DE102019210269A1

DE102019210269A1 - Detektionsverfahren und Sensorvorrichtung für einen elektromechanischen Bremskraftverstärker eines fahrzeugeigenen hydraulischen Bremssystems

Info

Publication number: DE102019210269A1
Application number: DE102019210269.7A
Authority: DE
Inventors: Dirk Mahnkopf
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-07-11
Filing date: 2019-07-11
Publication date: 2021-01-14
Also published as: JP2022539193A; US20220363228A1; CN114051470B; WO2021004790A1; US11958461B2; KR20220031678A; CN114051470A; JP7320088B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Detektionsverfahren für einen elektromechanischen Bremskraftverstärker mit den Schritten: Ermitteln, während sowohl eine Fahrerbremskraft (Fdriver) auf ein Eingangselement (12) des elektromechanischen Bremskraftverstärkers als auch eine Motorkraft (Fmotor) auf ein Unterstützungselement (14) des elektromechanischen Bremskraftverstärkers derart übertragen werden, dass ein dem Eingangselement (12) und dem Unterstützungselement (14) nachgeordnetes Koppelelement (10, 16) des elektromechanischen Bremskraftverstärkers zumindest mittels der Motorkraft (Fmotor) mitverstellt wird, ob ein zumindest bei Vorliegen des Eingangselements (12) in seiner Eingangselement-Ausgangsstellung und des Koppelelements (10, 16) in seiner Koppelelement-Ausgangsstellung offener Zwischenspalt (18) geschlossen ist, und Festlegen mindestens einer Ist-Größe (xout, vout) bezüglich eines Koppelelementwegs (xout) des Koppelelements (10, 16) aus seiner Koppelelement-Ausgangsstellung und/oder einer Koppelelementgeschwindigkeit (vout) des Koppelelements (10, 16) bei offenem Zwischenspalt (18) mittels einer ersten Formel und bei geschlossenem Zwischenspalt (18) mittels einer zweiten Formel.

Description

Die Erfindung betrifft ein Detektionsverfahren für einen elektromechanischen Bremskraftverstärker eines fahrzeugeigenen hydraulischen Bremssystems. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Sensorvorrichtung für einen elektromechanischen Bremskraftverstärker eines fahrzeugeigenen hydraulischen Bremssystems, einen elektromechanischen Bremskraftverstärker für ein fahrzeugeigenes hydraulisches Bremssystem und ein hydraulisches Bremssystem für ein Fahrzeug.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, zum Steigern eines Bremsdrucks in mindestens einem Radbremszylinder eines hydraulischen Bremssystems nicht nur eine auf ein Bremsbetätigungselement, wie beispielsweise ein Bremspedal, ausgeübte Fahrerbremskraft, sondern auch eine Motorkraft/Unterstützungskraft eines elektrischen Motors zu verwenden. Beispielsweise beschreibt die DE 20 2010 017 605 U1 einen (elektromechanischen) Bremskraftverstärker, mittels welchem sowohl eine auf das jeweilige Bremsbetätigungselement ausgeübte Fahrerbremskraft als auch eine Motorkraft/Unterstützungskraft des elektrischen Motors des Bremskraftverstärkers in einen Hauptbremszylinder eines hydraulischen Bremssystems einkoppelbar sind.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung schafft ein Detektionsverfahren für einen elektromechanischen Bremskraftverstärker eines fahrzeugeigenen hydraulischen Bremssystems mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Sensorvorrichtung für eine elektromechanischen Bremskraftverstärker eines fahrzeugeigenen hydraulischen Bremssystems mit den Merkmalen des Anspruchs 7, einen elektromechanischen Bremskraftverstärker für ein fahrzeugeigenes hydraulisches Bremssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 8 und ein hydraulisches Bremssystem für Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung schafft vorteilhafte Möglichkeiten zum relativ genauen Bestimmen eines Koppelelementwegs des aus seiner Koppelelement-Ausgangsstellung verstellten Koppelelements und/oder einer Koppelelementgeschwindigkeit des Koppelelements, über welches sowohl die Fahrerbremskraft als auch die Motorkraft des elektrischen Motors in das jeweilige fahrzeugeigene hydraulische Bremssystem einkoppelbar sind.
Unter dem „Eingangselement“, dem „Unterstützungselement“ und dem „Koppelelement“ müssen keine einstückigen/kompakten Teile verstanden werden. Das Koppelelement kann beispielsweise eine Reaktionsscheibe und eine Ausgangsstange des elektromechanischen Bremskraftverstärkers umfassen. Herkömmlicherweise kann ein Ausgangsstangenweg der aus ihrer Ausgangsstangen-Ausgangsstellung verstellten Ausgangsstange des elektromechanischen Bremskraftverstärkers lediglich mittels einer Messung einer Motorposition des elektrischen Motors des elektromechanischen Bremskraftverstärkers und eines Differenzwegs zwischen einem Eingangselementweg des aus seiner Eingangselement-Ausgangsstellung verstellten Eingangselements und einem Unterstützungselementweg des aus seiner Unterstützungselement-Ausgangsstellung verstellten Unterstützungselements bestimmt werden. Im Gegensatz zu dieser herkömmlichen Möglichkeit zur Bestimmung des Ausgangsstangenwegs der aus ihrer Ausgangsstangen-Ausgangsstellung verstellten Ausgangsstange sind die Techniken der vorliegenden Erfindung frei von einem systematischen Fehler. Dies trägt zur genaueren und fehlerfreieren Bestimmung des jeweiligen Koppelelementwegs des Koppelelements aus seiner Koppelelement-Ausgangsstellung und/oder der jeweiligen Koppelelementgeschwindigkeit des Koppelelements gegenüber dem Stand der Technik bei.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Detektionsverfahrens wird eine aktuelle Zwischenspaltbreite g des Zwischenspalts festgelegt gemäß: g = g₀ - Δx - F_motor * η * (1 + η)/c, wobei g₀ eine Ausgangszwischenspaltbreite des bei Vorliegen des Eingangselements in seiner Eingangselement-Ausgangsstellung und des Koppelelements in seiner Koppelelement-Ausgangsstellung offenen Zwischenspalts, Δx ein Differenzweg zwischen einem Eingangselementweg des Eingangselements aus seiner Eingangselement-Ausgangsstellung und einem Unterstützungselementweg des Unterstützungselements aus seiner Unterstützungselement-Ausgangsstellung, Fmotor die Motorkraft, η ein Quotient aus einem ersten Hebelarm der Motorkraft Fmotor an dem Koppelelement geteilt durch einen zweiten Hebelarm der Fahrerbremskraft F_driver an dem Koppelelement und c ein Elastizitätskoeffizient des Koppelelements ist, und wobei, sofern die aktuelle Zwischenspaltbreite g größer Null ist, bestimmt wird, dass der Zwischenspalt offen ist, und, sofern die aktuelle Zwischenspaltbreite g kleiner-gleich Null ist, bestimmt wird, dass der Zwischenspalt geschlossen ist. Alternativ kann die aktuelle Zwischenspaltbreite g des Zwischenspalts auch festgelegt werden gemäß: g = g₀ - Δx - c_pV * x_out * η * (1 + η)/c, wobei g₀ eine Ausgangszwischenspaltbreite des bei Vorliegen des Eingangselements in seiner Eingangselement-Ausgangsstellung und des Koppelelements in seiner Koppelelement-Ausgangsstellung offenen Zwischenspalts, Δx ein Differenzweg zwischen einem Eingangselementweg des Eingangselements aus seiner Eingangselement-Ausgangsstellung und einem Unterstützungselementweg x_motor des Unterstützungselements aus seiner Unterstützungselement-Ausgangsstellung, c_pV ein Elastizitätskoeffizient des hydraulischen Bremssystems, x_out der Koppelelementweg des Koppelelements aus seiner Koppelelement-Ausgangsstellung, η ein Quotient aus einem ersten Hebelarm der Motorkraft Fmotor an dem Koppelelement geteilt durch einen zweiten Hebelarm der Fahrerbremskraft F_driver an dem Koppelelement und c ein Elastizitätskoeffizient des Koppelelements ist, und wobei, sofern die aktuelle Zwischenspaltbreite g größer Null ist, bestimmt wird, dass der Zwischenspalt offen ist, und, sofern die aktuelle Zwischenspaltbreite g kleiner-gleich Null ist, bestimmt wird, dass der Zwischenspalt geschlossen ist. Die beiden hier genannten Formeln erlauben ein verlässliches Erkennen, ob der Zwischenspalt offen oder geschlossen ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Detektionsverfahrens wird bei offenem Zwischenspalt als die mindestens eine Ist-Größe eine Änderung δx_out des Koppelelementwegs x_out des Koppelelements gemäß ∂x_out = ∂x_motor - ∂F_motor * η²/c als der ersten Formel festgelegt, wobei δx_motor eine Änderung des Unterstützungselementwegs x_motor des Unterstützungselements, δF_motor eine Änderung der Motorkraft Fmotor, η ein Quotient aus einem ersten Hebelarm der Motorkraft Fmotor an dem Koppelelement geteilt durch einen zweiten Hebelarm der Fahrerbremskraft F_driver an dem Koppelelement und c ein Elastizitätskoeffizient des Koppelelements ist. Alternativ kann bei offenem Zwischenspalt als die mindestens eine Ist-Größe eine Änderung δx_out des Koppelelementwegs x_out des Koppelelements gemäß $\partial x_{o u t} = \partial x_{m o t o r} * \frac{1}{1 + \frac{η^{2} * c_{p V}}{c}}$
als der ersten Formel c festgelegt werden, wobei δx_motor eine Änderung des Unterstützungselementwegs x_motor des Unterstützungselements, η ein Quotient aus einem ersten Hebelarm der Motorkraft Fmotor an dem Koppelelement geteilt durch einen zweiten Hebelarm der Fahrerbremskraft F_driver an dem Koppelelement, c_pV ein Elastizitätskoeffizient des hydraulischen Bremssystems und c ein Elastizitätskoeffizient des Koppelelements ist. Die beiden hier genannten Formeln ermöglichen eine vergleichsweise genaue Festlegung der Änderung des Unterstützungselementwegs des Unterstützungselements, bzw. des Unterstützungselementwegs des Unterstützungselements.
Vorzugsweise wird bei geschlossenem Zwischenspalt als die mindestens eine Ist-Größe die Koppelelementgeschwindigkeit v_out des Koppelelements gemäß $v_{o u t} = \frac{v_{m o t o r} + η * v_{d r i v e r}}{1 + η}$
als der zweiten Formel festgelegt, wobei V_motor eine Unterstützungselementgeschwindigkeit des Unterstützungselements, v_driver eine Eingangselementgeschwindigkeit des Eingangselements und η ein Quotient aus einem ersten Hebelarm der Motorkraft Fmotor an dem Koppelelement geteilt durch einen zweiten Hebelarm der Fahrerbremskraft F_driver an dem Koppelelement ist. Die Koppelelementgeschwindigkeit des Koppelelements kann auf diese Weise relativ genau bestimmt werden.
Auch eine entsprechend ausgebildete Sensorvorrichtung für einen elektromechanischen Bremskraftverstärker eines fahrzeugeigenen hydraulischen Bremssystems gewährleistet die oben beschriebenen Vorteile.
Ebenso bewirkt ein elektromechanischer Bremskraftverstärker für ein fahrzeugeigenes hydraulisches Bremssystem mit einer derartigen Sensorvorrichtung die oben erläuterten Vorteile. Das Koppelelement kann beispielsweise eine Reaktionsscheibe umfassen.
Des Weiteren schafft auch ein hydraulisches Bremssystem für ein Fahrzeug die oben erläuterten Vorteile, sofern das Bremssystem mit einer derartigen Sensorvorrichtung, dem mit der Sensorvorrichtung zusammenwirkenden elektromechanischen Bremskraftverstärker, einem Hauptbremszylinder, welchem der elektromechanische Bremskraftverstärker vorgeordnet ist und mindestens einem an dem Hauptbremszylinder hydraulisch angebundenen Bremskreis mit jeweils mindestens einem Radbremszylinder ausgebildet ist.
Figurenliste
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

1a und 1b eine schematische Darstellung und ein rheologisches Schaubild eines ersten Bremskraftverstärkertyps zum Erläutern einer Ausführungsform des Detektionsverfahrens;
2 eine schematische Darstellung eines zweiten Bremskraftverstärkertyps zum Erläutern der Ausführungsform des Detektionsverfahrens; und
3 eine schematische Darstellung eines mit einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung ausgestatteten elektromechanischen Bremskraftverstärkers.

Ausführungsformen der Erfindung
1a und 1b zeigen eine schematische Darstellung und ein rheologisches Schaubild eines ersten Bremskraftverstärkertyps zum Erläutern einer Ausführungsform des Detektionsverfahrens.
Der in 1a und 1b schematisch wiedergegebene Bremskraftverstärkertyp kann als ein „klassischer“ elektromechanischer Bremskraftverstärker mit einer (hydraulischen) Reaktionsscheibe 10 umschrieben werden. Die Reaktionsscheibe 10 ist Teil eines Koppelelements des elektromechanischen Bremskraftverstärkers. Der mittels der 1a und 1b schematisch wiedergegebene elektromechanische Bremskraftverstärker weist zusätzlich zu seiner Reaktionsscheibe 10 noch zumindest ein Eingangselement 12, ein Unterstützungselement 14 und eine Ausgangsstange 16 auf, wobei die Ausgangsstange 16 als weiteres Teil seines Koppelelements ist.
Ein (nicht dargestelltes) Bremsbetätigungselement ist derart an dem Eingangselement 12 des elektromechanischen Bremskraftverstärkers anbindbar/angebunden, dass eine auf das Bremsbetätigungselement ausgeübte Fahrerbremskraft F_driver auf das angebundene Eingangselement 12 übertragbar ist/übertragen wird. Entsprechend ist ein (nicht skizzierter) elektrischer Motor derart an das Unterstützungselement 14 anbindbar/angebunden, dass eine Motorkraft Fmotor des elektrischen Motors auf das angebundene Unterstützungselement 14 übertragbar ist/übertragen wird. Sofern die Fahrerbremskraft F_driver und die Motorkraft des elektrischen Motors Fmotor jeweils gleich Null sind, liegen das Eingangselement 12 in seiner Eingangselement-Ausgangsstellung und das Unterstützungselement 14 in seiner Unterstützungselement-Ausgangsstellung vor.
Das Koppelelement ist dem Eingangselement 12 und dem Unterstützungselement 14 nachgeordnet. Sofern die Fahrerbremskraft F_driver und die Motorkraft des elektrischen Motors Fmotor gleich Null sind, liegt das Koppelelement in seiner Koppelelement-Ausgangsstellung vor, wobei das in seiner Unterstützungselement-Ausgangsstellung vorliegende Unterstützungselement 14 das in seiner Koppelelement-Ausgangsstellung vorliegende Koppelelement (speziell seine Reaktionsscheibe 10) kontaktiert, während zwischen dem in seiner Eingangselement-Ausgangsstellung vorliegenden Eingangselement 12 und dem in seiner Koppelelement-Ausgangsstellung vorliegenden Koppelelement (speziell seiner Reaktionsscheibe 10) ein offener Zwischenspalt 18 vorliegt. Somit ist eine Übertragung der Motorkraft Fmotor von dem in seiner Unterstützungselement-Ausgangsstellung vorliegenden Unterstützungselement 14 auf das in seiner Koppelement-Ausgangsstellung vorliegende Koppelelement möglich, während zumindest bei Vorliegen des Eingangselements 12 in seiner Eingangselement-Ausgangstellung eine Übertragung der Fahrerbremskraft F_driver auf das Koppelelement mittels des offenen Zwischenspalts 18 unterbunden ist.
Bei einem Ausführen des hier beschriebenen Detektionsverfahrens wird, während sowohl die Fahrerbremskraft F_driver auf das Eingangselement 12 als auch die Motorkraft Fmotor auf das Unterstützungselement 14 derart übertragen werden, dass das Eingangselement 12 mittels der Fahrerbremskraft F_driver aus einer Eingangselement-Ausgangsstellung und das Unterstützungselement 14 mittels der Motorkraft Fmotor aus seiner Unterstützungselement-Ausgangsstellung verstellt werden und das Koppelelement zumindest mittels der Motorkraft Fmotor aus seiner Koppelelement-Ausgangsstellung mitverstellt wird, ermittelt, ob der zumindest bei Vorliegen des Eingangselements 12 in seiner Eingangselement-Ausgangsstellung und des Koppelelements 14 in seiner Koppelelement-Ausgangsstellung offene Zwischenspalt 18 so geschlossen ist, dass das Koppelelement mittels der Motorkraft Fmotor und mittels der Fahrerbremskraft F_driver mitverstellt wird.
Der hier beschriebene Verfahrensschritt wird beispielsweise durch Festlegen/Ermitteln einer aktuellen Zwischenspaltbreite g des Zwischenspalts 18 ausgeführt:

Wie anhand des rheologischen Schaubilds der 1b erkennbar ist, gilt für die Reaktionsscheibe 10 „als Kraftwaage“ bei einem gemeinsamen Einwirken der Fahrerbremskraft Fdriver und der Motorkraft Fmotor Gleichung (Gl. 1) mit: $- c * d_{s} = F_{d r i v e r} - F_{m o t o r} * η,$
wobei c ein Elastizitätskoeffizient des Koppelelements (d.h. in dem Beispiel der 1a und 1b ein Elastizitätskoeffizient der Reaktionsscheibe 10), η ein Quotient aus einem ersten Hebelarm der Motorkraft Fmotor an dem Koppelelement/der Reaktionsscheibe 10 geteilt durch einen zweiten Hebelarm der Fahrerbremskraft F_driver an dem Koppelelement/der Reaktionsscheibe 10 und d_s eine mittels der Fahrerbremskraft F_driver und/oder der Motorkraft Fmotor bewirkte Deformation des Koppelelements/der Reaktionsscheibe 10 wiedergibt.

Sofern der offene Zwischenspalt 18 zwischen der Reaktionsscheibe 10 und dem Eingangselement 12 vorliegt, gilt für die Reaktionsscheibe 10 „als Kraftwaage“ Gleichung (Gl. 2) mit: $d_{s} = \frac{η}{c} F_{m o t o r}$
Außerdem gilt bei einem offenen Zwischenspalt 18 zwischen der Reaktionsscheibe 10 und dem Eingangselement 12 für einen kinematischen Zusammenhang zwischen einer Unterstützungselementgeschwindigkeit V_motor des Unterstützungselements 14 und einer Ausgangsstangengeschwindigkeit v_out der Ausgangsstange 16 Gleichung (Gl. 3) mit: $v_{o u t} - v_{m o t o r} - η * d_{s}^{'}$
Die aktuelle Zwischenspaltbreite g ergibt sich aus einer Ausgangszwischenspaltbreite g₀ des bei Vorliegen des Eingangselements 12 in seiner Eingangselement-Ausgangsstellung und des Koppelelements 14 in seiner Koppelelement-Ausgangsstellung offenen Zwischenspalts 18, der Deformation d_s der Reaktionsscheibe 10 und einem Differenzweg Δx zwischen einem Eingangselementweg x_driver des Eingangselements 12 aus seiner Eingangselement-Ausgangsstellung und einem Unterstützungselementwegs x_motor des Unterstützungselements 14 aus seiner Unterstützungselement-Ausgangsstellung nach Gleichung (Gl. 4) gemäß: $g = (g_{0} - Δ x) - d_{s} * (1 + η),$
Für die Deformation d_s der Reaktionsscheibe 10 kann jedoch die Gleichung (Gl. 2) in die Gleichung (Gl. 4) eingesetzt werden, wodurch sich Gleichung (Gl. 5) ergibt mit: $g = g_{0} - Δ x - F_{m o t o r} * η (1 + η) / c,$
Die aktuelle Zwischenspaltbreite g kann somit mittels der Motorkraft Fmotor des elektrischen Motors gemäß Gleichung (Gl. 5) bestimmt werden. Die Motorkraft F_motor ist in der Regel aus der Antriebssteuerung/Antriebsregelung des elektrischen Motors bekannt. Insbesondere kann die Motorkraft Fmotor verlässlich aus einem dem elektrischen Motor zugeführten Motorstrom bestimmt werden. Alternativ kann die Motorkraft Fmotor auch aus einem mittels einer Vordruckmessung bestimmten Vordruck hergeleitet werden. (Sofern der offene Zwischenspalt 18 zwischen dem Eingangselement 12 und der Reaktionsscheibe 10 vorliegt, ergibt sich der Vordruck allein aus der Motorkraft Fmotor und ist unabhängig von der Fahrerbremskraft F_driver, wobei der Vordruck aufgrund von Vorspannungen und Reibungen gegenüber der Motorkraft Fmotor „reduziert“ ist.)
Alternativ kann die Motorkraft Fmotor auch anhand eines Ausgangsstangenwegs x_out und einer Größe c_pV unter Verwendung von Gleichung (Gl. 6) geschätzt werden: $x_{o u t} \approx \frac{F_{m o t o r}}{c_{p V}}$
wobei sich die Größe c_pV als ein eine hydraulische Steifigkeit des Bremssystems wiedergebender Elastizitätskoeffizient aus einer pV-Kennlinie des Bremssystems ablesen lässt.
Anhand der Gleichungen (Gl. 5) und (Gl. 6) kann somit eine Gleichung (Gl. 7) hergeleitet werden mit: $g = g_{0} - Δ x - c_{p V} * x_{o u t} * η * (1 + η) / c,$
Nach einem Berechnen der aktuellen Zwischenspaltbreite g gemäß Gleichung (Gl. 5) oder Gleichung (Gl. 7) kann bestimmt werden, ob der Zwischenspalt 18 offen oder geschlossen ist. Sofern die gemäß Gleichung (Gl. 5) oder Gleichung (Gl. 7) berechnete aktuelle Zwischenspaltbreite g größer Null ist, wird festgelegt, dass der Zwischenspalt 18 offen ist. Andernfalls, d.h. sofern die gemäß Gleichung (Gl. 5) oder Gleichung (Gl. 7) berechnete aktuelle Zwischenspaltbreite g kleiner-gleich Null ist, wird festgelegt, dass der Zwischenspalt 18 geschlossen ist.
In einem weiteren Verfahrensschritt des hier beschriebenen Verfahrens wird mindestens eine Ist-Größe bezüglich eines Koppelelementwegs des Koppelelements aus seiner Koppelelement-Ausgangsstellung und/oder einer Koppelelementgeschwindigkeit des Koppelelements festgelegt. Bei offenem Zwischenspalt 18 wird die mindestens eine Ist-Größe mittels einer ersten Formel festgelegt. Demgegenüber wird bei geschlossenem Zwischenspalt 18 die mindestens eine Ist-Größe mittels einer von der ersten Formel abweichenden zweiten Formel festgelegt.
Im Weiteren wird die Ist-Größe bezüglich des Koppelelementwegs des Koppelelements als der Ausgangsstangenweg x_out der Ausgangsstange 16 festgelegt:

Sofern der Zwischenspalt 18 offen vorliegt, d.h. sofern die gemäß Gleichung (Gl. 5) oder Gleichung (Gl. 7) berechnete aktuelle Zwischenspaltbreite g größer Null ist, kann zum Festlegen einer Änderung δx_out des Ausgangsstangenwegs x_out der Ausgangsstange 16 aus den Gleichungen (Gl. 2) und (Gl. 3) die Gleichung (Gl. 8) hergeleitet werden mit: $\partial x_{o u t} = \partial x_{m o t o r} - \partial F_{m o t o r} * η^{2} / c,$
wobei δx_motor eine Änderung des Unterstützungselementwegs x_motor des Unterstützungselements und δF_motor eine Änderung der Motorkraft Fmotor sind.

Wahlweise kann aus der Gleichung (Gl. 8) mittels der Gleichung (Gl. 6) auch die Gleichung (Gl. 9) hergeleitet werden mit: $\partial x_{o u t} = \partial x_{m o t o r} * \frac{1}{1 + \frac{η^{2} * c_{p V}}{c}},$
Sowohl die Gleichung (Gl. 8) als auch die Gleichung (Gl. 9) kann als erste Gleichung zum Festlegen der Ist-Größe bezüglich des Koppelelementwegs des Koppelelements als Ausgangsstangenweg x_out der Ausgangsstange 16 verwendet werden. Beide Gleichungen (Gl. 8) und (Gl. 9) erlauben eine Festlegung der Änderung δx_out des Ausgangsstangenwegs x_out der Ausgangsstange 16, bzw. des Ausgangsstangenwegs x_out der Ausgangsstange 16 anhand von lediglich einer zu messenden Information. Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, bei welchem die Bestimmung des Ausgangsstangenwegs x_out der Ausgangsstange 16 aus ihrer Ausgangsstangen-Ausgangsstellung zwei kinematische Größen benötigt, wobei der Einfluss des eventuell offenen Zwischenspalts 18 auf die Reaktionsscheibe 10 nicht ermittelbar ist. Dies führt häufig zu einem systematischen Fehler, welcher die Bestimmung des Ausgangsstangenwegs x_out der Ausgangsstange 16 ungenau/fehlerhaft macht. Demgegenüber kann mittels der hier beschriebenen Ausführungsform des Verfahrens der Koppelelementweg des Koppelelements deutlich genauer bestimmt werden.
Bei geschlossenem Zwischenspalt 18 kann als die mindestens eine Ist-Größe bezüglich der Koppelelementgeschwindigkeit des Koppelelements die Ausgangsstangengeschwindigkeit v_out der Ausgangsstange16 bestimmt werden. Anhand der 1b ist eine Relation zwischen einer Eingangselementgeschwindigkeit v_driver des Eingangselements 12 und der Ausgangsstangengeschwindigkeit v_out der Ausgangsstange16 nach Gleichung (Gl. 10) ersichtlich mit: $v_{d r i v e r} = v_{o u t} - d_{s}^{'}$
Außerdem kann Gleichung (Gl. 3) umgeschrieben werden zu Gleichung (Gl. 11): $v_{m o t o r} = v_{o u t} + η * d_{s}^{'}$
Aus den Gleichungen (Gl. 10) und (Gl. 11) folgt Gleichung (Gl. 12) mit: $v_{o u t} = \frac{v_{m o t o r} + η * v_{d r i v e r}}{1 + η},$
Die Gleichung (Gl. 12) kann als zweite Gleichung vorteilhaft zum Festlegen der Ist-Größe bezüglich der Koppelelementgeschwindigkeit des Koppelelements als der Ausgangsstangengeschwindigkeit v_out der Ausgangsstange 16 verwendet werden. Auch die Gleichung (Gl. 12) ist vorteilhafter als der Stand der Technik, weil sie den Einfluss des geschlossenen Zwischenspalts 18 mitberücksichtigt.
Deshalb kann mittels der hier beschriebenen Ausführungsform des Verfahrens auch die Ausgangsstangengeschwindigkeit v_out der Ausgangsstange 16 verlässlicher bestimmt werden.
Wenn die aktuelle Zwischenspaltbreite g des Zwischenspalts 18 gleich Null ist, vereinfacht sich Gleichung (Gl. 4) zu Gleichung (Gl. 13) mit: $d_{s} = (g_{0} - Δ x) / (1 + η)$
Die Gleichung (Gl. 1) kann umgeschrieben werden zu Gleichung (Gl. 14) mit: $F_{d r i v e r} = - c * d_{s} + F_{m o t o r} * η,$
Aus den Gleichungen (Gl. 13) und (Gl. 14) kann dann eine Gleichung (Gl. 15) hergeleitet werden mit: $F_{d r i v e r} = - (g_{0} - Δ x) * \frac{c}{1 + η} + F_{m o t o r} * η,$
Bei offenem Zwischenspalt 18 kann Gleichung (Gl. 15) zur Gleichung (Gl. 16) vereinfacht werden mit: $0 = - (g_{0} - Δ x) * \frac{c}{1 + η} + F_{m o t o r} * η,$
Multipliziert mit dem Kehrwert des Bruches ergibt sich aus Gleichung (Gl. 17) erneut die Gleichung (Gl. 5).
Die mittels der oben genannten Gleichungen (Gl. 8), (Gl. 9) und (Gl. 12) bestimmten Ist-Größen können vielseitig genutzt werden. Beispielsweise können die derart bestimmten Ist-Größen zur (Neu-)Schätzung einer pV-Kennlinie des Bremssystems, zur Überwachung des hydraulischen Bremssystems bezüglich eines möglichen Kreisausalls oder zur exakteren Druckeinstellung im Bremssystem verwendet werden. Das hier beschriebene Verfahren ermöglicht somit eine bessere Druckeinstellung im hydraulischen Bremssystem, ein besseres Verblenden und eine bessere Überwachung des hydraulischen Bremssystems.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Bremskraftverstärkertyps zum Erläutern der Ausführungsform des Detektionsverfah rens.
Der in 2 schematisch dargestellte Bremskraftverstärker umfasst eine an und/oder in einem Hauptbremszylinder 20 angeordnete Stangenkolbeneinrichtung 22, welche eine erste Kammer 24 des Hauptbremszylinders 20 begrenzt. Lediglich beispielhaft ist der Hauptbremszylinder 20 ein Tandemhauptbremszylinder mit einem zwischen der ersten Kammer 24 und einer zweiten Kammer 26 verschiebbar angeordneten Schwimmkolben 28.
Sowohl ein (nicht skizziertes) Bremsbetätigungselement eines mit dem Hauptbremszylinder 20 ausgestatteten Fahrzeugs als auch ein (nicht dargestellter) elektrischer Motor des Bremskraftverstärkers sind direkt oder indirekt an die Stangenkolbeneinrichtung 22 anbindbar und/oder direkt oder indirekt an der Stangenkolbeneinrichtung 22 angebunden. Die Stangenkolbeneinrichtung 22 weist einen die erste Kammer 24 mit einer ersten Teileinbremsfläche A₁ begrenzenden ersten Kolben 30 als Unterstützungselement auf. Außerdem umfasst die Stangenkolbeneinrichtung 22 als Koppelelement einen die erste Kammer 24 mit einer zweiten Teileinbremsfläche A₂ begrenzenden zweiten Kolben 32 und mindestens ein den ersten Kolben 30 und den zweiten Kolben 32 voneinander abstützendes elastisches Element 34a und 34b. Zusätzlich hat der Bremskraftverstärker ein (nicht skizziertes) Eingangselement, wobei zwischen dem in seiner Eingangselement-Ausgangsstellung vorliegenden Eingangselement und dem in seiner Koppelelement-Ausgangsstellung vorliegenden Koppelelement (speziell dem zweiten Kolben 32) ein offener Zwischenspalt 18 vorliegt. Das Eingangselement ist derart direkt oder indirekt an dem Bremsbetätigungselement anbindbar/angebunden, dass das Eingangselement mittels der (darauf übertragenen) Fahrerbremskraft F_driver verstellbar ist/verstellt wird. Entsprechend ist der erste Kolben 30 derart direkt oder indirekt an dem elektrischen Motor anbindbar/angebunden, dass der erste Kolben 30 mittels der (darauf übertragenen) Motorkraft Fmotor verfahrbar ist/verfahren wird.
Das oben beschriebene Detektionsverfahren kann somit (in einer leicht abgewandelten Form) auch für den Bremskraftverstärker der 2 genutzt werden. Auf eine erneute Beschreibung des Detektionsverfahrens wird hier verzichtet. Eine Ausführbarkeit des Detektionsverfahrens ist weder auf einen speziellen Bremssystemtyp noch auf einen bestimmten Fahrzeugtyp/Kraftfahrzeugtyp limitiert.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines mit einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung ausgestatteten elektromechanischen Bremskraftverstärkers.
Die mittels der 3 schematisch wiedergegebene Sensorvorrichtung 50 hat eine Rechnereinrichtung 52, welche während einer Übertragung sowohl einer auf ein (nicht dargestelltes) Bremsbetätigungselement ausgeübten Fahrerbremskraft F_driver auf ein angebundenes Eingangselement 12 des elektromechanischen Bremskraftverstärkers als auch einer Motorkraft Fmotor eines (nicht skizzierten) elektrischen Motors auf ein angebundenes Unterstützungselement 14 des elektromechanischen Bremskraftverstärkers ihre Funktion ausführt. Unter dem Bremsbetätigungselement kann beispielsweise ein Bremspedal verstanden werden.
Dabei ist dem mittels der Fahrerbremskraft F_driver aus seiner Eingangselement-Ausgangsstellung verstellten Eingangselement 12 und dem mittels der Motorkraft Fmotor aus seiner Unterstützungselement-Ausgangsstellung verstellten Unterstützungselement 14 ein Koppelelement des elektromechanischen Bremskraftverstärkers nachgeordnet. Das Koppelelement umfasst eine Reaktionsscheibe 10 und eine Ausgangsstange 16. Das Koppelelement ist zumindest mittels der Motorkraft Fmotor aus seiner Koppelelement-Ausgangsstellung mitverstellbar.
Die Rechnereinrichtung 52 ist dazu ausgelegt, zu berechnen, ob ein zumindest bei Vorliegen des Eingangselements 12 in seiner Eingangselement-Ausgangsstellung und des Koppelelements 14 in seiner Koppelelement-Ausgangsstellung offener Zwischenspalt 18 so geschlossen ist, dass das Koppelelement mittels der Motorkraft Fmotor und mittels der Fahrerbremskraft F_driver mitverstellbar ist. Die Rechnereinrichtung 52 kann beispielsweise dazu die oben angegebenen Gleichung (Gl. 5) oder (Gl. 7) verwenden.
Die Sensorvorrichtung 50 umfasst auch eine Speichereinrichtung 54, auf welcher zumindest eine erste Formel und eine von der ersten Formel abweichende zweite Formel jeweils zum Festlegen mindestens einer Ist-Größe bezüglich eines Koppelelementwegs des Koppelelements aus seiner Koppelelement-Ausgangsstellung und/oder einer Koppelelementgeschwindigkeit des Koppelelements abgespeichert sind. Außerdem ist die Rechnereinrichtung 52 dazu ausgelegt, bei offenem Zwischenspalt 18 die mindestens eine Ist-Größe mittels der von der Speichereinrichtung 54 bereitgestellten ersten Formel und bei geschlossenem Zwischenspalt die mindestens eine Ist-Größe mittels der von der Speichereinrichtung 54 bereitgestellten zweiten Formel festzulegen. Insbesondere können die Gleichung (Gl. 8) oder (Gl. 9) als erste Formel und/oder die Gleichung (Gl. 12) als zweite Formel auf der Speichereinrichtung 54 abgespeichert sein. Die erste Formel oder die zweite Formel können jeweils mittels eines Formelausgabesignals 56 von der Speichereinrichtung 54 an die Rechnereinrichtung 52 ausgegeben werden.
Damit gewährleistet auch die Sensorvorrichtung 50 die oben beschriebenen Vorteile. Die Sensorvorrichtung 50 kann insbesondere zum Ausführen des oben beschriebenen Detektionsverfahrens ausgebildet sein.
Auch ein elektromechanischer Bremskraftverstärker für ein fahrzeugeigenes hydraulisches Bremssystem mit der Sensorvorrichtung 50 bewirkt die oben beschriebenen Vorteile. Des Weiteren schafft auch ein hydraulisches Bremssystem für ein Fahrzeug mit der Sensorvorrichtung 50, dem mit der Sensorvorrichtung 50 zusammenwirkenden elektromechanischen Bremskraftverstärker, einem Hauptbremszylinder 20, welchem der elektromechanische Bremskraftverstärker vorgeordnet ist, und mindestens einem an dem Hauptbremszylinder 20 hydraulisch angebundenen (nicht dargestellten) Bremskreis mit jeweils mindestens einem Radbremszylinder die oben beschriebenen Vorteile. Eine Verwendbarkeit der Sensorvorrichtung 50 ist weder auf einen bestimmten Bremskraftverstärkertyp, noch auf einen speziellen Bremssystemtyp des hydraulischen Bremssystems oder eine besonderen Fahrzeugtyp/Kraftfahrzeugtyp limitiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202010017605 U1 [0002]

Claims

Detektionsverfahren für einen elektromechanischen Bremskraftverstärker eines fahrzeugeigenen hydraulischen Bremssystems mit den Schritten: Ermitteln, während sowohl eine auf ein Bremsbetätigungselement ausgeübte Fahrerbremskraft (F_driver) auf ein angebundenes Eingangselement (12) des elektromechanischen Bremskraftverstärkers als auch eine Motorkraft (F_motor) eines elektrischen Motors auf ein angebundenes Unterstützungselement (14, 30) des elektromechanischen Bremskraftverstärkers derart übertragen werden, dass das Eingangselement (12) mittels der Fahrerbremskraft (F_driver) aus seiner Eingangselement-Ausgangsstellung und das Unterstützungselement (14, 30) mittels der Motorkraft (F_motor) aus seiner Unterstützungselement-Ausgangsstellung verstellt werden und ein dem Eingangselement (12) und dem Unterstützungselement (14, 30) nachgeordnetes Koppelelement (10, 16, 32, 34a, 34b) des elektromechanischen Bremskraftverstärkers zumindest mittels der Motorkraft (F_motor) aus seiner Koppelelement-Ausgangsstellung mitverstellt wird, ob ein zumindest bei Vorliegen des Eingangselements (12) in seiner Eingangselement-Ausgangsstellung und des Koppelelements (10, 16, 32, 34a, 34b) in seiner Koppelelement-Ausgangsstellung offener Zwischenspalt (18) so geschlossen ist, dass das Koppelelement (10, 16, 32, 34a, 34b) mittels der Motorkraft (F_motor) und mittels der Fahrerbremskraft (F_driver) mitverstellt wird; und Festlegen mindestens einer Ist-Größe (x_out, v_out) bezüglich eines Koppelelementwegs (x_out) des Koppelelements (10, 16, 32, 34a, 34b) aus seiner Koppelelement-Ausgangsstellung und/oder einer Koppelelementgeschwindigkeit (v_out) des Koppelelements (10, 16, 32, 34a, 34b), wobei bei offenem Zwischenspalt (18) die mindestens eine Ist-Größe (x_out, v_out) mittels einer ersten Formel festgelegt wird, und bei geschlossenem Zwischenspalt (18) die mindestens eine Ist-Größe (x_out, v_out) mittels einer von der ersten Formel abweichenden zweiten Formel festgelegt wird.
Detektionsverfahren nach Anspruch 1, wobei eine aktuelle Zwischenspaltbreite g des Zwischenspalts (18) festgelegt wird gemäß: $g = g_{0} - Δ x - F_{m o t o r} * η (1 + η) / c,$
wobei g₀ eine Ausgangszwischenspaltbreite des bei Vorliegen des Eingangselements (12) in seiner Eingangselement-Ausgangsstellung und des Koppelelements (10, 16, 32, 34a, 34b) in seiner Koppelelement-Ausgangsstellung offenen Zwischenspalts (18), Δx ein Differenzweg zwischen einem Eingangselementweg (x_driver) des Eingangselements (12) aus seiner Eingangselement-Ausgangsstellung und einem Unterstützungselementweg (x_motor) des Unterstützungselements (14, 30) aus seiner Unterstützungselement-Ausgangsstellung, Fmotor die Motorkraft, η ein Quotient aus einem ersten Hebelarm der Motorkraft Fmotor an dem Koppelelement (10, 16, 32, 34a, 34b) geteilt durch einen zweiten Hebelarm der Fahrerbremskraft F_driver an dem Koppelelement (10, 16, 32, 34a, 34b) und c ein Elastizitätskoeffizient des Koppelelements (10, 16, 32, 34a, 34b) ist, und wobei, sofern die aktuelle Zwischenspaltbreite g größer Null ist, bestimmt wird, dass der Zwischenspalt (18) offen ist, und, sofern die aktuelle Zwischenspaltbreite g kleiner-gleich Null ist, bestimmt wird, dass der Zwischenspalt (18) geschlossen ist.
Detektionsverfahren nach Anspruch 1, wobei eine aktuelle Zwischenspaltbreite g des Zwischenspalts (18) festgelegt wird gemäß: $g = g_{0} - Δ x - c_{p V} * x_{o u t} * η * (1 + η) / c,$
wobei g₀ eine Ausgangszwischenspaltbreite des bei Vorliegen des Eingangselements (12) in seiner Eingangselement-Ausgangsstellung und des Koppelelements (10, 16, 32, 34a, 34b) in seiner Koppelelement-Ausgangsstellung offenen Zwischenspalts (18), Δx ein Differenzweg zwischen einem Eingangselementweg (x_driver) des Eingangselements (12) aus seiner Eingangselement-Ausgangsstellung und einem Unterstützungselementweg x_motor des Unterstützungselements (14, 30) aus seiner Unterstützungselement-Ausgangsstellung, c_pV ein Elastizitätskoeffizient des hydraulischen Bremssystems, x_out der Koppelelementweg des Koppelelements (10, 16, 32, 34a, 34b) aus seiner Koppelelement-Ausgangsstellung, η ein Quotient aus einem ersten Hebelarm der Motorkraft Fmotor an dem Koppelelement (10, 16, 32, 34a, 34b) geteilt durch einen zweiten Hebelarm der Fahrerbremskraft F_driver an dem Koppelelement (10, 16, 32, 34a, 34b) und c ein Elastizitätskoeffizient des Koppelelements (10, 16, 32, 34a, 34b) ist, und wobei, sofern die aktuelle Zwischenspaltbreite g größer Null ist, bestimmt wird, dass der Zwischenspalt (18) offen ist, und, sofern die aktuelle Zwischenspaltbreite g kleiner-gleich Null ist, bestimmt wird, dass der Zwischenspalt (18) geschlossen ist.
Detektionsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei offenem Zwischenspalt (18) als die mindestens eine Ist-Größe (x_out, v_out) eine Änderung δx_out des Koppelelementwegs x_out des Koppelelements (10, 16, 32, 34a, 34b) gemäß $\partial x_{o u t} = \partial x_{m o t o r} - \partial F_{m o t o r} * η^{2} / c$
als der ersten Formel festgelegt wird, wobei δx_motor eine Änderung des Unterstützungselementwegs x_motor des Unterstützungselements (14, 30), δF_motor eine Änderung der Motorkraft F_motor, η ein Quotient aus einem ersten Hebelarm der Motorkraft Fmotor an dem Koppelelement (10, 16, 32, 34a, 34b) geteilt durch einen zweiten Hebelarm der Fahrerbremskraft F_driver an dem Koppelelement (10, 16, 32, 34a, 34b) und c ein Elastizitätskoeffizient des Koppelelements (10, 16, 32, 34a, 34b) ist.
Detektionsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei bei offenem Zwischenspalt (18) als die mindestens eine Ist-Größe (x_out, v_out) eine Änderung δx_out des Koppelelementwegs x_out des Koppelelements (10, 16, 32, 34a, 34b) gemäß $\partial x_{o u t} = \partial x_{m o t o r} * \frac{1}{1 + \frac{η^{2} * c_{p V}}{c}}$
als der ersten Formel festgelegt wird, wobei δx_motor eine Änderung des Unterstützungselementwegs x_motor des Unterstützungselements (14, 30), η ein Quotient aus einem ersten Hebelarm der Motorkraft Fmotor an dem Koppelelement (10, 16, 32, 34a, 34b) geteilt durch einen zweiten Hebelarm der Fahrerbremskraft F_driver an dem Koppelelement (10, 16, 32, 34a, 34b), c_pV ein Elastizitätskoeffizient des hydraulischen Bremssystems und c ein Elastizitätskoeffizient des Koppelelements (10, 16, 32, 34a, 34b) ist.
Detektionsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei geschlossenem Zwischenspalt (18) als die mindestens eine Ist-Größe (x_out, v_out) die Koppelelementgeschwindigkeit v_out des Koppelelements (10, 16, 32, 34a, 34b) gemäß $v_{o u t} = \frac{v_{m o t o r} + η * v_{d r i v e r}}{1 + η}$
als der zweiten Formel festgelegt wird, wobei V_motor eine Unterstützungselementgeschwindigkeit des Unterstützungselements (14, 30), v_driver eine Eingangselementgeschwindigkeit des Eingangselements (12) und η ein Quotient aus einem ersten Hebelarm der Motorkraft Fmotor an dem Koppelelement (10, 16, 32, 34a, 34b) geteilt durch einen zweiten Hebelarm der Fahrerbremskraft F_driver an dem Koppelelement (10, 16, 32, 34a, 34b) ist.
Sensorvorrichtung (50) für einen elektromechanischen Bremskraftverstärker eines fahrzeugeigenen hydraulischen Bremssystems mit: einer Rechnereinrichtung (52), welche während einer Übertragung sowohl einer auf ein Bremsbetätigungselement ausgeübten Fahrerbremskraft (F_driver) auf ein angebundenes Eingangselement (12) des elektromechanischen Bremskraftverstärkers als auch einer Motorkraft (F_motor) eines elektrischen Motors auf ein angebundenes Unterstützungselement (14, 30) des elektromechanischen Bremskraftverstärkers dazu ausgelegt ist, für ein dem mittels der Fahrerbremskraft (F_driver) aus seiner Eingangselement-Ausgangsstellung verstellten Eingangselement (12) und dem mittels der Motorkraft (F_motor) aus seiner Unterstützungselement-Ausgangsstellung verstellten Unterstützungselement (14, 30) nachgeordnetes Koppelelement (10, 16, 32, 34a, 34b) des elektromechanischen Bremskraftverstärkers, welches zumindest mittels der Motorkraft (F_motor) aus seiner Koppelelement-Ausgangsstellung mitverstellbar ist, zu berechnen, ob ein zumindest bei Vorliegen des Eingangselements (12) in seiner Eingangselement-Ausgangsstellung und des Koppelelements (10, 16, 32, 34a, 34b) in seiner Koppelelement-Ausgangsstellung offener Zwischenspalt (18) so geschlossen ist, dass das Koppelelement (10, 16, 32, 34a, 34b) mittels der Motorkraft (F_motor) und mittels der Fahrerbremskraft (F_motor) mitverstellbar ist; und einer Speichereinrichtung (54), auf welcher zumindest eine erste Formel und eine von der ersten Formel abweichende zweite Formel jeweils zum Festlegen mindestens einer Ist-Größe (x_out, v_out) bezüglich eines Koppelelementwegs (x_out) des Koppelelements (10, 16, 32, 34a, 34b) aus seiner Koppelelement-Ausgangsstellung und/oder einer Koppelelementgeschwindigkeit (v_out) des Koppelelements (10, 16, 32, 34a, 34b) abgespeichert sind, wobei die Rechnereinrichtung (52) dazu ausgelegt ist, bei offenem Zwischenspalt (18) die mindestens eine Ist-Größe (x_out, v_out) mittels der von der Speichereinrichtung (54) bereitgestellten ersten Formel und bei geschlossenem Zwischenspalt (18) die mindestens eine Ist-Größe (x_out, v_out) mittels der von der Speichereinrichtung (54) bereitgestellten zweiten Formel festzulegen.
Elektromechanischer Bremskraftverstärker für ein fahrzeugeigenes hydraulisches Bremssystem mit einer Sensorvorrichtung (50) nach Anspruch 7.
Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 8, wobei das Koppelelement (10, 16, 32, 34a, 34b) eine Reaktionsscheibe (10) umfasst.
Hydraulisches Bremssystem für ein Fahrzeug mit: einer Sensorvorrichtung (50) nach Anspruch 7; dem mit der Sensorvorrichtung (50) zusammenwirkenden elektromechanischen Bremskraftverstärker, einem Hauptbremszylinder (20), welchem der elektromechanische Bremskraftverstärker vorgeordnet ist; und mindestens einem an dem Hauptbremszylinder (20) hydraulisch angebundenen Bremskreis mit jeweils mindestens einem Radbremszylinder.