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Die Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für ein elektrohydraulisches Bremssystem eines Fahrzeugs mit einer elektromotorisch betriebenen Fördervorrichtung für das die Bremsen betätigende Hydraulikmedium, welche oder welches durch einen Abbau des im Bremssystem gespeicherten Hydraulik-Drucks elektrische Energie erzeugt. Ferner betrifft die Erfindung ein elektrohydraulisches Bremssystem eines Fahrzeugs für die Durchführung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens Zum Stand der Technik wird neben der
DE 102 08 511 A1 insbesondere auf die
DE 10 2012 205 340 A1 verwiesen.
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Hinreichend bekannt sind mit Unterdruck arbeitende Bremskraftverstärker, die mithilfe einer Druckdifferenz und somit unabhängig vom Spannungslevel des elektrischen Energiebordnetzes des Fahrzeugs die vom Fahrer aufgebrachte Pedalkraft zur Betätigung der Fahrzeug-Bremsen unterstützen. Der nötige Unterdruck wird wahlweise im Ansaugtrakt einer als Fahrzeug-Antriebsaggregat fungierenden quantitätsgesteuerten Brennkraftmaschine oder mithilfe einer dafür vorgesehenen Vakuumpumpe erzeugt.
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Weiterhin sind elektrohydraulische Bremssysteme bekannt, die zur Erfüllung ihrer Funktion ausreichend hohe elektrische Leistung benötigen. Bei elektrischen Spannungseinbrüchen, wie sie insbesondere bei einem Kaltstart eines verbrennungsmotorischen Fzg.-Antriebsaggregats auftreten können, kann es kurzzeitig zu einem signifikanten Unterschreiten des üblichen elektrischen Spannungsniveaus im elektrischen Fzg.-Bordnetz kommen.
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Es sind verschiedene Maßnahmen bekannt, mit Hilfe derer eine negative Auswirkung eines Einbruchs der elektrischen Spannung im Fzg.-Bordnetz auf die stets zu gewährleistende Funktionsfähigkeit des Fahrzeug-Bremssystems vermieden werden kann. Beispielsweise kann ein sog. Boost-Konverter vorgesehen werden oder können die eingesetzten elektromagnetisch gesteuerten Ventile hinsichtlich noch geringerer Versorgungsspannung dimensioniert werden, was sämtlich relativ aufwändig ist. In der o. g.
DE 102 08 511 A1 ist für die Lösung einer derartigen Problematik ein radseitig unmittelbar an den Antriebsstrang gekoppelter elektrischer Zusatzgenerator vorgeschlagen.
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Weiteren Stand der Technik hinsichtlich elektrohydraulischer Fzg.-Bremssysteme beschreibt die gattungsbildende
DE 10 2012 205 340 A1 in Form eines Verfahrens zur Regelung eines elektrohydraulischen Bremssystems mit zumindest einer Bremsdruckregelfunktion, insbesondere einer Antiblockier-Regelfunktion, und einer weiteren Bremsdruckregelfunktion, welches beispielsweise in einer „Brake-by-wire”-Betriebsart ansteuerbar ist, mit einer mittels einer elektronischen Steuereinheit ansteuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung, die mittels eines Elektromotors angetrieben wird, wobei der Elektromotor zur Energieversorgung mit dem elektrischen Fzg.-Bordnetz verbunden ist, und die mit hydraulisch betätigbaren Radbremsen verbunden ist und mittels welcher die Radbremsen über mindestens ein Druckregelventil hydraulisch betätigbar sind. Jedenfalls die letztgenannten gegenständlichen Merkmale weist auch ein elektrohydraulisches Bremssystem der vorliegenden Erfindung auf. Im nächstkommenden Stand der Technik umfasst die Druckbereitstellungseinrichtung eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen Druckraum, deren Kolben durch den Elektromotor relativ zu einer Ruheposition verschiebbar ist, was bei einem elektrohydraulischen Bremssystem der vorliegenden Erfindung in Form der besagten elektromotorisch betriebenen Fördervorrichtung ebenso ausgeführt sein kann, aber nicht muss. Beim nächstkommenden Stand der Technik wird ein von dem Elektromotor bei einem Reversiervorgang in einem Generatorbetrieb in das elektrische Netz abgegebener Rückspeisestrom begrenzt, d. h. es ist aus dieser Schrift bekannt, dass an einem elektrohydraulischen Bremssystem durch einen Abbau des im Bremssystem gespeicherten Hydraulik-Drucks mittels der vorliegend sog. elektromotorisch betriebenen Fördervorrichtung elektrische Energie erzeugt werden kann.
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Vorliegend soll nun eine weitere und ohne signifikanten Aufwand umsetzbare Maßnahme aufgezeigt werden, mit Hilfe derer eine negative Auswirkung eines Einbruchs der elektrischen Spannung im Fzg.-Bordnetz auf die stets zu gewährleistende Funktionsfähigkeit des Fahrzeug-Bremssystems vermieden werden kann (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung). Die Lösung besteht in einem Betriebsverfahren für ein elektrohydraulisches Bremssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ist dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugte elektrische Energie zeitlich kurz vor einem Start und insbesondere vor einem Kaltstart eines Antriebsaggregats des Fahrzeugs vorrangig, vorzugsweise ausschließlich dem elektrohydraulischen Bremssystem zur Verfügung gestellt wird. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß können temporäre Spannungseinbrüche durch die Nutzung hydraulischer Energie innerhalb des Bremssystems überbrückt werden, indem im Bremssystem vorgehaltener Hydraulikdruck abgebaut und bspw. über die dabei von diesem Hydraulikdruck angetriebene Fördervorrichtung und den mit dieser mechanisch verbundenen Elektromotor, der dann als Generator arbeitet, in elektrische Energie umgewandelt wird. Mit dieser gewandelten elektrische Energie kann folglich ein kurzzeitiger Spannungseinbruch kompensiert werden, wenn sichergestellt ist, dass diese elektrische Energie nicht in das gesamte Fzg.-Bordnetz abfließt, sondern vorrangig, vorzugsweise ausschließlich dem elektrohydraulischen Bremssystem zur Verfügung gestellt wird. Für dieses verbleibt damit die elektrische Spannung auf einem Niveau, bei dem alle Systemkomponenten einschließlich der kritischen Ventile funktionieren.
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Eine solche „spannungsstützende Energieumwandlung” innerhalb des Bremssystems, welche analog dem Stand der Technik durch die Fördervorrichtung, alternativ jedoch auch anderweitig, stets jedoch durch Abbau von gespeichertem Hydraulik-Druck erfolgen kann, ist insbesondere für den bereits erwähnten Fall eines Kaltstarts eines Antriebsaggregats des Fahrzeugs vorgesehen, kann jedoch grundsätzlich bei sämtlichen Startvorgängen, in denen kurzzeitige Spannungseinbrüche zu befürchten sind, dargestellt werden.
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Im Sinne einer vorteilhaften Weiterbildung kann zeitlich vor dem Abbau von im Bremssystem gespeichertem Hydraulik-Druck in diesem Bremssystem ein höherer als im Betrieb des Bremssystems üblicher Hydraulikdruck aufgebaut werden, womit also eine größere Energiemenge gespeichert bzw. vorgehalten werden kann. Dabei kann die eigentliche Energie-Speicherung in Form von Erzeugen und quasi „Einsperren” von Hydraulikdruck zeitlich im wesentlichen direkt vor dem Abbau dieses gespeicherten Hydraulikdrucks erfolgen, alternativ kann ein später bei Bedarf in Verbindung mit einem Start oder Kaltstart des Fahrzeug-Antriebsaggregats abzubauender Hydraulikdruck aber auch quasi vorhaltend aufgebaut werden, beispielsweise wenn das Fahrzeug abgestellt wird. Bei ausreichender Dichtheit des hydraulischen Bremssystems bzw. eines an dieses angeschlossenen Speichers für Hydraulikdruck kann letzterer über einen längeren Zeitraum vorgehalten und gezielt bei Bedarf abgerufen werden, um daraus – wie beschrieben – elektrische Energie zur kurzzeitigen Überbrückung eines Spannungseinbruchs zu generieren.
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Insbesondere wenn – wie als eine mögliche Alternative angegeben ist – der Aufbau und der anschließende Abbau von Hydraulik-Druck unmittelbar aufeinanderfolgend vor einem Start des Fzg.-Antriebsaggregats durchgeführt wird, so sollte eine elektronische Steuereinheit, in welcher das erfindungsgemäße Verfahren implementiert ist, einen bevorstehenden Start oder insbesondere Kaltstart mit ausreichender Zuverlässigkeit erkennen können. Zumindest ein Kaltstart ist über den elektronischen Fzg.-Datenbus beispielsweise anhand eines Aufsperrens des abgestellten und dabei üblicherweise verschlossenen Fahrzeugs einfach möglich. Mit einem solchen oder anderen geeigneten Ankündigungssignal kann innerhalb einer vernünftigen Zeitspanne (bspw. in der Größenordnung von ca. 100 Millisekunden) der hier vorgestellte Wandlungsprozess gestartet bzw. durchgeführt werden.
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Zurückkommend auf das kennzeichnende Merkmal, dass die durch einen Abbau des im Bremssystem gespeicherten Hydraulik-Drucks erzeugte elektrische Energie vorrangig, vorzugsweise ausschließlich dem elektrohydraulischen Bremssystem zur Verfügung gestellt wird, ist es empfehlenswert, dass im Moment eines Spannungseinbruchs im elektrischen Fzg.-Bordnetz der elektrische Umfang des Bremssystems vom Bordnetz abgekoppelt wird oder ist, so dass die erzeugte elektrische Energie innerhalb des Bremssystems bzw. dessen elektrischen Komponenten verbleibt und nicht an andere Speicher oder Verbraucher im Bordnetz abfließen kann. Eine solche Abkopplung kann mittels gängiger elektrisch-elektronischer Elemente umgesetzt und vorteilhafterweise auch durch bereits vorhandene Bauteile geleistet werden, nämlich bspw. durch einen Verpolschutz. So kann folgend auf ein o. g. Ankündigungssignal während des Aufbaus von Hydraulikdruck ein entsprechendes Schließen des besagten Verpolschutzes erfolgen. Ein weiterhin beanspruchtes elektrohydraulisches Bremssystem eines Fahrzeugs für die Durchführung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens weist somit eine einen Abfluss der erzeugten elektrischen Energie in das elektrische Bordnetz des Fahrzeugs verhindernde Vorrichtung auf.
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Im Sinne einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann im Übrigen der Elektromotor des Bremssystems nach erfolgtem Druckaufbau kurz vor Beginn des Druckabbaus in eine leichte dem Generatorbetrieb entsprechende Drehbewegung versetzt werden, um dessen Rotorträgheit zu Beginn des Druckabbaus auszugleichen.
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Ein elektrohydraulisches Bremssystem eines Fahrzeugs für die Durchführung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens kann einen geeigneten Druckspeicher für das unter Druck gesetzte Hydraulikmedium aufweisen, der im hydraulischen Bremssystem selbst gebildet oder vorgesehen ist oder der ein eigenständiges Bauelement darstellt. Im erstgenannten Fall ist eine Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer erforderlich, jedoch wird eine solche jedenfalls bei Kraftfahrzeugen mit einem Automatikgetriebe beim Starten des Fzg.-Antriebsaggregats ohnehin gefordert. Wenn ein eigenständiger Druckspeicher für das Hydraulikmedium vorgesehen wird, der in vorteilhafter Weise Bestandteil eines dem Fachmann bekannten Pedalkraftsimulators sein kann, so ist keine Bremspedal-Betätigung nötig und es kann dann das erfindungsgemäße Verfahren einfach, d. h. ohne weitere besondere Anpassung auch an Fahrzeugen mit Handschaltgetrieben umgesetzt werden.
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Das hier vorgestellte Verfahren gewährleistet auf einfache und besonders kostengünstige Art und Weise die Stützung der Spannungsversorgung eines elektrohydraulischen Bremssystems. Die Lösung ist mit den Komponenten eines dem heutigen Stand der Technik entsprechenden Bremssystems vollständig umsetzbar. Durch die Kompensation von Kaltstart-Spannungseinbrüchen kann das Gesamtsystem auf eine höhere Mindestspannung ausgelegt werden. Das vorgeschlagene Verfahren stellt kein Sicherheitsrisiko dar, da ein ggf. erhöhter Bremsdruck bei still stehendem Fahrzeug keine Auswirkungen hat und es erfährt der Fahrer vorteilhafterweise kein verändertes Pedalgefühl, da die Druckbeaufschlagung nicht an das Bremspedal weitergegeben wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10208511 A1 [0001, 0004]
- DE 102012205340 A1 [0001, 0005]