DE102016220181A1

DE102016220181A1 - Steuervorrichtung und Verfahren zum Betreiben eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers eines Bremssystems eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102016220181A1
Application number: DE102016220181.6A
Authority: DE
Inventors: Patrick Christian Schaefer; Manfred Gerdes
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-10-17
Filing date: 2016-10-17
Publication date: 2018-04-19

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung (10) und ein Verfahren zum Betreiben eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers (12) eines Bremssystems eines Fahrzeugs durch Festlegen einer Soll-Druckgröße (p_target) bezüglich eines in einem Hauptbremszylinder (16) des Bremssystems zu bewirkenden Soll-Hauptbremszylinderdrucks (p_target) unter Berücksichtigung eines Differenzwegs (Δx), Festlegen einer ersten Schätzgröße (F_estimated1) für eine auf das Bremsbetätigungselement ausgeübte Fahrerbremskraft des Fahrers unter Berücksichtigung zumindest des Differenzwegs (Δx), Festlegen einer zweiten Schätzgröße (F_estimated2) für eine in dem Hauptbremszylinder (16) gewünschte Druckkraft unter Berücksichtigung zumindest der festgelegten Soll-Druckgröße (p_target), und Festlegen eines maximalen Grenzwerts (M_limit) für eine später festgelegte Soll-Größe (M_target) bezüglich eines Soll-Betriebsmodus des elektromechanischen Bremskraftverstärkers (12) unter Berücksichtigung zumindest der festgelegten Soll-Druckgröße (p_target), der ersten Schätzgröße (F_estimated1) und der zweiten Schätzgröße (F_estimated2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für zumindest einen elektromechanischen Bremskraftverstärker eines Bremssystems eines Fahrzeugs. Ebenso betrifft die Erfindung Bremssysteme für Fahrzeuge. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers eines Bremssystems eines Fahrzeugs.
Stand der Technik
In der DE 20 2010 017 605 U1 sind ein elektromechanischer Bremskraftverstärker sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Betrieb beschrieben. Zur Steuerung/Regelung des elektromechanischen Bremskraftverstärkers wird dessen Motor anhand von Signalen eines Differenzwegsensors zur Bestimmung eines Differenzwegs zwischen einer Eingangsstange des mit dem elektromechanischen Bremskraftverstärker ausgestatteten Bremssystems und eines Verstärkerkörpers des elektromechanischen Bremskraftverstärkers angesteuert.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung schafft eine Steuervorrichtung für zumindest einen Bremskraftverstärker eines Bremssystems eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Bremssystem für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 5, ein Bremssystem für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 6 und ein Verfahren zum Betreiben eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers eines Bremssystems eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 7.
Vorteile der Erfindung
Die Gegenstände der vorliegenden Erfindung tragen vorteilhaft dazu bei, trotz einer Verwendung des damit zusammenwirkenden elektromechanischen Bremskraftverstärkers in dem jeweiligen Bremssystem ein Auftreten von unerwünscht hohen Drücken/Druckspitzen in dem jeweiligen Bremssystem zu verhindern/unterbinden. Die vorliegende Erfindung wirkt damit einer Schädigung des jeweiligen Bremssystems entgegen und trägt deshalb zum Einsparen von Reparaturkosten und zur Verlängerung einer Lebensdauer des jeweiligen Bremssystems bei.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass zur Realisierung der vorliegenden Erfindung kein Drucksensorsignal eines an dem jeweiligen Bremssystem verbauten Drucksensors benötigt wird. Stattdessen kann mittels der vorliegenden Erfindung auf die herkömmlicherweise in der Regel notwendigen Nutzung eines derartigen Drucksensorsignals, welches häufig nur mit einer unzureichenden Dynamik einlesbar ist und deshalb zu einer Begrenzung einer frequenzbezogenen Systembandbreite von Störeinflusskompensationen führt, verzichtet werden. Entsprechend muss bei einer Nutzung der vorliegenden Erfindung auch nicht befürchtet werden, dass hochfrequente Störeinflüsse zu unerwünschten Druckanstiegen in dem jeweiligen Bremssystem führen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Steuervorrichtung ist die Elektronikeinrichtung dazu ausgelegt, den maximalen Grenzwert für die Soll-Größe unter Berücksichtigung zumindest einer auf einer Speichereinheit der Steuervorrichtung abgespeicherten Getriebeübersetzung des elektromechanischen Bremskraftverstärkers, eines auf der Speichereinheit abgespeicherten Getriebewirkungsgrades des elektromechanischen Bremskraftverstärkers und einer Differenz zwischen der ersten Schätzgröße und der zweiten Schätzgröße festzulegen. Die erfindungsgemäße Festlegung des maximalen Grenzwerts für die Soll-Größe erfordert keinen besonderen Rechenaufwand und kann deshalb selbst mit einer relativ einfachen und kostengünstigen Elektronik ausgeführt werden. Durch die hier beschriebene Nutzung der leicht festlegbaren ersten Schätzgröße und der ebenfalls einfach festlegbaren zweiten Schätzgröße ist zusätzlich eine verbesserte Regelung der Soll-Größe derart möglich, dass ein Auftreten von zu hohen Drücken/Druckspitzen in dem Bremssystem aufgrund eines zu hoch angeforderten Soll-Betriebsmodus des elektromechanischen Bremskraftverstärkers verlässlich verhindert ist.
Als vorteilhafte Weiterbildung kann die Elektronikeinrichtung zusätzlich dazu ausgelegt sein, eine erste Korrekturgröße für den maximalen Grenzwert unter Berücksichtigung einer mittels des elektromechanischen Bremskraftverstärkers aktuell auszuführenden Druckdifferenz festzulegen, und den maximale Grenzwert für die Soll-Größe unter Berücksichtigung zumindest der ersten Schätzgröße, der zweiten Schätzgröße und der ersten Korrekturgröße für den maximalen Grenzwert festzulegen. Auch dies bewirkt eine verlässliche Verhinderung von zu hohen Drücken/Druckspitzen in dem jeweiligen Bremssystem.
Als Alternative oder als Ergänzung kann die Elektronikeinrichtung bei einer Antiblockierregelung in mindestens einem Radbremszylinder des Bremssystems zusätzlich dazu ausgelegt sein, eine zweite Korrekturgröße für die Soll-Größe unter Berücksichtigung eines zur Antiblockierregelung in den Hauptbremszylinder geförderten Volumenstroms festzulegen, und die Soll-Größe zumindest unter Berücksichtigung der festgelegten Soll-Druckgröße, des festgelegten maximalen Grenzwerts für die Soll-Größe und der zweiten Korrekturgröße für die Soll-Größe derart festzulegen, dass die Soll-Größe höchstens gleich dem festgelegten maximalen Grenzwert festlegbar ist. Ein Betrieb des elektromechanischen Bremskraftverstärkers kann damit auch während einer Antiblockierregelung in dem mindestens einen Radbremszylinder des Bremssystems stärker limitiert werden, um mittels des angepassten Betriebs des elektromechanischen Bremskraftverstärkers auf die Rückförderung von Bremsflüssigkeit in dem Hauptbremszylinder situationsgerecht zu reagieren. Damit muss selbst in einer derartigen Situation kein Auftreten von zu hohen Drücken/Druckspitzen in dem jeweiligen Bremssystem befürchtet werden.
Die vorausgehend beschriebenen Vorteile sind auch bei Bremssystemen für Fahrzeuge mit der jeweiligen Ausführungsform der Steuervorrichtung gewährleistet.
Auch ein Ausführen eines korrespondierenden Verfahrens zum Betreiben eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers eines Bremssystems eines Fahrzeugs schafft die oben erläuterten Vorteile. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das Verfahren gemäß den beschriebenen Ausführungsformen der Steuervorrichtung weiterbildbar ist.
Figurenliste
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung der Steuervorrichtung, bzw. des damit ausgestatteten Bremssystems; und
2 ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers eines Bremssystems eines Fahrzeugs.

Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt eine schematische Darstellung der Steuervorrichtung, bzw. des damit ausgestatteten Bremssystems.
Die in 1 schematisch wiedergegebene Steuervorrichtung 10 ist zumindest zum Betreiben/Ansteuern eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers 12 eines Bremssystems eines Fahrzeugs/Kraftfahrzeugs ausgelegt. Unter dem elektromechanischen Bremskraftverstärker 12 ist ein mit einem elektrischen Motor 14 ausgestatteter Bremskraftverstärkertyp zu verstehen. Insbesondere kann der elektromechanische Bremskraftverstärker 12 einem Hauptbremszylinder 16 des Bremssystems derart vorlagerbar/vorgelagert sein, dass mindestens ein (nicht skizzierter) verstellbarer Kolben des Hauptbremszylinders 16 mittels eines Betriebs des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 12 so verstellbar ist/verstellt wird, dass ein im Hauptbremszylinder 16 vorliegender Hauptbremszylinderdruck p₁₆ steigerbar ist/gesteigert wird. Es wird allerdings darauf hingewiesen, dass eine Einsetzbarkeit der Steuervorrichtung 10 auf keinen bestimmten Bremskraftverstärkertyp eines derartigen elektromechanischen Bremskraftverstärkers 12 beschränkt ist. Lediglich optional kann der elektromechanische Bremskraftverstärker 12 einen (nicht gezeigten) Ventilkörper (Valve Body) und/oder einen (nicht dargestellten) Verstärkerkörper (Boost Body) haben. Außerdem kann in dem Ventilkörper eine Öffnung ausgebildet sein, durch welche eine (nicht skizzierte) Eingangsstange des Bremssystems/des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 12 ragt. Die Einsetzbarkeit der Steuervorrichtung 10 ist auch weder auf einen bestimmten Bremssystemtyp noch auf einen speziellen Fahrzeugtyp/Kraftfahrzeugtyp beschränkt.
Die Steuervorrichtung 10 kann zusätzlich zum Betreiben/Ansteuern des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 12 auch zum Betreiben/Ansteuern mindestens einer weiteren Bremssystemkomponente des Bremssystems, wie beispielsweise eines ESP-Systems 18 des Bremssystems mit mindestens einer Rückförderpumpe und/oder mindestens einem Ventil (z.B. mindestens einem Hochdruckschaltventil, mindestens einem Umschaltventil, mindestens einem Radeinlassventil und/oder mindestens einem Radauslassventil), ausgelegt sein. Durch eine Verwendung der Steuervorrichtung 10 kann damit auch mindestens eine herkömmliche Steuerkomponente des Bremssystems eingespart werden.
Die Steuervorrichtung 10 kann (als Untereinheit/Steuerung des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 12) in den elektromechanischen Bremskraftverstärker 12 integriert sein. Alternativ kann die Steuervorrichtung 10 jedoch auch extern von dem elektromechanischen Bremskraftverstärker 12 eingesetzt sein. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 10 eine an dem Bremssystem verbaute Bremssystemsteuerung oder eine zentrale Fahrzeugsteuerung sein.
Die Steuervorrichtung 10 umfasst eine Elektronikeinrichtung 20, welche dazu ausgelegt ist, während einer Betätigung eines (nicht skizzierten) Bremsbetätigungselements des Fahrzeugs durch einen Fahrer eine Soll-Druckgröße p_target bezüglich eines in dem Hauptbremszylinder 16 zu bewirkenden Soll-Hauptbremszylinderdrucks p_target festzulegen. (Der mittels der Soll-Druckgröße p_target festgelegte Soll-Hauptbremszylinderdrucks p_target ist vorzugsweise ein Hauptbremszylinderdruck, welcher mittels einer auf das Bremsbetätigungselement ausgeübten Fahrerbremskraft und mittels eines korrespondierenden Betriebs des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 12 zu bewirken ist.) Die Soll-Druckgröße p_target kann beispielsweise der Soll-Hauptbremszylinderdruck p_target oder eine zu dem Soll-Hauptbremszylinderdruck p_target korrelierende Größe sein. Ein Festlegen der Soll-Druckgröße mittels der Elektronikeinrichtung 20 erfolgt zumindest unter Berücksichtigung mindestens eines bereitgestellten Sensorsignals 22 bezüglich eines Differenzwegs Δx zwischen einer mittels der Betätigung des Bremsbetätigungselements (durch den Fahrer) verstellten Fahrerbremskraft-Übertragungskomponente und einer mittels des elektrischen Motors 14 des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 12 verstellbaren oder verstellten Verstärkerkraft-Übertragungskomponente. Der Differenzweg Δx ist auch als Differenz/Unterschied zwischen einem (mittels der Betätigung des Bremsbetätigungselements bewirkten) Verstellweg x₁ der Fahrerbremskraft-Übertragungskomponente und einem (mittels des elektrischen Motors 14 des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 12 bewirkten) Verfahrweg x₂ der Verstärkerkraft-Übertragungskomponente umschreibbar. Unter der Fahrerbremskraft-Übertragungskomponente kann eine Komponente des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 12 und/oder des Bremssystems verstanden werden, über welche die mittels der Betätigung des Bremsbetätigungselements ausgeübte Fahrerbremskraft auf den mindestens einen verstellbaren Kolben des Hauptbremszylinders 16 übertragbar ist/übertragen wird. Unter dem Bremsbetätigungselement kann insbesondere ein (nicht skizziertes) Bremspedal verstanden werden. Die Fahrerbremskraft-Übertragungskomponente kann beispielsweise die Eingangsstange sein. Entsprechend ist unter der Verstärkerkraft-Übertragungskomponente eine Komponente des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 12 oder des Bremssystems zu verstehen, über welche eine von dem elektrischen Motor 14 des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 12 aufgebrachte (Ist-)Verstärkerkraft auf den mindestens einen verstellbaren Kolben des Hauptbremszylinders 16 übertragbar ist/übertragen wird. Insbesondere können als Verstärkerkraft-Übertragungskomponente der Ventilkörper (Valve Body) und/oder der Verstärkerkörper (Boost Body) des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 12 eingesetzt sein. Der Ventilkörper und/oder der Verstärkerkörper sind in dem Beispiel der 1 über ein Getriebe 24 mit dem elektrischen Motor 14 des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 12 verbunden. Das mindestens eine Sensorsignal 22 kann beispielsweise von einem (nicht dargestellten) Differenzwegsensor an die Elektronikeinrichtung 20 ausgegeben sein.
In der Ausführungsform der 1 erfolgt eine Festlegung der Soll-Druckgröße p_target beispielhaft mittels einer ersten Untereinheit 20a der Elektronikeinrichtung 20. Optionaler Weise können zusätzlich zu dem Differenzweg Δx auch ein in dem ESP-System 18 geschätzter und/oder gemessener Druck p18, ein in dem ESP-System 18 geschätzter und/oder gemessener maximaler Druck p_max, der Verfahrweg x₂ der Verstärkerkraft-Übertragungskomponente und/oder eine Fahrzeuggeschwindigkeit v_vehicle des Fahrzeugs/Kraftfahrzeugs an erste Untereinheit 20a der Elektronikeinrichtung 20 bereitgestellt sein.
Die Elektronikeinrichtung 20 ist dazu ausgelegt, unter Berücksichtigung zumindest der festgelegten Soll-Druckgröße p_target eine Soll-Größe M_target bezüglich eines Soll-Betriebsmodus des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 12 festzulegen, und den elektromechanischen Bremskraftverstärker 12 unter Berücksichtigung zumindest der festgelegten Soll-Größe M_target anzusteuern. In der Ausführungsform der 1 legt die Elektronikeinrichtung 20 beispielhaft ein Soll-Motormoment (Soll-Drehmoment) M_target des elektrischen Motors 14 des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 12 als Soll-Größe M_target fest. Dies geschieht auf die folgende Weise:
Eine zweite Untereinheit 20b der Elektronikeinrichtung 20 leitet aus dem in dem ESP-System 18 geschätzten und/oder gemessenen Druck p₁₈ einen extrapolierten Druck p_extra her. Anschließend wird eine Druckdifferenz Δp aus der Soll-Druckgröße p_target/dem Soll-Hauptbremszylinderdruck p_target und dem extrapolierten Druck p_extra bestimmt. Die Druckdifferenz Δp gibt somit eine mittels des elektromechanischen Bremskraftverstärkers aktuell auszuführende Druckdifferenz Δp (Druckkorrektur) wieder. Unter Berücksichtigung der Druckdifferenz Δp und des Differenzwegs Δx legt eine dritte Untereinheit 20c der Elektronikeinrichtung 20 einen Ausgangswert ω für eine Soll-Drehgeschwindigkeit des elektrischen Motors 14 des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 12 fest. Auf eine weitere vorteilhafte Verwendungsmöglichkeit für die bestimmte Druckdifferenz Δp wird unten noch eingegangen.
Die Elektronikeinrichtung 20 ist auch dazu ausgelegt, unter Berücksichtigung zumindest des Differenzwegs Δx/des mindestens einen Sensorsignals 22 eine erste Schätzgröße F_estimated1 für die auf das Bremsbetätigungselement ausgeübte Fahrerbremskraft des Fahrers festzulegen. Die Festlegung der ersten Schätzgröße F_estimated1 erfolgt beispielsweise in einer vierten Untereinheit 20d der Elektronikeinrichtung 20 gemäß Gleichung (Gl. 1) mit: $F_{e s t i m a t e d} 1 = c * Δ x + F_{o f f s e t}$
wobei c eine Proportionalitätskonstante und F_offset ein Offset-Wert sind. Die Proportionalitätskonstante c und der Offset-Wert F_offset können auf einer (nicht dargestellten) Speichereinheit der Steuervorrichtung 10 abgespeichert sein. Eine Festlegung der Proportionalitätskonstante c und des Offset-Werts F_offset kann bei einer Eichung der Steuervorrichtung auf Basis von Kennlinien (z.B. Pedalkraftkennlinien) erfolgen. Für die Schätzung der Fahrerbremskraft wird somit keine zusätzliche Elektronik an dem Bremssystem/Bremsbetätigungselement benötigt.
Außerdem ist die Elektronikeinrichtung 20 (bzw. ihre vierte Untereinheit 20d) ausgelegt zum Festlegen einer zweiten Schätzgröße F_estimated 2 für eine in dem Hauptbremszylinder 16 gewünschte Druckkraft unter Berücksichtigung zumindest der festgelegten Soll-Druckgröße p_target. Die zweite Schätzgröße F_estimated2 für die in dem Hauptbremszylinder 16 gewünschte Druckkraft kann leicht aus der Soll-Druckgröße p_target bezüglich des Soll-Hauptbremszylinderdrucks p_target hergeleitet werden.
Anschließend legt die Elektronikeinrichtung 20 (bzw. ihre vierte Untereinheit 20d) einen maximalen Grenzwert M_limit für die Soll-Größe M_target bezüglich des Soll-Betriebsmodus des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 12 fest, wobei die Festlegung des maximalen Grenzwerts M_limit für die Soll-Größe M_target unter Berücksichtigung zumindest der ersten Schätzgröße F_estimated1 und der zweiten Schätzgröße F_estimated2 erfolgt. Der Festlegung des maximalen Grenzwerts M_limit für die Soll-Größe M_target liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein Auftreten von unerwünscht hohen Drücken/Druckspitzen in dem Hauptbremszylinder 16 unterbunden ist, sofern die (Ist-)Verstärkerkraft F_booster, welche zusammen mit der Fahrerbremskraft die Drucksteigerung in dem Hauptbremszylinder 16 bewirkt, Gleichung (Gl. 2) erfüllt mit: $F_{b o o s t e r} \leq F_{e s t i m a t e d} 2 - F_{e s t i m a t e d} 1$
Dies ist gewährleistet, wenn die (Ist-)Verstärkerkraft F_booster höchstens gleich einer maximalen Verstärkerkraft F_max ist, und für die maximalen Verstärkerkraft F_max Gleichung (Gl. 3) gilt, mit: $F_{m a x} = F_{e s t i m a t e d} 2 - F_{e s t i m a t e d} 1$
Es ist somit vorteilhaft, wenn der maximale Grenzwert M_limit zu der maximalen Verstärkerkraft F_max korreliert. Beispielsweise kann die Elektronikeinrichtung 20 (bzw. ihre vierte Untereinheit 20d) dazu ausgelegt sein, den maximalen Grenzwert für die Soll-Größe M_target unter Berücksichtigung zumindest einer Differenz zwischen der ersten Schätzgröße F_estimated1 und der zweiten Schätzgröße F_estimated2 festzulegen.
Bei der Ausführungsform der 1 wird als Soll-Größe M_target ein Soll-Motormoment (Soll-Motordrehmoment) M_target des elektrischen Motors 14 des elektromechanischen Bremskraftverstärkers festgelegt. Entsprechend wird ein maximales Grenz-Motormoment (Grenz-Motordrehmoment) M_limit als der maximale Grenzwert M_limit für die Soll-Größe M_target festgelegt. Beispielsweise erfolgt dies mittels der Gleichung (Gl. 4) mit: $M_{l i m i t} = 2 π * (F_{e s t i m a t e d} 2 - F_{e s t i m a t e d} 1) * g * E,$
wobei g eine Getriebeübersetzung des Getriebes 24 und E ein Getriebewirkungsgrad des Getriebes 24 sind. Die Getriebeübersetzung g und der Getriebewirkungsgrad E können ebenfalls auf der Speichereinheit der Steuervorrichtung abgespeichert sein.
In der Ausführungsform der 1 wird jedoch nur ein Ausgangswert M_limit0 des maximalen Grenzwert M_limitgemäß Gleichung (Gl. 5) festgelegt mit: $M_{l i m i t} 0 = 2 π * (F_{e s t i m a t e d} 2 - F_{e s t i m a t e d} 1) * g * E$
Zusätzlich ist die Elektronikeinrichtung 20 (bzw. ihre vierte Untereinheit 20d) dazu ausgelegt, eine (erste) Korrekturgröße ΔM_limit für den maximalen Grenzwert M_limit unter Berücksichtigung der Druckdifferenz Δp festzulegen. Dies geschieht beispielsweise gemäß Gleichung (Gl. 6) mit: $Δ M_{l i m i t} = γ * Δ p,$
wobei γ eine Druckübersetzung des Bremssystems wiedergibt. Die Druckübersetzung γ kann bei einer Eichung der Steuervorrichtung 10 leicht anhand von Kennlinien festgelegt werden und auf der Speichereinheit der Steuervorrichtung 10 abgespeichert sein.
Die Festlegung des maximalen Grenzwerts M_limit für die Soll-Größe M_target kann gemäß Gleichung (Gl. 7) erfolgen mit: $M_{l i m i t} = M_{l i m i t} 0 + Δ M_{l i m i t}$
Der festgelegte maximale Grenzwert M_limit wird anschließend an eine fünfte Untereinheit 20e der Elektronikeinrichtung 20 ausgegeben, welche zur Festlegung der Soll-Größe M_target zumindest unter Berücksichtigung der festgelegten Soll-Druckgröße p_target (bzw. mindestens einer davon abgeleiteten Größe) und des festgelegten maximalen Grenzwerts M_limit ausgelegt ist. Die fünfte Untereinheit 20e der Elektronikeinrichtung 20 ist zusätzlich dazu ausgelegt, die Soll-Größe M_target zumindest unter Berücksichtigung der festgelegten Soll-Druckgröße p_target (bzw. der mindestens einen davon abgeleiteten Größe) und des festgelegten maximalen Grenzwerts M_limit für die Soll-Größe M_target derart festzulegen, dass die Soll-Größe M_target höchstens gleich dem festgelegten maximalen Grenzwert M_limit festlegbar ist/festgelegt wird.
Die Steuervorrichtung 10 erreicht damit eine Begrenzung des Betriebs des elektrischen Motors 14 des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 12 insofern, dass mittels des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 12 verstärkte Druckaufbauten nicht/kaum zu unerwünscht hohen Drücken/Druckspitzen in dem Hauptbremszylinder 16 führen. Selbst kurzzeitige Drucküberschüsse sind während der mittels des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 12 verstärkten Druckaufbauten nicht zu befürchten. Wie anhand der Gleichungen (Gl. 4) und (Gl. 5) erkennbar ist, wird der maximale Grenzwert M_limit insbesondere bei einem relativ starken Einbremsen des Fahrers in den Hauptbremszylinder 16 (automatisch) so niedrig festgelegt, dass ein Auftreten von unerwünscht hohen Drücken/Druckspitzen in dem Hauptbremszylinder 16 verlässlich unterbunden ist. Bei einem (unverhältnismäßigen) leichten Einbremsen des Fahrers in den Hauptbremszylinder 16 ist hingegen ein Betrieb des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 12 kaum begrenzt, so dass er für eine starke Bremsdrucksteigerung genutzt werden kann.
Mittels der Gleichungen (Gl. 6) und (Gl. 7) können außerdem selbst schnelle Modulationen von Druckaufbauten und Druckabbauten bei der Begrenzung des Betriebs des elektrischen Motors 14 des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 12 mitberücksichtigt werden. Auch eine aktuell ausgeführte eine Antiblockierregelung in mindestens einem Radbremszylinder 26 des Bremssystems wird in diesem Falle bei der Festlegung des maximalen Grenzwerts M_limit für die Soll-Größe M_target beachtet.
Obwohl der elektromechanische Bremskraftverstärker 12 in der Regel aufgrund einer relativ hohen Übersetzung seines Getriebes 24, einer vergleichsweise hohen Reibung seines Getriebes 24 und eines relativ großen Trägheitsmomentes seines elektrischen Motors 14 ein vergleichsweise „steifes Verhalten“ zeigt, ist das Auftreten von unerwünscht hohen Drücken/Druckspitzen im Bremssystem damit verlässlich verhindert. Eine Schädigung oder ein Ausfallen des Bremssystems aufgrund von übermäßig hohen Drücken oder Druckspitzen muss deshalb nicht befürchtet werden. Die vorteilhafte Festlegung des maximalen Grenzwerts M_limit für die Soll-Größe M_target und die entsprechende Begrenzung der Soll-Größe M_target tragen trägt somit zum Einsparen von Reparaturkosten und zur Verlängerung einer Lebensdauer des Bremssystems bei.
Zusätzlich bewirkt die Steuervorrichtung 10 ein für den Fahrer als angenehm empfundenes Bremsbetätigungsgefühl (Pedalgefühl). Des Weiteren ist auch eine vorteilhafte Bremsperformance sichergestellt.
Als optionale Weiterbildung ist eine sechste Untereinheit 20f der Elektronikeinrichtung 20 zusätzlich dazu ausgelegt, eine (zweite) Korrekturgröße Δω für die Soll-Größe M_target unter Berücksichtigung eines während einer Antiblockierregelung in den Hauptbremszylinder 18 geförderten Volumenstroms q_pump festzulegen. Dazu kann die Erkenntnis genutzt werden, dass eine Druckzunahme in dem Hauptbremszylinder 18 unterbunden ist, wenn für den während der Antiblockierregelung in den Hauptbremszylinder 18 geförderten Volumenstrom q_pump und für einen mittels einer Variation der Verstärkerkraft des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 12 ausgelösten Volumenstrom q_booster (nicht dargestellt) Gleichung (Gl. 8) gilt mit: $q_{p u m p} + q_{b o o s t e r} = 0$
Dies ist erfüllt, sofern für eine als (zweite) Korrekturgröße Δω festgelegte Korrektur Δω der Soll-Drehgeschwindigkeit des elektrischen Motors 14 des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 12 nach Gleichung (Gl. 9) gilt: $Δ ω = 2 π * \frac{q_{p u m p}}{g * A},$
wobei g die Getriebeübersetzung des Getriebes 24 und A eine Einbremsfläche des mindestens einen verstellbaren Kolbens des Hauptbremszylinders 16 sind.
Unter Berücksichtigung des Ausgangswerts ω für eine Soll-Drehgeschwindigkeit des elektrischen Motors 14 und der festgelegten Korrektur Δω der Soll-Drehgeschwindigkeit kann somit ein Vorgabewert ω_motor für den elektrischen Motor 14 festgelegt werden. Optionaler Weise können auch (mittels einer siebten Untereinheit 20g der Elektronikeinrichtung 20) eine Filterung des Vorgabewerts ω_motor und/oder (mittels einer achten Untereinheit 20h der Elektronikeinrichtung 20) ein Abgleichen des Vorgabewert ω_motor mit mindestens einer weiteren Größe ausgeführt werden. Die mindestens eine weitere Größe kann beispielsweise der Differenzweg Δx, der Ausgangswert ω für die Soll-Drehgeschwindigkeit des elektrischen Motors 14, der extrapolierte Druck p_extra und/oder ein Signal 28 bezüglich einer evtl. aktuell ausgeführten Antiblockierregelung sein.
Anschließend wird die Soll-Größe M_target zumindest unter Berücksichtigung des von
der festgelegten Soll-Druckgröße p_target und der (zweiten) Korrekturgröße Δω abgeleiteten Vorgabewerts ω_motor und des festgelegten maximalen Grenzwerts M_limit für die Soll-Größe M_target derart festzulegen, dass die Soll-Größe M_target höchstens gleich dem festgelegten maximalen Grenzwert M_limit festlegbar ist.
Die in den vorausgehenden Absätzen beschriebenen Vorteile der Steuervorrichtung 10 sind auch bei einem damit ausgestatteten Bremssystem gewährleistet.
2 zeigt ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers eines Bremssystems eines Fahrzeugs.
In einem Verfahrensschritt S1 wird während einer Betätigung eines Bremsbetätigungselements des Fahrzeugs durch einen Fahrer eine Soll-Druckgröße bezüglich eines in einem Hauptbremszylinder des Bremssystems zu bewirkenden Soll-Hauptbremszylinderdrucks festgelegt. Die Soll-Druckgröße wird zumindest unter Berücksichtigung eines Differenzwegs zwischen einer mittels der Betätigung des Bremsbetätigungselements verstellten Fahrerbremskraft-Übertragungskomponente und einer mittels eines elektrischen Motors des elektromechanischen Bremskraftverstärkers verstellbaren oder verstellten Verstärkerkraft-Übertragungskomponente festgelegt.
Vor, nach oder gleichzeitig mit dem Verfahrensschritt S1 wird auch ein Verfahrensschritt S2 ausgeführt. In dem Verfahrensschritt S2 wird eine erste Schätzgröße für eine auf das Bremsbetätigungselement ausgeübte Fahrerbremskraft des Fahrers unter Berücksichtigung zumindest des Differenzwegs festgelegt. Beispielsweise kann dazu die oben angegebene Gleichung (Gl. 1) eingesetzt werden.
Eine zweite Schätzgröße für eine in dem Hauptbremszylinder gewünschte Druckkraft wird unter Berücksichtigung zumindest der (in dem Verfahrensschritt S1 festgelegten) Soll-Druckgröße in einem Verfahrensschritt S3 festgelegt. Der Verfahrensschritt S3 kann vor, nach oder gleichzeitig mit dem Verfahrensschritt S2 ausgeführt werden.
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt S4 wird ein maximaler Grenzwert für eine Soll-Größe bezüglich eines Soll-Betriebsmodus des elektromechanischen Bremskraftverstärkers unter Berücksichtigung zumindest der ersten Schätzgröße und der zweiten Schätzgröße festgelegt. Insbesondere kann der maximale Grenzwert für die Soll-Größe unter Berücksichtigung zumindest einer fest vorgegebenen Getriebeübersetzung des elektromechanischen Bremskraftverstärkers, eines fest vorgegebenen Getriebewirkungsgrades des elektromechanischen Bremskraftverstärkers und einer Differenz zwischen der ersten Schätzgröße und der zweiten Schätzgröße festgelegt werden. Geeignete Gleichungen sind oben schon angegeben.
Außerdem wird in einem Verfahrensschritt S5 die Soll-Größe bezüglich des Soll-Betriebsmodus des elektromechanischen Bremskraftverstärkers festgelegt, wobei beim Festlegen der Soll-Größe zumindest der festgelegten Soll-Druckgröße und der festgelegte maximale Grenzwert für die Soll-Größe berücksichtigt werden, und die Soll-Größe höchstens gleich dem festgelegten maximalen Grenzwert festgelegt wird. Anschließend wird in einem Verfahrensschritt S6 der elektromechanische Bremskraftverstärkers unter Berücksichtigung zumindest der festgelegten Soll-Größe angesteuert.
In einem optionalen Teilschritt S4a des Verfahrensschritts S4 kann eine erste Korrekturgröße für den maximalen Grenzwert unter Berücksichtigung einer mittels des elektromechanischen Bremskraftverstärkers aktuell auszuführenden Druckdifferenz festgelegt werden. In diesem Fall wird der maximale Grenzwert für die Soll-Größe unter Berücksichtigung zumindest der ersten Schätzgröße, der zweiten Schätzgröße und der Korrekturgröße für den maximalen Grenzwert festgelegt.
In einem (weiteren) optionalen Teilschritt S5a des Verfahrensschritts S5, welcher bei einer in mindestens einem Radbremszylinder des Bremssystems ausgeführten Antiblockierregelung vorteilhaft ist, wird eine zweite Korrekturgröße für die Soll-Größe unter Berücksichtigung eines zur Antiblockierregelung in den Hauptbremszylinder geförderten Volumenstroms festgelegt. Beim Festlegen der Soll-Größe (unter Berücksichtigung zumindest der festgelegten Soll-Druckgröße und des festgelegten maximalen Grenzwerts für die Soll-Größe) kann die zweite Korrekturgröße für die Soll-Größe derart mitberücksichtigt werden, dass die Soll-Größe höchstens gleich dem festgelegten maximalen Grenzwert festgelegt wird.
Auch das hier erläuterte Verfahren schafft die oben schon beschriebenen Vorteile.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202010017605 U1 [0002]

Claims

Steuervorrichtung (10) für zumindest einen elektromechanischen Bremskraftverstärker (12) eines Bremssystems eines Fahrzeugs mit: einer Elektronikeinrichtung (20), welche dazu ausgelegt ist: - während einer Betätigung eines Bremsbetätigungselements des Fahrzeugs durch einen Fahrer eine Soll-Druckgröße (p_target) bezüglich eines in einem Hauptbremszylinder (16) des Bremssystems zu bewirkenden Soll-Hauptbremszylinderdrucks (p_target) zumindest unter Berücksichtigung mindestens eines bereitgestellten Sensorsignals (22) bezüglich eines Differenzwegs (Δx) zwischen einer mittels der Betätigung des Bremsbetätigungselements verstellten Fahrerbremskraft-Übertragungskomponente und einer mittels eines elektrischen Motors (14) des elektromechanischen Bremskraftverstärkers (12) verstellbaren oder verstellten Verstärkerkraft-Übertragungskomponente festzulegen; - eine Soll-Größe (M_target) bezüglich eines Soll-Betriebsmodus des elektromechanischen Bremskraftverstärkers (12) unter Berücksichtigung zumindest der festgelegten Soll-Druckgröße (p_target) festzulegen; und - den elektromechanischen Bremskraftverstärker (12) unter Berücksichtigung zumindest der festgelegten Soll-Größe (M_target) anzusteuern; dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikeinrichtung (20) zusätzlich dazu ausgelegt ist: - eine erste Schätzgröße (F_estimated1) für eine auf das Bremsbetätigungselement ausgeübte Fahrerbremskraft des Fahrers unter Berücksichtigung zumindest des mindestens einen Sensorsignals (22) bezüglich des Differenzwegs (Δx) festzulegen; - eine zweite Schätzgröße (F_estimated2) für eine in dem Hauptbremszylinder (16) gewünschte Druckkraft unter Berücksichtigung zumindest der festgelegten Soll-Druckgröße (p_target) festzulegen; - einen maximalen Grenzwert (M_limit) für die Soll-Größe (M_target) unter Berücksichtigung zumindest der ersten Schätzgröße (F_estimated1) und der zweiten Schätzgröße (F_estimated2) festzulegen; und - die Soll-Größe (M_target) zumindest unter Berücksichtigung der festgelegten Soll-Druckgröße (p_target) und des festgelegten maximalen Grenzwerts (M_limit) für die Soll-Größe (M_target) derart festzulegen, dass die Soll-Größe (M_target) höchstens gleich dem festgelegten maximalen Grenzwert (M_limit) festlegbar ist.
Steuervorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Elektronikeinrichtung (20) dazu ausgelegt ist, den maximalen Grenzwert (M_limit) für die Soll-Größe (M_target) unter Berücksichtigung zumindest einer auf einer Speichereinheit der Steuervorrichtung (10) abgespeicherten Getriebeübersetzung des elektromechanischen Bremskraftverstärkers (12), eines auf der Speichereinheit (10) abgespeicherten Getriebewirkungsgrades des elektromechanischen Bremskraftverstärkers (12) und einer Differenz zwischen der ersten Schätzgröße (F_estimated1) und der zweiten Schätzgröße (F_estimated2) festzulegen.
Steuervorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Elektronikeinrichtung (20) zusätzlich dazu ausgelegt ist, eine erste Korrekturgröße (ΔM_limit) für den maximalen Grenzwert (M_limit) unter Berücksichtigung einer mittels des elektromechanischen Bremskraftverstärkers (12) aktuell auszuführenden Druckdifferenz (Δp) festzulegen, und den maximale Grenzwert (M_limit) für die Soll-Größe (M_target) unter Berücksichtigung zumindest der ersten Schätzgröße (F_estimated1), der zweiten Schätzgröße (F_estimated2) und der ersten Korrekturgröße (ΔM_limit) für den maximalen Grenzwert (M_limit) festzulegen.
Steuervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Elektronikeinrichtung (20) bei einer Antiblockierregelung in mindestens einem Radbremszylinder (26) des Bremssystems zusätzlich dazu ausgelegt ist, eine zweite Korrekturgröße (Δω) für die Soll-Größe (M_target) unter Berücksichtigung eines zur Antiblockierregelung in den Hauptbremszylinder geförderten Volumenstroms (q_pump) festzulegen, und die Soll-Größe (M_target) zumindest unter Berücksichtigung der festgelegten Soll-Druckgröße (p_target), des festgelegten maximalen Grenzwerts (M_limit) für die Soll-Größe (M_target) und der zweiten Korrekturgröße (Δω) für die Soll-Größe derart festzulegen, dass die Soll-Größe (M_target) höchstens gleich dem festgelegten maximalen Grenzwert (M_limit) festlegbar ist.
Bremssystem für ein Fahrzeug mit: der Steuervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3; und dem elektromechanischen Bremskraftverstärker (12).
Bremssystem für ein Fahrzeug mit: der Steuervorrichtung (10) nach Anspruch 4; dem elektromechanischen Bremskraftverstärker (12); dem mindestens einen Radbremszylinder (26); und mindestens einer Bremsdruckmodulationseinheit (18), mittels welcher die Antiblockierregelung in dem mindestens einen Radbremszylinder (26) ausführbar ist.
Verfahren zum Betreiben eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers (12) eines Bremssystems eines Fahrzeugs mit den Schritten: Festlegen einer Soll-Druckgröße (p_target) bezüglich eines in einem Hauptbremszylinder (16) des Bremssystems zu bewirkenden Soll-Hauptbremszylinderdrucks (p_target) während einer Betätigung eines Bremsbetätigungselements des Fahrzeugs durch einen Fahrer, wobei die Soll-Druckgröße (p_target) zumindest unter Berücksichtigung eines Differenzwegs (Δx) zwischen einer mittels der Betätigung des Bremsbetätigungselements verstellten Fahrerbremskraft-Übertragungskomponente und einer mittels eines elektrischen Motors (14) des elektromechanischen Bremskraftverstärkers (12) verstellbaren oder verstellten Verstärkerkraft-Übertragungskomponente festgelegt wird (S1); Festlegen einer Soll-Größe (M_target) bezüglich eines Soll-Betriebsmodus des elektromechanischen Bremskraftverstärkers (12) unter Berücksichtigung zumindest der festgelegten Soll-Druckgröße (p_target); und Ansteuern des elektromechanischen Bremskraftverstärkers (12) unter Berücksichtigung zumindest der festgelegten Soll-Größe (M_target)(S6); gekennzeichnet durch die Schritte: Festlegen einer ersten Schätzgröße (F_estimated1) für eine auf das Bremsbetätigungselement ausgeübte Fahrerbremskraft des Fahrers unter Berücksichtigung zumindest des Differenzwegs (Δx)(S2); Festlegen einer zweiten Schätzgröße (F_estimated2) für eine in dem Hauptbremszylinder (16) gewünschte Druckkraft unter Berücksichtigung zumindest der festgelegten Soll-Druckgröße (p_target)(S3); und Festlegen eines maximalen Grenzwerts (M_limit) für die Soll-Größe (M_target) unter Berücksichtigung zumindest der ersten Schätzgröße (F_estimated1) und der zweiten Schätzgröße (F_estimated2)(S4), wobei beim Festlegen der Soll-Größe (M_target) unter Berücksichtigung zumindest der festgelegten Soll-Druckgröße (p_target) der festgelegte maximale Grenzwert (M_limit) für die Soll-Größe (M_target) mitberücksichtigt wird, und die Soll-Größe (M_target) höchstens gleich dem festgelegten maximalen Grenzwert (M_limit) festgelegt wird (S5).
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der maximale Grenzwert (M_limit) für die Soll-Größe (M_target) unter Berücksichtigung zumindest einer fest vorgegebenen Getriebeübersetzung des elektromechanischen Bremskraftverstärkers (12), eines fest vorgegebenen Getriebewirkungsgrades des elektromechanischen Bremskraftverstärkers (12) und einer Differenz zwischen der ersten Schätzgröße (F_estimated1) und der zweiten Schätzgröße (F_estimated2) festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei eine erste Korrekturgröße (ΔM_limit) für den maximalen Grenzwert (M_limit) unter Berücksichtigung einer mittels des elektromechanischen Bremskraftverstärkers (12) aktuell auszuführenden Druckdifferenz (Δp) festgelegt wird (S4a), und wobei der maximale Grenzwert (M_limit) für die Soll-Größe (M_target) unter Berücksichtigung zumindest der ersten Schätzgröße (F_estimated1), der zweiten Schätzgröße (F_estimated2) und der Korrekturgröße (ΔM_limit) für den maximalen Grenzwert (M_limit) festgelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei bei einer in mindestens einem Radbremszylinder (26) des Bremssystems ausgeführten Antiblockierregelung eine zweite Korrekturgröße (Δω) für die Soll-Größe (M_target) unter Berücksichtigung eines zur Antiblockierregelung in den Hauptbremszylinder (16) geförderten Volumenstroms (q_pump) festgelegt wird (S5a), und wobei beim Festlegen der Soll-Größe (M_target) unter Berücksichtigung zumindest der festgelegten Soll-Druckgröße (p_target) und des festgelegten maximalen Grenzwerts (M_limit) für die Soll-Größe (M_target) die zweite Korrekturgröße (Δω) für die Soll-Größe (M_target) derart mitberücksichtigt wird, dass die Soll-Größe (M_target) höchstens gleich dem festgelegten maximalen Grenzwert (M_limit) festgelegt wird.