DE102006028925A1

DE102006028925A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung eines Generators in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102006028925A1
Application number: DE102006028925A
Authority: DE
Inventors: Andreas Reize; Frank Kaestner; Jürgen HACHTEL; Markus Hutt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-06-23
Filing date: 2006-06-23
Publication date: 2007-12-27
Also published as: CN101092134B; US7845736B2; CN101092134A; US20080032862A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung eines Generators bzw. einer Lichtmaschine (Lima) in einem Fahrzeug. Dabei ist vorgesehen, dass der Generator einen in einer Bremsanlage befindlichen Elektromotor, z. B. einen Pumpenmotor, wenigstens zeitweise mit elektrischer Energie versorgt. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass der Generator in Abhängigkeit vom Hauptbremszylinderdruck angesteuert wird, wobei eine Aktivierung des Generators vorgesehen ist, sobald der Hauptbremszylinderdruck einen ersten Schwellenwert übersteigt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung eines Generators zur Versorgung eines in einer Bremsanlage eines Fahrzeugs befindlichen Elektromotors mit elektrischer Energie.
Aus der nicht vorveröffentlichten Schrift DE 10 2005 060 859 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung eines Elektromotors bekannt, bei dem der Elektromotor mittels eines Generators versorgt wird. Dabei wird die zur Steuerung und/oder Regelung verwendete hochfrequente Pulsweitenmodulation dazu genutzt, den zum Betrieb des Elektromotors erforderlichen Motorstroms kontinuierlich zu erhöhen.
Vorteile der Erfindung
Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung eines Generators bzw. einer Lichtmaschine (Lima) in einem Fahrzeug. Dabei ist vorgesehen, dass der Generator einen in einer Bremsanlage befindlichen Elektromotor, z.B. einen Pumpenmotor, wenigstens zeitweise mit elektrischer Energie versorgt. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass der Generator in Abhängigkeit vom Hauptbremszylinderdruck angesteuert wird, wobei eine Aktivierung des Generators vorgesehen ist, sobald der Hauptbremszylinderdruck einen ersten Schwellenwert übersteigt. Somit kann vorteilhafterweise eine ausreichende Versorgung des Elektromotors mit elektrischer Energie sicher gestellt werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, den Generator in einem ersten Schritt zu aktivieren, so dass zum Betrieb des Elektromotors eine ausreichende Versorgung mit elektrischer Energie vorhanden ist. Dabei ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass der Elektromotor erst in einem zweiten Schritt unter Last betrieben wird. Zwischen dem ersten und dem zweiten Schritt kann eine zeitliche Verzögerung vorgesehen sein, die von dem durch den Generator erzeugbaren Stromgradienten abhängig vorgegeben werden kann. Da beim Betrieb des Elektromotors unter Last ein höherer Strombedarf als beim Betrieb im Leerlauf aufgebracht werden muss, kann durch die zeitliche Verzögerung eine ausreichende Versorgung des Elektromotors mit elektrischer Energie sichergestellt werden.
Der Elektromotor kann schon bei Aktivierung des Generators in Betrieb genommen werden, wobei vorgesehen ist, dass er bis zur Erreichung eines zweiten Schwellenwerts des Hauptbremszylinderdrucks im Leerlauf betrieben wird. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Elektromotor erst beim Überschreiten des zweiten Schwellenwerts aktiviert und sofort unter Last betrieben wird.
Um eine frühzeitige Aktivierung des Generators und somit einen ausreichenden Anlauf zur Erzeugung eines Stroms zu ermöglichen, ist vorgesehen, den ersten Schwellenwert, bei dem der Generator aktiviert wird, niedriger als den zweiten Schwellenwert zu wählen, bei dem der Elektromotor unter (Voll-)Last betrieben wird. Vorteilhaft ist dabei, wenn der zweite Schwellenwert in Abhängigkeit von dem Blockierdruckniveau an einer der in der Bremsanlage befindlichen Radbremse vorgegeben wird. Dieses Blockierdruckniveau kann dabei im Rahmen einer ABS/ESP-Regelung erfasst werden und signalisiert den Zeitpunkt, an dem die Pumpe des Bremssystems zum Druckabbau in wenigstens einer Radbremse aktiviert werden muss.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, den Generator in Abhängigkeit von der Änderung des Hauptbremszylinderdrucks zu aktivieren. Dabei kann erkannt werden, ob eine gewünschte schnelle Druckänderung in wenigstens einer Radbremse der Bremsanlage bevorsteht, um rechtzeitig die elektrische Versorgung der mit dem Druckabbau betrauten Elektropumpe in der Bremsanlage sicher zu stellen.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.
Zeichnungen
1 zeigt schematisch in einem Blockschaltbild eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung eines Generators bzw. eines Elektromotors. Das Diagramm in 2 stellt die Abhängigkeiten der Aktivierungszeitpunkte in Relation zu den erfassten Vordruckniveaus dar. Einen möglichen Steuerungs-/Regelungsalgorithmus wird anhand eines Flussdiagramms in 3 gezeigt.
Ausführungsbeispiel
Beim Betrieb eines elektrisch betriebenen Pumpenmotors im Rahmen eines ABS/ESP-Bremssystems kann es bei einem hohen Raddruck und damit hohem Lastmoment während es Anlaufs des Motors zu einem hohen Strombedarf kommen, der zu einem Einbruch der Bordnetzspannung führen kann. Ein derartiger Einbruch kann dabei dazu führen, dass der Motor nicht schnell genug anlaufen und den Radbremsdruck bei einer Blockiersituation nicht schnell genug abbauen kann. Eine Möglichkeit, einen derartigen Einbruch des Bordnetzes zu verhindern besteht darin, einen Generator bzw. die Lichtmaschine des Fahrzeugs zu aktivieren, um den erhöhten Strombedarf zu kompensieren. Da typische Generatoren jedoch bauartbedingte Stromgradienten von ca. 300–1000 A/s aufweisen, kann der für den Betrieb des Pumpenmotors erforderliche Strom nicht sofort nach dem Anlauf des Generators bereit gestellt werden.
Um den Strombedarf beim Betrieb des Pumpenmotors rechtzeitig zur Verfügung zu stellen, ist vorgesehen, den Generator vor der Inbetriebnahme des Pumpenmotors bzw. vor Erreichen der Volllast unter Berücksichtigung des Stromgradienten des Generators anlaufen zu lassen.
Zu diesem Zweck ist eine Verarbeitungseinheit 110 innerhalb eines Steuergeräts 100 vorgesehen, welche einen Vordruck p_vor erfasst. Dieses Vordrucksignal p_vor kann dabei beispielsweise den Druck im Hauptbremszylinder 130 und somit den Bremswunsch des Fahrers repräsentieren. Alternativ kann das Vordrucksignal jedoch auch den Druck in wenigstens einer der Radbremsen repräsentieren. Weiterhin ist vorgesehen, dass die Verarbeitungseinheit 110 aus einer geeigneten Vorrichtung 135 das Blockierdruckniveau an wenigstens einer Radbremse des Fahrzeugs ermittelt. Als typische Vorrichtungen, die derartige Blockierverhalten und somit das Blockierdruckniveau erfassen, können dabei ABS- bzw. ESP-Systeme verwendet werden.
Wird anhand des erfassten Vordrucksignals p_vor und gegebenenfalls anhand des Blockierdruckniveaus entschieden, dass ein Ansprechen der Pumpe in der Bremsanlage mit einem hohen Lastmoment bevorsteht, beispielsweise zum Abbau des Drucks in einer Radbremse aufgrund einer erkannten oder drohenden Blockierung, so wird der Generator 140 durch die Verarbeitungseinheit 110 aktiviert, bevor der Pumpenmotor 150 zum Druckabbau betrieben wird. Die Abhängigkeit der Aktivierung des Generators vom Vordrucksignal bzw. die Berücksichtigung des Blockierdruckniveaus sowie die zeitliche Verzögerung zwischen der Aktivierung des Generators bzw. des Elektromotors wird dabei in Form einer oder mehrerer Kennlinien festgelegt, auf die die Verarbeitungseinheit 110 zugreifen kann.
Um eine Anpassung der Abhängigkeiten zwischen Vordrucksignal und Aktivierung des Generators zu ermöglichen, ist ein Speicher 120 vorgesehen, aus dem die Verarbeitungseinheit 110 gegebenenfalls verschiedene Kennlinien auslesen kann. Diese Kennlinien können bei Bedarf, z.B. bei Austausch einzelner Komponenten des Bremsensystems, beispielsweise des Pumpenmotors 150 oder des Generators 140, über eine Schnittstelle von einer externen Eingabeeinheit 160 modifiziert werden.
Eine typische Kennlinie, die eine Abhängigkeit zwischen dem Vordruck p_vor und den Aktivierungszeitpunkten des Generators 140 bzw. des Elektromotors 150 zeigt, ist in 2 dargestellt. Dabei entspricht der Wert p₂ einem Blockierdruckniveau an einem der im Fahrzeug befindlichen Radbremsen. Spätestens bei Erreichen dieses Blockierdruckniveaus zum Zeitpunkt T₂ wird die Pumpe aktiviert, um den zu hohen Bremsdruck in der Radbremse abzubauen. Somit benötigt der Pumpenmotor 150 zum Betrieb ab dem Zeitpunkt T₂ eine ausreichend hohe Stromversorgung, die aufgrund der begrenzten Lieferkapazität der Bordbatterie vom Generator 140 aufgebracht werden muss, um einen Einbruch bei der Bordnetzspannung zu verhindern. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Stromversorgung durch die rechtzeitige Aktivierung des Generators 140 ermöglicht. Durch die Berücksichtigung des Stromgradienten des Generators 140, d.h. des durch den Generator erzeugbaren maximalen Stroms beim Hochlaufen, kann vorausberechnet werden, zu welchem Zeitpunkt T₁ vor dem Erreichen des Blockierdruckniveaus p₂ und somit vor dem Betrieb des Pumpenmotors 150 unter Voll-Last der Generator 140 aktiviert werden muss. Abhängig von der so erhaltenen Zeitdifferenz (T₂ – T₁) kann bei der Annahme eines linearen Druckverlauf des Vordrucks p_vor auf einen ersten Schwellenwert p₁ geschlossen werden. Wird dieser Schwellenwert p₁ erreicht, wird der Generator 140 aktiviert.
In einem anderen Ausführungsbeispiel können neben dem in 2 dargestellten linearen Druckverlauf auch andere Kennlinienverläufe verwendet werden. Darüber hinaus ist auch denkbar, den Vordruck p_vor nicht in Abhängigkeit von dem Hauptbremszylinderdruck sondern von einem oder mehreren Radbremsdrücke zu erfassen.
Eine mögliche Regelungs- bzw. Steuerungsstrategie für die vorliegende Erfindung ist gemäß dem Flussdiagramm in 3 dargestellt. Nach dem Start des entsprechenden Algorithmus' wird in einem ersten Schritt 300 der Vordruck p_vor (T₁) zum Zeitpunkt T₁ erfasst. Wie bereits erwähnt, kann es sich dabei um den Hauptbremszylinderdruck oder einen der Radbremsdrücke handeln. Da dieses Vordrucksignal typischerweise mit einem Signalrauschen verbunden ist, wird eine Filterung durchgeführt, um die hohen Frequenzanteile herauszufiltern. Darüber hinaus wird das Blockierdruckniveau p₂ bestimmt, wobei der entsprechende Wert auf unterschiedliche Arten ermittelt werden kann. Eine Möglichkeit besteht z.B. darin, den Wert direkt aus der ABS-Regelung eines im Fahrzeug befindlichen ABS-Systems einzulesen.
Anschließend wird das erfasste Vordrucksignal p₁ im Schritt 320 differenziert, um den Anstieg des Vordrucks prognostizieren zu können. Im Schritt 340 wird entschieden, ob gemäß p1 + d/dt(p1·(T2 – T1)) ≥ p2 der Anstieg des Vordrucks p_vor zum Zeitpunkt T₁ dazu führt, dass der Vordruck p_vor nach Verstreichen der Zeit (T₂ – T₁) den zweiten Schwellenwert p₂ überschreitet, der das Blockierdruckniveau repräsentiert. Ist das der Fall, wird darauf erkannt, dass zum Zeitpunkt T₂ ein erhöhter Strombedarf für den Betrieb des Pumpenmotors 150 auftritt. Daraufhin wird im Schritt 360 der Generator 140 aktiviert, um zum Zeitpunkt T₂ den dann geforderten Strombedarf erzeugen zu können.
Optional kann auch ein Schritt 380 vorgesehen sein, bei dem nicht nur der Generator 140 sondern auch schon der Pumpenmotor 150 aktiviert wird. In diesem Fall ist jedoch vorgesehen, den Pumpenmotor 150 bis zum Zeitpunkt T₂ im wesentlichen nur im Leerlauf zu betreiben. Dies hat den Vorteil, dass der Pumpenmotor 150 im Blockierfall schneller unter Voll-Last betrieben werden kann, um den hohen Radbremsdruck abbauen zu können.
Da sich aufgrund von Fahrzuständen das Blockierdruckniveau verschieben kann, ist in einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass z.B. das Bremsfading bei der Berechnung des Werts p₂ sowie bei der Aufstellung der Kennlinie und somit bei der Berechnung des Wertes p₁ berücksichtigt werden kann. Darüber hinaus ist jedoch auch denkbar, andere Einflussgrößen, die eine Veränderung des Blockierdruckniveaus nach sich ziehen, bei der Aufstellung bzw. Modifikation der Kennlinie zu berücksichtigen. Diese Berücksichtigung kann dabei selbstverständlich auch während des Betriebs der Bremsanlage vorgenommen werden, beispielsweise während des Schritts 300 des Algorithmus in 3.

Claims

Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Generators eines Fahrzeugs, wobei vorgesehen ist, dass der Generator (140) einen in einer Bremsanlage des Fahrzeugs befindlichen Elektromotor (150) wenigstens zeitweise mit elektrischer Energie versorgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator in Abhängigkeit eines Vergleichs des Hauptbremszylinderdrucks (p_vor) mit einem ersten Schwellenwert aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt der Generator (140) aktiviert wird und in einem zweiten Schritt der Elektromotor (150) unter Last betrieben wird, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass zwischen der Aktivierung des Generators im ersten Schritt und des Betriebs des Elektromotors im zweiten Schritt eine vom Stromgradient des Generators abhängige zeitliche Verzögerung vorgegeben ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor im zweiten Schritt in Abhängigkeit eines Vergleichs des Hauptbremszylinderdrucks mit einem zweiten Schwellenwert zum Betrieb unter Last aktiviert wird, wobei der Elektromotor bis zum Erreichen eines zweiten Schwellenwerts des Hauptbremszylinderdrucks im Leerlauf betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schwellenwert niedriger als der zweite Schwellenwert vorgegeben wird, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass der zweite Schwellenwert in Abhängigkeit von dem Blockierdruckniveau an einem der in der Bremsanlage befindlichen Radbremsen vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator in Abhängigkeit von der Änderung des Hauptbremszylinderdrucks aktiviert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor als Teil einer Pumpe im zweiten Schritt zum Druckabbau in der Bremsanlage während einer ABS-Bremsung aktiviert wird.
Vorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung eines Generators eines Fahrzeugs, wobei vorgesehen ist, dass der Generator (140) einen in einer Bremsanlage des Fahrzeugs befindlichen Elektromotor (150) wenigstens zeitweise mit elektrischer Energie versorgt, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (110) vorgesehen sind, die den Generator in Abhängigkeit eines Vergleichs des Hauptbremszylinderdrucks mit einem ersten Schwellenwert (p₁) aktivieren.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (110) in einem ersten Schritt den Generator (140) und in einem zweiten Schritt den Elektromotor (150) unter Last betreibt, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass zwischen der Aktivierung des Generators im ersten Schritt und dem Betreiben des Elektromotors im zweiten Schritt eine vom Stromgradient des Generators abhängige zeitliche Verzögerung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel den Hauptbremszylinderdruck erfasst und der Elektromotor bis zum Erreichen eines zweiten Schwellenwerts (p₂) im Leerlauf betrieben wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator in Abhängigkeit von der Änderung des Hauptbremszylinderdrucks aktiviert wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schwellenwert in Abhängigkeit von dem Blockerdruckniveau an einem der in der Bremsanlage befindlichen Radbremsen vorgegeben ist und der Elektromotor als Teil einer Pumpe im zweiten Schritt zum Druckabbau in der Bremsanlage während einer ABS-Bremsung aktiviert wird.