DE102015224531A1 - Brake system and method for controlling a brake booster with an electromechanical engine for a brake system of a vehicle - Google Patents
Brake system and method for controlling a brake booster with an electromechanical engine for a brake system of a vehicle Download PDFInfo
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Abstract
Die Erfindung schafft ein Bremssystem (100; 200) und ein Verfahren zum Steuern eines Bremskraftverstärkers (110) mit einem elektromechanischen Motor (112) für ein Bremssystem (100; 200) eines Fahrzeugs. Das Verfahren umfasst die Schritte: Bereitstellen (S01) eines maximal zulässigen Vordruckwerts für einen Vordruck in einem Bremssystem (100; 200); Ermitteln (S03) eines aktuellen Fahrerkraftwerts für eine Fahrerkraft, welche ein Fahrer aktuell auf einen fahrerbetätigten Teil (114) des Bremssystems (100; 200) ausübt; Berechnen (S04) eines aktuellen Maximalwerts für eine Antriebskraft eines elektromechanischen Motors (112) des Bremskraftverstärkers (110) basierend auf dem ermittelten aktuellen Fahrerkraftwert; und Begrenzen (S05) der Antriebskraft des Motors (112) auf den berechneten aktuellen Maximalwert.The invention provides a brake system (100; 200) and a method for controlling a brake booster (110) with an electromechanical motor (112) for a brake system (100; 200) of a vehicle. The method comprises the steps of: providing (S01) a maximum permissible admission pressure value for a pre-pressure in a brake system (100; 200); Determining (S03) a current driver force value for a driver force currently being exerted by a driver on a driver-operated part (114) of the brake system (100; 200); Calculating (S04) a current maximum value for a driving force of an electromechanical motor (112) of the brake booster (110) based on the determined current driver force value; and limiting (S05) the driving force of the motor (112) to the calculated current maximum value.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Bremskraftverstärkers mit einem elektromechanischen Motor für ein Bremssystem eines Fahrzeugs sowie ein Bremssystem mit einem Bremskraftverstärker mit einem elektromechanischen Motor, insbesondere für ein Fahrzeug.The present invention relates to a method for controlling a brake booster with an electromechanical motor for a brake system of a vehicle and a brake system with a brake booster with an electromechanical motor, in particular for a vehicle.
Stand der TechnikState of the art
Bremssysteme für Fahrzeuge weisen üblicherweise Bremskraftverstärker auf. Bremskraftverstärker dienen dazu, eine durch einen Fahrer des Fahrzeugs auf einen fahrerbetätigten Teil des Bremssystems ausgeübte Kraft mit einer durch den Bremskraftverstärker ausgeübten Kraft zu ergänzen. Dadurch kann die durch den Fahrer auszuübende Kraft bei gleichbleibender gewünschter Bremswirkung verringert werden. Die durch den Fahrer ausgeübte Kraft wird z.B. Betätigungskraft, Eingangskraft oder auch Fahrerkraft genannt. Die durch den Bremskraftverstärker ausgeübte Kraft wird z.B. Unterstützungskraft oder Antriebskraft genannt. Die Betätigungskraft wird meist durch eine Kraftübertragungseinheit des Bremskraftverstärkers mit der Antriebskraft zu einer Bremsbetätigungskraft zusammengeführt. Die Bremsbetätigungskraft wird auf ein Ausgangselement übertragen. Das Ausgangselement ist mit einem Kolben eines Hauptbremszylinders des Bremssystems gekoppelt.Brake systems for vehicles usually have brake booster. Brake boosters are used to supplement a force exerted by a driver of the vehicle on a driver-operated part of the brake system with a force exerted by the brake booster force. As a result, the force to be exerted by the driver can be reduced while maintaining the desired braking effect. The force exerted by the driver is e.g. Actuating force, input power or driver force called. The force exerted by the brake booster is indicated e.g. Supporting force or driving force called. The actuating force is usually brought together by a power transmission unit of the brake booster with the driving force to a brake actuation force. The brake operating force is transmitted to an output member. The output member is coupled to a piston of a master cylinder of the brake system.
Bekannt sind beispielsweise elektromechanische Bremskraftverstärker, bei denen die Unterstützungskraft durch einen Elektromotor als Antrieb ausgeübt wird, und welche daher auch elektromotorische Bremskraftverstärker genannt werden.For example, electromechanical brake booster are known in which the supporting force is exerted by an electric motor as a drive, and which are therefore also called electromotive brake booster.
In der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Bremssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7.The present invention discloses a method with the features of claim 1 and a brake system with the features of claim 7.
Demgemäß ist ein Verfahren zum Steuern eines Bremskraftverstärkers mit einem elektromechanischen Motor für ein Bremssystem eines Fahrzeugs vorgesehen, mit den Schritten: Bereitstellen eines maximal zulässigen Vordruckwerts für einen Vordruck in einem Bremssystem; Ermitteln eines aktuellen Fahrerkraftwerts für eine Fahrerkraft, welche ein Fahrer aktuell auf einen fahrerbetätigten Teil des Bremssystems ausübt; Berechnen eines aktuellen Maximalwerts für eine Antriebskraft eines elektromechanischen Motors des Bremskraftverstärkers basierend auf dem ermittelten aktuellen Fahrerkraftwert; und Begrenzen der Antriebskraft des Motors auf den berechneten aktuellen Maximalwert.Accordingly, there is provided a method of controlling a brake booster having an electromechanical engine for a brake system of a vehicle, comprising the steps of: providing a maximum allowable pre-pressure value in a brake system; Determining a current driver force value for a driver force currently being exerted by a driver on a driver-operated portion of the brake system; Calculating a current maximum value for a driving force of an electro-mechanical motor of the brake booster based on the determined current driver force value; and limiting the driving force of the motor to the calculated current maximum value.
Es soll verstanden werden, dass immer, wenn im Vorangehenden und im Nachfolgenden von einer „Kraft“ die Rede ist, dies sowohl eine lineare Kraft als auch ein Drehmoment umfassen soll. Die vorliegende Erfindung wird somit der Einfachheit halber anhand eines verallgemeinerten Kraftbegriffs beschrieben. Das erfindungsgemäße Bremssystem und das erfindungsgemäße Verfahren können ohne weiteres zum Ausüben, Empfangen und Umwandeln sowohl von linearen Kräften als auch von Drehmomenten, oder von beidem, vorgesehen sein.It should be understood that whenever the term "force" is used in the preceding and following, it is intended to include both a linear force and a torque. The present invention will thus be described with reference to a generalized concept of force for the sake of simplicity. The brake system and method of the present invention may be readily provided for exerting, receiving, and converting both linear forces and torques, or both.
Der Vordruck kann insbesondere ein an einem Hauptbremszylinder bereitgestellter, ein für einen Hauptbremszylinder bereitgestellter oder ein durch einen Hauptbremszylinder für einen oder mehrere Bremskreise des Fahrzeugs bereitgestellter Vordruck sein. Der Hauptbremszylinder kann beispielsweise als Tandemhauptzylinder (engl. „tandem main cylinder“, TMC) oder Tandemhauptbremszylinder ausgebildet sein.The admission pressure can in particular be a form provided on a master brake cylinder, one provided for a master brake cylinder or one provided by a master brake cylinder for one or more brake circuits of the vehicle. The master brake cylinder may be designed, for example, as a tandem master cylinder ("tandem main cylinder", TMC) or tandem master cylinder.
Des Weiteren wird ein Bremssystem, insbesondere für ein Fahrzeug, bereitgestellt, mit: einem Bremskraftverstärker mit einem elektromechanischen Motor; einem fahrerbetätigten Teil des Bremssystems; einer Bereitstellungseinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, einen maximal zulässigen Vordruckwert für einen Vordruck in dem Bremssystem bereitzustellen; einer Fahrerkraft-Ermittlungseinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, einen aktuellen Fahrerkraftwert für eine Fahrerkraft zu ermitteln, welche ein Fahrer aktuell auf einen fahrerbetätigten Teil des Bremssystems ausübt; einer Recheneinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, einen aktuellen Maximalwert für eine Antriebskraft des elektromechanischen Motors des Bremskraftverstärkers basierend auf dem ermittelten aktuellen Fahrerkraftwert zu berechnen; und einer Steuereinrichtung, welche zum Steuern des Motors ausgelegt ist und welche weiterhin dazu ausgelegt ist, die Antriebskraft des Motors auf den berechneten aktuellen Maximalwert zu begrenzen.Furthermore, a braking system, in particular for a vehicle, is provided, comprising: a brake booster with an electromechanical engine; a driver-operated part of the brake system; a supply device which is designed to provide a maximum permissible admission pressure value for a pre-pressure in the brake system; a driver force determination device configured to determine a current driver force value for a driver force currently being exerted by a driver on a driver-operated part of the brake system; a computing device configured to calculate a current maximum value for a drive force of the electromechanical engine of the brake booster based on the determined current driver force value; and a controller configured to control the engine and further configured to limit the drive force of the engine to the calculated current maximum value.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Erkenntnis besteht darin, dass es aufgrund einer Trägheit eines Bremskraftverstärkers zu Überlastungen eines Bremssystems, insbesondere eines Hauptbremszylinders kommen kann.The finding underlying the present invention is that overloading of a brake system, in particular a master cylinder, may occur due to inertia of a brake booster.
Beispielsweise kann bei Bremskraftverstärkern mit elektromechanischem Motor eine Getriebehysterese zu unerwünschten Effekten führen. Wird etwa ein konstantes erstes Moment M1 gestellt, welches zu einem ersten Druck p1 führt, kann der Motor bei konstantem Moment M1 einen deutlich höheren Druck p2 halten. Wird eine Druckerhöhung extern verursacht, z.B. durch eine Pumpe, welche ein Fluid in den Hauptbremszylinder pumpt, kann es zu einer Überlastung kommen, wenn der Bremskraftverstärker eine gewisse Reaktionszeit benötigt, um das Moment M1 zu reduzieren.For example, in brake booster with electromechanical motor gear hysteresis lead to undesirable effects. If, for example, a constant first moment M1 is set, which leads to a first pressure p1, the Motor at constant torque M1 hold a much higher pressure p2. If an increase in pressure is caused externally, for example by a pump which pumps a fluid into the master cylinder, an overload may occur if the brake booster requires a certain reaction time in order to reduce the moment M1.
Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Idee besteht nun darin, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und ein Verfahren sowie ein Bremssystem bereitzustellen, welches eine solche Überlastung verhindert oder verringert. Gleichzeitig sollen dazu dem Bremssystem auferlegte Beschränkungen aber möglichst gering ausfallen, um eine maximale Unterstützung des Bremsens durch den Motor des Bremskraftverstärkers zuzulassen. Die erfindungsgemäße Lösung ist besonders zuverlässig und erfordert vorteilhaft keine zusätzlichen Bauteile.The idea underlying the present invention is now to take this knowledge into account and to provide a method and a brake system which prevents or reduces such an overload. At the same time, however, the restrictions imposed on the brake system should be as low as possible in order to allow maximum support of braking by the motor of the brake booster. The solution according to the invention is particularly reliable and advantageously requires no additional components.
Vorteilhaft kann vollständig auf einen Messwert für einen Vordruck in dem Bremssystem, z.B. einen durch den Hauptbremszylinder bereitgestellten Vordruck, verzichtet werden. Somit kann das Bremssystem mit besonders geringer Zeitverzögerung betrieben werden und ohne einen diskreten Vordruck-Sensor ausgebildet werden. Zudem ist das Bremssystem somit besonders kombinierbar mit Fahrzeugelektroniken verschiedener Hersteller.Advantageously, it is possible to fully rely on a measured value for a pre-pressure in the braking system, e.g. a form provided by the master cylinder form, be waived. Thus, the braking system can be operated with a particularly short time delay and be formed without a discrete pre-pressure sensor. In addition, the brake system is thus particularly combinable with vehicle electronics from different manufacturers.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.Advantageous embodiments and further developments emerge from the dependent claims and from the description with reference to the figures.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das Ermitteln des aktuellen Fahrerkraftwerts den Schritt: Ermitteln eines aktuellen Antriebskraftwerts für eine Antriebskraft, welche durch den Motor des Bremskraftverstärkers aktuell bereitgestellt wird. Der aktuelle Fahrerkraftwert kann somit basierend auch auf dem ermittelten aktuellen Antriebskraftwert ermittelt werden.According to a preferred development, the determination of the current driver force value comprises the step of determining a current drive force value for a drive force which is currently provided by the motor of the brake booster. The current driver force value can thus be determined based on the determined current drive force value.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfasst das Ermitteln des aktuellen Fahrerkraftwerts den Schritt: Ermitteln einer aktuellen Deformation einer Kraftübertragungseinrichtung, deren Deformation ein Maß für ein Verhältnis zwischen der Fahrerkraft und der Antriebskraft darstellt. Der aktuelle Fahrerkraftwert kann somit basierend auch auf der ermittelten aktuellen Deformation der Kraftübertragungseinrichtung und dem ermittelten aktuellen Antriebskraftwert ermittelt werden. Die Kraftübertragungseinrichtung kann beispielsweise eine Reaktionsscheibe sein.According to a further preferred development, the determination of the current driver force value comprises the step of determining a current deformation of a power transmission device whose deformation represents a measure of a relationship between the driver force and the drive force. The current driver force value can thus be determined based on the determined current deformation of the force transmission device and the determined current drive force value. The power transmission device can be, for example, a reaction disk.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfasst das Verfahren den Schritt: Ermitteln eines aktuellen Vordruckwerts für den Vordruck in dem Bremssystem. Das Ermitteln des aktuellen Fahrerkraftwerts kann somit zusätzlich basierend auf dem ermittelten Vordruckwert erfolgen.According to a further preferred development, the method comprises the step of determining a current admission pressure value for the admission pressure in the brake system. The ascertaining of the current driver force value can thus additionally take place on the basis of the ascertained admission pressure value.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgt das Ermitteln des aktuellen Fahrerkraftwerts mittels einer dedizierten Sensorik des Bremssystems zum Erfassen des aktuellen Fahrerkraftwerts.According to a further preferred refinement, the determination of the current driver force value takes place by means of a dedicated sensor system of the brake system for detecting the current driver force value.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfasst das Verfahren die Schritte: Ermitteln eines aktuellen Vordruckwerts für den Vordruck in dem Bremssystem; Bereitstellen eines Zeitschwellwerts; und Ermitteln einer minimalen Zeitspanne, innerhalb welcher der Vordruck von dem ermittelten aktuellen Vordruckwert auf den bereitgestellten maximal zulässigen Vordruckwert ansteigen kann. Zumindest das Begrenzen der Antriebskraft des Motors auf den berechneten aktuellen Maximalwert wird vorteilhaft nur in dem Fall durchgeführt, dass die ermittelte minimale Zeitspanne kürzer ist als der bereitgestellte Zeitschwellwert. Optional können auch weitere Schritte, z.B. das Ermitteln des aktuellen Fahrerkraftwerts und/oder das Berechnen des aktuellen Maximalwerts, nur in diesem Fall durchgeführt werden. Der Zeitschwellwert kann auch als Karenzzeit bezeichnet werden.According to a further preferred development, the method comprises the steps of determining a current admission pressure value for the admission pressure in the brake system; Providing a time threshold; and determining a minimum period of time within which the pre-pressure may increase from the determined current pre-pressure value to the provided maximum permissible pre-pressure value. At least limiting the driving force of the motor to the calculated current maximum value is advantageously carried out only in the case that the determined minimum period of time is shorter than the time threshold provided. Optionally, further steps, e.g. determining the current driver force value and / or calculating the current maximum value to be performed only in this case. The time threshold may also be referred to as the grace period.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das erfindungsgemäße Bremssystem eine Vordruck-Ermittlungseinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, einen aktuellen Vordruckwert für den Vordruck in dem Bremssystem zu ermitteln.According to a preferred refinement, the brake system according to the invention comprises a form pressure determination device which is designed to determine a current admission pressure value for the admission pressure in the brake system.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Recheneinrichtung dazu ausgelegt, den aktuellen Maximalwert für die Antriebskraft des Motors basierend außerdem auf dem ermittelten aktuellen Vordruckwert zu berechnen.According to a further advantageous development, the computing device is designed to additionally calculate the current maximum value for the driving force of the engine based on the ascertained current admission pressure value.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Bereitstellungseinrichtung dazu ausgelegt, einen Zeitschwellwert bereitzustellen; wobei das Bremssystem weiterhin ein Aktivierungseinrichtung aufweist, welche dazu ausgelegt ist, eine minimale Zeitspanne zu ermitteln, innerhalb welcher der Vordruck von dem ermittelten aktuellen Vordruckwert auf den bereitgestellten maximal zulässigen Vordruckwert ansteigen kann; und wobei die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, die Antriebskraft des Motors nur in dem Fall auf den berechneten aktuellen Maximalwert zu begrenzen, dass die durch die Aktivierungseinrichtung ermittelte minimale Zeitspanne kürzer ist als der bereitgestellte Zeitschwellwert.According to a further advantageous development, the provisioning device is designed to provide a time threshold value; wherein the brake system further comprises an activation device, which is designed to determine a minimum period of time, within which the form pressure can increase from the determined current admission pressure value to the provided maximum admissible admission pressure value; and wherein the control device is designed to limit the drive force of the motor to the calculated maximum current value only in the event that the minimum time interval determined by the activation device is shorter than the provided time threshold value.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:The present invention will be described below with reference to the schematic figures of Drawings illustrated embodiments explained in more detail. Show it:
In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen – sofern nichts anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Nummerierung von Verfahrensschritten dient der Übersichtlichkeit und soll insbesondere nicht, sofern nichts anderes angegeben ist, eine bestimmte zeitliche Reihenfolge implizieren. Insbesondere können auch mehrere Verfahrensschritte gleichzeitig durchgeführt werden.In all figures, the same or functionally identical elements and devices - unless otherwise stated - provided with the same reference numerals. The numbering of method steps is for the sake of clarity and, in particular, should not, unless otherwise indicated, imply a particular chronological order. In particular, several method steps can be carried out simultaneously.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
Das Bremssystem
Der Bremskraftverstärker
Das Bremssystem
Das Bremssystem
Das Bremssystem
Der ermittelte aktuelle Vordruckwert p0 kann an eine Aktivierungseinrichtung
Die Bereitstellungseinrichtung
Eine Steuereinrichtung
Eine Gesamtsteifigkeit c des Hauptbremszylinders
Ein befürchteter maximaler Volumenstrom q führt innerhalb einer Zeitspanne dt zu einer Verschiebung ds_ausgang eines Kolbens des Hauptbremszylinders
Ist diese durch die Aktivierungseinrichtung
Eine Fahrerkraft-Ermittlungseinrichtung
Alternativ oder zusätzlich, beispielsweise zur Plausibilisierung, kann die Fahrerkraft-Ermittlungseinrichtung
Die Fahrerkraft-Ermittlungseinrichtung
In einem Schritt S01 wird ein maximal zulässiger Vordruckwert p_max für einen Vordruck in einem Bremssystem
In einem optionalen Schritt S02 kann ein aktueller Vordruckwert p0 für den Vordruck in dem Bremssystem
In einem Schritt S03 wird ein aktueller Fahrerkraftwert F_fahrer für eine Fahrerkraft ermittelt, welche ein Fahrer aktuell auf einen fahrerbetätigten Teil
Das Ermitteln S03 des aktuellen Fahrerkraftwerts F_fahrer kann ein Ermitteln S31 eines aktuellen Antriebskraftwerts F_antrieb für eine Antriebskraft, welche durch den Motor
Das Ermitteln S03 kann ein Ermitteln S32 einer aktuellen Deformation einer Kraftübertragungseinrichtung
Wird das Ermitteln S02 des aktuellen Vordruckwerts p0 durchgeführt, wie oben beschrieben, können zudem die folgenden optionalen Schritte S06 und S07 durchgeführt werden:
In einem Schritt S06 kann ein Zeitschwellwert bereitgestellt werden, beispielsweise durch die Bereitstellungseinrichtung
In a step S06, a time threshold may be provided, for example by the providing
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, it is not limited thereto, but modifiable in a variety of ways. In particular, the invention can be varied or modified in many ways without deviating from the gist of the invention.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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