Titel

Verfahren zum Betreiben eines bremskraftverstärkten Bremssvstems eines Fahrzeugs und Steuervorrichtung für ein bremskraftverstärktes Bremssvstem eines Fahrzeugs

Die Erfindung betrifft ein Verfahren eines bremskraftverstärkten Bremssystems eines Fahrzeugs. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Steuervorrichtung für ein bremskraftverstärktes Bremssystem eines Fahrzeugs.

Stand der Technik

Um einem Fahrer eines Fahrzeugs ein komfortables Betätigen eines Betätigungselements eines Bremssystems, wie beispielweise eines Bremspedals, zu ermöglichen, weist ein Bremssystem in der Regel einen Bremskraftverstärker auf. Das Bremssystem mit einem Bremskraftverstärker wird oft als bremskraftverstärktes Bremssystem bezeichnet.

Ein Bremskraftverstärker ist dazu ausgelegt, eine Unterstützungskraft bereitzustellen, welche zusätzlich zu einer von dem Fahrer auf das Betätigungselement ausgeübten Fahrerbremskraft das Abbremsen mindestens eines Rads bewirkt. Geeignete Bremskraftverstärker sind beispielsweise in der DE 10 2005 024 577 A1 , der DE 10057 557 A1 und in der DE 103 27 553 A1 beschrieben.

Fig. 1A und B zeigen schematische Darstellungen zum Erläutern einer Funktionsweise eines herkömmlichen Bremskraftverstärkers.

Das in Fig. 1 A teilweise schematisch wiedergegebene Bremssystem weist ein Betätigungselement 10 auf, welches beispielsweise als Bremspedal ausgebildet ist. Über ein Betätigen des Betätigungselements 10 kann der Fahrer eine Fahrerbremskraft Ff und einen ersten Verstellweg s1 auf eine weiterleitende Komponente des Bremssystems, beispielsweise auf einen Eingangskolben 12, ausüben (siehe Ersatzschaltbild der Fig. 1 B). Zusätzlich ist die Fahrerbremskraft Ff über eine (nicht skizzierte) Betätigungsele- ment-Sensorik erfassbar. Die Betätigungselement-Sensorik umfasst beispielsweise einen Kraftsensor zum Messen der Fahrerbremskraft Ff und/oder einen Wegsensor zum Ermitteln des ersten Verstellwegs s1 einer verstellbaren Komponente des Betätigungselements 10.

Das Bremssystem weist zusätzlich einen Bremskraftverstärker 14 auf. Der Bremskraftverstärker 14 ist dazu ausgelegt, eine Unterstützungskraft Fu bereitzustellen, damit der Fahrer die zum Abbremsen seines Fahrzeugs benötigte Kraft nicht vollständig als Fahrerbremskraft Ff aufbringen muss. Die von dem Bremskraftverstärker 14 bereitgestellte Unterstützungskraft Fu kann beispielsweise eine Funktion der Fahrerbremskraft Ff sein.

Das Betätigungselement 10 und der Bremskraftverstärker 14 sind so in dem Bremssystem angeordnet, dass zumindest die Fahrerbremskraft Ff und die Unterstützungskraft Fu eine Gesamtbremskraft Fg bewirken. Die Gesamtbremskraft Fg kann jedoch noch mindestens eine weitere Kraft umfassen. Beispielsweise überträgt der Bremskraftverstärker 14 die Unterstützungskraft Fu und einen zweiten Verstellweg s2 auf einen Unterstützungskolben 16, welcher zusammen mit dem Eingangskolben 12 an ein Koppelelement, wie die gezeigte Reaktionsscheibe 18, gekoppelt ist. In dem Ersatzschaltbild der Fig. 1 B wirken der Eingangskolben 12 auf einen ersten Punkt P1 und der Unterstützungskolben 16 auf einen zweiten Punkt P2 der Reaktionsscheibe 18. Wie der Fachmann erkennt, können die Punkte P1 und P2 Flächen entsprechen. Beispielsweise entspricht der Punkt P2 bei einem rohrförmigen Unterstützungskolben 16 einer Ringfläche.

Auf diese Weise sind die Gesamtbremskraft Fg und ein dritter Verstellweg s3 auf eine ausgangsseitig von dem Koppelelement angeordnete Komponente, wie beispielsweise dem Ausgangskolben 20, übertragbar. Dabei berührt der Ausgangskolben 20 die Reaktionsscheibe 18 an einem dritten Punkt P3, bzw. an einer entsprechenden.

Ein Quotient x gibt das Verhältnis eines ersten Abstands zwischen den Punkten P2 und P3 und eines zweiten Abstands zwischen den Punkten P3 und P1 an. Im Falle einer elastischen Reaktionsscheibe 18 wird diese bei einer Fahrerbremskraft Ff ≠ O und/oder einer Unterstützungskraft Fu ≠ O deformiert (in Fig. 1 B nicht dargestellt). Die Verbiegbarkeit der Reaktionsscheibe 18 kann als Elastizität e angegeben werden. o

Der Ausgangskolben 20 ist an eine verstellbare Komponente 21 eines Kraft-Druck- Umwandlungselements, beispielsweise eines Hauptbremszylinders 22, gekoppelt. An das Kraft-Druck-Umwandlungselement ist ein mit einem Bremsmedium gefüllter (nicht skizzierter) Bremskreis mit mindestens einem Radbremszylinder angeschlossen. Durch eine Veränderung eines Bremsdrucks in dem mindestens einen Radbremszylinder kann das mindestens eine zugeordnete Rad abgebremst werden.

Das Betreiben eines herkömmlichen Bremskraftverstärkers ist jedoch mit mehreren Nachteilen verbunden. Beispielsweise führt das Bereitstellen einer Unterstützungskraft Fu ≠ O bei einem Fahrzeugstillstand und/oder bei einem Aktivieren eines weiteren Zusatz-Bremsmoments, welches zusätzlich zu dem über die Gesamtbremskraft Fg bereitgestellten Gesamtbremsmoment auf mindestens eines der Räder des Fahrzeugs wirkt, in der Regel zu einem unnötigen Energieverbrauch des Bremssystems. Des Weiteren kann ein Vibrieren des dritten Verstellwegs s3, beispielsweise bei einem Betrei- ben einer Pumpe des Bremssystems, aufgrund der Verbiegbarkeit des Koppelelements ein entsprechendes Vibrieren des ersten Verstellwegs s1 bewirken. Die damit verbundene Bewegung des Betätigungselements ist für den Fahrer häufig irritierend. Es ist deshalb wünschenswert, über ein bremskraftverstärktes Bremssystem mit einem reduzierten Energieverbrauch und/oder einem verbesserten Bedienkomfort bei einem Betätigen des Betätigungselements zu verfügen.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Betreiben eines bremskraftverstärkten Brems- Systems eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Steuervorrichtung für ein bremskraftverstärktes Bremssystem eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 10.

Durch die Anpassung der Unterstützungskraft an den Betriebsmodus ist der Energie- verbrauch des Bremskraftverstärkers reduzierbar. Gleichzeitig bleibt die Bremskraftverstärkung regelbar. Insbesondere kann über die vorliegende Erfindung eine Rückwirkung einer aktivierten Pumpe des bremskraftverstärkten Bremssystems und/oder eines verblendeten Zusatz-Bremsmoments auf eine Stellung des Betätigungselements des bremskraftverstärktes Bremssystems unterbunden werden. Ebenso können über die vorliegende Erfindung anstelle der aktivierten Pumpe eine Ventil- Aktivierung/Ventilbetätigung und/oder ein Schalten der EV (beispielsweise eine EV- Aktivierung) kompensiert werden. Somit sind die beim Stand der Technik auftretenden Störungen durch eine aktivierte Pumpe und/oder ein geschaltetes Ventil, welche herkömmlicherweise das Pedalgefühl negativ beeinflussen, behebbar. Das erfindungsgemäße Verfahren und die entsprechende Steuervorrichtung sind nicht nur für ein Verblenden eines zusätzlichen Bremsmoments, sondern auch in einem ABS-Manöver einsetzbar.

Dies gewährleistet einen verbesserten Bedienkomfort bei einem Betätigen des Betätigungselements für den Fahrer.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die korrespondierende Steuervorrichtung sind an einem kostengünstigen Bremssystem mit einem einfachen Aufbau anwendbar. In der Regel wird zum Ausführen des Verfahrens und zum Verwenden der Steuervorrichtung keine zusätzliche Sensorik des Bremssystems benötigt.

Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen beschrieben. Entsprechende Ausführungsformen der Steuervorrichtung sind ebenfalls möglich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1A und B schematische Darstellungen zum Erläutern der Funktionsweise eines herkömmlichen Bremskraftverstärkers;

Fig. 2 ein Flussdiagramm zum Darstellen einer ersten Ausführungsform des

Verfahrens;

Fig. 3A bis D schematische Darstellungen eines Kopplungsmechanismus eines

Bremssystems zum Darstellen einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens; und Fig. 4 ein Bremssystem, mit welchem Weiterbildungen des Verfahrens ausführbar sind.

Ausführungsformen der Erfindung

Fig. 2 zeigt ein Flussdiagramm zum Darstellen einer ersten Ausführungsform des Verfahrens.

In einem Verfahrensschritt S1 wird überprüft, ob bei einem vorliegenden Betriebsmodus ei- nes über das Verfahren betriebenen bremskraftverstärkten Bremssystems ein auf mindestens ein Rad des Fahrzeugs ausgeübtes Gesamtbremsmoment mit einem vorgegebenen Soll-Gesamtbremsmoment übereinstimmt und/oder eine Verschiebung eines Bremsmediumvolumens in ein Kraft-Druck-Umwandlungselement ausgeführt wird. Beispielsweise kann dabei das Gesamtbremsmoment gemessen und anschließend mit dem vorgegebenen SoII- Gesamtbremsmoment verglichen werden. Entsprechend kann auch über einen Drucksensor das in das Kraft-Druck-Umwandlungselement verschobene Bremsmediumvolumen festgestellt werden.

Als Alternative dazu kann in Verfahrensschritt S1 ermittelt werden, ob in dem Betriebsmodus des bremskraftverstärkten Bremssystems zusätzlich zu dem ausgeübten Gesamtbremsmoment ein Zusatz-Bremsmoment, beispielsweise ein Generator-Bremsmoment, aktiviert wird. Somit kann auch indirekt ein Abweichen des Gesamtbremsmoments von dem vorteilhaften Soll-Gesamtbremsmoment festgestellt werden.

Des Weiteren kann in einem vorausgehenden (nicht skizzierten) Verfahrensschritt ein Stillstand des Fahrzeugs mit dem bremskraftverstärkten Bremssystems ermittelt werden. Sofern das Fahrzeug bereits steht, wird ein Soll-Gesamtbremsmoment reduziert. Beispielsweise kann das Soll-Gesamtbremsmoment auf Null gesetzt werden. Ebenso kann das Soll- Gesamtbremsmoment auf einen Wert gesetzt werden, bei welchem ein unerwünschtes Weg- rollen des Fahrzeugs auch bei einer Steigung gewährleistet ist. In dem anschließenden Verfahrensschritt S1 wird (bei dem reduzierten Soll-Gesamtbremsmoment) überprüft, ob in dem Betriebsmodus des bremskraftverstärkten Bremssystems das ausgeübte Gesamtbremsmoment signifikant von dem reduzierten Soll-Gesamtbremsmoment abweicht.

Auch die Verschiebung des Bremsmediumvolumens, beispielsweise eines Bremsflüssigkeitvolumens oder eines Bremsgasvolumens, in das Kraft-Druck-Umwandlungselement kann in Verfahrensschritt S1 indirekt erfolgen, indem ermittelt wird, ob in dem aktivierten Betriebsmodus des bremskraftverstärkten Bremssystems eine Pumpe des bremskraftverstärkten Bremssystems in einen Pumpmodus geschaltet ist, in welchem ein Bremsmediumvolumen in das Kraft-Druck-Umwandlungselement verschoben wird. Die Pumpe kann beispielsweise eine Rückförderpumpe sein.

Wird in dem Verfahrensschritt S1 festgestellt, dass eine Bremsmomentdifferenz zwischen dem ausgeübten Gesamtbremsmoment und dem vorgegebenen Soll-Gesamtbremsmoment größer als eine vorgegebene Bezugsdifferenz ist und/oder dass das in das Kraft-Druck- Umwandlungselement verschobene Bremsmediumvolumen größer als ein vorgegebenes Bezugsvolumen ist, so folgt der Verfahrensschritt S2. Ansonsten wird das Verfahren beendet. Die vorgegebene Bezugsdifferenz und/oder das vorgegebene Bezugsvolumen können gleich Null sein. In diesem Fall entfallen ein Vergleich der Bremsmomentdifferenz mit der Bezugsdifferenz und/oder ein Vergleich des verschobenen Bremsmediumvolumens mit dem Bezugsvolumen. Als Alternative dazu können die Bezugsdifferenz und/das Bezugsvolumen abhängig von einem Fahrzeugzustand, einem Fahrzeugbetriebsmodus und/oder einem Umgebungszustand vorgegeben werden.

In dem nachfolgenden Verfahrensschritt S2 wird bezüglich einer von einem Bremskraftver- stärker des bremskraftverstärkten Bremssystems bereitgestellten Unterstützungskraft eine Soll-Unterstützungskraftänderung unter Berücksichtigung der Bremsmomentdifferenz und/oder des verschobenen Bremvsmediumvolumens festgelegt. Die Soll- Unterstützungskraftänderung kann beispielsweise vom Betriebsmodus abhängig sein. Vorzugsweise erfolgt das Festlegen der Soll-Unterstützungskraftänderung so, dass aufgrund der Änderung eines von dem Bremskraftverstärker erzeugten Bremskraftverstärker- Bremsmoments das aktualisierte Gesamtbremsmoment gleich dem vorgegebenen Soll- Gesamtbremsmoment ist. Beispielsweise entspricht die Änderung des Bremskraftverstärker- Bremsmoments dem Zusatz-Bremsmoment. Bevorzugterweise wird bei einem verschobenen Bremsmediumvolumen größer als dem vorgegebenen Bezugsvolumen die SoII- Unterstützungskraftänderung so festgelegt, dass die Soll-Unterstützungskraftänderung einer durch das verschobene Bremsmediumvolumen bewirkten Verstellkraft auf eine verstellbare Komponente des Kraft-Druck-Umwandlungselements, an welche der Bremskraftverstärker direkt oder indirekt gekoppelt ist, entspricht.

In einem weiteren Verfahrensschritt S3 wird die festgelegte Soll- Unterstützungskraftänderung an den Bremskraftverstärker bereitgestellt. Dabei wird der Bremskraftverstärker insbesondere so angesteuert, dass die Soll- Unterstützungskraftänderung durch den Bremskraftverstärker ausgeführt wird.

Über das Ändern der von dem Bremskraftverstärker bereitgestellten Unterstützungskraft ent- sprechend der Soll-Unterstützungskraftänderung kann somit ein Zusatz-Bremsmoment durch Änderung des von dem Bremskraftverstärker erzeugten Bremskraftverstärker- Bremsmoments so verblendet werden, dass ein bevorzugtes Gesamtbremsmoment entsprechend dem Soll-Gesamtbremsmoment eingehalten wird. Dies ist insbesondere bei einem zeitlich variierenden Zusatz-Bremsmoment vorteilhaft. Ebenso kann über die Unterstüt- zungskraftänderung entsprechend der Soll-Unterstützungskraftänderung die durch das verschobene Bremsmediumvolumen bewirkte Verstellkraft kompensiert werden, welche andernfalls eine Stellung eines an die verstellbare Komponente des Kraft-Druck- Umwandlungselements direkt oder indirekt gekoppelten Betätigungselements beeinflussen könnte und somit zu einer für einen Fahrer irritierenden Bewegung des Betätigungselements führen könnte.

Das in den oberen Absätzen beschriebene Verfahren ist vor allem bei einem rekupera- tiven Bremsen, bei welchem ein Teil der Bewegungsenergie des Fahrzeugs in elektrische Energie umgewandelt wird, vorteilhaft. Das Generatormoment, welches ein zu- sätzliches Abbremsen des Fahrzeugs bewirkt, ist in der Regel abhängig von einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Somit verändert sich das Generatormoment während der Bremsung. Diese trotz einer konstanten Betätigung des Bremspedals auftretenden stark schwankenden Verzögerungen des Fahrzeugs sind für den Fahrer oft irritierend.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, eine Anpassung des Gesamtbremsmoments an das Generatormoment und ein Konstanthalten eines Pedalwegs zu realisieren, indem das Betätigungselement vollständig von dem Hauptbremszylinder entkoppelt wird. In diesem Fall wird das Betätigungselement an einen Pedalwegsimulator angeschlossen, während der Druckaufbau in der hydraulischen Bremsanlage lediglich durch eine extern bereitgestellte Bremskraft bewirkt wird. Allerdings ist eine vollständige Entkopplung des Bremspedals von dem Hauptbremszylinder riskant, da der Fahrer bei einem Ausfall der die Bremskraft bereitstellenden Komponente das Entfallen der Bremskraft nicht durch die Fahrerbremskraft überbrücken kann.

Das in den oberen Absätzen beschriebene Verfahren ist auch bei einer mechanischen Kopplung des Betätigungselements an den Hauptbremszylinder ausführbar, und ge- währleistet somit einen verbesserten Sicherheitsstandard des über das Verfahren betriebenen bremskraftverstärkten Bremssystems.

Fig. 3A bis D zeigen schematische Darstellungen eines Kopplungsmechanismus eines Bremssystems zum Darstellen einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens.

Der dargestellte Kopplungsmechanismus umfasst die schon beschriebenen Komponenten 10 bis 22. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Ausführbarkeit des Verfahrens nicht auf einen derartigen Kopplungsmechanismus beschränkt ist. Beispiels- weise kann anstelle der Reaktionsscheibe 18 auch ein anderes Bremskraftverstärker- Betätigungselement-Koppelelement zum Addieren der Fahrerbremskraft Ff und der Unterstützungskraft Fu zu der Gesamtbremskraft Fg eingesetzt werden. Dabei kann die Gesamtbremskraft Fg noch mindestens eine zusätzliche Kraft, auf weiche im Folgenden nicht eingegangen wird, umfassen. Des Weiteren ist die Ausführbarkeit des Verfahrens nicht auf eine bestimmte Ausführungsform eines mit einem Bremsgas oder einer Bremsflüssigkeit gefüllten Bremskreises beschränkt. Beispielsweise sind verschiedene Alternativmöglichkeiten bezüglich des Volumenmanagements im Bremssystem denkbar.

Der Bremskraftverstärker 14 kann beispielsweise ein elektromechanischer Bremskraftverstärker, ein elektrischer Bremskraftverstärker, ein Vakuum-Bremskraftverstärker und/oder ein hydraulischer Bremskraftverstärker sein. Selbstverständlich können auch mehrere Bremskraftverstärker 14 zum Bereitstellen der Unterstützungskraft Fu eingesetzt werden. Der Bremskraftverstärker 14 ist vorzugsweise für eine regelbare Brems- kraftunterstützung ausgelegt. Bevorzugterweise ist der Bremskraftverstärker 14 dazu ausgelegt, die Unterstützungskraft Fu als Funktion von der Fahrerbremskraft Ff und/oder dem ersten Verstellweg s1 festzulegen. Dem Fachmann ist damit nahegelegt, dass die Ausführbarkeit des Verfahrens nicht auf einen bestimmten Typ des Bremskraftverstärkers 14 beschränkt ist.

Fig. 3A zeigt ein Ersatzmodell zum Darstellen einer Deformation der Reaktionsscheibe 18 bei einer Fahrerbremskraft Ff ≠ O und einer Unterstützungskraft Fu ≠ O. Die Punkte P1 bis P3 entsprechen Flächen auf der Reaktionsscheibe 18. Wird der Punkt P1 im Bezug auf den Punkt P3 um eine Verbiegegröße Δ der Reaktionsscheibe 18 verstellt, so gilt: (GM ) s1 = s3 + Δ

Ein Verstellen des Ausgangskolbens 20 um den dritten Verstellweg s3 bewirkt somit in der Regel ein Verstellen des Eingangskolbens 12 und des Betätigungselements 10 um den ersten Verstellweg s1.

Aus dem Momentengleichgewicht an der Reaktionsscheibe 18 erhält man:

(Gl 2) Δ ^* e = Ff - x ^* Fu

Durch Einsetzten der Gleichung (Gl 2) in die Gleichung (Gl 1 ) erhält man deshalb:

(Gl 3) s1 = s3 + (Ff - x ^* Fu)/e

Die Relation entsprechend der Gleichung (Gl 3) zwischen dem ersten Verstellweg s1 des Betätigungselements 10 und dem dritten Verstellweg s3 des Ausgangskolbens 20 führt herkömmlicherweise häufig zu einer Beeinträchtigung des Betätigungskomforts des Betätigungselements 10. Beispielsweise kann aufgrund der Relation eine Druckänderung in dem Kraft-Druck-Umwandlungselement und/oder in dem Bremskreis zu einer für den Fahrer irritierenden Bewegung des Betätigungselements 10 führen. Über das nachfolgend beschriebene Verfahren ist dieser Nachteil unterbindbar.

Fig. 3B zeigt den Kopplungsmechanismus mit den Komponenten 10 bis 22 zu einem Zeitpunkt t = tθ vor einem Beginn des Verfahrens. Der Anschaulichkeit wegen wird nachfolgend davon ausgegangen, dass der Fahrer zum Zeitpunkt tθ und während des gesamten Verfahrens auf das Betätigungselement 10 eine zeitlich konstante Fahrerbremskraft Ff und einen zeitlich konstanten ersten Verstellweg s1 ausübt. Entsprechend werden zum Zeitpunkt tθ eine zeitlich konstante Unterstützungskraft Fu und ein zeitlich konstanter zweiter Verstellweg s2 von dem Bremskraftverstärker 14 bereitgestellt. Das im Weiteren beschriebene Verfahren ist jedoch nicht auf eine zeitlich konstante Betätigung des Betätigungselements 10 durch den Fahrer beschränkt.

Auf mindestens ein dem Bremskreis zugeordnetes Rad wirkt somit ein konstantes hydraulisches Bremsmoment Mh proportional zu der Gesamtbremskraft Fg, wobei sich das hydraulische Bremsmoment Mh aus einem Bremsdruck p und einer Konstante C ergibt: (Gl 4) Mh = C ^* p

Zu einem Zeitpunkt t > tθ wird ein Zusatz-Bremsmoment Mz aktiviert. Das Zusatz- Bremsmoment Mz ist beispielsweise ein Generator-Bremsmoment. Anstelle eines Generator-Bremsmoments kann jedoch auch ein anderes Zusatz-Bremsmoment Mz über das beschriebene Verfahren verblendet werden.

Das Gesamtbremsmoment Mg(t > tθ) setzt sich somit aus dem hydraulischen Brems- moment Mh(t > tθ) und dem Zusatz-Bremsmoment Mz(t > tθ) zusammen:

(Gl 5) Mg(t > tθ) = Mh(t > tθ) + Mz(t > tθ),

Das im Weiteren beschriebene Verfahren ist auch ausführbar, sofern beispielsweise ein Generator-Bremsmoment reduziert wird und Mz(t > tθ) negativ ist.

Trotz des Zusatz-Bremsmoments Mz(t > tθ) ≠ 0 ist es wünschenswert, bei einer konstanten Betätigung des Betätigungselements 10 durch den Fahrer ein Gesamtbremsmoment Mg(t > tθ) = Mg(tO) einzuhalten. Dazu werden die oben schon beschriebenen Verfahrensschritte S1 bis S3 ausgeführt.

Beispielsweise wird in Verfahrensschritt S2 zuerst eine Druckdifferenz Δp ermittelt, um welche der Bremsdruck p in den Radbremszylindern geändert werden muss, damit das Gesamtbremsmoment Mg(t > tθ) = Mg(tO) eingehalten wird.

(Gl 6) Δp = Mz(t > tθ) / C

Vorzugsweise wird der Bremsdruck p über den Vordruck im Hauptbremszylinder 22 um die Druckdifferenz Δp geändert. Dabei ist es vorteilhaft, den Vordruck über eine Ände- rung der Gesamtbremskraft Fg um eine Soll-Bremskraftänderung ΔFg zu ändern, mit

(Gl 7) ΔFg = A ^* Mz(t > tθ) / C,

wobei A einer Fläche eines Kraft-Druck-Umwandlungselements, beispielsweise des Hauptbremszylinders 22, entspricht. Da eine Änderung der Fahrerbremskraft Ff zum Bewirken der Soll-Bremskraftänderung ΔFg nicht erwünscht ist, wird die von dem Bremskraftverstärker 14 bereitgestellte Unterstützungskraft Fu entsprechend der Soll-Bremskraftänderung ΔFg verändert. Somit gilt für eine Soll-Unterstützungskraftänderung ΔFu:

(Gl 8) ΔFu = A ^* Mz(t > tθ) / C

Fig. 3C zeigt den Koppelmechanismus nach dem Ausführen der Verfahrensschritte S1 bis S3 zu einem Zeitpunkt t1 > tθ. Somit ist zum Zeitpunkt t1 der Bremsdruck p vor- zugsweise so eingestellt, dass das zum Zeitpunkt t1 an mindestens einem Rad anliegende Gesamtbremsmoment Mg(t1 ) dem Gesamtbremsmoment Mg(tO) zum Zeitpunkt tθ entspricht, d.h. es gilt: Mg(t1 ) = Mg(tO)

Entsprechend der zeitlich konstanten Fahrerbremskraft Ff wird ein gleichmäßiges Ab- bremsen des Fahrzeugs eingehalten. Die Unterstützungskraft Fu(t1 ) zum Zeitpunkt t1 entspricht einer Differenz der Unterstützungskraft Fu(tO) zum Zeitpunkt tθ und der Soll- Unterstützungskraftänderung ΔFu.

Durch ein Absenken des Vordrucks wird automatisch in allen Radbremszylindern des Bremssystems der Bremsdruck p reduziert. Somit macht sich das Absenken des Vordrucks auch auf die nicht an den Generator angeschlossenen Räder bemerkbar. Auf diese Weise ist ein größeres Generatormoment verblendbar.

Allerdings führt eine Änderung der Unterstützungskraft Fu nicht nur zu einer Änderung des Bremsdrucks p, sondern auch zu einer Änderung des Volumens mindestens einer Komponente des Bremssystems, beispielsweise des Hauptbremszylinders 22. Diese Änderung des Volumens der mindestens einen Komponente des Bremssystems wirkt sich unmittelbar auf den dritten Verstellweg s3 aus. Deshalb bewirkt die Soll- Unterstützungskraftänderung ΔFu eine Verschiebung Δs3 des Ausgangskolbens 20.

Um zu verhindern, dass der erste Verstellweg s1 gemäß Gleichung (Gl 3) entsprechend der Verschiebung Δs3 des Ausgangskolbens 20 verändert wird, werden die nachfolgend beschriebenen Verfahrensschritte durchgeführt. Beispielsweise kann auf diese Weise ein Rückstoß des Betätigungselements 10 unterbunden werden. Des Weiteren wird über die Änderung der Unterstützungskraft Fu entsprechend der Soll-Unterstützungskraftänderung ΔFu die Reaktionsscheibe 18 gemäß Gleichung (Gl 2) verformt. (Zur Veranschaulichung ist die „Form" der Reaktionsscheibe 18 zum Zeitpunkt tθ als gestrichelte Linie 24 in die Ersatzmodelle der Fig. 3C und D eingetragen.) Es ist vorteilhaft, auch diesen Effekt bei den weiteren Verfahrensschritten zu berücksichtigen.

In einem weiteren Verfahrensschritt wird eine Druckänderungsgröße bezüglich einer der Soll-Unterstützungskraftänderung ΔFu entsprechenden Druckänderung in dem Kraft-Druck-Umwandlungselement bestimmt. Die Druckänderungsgröße ist beispielsweise eine der Soll-Unterstützungskraftänderung ΔFu entsprechende Volumenänderung V(tO→t1 ) des Kraft-Druck-Umwandlungselements und/oder die Verschiebung Δs3 des Ausgangskolbens 20, wobei gilt:

(Gl 9) Δs3 = V(tO→t1 )/ A

Die Druckänderungsgröße Δs3 oder V(tO→t1 ) kann beispielsweise einer Druck- Volumen-Kennlinie oder einer Druck-Verschiebungsweg-Kennlinie des Bremskreises entnommen werden.

Zusätzlich wird eine Formänderungsgröße bezüglich einer der festgelegten Soll- Unterstützungskraftänderung entsprechenden Formänderung mindestens eines zwischen dem Bremskraftverstärker und dem Kraft-Druck-Umwandlungselement angeordneten Bremskraftverstärker-Betätigungselement-Koppelelements bestimmt. Die Formänderungsgröße ist beispielsweise die Verbiegegröße Δ der Reaktionsscheibe 18.

In einem nachfolgenden Verfahrensschritt wird eine der Druckänderungsgröße und/oder der Formänderungsgröße entsprechende Soll-Volumenänderung/Soll- Druckänderung in dem Kraft-Druck-Umwandlungselement festgelegt. Vorzugsweise wird dabei eine Soll-Volumenänderung ΔV ermittelt, welche die Druckänderungsgröße Δs3 oder V(tO→t1 ) und/oder die Änderung der Verbiegegröße Δ bis zum Zeitpunkt t2 kompensiert. A O

Insbesondere kann dabei gelten:

(GM O) s1 (t2) = s1 (tθ)

Anhand der vorhergehenden Gleichungen (Gl 1 ) bis (Gl 3) lässt sich beispielsweise als Soll-Volumenänderung ΔV festlegen:

(Gl 1 1 ) ΔV = A ^* (Δs3 + x ^* ΔFu / C),

Somit kann bei der Festlegung von der Soll-Volumenänderung ΔV berücksichtigt werden, dass die Änderung der Unterstützungskraft entsprechend der Soll- Unterstützungskraftänderung ΔFu eine Änderung der Volumenaufnahme des Bremssystems um V(tO→t1 ) oder Δs3 bewirkt, und (aufgrund der Elastizität e der Reaktionsscheibe 18) eine Deformation der Reaktionsscheibe 18 auslöst. Die beiden Effekte sind gegenläufig, weshalb beispielsweise ein positives Δs3 zu einem negativen Term (x ^* ΔFu/ C) führt.

Wie der Fachmann erkennt, werden bei dem hier beschriebenen Verfahren die Konstanthaltung der Verzögerung des Fahrzeugs und die Konstanthaltung des ersten Ver- stellwegs s1 entkoppelt und unabhängig voneinander durchgeführt.

In einem weiteren Verfahrensschritt wird die festgelegte Soll-Druckänderung, bzw. die festgelegte Soll-Volumenänderung ΔV an mindestens ein Stellelement mindestens eines Bremskreises des bremskraftverstärkten Bremssystems ausgegeben. Ein ver- wendbares Stellelement ist beispielsweise eine Einrichtung zur Regulierung der Raddrücke. Das Stellelement kann als ABS-System, als ESP-System oder als Bypassventil bereits an einem herkömmlichen Bremssystem vorhanden sein. Diese Multifunktionali- tät des Stellelements ermöglicht ein kostengünstiges Ausführen des hier beschriebenen Verfahrens. Des Weiteren kann die Druckverteilung mittels des ESP-Systems oder des ABS-Systems auch rad- und achsindividuell erfolgen.

Um nicht nur die Verzögerung des Fahrzeugs, sondern auch den ersten Verstellweg s1 bei gleicher Fahrerbremskraft Ff zeitlich konstant zu halten, ist es vorteilhaft, die gemäß Gleichung (Gl 11 ) berechnete Soll-Volumenänderung ΔV über eine Verschiebung eines Bremsmediums in eine Speicherkammer oder aus der Speicherkammer des

Bremssystems zu realisieren. In einem ABS-System oder in einem ESP-System kann ein Abbau eines der Soll-Volumenänderung ΔV entsprechenden Bremsmediumvolumens in die vorhandene Speicherkammer über die Auslassventile ausgeführt werden. Eine Rückförderung eines Bremsmediumvolumens kann über die Rückförderpumpe erreicht werden.

Wie der Fachmann jedoch erkennen kann, ist die Ausführbarkeit des hier beschriebenen Verfahrens nicht auf ein ABS-System oder auf ein ESP-System beschränkt. Ebenso kann eine elektrische Handbremse zur Ausführung des hier beschriebenen Verfahrens herangezogen werden. Neben Bypass-Ventilen, über welche ein Bremsmedium- volumen aus dem Bremssystem in ein Bremsmediumreservoir ableitbar ist, sind auch entsprechende Modifikationen an dem Hauptbremszylinder 22 denkbar. Vorzugsweise sind diese mittels eines ESP-Systems, eines Bremskraftverstärkers und/oder eines Generators ansteuerbar.

Fig. 3D zeigt den Koppelmechanismus zum Zeitpunkt t2 nach einem Ausführen der Soll-Volumenänderung ΔV durch eine für eine Umverteilung des Bremsmediums in dem Bremskreis geeignete Komponente des Bremssystems. Dabei entspricht der Verstellweg s1 (t2) zum Zeitpunkt t2 vorzugsweise dem zum Zeitpunkt tθ vorgegebenen Verstellweg s1 (tθ), d.h. es gilt: s1 (t2) = s1 (tθ).

Somit ist über das Ausführen des beschriebenen Verfahrens trotz des Zusatz- Bremsmoments Mz ungleich Null bei einer zeitlich konstanten Fahrerbremskraft Ff auch ein zeitlich konstanter Verstellweg s1 gewährleistet. Der Fahrer merkt somit nichts von der Aktivierung des Zusatz-Bremsmoments Mz. Das in den oberen Absät- zen beschriebene Verfahren gewährleistet somit einen verbesserten Fahrkomfort für den Fahrer.

Wie der Fachmann erkennt, können die in den oberen Absätzen beschriebenen Verfahrensschritte so schnell ausgeführt werden, dass das Zeitintervall zwischen den Zeit- punkten tθ und t2 gegen Null geht. Damit bleibt der erste Verstellweg s1 zeitlich konstant.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform des Verfahrens ergibt sich der Rekupe- rationsgrad (Prozentsatz der möglichen Rekuperationsfähigkeit) des Bremssystems aus einem Verstärkungsfaktor f, sofern gilt: (Gl 12) Fu = f ^* Ff

Bei einer maximalen Rekuperation wird die Unterstützungskraft Fu auf null reduziert und lediglich die Fahrerbremskraft Ff bremst in das Bremssystem ein. Somit kann man die Gesamtbremskraft Fg maximal um den Betrag Fg ^* f/(f +1 ) reduzieren. Verstärkt der Bremskraftverstärker beispielsweise die Fahrerbremskraft Ff um einen Faktor 5, d.h. ist der Faktor f gleich 4, so ist bei einem konstanten Gesamtbremsmoment Mg maximal ein Zusatz-Bremsmoment Mz gleich 0.8 Mg verblendbar. Der Rekuperationsgrad liegt damit bei 80%.

Fig. 4 zeigt ein Bremssystem, mit welchem Weiterbildungen des Verfahrens ausführbar sind.

Das Bremssystem umfasst ein Betätigungselement 10, einen Eingangskolben 12, ei- nen Bremskraftverstärker 14, ein Bremsmediumreservoir 30 und einen Hauptbremszylinder 22, an welchem zwei Bremskreise angekoppelt sind. Jeder der Bremskreise ist zum Abbremsen zweier Räder 32 ausgebildet. Somit umfasst jeder der Bremskreise ein Ansaugventil (Hauptschaltventil) 34, ein Umschaltventil 36, eine Rückförderpumpe 38, eine Speicherkammer 40, zwei Radeinlassventile 42, zwei Radauslassventile 44 und zwei Radbremszylinder 46. Anstelle von Schaltventilen können stetig einstellbare (regelbare) Auslassventile 44 verwendet werden. Dies minimiert die beim Schalten der Auslassventile 44 auftretenden Geräusche und verbessert die Dosierbarkeit bei einem Druckabbau. Parallel zu jedem Umschaltventil 36 und Radeinlassventil 42 ist je ein Rückschlagventil 48 angeordnet. Je ein weiteres Rückschlagventil 48 ist zwischen ei- ner Rückförderpumpe 38 und einer Speicherkammer 40 eingesetzt. Die beiden Rückförderpumpen 38 sitzen auf einer Welle 50 eines Motors 52.

Mindestens in einem der beiden Bremskreise ist ein Drucksensor 54 angeordnet. Mittels des Drucksensors 54 kann beispielsweise ein Hauptbremszylinder-Druck, ein Kreisdruck, ein Raddruck, ein Speicherkammerdruck und/oder ein Speicherkammervolumen gemessen werden. Der Drucksensor 54 ist vorzugsweise ein Hauptbremszylinder-Drucksensor oder ein Kreisdrucksensor. Anstelle eines Messens eines Druckwerts kann der Druckwert auch berechnet oder geschätzt werden. Bei den oben beschriebenen Verfahren lässt sich ein Zusatz-Bremsmoment nur so lange verblenden, bis die Unterstützungskraft auf Null reduziert ist. Der Verstärkungsfaktor des Bremskraftverstärkers 14 definiert dabei den Rekuperationsgrad.

Bei der nachfolgend beschriebenen Weiterbildung wird unter Berücksichtigung des zu verblendenden Zusatz-Bremsmoments nicht nur die Soll-Unterstützungskraftänderung, sondern auch eine Soll-Bremsdruckänderung festgelegt. Auf diese Weise ist ein höherer Rekuperationsgrad des Bremssystems (bis zu 100 %) realisierbar, bzw. ein größeres Zusatz-Bremsmoment verblendbar.

Nachfolgend werden zwei mögliche Vorgehensweisen zum Verblenden eines Zusatz- Bremsmoments, welches größer als ein durch die Unterstützungskraft erzeugbares (hydraulisches) Bremsmoment ist, beschrieben:

Bei einer ersten Vorgehensweise wird eines der oben beschriebenen Verfahren so lange ausgeführt, bis die Unterstützungskraft auf Null reduziert ist, d. h. bis der Druck im Bremssystem allein durch die Fahrerbremskraft aufgebracht wird. Zum weiteren Verblenden wird eine zusätzliche Druckreduktion an den Rädern ausgeführt. Dies kann unter Verwendung eines ABS-Systems oder eines ESP-Systems erfolgen. Beispiels- weise erfolgt die Druckreduktion an den Rädern durch Schließen der Einlassventile 42 und Abbau des Raddrucks über die Auslassventile 44. Dabei kann das Bremsmedium in die Speicherkammern 40 verschoben werden. Durch das Schließen der Einlassventile 42 ist gewährleistet, dass eine Volumenverschiebung zwischen den Einlassventilen 42 und dem Hauptbremszylinder 22 unterbunden ist. Die zusätzliche Druckreduktion führt somit nicht zu einem Verstellen/Vibrieren des Betätigungselements 10. Der das Betätigungselement 10 betätigende Fahrer bemerkt somit die zusätzliche Druckreduktion nicht.

Vorzugsweise findet die zusätzliche Druckreduktion in einem Druckbereich statt, der deutlich kleiner als ein der Fahrerbremskraft entsprechender Bremsdruck ist. Somit muss das Bremsregelsystem, welches für die zusätzliche Rekuperation verwendet wird, nur für diese minimalen Druck- und Volumenbereiche ausgelegt sein. Stellt der Bremskraftverstärker beispielsweise eine Unterstützungskraft bereit, welche viermal so hoch wie die Fahrerbremskraft ist, so müssen maximal 20 % der Gesamtbremskraft über die zusätzlich Rekuperation verblendet werden. Geht man davon aus, dass die zusätzliche Rekuperation nur bei maximal 100 bar eingesetzt wird, so wird lediglich ein Hauptzylinderdruck von maximal 20 bar aufgebaut.

Bei einer zweiten Vorgehensweise können die Einlassventile 42 schon vor dem Redu- zieren der Unterstützungskraft auf Null in einen (geregelten) Betriebsmodus geschaltet werden, in welchem Differenzdrücke bzw. Volumenströme durch die Einlassventile 42 regelbar/steuerbar sind. Beispielsweise werden die Einlassventile 42 in die "delta-p- Regelung" geschaltet. Auf diese Weise kann die Rückwirkung der Volumenverschiebung auf das Betätigungselement 10 deutlich reduziert werden. Somit ist gewährleistet, dass das Schließen der Einlassventile 42 weder ein Geräusch noch eine

Rückwirkung auf das Betätigungselement 10 auslöst. Anstelle des harten Übergangs, welcher bei der ersten Vorgehensweise bei einem Schließen der Einlassventile 42 (bei einer Unterstützungskraft gleich Null) auftreten kann, ist somit bei der zweiten Vorgehensweise ein weicher Übergang realisierbar.

Vorzugsweise werden die Einlassventile 42 erst bei einer Reduzierung der Unterstützungskraft auf Null vollständig geschlossen, um einen zeitlich konstanten ersten Verstellweg des Betätigungselements 10 zu gewährleisten. Selbstverständlich kann das Schließen der Einlassventile 42 jedoch schon vor der Reduzierung der Unterstüt- zungskraft auf Null erfolgen. In diesem Fall kann der Bremskraftverstärker während des weiteren Verblendens des Zusatz-Bremsmoments eine Restkraft bereitstellen.

Nachfolgend werden Möglichkeiten zum Wiederaufbauen des hydraulischen Bremsmoments, welches aufgrund des Zusatz-Bremsmoments reduziert wird, beschrieben. Dabei wird davon ausgegangen, dass das Zusatz-Bremsmoment reduziert oder deaktiviert wird und zum Einhalten eines bevorzugten Gesamtbremsmoments somit ein größeres hydraulisches Bremsmoment vorteilhaft ist.

Zuerst wird die für das weitere Verblenden ausgeführte zusätzliche Druckreduktion an den Rädern rückgängig gemacht. Der Druck im Bremssystem wird somit (wieder) aufgebaut. Dies geschieht, indem das zuvor verschobene Volumen des Bremsmediums wieder in das Bremssystem zurückgefördert wird. Vorteilhafterweise werden zum Herauspumpen des verschobenen Bremsmediums aus der Speicherkammer 40 die Rückförderpumpen 38 eingesetzt. Über eine geeignete Regelung/Steuerung der Rückförderpumpen 38, der Einlassventi- Ie 42 und der Auslassventile 44 kann der Druckaufbau in einem Radbremszylinder 46 derart stattfinden, dass der Druckaufbau einem zeitgleichen Reduzieren des Zusatz- Bremsmoments entspricht. Auf diese Weise ist ein zeitlich konstantes Gesamtbremsmoment gewährleistet.

Vor dem Ausführen dieses Verfahrensschritts kann ermittelt werden, ob ein Druck zwi- sehen dem Hauptbremszylinder 22 und den Einlassventilen 42 von dem Radbremsdruck abweicht. Bei einer derartigen Situation ist es vorteilhaft, das Bremssystem derart anzusteuern, dass das Bremsmediumvolumen zwischen dem Hauptbremszylinder 22 und den Einlassventilen 42 nicht verändert wird, um eine Rückwirkung eines verschobenen Bremsmediumvolumens auf das Betätigungselement 10 zu unterbinden. Bevorzugterweise werden die Rückförderpumpen 38, die Einlassventile 42 und/oder die Auslassventile 44 so angesteuert, dass ein verschobenes Bremsmediumvolumen lediglich einen Druckaufbau in den Radbremszylindern 46 bewirkt. Dies ist leicht ausführbar, sofern der Druck zwischen dem Hauptbremszylinder 22 und den Einlassventilen 42 größer als der Raddruck ist, und somit das Bremsmediumvolumen über die Ein- lassventile 42 zu den Radbremszylindern 46 verschiebbar ist.

In einem weiteren Verfahrensschritt kann der Wiederaufbau des hydraulischen Bremsmoments durch ein Steigern der von dem Bremskraftverstärker bereitgestellten Unterstützungskraft erfolgen. Insbesondere kann die Steigerung des hydraulischen Brems- moments dabei ohne Druckmanagement im Bremssystem erfolgen.

Ein möglicher Nachteil bei einem Druckaufbau durch Betreiben der Rückförderpumpen 38 liegt darin, dass die Rückförderpumpen 38 häufig einen pulsierenden Volumenstrom erzeugen. Dieser pulsierende Volumenstrom bewirkt oft ein Vibrieren des Betätigungselements 10, welches in der Regel für den Fahrer irritierend ist. Allerdings ist dieses Problem über eine Entkopplung der Rückförderpumpen 38 von dem Hauptbremszylinder 22 derart, dass ein Volumenstrom von einer Rückförderpumpe 38 an den Hauptbremszylinder 22 unterbunden ist, behebbar. Beispielsweise kann bei einem ESP-System die vorteilhafte Entkopplung der Rückförderpumpe 38 von dem Hauptbremszylinder 22 über das Umschaltventil 36 erreicht werden. Alternativ zu einem Umschaltventil 36 kann auch ein anderes, entsprechendes

Trennventil zwischen einem Einlassventil 42 und dem Hauptbremszylinder 22 (auch außerhalb des Bremsregelsystems) eingesetzt werden. Beispielsweise kann ein mit dem zusätzlichen Trennventil ausgestattetes ABS-System zum vorteilhaften Entkoppeln der Rückförderpumpen 38 verwendet werden. Diese vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens beruht auf der Erkenntnis, dass während der Volumenförderung durch die Rückförderpumpen 38 die Rückwirkungen auf das Betätigungselement über ein Ansteuern eines Trennventils unterbindbar sind. Beispielsweise ist die Unterstützungskraft auf Null reduziert und die Einlassventile 42 sind geschlossen. Um bei einer derartigen Situation eine Rückwirkung des Volumenaufbaus mittels der Rückförderpumpen 38 auf das Betätigungselement 10 zu minimieren, kann das Umschaltventil 36 geschlossen werden. Vor Beginn der Volumenförderung ist in diesem Fall der Druck zwischen dem Hauptbremszylinder 22 und dem Umschaltventil 36 gleich dem Druck zwischen dem Umschaltventil 36 und dem Einlassventil 42. Bei einsetzender Volumenförderung wird Druck bzw. Volumen im Bremskreis zwischen dem Umschaltventil 36 und Einlassventil 42 aufgebaut, da beide Ventile 36 und 42 geschlossen sind. Der Druck bzw. das Volumen zwischen dem Umschaltventil 36 und dem Hauptbremszylinder 22 ändert sich nicht. Rückwirkungen auf das Betätigungselement 10 sind damit unterbunden.

Der Übergang von dem geschlossenen Umschaltventil 36 zu dem geöffneten Umschaltven- til36 kann als ein einfaches Öffnen (vollständiges Entströmen) des Umschaltventils 36 oder über eine Übergangsphase (delta-p-Regelung) erfolgen.

Des Weiteren besteht die Möglichkeit, zur Kompensierung des pulsierenden Volumenstroms der Rückförderpumpen 38 den Bremskraftverstärker 14 zu verwenden. Dabei wird während einer Volumenförderung durch die Rückförderpumpe 38 die Unterstützungskraft des Bremskraftverstärkers 14 derart variiert, dass sie dem pulsierenden Volumenstrom entgegenwirkt. Auf diese Weise können die Rückwirkungen des pulsierenden Volumenstroms auf das Betätigungselement 10 unterbunden werden.

Auf ein Umschaltventil 36 oder ein ähnliches Trennventil zwischen einer Rückförderpumpe 38 und dem Hauptbremszylinder 22 kann dabei verzichtet werden. Die Kompensierung des pulsierenden Volumenstroms über den Bremskraftverstärker 14 ist somit insbesondere bei einem ABS-System vorteilhaft.

Bevorzugterweise wird bei der Kompensierung des pulsierenden Volumenstroms über den Bremskraftverstärker 14 die Unterstützungskraft nicht auf Null reduziert, damit sowohl eine Erhöhung als auch eine Reduzierung der Unterstützungskraft ausführbar ist. Die Unterstützungskraft kann somit bei jedem Pumpenhub so angepasst werden, dass der Pumpenhub kein Verstellen des Betätigungselements 10 bewirkt. Die Unterstützungskraft arbeitet sozusagen aktiv gegen den pulsierenden Volumenstrom. Die Reaktion des elastisch ausgebildeten Koppelelements, wie beispielsweise einer Reaktionsscheibe, welche durch die Änderung der Unterstützungskraft bewirkt wird, kann beim Ansteuern der Unterstützungskraft zur Kompensierung des pulsierenden Volumenstroms berücksichtigt werden. Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit eine Anpassung der Unterstützungskraft des Bremskraftverstärkers 14 derart, dass eine Rückwirkung einer Pumpe auf ein Betätigungselement eines Bremssystems kompensiert wird.