Die Erfindung betrifft ein Aktuatorsystem, insbesondere elektromechanisches Bremssystem mit den Merkmalen vom Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Betriebsverfahren dazu.

Eine elektromechanisch betätigbare Kraftfahrzeugbremse mit einem Aktuator ist grundsätzlich bekannt, und umfasst einen Elektromotor, der durch eine elektronische Steuereinheit (ECU) anzusteuern ist. Die Fahrzeugbremse hat ein Betätigungselement (Bremskolben) , der auf wenigstens ei ^¬ nen Reibbelag wirkt und aus einer Ruhestellung in eine Betätigungsstellung verschiebbar ist, in der das Betätigungselement den Reibbelag gegen einen Reibring anlegt. Das Betätigungselement (Bremskolben) ist durch eine Elektromotor-Getriebeeinheit betätigbar. Der Reibbelag kann dadurch dosiert an einen Reibring angelegt werden.

Aktuatoren in Kraftfahrzeugen, insbesondere Aktuatoren zur Betätigung von Kraftfahrzeugbremsen, sind stark unterschiedlichen Beanspruchungen und Betriebstemperaturen ausgesetzt. Um das Fahrzeug stets sicher abzustellen, ist eine definierten Zuspannkraft bereitzustellen, die durch eine vorgegebene, definierte Bestromung des Aktuators im Rahmen von einer Steuerung oder Regelung des Aktuators unter Einbezug von aktuellen Betriebsparametern vorgenommen werden kann.

Aus der DE 103 61 042 B3 geht ein Verfahren zur Steuerung einer elektrisch betätigbaren Feststellbremse hervor. Bei diesem Verfahren wird zur Kompensation von alterungs- und verschleißbedingten Änderungen der Zuspannkraft bzw. von Änderungen der Zuspannkraft auf Grund von Änderungen des Widerstands und/oder der Temperatur des Elektromotors oder einem Wirkungsgradverlust, der Abschaltström des Elektromotors variiert. Es besteht die Kritik, dass das oben beschriebene Verfahren einem Aktuator prinzipiell eine Wirkungsgradverschlechterung zubilligt, während an andere Fahrzeugsysteme (Bordnetz) erhöhte Leistungsanfor ^¬ derungen gestellt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Aktuatorsystem und ein besonders effizientes, verbessertes Betriebsverfahren für ein Aktuatorsystem bereitzustellen, welches eine Systemverbesserung auf Grundlage von einem ganzheitlichen Ansatz ermöglicht, und dadurch eine verbesserte Integration im Fahrzeug ermöglicht.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale vom Pa ^¬ tentanspruch 1 gelöst. Demnach wird die Steuereinheit in die Lage versetzt einen Soll-Ist-Wertvergleich durchzuführen und in Abhängigkeit von dem Ergebnis eine Hilfsbetäti ^¬ gung anzufordern. Dies dient zur Reduktion einer elektrischen Fahrzeugbordnetzbeanspruchung auf.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Steuereinheit von dem Aktuatorsystem als Eingangs ^¬ größe eine Information über einen hydraulisch eingesteuerten Druck zugeführt wird. Demnach wird vorgeschlagen, dass zur Energieeinsparung eine Unterstützungsnachfrage nach einer anderen Energiequelle bewertet wird, und dass eine Unterstützungsnachfrage in Ab ^¬ hängigkeit von der Bewertung durch die Steuereinheit wei ^¬ tergegeben, abgeändert, oder revidiert wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung anhand der Zeichnung hervor. In der Zeichnung zeigt jeweils schematisch:

Fig. 1 ein bekanntes Bremssystem umfassend Komponenten der Feststellbremse, und

Fig. 2 schematisches Schaubild zur Verdeutlichung des anliegenden Motorstroms I über der Zeit t beim

Zuspannen .

Ein bekanntes Kraftfahrzeugbremssystem 1 gemäß Fig. 1 weist zumindest für jedes Rad einer Achse einen Aktuator 5 auf, der über eine oder mehrere elektrische Versorgungsleitungen 7 jeweils mit einer Steuereinheit 10 verbunden ist. Fig. 1 zeigt ferner eine elektrische Betätigung der Steuereinheit 10 über eine (ggf. mehrfach redundant ausgebildete) elekt ^¬ rische Leitung 12 zum Betätigungsschalter 14 der Feststellbremse, mit dem das Zuspannen oder Lösen der Feststellbremse durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs initiiert werden kann. Die Steuereinheit 10 weist eine elektrische Span ^¬ nungsversorgung 15 auf. Weiterhin können die Aktuatoren 5 Sensoren S, wie insbesondere Temperatursensoren,

Drehzahlssensoren, Kraftsensoren oder ähnliche Geber, Schalter oder Betätigungselemente aufweisen, die über zusätzliche Datenleitungen 6 zur Informationsübermittlung mit der Steuereinheit 10 verbunden sind. Jeder Aktuator umfasst einen Elektromotor 28 und ein Getriebe G sowie ggf. ein Bremssattelgehäuse .

Eine universelle Anwendung eines elektronisch angesteuerten Aktuators 5 in Kraftfahrzeugen, sowie eine Erfassung anderer oder zusätzlicher physikalischer Betriebs- und Kenngrößen, ist ohne weiteres denkbar, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen.

Die Figur 2 verdeutlicht einen charakteristischen Verlauf einer Zuspannkraft F, einer Position S von einer Spindel, Bremsbelags 2,3 o.a., Stromaufnahme I und der Spannung U beim Zuspannen eines Aktuators 5, jeweils über der Zeit t. In der Steuereinheit 10 wird zu diesem Zweck insbesondere die Stromaufnahme I beobachtet. Die Zuspannkraft F ist in Fig. 2 gestrichelt dargestellt, die Position S ist strich ^¬ punktiert und die Stromaufnahme I des elektromechanischen Aktuators 15 ist durch eine Aneinanderreihung von „+"- Symbolen dargestellt. Lediglich die anliegende Spannung U ist in Fig. 2 als durchgezogene Linie dargestellt.

Zu Beginn befindet sich der Aktuator 5 im gelösten Zustand, d.h. die Position S beträgt „null" und die Zuspannkraft F beträgt ebenfalls „null", wie es bei Position 20 zum Zeit ^¬ punkt to dargestellt ist. Ziffer 21 verdeutlicht, dass zu Beginn eines Zuspannvorgangs ein vergleichsweise hoher An ^¬ laufstrom notwendig ist, um die mechanische Trägheit zu überwinden und auch von dem Zustand der Ruhereibung in einen Zustand einer Bewegungsreibung zu gelangen. Zum Zeitpunkt ti endet diese Anlaufphase und es schließt sich bis zum Zeitpunkt t ₂ eine so genannte Anlegephase an. Zum Zeit ^¬ punkt t ₂ sind Bremsbeläge 2,3 an deren Reibpartner 4 ange- legt und dementsprechend steigt mit zunehmendem Weg s die Zuspannkraft F, wie es bei Ziffer 23 dargestellt ist. Die Zuspannkraft F steigt während dieser Zuspannphase bis zum Zeitpunkt t3 mit einer ersten Steigung an. Nahezu parallel dazu verläuft die Stromaufnahme I . Im Zeitpunkt t3 knickt die Steigung der Zuspannkraft F ab und der Verlauf der Stromaufnahme I beschreibt ab Ziffer 23 einen Wendepunkt, weil Elastizitäten wie insbesondere ein vorgespanntes Fe ^¬ derpaket mit einer definiert-vorgegebenen Federsteifigkeit bis Ziffer 24 komprimiert wird. Zum Zeitpunkt t4 ist die Zuspannkraft derart groß, dass die Elastizität vollständig - auf Block - komprimiert ist. Die Stromaufnahme I be ^¬ schreibt daher beginnend mit Zeitpunkt t ₄ einen Wendepunkt und folgt nahezu parallel der wiederum stark steigenden Zuspannkraft F.

Zum Zeitpunkt ts erreicht die Stromaufnahme I den maximalen Strompegel I _max . Gleichzeit findet keine weitere Weg- Verschiebung bzw. Anlage von Bremsbelägen 2,3 statt und die Lage S verändert sich nach dem Zeitpunkt ts ebenfalls nicht mehr. Deshalb bleibt die erzeugte Zuspannkraft F nach dem Zeitpunkt ts konstant, die gesetzlich definierte

Zuspannkraft ist erreicht, und der Aktuator wird abgeschal ^¬ tet .

Das Aktuatorsystem ist konstruktiv so konzipiert, dass am Bremsbetätigungsorgan (Bremskolben) eine Überlagerung von hydraulischer Energie und (elektro- ) mechanischer Energie derart möglich ist, dass elektromechanische Spannkraftan ^¬ teile, elektrohydraulische Spannkraftanteile und rein hyd ^¬ raulische Spannkraftanteile gebündelt aufgeprägt werden können. Auf dieser Grundlage ermöglicht die Erfindung eine verbesserte Aktuator-Ansteuerung, indem es erfindungsgemäß ermöglicht wird, nicht nur zu erkennen, ob und wann eine Notwendigkeit für eine zusätzliche Unterstützung durch eine andere Energiequelle gegeben ist, sondern eine zusätzliche Prüfung anhand von wenigstens einem Soll-Istwertvergleich vorzunehmen, so dass geprüft wird, ob eine Nachfrage, bei ^¬ spielsweise nach einem energieintensiven, elektrohydrauli- schen Zuspannkraftaufbau revidiert oder gegebenenfalls ab ^¬ geändert wird, indem diese zusätzliche Energienachfrage beispielsweise durch mechanische Fahrerenergie befriedigt wird, so dass das Verfahren ein verbessertes Energiemanage ^¬ ment ermöglicht, und ein elektrisches Fahrzeugbordnetz schonen kann. Bevor die Steuereinheit irgend eine andere Energiequelle zur Spannkraftunterstützung gewissermaßen automatisiert betätigt, erfolgt erfindungsgemäß eine Bewer ^¬ tung und Begutachtung der herrschenden Umgebungs- und Rahmenbedingungen. Es kann beurteilt werden, ob und wie die Situation durch intelligente, ggf. vernetzte und zeitlich unterschiedlich gestaffelte Anforderung von Hilfsenergie durch periphere Systeme, Aktuatoren, Fahrzeugführer verbessert werden kann. Dabei wird folglich verifiziert, ob eine prinzipiell nachgefragte Unterstützungsnachfrage zwingend erforderlich ist, oder ob und wie eine abgeänderte Betäti ^¬ gung durch ein ESP-System per fremdbetätigtem elektrohyd- raulischem Druckaufbau auszuführen ist. Es wird also zwecks Energieeinsparung oder Schonung von elektrischen Versorgern / Bordnetz ermöglicht, dass eine Unterstützungsnachfrage gewissermaßen vollständig verworfen werden kann. Mit anderen Worten wird es durch die Erfindung ermöglicht, eine Mindestzuspannkraft gewissermaßen adaptiv in Abhängigkeit von Fahrzeug- und Umgebungsbedingungen anzupassen. Demzufolge kann die Erfindung auch vorsehen, dass als Fallback- lösung bei überlastetem elektrischen Bordnetz, geringer Fahrzeugmasse und Beladung in Verbindung mit einem Gefälle ^¬ oder steigungsfreien Stellplatz eine bedarfsgerecht, minimal gewählte Zuspannkraft definiert ist. Es ist also mög ^¬ lich, die Zuspannkraft adaptiv an die zwingend notwendigen Lastzustände unter Schonung vom elektrischen Bordnetz anzupassen. Im Ergebnis wird unnötiger Energieverbrauch reduziert, und unnötige Beanspruchung von Fahrzeugbauteilen durch ständige Beanspruchung in Höhe der gesetzlich definierten Mindestzuspannkraft ist vermieden. Im Ergebnis wird dadurch der, für die Zuspannvorgänge erforderliche, Ener ^¬ gieverbrauch gesenkt, und das Parkbremssystem wird durch bedarfsgerechte Beanspruchung geschont, ohne die Sicherheit zu gefährden.

Es ist möglich, den Soll-Istwert-Vergleich zyklischperiodisch mit einer vorgegebenen, konstanten oder variablen Taktfrequenz vorzusehen.

Der Steuereinheit 10, ECU wird als Eingangsgröße ein Strom ^¬ bedarf von dem Aktuator 5 zugeführt. Zur Beurteilung und Bewertung von Änderungen also des zeitlichen (Zuspann- ) Verhaltens von dem Aktuatorsystem wertet die Steuereinheit 10, ECU die zeitliche Änderung des Strombedarfs von dem Ak ^¬ tuator 5 aus. In diesem Zusammenhang wird der Steuereinheit 10, ECU, zur Ausführung von dem Soll-Istwertvergleich wenigstens eine Informationen über Art und Umfang einer Betriebsbremsbetätigung, wie insbesondere wenigstens ein ge ^¬ messener, hydraulischer Druckwert, zugeführt um eine

Summenzuspannkraft zu ermitteln. Des Weiteren wird eine Prüfung durchgeführt, inwiefern der gemessene hydraulische Druckwert mit einem hydraulischen Druck in einem Zylinder, wie insbesondere Hauptzylinder und/oder Radbremszylinder, korreliert. Die Mindestzuspannkraft kann adaptiv veränder ^¬ bar derart vorgesehen sein, dass die elektromotorische Aktuatorbetätigung in Abhängigkeit von mehreren, in Zyklen ausgeführten Soll-Istwertvergleichen adaptiv-veränderbar gesteuert oder geregelt ausgeführt wird.

Die Steuer- und Regelvorgänge der Steuereinheit 10, ECU, wie insbesondere eine Nachfrage nach Hilfsbetätigung in Ab ^¬ hängigkeit von den Betriebs-, Fahrzeugzeug- und/oder Peri ^¬ pheriebedingungen wird unter Vernetzung mit peripheren Komponenten gesteuert oder geregelt ausgeführt. Insbesondere ist die elektronische Steuereinheit 10, ECU mit wenigstens einer elektronischen Steuereinheit eines Betriebsbremssys ^¬ tems zwecks Übertragung und/oder Austausch von Daten, Signalen und ähnlichem vernetzt (Bus-System) vorgesehen, und wobei das Betriebsbremssystem durch die elektronische Steu ^¬ ereinheit (wie ein hydraulischer Aktuator) fremdbetätigt werden kann. Es ist in diesem Zusammenhang möglich, dass die elektronische Steuereinheit (10, ECU) der elektronischen Steuereinheit auf Grundlage des/der Soll-Istwert-Vergleiche wenigstens einen Sollwert zur Ansteuerung von dem hydrauli ^¬ schen Aktuator vorgibt. Dabei ist vorgesehen, dass der Sollwert einen hydraulischen Druck definiert, der von dem Aktuator ausgeführt wird. Der Sollwert kann fest gespei ^¬ chert oder variabel abänderbar vorgesehen sein.

In Zusammenhang mit der Nutzung der Erfindung ist es zur Schonung vom elektrischen Bordnetz möglich, dass eine Nachfrage nach Hilfsbetätigung abgebrochen oder unterdrückt wird, wenn der Steuereinheit 10, ECU Informationen vorlie ^¬ gen, dass eine Nachfrage einer Hilfsbetätigung nicht zum Erreichen der Mindestzuspannkraft führt, und wobei das Aktuatorsystem zusätzlich eine Fehlermeldung emittiert.

Die Erfindung kann grundsätzlich bei elektrischen Parkbremsen verwendet werden, die über integrierte Bremssättel ver ^¬ fügen (integriert bedeutet hier hydraulische Kraft und elektromechanisch erzeugte Kraft wirken auf ein gemeinsames Kraftübertragungsglied zum Aufbau einer Bremssattelspan- kraft) und ist unabhängig von einer konkreten Ausführung des Steuergerätes (Einzelnes Steuergerät ausschließlich für EPB-Funktionen oder ein integriertes Steuergerät EPB- und ABS/ESP-Funktionen) zum Ansteuern der elektromechanischen Aktuatoren der Feststellbremse.

Ganz grundsätzlich ist die Erfindung jedoch für das

Energiemanagment bei jedwedem Aktuator oder zur Verwendung bei elektromechanisch betätigbaren Fahrzeugbremsen prinzipiell geeignet.

Bezugs zeichenliste

I Kraftfahrzeugbremssystem

2,3 Reibpartner (Reibbelag)

4 Reibpartner (Bremsscheibe/Reibring)

5 Aktuator

6 Datenleitung

7 Versorgungsleitung

8 Elektronikeinheit (Aktuator)

9 Elektronikeinheit (ECU)

10 Steuereinheit (ECU)

II Entstörmittel

12 Versorgungsleitung

13 Hydraulikleitung

14 Betätigungsschalter

15 Spannungsversorgung

20-24 Markierungspunkte

28 Elektromotor

MPA Motor Pumpen Aggregat

I Strom

n Drehzahl (Aktuatoraktivität ) t Zeit

tO bis ti Zeitpunkt

S Sensor

v Temperatur

F Zuspannkraft

s Weg

U Spannung

G Getriebe