Patent E102
13.02.2009
IP Portfolio A1
HDS (Hochdynamische Drucksteuerung)
20 Kerninnovationen


Patentanspruchsmerkmal (Anspruch 1)
- Bremssystem mit einem Bremskraftverstärker, dessen Kolben-Zylindersystem (14, HZ, THZ), insbesondere durch Übertragungsmittel, mechanisch oder hydraulisch von einem Elektromotor angetriebenen ist,
- wobei mindestens ein Arbeitsraum des Kolben-Zylindersystems (14, HZ, THZ) über hydraulische Leitungen mit mindestens zwei, Radbremsen in Verbindung ist, wobei jeweils einer Radbremse ein 2/2-Wege-Schaltventil (17a, 17b, 17c, 17d) zugeordnet ist und die hydraulischen Verbindungsleitungen zwischen den Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) und dem Kolben-Zylindersystem (14, HZ, THZ) wahlweise getrennt oder gemeinsam mittels der 2/2-Wege-Schaltventile (17a, 17b, 17c, 17d) verschließbar ist bzw. sind, so dass in den Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) nacheinander im Sinne eines Multiplexverfahrens und/oder gleichzeitig ein Druck einregelbar ist,
- wobei der Elektromotor und die Schaltventile (17a, 17b, 17c, 17d) von einer Regeleinrichtung angesteuert werden, und dass die hydraulische Verbindungsleitung vom Arbeitsraum des Kolben-Zylindersystems (14, HZ, THZ) zum jeweiligen als Magnetventil ausgebildeten Schaltventil einen Strömungswiderstand (RLi) und jedes Schaltventil zusammen mit der hydraulischen Leitung zum Radzylinder (17a, 17b, 17c, 17d) einen Strömungswiderstand (RVi) aufweist,
- dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungswiderstände (RLi) und (RVi) klein sind, derart, dass die Kolbengeschwindigkeit des Kolbens des Kolbenzylindersystems (14, HZ, THZ) den Druckabbaugradienten und Druckaufbaugradienten in jeder Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) bestimmt,
- wobei der Strömungswiderstand (RLi) kleiner als der Strömungswiderstand (RVi) ist, und dass die Regeleinrichtung die Kolbenbewegung und Kolbengeschwindigkeit beim Druckaufbau und Druckabbau in Abhängigkeit der Druck-Volumen-Kennlinie der Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) einregelt bzw. einsteuert,
- und dass die Strömungswiderstände (RLi) und (RVi), insbesondere die Summe der Strömungswiderstände (RLi) und (RVi) jeder Radbremse (18a, 18b, 18c, 16d), so ausgelegt sind bzw. ist, dass bei maximaler Dynamik des Kolben-Zylindersystems (HZ) und dessen Antrieb sowie mindestens zwei oder mehr geöffneten Schaltventilen (17a, 17b, 17c, 17d) aufgrund der gleichzeitigen Volumenaufnahme oder Volumenabgabe der Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) in der Zeit, in der die Schaltventile (17a, 17b, 17c, 17d) geöffnet sind, kein Druckausgleich zwischen den Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) erfolgt.
Kurzfassung:
Die zentrale Idee der Erfindung besteht in einem elektrisch angetriebenen Brake-by-Wire (BbW)–Bremssystem, das durch ein strömungsoptimiertes Hydraulikdesign mit geringen Druckverlusten eine hochdynamische und präzise Druckregelung ermöglicht. Beim Druckauf– und -abbau wird der Kolben (Plunger) gezielt vor- und zurückgefahren. Die Drucksteuerung erfolgt dabei über eine kombinierte Regelung der Kolbenposition und -geschwindigkeit unter Einbeziehung der Druck-Volumen-Kennlinie des Bremssystems. Diese Art der Regelung wird als PlungerFlow-Control im weiteren bezeichnetTechnische Relevanz
Ziel der Erfindung ist es, nicht nur den Zieldruck, sondern auch den zeitlichen Verlauf des Bremsdrucks – insbesondere die Gradienten beim Druckaufbau und -abbau – exakt zu regeln. Dies geschieht durch eine geschlossene Regelung der Kolbenbewegung unter Berücksichtigung der spezifischen Druck-Volumen-Charakteristik.Obwohl ein Einsatz im klassischen ABS-Betrieb zunächst vorgesehen war, hat sich die Technologie besonders im Kontext rekuperativer Bremsvorgänge mit Blending durchgesetzt. Hier ermöglicht die feinfühlige und geräuscharme Druckmodulation eine dynamische Anpassung an das variable Generatormoment – eine Voraussetzung für effizientes und komfortables Blending. Im Vergleich zu konventionellen Auslassventilen bietet die Plungerregelung erhebliche Vorteile: Sie vermeidet typische Schaltgeräusche und eliminiert die Ungenauigkeiten zeitgesteuerter Druckabbauverfahren, die durch Ventilschaltzeiten entstehen.
Die Umsetzung erfolgt über eine kaskadierte Regelarchitektur:
– Der innere, schnelle Regelkreis steuert die Kolbenposition und -geschwindigkeit hochdynamisch.
– Der äußere, langsame Regelkreis sorgt für die übergeordnete Regelung des gewünschten Bremsdrucks.
Diese Regelstruktur findet insbesondere Anwendung in modernen One-Box-Bremssystemen führender Hersteller – etwa bei 2- oder 4-Rad-Blending-Systemen sowie in der elektronischen Bremskraftverteilung (EBV), insbesondere bei gleichzeitiger Rekuperation.
Patentanspruchsmerkmal (Anspruch 1)
- Bremssystem mit einem Bremskraftverstärker, dessen Kolben-Zylindersystem (14) durch Übertragungsmittel mechanisch oder hydraulisch von einem Elektromotor angetrieben ist, wobei mindestens ein Arbeitsraum des Kolben-Zylindersystems(14) über hydraulische Leitungen mit mindestens zwei Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) in Verbindung ist,
- wobei jeweils einer Radbremse ein 2/2-Wege-Schaltventil (17a, 17b, 17c, 17d) zugeordnet ist und die hydraulischen Verbindungsleitungen zwischen den Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) und dem Kolben-Zylindersystem (14) wahlweise getrennt oder gemeinsam mittels der 2/2-Wege-Schaltventile (17a, 17b, 17c, 17d) verschließbar sind, so dass in den Radbremsen (18a, 18b, 18c,18d) gleichzeitig ein Druck einregelbar ist,
- wobei der Elektromotor und die Schaltventile (17a,17b, 17c, 17d) von einer Regeleinrichtung angesteuert werden, wobei die Regeleinrichtung die Kolbenbewegung und Kolbengeschwindigkeit eines Kolbens des Kolben-Zylindersystems in Abhängigkeit einer Druck-Volumen-Kennlinie der Radbremsen einstellt, und dass die hydraulische Verbindungsleitung vom Arbeitsraum des Kolben-Zylinder-systems (14) zum jeweiligen Magnetventil einen Strömungswiderstand RLi und jedes Schaltventil zusammen mit der hydraulischen Leitung zum Radzylinder einen Strömungswiderstand RVi aufweist,
- wobei die Strömungswiderstände RLi und RVi klein sind, derart, dass die HZ-Kolbengeschwindigkeit den Druckabbaugradienten und Druckaufbaugradienten in jeder Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) bestimmt,
- wobei der Strömungswiderstand RLi kleiner als der Strömungswiderstand RVi ist,
- dadurch gekennzeichnet, dass bei simultanen oder teilsimultanen Druckaufbau in den mindestens zwei Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) die Regeleinrichtung mindestens eines der den mindestens zwei Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) zugeordneten Schaltventile (17a, 17b, 17c, 17d) so mittels einer Pulsweitenmodulation ansteuert, dass der Strömungswiderstand dieses mindestens einen Schaltventils (17a, 17b, 17c, 17d) erhöht wird.
Kurzfassung:
Das Patent beschreibt ein elektrohydraulisches Brake-by-Wire (BbW) Bremssystem mit einem von einem Elektromotor angetriebenen Kolben-Zylindersystem, das über 2/2-Wege-Schaltventile individuell oder simultan mehrere Radbremsen über ein Multiplexverfahren mit Bremsdruck versorgt, wobei durch gezielte Pulsweitenmodulation einzelner Ventile deren Strömungswiderstand angepasst wird, um einen präzisen Druckauf– oder -abbau pro Radbremse zu ermöglichen.Technische Relevanz
Die primäre technische Relevanz der Erfindung liegt in der selektiven, radindividuellen Druckregelung, die insbesondere für Fahrdynamikeingriffe sowie für die Kombination mit Rekuperationsbremsung von entscheidender Bedeutung ist. Dadurch kann beispielsweise bei einem Bremsvorgang mit gleichzeitigem Lenkeingriff der Bremsdruckaufbau an bestimmten Rädern direkt über PlungerFlow-Control geregelt werden, während an anderen Rädern der Druck über eine individuelle Pulsweitenmodulation (PWM) aufgebaut wird. Diese radselektive Steuerung ermöglicht eine präzise Abstimmung zwischen Fahrstabilität und Energieeffizienz – insbesondere in komplexen Fahrzuständen.
Patentanspruchsmerkmale (Anspruch 1)
- Bremssystem mit einem Bremskraftverstärker, dessen Kolben-Zylindersystem (14, HZ, THZ) durch Übertragungsmittel mechanisch oder hydraulisch von einem Elektromotor angetriebenen ist,
- Wobei mindestens ein Arbeitsraum des Kolben-Zylinder-systems (14, HZ, THZ) über hydraulische Leitungen mit mindestens zwei Radbremsen (18a, 18b, 18c,18d) in Verbindung ist, wobei den Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) jeweils ein 2/2-Wege-Schaltventil (17a, 17b, 17c, 17d) zugeordnet ist und die hydraulischen Verbindungsleitungen zwischen den Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) und dem Kolben-Zylindersystem (14, HZ) wahlweise getrennt oder gemeinsam mittels der 2/2-Wege-Schaltventile (17a, 17b, 17c, 17d) verschließbar sind,
- so dass in den Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) gleichzeitig oder zeitlich überlappend ein Druck einstellbar ist,
- wobei der Elektromotor von einer Regeleinrichtung derart ansteuerbar ist, dass in einer Druckabbauphase ein mittels des Kolben-Zylindersystems (14) erzeugter (Haupt-)zylinderdruck (pHZ) über die Zeit verändert wird,
- wobei die 2/2-Wege-Schaltventile (17a, 17b, 17c, 17d) von der Regeleinrichtung in der Druckabbauphase derart ansteuerbar sind,
- dass zumindest in einem Zeitintervall mindestens ein erstes 2/2-Wege-Schaltventil (17a, 17b, 17c, 17d) geöffnet ist und mindestens ein zweites 2/2-Wege-Schaltventil (17a, 17b, 17c, 17d) mittels Pulsweitenmodulation so angesteuert ist, dass der Strömungswiderstand des zweiten 2/2-Wege-Schaltventils (17a, 17b, 17c, 17d) erhöht ist,
- und/oder dass zumindest in einem Zeitintervall mindestens ein erstes 2/2-Wege-Schaltventil (17a, 17b, 17c, 17d) geschlossen und mindestens ein zweites 2/2-Wege-Schaltventil (17a, 17b, 17c, 17d) geöffnet ist
Kurzfassung:
Das Patent schützt ein elektro-hydraulisches Brake-by-Wire (BbW) Bremssystem, in dem ein vom Elektromotor angetriebener Bremskraftverstärker den Hauptzylinderdruck erzeugt, der mittels zeitlich einzeln oder überlappend unterschiedlich angesteuerter 2/2-Wege-Ventile (offen, geschlossen, PWM-gesteuert) radselektiv an mindestens zwei Radbremsen verteilt wird, sodass sich während des Druckabbaus hochdynamisch und präzise Bremsdrücke einstellen lassen.Technische Relevanz
Das Bremssystem koppelt einen hochdynamisch geregelten Kolben-Aktuator mit 2/2-Ventilen, die je nach Bedarf geöffnet, geschlossen oder per PWM gedrosselt werden. Mit der PWM-Steuerung kann verhindert werden, dass beim simultanen Druckabbau Bremsflüssigkeit aus dem einen Radbremszylinder mit dem hohen Druck direkt in den Radbremszylinder mit dem niedrigeren Druck fließt und dass dabei der Druck in dem Radbremszylinder mit dem niedrigeren Druck der Druck aufgebaut wird, statt abgebaut wird. Mit einem solchen simultanen Druckabbau können sowohl bei Rekuperationsvorgängen Reibbremseingriffe in Millisekunden achs- oder radindividuell gemischt, als auch präzise Fahrdynamikeingriffe, umgesetzt werden – ideal für E-Fahrzeuge mit mehreren elektrischen Antriebsmotoren an Vorderachse und Hinterachse sowie für Torque-Vectoring-Eingriffen.
Patentanspruchsmerkmale (Anspruch 2)
- Bremssystem mit einem Bremskraftverstärker, dessen Kolben-Zylindersystem (14, HZ, THZ) durch Übertragungsmittel mechanisch oder hydraulisch von einem Elektromotor angetriebenen ist,
- Wobei mindestens ein Arbeitsraum des Kolben-Zylinder-systems (14, HZ, THZ) über hydraulische Leitungen mit mindestens zwei Radbremsen (18a, 18b, 18c,18d) in Verbindung ist, wobei den Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) jeweils ein 2/2-Wege-Schaltventil (17a, 17b, 17c, 17d) zugeordnet ist und die hydraulischen Verbindungsleitungen zwischen den Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) und dem Kolben-Zylindersystem (14, HZ) wahlweise getrennt oder gemeinsam mittels der 2/2-Wege-Schaltventile (17a, 17b, 17c, 17d) verschließbar sind,
- so dass in den Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) gleichzeitig oder zeitlich überlappend ein Druck einstellbar ist,
- wobei der Elektromotor von einer Regeleinrichtung derart ansteuerbar ist, dass in einer Druckaufbauphase ein mittels des Kolben-Zylindersystems (14) erzeugter (Haupt-)zylinderdruck (pHZ) über die Zeit verändert wird,
- wobei die 2/2-Wege-Schaltventile (17a, 17b, 17c, 17d) von der Regeleinrichtung in der Druckaufbauphase derart ansteuerbar sind,
- dass zumindest in einem Zeitintervall mindestens ein erstes 2/2-Wege-Schaltventil (17a, 17b, 17c,17d) geöffnet ist und mindestens ein zweites 2/2-Wege-Schaltventil (17a, 17b, 17c, 17d) mittels Pulsweitenmodulation so angesteuert ist, dass der Strömungswiderstand des zweiten 2/2-Wege-Schaltventils (17a, 17b, 17c, 17d) erhöht ist,
- und/oder dass zumindest in einem Zeitintervall mindestens ein erstes 2/2-Wege-Schaltventil (17a, 17b, 17c, 17d) geschlossen und mindestens ein zweites 2/2-Wege-Schaltventil (17a, 17b, 17c, 17d) geöffnet ist
Kurzfassung:
Das Patent schützt ein elektro-hydraulisches Brake-by-Wire (BbW) Bremssystem, in dem ein vom Elektromotor angetriebener Bremskraftverstärker den Hauptzylinderdruck erzeugt, der mittels zeitlich einzeln oder überlappend unterschiedlich angesteuerter 2/2-Wege-Ventile (offen, geschlossen, PWM-gesteuert) namisch und präzise Bremsdrücke einstellen lassen.Technische Relevanz
Das Bremssystem koppelt einen hochdynamisch geregelten Kolben-Aktuator mit 2/2-Ventilen, die je nach Bedarf geöffnet, geschlossen oder per PWM gedrosselt werden, sodass beim Druckaufbau sowohl bei Rekuperationsvorgängen Reibbremseingriffe in Millisekunden achs- oder radindividuell gemischt, als auch präzise Fahrdynamikeingriffe, umgesetzt werden können – ideal für E-Fahrzeuge mit mehreren elektrischen Antriebsmotoren an Vorderachse und Hinterachse sowie für Torque-Vectoring-Eingriffen
Patentanspruchsmerkmale (Anspruch 18)
- Bremssystem mit einem Bremskraftverstärker, dessen Kolben-Zylindersystem (14, HZ, THZ) durch Übertragungsmittel mechanisch oder hydraulisch von einem Elektromotor angetriebenen ist,
- Wobei mindestens ein Arbeitsraum des Kolben-Zylinder-systems (14, HZ, THZ) über hydraulische Leitungen mit mindestens zwei Radbremsen (18a, 18b, 18c,18d) in Verbindung ist, wobei den Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) jeweils ein 2/2-Wege-Schaltventil (17a, 17b, 17c, 17d) zugeordnet ist und die hydraulischen Verbindungsleitungen zwischen den Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) und dem Kolben-Zylindersystem (14, HZ) wahlweise getrennt oder gemeinsam mittels der 2/2-Wege-Schaltventile (17a, 17b, 17c, 17d) verschließbar sind,
- so dass in den Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) gleichzeitig oder zeitlich überlappend ein Druck einstellbar ist,
- wobei der Elektromotor von einer Regeleinrichtung derart ansteuerbar ist, dass in einer Druckabbauphase ein mittels des Kolben-Zylindersystems (14) erzeugter (Haupt-)zylinderdruck (pHZ) über die Zeit verändert wird,
- wobei die 2/2-Wege-Schaltventile (17a, 17b, 17c, 17d) von der Regeleinrichtung in der Druckabbauphase derart ansteuerbar sind,
- dass zumindest in einem Zeitintervall mindestens ein erstes 2/2-Wege-Schaltventil (17a, 17b, 17c, 17d) geöffnet ist und mindestens ein zweites 2/2-Wege-Schaltventil (17a, 17b, 17c, 17d) mittels Pulsweitenmodulation so angesteuert ist, dass der Strömungswiderstand des zweiten 2/2-Wege-Schaltventils (17a, 17b, 17c, 17d) erhöht ist,
- und/oder dass zumindest in einem Zeitintervall mindestens ein erstes 2/2-Wege-Schaltventil (17a, 17b, 17c, 17d) geschlossen und mindestens ein zweites 2/2-Wege-Schaltventil (17a, 17b, 17c, 17d) geöffnet ist
Kurzfassung:
Das Patent schützt ein Verfahren zur hochpräzisen Druckeinstellung für den Druckabbau eines elektro-hydraulisches Brake-by-Wire (BbW)-Bremssystem, in dem ein vom Elektromotor angetriebener Bremskraftverstärker den Hauptzylinderdruck erzeugt, der mittels zeitlich einzeln oder überlappend unterschiedlich angesteuerter 2/2-Wege-Ventile (offen, geschlossen, PWM-gesteuert) radselektiv verteilt wird, sodass sich während des Druckabbaus hochdynamisch und präzise Bremsdrücke einstellen lassen.Technische Relevanz
Das Verfahren zur Druckeinstellung eines Bremssystems koppelt einen hochdynamisch geregelten Kolben-Aktuator mit 2/2-Ventilen, die je nach Bedarf geöffnet, geschlossen oder per PWM gedrosselt werden, sodass beim Druckabbau sowohl bei Rekuperationsvorgängen Reibbremseingriffe in Millisekunden achs- oder radindividuell gemischt, als auch präzise Fahrdynamikeingriffe, umgesetzt werden können – ideal für E-Fahrzeuge mit mehreren elektrischen Antriebsmotoren an Vorderachse und Hinterachse sowie für Torque-Vectoring-Eingriffen
Patentanspruchsmerkmale (Anspruch 19)
- Verfahren zur Einstellung eines Bremsdrucks unter Verwendung eines Bremssystems nach Anspruch 2,
- dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in mindestens zwei Radbremsen (18a, 18b,18c, 18d) gleichzeitig oder zeitlich überlappend aufgebaut wird,
- wobei der Elektromotor von einer Regeleinrichtung derart angesteuert wird, dass ein mittels des Kolben-Zylindersystems (14) erzeugter (Haupt-)zylinderdruck (pHZ) über die Zeit verändert wird, wobei die 2/2-Wege-Schaltventile (17a, 17b,17c, 17d) von der Regeleinrichtung derart angesteuert werden,
- dass zumindest in einem Zeitintervall mindestens ein erstes 2/2-Wege-Schaltventil (17a, 17b, 17c, 17d) geöffnet ist und mindestens ein zweites 2/2-Wege-Schaltventil (17a, 17b, 17c, 17d) mittels Pulsweitenmodulation so angesteuert ist,
- dass der Strömungswiderstand des zweiten 2/2-Wege-Schaltventils (17a, 17b, 17c, 17d) erhöht ist,
- und/oder dass zumindest in einem Zeitintervall mindestens ein erstes 2/2-Wege-Schaltventil (17a, 17b,17c, 17d) geschlossen und mindestens ein zweites 2/2-Wege-Schaltventil (17a, 17b, 17c, 17d) geöffnet ist
Kurzfassung:
Das Patent schützt ein Verfahren zur hochpräzisen Druckeinstellung für den Druckaufbau eines elektro-hydraulisches Brake-by-Wire (BbW) Bremssystem, in dem ein vom Elektromotor angetriebener Bremskraftverstärker den Hauptzylinderdruck erzeugt, der mittels zeitlich einzeln oder überlappend unterschiedlich angesteuerter 2/2-Wege-Ventile (offen, geschlossen, PWM-gesteuert) radselektiv verteilt wird, sodass sich während des Druckaufbaus hochdynamisch und präzise Bremsdrücke einstellen lassen.Technische Relevanz
Das Verfahren zur Druckeinstellung eines Bremssystems koppelt einen hochdynamisch geregelten Kolben-Aktuator mit 2/2-Ventilen, die je nach Bedarf geöffnet, geschlossen oder per PWM gedrosselt werden, sodass beim Druckaufbau sowohl bei Rekuperationsvorgängen Reibbremsmonenteingriffe in Millisekunden achs- oder radindividuell gemischt, als auch präzise Fahrdynamikeingriffe, umgesetzt werden können – ideal für E-Fahrzeuge mit mehreren elektrischen Antriebsmotoren an Vorderachse und Hinterachse sowie für Torque-Vectoring-Eingriffen
Patentanspruchsmerkmale (Anspruch 1)
- Verfahren zur Einstellung eines Bremsdrucks in einem Bremssystem mit vier Radbremsen (18a,18b, 18c, 18d) unter Verwendung eines Kolben-Zylindersystems (14, HZ, THZ),
- wobei jeder der Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) jeweils ein Magnetventil (17a, 17b, 17c, 17d) zugeordnet ist,
- Wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Durchführen eines Druckaufbaus in wenigstens einer ausgewählten Radbremse (18a, 18b, 18c,18d), wenn eine Druckänderung in der ausgewählten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) gefordert wird,
- wobei der Druckaufbau in der ausgewählten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) folgende Schritte umfasst:
- Verstellen eines Kolbens des Kolben-Zylindersystems (14, HZ, THZ) durch den Elektromotor, so dass in einer Druckaufbauphase ein Druck (pR1, pR2) zumindest in der ausgewählten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) derart aufgebaut wird, dass in
- einem ersten Zeitintervall der Druckaufbauphase eine Differenz zwischen einem Druck (pHZ) in dem Kolben-Zylindersystem (14, HZ, THZ) und dem Druck (pR1, pR2) in der ausgewählten Radbremse(18a, 18b, 18c, 18d) zunimmt
- und in einem zweiten Zeitintervall der Druckaufbauphase die Differenz zwischen dem Druck (pHZ) in dem Kolben-Zylindersystem (14, HZ, THZ) und dem Druck (PR1, PR2) in der ausgewählten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) abnimmt
Kurzfassung:
Das Patent beschreibt ein Verfahren zur radselektiven Druckregelung, bei dem ein elektrisch angetriebener Hauptkolben beim Druckaufbau zunächst gezielt eine Druckdifferenz zwischen dem Hauptbremszylinder und einer oder mehreren ausgewählten Radbremszylindern aufbaut. In einer zweiten Phase wird diese Differenz kontrolliert wieder ausgeglichen, sodass der Bremsdruck in den jeweiligen Rädern schnell, präzise und nahezu geräuschlos erzeugt wird.Technische Relevanz
Der zweiphasige Druckaufbau ermöglicht hochdynamische und gleichzeitig geräuscharme Bremsdruckeingriffe innerhalb von Millisekunden – radindividuell, effizient und feinfühlig. Am Ende der zweiten Zeitintervalls findet ein Druckausgleich zwischen Hauptbremszylinder und Radbremszylinder statt. Der Drucksensor im Hauptbremszylinder zeigt dann auch den Druck im Radbremszylinder an. Hierdurch kann die Volumen-Druck-Kurve des Radbremszylinders nach jeder abgeschlossenen Druckänderung adaptiert werden. Hinzu kommt, dass mittels Kenntnis der Volumen-Druck-Kurve der einzelnen Radbremsen die erforderliche Soll-Positionsänderung des Kolben-Zylindersystems für den sich final in der/den ausgewählten Radbremse/n einzustellenden Zieldruck berechnet wird. Das Verfahren ermöglicht eine präzise Regelung der Bremsdrücke an den einzelnen Rädern, ohne dass teure Raddrucksensoren erforderlich sind. Stattdessen genügt ein zentraler Drucksensor, der idealerweise direkt den Ausgangsdruck der elektromotorisch betriebenen Druckerzeugungseinheit erfasst. Dies ist besonders vorteilhaft für moderne, software-definierte Fahrdynamikfunktionen wie Torque Vectoring oder Rekuperationsbremsung in Elektrofahrzeugen, bei denen Präzision, Komfort und Energieeffizienz höchste Priorität haben.
Patentanspruchsmerkmale (Anspruch 2)
- Verfahren zur Einstellung eines Bremsdrucks in einem Bremssystem mit vier Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) unter Verwendung eines Kolben-Zylindersystems (14, HZ, THZ),
- wobei jeder der Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) jeweils ein Magnetventil (17a, 17b, 17c, 17d) zugeordnet ist,
- wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst
- Durchführen eines Druckaufbaus in wenigstens einer ausgewählten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d), wenn eine Druckänderung in der ausgewählten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) gefordert wird,
- wobei der Druckaufbau in der ausgewählten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) folgende Schritte umfasst:
- Verstellen eines Kolbens des Kolben-Zylindersystems (14, HZ, THZ) durch den Elektromotor, so dass in einer Druckaufbauphase ein Druck (pR1, pR2) zumindest in der ausgewählten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) derart aufgebaut wird,
- dass in einem ersten Zeitintervall der Druckaufbauphase eine Differenz zwischen einem Druck (pHZ) in dem Kolben-Zylindersystem (14, HZ, THZ) und dem Druck (pR1, pR2) in der ausgewählten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) zunimmt
- und in einem zweiten Zeitintervall der Druckaufbauphase die Differenz zwischen dem Druck (pHZ) in dem Kolben-Zylindersystem (14, HZ, THZ) und dem Druck (pR1, pR2) in der ausgewählten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) abnimmt,
- wobei während des Verstellens des Kolbens das Magnetventil (17a, 17b, 17c, 17d) wenigstens einer anderen Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) in wenigstens einem Zeitintervall geschlossen ist
Kurzfassung:
Das Verfahren steuert den Elektromotor-Kolben so, dass in einer ausgewählten Radbremse durch ein zweiphasiges Erhöhen und anschließendes Angleichen der Druckdifferenz zwischen Hauptzylinder und Radbremse rasch Bremsdruck aufgebaut wird, während Magnetventile der übrigen Räder während dieses Druckaufbaus geschlossen bleiben, um den Druck radselektiv schnell, präzise und energieeffizient einzustellen.Technische Relevanz
Das erweiterte Verfahren macht den Hauptkolben selbst zur schnellen „Druckpumpe“ für ein bis drei einzelne Räder, während die Ventile der übrigen Räder während dieses Druckaufbaus schließen; so steigt der Druck in der/den Zielbremse/n in zwei exakt geregelten Phasen (Differenz erst vergrößern, dann angleichen) innerhalb weniger Millisekunden, ohne den schon vorhandenen Druck an den anderen Rädern auf-/ bzw. abzubauen. Am Ende der zweiten Zeitintervalls findet ein Druckausgleich zwischen Hauptbremszylinder und Radbremszylinder statt. Der Drucksensor im Hauptbremszylinder zeigt dann auch den Druck im Radbremszylinder an. Hierdurch kann die Volumen-Druck-Kurve des Radbremszylinders nach jeder abgeschlossenen Druckänderung adaptiert werden. Hinzu kommt, dass mittels Kenntnis der Volumen-Druck-Kurve der einzelnen Radbremsen die erforderliche Soll-Positionsänderung des Kolben-Zylindersystems für den sich final in der/den ausgewählten Radbremse/n einzustellenden Zieldruck berechnet wird. Das Verfahren ermöglicht eine präzise Regelung der Bremsdrücke an den einzelnen Rädern, ohne dass teure Raddrucksensoren erforderlich sind. Stattdessen genügt ein zentraler Drucksensor, der idealerweise direkt den Ausgangsdruck der elektromotorisch betriebenen Druckerzeugungseinheit erfasst.Damit lassen sich radselektive ABS-/ESC-Eingriffe, AEB-Manöver und Torque-Vectoring sehr energieeffizient und präzise realisieren, ohne zusätzliches Pumpenaggregat oder Rücklaufspeicher – ein deutlicher Bauraum-, Gewichts- und Kostenvorteil, der besonders für E-Fahrzeuge und softwaredefinierte Bremsstrategien (Blending) technisch relevant ist.
Patentanspruchsmerkmale (Anspruch 8)
- Verfahren zur Einstellung eines Bremsdrucks in einem Bremssystem mit vier Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) unter Verwendung eines Kolben-Zylindersystems (14, HZ, THZ),
- wobei jeder der Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) jeweils ein Magnetventil (17a, 17b, 17c, 17d) zugeordnet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Durchführen eines Druckabbaus in wenigstens einer ausgewählten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d), wenn eine Druckänderung in der ausgewählten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) gefordert wird,
- wobei der Druckabbau in der ausgewählten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) folgende Schritte umfasst:
- Verstellen eines Kolbens des Kolben-Zylindersystems (14, HZ, THZ) durch den Elektromotor, so dass in einer Druckabbauphase ein Druck (pR1, pR2) zumindest in der ausgewählten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) derart abgebaut wird,
- dass in einem ersten Zeitintervall der Druckabbauphase eine Differenz zwischen einem Druck (pHZ) in dem Kolben-Zylindersystem (14, HZ, THZ) und dem Druck (pR1, pR2) in der ausgewählten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) zunimmt
- und in einem zweiten Zeitintervall der Druckabbauphase die Differenz zwischen dem Druck (pHZ) in dem Kolben-Zylindersystem (14, HZ, THZ) und dem Druck (pR1, pR2) in in der ausgewählten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) abnimmt
Kurzfassung:
Das Verfahren nutzt den motorisch verstellten Hauptzylinderkolben, um in einer ausgewählten Radbremse in zwei Phasen – erst durch Vergrößerung, dann durch Verringerung der Druckdifferenz zwischen Hauptzylinderdruck (pHZ) und Radbremsdruck (pR) – den Bremsdruck radselektiv, schnell und ohne Störung der übrigen Räder abzubauen.Technische Relevanz
Die Zweiphasen‐Strategie macht den Hauptkolben zur aktiven „Saugpumpe“, sodass der Bremsdruck in einem einzelnen Rad in Millisekunden und ohne Rücklaufspeicher abgebaut werden kann. Am Ende des zweiten Zeitintervalls findet ein Druckausgleich zwischen Hauptbremszylinder und Radbremszylinder statt. Der Drucksensor im Hauptbremszylinder zeigt dann auch den Druck im Radbremszylinder an. Hierdurch kann die Volumen-Druck-Kurve des Radbremszylinders nach jeder abgeschlossenen Druckänderung adaptiert werden. Hinzu kommt, dass mittels Kenntnis der Volumen-Druck-Kurve der einzelnen Radbremsen die erforderliche Soll-Positionsänderung des Kolben-Zylindersystems für den sich final in der/den ausgewählten Radbremse/n einzustellenden Zieldruck berechnet wird. Dieses Verfahren ermöglicht damit auch eine präzise Regelung der Raddrücke ohne Verwendung teurer Raddrucksensoren.. Dadurch lassen sich radselektive ABS-, ESC- und Torque-Vectoring-Eingriffe besonders schnell, energieeffizient und platzsparend realisieren – ein Schlüsselvorteil nicht nur für softwaredefinierte Bremsfunktionen moderner E-Fahrzeuge. Im Bereich niedriger Raddrücke (z.B. bei vereisten Fahrbahnen) unterstützt der Unterdruck und die großen Querschnitte der Ventile prinzipbedingt den noch schnelleren Druckabbau in den Rädern mit Blockierneigung, insbesondere gegenüber Systemen mit Niederdruckspeichern. Dies verbessert erheblich die Fahrzeugstabilitätseigenschaften auf diesen sicherheitskritischen Fahrbahnen.
Patentanspruchsmerkmale (Anspruch 35)
- Verfahren zur Einstellung eines Bremsdrucks in wenigstens einer Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) unter Verwendung eines Kolben-Zylindersystems (14, HZ, THZ),
- wobei der Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) ein Magnetventil (17a, 17b, 17c, 17d) zugeordnet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Durchführen eines Druckaufbaus in der Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d), wenn eine Druckänderung in der Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) gefordert wird,
- wobei der Druckaufbau derart durchgeführt wird, dass ein Volumenfluss vom Kolben-Zylindersystem (14, HZ, THZ) durch das Magnetventil (17a, 17b, 17c, 17d) in die Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) die Druckänderung (vollständig) bewirkt;
- und Durchführen eines Druckabbaus in der Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d), wenn eine Druckänderung in der Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) gefordert wird,
- wobei der Druckabbau derart durchgeführt wird, dass ein Volumenfluss von der Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) durch das Magnetventil (17a, 17b, 17c, 17d) in das Kolben-Zylindersystem (14, HZ, THZ) die Druckänderung (vollständig) bewirkt
Kurzfassung:
Das Verfahren regelt Bremsdruckänderungen in einer einzelnen Radbremse allein durch bidirektionalen Volumenfluss zwischen dem motorisch betätigten Zylinder und der Radbremse über ihr Magnetventil: Für den Druckaufbau wird Fluid aus dem Kolben-Zylindersystem in die Radbremse verschoben, und für den Druckabbau wird durch dasselbe Ventil Volumen aus dem Radbremszylinder mittels gezielter Einstellung einer Druckdifferenz zwischen Radbremszylinder und Arbeitsraum im Kolben-Zylindersystem in den Arbeitsraum des elektromotorisch angetriebenen Kolben-Zylindersystems verschoben. Bei der Volumenflussregelung wird neben der Kolbenposition auch die Kolbengeschwindigkeit geregelt und nicht durch Ventilmodulation beeinflusstTechnische Relevanz
Die Idee macht den Hauptzylinder zum bidirektionalen „Aktor + Puffer“: Der Bremsdruck eines einzelnen Rads wird ausschließlich durch Hin- und Zurückverschiebung von Bremsflüssigkeit über dessen Magnetventil geregelt. Dadurch ist im Unterschied zu Verfahren, die digital angesteuerte Auslassventile benötigen, die Geräuschentwicklung gering, was für Funktionen wie Bremsmoment-Blending und Torque-Vectoring wichtig ist. Im Extremfall ermöglicht das Verfahren sogar den Verzicht auf Ventile und Leitungen zu Niederdruckspeichern oder Bremsflüssigkeitsreservoir. Dadurch sinken Bauteil- und Energiebedarf, während radselektive ABS/ESC-Eingriffe ultraschnell, kompakt und kostengünstig realisierbar werden – ein klarer Vorteil für softwaredefinierte Bremsarchitekturen moderner Elektro- und Plattformfahrzeuge.
Patentanspruchsmerkmale (Anspruch 36)
- Verfahren zur Einstellung eines Bremsdrucks in wenigstens einer Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) unter Verwendung eines Kolben-Zylindersystems (14, HZ, THZ), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Aufnehmen einer radindividuellen Druck-Volumen-Kennlinie für die Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) bei Fahrzeugstillstand, wobei folgende Schritte durchgeführt werden:
- Verstellen eines Kolbens des Kolben-Zylindersystems (14, HZ, THZ) derart, dass entlang eines Kolbenwegs ein Druck (pHZ) im Kolben-Zylindersystem (14, HZ, THZ) einem Druck (pR1, pR2) in der Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) entspricht; und
- Erfassen des Drucks (pHZ) im Kolben-Zylindersystem (14, HZ, THZ) in Abhängigkeit von einem Volumen in der Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) entlang des Kolbenwegs, um die Druck-Volumen-Kennlinie für die Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) aufzunehmen;
- Durchführen eines Druckaufbaus und/oder Druckabbaus in der Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d), wenn eine Druckänderung in der Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) gefordert wird
Kurzfassung:
Das Verfahren kalibriert zunächst bei Fahrzeugstillstand jede Radbremse, indem es über einen Kolbenweg des Hauptbremszylinders eine radindividuelle Druck-Volumen-Kennlinie aufnimmt, und nutzt diese Kennlinie danach, um per motorisch verstelltem Hauptzylinderkolben den Bremsdruck in der jeweiligen Radbremse präzise auf- oder abzubauen.Technische Relevanz
Die Kennlinien-Kalibrierung gleicht radweise nicht nur Fertigungs-, Temperatur- und Verschleißtoleranzen, sondern auch den Einfluss von Luftblasen in der Bremsflüssigkeit aus, sodass der Bremsdruckcontroller ohne zusätzliche Raddrucksensoren jederzeit exakt weiß, welches Volumen (und damit Bremsdruck) sein Kolbenhub erzeugt; so bleiben Bremskraftverteilung, Rekuperations-Blending und Fahrdynamikregelungen dauerhaft präzise und reproduzierbar – ein entscheidender Vorteil für automatisierte Fahrfunktionen mit hohen ASIL-D-Anforderungen.
Patentanspruchsmerkmale (Anspruch 1)
- Bremssystem mit einem Bremskraftverstärker, dessen Kolben-Zylindersystem (14, HZ, THZ) durch Übertragungsmittel mechanisch oder hydraulisch von einem Elektromotor angetriebenen ist,
- wobei mindestens ein Arbeitsraum des Kolben-Zylindersystems (14, HZ, THZ) über hydraulische Verbindungsleitungen mit mindestens zwei Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) in Verbindung ist,
- wobei den Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) jeweils ein 2/2-Wege-Schaltventil (17a, 17b, 17c, 17d) zugeordnet ist und die hydraulischen Verbindungsleitungen zwischen den Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) und dem Kolben-Zylindersystem (14, HZ, THZ) wahlweise getrennt oder gemeinsam mittels der 2/2-Wege-Schaltventile (17a, 17b, 17c, 17d) verschließbar sind,
- so dass in den Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) gleichzeitig oder zeitlich überlappend ein Druck (pR1, pR2) einstellbar ist, wobei der Elektromotor von einer Regeleinrichtung derart ansteuerbar ist, dass in einer Druckaufbauphase ein (Haupt-)zylinderdruck (pHZ) eingestellt wird,
- wobei die 2/2-Wege-Schaltventile (17a, 17b, 17c, 17d) von der Regeleinrichtung in der Druckaufbauphase derart ansteuerbar sind, dass zumindest in einem ersten Zeitintervall mindestens ein erstes 2/2-Wege-Schaltventil (17a, 17b, 17c, 17d) geschlossen ist
- und mindestens ein zweites 2/2-Wege-Schaltventil (17a, 17b, 17c, 17d) mittels Pulsweitenmodulation so angesteuert ist, dass der Strömungswiderstand des zweiten 2/2-Wege-Schaltventils (17a, 17b, 17c, 17d) erhöht ist
Kurzfassung:
Das Patent beschreibt ein elektrohydraulisches Brake-by-Wire (BbW)-Bremssystem, bei dem ein von einem Elektromotor angetriebenes Kolben-Zylindersystem über 2/2-Wege-Schaltventile selektiv mit mehreren Radbremsen verbunden ist, wobei durch zeitlich versetzte Ansteuerung und gezielte Pulsweitenmodulation einzelner Ventile ein radindividueller Druckaufbau mit variierbarem Strömungswiderstand ermöglicht wird.Technische Relevanz
Die Erfindung ermöglicht eine hochdynamische, radselektive Druckregelung durch Kombination aus Kolbenpositionsregelung und Pulsweitenmodulation der Schaltventile. Dies ist besonders relevant für Fahrdynamikeingriffe, ABS/ESC-Funktionen und eine präzise Integration von Rekuperation, da der Bremsdruck pro Rad unabhängig und fein dosiert angepasst werden kann.
Patentanspruchsmerkmale (Anspruch 4)
-
- Bremssystem mit einem Bremskraftverstärker, dessen Kolben-Zylindersystem (14, HZ, THZ) durch Übertragungsmittel mechanisch oder hydraulisch von einem Elektromotor angetriebenen ist,
- wobei mindestens ein Arbeitsraum des Kolben-Zylindersystems (14, HZ, THZ) über hydraulische Verbindungsleitungen mit mindestens zwei Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) in Verbindung ist, wobei den Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) jeweils ein 2/2-Wege-Schaltventil (17a, 17b, 17c, 17d) zugeordnet ist
- und die hydraulischen Verbindungsleitungen zwischen den Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) und dem Kolben-Zylindersystem (14, HZ, THZ) wahlweise getrennt oder gemeinsam mittels der 2/2-Wege-Schaltventile (17a, 17b, 17c, 17d) verschließbar sind, so dass in den Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) gleichzeitig ein Druck (pR1, pR2) einstellbar ist,
- wobei der Elektromotor von einer Regeleinrichtung derart ansteuerbar ist, dass in einer Druckabbauphase ein mittels des Kolben-Zylindersystems (14, HZ, THZ) erzeugter (Haupt-)zylinderdruck (pHZ) über die Zeit verändert, vorzugsweise in einem Zeitintervall abgesenkt, wird,
so dass zumindest in einem Zeitintervall eine Kolbengeschwindigkeit des Kolben-Zylindersystem (14, HZ, THZ) über die Zeit variiert, insbesondere zunimmt und/oder abnimmt,
- wobei die 2/2-Wege-Schaltventile (17a, 17b, 17c, 17d) von der Regeleinrichtung in der Druckabbauphase derart ansteuerbar sind, dass zumindest in dem Zeitintervall der Druck (pR1, pR2) in den Radbremsen bei offenen 2/2-Wege-Schaltventilen (17a, 17b, 17c, 17d) gleichzeitig in den Arbeitsraum des Kolben-Zylindersystem (14, HZ, THZ) abgebaut wird
Kurzfassung:
Das Patent beschreibt ein elektrohydraulisches Brake-by-Wire (BbW)-Bremssystem, bei dem der durch einen Elektromotor angetriebene Kolben eines Bremskraftverstärkers den Bremsdruck in mehreren Radbremsen über 2/2-Wege-Schaltventile gezielt abbaut, indem die Kolbengeschwindigkeit zeitlich variiert und Bremsflüssigkeit aus den geöffneten Radbremskreisen simultan in das druckerzeugende elektromechanische angetriebene Kolbenzylindersystem zurückgeführt wird.Technische Relevanz
Die Erfindung ermöglicht einen kontrollierten, gleichzeitigen Druckabbau in mehreren Radbremsen durch gezielte Steuerung der Kolbengeschwindigkeit im Hauptzylinder, wodurch eine hochpräzise, radübergreifend koordinierte Bremsdruckreduktion realisiert werden kann.
Dies ist insbesondere relevant für moderne Druckregelstrategien bei Fahrdynamikeingriffen und Rekuperationsvorgängen – wie rad- oder achsindividuelles regeneratives Bremsen, elektrische Bremskraftverteilung oder Torque-Vectoring –, bei denen ein schneller, aber feinfühliger Druckabbau essenziell für Fahrzeugstabilität und dynamische Performance ist.
Patentanspruchsmerkmale (Anspruch 5)
- Bremssystem mit einem Bremskraftverstärker, dessen Kolben-Zylindersystem (14, HZ, THZ) durch Übertragungsmittel mechanisch oder hydraulisch von einem Elektromotor angetriebenen ist,
- wobei mindestens ein Arbeitsraum des Kolben-Zylindersystems (14, HZ, THZ) über hydraulische Verbindungsleitungen mit mindestens zwei Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) in Verbindung ist, wobei den Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) jeweils ein 2/2-Wege-Schaltventil (17a, 17b, 17c, 17d) zugeordnet ist und die hydraulischen Verbindungsleitungen zwischen den Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) und dem Kolben-Zylindersystem (14, HZ, THZ) wahlweise getrennt oder gemeinsam mittels der 2/2-Wege-Schaltventile (17a, 17b, 17c, 17d) verschließbar sind,
- so dass in den Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) gleichzeitig ein Druck (pR1, pR2) einstellbar ist, wobei der Elektromotor von einer Regeleinrichtung derart ansteuerbar ist, dass in einer Druckaufbauphase ein mittels des Kolben-Zylindersystems (14, HZ, THZ) erzeugter (Haupt-)zylinderdruck (pHZ) über die Zeit verändert, vorzugsweise in einem Zeitintervall erhöht, wird,
- wobei die 2/2-Wege-Schaltventile (17a, 17b, 17c, 17d) von der Regeleinrichtung in der Druckaufbauphase derart ansteuerbar sind, dass zumindest in einem ersten Zeitintervall der Druck (pR1, pR2) in mindestens einer ersten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) und einer zweiten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) bei offenen 2/2-Wege-Schaltventilen (17a, 17b, 17c, 17d) gleichzeitig aufgebaut wird,
- und dass in einem zweiten Zeitintervall, das dem ersten Zeitintervall zeitlich nachgelagert ist, der Druck (pR1, pR2) in mindestens der ersten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) bei offenem 2/2-Wege-Schaltventil (17a, 17b, 17c, 17d) weiter aufgebaut wird, während der Druckaufbau in mindestens der zweiten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) durch Schließen des 2/2-Wege-Schaltventils (17a, 17b, 17c, 17d) gestoppt wird.
Kurzfassung:
Das Patent beschreibt ein elektrohydraulisches Brake-by-Wire (BbW)-Bremssystem, bei dem der von einem Elektromotor angetriebene Kolben beim Druckaufbau über gezielt angesteuerte 2/2-Wege-Schaltventile einen radselektiven Druckaufbau ermöglicht, sodass in einem ersten Zeitintervall mehrere Radbremsen gleichzeitig mit Druck beaufschlagt werden können, während in einem nachfolgenden Zeitintervall der Druck gezielt nur in einzelnen Rädern weiter aufgebaut oder gestoppt wird.Technische Relevanz
Die Erfindung ermöglicht einen zeitlich gestaffelten, radselektiven Druckaufbau über gezielt geschaltete 2/2-Wege-Ventile, wodurch eine elektrische Bremskraftverteilung (EBD) sowie achs- oder radindividuelles regeneratives Bremsen präzise realisierbar wird. Dies ist besonders relevant für moderne Fahrzeuge mit Hybrid- oder Elektroantrieb, bei denen mechanische und rekuperative Bremsmomente dynamisch und effizient aufgeteilt werden müssen – insbesondere in Kombination mit Fahrdynamikeingriffen.
Patentanspruchsmerkmale (Anspruch 1)
-
- Verfahren zur Einstellung eines Bremsdrucks in einem Bremssystem mit wenigstens zwei Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) unter Verwendung eines Kolben-Zylindersystems (14, HZ, THZ), wobei jeder der Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) jeweils ein Magnetventil (17a, 17b, 17c, 17d) zugeordnet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst
- Durchführen eines Druckaufbaus in wenigstens einer ersten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) und einer zweiten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d), wenn eine Druckänderung, insbesondere eine Druckerhöhung, in der ersten und zweiten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) gefordert wird,
- wobei beim Druckaufbau folgende Schritte durchgeführt werden:
- Verstellen eines Kolbens des Kolben-Zylindersystems (14, HZ, THZ), so dass in den Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) gleichzeitig oder zeitlich überlappend ein Druck aufgebaut wird;
- Bestimmen eines Ist-Drucks (pHZ) im Kolben-Zylindersystem (14, HZ, THZ) als Eingangsgröße für ein Druckmodell;
- Ermitteln eines ersten Ist-Drucks (pR1, pR2) in der ersten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) und eines zweiten Ist-Drucks (pR1, pR2) in der zweiten
- Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) mittels des Druckmodells sowie unter Verwendung des Ist-Drucks (pHZ) im Kolben-Zylindersystem (14, HZ, THZ); und
Schließen des Magnetventils (17a, 17b, 17c, 17d) der ersten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d), wenn der erste Ist-Druck (pR1, pR2) einem Zieldruck der ersten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) entspricht.
Kurzfassung:
Das Patent beschreibt ein Verfahren zum radselektiven Druckaufbau in einem elektrohydraulischen Brake-by-Wire (BbW)-Bremssystem, bei dem der Kolben eines Kolben-Zylindersystems gleichzeitig oder zeitlich überlappend Druck in mehreren Radbremsen aufbaut, wobei mittels eines Druckmodells und gemessenem Hauptzylinderdruck die individuellen Radbremsdrücke berechnet und die zugehörigen Magnetventile gezielt geschlossen werden, sobald der jeweilige Zieldruck erreicht ist.Technische Relevanz
Die Erfindung erlaubt eine modellbasierte, hochpräzise Regelung des Bremsdrucks an jedem einzelnen Rad, ohne den Einsatz zusätzlicher Radbremsdrucksensoren.Sie ist insbesondere relevant für elektrische Bremskraftverteilung und radindividuelles regeneratives Bremsen, da die Ventile automatisch geschlossen werden, sobald der berechnete Druckwert den vorgegebenen Zieldruck erreicht – ein zentraler Baustein für effiziente, adaptive und sichere Bremsstrategien in modernen Fahrzeugarchitekturen.
Patentanspruchsmerkmale (Anspruch 2)
- Verfahren zur Einstellung eines Bremsdrucks in einem Bremssystem mit wenigstens zwei Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) unter Verwendung eines Kolben-Zylindersystems (14, HZ, THZ),
- wobei jeder der Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) jeweils ein Magnetventil (17a, 17b, 17c, 17d) zugeordnet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Durchführen eines Druckaufbaus in wenigstens einer ersten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) und einer zweiten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d), wenn eine Druckänderung, insbesondere eine Druckerhöhung, in der ersten und zweiten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) gefordert wird,
- wobei beim Druckaufbau folgende Schritte durchgeführt werden:
- Verstellen eines Kolbens des Kolben-Zylindersystems (14, HZ, THZ), so dass in den Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) gleichzeitig oder zeitlich überlappend ein Druck aufgebaut wird;
- Bestimmen einer Ist-Position des Kolbens als Eingangsgröße für ein Druckmodell;
- Ermitteln eines ersten Ist-Drucks (pR1, pR2) in der ersten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) und eines zweiten Ist-Drucks (pR1, pR2) in der zweiten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) mittels des Druckmodells sowie unter Verwendung der Ist-Position des Kolbens; und
- Schließen des Magnetventils (17a, 17b, 17c, 17d), wenn der erste Ist-Druck (pR1, pR2) einem Zieldruck der ersten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) entspricht ..
Kurzfassung:
Das Patent beschreibt ein Verfahren zum radselektiven Bremsdruckaufbau, bei dem durch Verstellung eines Kolbens Druck gleichzeitig oder zeitlich versetzt in mehreren Radbremsen aufgebaut wird, wobei der aktuelle Bremsdruck in dem Radbremszylinder anhand der Kolbenposition modellbasiert ermittelt und das zugehörige Magnetventil automatisch geschlossen wird, sobald der gewünschte Zieldruck erreicht ist.Technische Relevanz
Die Innovation ermöglicht eine sensorlose, modellbasierte Druckregelung in jedem einzelnen Radbremszylinder, allein durch die Kolbenpositionsauswertung, ohne dass separate Drucksensoren an den Radbremsen erforderlich sind. Dies ist besonders relevant für rekuperative Bremssysteme und elektrische Bremskraftverteilung, da die Lösung kosteneffizient, präzise und ideal für schnell regelbare, radindividuelle Eingriffe in modernen Brake-by-Wire-Architekturen ist.
Patentanspruchsmerkmale (Anspruch 3)
- Verfahren zur Einstellung eines Bremsdrucks in einem Bremssystem mit wenigstens zwei Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) unter Verwendung eines Kolben-Zylindersystems (14, HZ, THZ),
- wobei jeder der Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) jeweils ein Magnetventil (17a, 17b, 17c, 17d) zugeordnet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Durchführen eines Druckaufbaus in wenigstens einer ersten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) und einer zweiten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d), wenn eine Druckänderung, insbesondere eine Druckerhöhung, in der ersten und zweiten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) gefordert wird,
- wobei beim Druckaufbau folgende Schritte durchgeführt werden:
- Verstellen eines Kolbens des Kolben-Zylindersystems (14, HZ, THZ), so dass in den Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) gleichzeitig oder zeitlich überlappend ein Druck aufgebaut wird;
- Bestimmen eines Ist-Drucks (pHZ) im Kolben-Zylindersystem (14, HZ, THZ) als Eingangsgröße für ein Druckmodell und/oder Bestimmen einer Ist-Position des Kolbens als Eingangsgröße für ein Druckmodell; und
- Ermitteln eines ersten Ist-Drucks (pR1, pR2) in der ersten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) und eines zweiten Ist-Drucks (pR1, pR2) in der zweiten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) mittels des Druckmodells sowie unter Verwendung des Ist-Drucks (pHZ) im Kolben-Zylindersystem (14, HZ, THZ) und/oder unter Verwendung der Ist-Position des Kolbens.
Kurzfassung:
Das Patent beschreibt ein Verfahren zum modellbasierten, radselektiven Bremsdruckaufbau in einem elektrohydraulischen Brake-by-Wire (BbW)-Bremssystem, bei dem über die Verstellung eines Kolbens Druck in mehreren Radbremsen gleichzeitig oder zeitlich überlappend aufgebaut und anhand des gemessenen Hauptzylinderdrucks und/oder der Kolbenposition der jeweilige Radbremsdruck anhand eines Druckmodells berechnet wird – ohne den Einsatz von Raddrucksensorik.Technische Relevanz
Die Erfindung ermöglicht eine hochpräzise, sensorlose Druckregelung pro Rad, indem ein flexibles Druckmodell wahlweise auf den Hauptzylinderdruck, die Kolbenposition oder eine Kombination beider zurückgreift. Dies ist besonders relevant für adaptive Bremssysteme mit elektrischer Bremskraftverteilung, Torque Vectoring oder radselektiver Rekuperation, da es eine feindosierte, energieeffiziente und kostenoptimierte Druckregelung in Brake-by-Wire-Systemen erlaubt.
Patentanspruchsmerkmale (Anspruch 4)
- Verfahren zur Einstellung eines Bremsdrucks in einem Bremssystem mit wenigstens zwei Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) unter Verwendung eines Kolben-Zylindersystems (14, HZ, THZ),
- wobei jeder der Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) jeweils ein Magnetventil (17a, 17b, 17c, 17d) zugeordnet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Durchführen eines Druckabbaus in wenigstens einer ersten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) und einer zweiten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d), wenn eine Druckänderung, insbesondere eine Druckabsenkung, in der ersten und zweiten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) gefordert wird,
- wobei beim Druckabbau folgende Schritte durchgeführt werden:
- Verstellen eines Kolbens des Kolben-Zylindersystems (14, HZ, THZ), so dass in den Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) gleichzeitig oder zeitlich überlappend ein Druck abgebaut wird;
- Bestimmen eines Ist-Drucks (pHZ) im Kolben-Zylindersystem (14, HZ, THZ) als Eingangsgröße für ein Druckmodell und/oder Bestimmen einer Ist-Position des Kolbens als Eingangsgröße für ein Druckmodell; und
- Ermitteln eines ersten Ist-Drucks (pR1, pR2) in der ersten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) und eines zweiten Ist-Drucks (pR1, pR2) in der zweiten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) mittels eines Druckmodells sowie unter Verwendung des Ist-Drucks (pHZ) im Kolben-Zylindersystem (14, HZ, THZ) und/oder unter Verwendung der Ist-Position des Kolbens
Kurzfassung:
Das Patent beschreibt ein Verfahren zum modellbasierten, radselektiven Druckabbau in einem elektrohydraulischen Brake-by-Wire (BbW)-Bremssystem, bei dem durch Verstellung eines Kolbens der Bremsdruck in mehreren Radbremsen gleichzeitig oder zeitlich überlappend abgesenkt wird, wobei die tatsächlichen Radbremsdrücke auf Grundlage des Hauptzylinderdrucks und/oder der Kolbenposition modellgestützt ermittelt werden.Technische Relevanz
Die Innovation ermöglicht einen präzisen, sensorlosen Druckabbau pro Rad – zentral für Sicherheitsfunktionen wie ABS, ESC oder AEB, aber auch für rekuperative Bremsstrategien mit aktiver Momentenverlagerung. Durch die modellbasierte Auswertung von Kolbenposition und/oder Hauptzylinderdruck kann auf teure Radbremsdrucksensoren verzichtet werden, während gleichzeitig eine schnelle, radselektive und feinfühlige Druckreduktion gewährleistet ist.
Patentanspruchsmerkmale (Anspruch 5)
- Verfahren zur Einstellung eines Bremsdrucks in einem Bremssystem mit wenigstens zwei Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) unter Verwendung eines Kolben-Zylindersystems (14, HZ, THZ), wobei jeder der Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) jeweils ein Magnetventil (17a, 17b, 17c, 17d) zugeordnet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Durchführen eines Druckaufbaus in wenigstens einer ersten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) und einer zweiten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) unter Verwendung der Schritte des Druckaufbaus nach Anspruch 3 in einem ersten Zeitintervall, wenn eine Druckänderung, insbesondere eine Druckerhöhung, in der ersten und zweiten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) gefordert wird;
- und Durchführen eines Druckabbaus in wenigstens der ersten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) und der zweiten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) unter Verwendung der Schritte des Druckabbaus nach Anspruch 4 in einem zweiten Zeitintervall, wenn eine Druckänderung, insbesondere eine Druckabsenkung, in der ersten und zweiten Radbremse (18a, 18b, 18c, 18d) gefordert wird,
- wobei das zweite Zeitintervall dem ersten Zeitintervall zeitlich nachgelagert ist
Kurzfassung:
Das Patent beschreibt ein Verfahren zum radselektiven Bremsdruckaufbau bzw. -abbau, bei dem über ein Kolben-Zylindersystem zunächst in einem ersten Zeitintervall Druck modellbasiert in mehreren Radbremsen aufgebaut und anschließend in einem zweiten, zeitlich nachgelagerten Intervall modellbasiert wieder abgebaut wird – jeweils durch gezielte Ventilansteuerung und unter Verwendung von Kolbenposition und/oder Hauptzylinderdruck als Regelgrößen.Technische Relevanz
Die Erfindung erlaubt eine durchgängige, modellgestützte Regelung des Bremsdrucks über den gesamten Bremsvorgang hinweg – von initialem Druckaufbau bis zum gezielten Druckabbau – ohne den Einsatz von Radbremsdrucksensoren.Dies ist besonders relevant für rekuperative Bremssysteme, elektrische Bremskraftverteilung und Fahrdynamikfunktionen, bei denen Druck präzise, zeitlich abgestimmt und radselektiv angepasst werden muss, um Energieeffizienz, Sicherheit und Fahrstabilität optimal zu vereinen.
