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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremssteuerungseinrichtung für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben einer Bremssteuerungseinrichtung.
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Stand der Technik
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Übliche Antriebskonzepte bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen können auf eine Bremswirkung der elektrischen Maschine zurückgreifen. Bekannt sind dazu Bremskrafterzeuger oder -verstärker, die elektronisch angesteuert werden können, wenn ein Bremsbetrieb angefordert wird. Dabei kann es möglich sein, dass ein Bremskraftverstärker ausfallen kann oder dessen Betrieb eingeschränkt sein kann.
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Es können elektromechanische Bremskraftverstärker und ESP Systeme gemeinsam ein Bremssystem bilden. Eine Aktion einer generatorischen Bremse und/oder einer hydraulischen Bremse kann über eine Bremspedalbetätigung erfolgen, welche vom elektronischen Bremskraftverstärker gemessen wird. Es kann beim Ausfall des elektronischen Bremskraftverstärkers die Bremsdruckverstärkung vom ESP über eine Kontrollfunktion HBC als sogenanntes hydraulic boost failure compensation aufgebaut werden, wobei es vorkommen kann, dass der Generator aufgrund eines fehlenden Stellbefehls vom Bremspedal für eine Verzögerung des Fahrzeuges deaktiviert bleibt.
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In der
DE 10 2012 216 590 A1 wird ein Verfahren zum Betrieb einer kombinierten Bremsanlage für Kraftfahrzeuge beschrieben.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Bremssteuerungseinrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Betreiben einer Bremssteuerungseinrichtung nach Anspruch 8.
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Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Vorteile der Erfindung
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Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, eine Bremssteuerungseinrichtung für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben einer Bremssteuerungseinrichtung anzugeben, wobei eine Bremsaktion an einem Fahrzeug währen einem Betriebsfehler oder Betriebsausfall einer Bremsverstärkereinrichtung verbessert werden kann.
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Hierbei ist es vorteilhaft möglich, dass eine Berücksichtigung einer aktuellen Fähigkeit einer elektrischen Maschine als Generators für deren Betriebsfähigkeit erfolgt. Dies kann bei einer Erzeugung eines Gesamtbremsmoments durch die elektrische Maschine und durch eine hydraulische Bremsanlage genutzt werden.
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Durch die genannte Bremssteuerungseinrichtung und das Verfahren kann eine Robustheit gegenüber einem Doppelfehler verbessert werden, etwa einem Betriebsfehler in der Bremskraftverstärkereinrichtung und in einem Fahrstabilitätssystem. In einem Fehlerfall kann eine Bordnetzstützung erfolgen.
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Es kann eine Robustheit gegenüber Doppelfehlern bei Bremskraftverstärker und ESP durch konsequente Nutzung des Generators auch in der Rückfallebene geben sein.
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Durch eine verbessere Aufteilung der Anteile der Bremsmomente kann eine Verbesserung im Betrieb des Elektrofahrzeugs erzielt werden, hinsichtlich des NVH (Geräusch, Vibration, Rauhigkeit). Das besseres NVH kann sich ergeben, wenn durch eine geringere Leistungsanforderung die ESP-Pumpe weniger in Anspruch genommen werden kann. Es kann eine geringere Last auf das ESP entfallen, durch eine vermehrte Nutzung des Generators.
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Des Weiteren kann eine höhere Effizienz von Erzeugung der Bremskraft und des Elektroantriebs erfolgen. Es kann sich eine höhere Effizienz bei der Energierückgewinnung ergeben, da die Rekuperation auch nach einem Bremskraftverstärkerausfall weiter genutzt werden kann. Durch eine anteilsmäßige Erzeugung der Bremsmomente kann vorteilhaft die Erzeugung von Bremsstaub, etwa an einer Reibbremse, verringert werden.
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Erfindungsgemäß umfasst die Bremssteuerungseinrichtung für ein Fahrzeug, mit welcher eine Bremsaktion des Fahrzeugs steuerbar ist, eine Steuereinrichtung, welche mit einer Bremskraftverstärkereinrichtung und mit einer elektrischen Maschine des Fahrzeugs und mit einem Fahrstabilitätssystem des Fahrzeugs verbunden oder verbindbar ist; eine Pedalsensoreinrichtung, welche mit der Steuereinrichtung verbunden ist und welche dazu eingerichtet ist, eine Betätigung eines Bremspedals und/oder eines Gaspedals im Fahrzeug zu ermitteln, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, von der Betätigung des Bremspedals und/oder Gaspedals auf eine Bremsanforderung durch einen Fahrer zu schließen; einen Betriebsausfall oder einen Betriebsfehler der Bremskraftverstärkereinrichtung zu erkennen; und bei erkanntem Betriebsausfall oder Betriebsfehler der Bremskraftverstärkereinrichtung nach und/oder bei Bremsanforderung eine Bremsaktion über das Fahrstabilitätssystem zu steuern.
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Es kann vorteilhaft bei einem Ausfall oder einer Leistungsminderung des elektronische Bremskraftverstärkers ein HBC Stellbefehl des ESP (Fahrstabilitätssystems) genutzt werden und über einen gemessenen Bremsdruck von einem Pedal, eine Ansteuerung der elektrischen Maschine als Generator im Bremsmodus zu steuern. Dazu kann auch ein HBC-Signal von der Bremskraftverstärkereinrichtung selbst an die elektrische Maschine übermittelt werden und eine Erzeugung eines generatorischen Bremsmoments auslösen, etwa in Kombination mit einem HBC-Signal von dem ESP oder alternativ dazu, wobei dann die Bremskraftverstärkereinrichtung oder eine Steuerung in dieser noch ein eigenes HBC-Signal abgeben kann.
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Es kann generell ein Ausfall des elektrischen Bremskraftverstärkers vom ESP und/oder von der Steuereinrichtung erkannt werden und dabei der Fahrerbremswunsch über den Drucksensor im ESP gemessen. Des Weiteren kann ein Fahrerbremswunsch mittels HBC-Signal (hydraulic boost failure compensation) vom Bremskraftverstärker an das ESP übertragen werden. In Abhängigkeit des gemessenen Druckes am Pedal kann ein Stellbefehl für den Generator vom ESP übermittelt werden. Der Generator kann das Fahrzeug verzögern und unterstützt somit den Fahrer in dessen mechanischer Bremskraft.
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Bei einer Limitierung der Generatorverzögerung (etwa durch Abhängigkeit von der Geschwindigkeit) kann zusätzlich ein hydraulischer Bremsdruck vom der ESP Pumpe aufgebaut werden.
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Es kann eine direkte Generatornutzung aufgrund des HBC-Signals vom ESP oder von der Bremskraftverstärkereinrichtung erfolgen. Der Bremskraftverstärker kann optional (falls noch möglich) auch per Signal dessen Nichtverfügbarkeit senden, etwa an das ESP und/oder an die elektrische Maschine. Dieses kann auch direkt vom Generator zum Bremsmoment-Aufbau genutzt werden, sofern dieser sich mittels Generator-interner Funktion über dessen Beitrag zum Gesamtbremsmoment mit dem ESP abstimmt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Bremssteuerungseinrichtung ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, bei erkanntem Betriebsausfall oder Betriebsfehler der Bremskraftverstärkereinrichtung ein generatorisches Bremsmoment an der elektrischen Maschine zu erzeugen.
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Das generatorische Bremsmoment kann aus Rekuperation an der elektrischen Maschine erzeugt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Bremssteuerungseinrichtung ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, einen Befehl für eine Bremsaktion durch das Fahrstabilitätssystem an die elektrische Maschine weiterzuleiten und dadurch diese zum Erzeugen eines generatorischen Bremsmoments aufzufordern.
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Das Fahrstabilitätssystem kann ein Signal für die elektrische Maschine erzeugen um eine konventionelle Bremsung durch ein generatorisches Bremsmoment zu unterstützen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Bremssteuerungseinrichtung ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, einen Befehl für eine Bremsaktion durch die Bremskraftverstärkereinrichtung an die elektrische Maschine weiterzuleiten und dadurch diese zum Erzeugen eines generatorischen Bremsmoments aufzufordern.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Bremssteuerungseinrichtung ist diese mit einer Kontrolleinrichtung für eine hydraulische Bremsaktion verbunden und/oder umfasst diese, wobei ein Befehl für eine Bremsaktion durch das Fahrstabilitätssystem und/oder durch die Bremskraftverstärkereinrichtung über die Kontrolleinrichtung für eine hydraulische Bremsaktion steuerbar ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Bremssteuerungseinrichtung ist die Pedalsensoreinrichtung mit dem Fahrstabilitätssystem und/oder mit der Bremskraftverstärkereinrichtung verbunden und die Bremsanforderung des Fahrers ist von der Steuereinrichtung über die Pedalsensoreinrichtung an dem Fahrstabilitätssystem und/oder an der Bremskraftverstärkereinrichtung erkennbar und die Erzeugung eines generatorischen Bremsmoments ist dadurch steuerbar.
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Der Fahrerwunsch kann vorteilhaft durch die erkannte Aktion am Gas- und/oder Bremspedal gesteuert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Bremssteuerungseinrichtung ist die Pedalsensoreinrichtung dazu eingerichtet, einen Druck und/oder eine Stellung des Bremspedals und/oder Gaspedals zu erkennen und die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, von dem Druck und/oder der Stellung des Bremspedals und/oder Gaspedals auf ein Ausmaß einer Bremsanforderung zu schließen und dieses zumindest teilweise an der elektrischen Maschine zu erzeugen.
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Je nach Ausmaß kann auf eine benötigte oder gewünschte Bremswirkung rückgeschlossen werden und dies zum Erzeugen des generatorischen und/oder eines Gesamtbremsmoments berücksichtigt werden.
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Erfindungsgemäß erfolgt bei dem Verfahren zum Betreiben einer Bremssteuerungseinrichtung für ein Fahrzeug, um eine Bremsaktion des Fahrzeugs zu steuern, ein Erkennen einer Notwendigkeit um eine Bremsaktion mit einer erfindungsgemäßen Bremssteuerungseinrichtung durchzuführen, wobei eine Betätigung eines Bremspedals und/oder eines Gaspedals im Fahrzeug durch eine Pedalsensoreinrichtung erkannt wird und auf das Vorliegen einer Bremsanforderung durch einen Fahrer rückgeschlossen wird; ein Erkennen eines Betriebsausfalls oder eines Betriebsfehlers der Bremskraftverstärkereinrichtung; ein Erzeugen eines Bremsmoments und/oder Durchführen einer Bremsaktion an und/oder durch das Fahrstabilitätssystem am Fahrzeug bei und/oder nach erkanntem Betriebsausfall oder eines Betriebsfehler der Bremskraftverstärkereinrichtung.
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Bei der Bremsaktion kann es sich um einen Bremsvorgang am Fahrzeug handeln, um eine Rotation von Rädern zu verlangsamen, beispielsweise mit einem Reibbremsmoment und/oder einem generatorischen Bremsmoment und/oder irgendeiner anderen Art von Bremskraft auf das Fahrzeug.
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Dabei kann eine Verzögerung gemäße einer Vorgabe am Fahrzeug angehalten werden, wobei die Vorgabe durch den Nutzer auch beliebig niedrig oder hoch (stark) wählbar sein kann. Bei einer anzusteuernden Bremsaktoreinrichtung kann es sich um eine Reibbremse jeder Art, oder um irgendeine andere Art von konventioneller oder anderer nichtgeneratorischen Bremse handeln.
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Der Betriebszustand der elektrischen Maschine als Generator kann dabei ermittelt werden, was einem Grad dafür entsprechen kann, in wieweit die elektrische Maschine im Moment oder generell ein generatorisches Bremsmoment aufbringen kann, etwa für einen vorgesehenen Geschwindigkeitsbereich, bei einer bestimmten Fahrleistung, bei einer bestimmten Temperatur, bei einer abschätzbaren zur Verfügung stehenden Batterieladung/-leistung sowie weiterer betriebsspezifischer Parameter für ein Elektrofahrzeug. Je nach Kenntnis über die Fähigkeit der elektrischen Maschine als Generator und somit als generatorisches Bremsmoment erzeugende Vorrichtung, kann dann das generatorische (erste) Bremsmoment erhöht und/oder verringert werden, etwa adaptiv anpassbar und dynamisch über die Zeit, um eine Vorgabe an ein Mindestbremsmoment, etwa welches für das Fahrzeug stets abrufbar sein kann, und welches eine Summe aus erstem und einem weiteren, etwa hydraulischen (zweitem) Bremsmoment sein kann oder eines dieser einzeln, zu erreichen.
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Durch eine derartige Berücksichtigung des Generatoranteils kann eine Anforderung an die Mindestbetriebsweise des Bremsaktors verringert werden. Es ist hierbei notwendig sein, dass der Bremsaktor die aktuelle Fähigkeit des Generators kennt.
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Bei dem Fahrzeug kann es sich um einen PKW mit einem Antrieb handeln, der eine elektrische Maschine umfassen kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird eine notwendige Größe eines Gesamtbremsmoments ermittelt und ein derartiges generatorisches Bremsmoment von einer elektrischen Maschine und ein Bremsmoment von dem Fahrstabilitätssystem an einer Bremseinrichtung angefordert und erzeugt, dass ein ausreichendes Gesamtbremsmoment erzeugt wird, welches einem Vorgabewert genügt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird ein Befehl für eine Bremsaktion durch das Fahrstabilitätssystem an die elektrische Maschine weitergeleitet und dadurch diese zum Erzeugen eines generatorischen Bremsmoments aufgefordert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird ein Befehl für eine Bremsaktion durch die Bremskraftverstärkereinrichtung an die elektrische Maschine weitergeleitet und dadurch diese zum Erzeugen eines generatorischen Bremsmoments aufgefordert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird durch die Pedalsensoreinrichtung ein Druck und/oder eine Stellung des Bremspedals und/oder Gaspedals erkannt und von dem Druck und/oder der Stellung des Bremspedals und/oder Gaspedals auf ein Ausmaß einer Bremsanforderung geschlossen und ein entsprechendes Bremsmoment zumindest teilweise generatorisch an der elektrischen Maschine erzeugt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird ein aktuell erzeugbares generatorisches Bremsmoment an der elektrischen Maschine ermittelt und dieses mit einer Bremsanforderung verglichen und ein Gesamtbremsmoment entweder nur an der elektrischen Maschine aufgebracht oder in Unterstützung mit einer Bremseinrichtung an dem Fahrzeug erzeugt.
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Bei der Bremseinrichtung kann es sich um eine hydraulische Bremseinrichtung oder um jede andere Art von Bremseinrichtung für ein Fahrzeug handeln.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Betriebszustand an der elektrischen Maschine und das daraus erzeugbare generatorische Bremsmoment an der elektrischen Maschine ständig oder in vorgegebenen Zeitintervallen ermittelt.
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Die Bremssteuerungseinrichtung kann sich auch durch die in Verbindung mit dem Verfahren genannten Merkmale und dessen Vorteile auszeichnen und umgekehrt.
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Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Bremssteuerungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine schematische Darstellung eines Steuerungsverlaufs der Bremsanforderung an der Bremssteuerungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 3 eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten des Verfahrens zum Betreiben einer Bremssteuerungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Bremssteuerungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Die Bremssteuerungseinrichtung 10 für ein Fahrzeug F, mit welcher eine Bremsaktion des Fahrzeugs steuerbar ist, umfasst eine Steuereinrichtung SE, welche mit einer Bremskraftverstärkereinrichtung BV und mit einer elektrischen Maschine EM des Fahrzeugs und mit einem Fahrstabilitätssystem ESP des Fahrzeugs verbunden oder verbindbar ist; eine Pedalsensoreinrichtung PS, welche mit der Steuereinrichtung SE verbunden ist und welche dazu eingerichtet ist, eine Betätigung eines Bremspedals und/oder eines Gaspedals im Fahrzeug zu ermitteln, wobei die Steuereinrichtung SE dazu eingerichtet ist, von der Betätigung des Bremspedals und/oder Gaspedals auf eine Bremsanforderung durch einen Fahrer zu schließen; einen Betriebsausfall oder einen Betriebsfehler der Bremskraftverstärkereinrichtung zu erkennen; und bei erkanntem Betriebsausfall oder Betriebsfehler der Bremskraftverstärkereinrichtung BV nach und/oder bei Bremsanforderung eine Bremsaktion über das Fahrstabilitätssystem ESP zu steuern.
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Die Steuereinrichtung SE kann dazu eingerichtet sein, einen Befehl für eine Bremsaktion durch das Fahrstabilitätssystem ESP an die elektrische Maschine EM weiterzuleiten und dadurch diese zum Erzeugen eines generatorischen Bremsmoments aufzufordern und/oder einen Befehl für eine Bremsaktion durch die Bremskraftverstärkereinrichtung BV an die elektrische Maschine EM weiterzuleiten und dadurch diese zum Erzeugen eines generatorischen Bremsmoments aufzufordern.
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Die Pedalsensoreinrichtung PS kann mit dem Fahrstabilitätssystem und/oder mit der Bremskraftverstärkereinrichtung BV verbunden sein und die Bremsanforderung des Fahrers kann von der Steuereinrichtung SE über die Pedalsensoreinrichtung PS an dem Fahrstabilitätssystem und/oder an der Bremskraftverstärkereinrichtung BV erkennbar sein und die Erzeugung eines generatorischen Bremsmoments dadurch steuerbar sein.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Steuerungsverlaufs der Bremsanforderung an der Bremssteuerungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Die Darstellung der 2 ähnelt jener der 1, wobei die aus der 1 bekannten und zusätzliche Steuerungsaktionen schematisch gezeigt werden.
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Die Bremskraftverstärkereinrichtung BV kann über hydraulische Leitungen HL mit dem Fahrstabilitätssystem ESP verbunden sein. Das Fahrstabilitätssystem ESP kann mit einer Bremseinrichtung BR über hydraulische Leitungen HL verbunden sein. Zur Signalübermittlung über eine Bremsanforderung und/oder über einen Betriebsausfall oder Betriebsfehler, etwa der Bremskraftverstärkereinrichtung BV, kann die Bremskraftverstärkereinrichtung BV über eine Signalleitung mit dem Fahrstabilitätssystem ESP und/oder mit der elektrischen Maschine EM verbunden sein und eine direkte Anforderung (HBC-BV) des generatorischen Bremsmoments an die elektrische Maschine EM übermitteln, falls die Bremskraftverstärkereinrichtung BV noch soweit funktioniert, wobei auch eine Information über das Vorliegen des Betriebsfehlers an die elektrische Maschine übermittelt werden kann und ein entsprechend höheres generatorisches Bremsmoment oder überhaupt irgendein generatorisches Bremsmoment GM erzeugt werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann dieses Signal HBC-BV über den Betriebsfehler und/oder Betriebsausfall, falls noch möglich, von der Bremskraftverstärkereinrichtung BV an das Fahrstabilitätssystem ESP übermittelt werden, um damit das Fahrstabilitätssystem ESP über den Fehler in Kenntnis zu setzen. Dann kann das Fahrstabilitätssystem ESP über ein eigenes Signal SG die elektrische Maschine zum Erzeugen eines generatorischen Bremsmoments GM anfordern. Zusätzlich kann das Fahrstabilitätssystem ESP die Bremseinrichtung BR ansteuern und ein konventionelles Bremsmoment (beispielsweise durch Reibung oder hydraulisches Bremsmoment HM) von dieser anfordern. Aus beiden Bremsmomenten GM und HM kann dann ein Gesamtbremsmoment GES erzeugt werden. Die Ansteuerung der elektrischen Maschine kann auf diese Weise für eine mechanische Rückfallebene genutzt werden, wenn an der Bremskraftverstärkereinrichtung BV ein Betriebsfehler oder ein Betriebsausfall vorliegt. Durch das Fahrstabilitätssystem ESP kann eine Berechnung eines maximal erzeugbaren generatorischen Bremsmoments erfolgen und berücksichtigt werden, wenn das Gesamtbremsmoment zu erzeugen ist, etwa beim Ausmaß des konventionellen Bremsmoments HM.
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Die Bremseinrichtung BR kann beispielsweise Bremszangen umfassen.
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3 zeigt eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten des Verfahrens zum Betreiben einer Bremssteuerungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Bei dem Verfahren zum Betreiben einer Bremssteuerungseinrichtung für ein Fahrzeug, um eine Bremsaktion des Fahrzeugs zu steuern, erfolgt ein Erkennen S1 einer Notwendigkeit um eine Bremsaktion mit einer erfindungsgemäßen Bremssteuerungseinrichtung durchzuführen, wobei eine Betätigung eines Bremspedals und/oder eines Gaspedals im Fahrzeug durch eine Pedalsensoreinrichtung erkannt wird und auf das Vorliegen einer Bremsanforderung durch einen Fahrer rückgeschlossen wird; ein Erkennen S2 eines Betriebsausfalls oder eines Betriebsfehlers der Bremskraftverstärkereinrichtung; ein Erzeugen S3 eines Bremsmoments und/oder Durchführen einer Bremsaktion an und/oder durch das Fahrstabilitätssystem am Fahrzeug bei und/oder nach erkanntem Betriebsausfall oder eines Betriebsfehler der Bremskraftverstärkereinrichtung.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012216590 A1 [0004]
