WO2011144378A1

WO2011144378A1 - Bremskraftverstärker sowie verfahren zu dessen betrieb

Info

Publication number: WO2011144378A1
Application number: PCT/EP2011/054593
Authority: WO
Inventors: Dirk Mahnkopf
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2010-05-20
Filing date: 2011-03-25
Publication date: 2011-11-24
Also published as: CN102883928B; JP5653512B2; JP2013526452A; DE102010038918A1; EP2571736A1; CN102883928A; US9604618B2; US20130140877A1

Abstract

Die Erfindung befasst sich mit einem regelbaren Bremskraftverstärker sowie einem Verfahren und einem Steuergerät zum Betreiben desselben. Mittels des Verfahrens zum Betreiben des Bremskraftverstärkers sowie der Ausführung des Bremskraftverstärkers kann eine Rückwirkung auf einen Fahrer durch ein Versatz des Bremspedals oder durch eine veränderte Betätigungskraft bei einer Änderung der Unterstützungskraft vermieden oder vermindert werden. Insbesondere handelt es sich bei der Änderung der Unterstützungskraft um eine Anpassung der Bremswirkung eines hydraulischen Bremssystems an die Bremswirkung eines regenerativen Bremssystems.

Description

Beschreibung

Bremskraftverstärker sowie Verfahren zu dessen Betrieb

Stand der Technik

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einem Bremssystem zum Einsatz kommen, welches zwei Teilbremssysteme umfasst. Davon ist eines ein hydraulisches Teilbremssystem, welches auch den Bremskraftverstärker 2 umfasst, das andere Teilbremssystem ist ein regeneratives Teilbremssystem. Die Bremswirkung beider Teilbremssysteme führen zu einer Gesamtbremswirkung des Bremssystems. Ändert sich der Anteil der Bremswirkung des regenerativen Bremssystems an der Gesamtbremswirkung, so muss die hydraulische Bremswirkung an diese Änderung angepasst werden, am besten diese Änderung kompensieren.

Ein Anpassen der hydraulischen Bremswirkung des hydraulischen Teilbremssystems soll dabei im Optimalfall vom Fahrer unbemerkt erfolgen, insbesondere ohne eine Rückwirkung für den Fahrer auf Grund eines veränderlichen Pedalgefühls, Versatzes des Bremspedals oder Veränderung einer zur Betätigung aufzubringenden Kraft. Aus diesem Grund ist in solchen Gesamtbremsanlagen häufig eine vollständige Entkopplung der Betätigungseinheit, also beispielsweise des Bremspedals, von dem hydraulischen Bremssystem vorgesehen; der Fahrer betätigt dabei lediglich einen Pedalsimulator. Ein Kraftübertrag vom Fahrer auf die Radbremsen ist bei solchen Anlagen häufig nicht vorgesehen oder wird unterbrochen, indem beispielsweise ein Ventil geschlossen wird, welches den Hauptbremszylinder mit einer Radbremse hydraulisch verbindet. Dies kann jedoch die Sicherheit der Bremsanlage beeinflussen, insbesondere bei Ausfall von bremskrafterzeugenden Mitteln. In Dokument DE 10 2009 007 494 AI ist eine Bremsanlage beschrieben, bei der - wie erwähnt - der Fahrer im Fall einer generatorischen Bremsung vom Bremskreis abgetrennt wird.

Offenbarung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ein Anpassen der Bremswirkung durch adäquates Betreiben eines steuerbaren Bremskraftverstärkers, so dass der Fahrer keine oder nur eine geringe Rückwirkung verspürt wobei der Fahrer nicht vom Bremssystem abgekoppelt wird. Der Fahrer bleibt im erfindungsgemäßen Bremssystem stets mit dem wenigstens einen, an den Hauptbremszylinder angeschlossenen, Bremskreis verbunden. Verbunden bedeutet in diesem Sinne, dass die Möglichkeit eines Kraftübertrags bestehen bleibt, unabhängig davon, ob der Fahrer konventionell und/oder regenerativ bremst.

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem regelbaren Bremskraftverstärker sowie einem Verfahren zum Betreiben desselben.

Im erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben des regelbaren Bremskraftverstärkers ist vorgesehen, dass der Bremskraftverstärker Teil eines hydraulischen Bremssystems ist. Der Bremskraftverstärker bringt eine Unterstützungskraft auf ein Ausgangselement des Bremskraftverstärkers auf. Die aufzubringende Unterstützungs kraft wird in Abhängigkeit wenigstens einer Information bezüglich wenigstens eines elastischen Elements, welches sich zwischen einem Eingangselement des Bremskraftverstärkers und dem Ausgangselement befindet, sowie in Abhängigkeit wenigstens einer Information bezüglich eines Druck-Volumen-Zusammenhangs des hydraulischen Bremssystems festgelegt, insbesondere einer p-V-Kennlinie. Außerdem wird die aufzubringende Unterstützungskraft auch abhängig von einer vom Fahrer aufgebrachten Eingangskraft, welche auf das Eingangselement aufgebracht wird, festgelegt. Die aufzubringende Unterstützungs kraft wird im erfindungsgemäßen Verfahren durch den Bremskraftverstärker aufgebracht. Der Zusammenhang zwischen der vom Fahrer aufgebrachten Eingangskraft, beispielsweise über ein Bremspedal, und der vom Verstärker aufgebrachten Unterstützungs kraft wird auch als Charakteristik des Bremskraftverstärkers bezeichnet. Bei einem regelbaren Bremskraftverstärker kann dieser Zusammenhang variiert werden. Dadurch, dass die Unterstützungskraft unabhängig von der Eingangskraft eingeregelt oder eingestellt werden kann, kann diese Charakteristik bei einem regelbaren Bremskraftverstärker verändert werden.

In gewissen Bremssituationen oder Betriebssituationen eines Bremssystems kann es erforderlich sein, die vom Bremskraftverstärker aufgebrachte Unterstützungs kraft zu reduzieren oder zu erhöhen. Dies kann mittels des regelbaren Bremskraftverstärkers geschehen.

Es ist vorgesehen, dass der Zusammenhang zwischen Eingangskraft und aufgebrachter Unterstützungskraft durch den Bremskraftverstärker unter Ausnutzung wenigstens einer Information bezüglich wenigstens eines elastischen Elements bestimmt wird. Die Deformation des elastischen Elementes hängt dabei sowohl von der Eingangskraft als auch von der Unterstützungskraft ab.

Das elastische Element überträgt die Eingangs- und Unterstützungskraft auf die Ausgangsstange. Die Eingangsstange des Bremskraftverstärkers ist dabei an ein Bremspedal gekoppelt, die Ausgangsstange des Bremskraftverstärkers kann direkt oder indirekt einen Eingangskolben eines Hauptbremszylinders beaufschlagen. Unter einem solchen elastischen Element kann beispielsweise eine Feder oder ein elastisches Bauteil verstanden werden, wie es in Bremskraftverstärkern als Reaktionsscheibe verwendet wird.

Werden Informationen bezüglich des elastischen Elements bei der Bestimmung der aufzubringenden Unterstützungskraft des Bremskraftverstärkers berücksichtigt, so kann eine Rückwirkung von Seiten des Bremssystems reduziert werden, insbesondere die Änderung der Kraft, welche entgegen dem Fahrer bei gegebener Pedalposition wirkt. Auf diese Weise verspürt der Fahrer weniger Rückwirkung aus dem Bremssystem und realisiert so die Änderung der Charakteristik des Bremskraftverstärkers nicht oder nur in geringem Umfang. Ebenso ist vorgesehen, dass die aufzubringende Unterstützungskraft des Bremskraftverstärkers unter Ausnutzung wenigstens einer Information bezüglich eines Druck-Volumen-Zusammenhangs des hydraulischen Bremssystems bestimmt wird. Ein solcher Druck-Volumen-Zusammenhang ist beispielsweise eine p-V- Kennlinie.

Durch von Informationen bezüglich des elastischen Elements auf Seiten des Bremskraftverstärkers sowie durch Berücksichtigung von Informationen bezüglich des Druck-Volumen-Zusammenhangs der angeschlossenen hydraulischen Elemente, kann in vorteilhafter Weise die Charakteristik des Bremskraftverstärkers geändert oder variiert werden. Somit sind wesentliche Bestandteile des Bremssystems, der Bremskraftverstärker sowie die hydraulischen Elemente, welche im Bremssystem vorliegen, zur Einstellung der Charakteristik berücksichtigt.

Des Weiteren ist im erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass die Unterstützungs kraft derart eingestellt wird, dass eine infinitesimal kleine Änderung der Unterstützungskraft zu einer verschwindenden Verschiebung des Eingangselements des Bremskraftverstärkers führt, insbesondere zu einer Verschiebung von null. Dabei ist davon auszugehen, dass die Betätigung durch den Fahrer konstant gehalten wird. Unter einer konstanten Betätigung durch den Fahrer ist beispielsweise eine konstante Eingangskraft und / oder ein konstanter Eingangsweg zu verstehen.

Verändert man die Unterstützungskraft bei einer gegebenen Bremsbetätigung durch den Fahrer, d.h. ändert man die Charakteristik des Bremskraftverstärkers, kann dies vom Fahrer wahrgenommen werden, speziell falls die Charakteristik während einer Bremsung verändert wird. Die Änderung der Charakteristik führt beispielsweise dazu, dass die vom Fahrer aufgebrachte Kraft zum Erreichen der vorliegenden Pedalposition sich ändert. Dies wird in der Regel als Änderung der Gegenkraft wahrgenommen. Sollte der Fahrer hingegen eine konstante Eingangskraft einprägen führt die Änderung der Charakteristik zu einer Verschiebung der Eingangsstange und somit der Pedalposition. Ein Versatz des Eingangselements bei konstanter Eingangskraft oder eine geänderte, vom Fahrer aufzubringende Eingangkraft bei konstanter Position des Pedals bzw. der Eingangskraft kann unter dem Begriff „Rückwirkung" für den Fahrer zusammengefasst sein.

Im erfindungsgemäßen Verfahren wird die Unterstützungskraft derart eingestellt, dass eine solche Rückwirkung auf den Fahrer z.B. bei einer vorliegenden Änderung der Unterstützungskraft und konstanter Eingangskraft minimiert wird, z.B. erfährt ein Fahrer dabei eine verschwindend kleine Verschiebung des Eingangselements, insbesondere keine Verschiebung des Eingangselements. Ein Anpassen der Charakteristik des Bremskraftverstärkers an eine vorliegende Bremssituation, kann somit mit reduzierter Rückwirkung auf den Fahrer erfolgen, speziell auch ganz ohne Rückwirkung.

Eine vorliegende Bremssituation kann beispielsweise eine Veränderung eines regenerativen Bremsmoments sein, welches zusätzlich zu einem hydraulischen Bremsmoment an einer Bremsung mitwirkt. In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Unterstützungskraft derart eingestellt wird, dass bei einer endlichen Veränderung der Unterstützungskraft eine Zusatzkraft zur Eingangskraft, welche aufgebracht werden muss, um das Eingangselement an derselben Position zu halten, minimal ist, insbesondere gleich null ist.

Ändert sich die Unterstützungskraft in einer vorliegenden Bremssituation oder einem Betriebszustand des gesamten Bremssystems, also nicht wie bisher um einen infinitesimalen Anteil, sondern nun um einen endlichen Anteil, so bedarf es einer Zusatzkraft, um das Eingangselement an derselben Position zu halten. Durch Einstellen der Unterstützungskraft ist gewährleistet, dass die Änderung der vom Fahrer aufzubringenden Kraft, welche notwendig ist, um das

Eingangselement bei der endlichen Veränderung der Unterstützungs kraft an derselben Position zu halten, möglichst gering ist. Somit kann eine für den Fahrer irritierende Rückwirkung der Veränderung der Unterstützungskraft vorteilhaft vermieden werden.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die aufzubringende Zusatzkraft von einem Aktuator aufgebracht wird. Auf diese Weise muss nicht der Fahrer die Eingangskraft variieren, sondern der Aktuator. Der Aktuator kann dabei zusätzlich als Aktuator in einem Bremskraftverstärker vorgesehen sein. In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die aufzubringende Zusatzkraft durch eine Reaktionskraft, speziell eine Haftreibkraft aufgebracht wird. Auch auf diese Weise ist gewährleistet, dass die minimale Änderung der Eingangskraft, welche notwendig ist, um das Eingangselement an einer festen Position zu halten, wenn die Unterstützungs kraft des Bremskraftverstärkers verändert wird, nicht durch den Fahrer aufzubringen ist. Auf diese Weise erfährt der Fahrer in vorteilhafter Weise keine negative Rückwirkung seitens des Bremssystems.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die minimale Änderung der Eingangskraft durch eine Reibkraft aufgebracht wird, wobei die Reibkraft geregelt wird. Die geregelte Reibkraft ist insbesondere eine Gleitreibkraft die mechanische und/oder elektrisch geregelt wird, insbesondere durch eine Bremse.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Bremse eine Reibbremse ist, welche direkt oder indirekt auf das Eingangselement wirkt. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Bremse das Eingangselement gegen eine weitere Oberfläche zur Erzeugung der Reibkraft anpresst. Auf diese Weise kann in vorteilhafter Manier die Reibkraft durch geschickte Wahl der erfindungsgemäßen Oberfläche, an die das Eingangselement angepresst wird, eingestellt werden, beispielsweise in Bezug auf die Größenordnung der Reibkraft.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Bremskraftverstärker Teil eines hydraulischen Teilbremssystems einer Gesamtbremsanlage ist. Durch eine Änderung der Unterstützungskraft des Bremskraftverstärkers wird im erfindungsgemäßen Verfahren, ein hydraulisches Bremsmoment eingestellt. Mittels des hydraulischen Bremsmoments wird eine Bremsmomentdifferenz zwischen einem Gesamtbremsmoment und einem regenerativen Bremsmoment reduziert. Insbesondere ist vorgesehen, diese Bremsmomentdifferenz zu kompensieren. Das regenerative Bremsmoment wird beispielsweise durch einen Generator, welcher eine Energiequelle auflädt, hervorgebracht. Solche regenerative Bremssysteme kommen beispielsweise in Elektro- oder Hybridfahrzeugen zum Einsatz.

Das regenerative Bremsmoment wird von einem weiteren Teilbremssystem der Gesamtbremsanlage hervorgebracht. Wird durch Änderung der Unterstützungskraft das hydraulische Bremsmoment wie geschildert an das vorliegende regenerative Bremsmoment angepasst, so kann dadurch in vorteilhafter Weise die Gesamtbremswirkung bei gegebener Fahrerbetätigung konstant gehalten werden. Auf diese Weise ist die Gesamtbremswirkung des Fahrzeugs unabhängig von der vorliegenden Betriebssituation, insbesondere des regenerativen Bremssystems, dessen Bremswirkung stark von der vorliegenden

Fahrzeuggeschwindigkeit sowie beispielsweise dem Füllstand des Energiespeichers, welcher mittels des regenerativen Bremssystems geladen wird, abhängt. Durch Betreiben des Bremskraftverstärkers gemäß dem erfindungsgemäßen Zusammenhang zwischen Eingangskraft und Unterstützungskraft kann auf diese Art und Weise die Bremswirkung des

Fahrzeugs konstant gehalten werden unter Berücksichtigung der Bremswirkung des regenerativen Systems, welche veränderlich ist, wobei eine negative Rückwirkung auf den Fahrer durch Betreiben des Bremskraftverstärkers gemäß dem erfindungsgemäßen Zusammenhang verhindert wird.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die aufzubringende Unterstützungskraft in Abhängigkeit der Eingangskraft als Kennlinie im Fahrzeug hinterlegt ist. Die hinterlegte Kennlinie hängt dabei von der wenigstens einen Information bezüglich des wenigstens einen elastischen Elements sowie von der wenigstens einen Information bezüglich eines Druck-

Volumen-Zusammenhangs des hydraulischen Bremssystems ab. Die Kennlinie muss nicht zwingend von der Eingangskraft abhängen. Da die Eingangskraft, welche der einzustellenden Unterstützungs kraft zugrunde liegt, auch anhand eines Signals eines Wegsensors, der den Eingangsweg eines Betätigungselements misst bestimmt werden kann, kann auch vorgesehen sein, dass die Kennlinie die Unterstützungskraft mit dem Eingangsweg verknüpft, anstelle mit der Eingangskraft.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Kennlinie nachkalibriert wird, insbesondere bei Wartungsintervallen in einer Werkstatt oder im Rahmen einer Überprüfung vor oder bei Start des Fahrzeugs. Liegt der Zusammenhang als Kennlinie im Fahrzeug vor, so kann dieser nachkalibriert werden und es liegt stets in vorteilhafter Weise der aktuelle Zusammenhang, welcher dem Zustand des Bremssystems, beispielsweise alterungsbedingten Abweichungen des Zustands des Bremssystems Rechnung trägt, vor.

Ebenso kann vorgesehen sein, die einzustellende Unterstützungskraft in Abhängigkeit der Eingangskraft während der Bremsung zu berechnen. Auch bei der Berechnung hängt die einzustellende Unterstützungskraft von der wenigstens einen Information bezüglich des wenigstens einen elastischen Elements (9) sowie von der wenigstens einen Information bezüglich eines Druck-Volumen- Zusammenhangs des hydraulischen Bremssystems ab.

Ein Vorsehen einer Kennlinie im Fahrzeug, insbesondere in einem Steuergerät des Fahrzeugs, ist dann nicht notwendig. Wird die Unterstützungskraft während einer Bremsung, also während Betrieb des Fahrzeugs stets berechnet, so basiert die eingestellte Unterstützungskraft stets auf den aktuell im Fahrzeug vorliegenden Werten. Eine Nachkalibrierung kann somit in vorteilhafter Weise entfallen. Entweder die wenigstens eine Information bezüglich des Druck- Volumen-Zusammenhangs oder die wenigstens eine Information bezüglich des elastischen Elements oder beide müssen dabei aus gemessenen Größen bestimmt werden, sind dabei bekannt und im Fahrzeug in elektronischer Form hinterlegt. Beide Informationen können im Steuergerät gespeichert sein.

Es kann vorgesehen sein, die Eingangskraft mittels eines Kraftsensors zu ermitteln oder anhand wenigstens eines Signals eines Wegsensors des Eingangselements zu berechnen.

Des Weiteren umfasst die Erfindung einen regelbaren Bremskraftverstärker der seine Unterstützungs kraft auf ein Ausgangselement des Bremskraftverstärkers aufbringt, wobei die aufgebrachte Unterstützungs kraft von wenigstens einer Information bezüglich wenigstens eines elastischen Elements, welches sich zwischen einem Eingangselement des Bremskraftverstärkers und dem Ausgangselement befindet, wenigstens einer Information bezüglich eines Druck- Volumen-Zusammenhangs des hydraulischen Bremssystems, insbesondere einer p-V-Kennlinie, sowie von einer vom Fahrer aufgebrachten Eingangskraft, die auf das Eingangselement aufgebracht wird, abhängt. Der Zusammenhang zwischen Eingangskraft und Unterstützungskraft kann dabei auf Basis der zwei genannten Informationen derart bestimmt werden, dass eine Rückwirkung auf den Fahrer bei einer Änderung der Unterstützungskraft minimiert wird. Der Bremskraftverstärker bringt die Unterstützungs kraft auf. Somit ist in vorteilhafter Weise ein Betreiben des Bremskraftverstärkers möglich, bei dem der Bremskraftverstärker eine Unterstützungs kraft zur Verfügung stellt, die verändert werden kann, ohne dass der Fahrer eine Rückwirkung erfährt. Eine irritierende Rückwirkung für den Fahrer, beispielsweise durch Versatz des Bremspedals bei konstanter Eingangskraft, kann somit vermieden werden. Die Möglichkeit, die Unterstützungskraft an vorliegende Bedürfnisse des

Bremssystems, insbesondere der Bremssituation anzupassen, bleibt weiterhin erhalten.

In weiterer Ausgestaltung des Bremskraftverstärkers ist vorgesehen, dass der Bremskraftverstärker die Unterstützungs kraft und eine Zusatzkraft, welche bei einer endlichen Änderung der Unterstützungs kraft auf das Eingangselement aufgebracht werden muss um die Rückwirkung zu minimieren/vollständig zu unterdrücken, aufbringt und einem Versatz des Eingangselements entgegenwirkt, insbesondere das Eingangselement an derselben Position hält. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass durch den Bremskraftverstärker nicht nur die Unterstützungs kraft eingestellt, sondern auch die Zusatzkraft aufgebracht werden kann. In weiterer Ausgestaltung des Bremskraftverstärkers ist vorgesehen, dass der Bremskraftverstärker einen zusätzlichen Aktuator aufweist. Mittels dieses zusätzlichen Aktuators kann die Zusatzkraft aufgebracht und verändert werden. Dadurch, dass ein zusätzlicher Aktuator im Bremskraftverstärker vorgesehen ist, kann die Unterstützungskraft derart verändert werden, dass die Rückwirkung auf den Fahrer bei einer Variation der Unterstützungs kraft minimiert wird bzw. vollständig unterdrückt wird. Somit kann die Charakteristik des Bremskraftverstärkers vom Fahrer unbemerkt angepasst werden. Dadurch, dass der Aktuator Teil des Bremskraftverstärkers ist, kann das hydraulische Bremssystem platzsparender ausgelegt werden, da kein zusätzliches Bauteil im Fahrzeug integriert werden muss.

In weiterer Ausgestaltung des Bremskraftverstärkers ist vorgesehen, dass der Bremskraftverstärker eine mechanische und/oder eine elektromechanische Bremse aufweist. Die Bremse ist dabei mechanisch und/oder elektromechanisch betätigbar. Die Bremse wirkt auf das Eingangselement des Bremskraftverstärkers. Durch Betätigen der Bremse, elektromechanisch oder mechanisch, ist eine Änderung der Zusatzkraft möglich. Durch eine mechanisch betätigbare Bremse kann die Zusatzkraft abhängig von der Betätigungsposition des Eingangselements und/oder Position des Verstärkerkörpers variiert werden. Die mechanisch betätigbare Bremse kann beispielsweise in Form einer mechanischen Ankopplung, insbesondere einer elastischen mechanischen Ankopplung zwischen dem Verstärkerkörper und dem Bremspedal bzw. des Eingangselements erfolgen. Eine elektromechanisch betätigbare Bremse umfasst einen weiteren Aktuator. Die Änderung der Eingangskraft erfolgt dabei durch Reibung. Es ist sowohl Haftreibung, als auch Gleitreibung denkbar. Eine elektromechanisch betätigbare Bremse hat den Vorteil, dass der Betrag, um welchen die Eingangskraft geändert wird, fein geregelt und eingestellt werden kann.

Neben dem Verfahren zum Betreiben des Bremskraftverstärkers sowie dem Bremskraftverstärker selbst ist Teil der Erfindung ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens sowie zum Betreiben des Bremskraftverstärkers selbst. Mittels des Steuergeräts kann der Bremskraftverstärker angesteuert werden. Steuern kann in diesem Zusammenhang auch im Sinne einer Regelung verstanden werden. Mittels des Steuergeräts kann die einzustellende Unterstützungskraft zum einen anhand von Kennlinien ermittelt oder auch direkt berechnet werden, mit und ohne Verwendung von Kennlinien. Des Weiteren wird die Einstellung der Unterstützungs kraft und gegebenenfalls der Zusatzkraft des Bremskraftverstärkers durch das Steuergerät gesteuert. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Steuergerät den weiteren Aktuator des Bremskraftverstärkers zur Betätigung der Bremse steuert. Außerdem kann der weitere Aktuator, welcher eine zusätzliche Kraft auf das Eingangselement aufbringt, mittels des Steuergeräts betätigt werden.

Figur 1 zeigt schematisch den erfindungsgemäßen steuerbaren Bremskraftverstärker. Figur 2 zeigt ein Ersatzmodell des Bremskraftverstärkers, welches das Zusammenwirken der von Bremskraftverstärker und Fahrer bei einer Bremsung aufgebrachten beziehungsweise resultierenden Kräfte darstellt.

In Figur 3 a und b ist anhand des Ersatzmodells dargestellt, welche Auswirkungen ein regenerativer Bremsvorgang auf den Bremskraftverstärker und den Fahrer haben kann.

Figur 4 zeigt einen Verlauf einer Charakteristik des Bremskraftverstärkers sowie beispielhaft eine optimierte Charakteristik gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Figur 5 und Figur 6 zeigen anhand des Ersatzmodells, wie eine zusätzliche Kraft auf das Betätigungselement der Bremsanlage aufgebracht werden kann. Zum einen zeigt Figur 5 eine zusätzliche Kraft über Haftreibung, zum anderen Figur 6 eine zusätzliche Kraft aufgebracht über Reibung einer Bremse.

Figur 7 zeigt eine weitere Möglichkeit eine zusätzliche Kraft auf das Betätigungselement aufzubringen.

Die Erfindung geht aus von einem Bremskraftverstärker 1 wie er schematisch in Figur 1 dargestellt ist.

Der Bremskraftverstärker 1 ist im Folgenden als ein steuerbarer und/oder regelbarer Bremskraftverstärker 1 zu verstehen und wird im Folgenden nur noch als Bremskraftverstärker 1 bezeichnet. Steuerbar / regelbar beinhaltet insbesondere, dass die Unterstützungskraft 2 des Bremskraftverstärkers zur Betätigung eines Hauptbremszylinders (nicht dargestellt) variiert werden kann. So kann der Bremskraftverstärker 1 abhängig vom Fahrer eine Unterstützungskraft F_sup 2 aufbringen, beispielsweise in Abhängigkeit von einer Eingangskraft 3, welche in der Regel der Betätigungskraft F_in 3 des Fahrers entspricht. Die Eingangskraft 3 kann gegebenenfalls eine weitere, zusätzliche Kraft neben der Betätigungskraft des Fahrers umfassen, was weiter unten in der Beschreibung des Verfahrens erläutert wird.

Die Eingangskraft 3 wirkt auf das Eingangselement 4. Ebenso kann der Bremskraftverstärker die Unterstützungskraft F_sup 2 in Abhängigkeit eines Betätigungsweges / einer Betätigungsposition des Eingangselements 4 aufbringen.

Ebenso kann der Bremskraftverstärker 1 eine Unterstützungs kraft 2 auch unabhängig von einer Betätigung eines Bremspedals durch den Fahrer bereitstellen, insbesondere unabhängig von einer Betätigungskraft des Fahrers und/oder einem Betätigungsweg des Bremspedals.

Eingangskraft 3 und Unterstützungs kraft 2 wirken zusammen auf ein Ausgangselement 5. Das Ausgangselement kann dann beispielsweise einen Eingangskolben eines Hauptbremszylinders mit einer Ausgangskraft 6 beaufschlagen und so eine Bremsung des Fahrzeugs einleiten. Die

Unterstützungskraft 2 des Bremskraftverstärkers wird von einem Aktuator 7 aufgebracht, beispielsweise einem Motor. Gegebenenfalls kann dies über ein Getriebe geschehen, beispielsweise ein Rotations- Translations-Getriebe. Die Unterstützungs kraft wirkt dann, gegebenenfalls über das Getriebe, auf einen Verstärkerkörper 8. Eingangskraft 3 und Unterstützungskraft 2 werden auf das

Ausgangselement 5 über ein Kopplungselement 9 übertragen, welche die Kräfte zur Ausgangskraft 6 kombiniert. Dabei kann das Kopplungselement unterschiedlich ausgeführt sein. Wesentlich ist für die Erfindung, dass die Deformation des Kopplungselementes sowohl von der Eingangs- als auch von der Unterstützungskraft abhängen kann, es z.B. in Form einer Kraftwaage ausgeführt ist, die eine Abweichung des Verhältnisses der Unterstützungskraft 2 zur Eingangskraft 3 von einem vorgegebenen Verhältnis durch eine Deformation anzeigt. Eine solche Kraftwaage ist beispielsweise eine Reaktionsscheibe, wie sie in Bremskraftverstärkern häufig zu finden ist und von der im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit ausgegangen wird. Die Reaktionsscheibe 9 kann mit dem Ausgangselement 5 direkt verbunden sein, oder auch indirekt über weitere Bauteile. Eingangselement 4 und Verstärkerkörper 8 müssen nicht in direkter Verbindung zu der Reaktionsscheibe stehen. Der Bremskraftverstärker kann einen Leerweg zwischen Eingangselement und Reaktionsscheibe 9 aufweisen, der erst überwunden werden muss, bevor das Eingangselement 4 mit der Reaktionsscheibe 9 zur Anlage kommt.

Figur 2 zeigt anhand eines Ersatzmodells die zum Betreiben des Bremskraftverstärkers notwendigen Größen. Identische Elemente sind in Figur 2 mit denselben Bezugszeichen wie in Figur 1 versehen. Der Aktuator des Bremskraftverstärkers 1 (in Figur 2 nicht eingezeichnet) kann eine Unterstützungskraft 2 auf den Verstärkerkörper 8 aufbringen, was zu einem Verstellweg s_sup 201 des Verstärkerkörpers führt. Bringt der Fahrer eine Eingangskraft F_in 3 auf das Eingangselement 4 auf, so verschiebt sich dieses um einen Weg s_in 202. Über das Kopplungselement 9 werden die Eingangskraft 3 und die Unterstützungskraft 2 zu einer Ausgangskraft F_out 6 zusammengeführt. Das Ausgangselement 5 verschiebt sich dabei um einen Weg s_out 203. Das Ersatzmodell des Bremskraftverstärkers beinhaltet des Weiteren Größen, die die Reaktionsscheibe 9 repräsentieren. So besitzt die Reaktionsscheibe 9 eine Elastizität 204. Außerdem sind in Figur 2 drei Anlagepunkte 205, 206 und 207 zu erkennen. Ein Quotient x gibt das Verhältnis der Strecke x zwischen den Punkten 205 und 207 und der Strecke zwischen Punkten 206 und 207 (hier gekennzeichnet mit der Länge eins) an. Die Hebellängen, also die Länge der Entfernung der Punkte 205,207, sowie der Punkte 206,207 entsprechen Flächen auf der Reaktionsscheibe 9. Die durchgezogene Linie zeigt die Reaktionsscheibe

9 in Ruheposition. Liegt eine Unterstützungskraft 2 und/oder eine Eingangskraft 3 vor, so kann das zu einer Deformation der Reaktionsscheibe 9 führen, dargestellt als gestrichelte Linie 208 in Figur 2. Diese Deformation der Reaktionsscheibe 9 führt zu einem Differenzweg ds 210 zwischen der neuen Position des Punktes 206 bei aufgebrachter Eingangs- und/oder Unterstützungskraft und dem Punkt

207.

Wie oben beschrieben kommt das erfindungsgemäße Verfahren unter anderem dann zum Einsatz, wenn sich der Anteil der Bremswirkung eines regenerativen Teilbremssystems an der Gesamtbremswirkung verändert.

Der Einfachheit halber wird nun davon ausgegangen, dass der Fahrer mit konstanter Eingangskraft bremst, nur unter Beteiligung des hydraulischen Teilbremssystems. Dabei kann der Bremskraftverstärker eine Unterstützungskraft 2 aufbringen. Diese Ausgangssituation ist in Abbildung 3a dargestellt. Auch hier werden die Bezugszeichen der Figuren 1 und 2 beibehalten sofern die bezeichneten Elemente in Figur 3 den Elementen in Figur 1 beziehungsweise 2 entsprechen. Bremst der Fahrer mit konstanter Eingangskraft, dann befindet sich der Punkt 206 an einer Position wie in Figur 3a dargestellt. Durch Aufbringen der Eingangs- und Unterstützungskraft liegt eine Deformation der Reaktionsscheibe 9 vor. Des Weiteren wird nun angenommen, dass eine zusätzliche Bremswirkung durch das regenerative Teilbremssystem hinzukommt. Da die Gesamtbremswirkung konstant gehalten werden soll, wird die Unterstützungskraft reduziert. Dies führt im hydraulischen Teilbremssystem zu einem Abbau des Drucks in den Radbremsen und somit zu einer Reduktion der hydraulischen Bremswirkung. Zusätzliche Effekte eines Hauptbremszylinders und eines eventuell vorhandenen Hydraulikaggregats (ESP oder ABS beispielsweise) werden hier der Einfachheit außen vor gelassen.

Da der Druck im hydraulischen Teilbremssystem durch eine Reduktion der Unterstützungskraft 2 reduziert wurde, fließt Bremsflüssigkeit zurück in den Hauptbremszylinder. Dies führt zu einem Versatz des Ausgangselements 5 entgegen der ursprünglichen Betätigungsrichtung. Dies ist in Figur 3b dargestellt. Die gestrichelte Linie zeigt die Ausgangssituation aus Figur 3a sowie eine Parallelversatz davon um den Weg ds_out 301. Des Weiteren erfolgt eine weitere Deformation der Reaktionsscheibe 9 was zu einer Auslenkung am Berührungspunkt der Eingangsstange delta_s 302 resultiert. Es handelt sich hierbei um eine Positionsänderung relativ zur Positionsänderung des Ausgangselements. Die Elastizität der Reaktionsscheibe 9 kann entweder eine lineare Abhängigkeit zwischen Kraft und Deformationsweg aufweisen oder allgemeiner eine Kennlinie, welche diesen Zusammenhang beschreibt. Für den linearen Fall ergibt sich delta_s zu:

delta_s = 1/c (F_in - x F_sup). Im Fall einer Kennlinie P(F_in - x F_sup) ergibt sich delta_s zu:

delta_s = P(F_in - x F_sup).

Der durch das Ändern der Unterstützungskraft 2 hervorgerufene Versatz d Eingangselements ds_in folgt aus

s_in = s_out + delta_s.

Um den Versatz aufgrund der Änderung der Unterstützungskraft zu untersuchen kann unter Annahme einer konstanten Eingangskraft die Variation der Größe s_in betrachtet werden. Daraus ergibt sich ds. \

\Fin=konst. = ^7 ^^LAF ₊ ^^AF

l» ^SUP 3/ ^SUP

^ΟΓ out °^rsup °^rsup

= ^EL AF 1 ^DDELTA* F

dF out , ^sup dF sup

Wobei hier mitunter die partiellen Ableitungen nach der Ausgangskraft F_out und/ oder der Unterstützungs kraft F_sup gebildet und eingesetzt werden. Der Term ^s out iFut ⁼ Fn ⁺ Fu_P ) repräsentiert die Volumenaufnahme des Bremssystems, abhängig von Fahrer- und Unterstützungskraft. Dieser Zusammenhang ist in der Regel nichtlinear.

Um zu erreichen, dass der Fahrer möglichst wenig von der Änderung der Unterstützungskraft und somit vom Versatz s_in bemerkt muss die Größe ds_in bei konstanter Eingangskraft F_in möglichst klein werden, im Optimalfall gleich null.

Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Kraftänderung minimal sein soll um die Größe ds_in fest zu halten.

Mit der Bedingung ds_in = 0 ergibt sich aus der obigen Gleichung: ds_out . ddelta_s .„ _

— 2HL F H ^S-AF = 0

dF out , ^sup dF sup

Daraus folgt dann aber, dass:

Trägt man in diese Gleichung wieder sämtliche Abhängigkeiten ein, ergibt sich:

dF sup ^~ dF out_t

Der Term auf der linken Seite hängt von der Kennlinie der Reaktionsscheibe 9 ab. Der Term auf der rechten Seite der Gleichung beschreibt wiederum die

Volumenaufnahme des Bremssystems. Sowohl die Kennlinie der Reaktionsscheibe als auch die Volumenaufnahme des Bremssystems sind Größen, die in der Regel bekannt sind oder ansonsten direkt oder indirekt bestimmt werden können. Liegen diese Größen, insbesondere vor, in Form von Kennlinien, so lässt sich aus dem angegebenen Zusammenhang (1) für jede Fahrereingangskraft F_in eine zugehörige Unterstützungskraft F_sup angeben, wobei bei jedem der so gefundenen Wertepaare F_in und F_sup die Bedingung erfüllt ist, dass ds_in = 0 gilt.

Auf diese Weise kann eine optimierte Verstärkerkennlinie ermittelt werden, mittels derer jeder Eingangskraft F_in eine Unterstützungskraft F_sup zugeordnet werden kann. Diese Methode funktioniert unter der Vorraussetzung, dass die Kennlinie der Reaktionsscheibe 9 und die Volumenaufnahme des Bremssystems nicht zu weit voneinander entfernt liegen, so dass die obige Bedingung in sinnvollem Rahmen gelöst werden kann. Die so ermittelte Verstärkerkennlinie kann nun auf unterschiedliche Arten zur Steuerung des Bremskraftverstärkers genutzt werden. Zum einen kann die Verstärkerkennlinie vorab mit dem angegebenen

Zusammenhang (Gleichung 1) berechnet werden. Diese Verstärkerkennlinie wird dann während einer Bremsung, gegebenenfalls inklusive eines Bremsbeitrags eines regenerativen Teilbremssystems, unverändert verwendet. In weiterer Ausgestaltung wird die Verstärkerkennlinie nachkalibriert. Diese

Nachkalibrierung kann aus einem gegebenen Anlass oder auch regelmäßig erfolgen, beispielsweise bei jedem Neustart des Fahrzeugs oder bei Wartungen. Auf diese Weise ist es möglich Verschleiß im Bremssystem, beispielsweise an Bremsbelägen oder Alterungseffekte im Bremssystem bei der Bestimmung der Verstärkerkennlinie zu berücksichtigen. Somit liegt stets eine Verstärkerkennlinie vor, welche an den aktuellen Fahrzeugszustand angepasst ist. Ebenso ist es denkbar, bei der Nachkalibrierung Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise eine Außentemperatur bei der Bestimmung der Kennlinie direkt oder indirekt mit einzubeziehen.

Zum anderen ist es denkbar, die Unterstützungskraft F_sup 2 während einer Bremsung anhand einer Regelung nach Gleichung 1 jederzeit während einer Bremsung bei der noch kein Beitrag einer Bremswirkung eines regenerativen Bremssystems vorliegt, einzuregeln. Zu diesem Zweck kann über eine im Bremskraftverstärker vorhandene Sensorik und/oder über Steuer-/Regelgrößen des Bremskraftverstärkers die Unterstützungs kraft und die Fahrerkraft berechnet werden. Zu dieser Berechnung können beispielsweise Größen wie Signale eines Wegsensors der Eingangsstange 4, eines Positionssensors des Verstärkerkörpers 8, eines Motorpositionssensors des Motors 7 und eines Vordrucksensors des hydraulischen Bremssystems genutzt werden. Ebenso kann die Eingangskraft F_in mittels eines Kraftsensors direkt gemessen werden. Ebenso ist es möglich die Deformation der Reaktionsscheibe 9 zu bestimmen. Die genannte Sensorik ist in den Figuren nicht eingezeichnet.

dP(F_in -xF_su )

Somit kann während einer Betätigung der Bremse, die Größen — dF sowie——— — während der Bremsung berechnet werden.

dF_0Ut

Unter Ausnutzung dieser berechneten Größen kann nun Gleichung (1) zur Regelung des Bremskraftverstärkers, also zur Einstellung der Unterstützungskraft herangezogen werden. Bei den oben aufgeführten Möglichkeiten den Bremskraftverstärker anhand einer

Kennlinie, also vorab berechnet, oder bei einer Regelung mit direkter Berechnung der einzustellenden Unterstützungskraft zu betreiben, gilt es dann noch die Unterstützungskraft gemäß dem Zusammenhang in Gleichung (1) einzustellen.

Dies kann wiederum anhand von Signalen eines Wegsensors der

Eingangsstange 4, eines Positionssensors des Verstärkerkörpers 8, eines Motorpositionssensors des Motors 7 und/oder eines Differenzwegsensors erfolgen. Die genannte Sensorik ist in den Figuren nicht eingezeichnet. Unabhängig davon, ob der Bremskraftverstärker anhand einer Kennlinie, also vorab berechnet, oder bei einer Regelung mit direkter Berechnung der einzustellenden Unterstützungskraft betrieben wird, kann die Eingangskraft F_in, von der die Bestimmung der einzustellenden Unterstützungskraft F_sup ausgeht, entweder direkt gemessen werden, oder auch aus weiteren Größen berechnet werden, beispielsweise aus Signalen eines Wegsensors der Eingangsstange 4.

Die Kennlinie F_in - F_sup muss somit auch nicht zwingend in dieser Form vorliegen, ebenso kann eine Kennlinie s_in - F_sup vorgesehen sein oder die Berechnung der Unterstützungskraft ausgehend von einem Eingangsweg s_in erfolgen. Die Unterstützungskraft wird nun derart eingestellt, dass nicht, wie ursprünglich, ein Differenzweg von null zwischen Verstärkerkörper 8 und Eingangsstange 4 eingestellt wird, sondern derart, dass Gleichung 1 erfüllt wird. Dies kann wiederum anhand eines Differenzwegs eingestellt werden, beispielsweise mittels des eben genannten Differenzwegsensors indem der der neu berechneten Charakteristik F_in- F_sup entsprechende Differenzweg eingeregelt wird.

Figur 4 zeigt zwei unterschiedliche Verstärkerkennlinien. Auf der vertikalen Achse 404 ist die Ausgangskraft F_out 6 aufgetragen, also die Summe aus

Betätigungskraft F_in 3 und Unterstützungskraft F_sup 2. Auf der horizontalen Achse 405 ist die Eingangskraft F_in 3 aufgetragen. Der Verlauf der Kennlinie 401 ist der Verlauf eines herkömmlichen Bremskraftverstärkers. Die Ausgangskraft steigt erst ab einer bestimmten Eingangskraft an, in Figur 4 bei einem Punkt 406. Darauf folgt ein Bereich der Kennlinie indem die Ausgangskraft F_out 6 bei konstanter Betätigungskraft F_in 3 zunimmt, gefolgt von einem Bereich 408, welcher einen linearen Zusammenhang zwischen Ausgangskraft F_out 6 und Betätigungskraft F_in 3 zeigt. In einem Bereich 409 der Kennlinie befindet sich der Bremskraftverstärker bereits in einem Betriebsmodus, der auch als run out bezeichnet wird. Hier kann der Bremskraftverstärker die vorgegebene

Verstärkung nicht mehr oder zumindest nicht mehr komplett aufbringen.

Im Vergleich zum Verlauf der Kennlinie 401 eines herkömmlichen Bremskraftverstärkers kann die optimierte Verstärkerkennlinie basierend auf Gleichung 1 beispielsweise einen Verlauf aufweisen, wie ihn die Kurve 402 in Figur 4 zeigt. Die Charakteristika wie zum Beispiel Maxima, Minima, Steigungen und/oder Wendepunkte in der Kurve sind hier nicht als Einschränkung zu verstehen, sondern dienen lediglich der Illustration. Die gezeigte Kurve soll darstellen, dass die optimierte Verstärkerkennlinie sich von der üblichen Kennlinie unterscheidet, gemäß der der Bremskraftverstärker sonst betrieben wird. Der Verlauf der Kurve kann für unterschiedliche Fahrzeuge, unterschiedliche Bremskraftverstärker mit jeweils unterschiedlicher konstruktiver Ausführung und verwendeten Bauteilen völlig unterschiedliche Verläufe aufweisen. Charakteristisch ist jedoch, dass die Kurve erst von der herkömmlichen Kurve abweicht, sobald die Eingangskraft F_in 3 den Punkt 406 überschritten hat. Sobald der Punkt 406 in Bezug auf die Eingangskraft überschritten ist kommt das Verfahren zum Einsatz. Der Pfeil 403 in Figur 4 zeigt an, was bei einem Zuschalten einer weiteren Bremswirkung bei konstanter Betätigungskraft F_in 3 geschieht. Die Unterstützungskraft F_sup 2 wird reduziert, um die gesamte Bremswirkung konstant zu halten.

Betreibt man den Bremskraftverstärker mit einer optimierten Verstärkerkennlinie nach Gleichung 1, so führt das dazu, dass bei infinitesimal kleinen Änderungen der Unterstützungskraft F_sup die Änderung des Eingangsweges s_in gleich null ist.

Bei Änderungen der Unterstützungskraft F_sup endlicher Größe führt das Betreiben des Bremskraftverstärkers mit der optimierten Verstärkerkennlinie jedoch wieder zu einem Versatz des Eingangselements 4, also zu einer Änderung von s_in 202. Die optimierte Verstärkerkennlinie wird dabei, wie durch den Pfeil 403 angedeutet, verlassen. Das bedeutet, dass eine vollständige Kompensation des Versatzes des Eingangselements 4 auch durch Nutzen einer optimierten Verstärkerkennlinie nicht möglich ist.

Damit der Fahrer keinen Versatz des Eingangselements spürt könnte er die Eingangskraft 3 um einen gewissen Beitrag ändern. Somit wäre es möglich, trotz veränderter Unterstützungs kraft 2 des Bremskraftverstärkers die Betätigungsposition des Eingangselements s_in beizubehalten. Allerdings würde er diese Änderung der Eingangskraft 3 bemerken.

Die Nutzung einer Verstärkerkennlinie nach Gleichung (1) bei Zuschalten einer regenerativen Bremswirkung reduziert die vom Fahrer zusätzlich aufzubringende Kraft um das Eingangselement 4 bei einer Reduktion der Unterstützungskraft F_sup an einer festen Betätigungsposition s_in zu halten. Insbesondere wird die zusätzlich vom Fahrer aufzubringende Kraft minimiert.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die durch das oben beschriebene Verfahren verringerte notwendige Änderung der Eingangskraft 3, welche notwendig ist um das Eingangselement 4 an einer festen Betätigungsposition s_in zu halten, durch eine zusätzliche Kraft aufgebracht. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass durch diese zusätzliche Kraft die Betätigungsposition s_in bei einer konstant bleibenden Betätigungskraft F_in 3 des Fahrers konstant gehalten werden kann und wird. Im Folgenden muss berücksichtigt werden, dass die Eingangskraft 3 nicht mehr zwingend alleine vom Fahrer aufgebracht wird, sondern neben dem vom Fahrer stammenden Anteil eine zusätzliche Kraft umfassen kann.

Analog zu den oben beschriebenen Herleitungen kann die Elastizität ε des hydraulischen Bremssystems in Abhängigkeit der Ausgangskraft F_out wie folgt geschrieben werden

ds„,„

P (F = F. +F

Bildet man ebenfalls analog zum oben beschriebenen Verfahren die Variation der Betätigungsposition 202 des Eingangselements 4 so ergibt sich für den Fall einer linearelastischen Reaktionsscheibe:

Hierbei sind Ä _sup und AF_in Änderungen der Unterstützungskraft 2 und der

Eingangskraft 3, c entspricht dem Wert der Elastizität 204 der Reaktionsscheibe 9 bezogen auf Eingangskraft/Eingangsweg. Anhand dieser Gleichung ist ersichtlich, wie sich eine Änderung der Unterstützungs kraft 2 und der Eingangskraft 3 auf die Betätigungsposition 202 auswirken.

Im weiteren sei angenommen, dass die Elastizität der Reaktionsscheibe 9 bereits so angepasst sei, dass sie einen gewissen Teil des Versatzes des Eingangselements 4, welcher bei einer Reduktion der Unterstützungskraft bei konstanter Eingangskraft auftritt beziehungsweise auftreten würde, bereits kompensiert. Dies entspricht der Situation wie sie oben in Gleichung 1 der ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben ist. Dies lässt sich wie folgt ausdrücken. EAF sup - - ^ AF sup « £AF sup

X

ε— « ε

c

Anhand dieser Gleichung und zusammen mit Gleichung 2 erkennt man folgendes: der Anteil des Weges, welcher auf das Zurückströmen der Bremsflüssigkeit aus dem Bremssystem basiert (eÄ _sup) wird durch die

Deformation der Reaktionsscheibe aufgrund der Reduktion der

X

Unterstützungs kraft (— AF_: ^' ) deutlich reduziert. Da dies jedoch wie oben c

beschrieben nicht vollständig der Fall ist, verbleibt ein geringer Restweg As_jn , den es noch zu kompensieren gilt, beziehungsweise der noch reduziert werden muss.

Dieser kann nun durch eine Änderung der Eingangskraft verblendet werden, d.h über den Term " ε + - F_:„".

F_in umfasst im Gegensatz zur ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens im folgenden nicht nur die vom Fahrer aufgebrachte Betätigungskraft, im folgenden als F_F bezeichnet, sondern zusätzlich eine Kraft, welche im folgenden als F_r bezeichnet wird.

In der zuerst beschriebenen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens war die Änderung der Eingangskraft AF_jn a\s null angenommen worden, da der

Fahrer eine konstante Betätigungskraft F_F als einzigen Beitrag zur Eingangskraft F_in 3 aufgebracht hat. Von einer konstanten Fahrerkraft soll im Folgenden auch weiterhin ausgegangen werden.

Die zusätzliche Kraft F_r kann sich jedoch ändern. Da eine konstante Betätigungskraft AF_F = 0 bedeutet, lässt sich die Veränderung der Eingangskraft 3 in Gleichung (2) wie folgt schreiben:

AF i.n = AF F_F + AF r = AF r Durch Einsetzen in Gleichung (2) wird ersichtlich, dass durch Aufbringen einer zusätzlichen Kraft AF_r ein zusätzlicher Weg von As kompensiert

werden kann.

Um den restlichen Weg, welcher noch nicht über die Reaktionsscheibe 9 kompensiert werden konnte, auch noch zu kompensieren, muss diese zusätzliche Kraft AF_r aufgebracht werden.

Die zusätzliche Kraft z_v _r kann nun auf unterschiedliche Arten aufgebracht werden.

In einer ersten Ausgestaltung kann die zusätzliche Kraft 501 F_r eine passiv aufgebrachte Kraft sein. Hierunter kann beispielsweise eine Haftreibungskraft verstanden werden. Diese Situation ist in Figur 5 dargestellt. Ändert sich die Unterstützungskraft F_sup, so ist mit einem Versatz des Eingangselements 4 zu rechnen. Haltet dieses an einer zusätzlichen Oberfläche 502 so entsteht eine Änderung der zusätzlichen KraftÄ _r , in diesem Fall der Haftreibungskraft, da die

Haftreibungskraft eine Reaktionskraft ist. Die Reibung zwischen Oberfläche 502 und dem Eingangselement 4 ist in Figur 5 durch das Bezugszeichen μ dargestellt Allerdings funktioniert dieses Verfahren nur, wenn der Fahrer während des Bremsvorgangs mit regenerativem und hydraulischem Bremssystem den Druck nicht verändert, beziehungsweise keinen Änderungswunsch vorgibt.

Alternativ oder zusätzlich kann die Reibkraft 501 auch gesteuert oder geregelt werden. So kann beispielsweise eine Bremse an dem Eingangselement 4 vorgesehen sein, welche mit einem Aktuator versehen ist. Dieser Aktuator kann sehr klein ausgelegt werden. Die Reibkraft kann beispielsweise unter Verwendung des Betätigungswegs eines Kolbens des Hauptbremszylinders (nicht eingezeichnet) und der Abweichung der Unterstützungskraft vom zugehörigen Wert ohne regeneratives Bremsen (d.h. Abweichung vom statischen Gleichgewichtswert) als Regel- und/oder Steuergrößen geregelt und/oder gesteuert werden. Beispielsweise ist eine automatische mechanische Regelung 600 der zusätzlichen Kraft auf das Eingangselement möglich. Dies ist in Figur 6 am Ersatzmodell des Bremskraftverstärkers dargestellt. Ein elastisches Element 601 ist baulich mit dem Verstärkerkörper 8 verbunden. Außerdem kann das elastische Element 601 mit einem Hebelarm in Anlage gelangen, welcher drehbar und/oder kippbar an einer Halterung gelagert ist. Die Halterung ist mit der Eingangsstange 4 baulich verbunden. Bewegt sich der Verstärkerkörper 8 in Relation zur Eingangsstange 4 so verändert sich auch die Lage des elastischen Elements 601 in Bezug auf den Hebelarm 602. Der Hebelarm ist derart ausgelegt, dass er eine Kraft 603 auf die Eingangsstange 4 ausüben kann. Über diese Kraft wird das Eingangselement 4 an eine Oberfläche 604 angepresst und führt so zu einer Haft- und/oder Gleitreibung, in Figur 6 symbolisiert durch das Bezugszeichen μ. Durch die Richtung in der sich der Verstärkerkörper 8 in Bezug auf das Eingangselement 4 bewegt - bei Auf- und/oder Abbau der Unterstützungskraft F_sup - kann der Betrag der Kraft 603 variiert werden. Auf diese Weise kann auch die zusätzliche Kraft, also die Reibkraft eingestellt werden. Die hier beschriebene Einstellung der Reibkraft basiert auf einer Reibkraft, welche von einem Differenzweg des Verstärkerkörpers 8 und des Eingangselements 4 abhängt. Durch die Auslegung, Positionierung, Dimensionierung und Lagerung des Hebelarms 602, der Oberfläche 604 und/oder des elastischen Elements 601 kann die Art und Weise wie die Reibkraft sich mit dem Differenzweg verändert vorgegeben werden.

Anzumerken ist, dass die geschilderte mechanische Regelung der zusätzlichen Kraft sowohl bei Aufbau, als auch bei Abbau der Unterstützungskraft verwendet werden kann, also bei Zuschalten eines regenerativen Bremssystems genauso wie beim Abschalten eines regenerativen Bremssystems.

Alternativ ist auch die Reduktion einer vorhandenen Reibkraft möglich. Diese Möglichkeit ergibt sich zum Beispiel, wenn eine oben beschriebene Bremse bereits betätigt wurde. Bei feststehendem Eingangselement kann die Haftreibkraft verwendet werden, da sie eine Reaktionskraft darstellt. Sollte der Fahrer jedoch noch den Druck modellieren, ist dies nicht möglich. Anstatt nun die zusätzliche Kraft über die Haftreibungskraft bereitzustellen, wie bei der passiven Variante oben beschrieben, wird nun eine umgekehrt gerichtete Gleitreibkraft reduziert. Dies funktioniert, da die Gleitreib kraft immer der Bewegung entgegengesetzt wirkt. Diese Reduktion der Gleitreibkraft kann mittels einer Steuerung oder Regelung einer Bremse erfolgen wie bereits geschildert oder auch rein mechanisch wie in Figur 6 dargestellt. Dazu muss die Wirkung der Bremse, welche die Gleitreibkraft auf das Eingangselement 4 auswirkt, reduziert werden.

Alternativ oder zusätzlich kann die zusätzliche Kraft F_r auch mittels eines weiteren Aktuators 701 aufgebracht werden, welcher die zusätzliche Kraft auf das Eingangselement 4 überträgt. Dies ist schematisch in Figur 7 dargestellt. Eine mögliche Ausführung eines solchen Aktuators ist ein Elektromotor, welcher gegebenenfalls über eine Getriebestufe das Eingangselement 4 mit der zusätzlichen Kraft beaufschlagt.

Die Verwendung einer Reibkraft als zusätzliche Kraft kann bei der Bremsbetätigung zu einer Hysterese führen, also zu einem unterschiedlichen Verhaltensweise des Bremskraftverstärkers bei Kraftaufbau im Vergleich zu einem Kraftabbau an der Eingangsstange 4 durch den Fahrer in Hinsicht auf die resultierende Ausgangskraft F_out- Da dieses Verhalten jedoch auch bei herkömmlichen Bremskraftverstärkern auftritt, ist es dem Fahrer bekannt und kann sogar als vorteilhaft empfunden werden.

Die beschriebenen Verfahrensbestandteile, also die Nutzung einer optimierten Verstärkerkennlinie und das Aufbringen beziehungsweise Regeln/Steuern der zusätzlichen Kraft bei regenerativem Bremsen zur Wegkompensation müssen nicht isoliert zueinander betrachtet werden. Ebenso ist es denkbar und möglich, ja sogar vorteilhaft die zwei Ausgestaltungen hintereinander oder parallel zu betreiben. Betreibt man den Bremskraftverstärker bei nicht regenerativem Bremsen anhand der optimierten Verstärkerkennlinie, so reduziert man den Versatz des Eingangselements bei Zuschalten eines Generatormoments, und reduziert die zusätzlich aufzubringende Kraft, welche benötigt wird, um das Eingangselement an einer Betätigungsposition zu halten. Um das Zuschalten des regenerativen Bremssystems vollständig zu verstecken, kann dann gegebenenfalls im Anschluss die zusätzliche Kraft in wenigstens einer der beschriebenen Arten aufgebracht werden. Ebenso ist denkbar, den Verstärker bei nicht regenerativem Bremsen, also bei rein hydraulischem Bremsen gemäß einer herkömmlichen Kennlinie, zu betreiben, beispielsweise Kennlinie 401 in Figur 4, und dann bei Zuschalten des regenerativen Bremssystems die Kennlinie zu wechseln, hin zu der optimierten Kennlinie. Der Übergang könnte hierbei jedoch vom Fahrer bemerkt werden.

Generell bleibt anzumerken, dass die hier geschilderten Verfahren und Anwendungen zwar nur beim Zuschalten eines regenerativen Teilbremssystems beschrieben wurden, jedoch in keiner Weise darauf beschränkt sind. Genauso ist ein Abschalten eines regenerativen Teilbremssystems möglich, oder auch eine

Veränderung der jeweiligen Anteile des hydraulischen sowie des regenerativen Teilbremssystems an der Gesamtbremswirkung.

Claims

Ansprüche

1) Verfahren zum Betreiben eines regelbaren Bremskraftverstärkers (1) eines hydraulischen Bremssystems wobei der Bremskraftverstärker (1) eine Unterstützungs kraft auf ein Ausgangselement (5) des Bremskraftverstärkers aufbringt, wobei die aufzubringende Unterstützungskraft (2) in Abhängigkeit wenigstens einer Information bezüglich wenigstens eines elastischen Elements (9), welches sich zwischen einem Eingangselement (4) des Bremskraftverstärkers und dem Ausgangselement (5) befindet, wenigstens einer Information bezüglich eines Druck-Volumen- Zusammenhangs des hydraulischen Bremssystems bestimmt wird, insbesondere einer p-V- Kennlinie,

sowie einer vom Fahrer aufgebrachten Eingangskraft (3), die auf das Eingangselement aufgebracht wird

festgelegt wird und die Unterstützungskraft (2) eingestellt wird.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterstützungskraft (2) bei einer vom Fahrer aufgebrachten Eingangskraft (3) derart eingestellt wird, dass eine Rückwirkung auf den Fahrer bei einer Änderung der Unterstützungskraft (2) reduziert wird.

3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterstützungskraft derart eingestellt wird, dass eine infinitesimal kleine Änderung der Unterstützungskraft (2) zu einer verschwindenden Verschiebung des Eingangselements (4) des Bremskraftverstärkers (1) führt, insbesondere zu einer Verschiebung von null.

4) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterstützungskraft derart eingestellt wird, dass bei einer endlichen Veränderung der Unterstützungskraft (2) eine Zusatzkraft (603, 501, μ, 701) zur Eingangskraft (3), welche aufgebracht werden muss, um das Eingangselement (4) an derselben Position zu halten, minimal ist, insbesondere gleich null ist.

5) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die aufzubringende Zusatzkraft von einem Aktuator (701) aufgebracht wird.

6) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die aufzubringende Zusatzkraft durch eine Reibkraft (501) aufgebracht wird.

7) Verfahren nach Anspruch 5 und/oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die aufzubringende Zusatzkraft durch eine geregelte Reibkraft (601), insbesondere durch eine Bremse aufgebracht wird, insbesondere durch eine mechanisch und/oder elektrisch geregelte Reibkraft (601).

8) Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse eine Reibbremse ist, die direkt oder indirekt auf das Eingangselement (4) wirkt.

9) Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bremskraftverstärker (1) Teil eines hydraulischen Teilbremssystems einer Gesamtbremsanlage ist, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Änderung der Unterstützungskraft (2) ein hydraulisches Bremsmoment eingestellt wird, wobei mittels des hydraulischen Bremsmoments eine Bremsmomentdifferenz zwischen einem Gesamtbremsmoment und einem regenerativen Bremsmoment reduziert wird, insbesondere diese Bremsmomentdifferenz kompensiert wird.

10) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aufzubringende Unterstützungs kraft in Abhängigkeit von der Eingangskraft oder des Eingangswegs des Eingangselements (4) mittels einer Kennlinie im Fahrzeug hinterlegt ist, wobei die Kennlinie in Abhängigkeit der wenigstens einen Information bezüglich des wenigstens einen elastischen Elements (9) sowie in Abhängigkeit wenigstens einer Information bezüglich eines Druck- Volumen-Zusammenhangs des hydraulischen Bremssystems bestimmt wird. 11) Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennlinie nachkalibriert wird, insbesondere bei Wartungsintervallen oder im Rahmen einer Überprüfung vor oder bei Start des Fahrzeugs.

12) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aufzubringende Unterstützungskraft (2) während der Bremsung, in Abhängigkeit von der Eingangskraft, der wenigstens einen Information bezüglich des wenigstens einen elastischen Elements (9) sowie in Abhängigkeit von wenigstens einer Information bezüglich eines Druck- Volumen-Zusammenhangs des hydraulischen Bremssystems berechnet wird.

13) Verfahren nach Anspruch 10 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangskraft mittels eines Kraftsensors ermittelt oder anhand wenigstens eines Signals eines Wegsensors des Eingangselements (4) berechnet wird.

14) Regelbarer Bremskraftverstärker dadurch gekennzeichnet, dass der Bremskraftverstärker (1) eine Unterstützungs kraft (2) auf ein Ausgangselement (5) des Bremskraftverstärkers (1) aufbringt, wobei die aufgebrachte Unterstützungskraft (2) von

wenigstens einer Information bezüglich wenigstens eines elastischen Elements (9), welches sich zwischen einem Eingangselement (4) des Bremskraftverstärkers und dem Ausgangselement (5) befindet, wenigstens einer Information bezüglich eines Druck-Volumen- Zusammenhangs des hydraulischen Bremssystems bestimmt wird, insbesondere einer p-V-Kennlinie,

sowie von einer vom Fahrer aufgebrachten Eingangskraft (3), die auf das Eingangselement aufgebracht wird

abhängt.

15) Bremskraftverstärker nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremskraftverstärker die Unterstützungskraft (2) und eine Zusatzkraft (603, 501, μ, 701), welche bei einer endlichen Änderung der Unterstützungskraft (2) auf das Eingangselement (4) aufgebracht werden muss, aufbringt und einem Versatz des Eingangselements (4) entgegenwirkt, insbesondere das Eingangselement (4) an derselben Position hält.

16) Bremskraftverstärker nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremskraftverstärker einen zusätzlichen Aktuator umfasst, (701, 600) der die Zusatzkraft (603, μ, 701) aufbringt.

17) Bremskraftverstärker nach Anspruch 14 oder 15 dadurch gekennzeichnet, dass der Bremskraftverstärker eine mechanisch und/oder elektromechanisch betätigbare Bremse, welche auf das Eingangselement (4) des Bremskraftverstärkers (1) wirkt, aufweist, wobei durch Betätigen der Bremse die Zusatzkraft (603, 501, μ) aufgebracht wird.

18) Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens zum Betreiben eines Bremskraftverstärkers nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die aufzubringende Unterstützungskraft (2) durch das Steuergerät berechnet oder anhand einer Kennlinie festgelegt wird, und wobei der Bremskraftverstärker durch das Steuergerät zur Einstellung der Unterstützungskraft und gegebenenfalls der Zusatzkraft gesteuert wird.