DE102015219303A1

DE102015219303A1 - Vehicle, electromechanical brake booster, state governor and method for determining a desired electromechanical braking force

Info

Publication number: DE102015219303A1
Application number: DE102015219303.9A
Authority: DE
Inventors: Timo Dobberphul; Christopher Kreis; Joachim Wittwer; Marco Velser
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2015-10-06
Filing date: 2015-10-06
Publication date: 2017-04-06

Abstract

Es werden ein Fahrzeug, ein elektromechanischer Bremskraftverstärker (1), ein Zustandsregler (9) sowie ein Verfahren zur Bestimmung einer elektromechanischen Soll-Bremskraft (Fsoll) für einen elektromechanischen Bremskraftverstärker (1) vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte: – Ermitteln einer Position eines Bremspedals (4), – Ermitteln einer Geschwindigkeitsgröße des Bremspedals (4), und anhand einer vordefinierten Referenz in Verbindung mit der Position (x, φ) und der Geschwindigkeitsgröße (x‘, φ‘) des Bremspedals (4) – Bestimmen der elektromechanischen Soll-Bremskraft (Fsoll).A vehicle, an electromechanical brake booster (1), a state controller (9) and a method for determining a desired electromechanical braking force (Fsoll) for an electromechanical brake booster (1) are proposed. The method comprises the steps of: determining a position of a brake pedal (4), determining a speed variable of the brake pedal (4), and using a predefined reference in conjunction with the position (x, φ) and the speed variable (x ', φ'). ) of the brake pedal (4) - determining the electromechanical target braking force (Fsoll).

Description

Stand der Technik State of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug, einen elektromechanischen Bremskraftverstärker, einen Zustandsregler zur Bestimmung einer Stellgröße für einen elektromechanischen Bremskraftverstärker sowie ein Verfahren zur Bestimmung einer elektromechanischen Soll-Bremskraft für einen elektromechanischen Bremskraftverstärker eines Fahrzeuges. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Konzept, welches ohne im Stand der Technik stets vorhandene Kraftsensoren zur Ermittlung einer vom Fahrer ausgeübten Pedalkraft auskommt. The present invention relates to a vehicle, an electromechanical brake booster, a state controller for determining a manipulated variable for an electromechanical brake booster and a method for determining a desired electromechanical braking force for an electromechanical brake booster of a vehicle. In particular, the present invention relates to a concept which does not require force sensors which are always present in the prior art for determining a pedal force exerted by the driver.

Bei elektromechanischen Bremskraftverstärkern wird die durch den Fahrer aufgebrachte Bremskraft durch einen Elektromotor verstärkt, der eine zusätzliche Kraft auf den Bremshauptzylinder ausübt. Um die Höhe der Verstärkung zu ermitteln, wird über einen Sensor der Fahrerwunsch erfasst. Dies kann z. B. ein Kraftsensor im Bremspedal beziehungsweise im Gestänge sein. Der Sensor zum Erfassen des Fahrerwunsches kann eine Kombination aus einem Pedalwegsensor und einem Kolbenwegsensor sein, aus deren Wegdifferenz indirekt auf den Fahrerwunsch geschlossen werden kann. In electromechanical brake boosters, the braking force applied by the driver is amplified by an electric motor which exerts an additional force on the brake master cylinder. To determine the height of the gain, the driver's request is detected by a sensor. This can be z. B. be a force sensor in the brake pedal or in the linkage. The sensor for detecting the driver's request may be a combination of a pedal travel sensor and a piston travel sensor, from the path difference can be indirectly closed to the driver's request.

DE 10 2012 213 267 A1 offenbart einen elektrischen Bremskraftverstärker mit einer Bremsbetätigungsbetragsermittlungseinrichtung, welche die Position oder einen Versatzbetrag (Hub) der Eingangsstange erfassen kann. Eine Vielzahl von Positionssensoren und ein Kraftsensor zum Erfassen der Trittkraft, welche ein Fahrer auf ein Bremspedal aufbringt, sind Bestandteile des Systems. DE 10 2012 213 267 A1 discloses an electric brake booster with brake operation amount detecting means which can detect the position or an amount of displacement (stroke) of the input rod. A plurality of position sensors and a force sensor for detecting the pedaling force which a driver applies to a brake pedal are components of the system.

DE 10 2005 024 577 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur elektromechanischen Bremsunterstützung, bei welcher eine Bremszustandsgröße in Form einer Pedalkraft durch einen Kraftsensor ermittelt wird. Auf Basis der Bremszustandsgröße wird eine erforderliche Bremsunterstützungskraft ermittelt, welche mittels eines Servomotors erzeugt wird. DE 10 2005 024 577 A1 discloses an apparatus and method for electromechanical brake assist in which a brake state quantity is determined in the form of a pedal force by a force sensor. Based on the brake state quantity, a required brake assist force which is generated by a servomotor is detected.

Für alle Lösungen ist bereits ein Sensor im Bremspedal oder im Gestänge notwendig. Dieser verursacht Kosten, kann ausfallen oder falsche Werte melden. All sensors require a sensor in the brake pedal or in the linkage. This causes costs, may fail or report incorrect values.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend identifizierten Nachteile zu lindern oder auszuräumen. It is an object of the present invention to alleviate or overcome the disadvantages identified above.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Die vorstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Bestimmung einer elektromechanischen Soll-Bremskraft für einen elektromechanischen Bremskraftverstärker gelöst. Unter einem elektromechanischen Bremskraftverstärker wird ein solches Bremskraftunterstützungssystem verstanden, welches einen Elektromotor zur Erzeugung einer Bremskraftunterstützung verwendet. Zunächst wird eine Position eines Bremspedals ermittelt. Mit anderen Worten wird ein Signal erzeugt, welches Aufschluss auf eine Position des Bremspedals gibt. Unerheblich ist erfindungsgemäß indes, ob der Weg des Bremspedals am Bremspedal selbst oder in eine mechanisch mit diesem gekoppelten Element ermittelt wird. Insbesondere ist erfindungsgemäß vorgesehen, einen Positions- oder Lagesensor des zur Bremskraftunterstützung vorgesehenen Elektromotors zu verwenden. Solche Elektromotoren weisen mitunter einen sogenannten Resolver auf, welcher beim Überschreiten eines vordefinierten Winkelbereiches ein Signal beziehungsweise eine Signaländerung ausgibt, welche bezüglich einer Änderung der Position ausgewertet und daher in einen Bremspedalweg umgesetzt werden kann. Zusätzlich wird eine Geschwindigkeitsgröße des Bremspedals ermittelt, welche beispielsweise als einfach nach der Zeit abgeleitete Position des Bremspedals verstanden werden kann. Mit anderen Worten kann die Geschwindigkeitsgröße des Bremspedals selbstständig beziehungsweise mittels eines eigenen Sensors ermittelt oder aus der ermittelten Position des Bremspedals über der Zeit abgeleitet werden. Anhand einer vordefinierten Referenz wird anschließend in Verbindung mit der Position und der Geschwindigkeitsgröße des Bremspedals eine elektromechanische Soll-Bremskraft bestimmt. Erfindungsgemäß wird also aus der Kenntnis der Position, der Geschwindigkeit und einer Referenz, welche einen gewünschten Systemzusammenhang für das erfindungsgemäße Bremssystem beschreibt, eine elektromechanische Soll-Bremskraft ermittelt, ohne dass zusätzliche Informationen zwingend erforderlich werden. Insbesondere kann auf ein Kraftsignal eines Kraftsensors verzichtet werden, wodurch die Fehleranfälligkeit eines erfindungsgemäßen Bremssystems verringert wird. The above object is achieved by a method for determining a desired electromechanical braking force for an electromechanical brake booster. An electromechanical brake booster is understood to mean such a brake force assistance system which uses an electric motor for generating a brake force assistance. First, a position of a brake pedal is determined. In other words, a signal is generated which provides information about a position of the brake pedal. Irrelevant according to the invention indes, however, whether the path of the brake pedal on the brake pedal itself or in a mechanically coupled with this element is determined. In particular, it is provided according to the invention to use a position or position sensor of the electric motor provided for braking assistance. Such electric motors sometimes have a so-called resolver, which outputs a signal or a signal change when a predefined angular range is exceeded, which can be evaluated with respect to a change in position and therefore converted into a brake pedal travel. In addition, a speed variable of the brake pedal is determined, which can be understood, for example, as simply derived from the time position of the brake pedal. In other words, the speed variable of the brake pedal can be determined independently or by means of a separate sensor or derived from the determined position of the brake pedal over time. Based on a predefined reference, an electromechanical desired braking force is then determined in conjunction with the position and the speed of the brake pedal. According to the invention, an electromechanical desired braking force is determined from the knowledge of the position, the speed and a reference which describes a desired system context for the brake system according to the invention, without additional information being absolutely necessary. In particular, can be dispensed with a force signal of a force sensor, whereby the error rate of a brake system according to the invention is reduced.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. The dependent claims show preferred developments of the invention.

Bevorzugt kann zusätzlich zur Position und der Geschwindigkeitsgröße des Bremspedals eine Beschleunigung des Bremspedals ermittelt werden. Im Wesentlichen kann die Beschleunigung als zweifache Ableitung der Position des Bremspedals nach der Zeit verstanden und entsprechend aus der Position des Bremspedals errechnet werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Beschleunigung durch einen separaten Sensor oder in anderer Weise unabhängig von der Position und/oder der Geschwindigkeitsgröße des Bremspedals ermittelt werden. Durch die Ermittlung der Beschleunigung kann eine beim Betätigen des Bremspedals beschleunigte Masse hinsichtlich ihrer mechanischen Trägheit berücksichtigt werden, sodass dem Fahrerwunsch besser entsprechende Bremskraftunterstützungsmomente mittels des Elektromotors bereitgestellt werden können. Die bewegte Masse beschränkt sich selbstverständlich nicht lediglich auf das Bremspedal selbst, sondern auf sämtliche mechanisch mit diesem gekoppelte, durch den Bremsvorgang bewegte Massen, welche den Hauptbremszylinder und den Rotor des Elektromotors einschließen. Preferably, in addition to the position and the speed of the brake pedal, an acceleration of the brake pedal can be determined. In essence, the acceleration can be understood as a two-fold derivative of the position of the brake pedal after the time and calculated accordingly from the position of the brake pedal. Alternatively or additionally, the acceleration by a separate sensor or otherwise determined independently of the position and / or the speed of the brake pedal. By ascertaining the acceleration, an accelerated mass when the brake pedal is actuated can be taken into account with regard to its mechanical inertia, so that correspondingly better braking force support torques can be made available to the driver by means of the electric motor. The moving mass is of course limited not only to the brake pedal itself, but to all mechanically coupled with this, moved by the braking masses, which include the master cylinder and the rotor of the electric motor.

Die Referenz kann eine Weg-Kraft-Kennlinie beziehungsweise ein entsprechendes Kennfeld und alternativ oder zusätzlich eine Geschwindigkeits-Kraft-Kennlinie oder ein entsprechendes Kennfeld und alternativ oder zusätzlich eine Beschleunigungs-Kraft-Kennlinie oder ein entsprechendes Kennfeld beschreiben. Eine solche Referenz kann insbesondere eine progressive Bremsunterstützung über den Pedalweg beziehungsweise über der Pedalgeschwindigkeit beziehungsweise über der Pedalbeschleunigung definierten, sodass ein vorsichtiges Bremsen sehr wohl dosiert werden kann, während im Falle einer Notbremsung kurzfristig und zuverlässig eine maximale Bremsunterstützungskraft bereitgestellt wird. The reference may describe a way-force characteristic or a corresponding characteristic field and, alternatively or additionally, a speed-force characteristic or a corresponding characteristic field and, alternatively or additionally, an acceleration-force characteristic or a corresponding characteristic field. Such a reference can, in particular, define progressive brake assistance via the pedal travel or via the pedal speed or via the pedal acceleration, so that careful braking can be dosed very well, while in the case of emergency braking a maximum brake assist force is provided in the short term and reliably.

Das Ermitteln der Position und der Geschwindigkeitsgröße des Bremspedals kann mittels eines elektromechanischen Stellgliedes mit integrierter Positionserfassung erfolgen. Mit anderen Worten wird ein Aktuator verwendet, welcher eine Rückmeldung bezüglich seiner aktuellen Position beziehungsweise seiner Ausgangsgröße (insbesondere ein Weg) liefert. Alternativ oder zusätzlich kann ein Rotorpositioniersensor (z. B. in Form eines Resolvers) verwendet werden, dessen Signale Aufschluss auf eine Anzahl ganzer und anteiliger Umdrehungen und somit auf eine Position, eine Geschwindigkeit und eine Beschleunigung eines gekoppelten Bremspedals gibt. Da die Positionserfassung sehr zuverlässig und wenig fehleranfällig erfolgt, kann eine zuverlässige Bremskraftunterstützung durch bereits für andere Zwecke vorhandene Hardware bereitgestellt werden. The determination of the position and the speed of the brake pedal can be effected by means of an electromechanical actuator with integrated position detection. In other words, an actuator is used, which provides feedback regarding its current position or its output variable (in particular, a path). Alternatively or additionally, a rotor positioning sensor (eg in the form of a resolver) can be used whose signals provide information on a number of complete and proportional revolutions and thus on a position, a velocity and an acceleration of a coupled brake pedal. Since the position detection is very reliable and less prone to error, a reliable brake assist can be provided by already existing for other purposes hardware.

Anders ausgedrückt stellt die Erfindung einen elektromechanischen Bremskraftverstärker mit einem Regelalgorithmus zur Verfügung, der den Fahrerwunsch aufgrund systemimmanenter Größen berechnet und auf die gewünschte Bremsverstärkungskraft ausregelt. Der Algorithmus benutzt als Basis z. B. eine feste Weg-Kraft-Kennlinie, die durch das Bremssystem mit seinem Hauptbremszylinder vorgegeben ist. Auf diese Weise ist an jeder Position, die das System über seinen Motorlagesensor erfasst, bekannt, wie viel Kraft für ein statisches Kräftegleichgewicht aufgebracht werden muss. Daraus leitet sich das Motormoment ab, auf welches der Zustandsregler des Bremskraftverstärkers das Soll-Moment ausregeln muss. Beeinflusst der Fahrer dieses Kräftegleichgewicht durch entweder ein kräftigeres Bremsen oder durch eine Entlastung des Pedals, führt dieses zu einer Bewegung im System. Dadurch wird eine neue Position erreicht, auf die der Zustandsregler nun wieder sein Motormoment ausregeln kann. Auf diese Weise wird sensorlos der Fahrerwunsch erfasst und die gewünschte Bremsverstärkungskraft eingestellt. In other words, the invention provides an electromechanical brake booster with a control algorithm which calculates the driver's request on the basis of system-immanent variables and corrects them to the desired brake-boosting force. The algorithm uses as a basis z. B. a fixed path-force characteristic, which is predetermined by the brake system with its master cylinder. In this way, at each position that the system detects via its motor position sensor, it is known how much force has to be applied for a static equilibrium of forces. From this, the engine torque is derived, to which the state controller of the brake booster has to compensate the setpoint torque. If the driver influences this equilibrium of forces by either a stronger braking or by a relief of the pedal, this leads to a movement in the system. As a result, a new position is reached, to which the state controller can now regulate its engine torque again. In this way, the driver's request is detected sensorless and set the desired brake boost force.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein das vorstehend genannte Verfahren realisierender Zustandsregler zur Bestimmung einer Stellgröße (z. B. eine elektromechanische Soll-Bremskraft zur Bremskraftunterstützung) für einen elektromechanischen Bremskraftverstärker vorgeschlagen. Der Zustandsregler umfasst eine Auswerteeinheit (z. B. einen programmierbaren Prozessor, ein elektronisches Steuergerät, einen Mikroprozessor o.ä.), einen Signaleingang zum Empfangen eines Positions- und/oder Geschwindigkeitssignals eines Bremspedals beziehungsweise eine entsprechende Größe, welche Rückschlüsse auf die Position beziehungsweise die Geschwindigkeitsgröße des Bremspedals zulässt und einen Signalausgang zur Ansteuerung eines Elektromotors zur Erzeugung eines Bremsunterstützungsmomentes. Die Auswerteeinheit ist eingerichtet, mittels des Signaleingangs eine Position eines Bremspedals zu ermitteln. Grundsätzlich unerheblich ist es hierbei, an welcher Position beziehungsweise aufgrund welchen Wirkprinzips die Position des Bremspedals ermittelt wird. Entsprechendes gilt für die Geschwindigkeitsgröße des Bremspedals, welche mittels der Auswerteeinheit und des Signaleingangs ermittelt wird. Beispielsweise kann der Signaleingang das Signal eines Resolvers des Elektromotors entgegennehmen, welcher das Bremskraftunterstützungsmoment erzeugt. Anhand einer vordefinierten Referenz kann die Auswerteeinheit in Verbindung mit der Position und der Geschwindigkeitsgröße des Bremspedals eine elektromechanische Soll-Bremskraft bestimmen und ein korrespondierendes Signal über den Signalausgang ausgeben. Auf diese Weise ist der Zustandsregler eingerichtet, die Merkmale, Merkmalskombinationen und die sich aus diesen ergebenden Vorteile entsprechend dem Verfahren gemäß dem erstgenannten Erfindungsaspekt zu verwirklichen, sodass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die diesbezüglichen Ausführungen verwiesen werden kann. According to a second aspect of the present invention, a state controller implementing the above method is provided for determining a manipulated variable (eg, a target electromechanical braking force for braking force assistance) for an electromechanical brake booster. The state controller comprises an evaluation unit (eg a programmable processor, an electronic control unit, a microprocessor or the like), a signal input for receiving a position and / or speed signal of a brake pedal or a corresponding variable, which conclusions about the position or the speed of the brake pedal allows and a signal output for driving an electric motor to generate a brake assist torque. The evaluation unit is set up to determine a position of a brake pedal by means of the signal input. Basically, it is irrelevant here at which position or due to which effective principle the position of the brake pedal is determined. The same applies to the speed of the brake pedal, which is determined by means of the evaluation and the signal input. For example, the signal input can receive the signal of a resolver of the electric motor, which generates the braking force assisting torque. Based on a predefined reference, the evaluation unit in conjunction with the position and the speed of the brake pedal can determine an electromechanical desired braking force and output a corresponding signal via the signal output. In this way, the state controller is set up to realize the features, combinations of features and the advantages resulting therefrom according to the method according to the first-mentioned aspect of the invention, so that reference can be made to the statements in this regard to avoid repetition.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein elektromechanischer Bremskraftverstärker für ein Fahrzeug vorgeschlagen. Dieser umfasst zusätzlich zu dem Zustandsregler gemäß dem zweitgenannten Erfindungsaspekt einen Elektromotor zum Erzeugen einer elektromechanischen Sollbremskraft, eine Endstufe zum Versorgen des Elektromotors mit elektrischer Energie und einen Sensor zur Ermittlung eines einen Pedalweg repräsentierenden Signals. Der Sensor ist mit dem Signaleingang des Zustandsreglers wirkverbunden, um dem Zustandsregler die Ermittlung von Position und Geschwindigkeitsgröße des Bremspedals zu ermöglichen. Die Endstufe ist mit dem Signalausgang wirkverbunden, um dem Zustandsregler die Ausgabe eines elektrischen Signals an den Elektromotor zur Erzeugung eines erfindungsgemäß ermittelten elektromechanischen Bremskraftunterstützungsmomentes zu ermöglichen. According to a third aspect of the present invention, an electromechanical brake booster for a vehicle is proposed. This includes in addition to the state controller according to the second-mentioned aspect of the invention a Electric motor for generating a desired electromechanical braking force, an output stage for supplying electric power to the electric motor, and a sensor for detecting a signal representing a pedal travel. The sensor is operatively connected to the signal input of the state controller to enable the state controller to determine the position and velocity of the brake pedal. The output stage is operatively connected to the signal output to enable the state controller to output an electrical signal to the electric motor to produce an electromechanical brake force assist torque determined in accordance with the invention.

Der elektromechanische Bremskraftverstärker kann einen Kraftsensor zur zusätzlichen Bestimmung einer Soll-Bremskraft aufweisen, wie dies im Stand der Technik bereits gezeigt worden ist. Erfindungsgemäß ist das entsprechende System eingerichtet, eine Plausibilisierung des Signals des Kraftsensors auszuführen, um im Fehlerfall eine erfindungsgemäße Bestimmung einer elektromechanischen Soll-Bremskraft ausführen und ein adäquat unterstütztes Bremsverhalten aufrecht erhalten zu können. The electromechanical brake booster may include a force sensor for additionally determining a desired braking force, as has already been shown in the prior art. According to the invention, the corresponding system is set up to carry out a plausibility check of the signal of the force sensor in order to be able to carry out a determination according to the invention of an electromechanical desired braking force and to maintain adequately assisted braking behavior.

Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug vorgeschlagen, welches einen Zustandsregler gemäß dem zweitgenannten Erfindungsaspekt und/oder einen elektromechanischen Bremskraftverstärker gemäß dem drittgenannten Erfindungsaspekt ausweist. Auf diese Weise sind sämtliche Aspekte der vorliegenden Erfindung eingerichtet, die Merkmale, Merkmalskombinationen und die sich aus diesen ergebenden Vorteile entsprechend denjenigen des erstgenannten Erfindungsaspektes zu verwirklichen. According to a fourth aspect of the present invention, a vehicle is proposed, which identifies a state controller according to the second-mentioned aspect of the invention and / or an electromechanical brake booster according to the third aspect of the invention. In this way, all aspects of the present invention are arranged to realize the features, feature combinations and the advantages resulting therefrom in accordance with those of the first aspect of the invention.

Insbesondere erfolgt die Berechnung des Fahrerwunsches aus systemimmanenten Größen, welche exakt und zuverlässig vorliegen. Auf unnötige Hardware kann verzichtet werden. Die Zustandsregelung erfolgt auf eine gewünschte Bremskraftverstärkung. Das Fahrgefühl beziehungsweise das Bremsgefühl kann über eine Anpassung der Regelparameter geändert werden. Zudem besteht die Möglichkeit, den erfindungsgemäßen Ansatz als Rückfallebene oder als zusätzliche Plausibilisierungsmaßnahme für ein System zu verwenden, in welchem der Fahrerwunsch beziehungsweise die vom Fahrer erzeugte Pedalkraft redundant über zwei verschiedene Wege erfasst werden muss. Beispielsweise können Erfordernisse zur Gewährleistung einer vordefinierten funktionalen Sicherheit verwirklicht werden. In particular, the calculation of the driver's request from system-immanent variables, which are accurate and reliable. Unnecessary hardware can be dispensed with. The state control takes place on a desired brake booster. The driving feeling or the feeling of braking can be changed by adjusting the control parameters. In addition, it is possible to use the approach according to the invention as a fallback level or as an additional plausibility measure for a system in which the driver's request or the pedal force generated by the driver must be detected redundantly via two different paths. For example, requirements for ensuring a predefined functional security can be realized.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die in dieselbe Richtung wirkenden Pedalkräfte des Fahrers und Unterstützungskräfte durch den Bremskraftverstärker im Gleichgewicht mit vergleichsweise exakt bekannten Gegenkräften aus der Bremsanlage stehen oder ein Ungleichgewicht eine Beschleunigung des Bremssystems sowie anteilig des Beins des Fahrers bewirken. Der erfindungsgemäße Ansatz kann über den Verzicht auf im Stand der Technik stets erforderliche Hardware Einsparungen hinsichtlich Kosten, Gewicht, Teilevielfalt und Volumen ermöglichen. Überdies werden Einflussmöglichkeiten für Fehler und Fehlfunktionen/Defekte verringert oder gänzlich vermieten. The present invention is based on the recognition that the pedal forces of the driver acting in the same direction and supporting forces by the brake booster are in equilibrium with comparatively precisely known opposing forces from the brake system or an imbalance causes an acceleration of the brake system as well as a proportionate leg of the driver. The approach according to the invention can make savings in terms of cost, weight, variety of parts and volume by dispensing with always required in the prior art hardware. In addition, possibilities for influencing errors and malfunctions / defects are reduced or completely leased.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen ist: Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the drawings:

1 eine schematische Übersicht über Komponenten eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektromechanischen Bremskraftverstärker; 1 a schematic overview of components of an embodiment of a vehicle according to the invention with an embodiment of an inventive electromechanical brake booster;

2 eine Detailskizze veranschaulichend die Signalflüsse und Zusammenhänge zwischen Komponenten eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen elektrochemischen Bremskraftverstärkers; 2 a detailed diagram illustrating the signal flows and relationships between components of an embodiment of an electrochemical brake booster according to the invention;

3 ein Weg-Kraft-Diagramm veranschaulichend eine mögliche Kennlinie eines erfindungsgemäß ausgelegten Systems; und 3 a path-force diagram illustrating a possible characteristic of a system designed according to the invention; and

4 ein Flussdiagramm veranschaulichend Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung einer elektromechanischen Soll-Bremskraft. 4 a flowchart illustrating steps of an embodiment of a method according to the invention for determining a desired electromechanical braking force.

Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention

1 zeigt einen PKW 10 als Fahrzeug, in welchem ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten elektromechanischen Bremskraftverstärkers 1 vorgesehen ist. Ein Pedalwegsensor 2 ist eingerichtet, die Position sowie die Geschwindigkeit des Bremspedals 4 zu ermitteln und einem Elektromotor 3 mit einer vordefinierten Systemkennlinie korrespondierende Steuersignale zur Erzeugung eines Bremskraftunterstützungsmomentes zuzuführen. Der Elektromotor 3 steht in Wirkverbindung mit einem Hauptbremszylinder 5, mittels dessen die Bremskraft, welche der Anwender über das Bremspedal 4 und einen Stab 6 ausübt, elektromechanisch verstärkt wird. Um auf einen Kraftsensor verzichten zu können, weist der erfindungsgemäße elektromechanische Bremskraftverstärker 1 einen Aufbau gemäß 2 auf. 1 shows a car 10 as a vehicle, in which an embodiment of an inventively designed electromechanical brake booster 1 is provided. A pedal travel sensor 2 is set up, the position and the speed of the brake pedal 4 to determine and an electric motor 3 to supply with a predefined system characteristic corresponding control signals for generating a braking force assisting torque. The electric motor 3 is in operative connection with a master cylinder 5 , by means of which the braking force, which the user via the brake pedal 4 and a staff 6 exercises electromechanically. In order to dispense with a force sensor, the inventive electromechanical brake booster has 1 a structure according to 2 on.

2 zeigt Komponenten und Signalflüsse eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen elektromechanischen Bremskraftverstärkers 1. Über ein Bremspedal 4 wird die Pedalkraft des Fahrers in eine Änderung einer Motorlage φ^.(∆F) durch ein Kräfteungleichgewicht erzeugt. Ein Resolver 2 erkennt die Rotorposition φ sowie die Rotorgeschwindigkeit φ^. und leitet korrespondierende Signale an zwei Signaleingänge 14 weiter, welche eine Motorlageerfassung in einer Wegberechnungseinheit 7 und eine Motorlageänderungserfassung in einem Zustandsregler 9 eines elektronischen Steuergerätes 12 mit den erfindungsgemäß erforderlichen Informationen ermöglichen. Die Motorlageänderung umfasst die erste und zweite Ableitung der Motorposition nach der Zeit. Dem Fachmann ist bekannt, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Getriebe eine korrespondierende Verwendung einer translatorischen Beschreibung (x, x^., x^..) in bekannter Weise in eine rotatorische Beschreibung (φ, φ^., φ^..) überführen können. Aus der Wegberechnungseinheit 7 wird der Kolbenweg x ermittelt und einer Systemkennlinie 8 repräsentierend die Kraft F(x) als Funktion des Kolbenweges x zugeführt. Hieraus ergibt sich die aktuelle Sollkraft F_Soll, welche einem Zustandsregler 9 zugeführt wird, der überdies mit der Motorlageänderung x^., x^.. und einem Ist-Moment M_Ist versorgt wird. Aus diesen Informationen generiert der Zustandsregler 9 ein Soll-Moment M_Soll, welches der Motoransteuerung 11 zugeführt wird. Die Motoransteuerung 11 erhält überdies auf direktem Wege das Signal des Resolvers 2. Aus diesen Informationen erzeugt die Motoransteuerung 11 ein Leistungssignal, welches über einen Signalausgang 15 dem Motor 3 zugeführt wird. 2 shows components and signal flows of an embodiment of a Electromechanical brake booster according to the invention 1 , About a brake pedal 4 the pedal force of the driver changes into a change in the engine position φ ^. (.DELTA.F) generated by an imbalance of forces. A resolver 2 detects the rotor position φ and the rotor speed φ ^. and directs corresponding signals to two signal inputs 14 which includes a motor position detection in a path calculation unit 7 and a motor position change detection in a state controller 9 an electronic control unit 12 allow with the information required according to the invention. The engine position change includes the first and second derivative of engine position over time. The skilled worker is aware that the known from the prior art transmission has a corresponding use of a translational description (x, ^x., X ^..) in a known manner in a rotary description (φ, ^φ., Φ ^..) can be converted. From the route calculation unit 7 the piston stroke x is determined and a system characteristic 8th representing the force F (x) supplied as a function of the piston travel x. This results in the current setpoint force F _set , which is a state controller 9 is supplied, which also with the engine position change x ^. , x ^.. and an actual moment M _{Ist is} supplied. The state controller generates from this information 9 a desired torque M _Soll , which the motor control 11 is supplied. The motor control 11 also receives the signal of the resolver directly 2 , The motor control generates from this information 11 a power signal, which via a signal output 15 the engine 3 is supplied.

3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Systemkennlinie, welche auf den in Verbindung mit 2 erläuterten Erkenntnissen beruht. Die Systemkennlinie beschreibt den Zusammenhang zwischen einer Kolbenkraft F(x) in Newton über dem Kolbenweg x in Millimetern. In Abhängigkeit des Kolbenweges x beschreibt die statische Kennlinie einen Zusammenhang zwischen der Pedalkraft F₄ und einer jeweils deutlich größeren Bremsverstärkungskraft F₃, welche jeweils zu einer Sollkraft F_Soll addiert werden. Entsprechende Zusammenhänge können für die Kolbengeschwindigkeit sowie die Kolbenbeschleunigung definiert und im System zur Erzeugung eines geeigneten Bremskraftunterstützungsverhaltens verwendet werden. Die Sollkraft F_Soll setzt sich dabei aus der Kraft F₄, die der Fahrer über das Pedal einleitet, und der Kraft F₃, die über das Motormoment vom Elektromotor aufgebracht wird, zusammen. Die Höhe der Pedalkraft F₄ kann dabei grundsätzlich frei gewählt werden, muss jedoch über dem Kolbenweg x streng monoton ansteigen. Auf das aus der Kennlinie nach 3 vorgegebene Motormoment muss der Zustandsregler (Bezugszeichen 9 in 2) des Bremskraftverstärkers das Soll-Moment für den Elektromotor ausregeln. Beeinflusst der Fahrer dieses Kräftegleichgewicht durch entweder ein kräftigeres Bremsen oder durch eine Entlastung des Pedals, führt dieses zu einer Bewegung im System. Dadurch wird eine neue Position erreicht, auf den der Zustandsregler erneut sein Soll-Moment ausregeln kann. Auf diese Weise wird sensorlos der Fahrerwunsch erfasst und die gewünschte Bremsverstärkungskraft eingestellt. Die Regelung kann exakter ausgelegt werden, wenn nicht nur auf das vorgegebene Soll-Moment als Eingang verwendet wird, sondern auch das Ist-Moment. Die dynamischen Eigenschaften können durch differenzielle Glieder verbessert werden, wenn über die Motorwinkelgeschwindigkeit die Größe und Richtung der Motorlageänderung bekannt ist. Es ergeben sich die in 3 dargestellten Zusammenhänge. 3 shows an embodiment of a system characteristic, which, in connection with 2 based on the findings. The system characteristic curve describes the relationship between a piston force F (x) in Newtons over the piston travel x in millimeters. Depending on the piston travel x, the static characteristic curve describes a relationship between the pedal force F ₄ and a respectively significantly greater brake boost force F ₃ , which are added to a desired force F _{Soll in} each case. Corresponding relationships can be defined for the piston speed as well as the piston acceleration and used in the system to produce a suitable braking force assistance behavior. The setpoint force F _set is composed of the force F ₄ which the driver initiates via the pedal and the force F ₃ which is applied by the electric motor via the engine torque. The height of the pedal force F ₄ can basically be chosen freely, but must increase strictly monotonically over the piston travel x. On the basis of the characteristic after 3 given engine torque must the state controller (reference numeral 9 in 2 ) of the brake booster from the setpoint torque for the electric motor. If the driver influences this equilibrium of forces by either a stronger braking or by a relief of the pedal, this leads to a movement in the system. As a result, a new position is reached, to which the state controller can again regulate its setpoint torque. In this way, the driver's request is detected sensorless and set the desired brake boost force. The control can be designed more accurately, if not only to the predetermined target torque is used as an input, but also the actual torque. The dynamic characteristics can be improved by differential terms if the motor angular velocity is used to know the magnitude and direction of the engine position change. It results in the 3 represented relationships.

4 zeigt ein Flussdiagramm veranschaulichend Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung einer elektromechanischen Soll-Bremskraft für einen elektromechanischen Bremskraftverstärker. In Schritt 100 wird eine Position eines Bremspedals als Weggröße (x oder φ) ermittelt. Dies erfolgt insbesondere durch ein elektromechanisches Stellglied mit integrierter Positionserfassung (z. B. Elektromotor mit Resolver). In Schritt 200 wird eine Geschwindigkeitsgröße des Bremspedals (z. B. als zeitliche Ableitung der Position des Bremspedals) ermittelt. In Schritt 300 wird zusätzlich eine Beschleunigung (zweifache zeitliche Ableitung der Position des Bremspedals) des Bremspedals ermittelt. Anhand einer vordefinierten Referenz wird anschließend in Verbindung mit der Position, der Geschwindigkeitsgröße und der Beschleunigung des Bremspedals die elektromechanische Soll-Bremskraft bestimmt. Hierbei wird die beim Bremsvorgang relativ zur Karosserie des Fahrzeugs involvierte, bewegte Masse (mechanische Bauteile und insbesondere Teile der Masse der das Bremspedal betätigenden Gliedmaßen des Fahrers) berücksichtigt. Auf diese Weise kann eine Auswertung eines Kraftsensors am Bremspedal plausibilisiert und alternativ oder zusätzlich erübrigt werden. 4 3 shows a flowchart illustrating steps of an embodiment of a method according to the invention for determining a desired electromechanical braking force for an electromechanical brake booster. In step 100 a position of a brake pedal is determined as the path size (x or φ). This is done in particular by an electromechanical actuator with integrated position detection (eg electric motor with resolver). In step 200 A speed value of the brake pedal is determined (eg as a time derivative of the position of the brake pedal). In step 300 In addition, an acceleration (twice the time derivative of the position of the brake pedal) of the brake pedal is determined. Based on a predefined reference, the electromechanical desired braking force is subsequently determined in conjunction with the position, the speed variable and the acceleration of the brake pedal. Hereby, the moving mass (mechanical components and in particular parts of the mass of the brake pedal actuating limbs of the driver) involved in the braking process relative to the body of the vehicle is taken into account. In this way, an evaluation of a force sensor on the brake pedal can be made plausible and, alternatively or additionally, unnecessary.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Elektromechanischer Bremskraftverstärker Electromechanical brake booster
2 2: Positions- oder Lagesensorsensor/Resolver Position or position sensor / resolver
3 3: Elektromotor electric motor
4 4: Bremspedal brake pedal
5 5: Hauptbremszylinder Master Cylinder
6 6: Stab Rod
7 7: Wegberechnungseinheit Wegberechnungseinheit
8 8th: Systemkennlinie System characteristic
9 9: Zustandsregler state controller
10 10: PKW car
11 11: Motoransteuerung motor Controller
12 12: Auswerteeinheit evaluation
13 13: Kraftsensor force sensor
14 14: Signaleingang signal input
15 15: Signalausgang signal output
100–400 100-400: Verfahrensschritte steps
F₃ F ₃: Bremsverstärkungskraft Brake boosting force
F₄ F ₄: Pedalkraft pedal power
F_Soll F _target: Soll-Bremskraft Desired braking force
M_Ist M _is: Ist-Moment Is Moment
M_Soll M _Soll: Soll-Moment Set torque
Φ Φ: Rotorwinkel rotor angle
x x: Bremspedalweg brake pedal travel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012213267 A1 [0003]
DE 102005024577 A1 [0004]

Claims

Method for determining a desired electromechanical braking force (F _soll ) for an electromechanical brake booster ( 1 ) comprising the steps of: - determining ( 100 ) a position of a brake pedal ( 4 ), - Determine ( 200 ) a speed value of the brake pedal ( 4 ) and a predefined reference in conjunction with the position (x, φ) and the speed variable (x ', φ') of the brake pedal ( 4 ) - Determine ( 400 ) of the electromechanical desired braking force (F _soll ).

Method according to claim 1 further comprising - determining ( 300 ) of an acceleration (x '', φ '') of the brake pedal ( 4 ) and - determining ( 400 ) of the electromechanical desired braking force (F _soll ) taking into account the acceleration (x '', φ '') and the reference, wherein the reference in particular a moving mass of the brake system ( 1 ) considered.

The method of claim 1 or 2, wherein the reference A path-force characteristic (F (x)) and / or A speed-force characteristic (F (x ')) and / or - describes an acceleration-force characteristic (F (x '')).

Method according to one of the preceding claims, wherein the determination of the position (x, φ) and the speed variable (x ', φ') of the brake pedal ( 4 ) - by means of an electromechanical actuator with integrated position detection and / or - by means of a position or position sensor ( 2 ) of an electric motor provided for steering assistance ( 3 ) and / or - by means of a resolver.

Method according to one of the preceding claims, wherein the electromechanical desired braking force (F _soll ) without the use of a force sensor ( 13 ) is determined.

State controller for determining a manipulated variable for an electromechanical brake booster ( 1 ) - an evaluation unit ( 12 ) - a signal input ( 14 ) and - a signal output ( 15 ), where - the evaluation unit ( 12 ), - by means of the signal input ( 14 ) - a position of a brake pedal ( 4 ), and - a speed variable (x ', φ') of the brake pedal ( 4 ) and a predefined reference in conjunction with the position (x, φ) and the speed (x ', φ') of the brake pedal ( 4 ) - to determine an electromechanical desired braking force (F _soll ) and a corresponding signal via the signal output ( 15 ).

Electromechanical brake booster ( 1 ) for a vehicle ( 10 ) comprising: - an electric motor ( 3 ) for generating a desired electromechanical braking force (F _soll ), - an output stage ( 11 ) for supplying the electric motor ( 3 ) with electrical energy, - a sensor ( 2 ) for determining a signal representing a pedal travel (x) and - a state controller ( 9 ) according to claim 6, wherein - the sensor ( 2 ) with the signal input ( 14 ) is operatively connected, and - the final stage ( 11 ) with the signal output ( 15 ) is operatively connected.

Electromechanical brake booster according to claim 7, wherein the electromechanical brake booster ( 1 ) a force sensor ( 13 ) for additional determination of a desired braking force (F _soll ) and is set up, a plausibility check by means of the force sensor ( 13 ) determined electromechanical target braking force (F _soll ) perform.

Vehicle comprising - a state controller according to claim 6 and / or - an electromechanical brake booster ( 1 ) according to one of the preceding claims 7 or 8.