9) mit der aktuellen Lage des Elektromotors (9) verglichen wird, und dass anhand des Vergleichs die aufgebrachte Pedalkraft ermittelt wird, insbesondere durch Verwendung einer vorgegebenen Zuordnung, durch die jeweils einem Vergleichswert eine Pedalkraft zugeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass für die aktuelle Bremspedalstellung die im Idealfall gegebene Lage des Elektromotors (9) und für die aktuelle Lage des Elektromotors (9) die im Idealfall gegebene Bremspedalstellung bestimmt wird, insbesondere unter Verwendung der vorgegebenen Zuordnung zwischen idealer Bremspedalstellung und idealer Lage des Elektromotors (9), und dass die Pedalkraft anhand eines Vergleichs der im Idealfall gegebenen Bremspedalstellung und der im Idealfall gegebenen Lage des Elektromotors (9) und eines Vergleichs der aktuellen Bremspedalstellung und der aktuellen Lage des Elektromotors (9) ermittelt wird.