DE102006032893A1 - Motor vehicle system has actuator formed as electric motor, and control device is formed such that control of actuator is carried out, during actuator-operating mode in modulation way - Google Patents

Motor vehicle system has actuator formed as electric motor, and control device is formed such that control of actuator is carried out, during actuator-operating mode in modulation way Download PDF

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Abstract

The system has an actuator formed as electric motor. The control device is formed such that the control of an actuator is carried out, during an actuator-operating mode in a modulation way, and the control of the actuator is carried out, during another actuator-operating mode in another modulation way. The control device is provided for the control of the actuator.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Systeme bedienen sich zur Ansteuerung von Aktuatoren der so genannten Pulsweitenmodulation mit konstanter Frequenz. Die verwendeten Gegentaktendstufen für die Pulsweitenmodulation weisen ausgangsseitig in der Regel eine zwischen einer Versorgungsspannung und Masse angeordnete Reihenschaltung von zumindest zwei steuerbaren Halbleiterschaltern auf (1). Die Halbleiterschalter werden derart geschaltet bzw. angesteuert, dass ein so genannter Low-Side-Schalter (z.B. masseseitiger Halbleiterschalter) periodisch für eine vorbestimmte Zeitdauer (Mindestzeitdauer) eingeschaltet bzw. leitend geschaltet wird, so dass während dieser Zeitdauer Energiespeicher einer Ansteuerschaltung für den High-Side-Schalter (z.B. versorgungsseitiger Halbleiterschalter) nachgeladen werden. Neben dem zwingend erforderlichen Nachladevorgang für die High-Side-Schalter ist es notwendig, die Spannungs-Änderungsgeschwindigkeit der Schaltflanken bei diesem Schaltvorgang zu begrenzen, um die für die Systemintegration in ein Kraftfahrzeug geforderten EMV-Grenzwerte (Grenzwerte für elektromagnetische Verträglichkeit) nicht zu überschreiten.The invention relates to a motor vehicle system according to the preamble of claim 1. Such systems use to drive actuators of the so-called pulse width modulation with a constant frequency. The push-pull output stages used for the pulse width modulation have, on the output side, as a rule, a series connection of at least two controllable semiconductor switches arranged between a supply voltage and ground ( 1 ). The semiconductor switches are switched or controlled in such a way that a so-called low-side switch (eg ground-side semiconductor switch) is periodically switched on or turned on for a predetermined period of time (minimum duration), so that during this time energy storage of a drive circuit for the high-side Side switches (eg supply-side semiconductor switch) are reloaded. In addition to the mandatory reloading process for the high-side switches, it is necessary to limit the voltage change rate of the switching edges in this switching operation, in order not to exceed the required for system integration in a motor vehicle EMC limits (electromagnetic compatibility limits).

Des Weiteren ist es bei derartigen Systemen erforderlich, die Modulationsfrequenz so hoch zu wählen, dass die aufgrund der Schaltvorgänge entstehende Grundschwingung außerhalb des Frequenzbereiches liegt, der für das menschliche Ohr hörbar ist – also in der Regel oberhalb von 20 kHz.Of Further, in such systems, the modulation frequency is required so high to vote that due to the switching operations arising fundamental outside the frequency range that is audible to the human ear - ie in usually above 20 kHz.

Die zu erfüllenden Anforderungen bedingen verschiedene Nachteile. Aufgrund der erforderlichen (Einschalt-)Zeitdauer des Low-Side-Schalters reduziert sich die maximal mögliche mittlere Ausgangsspannung der Schaltungsanordnung (elektronischen Endstufe) zur Ansteuerung der Aktuatoren. Ferner entstehen durch die flachen Schaltflanken, die zur Einhaltung der EMV-Vorschriften erforderlich sind, relativ hohe Schaltverlustleistungen. Des Weiteren steigen die Schaltverlustleistungen proportional mit steigender Schaltfrequenz, die wiederum aufgrund der Komforterfordernisse bezüglich Geräusche vorgegeben sind, an.The to be fulfilled Requirements require various disadvantages. Due to the required (switch-on) time the low-side switch reduces the maximum possible average Output voltage of the circuit arrangement (electronic power amplifier) for controlling the actuators. Furthermore, caused by the flat Switching edges required to comply with EMC regulations are, relatively high switching power dissipation. Furthermore, rise the switching power losses proportional to increasing switching frequency, which in turn given due to the comfort requirements for noise are on.

Der beschriebene Schaltungsaufbau nebst der zugehörigen Ansteuerung und der konzeptbedingten Nachteile gilt für eine Mehrzahl der derzeit in Kraftfahrzeugen verbauten Systeme mit elektronisch geregelten Antrieben.Of the described circuit structure together with the associated control and the conceptual Disadvantages apply to a majority of systems currently installed in motor vehicles electronically controlled drives.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Kraftfahrzeugsystem zu schaffen, bei dem die eingangs beschriebenen Nachteile verringert oder beseitigt sind. Insbesondere bei Fahrwerkregelsystemen mit anzusteuernden Elektromotoren (z.B. Aktivlenkung, elektrische Servolenkung, Hinterradlenkung, Wankstabilisierung oder dergleichen) soll die Erfindung weitere Verbesserungen bezüglich der beschriebenen Nachteile gewährleisten.Of the Invention is the object of a motor vehicle system create, in which reduces the disadvantages described above or eliminated. Especially with chassis control systems with electric motors to be controlled (for example active steering, electric power steering, Rear wheel steering, roll stabilization or the like), the invention further improvements regarding ensure the disadvantages described.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, während in den Unteransprüchen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung angegeben sind.According to the invention Problem solved by the entirety of the features of claim 1, while in the dependent claims preferred developments of the invention are given.

Erfindungsgemäß ist das Steuergerät zur Ansteuerung von Aktuatoren, insbesondere Aktuatoren in Form von regel- bzw. steuerbaren Elektromotoren eines Fahrwerkregelsystems eines Kraftfahrzeugs, derart ausgebildet, dass der jeweils anzusteuernde Aktuator in unterschiedlichen Betriebsarten betreibbar ist. Dabei wird der jeweilige Aktuator während einer ersten Betriebsart in einer ersten Modulationsweise und während einer zweiten Betriebsart in einer zweiten Modulationsweise angesteuert, wobei die zweite Betriebsart (z.B. aufgrund einer im Vergleich zur ersten Betriebsart verringerten Frequenz) im Vergleich zur ersten Betriebsart eine erhöhte Ausgangsspannung und eine verringerte Verlustleistung gewährleistet. Vorzugsweise unterscheiden sich die Modulationsweisen in der Modulationsfrequenz oder in der Art der Modulation (verschiedene Modulationsverfahren).This is according to the invention control unit for controlling actuators, in particular actuators in the form of controllable electric motors of a chassis control system of a motor vehicle, designed such that the respectively to be controlled Actuator is operable in different modes. there is the respective actuator during a first mode in a first modulation mode and during a second mode is controlled in a second modulation mode, the second mode of operation (e.g. first mode reduced frequency) compared to the first Operating mode increased Output voltage and a reduced power loss guaranteed. Preferably, the modulation modes differ in the modulation frequency or in the type of modulation (different modulation methods).

Bevorzugt erfolgt die Modulation der Aktuator-Versorgungsspannung zumindest während einer Aktuatorbetriebsart durch eine Pulsweitenmodulation mit konstanter Frequenz oder durch eine Pulsweitenmodulation mit teilvariabler Frequenz mit vorbestimmter Frequenzuntergrenze. Bei letztgenannter Pulsweitenmodulation erfolgt die Modulation mit variabler (und ggf. nach oben unbegrenzter) Frequenz innerhalb eines Frequenzbereiches mit einer vorbestimmten Frequenz-Untergrenze. Mit Vorteil erfolgt die Modulation derart, dass in der ersten Modulationsweise eine Ansteuerung des mindestens einen Aktuators mit einer ersten konstanten Frequenz bzw. einer ersten teilvariablen Frequenz mit erster fester Frequenzuntergrenze erfolgt und dass in der zweiten Modulationsweise eine Ansteuerung des mindestens einen Aktuators mit einer von der ersten Frequenz verschiedenen zweiten konstanten Frequenz bzw. mit einer zweiten teilvariablen Frequenz mit vorbestimmter zweiter Frequenzuntergrenze erfolgt. Dabei ist die zweite konstante Frequenz kleiner als die erste konstante Frequenz bzw. ist die zweite Frequenzuntergrenze kleiner als die erste Frequenzuntergrenze. Hierbei sind auch sämtliche Mischformen der Modulationsweisen für erste und zweite Modulationsweise bzw. für erste oder zweite Aktuatorbetriebsart denkbar.Prefers the modulation of the actuator supply voltage takes place at least while an actuator mode by a pulse width modulation with a constant Frequency or by a pulse width modulation with partially variable Frequency with predetermined lower frequency limit. In the latter pulse width modulation the modulation takes place with variable (and possibly unlimited) Frequency within a frequency range with a predetermined Rate limit. Advantageously, the modulation is done in such a way that in the first modulation, an activation of the at least an actuator with a first constant frequency or a first part-variable frequency with first fixed lower frequency limit takes place and that in the second modulation mode, a control the at least one actuator having a different one from the first frequency second constant frequency or with a second partial variable Frequency takes place with a predetermined second frequency lower limit. The second constant frequency is smaller than the first constant Frequency or is the second lower frequency limit smaller than that first lower frequency limit. Here are also all mixed forms of Modulationsweisen for first and second modulation mode or for first or second actuator mode conceivable.

Vorzugsweise ist das beschriebene Kraftfahrzeugsystem als Fahrwerkregelsystem ausgebildet. Besonders bevorzugte Anwendungen sind die Aktivlenkung (active front steering), wobei über elektromotorische Aktuatoren ein automatisierter Lenkeingriff an der Vorderachse erfolgt, die Hinterradlenkung, bei der ein automatisierter Lenkeingriff an der Hinterachse erfolgt, die elektrische Servolenkung, bei der eine rein elektrische Unterstützung der manuellen Lenkbewegung eines Fahrzeuglenkers erfolgt, oder eine Wankstabilisierung, bei der eine automatisierte Verstellung der Feder- und/oder Dämpferelemente der einzelnen Radaufhängungen durchgeführt wird.Preferably, the described motor vehicle system is designed as a chassis control system. Particularly preferred applications are the Active steering (active front steering), whereby via electromotive actuators an automated steering intervention on the front axle takes place, the rear wheel steering, in which an automated steering intervention takes place at the rear axle, the electric power steering, in which a purely electrical support of the manual steering movement of a vehicle driver takes place, or a roll stabilization, in which an automated adjustment of the spring and / or damper elements of the individual suspension is performed.

Eine weitere Anwendung des Kraftfahrzeugsystems liegt im Bereich variabel verstellbarer Ventiltriebseinrichtungen, bei denen der Ventilhub und/oder die Ventilsteuerzeiten variabel einstellbar sind. Bei derartigen Systemen finden steuerbare Elektromotoren Verwendung, über die beispielsweise eine Nockenwelle verdreht und/oder in ihrer Position parallel verschoben wird. Bei anderen variablen Ventiltriebseinrichtungen ist jedem einzelnen Einlass- und/oder Auslassventil oder einer einzelnen mehrere Einlass- oder Auslassventile umfassenden Ventilgruppe ein Aktuator (z.B. in Form eines elektromotorischen Drehaktuators) zur individuellen Ansteuerung zugeordnet.A Further application of the motor vehicle system is variable in the area adjustable valve train devices in which the valve lift and / or the valve timing are variably adjustable. In such Systems are using controllable electric motors, over which For example, a camshaft rotated and / or parallel in position is moved. In other variable valve train devices is every single inlet and / or outlet valve or a single several inlet or outlet valves comprising a valve group Actuator (e.g., in the form of a rotary electromotive actuator) for assigned to individual control.

Andere Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Systems sind elektrische Lüftereinrichtungen eines Kraftfahrzeugs, wobei der anzusteuernde Aktuator als elektrischer Antriebsmotor der Lüftereinrichtung ausgeführt ist, oder elektrische Benzinpumpen, bei denen der Aktuator als Elektromotor für den Antrieb der Benzinpumpe dient.Other applications of the system according to the invention are electric fan devices a motor vehicle, wherein the actuator to be controlled as an electric Drive motor of the fan device accomplished is, or electric gasoline pumps, where the actuator as an electric motor for the Drive of the gasoline pump is used.

Schließlich finden sich weitere sinnvolle Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung bei Systemen bei denen Elektromotoren angesteuert werden zur automatischen Sturzverstellung, zur automatischen Spurverstellung oder bei elektrisch betriebenen Bremsen (brake by wire).Finally find Add further useful applications of the invention Systems in which electric motors are controlled for automatic Camber adjustment, for automatic lane adjustment or electric operated brakes (brake by wire).

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Umschaltung zwischen den unterschiedlichen Aktuator-Betriebsarten in Abhängigkeit von Fahrzeugbetriebsparametern, insbesondere in Abhängigkeit von Fahrzeugbetriebsparametern, die mit der Verlustleistung und/oder der Ausgangsleistung des jeweils anzusteuernden Aktuators korrelieren.In a particularly preferred embodiment the invention, the switching between the different takes place Actuator operating modes depending of vehicle operating parameters, in particular depending of vehicle operating parameters associated with the power loss and / or the output power of the respective actuator to be controlled correlate.

Eine Umschaltung der Aktuatorbetriebsart erfolgt insbesondere in Abhängigkeit von dem Gradienten einer Eingangsgröße des Kraftfahrzeugsystems (wie z.B. dem Sollpositionskommando für die Hinterradlenkung) und/oder der Temperatur einer den Aktuator ansteuernden Leistungselektronik und/oder in Abhängigkeit davon, ob ein weiteres Kraftfahrzeugsystem zugeschaltet (bzw. ein bereits aktiviertes Kraftfahrzeugsystem auf eine leistungsintensivere Betriebsweise umgeschaltet) wird.A Switching the actuator mode is carried out in particular depending from the gradient of an input of the automotive system (such as the desired position command for the rear-wheel steering) and / or the temperature of the power electronics driving the actuator and / or dependent on of whether another motor vehicle system switched on (or a already activated motor vehicle system on a more powerful Switched mode) is.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:One embodiment The invention is illustrated in the drawing and will be described below described in more detail. Show it:

3: das erfindungsgemäße Kraftfahrzeugsystem in schematischer Darstellung, und 3 : The motor vehicle system according to the invention in a schematic representation, and

4: einen Funktionsplan, der die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Systems anhand einer möglichen Ausgestaltung für ein Fahrwerkregelsystem für ein Kraftfahrzeug erläutert. 4 : A functional diagram which explains the mode of operation of the system according to the invention with reference to a possible embodiment for a chassis control system for a motor vehicle.

Die eingangs erwähnten 1 und 2 veranschaulichen den derzeitigen Stand der Technik, wie er vielfach aus Kraftfahrzeugsystemen mit elektronisch geregelten Antrieben für Fahrwerkregelsysteme oder dergleichen Anwendung findet. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine elektronische Endstufe für die Ansteuerung eines elektrischen Antriebs in Form eines Elektromotors, wobei durch den Elektromotor wiederum Komponenten eines Fahrzeugsystems (z.B.The aforementioned 1 and 2 illustrate the current state of the art, as it often finds application from automotive systems with electronically controlled drives for suspension control systems or the like. 1 shows a schematic representation of an electronic power amplifier for controlling an electric drive in the form of an electric motor, in turn by the electric motor components of a vehicle system (eg

Fahrwerkregelsystem) angetrieben werden. Die Endstufe umfasst hier zwei, zwischen verschiedenen Versorgungspotentialen in Serie geschaltete, Halbleiterschalter (hier: Leistungs-MOS-FETs). Dabei ist der mit dem niedrigeren Potential verbundene Halbleiterschalter als Low-Side-Schalter und der mit dem höheren Potential verbundene Halbleiterschalter als High-Side-Schalter bezeichnet. Die Ausgangsspannung, mittels der ein Elektromotor eines Kraftfahrzeugsystems (z.B. Fahrwerkregelsystem oder dergleichen) angesteuert werden soll, ist getaktet bzw. pulsweitenmoduliert. In 2 ist ein entsprechender zeitlicher Verlauf von (Ausgangs-)Spannung, Strom und Verlustleistung der Endstufe dargestellt. Aufgrund der mindestens erforderlichen Ausschaltzeit Tmin, die erforderlich ist, damit Speicherelemente der Ansteuerschaltung (nicht dargestellt) des High-Side-Schalters nachgeladen werden können, verringert sich die zur Verfügung stehende Ausgangsspannung auf den Mittelwert UAV der modulierten Ausgangsspannung Uout. Eine aufgrund der Maximalspannung von Uout mögliche erhöhte Leistung des Elektromotors kann nicht erreicht werden. Des Weiteren sind aufgrund der EMV-Vorschriften Schaltflanken in ihrer Steilheit zu begrenzen, so dass aufgrund der flacheren Schaltflanken zwingend erhöhte Schaltverluste (siehe erzeugte Verlustleistung zwischen t0 und t1) in der Endstufe entstehen.Chassis control system) are driven. The output stage here comprises two semiconductor switches (in this case: power MOS FETs) connected in series between different supply potentials. In this case, the semiconductor switch connected to the lower potential is referred to as a low-side switch and the semiconductor switch connected to the higher potential is referred to as a high-side switch. The output voltage, by means of which an electric motor of a motor vehicle system (eg chassis control system or the like) is to be controlled, is clocked or pulse width modulated. In 2 a corresponding time history of (output) voltage, current and power dissipation of the output stage is shown. Due to the at least required turn-off time T min , which is required so that memory elements of the drive circuit (not shown) of the high-side switch can be recharged, the available output voltage is reduced to the mean value U AV of the modulated output voltage U out . A possible due to the maximum voltage of U out increased power of the electric motor can not be achieved. Furthermore, due to the EMC regulations, switching edges must be limited in their steepness, so that, due to the flatter switching edges, there is an urgent need for increased switching losses (see generated power loss between t0 and t1) in the final stage.

Gemäß der Erfindung wird ein Kraftfahrzeugsystem mit mindestens einem als Elektromotor ausgebildeten Aktuator A und einem Steuergerät S zur Ansteuerung des Aktuators A vorgeschlagen (3), wobei das Steuergerät S derart ausgebildet ist, dass der Aktuator A in zwei unterschiedlichen Aktuator-Betriebsarten B1, B2 betreibbar ist. Während einer ersten Aktuator-Betriebsart B1 erfolgt die Ansteuerung des mindestens einen Aktuators A in einer ersten Modulationsweise MA und während einer zweiten Aktuator-Betriebsart B2 erfolgt die Ansteuerung des mindestens einen Aktuators A in einer zweiten Modulationsweise MB, wobei die Umschaltung zwischen erster und zweiter Aktuator-Betriebsart B1; B2 mit Vorteil in Abhängigkeit von überwachten Fahrzeugbetriebsparametern p1, ..., pn erfolgt, insbesondere in Abhängigkeit von Fahrzeugbetriebsparametern, die mit der Verlustleistung P und/oder der Ausgangsleistung des jeweils anzusteuernden Aktuators A korrelieren. Die beiden Aktuator-Betriebsarten B1; B2 bzw. Modulationsweisen MA; MB sind derart realisiert, dass die erste Betriebsart B1 einen Normalbetrieb darstellt, während dem die anzusteuernden Aktuatoren A (bzw. der mindestens eine anzusteuernde Aktuator) derart angesteuert werden (wird), dass die eingangs beschriebenen Bedingungen: flache Schaltflanken zur Einhaltung der EMV-Bestimmungen, Mindestschaltdauer des Low-Side-Schalters zur Nachladung der kapazitiven Energiespeicher der High-Side-Schalter, und die Einhaltung einer vorbestimmten Frequenz der Grundschwingung zur Geräuschreduzierung eingehalten werden (der Aktuator A wird hier, wie eingangs beschriebenen und in 2 dargestellt und erläutert, betrieben). Während der zweiten Aktuator-Betriebsart B2 wird die Ansteuerung des mindestens einen Aktuators A in einer Weise verändert, so dass die Verlustleistung P reduziert und gleichzeitig die mittlere Ausgangsspannung UAV (und damit die verfügbare Ausgangsleistung des Elektromotors/Aktuators) erhöht wird. Diese Umschaltung erfolgt insbesondere immer dann, wenn die einzuhaltenden Rahmenbedingungen (insbesondere die Geräuschvorgaben) der ersten Betriebsart aufgrund der vorliegenden Fahrbetriebsbedingungen nicht mehr oder nur von untergeordneter Bedeutung sind.According to the invention, a motor vehicle system having at least one actuator A designed as an electric motor and a control device S for actuating the actuator A is proposed ( 3 ), wherein the control device S is designed such that the actuator A in two different Ak tuator modes B1, B2 is operable. During a first actuator mode B1, the activation of the at least one actuator A takes place in a first modulation mode MA and during a second actuator mode B2, the activation of the at least one actuator A takes place in a second modulation mode MB, wherein the switching between the first and second actuator Mode B1; B2 advantageously takes place as a function of monitored vehicle operating parameters p1,..., Pn, in particular as a function of vehicle operating parameters, which correlate with the power loss P and / or the output power of the respective actuator A to be controlled. The two actuator modes B1; B2 or modulation modes MA; MB are implemented such that the first operating mode B1 represents a normal operation, during which the actuators A to be controlled (or the at least one actuator to be controlled) are controlled such that the conditions described at the beginning: flat switching edges for compliance with the EMC regulations , Minimum switching time of the low-side switch for recharging the capacitive energy storage of the high-side switch, and compliance with a predetermined frequency of the fundamental to reduce noise are maintained (the actuator A is here, as described above and in 2 shown and explained, operated). During the second actuator mode B2, the drive of the at least one actuator A is changed in such a way that the power loss P is reduced and at the same time the average output voltage U AV (and thus the available output power of the electric motor / actuator) is increased. This switching takes place in particular whenever the framework conditions to be met (in particular the noise specifications) of the first operating mode are no longer or only of secondary importance on the basis of the present driving operating conditions.

Insbesondere erfolgt eine Umschaltung immer dann, wenn aufgrund der überwachten Fahrzeugbetriebsparameter p1, ..., pn die Verlustleistung P des mindestens einen Aktuators A reduziert werden soll, und/oder die Ausgangsleistung des mindestens einen Aktuators A erhöht werden soll. Bei Fahrwerkregelsystemen, als welche die Kraftfahrzeugsysteme gemäß der Erfindung vorzugsweise ausgebildet sind, wird eine erhöhte Ausgangsleistung der Aktuatoren A in der Regel immer dann gefordert, wenn das Fahrwerkregelsystem unterstützend eingreift, also die hierfür überwachten Fahrzeugbetriebsparameter vorbestimmte Grenzwerte über- oder unterschreiten, so dass ein Eingriff durch den vorgegebenen Regelalgorithmus gefordert wird. Eine verminderte Verlustleistung der Aktuatorik kann gefordert sein, wenn das Bordnetz aufgrund bestimmter Betriebszustände zu hohe Leistungsanforderungen (Leistungsanforderungen, die durch das Bordnetz voraussichtlich nicht über längere Zeit erfüllt werden können) detektiert. Dies kann der Fall sein, wenn zusätzlich zu der vorhandenen Last des Bordnetzes eine Last bzw. eine erhöhte Ausgangsleistung der Aktuatoren durch das Eingreifen des Fahrwerkregelsystems erforderlich ist. Dies kann aber auch in Betriebszuständen der Fall sein, in denen kein Fahrwerkregelsystem eingreift – sondern in denen andere Verbraucher unmittelbar oder in absehbarer Zeit zugeschaltet werden müssen. Als weitere Indikatoren für eine Umschaltung von einem Normalbetrieb der Aktuatoren A (Aktuatorbetriebsart B1: Betriebsart mit reduzierter oder normaler Leistungsanforderung) auf einen Leistungsbetrieb der Aktuatoren A (Aktuatorbetriebsart B2: Betriebsart mit erhöhter Leistungsanforderung bzw. mit einer Leistungsanforderung oberhalb einer vorbestimmten Grenze) können der Gradient einer Eingangsgröße des Kraftfahrzeugsystems bzw. der Gradient eines überwachten Fahrzeugbetriebsparameters p1, ..., pn und/oder die Temperatur der den Aktuator A ansteuernden Leistungselektronik herangezogen werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Umschaltung auch in Abhängigkeit davon erfolgen, ob ein weiteres Kraftfahrzeugsystem bzw. Fahrwerkregelsystem zugeschaltet wird oder nicht.Especially a changeover occurs whenever, due to the monitored Vehicle operating parameters p1, ..., pn the power loss P of at least one actuator A is to be reduced, and / or the Output power of the at least one actuator A can be increased should. In chassis control systems, as which the motor vehicle systems according to the invention are preferably formed, an increased output power of the actuators A usually always required when the suspension control system supportive engages, so the monitored for this Vehicle operating parameters predetermined limits over or fall below, so that an intervention by the given control algorithm is required. A reduced power loss of the actuator may be required if the vehicle electrical system is too high due to certain operating conditions Performance requirements (performance requirements expected by the wiring system no over longer Time fulfilled can be) detected. This may be the case if in addition to the existing load the on-board network a load or increased output power of the actuators is required by the intervention of the suspension control system. However, this can also be the case in operating states in which no chassis control system intervenes - but in which other consumers must be switched on immediately or in the foreseeable future. When additional indicators for a changeover from a normal operation of the actuators A (actuator mode B1: operating mode with reduced or normal power requirement) to a power operation of the actuators A (actuator mode B2: Operating mode with increased Power request or with a power request above a predetermined limit) the gradient of an input variable of the motor vehicle system or the gradient of a supervised Fahrzeugbetriebsparameters p1, ..., pn and / or the temperature of the actuator A-driving power electronics are used. Alternatively or additionally a changeover depending on be done whether another vehicle system or chassis control system is switched on or not.

In 3 ist schematisch der Aufbau eines Kraftfahrzeugsystems mit einem gemäß der Erfindung ausgebildeten Steuergerät S und einem von diesem angesteuerten Aktuator A dargestellt. Das Steuergerät S nimmt eingangsseitig verschiedene zu überwachende Fahrzeugbetriebsparameter p1, ..., pn auf und steuert in Abhängigkeit hiervon die (hier integrierte) elektronische Endstufe E gemäß der Modulationsweise A oder gemäß der Modulationsweise B an. Die unterschiedlichen Modulationsweisen A; B unterscheiden sich insbesondere in ihrer Modulationsfrequenz und/oder in der Art des Modulationsverfahrens (wie z.B. Pulsweiten- oder Pulspausenmodulation). Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass die für die Umschaltung maßgeblichen Bedingungen so gewählt werden, dass die durch die niedrigere Modulationsfrequenz (Modulationsweise B) bzw. das veränderte Modulationsverfahren (Modulationsweise B) im Aktuator entstehenden Geräusche im jeweiligen Betriebsfall des Kraftfahrzeugs unauffällig bzw. tolerierbar sind. Als Bedingung für die Umschaltung dienen insbesondere hohe, durch den Aktuator angeforderte bzw. von diesem benötigte elektrische Ströme, hohe Dynamikanforderungen überlagerter Regelsysteme (parallel arbeitende Kraftfahrzeugsysteme), eine hohe Temperatur des den Aktuator ansteuernden Steuergerätes oder eine beliebige Kombination dieser Bedingungen. Unter hohen Dynamikanforderungen sind im Sinne der Erfindung insbesondere Zustände zu verstehen, bei denen Fahrwerkregelsysteme eingreifen bzw. ihren Regelzustand (in einem Ausmaß vorbestimmter Größe) ändern. Zu diesem Zeitpunkt wird in der Regel die höchste Leistung des Aktuators A gefordert.In 3 is schematically the structure of a motor vehicle system with a trained according to the invention control unit S and a driven by this actuator A shown. On the input side, the control unit S receives various vehicle operating parameters p1,..., Pn to be monitored and, depending thereon, activates the (here integrated) electronic output stage E according to the modulation mode A or according to the modulation mode B. The different modulation modes A; B differ in particular in their modulation frequency and / or in the nature of the modulation method (such as pulse width or pulse pause modulation). The invention is also distinguished by the fact that the conditions relevant for the changeover are selected such that the noises arising in the actuator due to the lower modulation frequency (modulation B) or the modified modulation method (modulation B) inconspicuously occur in the respective operating case of the motor vehicle. are tolerable. As a condition for the switching serve in particular high, requested by the actuator or required by this electrical currents, high dynamic demands superimposed control systems (parallel motor vehicle systems), a high temperature of the actuator controlling the controller or any combination of these conditions. For the purposes of the invention, high dynamic requirements are to be understood in particular as states in which chassis control systems intervene or change their control state (to an extent of a predetermined size). At this time, the highest power of the actuator A is usually required.

4 dient der Veranschaulichung der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugsystems. Hierbei soll die Arbeitsweise am Beispiel eines Fahrwerkregelsystems wie Aktivlenkung oder Wankstabilisierung oder dergleichen erläutert werden. Zu Beginn im Schritt S1 werden die für die Regelung des Fahrwerkregelsystems relevanten zu überwachenden Fahrzeugbetriebsparameter eingelesen. Im Anschluss hieran wird im Schritt S2 in Abhängigkeit von den eingelesenen Betriebsparametern entschieden, ob das Fahrwerkregelsystem im Leistungsbetrieb (Modulationsweise MB) betrieben werden muss oder nicht. Ein Leistungsbetrieb ist beispielsweise dann geboten, wenn ein Eingriff des Fahrwerkregelsystems erforderlich ist, und das System hierdurch bedingt eine erhöhte Leistungsanforderung der Aktuatorik hat. Liegen diese Voraussetzungen vor, wird im Schritt S3 eine Umschaltung in den Leistungsbetrieb durchgeführt (oder, wenn dieser bereits vorliegt, eine Aufrechterhaltung desselben gewährleistet). Liegen die Voraussetzungen für einen Leistungsbetrieb nicht vor, wird eine Aufrechterhaltung des Normalbetriebs (Modulationsweise MA) gewährleistet (oder, wenn der Leistungsbetrieb vorliegt, eine Umschaltung in den Normalbetrieb vorgenommen). Für den Fall, dass der Leistungsbetrieb aufgrund der geprüften Betriebsparameter eingeschaltet wird oder aufrechterhalten bleibt, wird im Schritt S4 durch Überwachung der Betriebszeit TMB, während der der anzusteuernde Aktuator A im Leistungsbetrieb betrieben wird, gewährleistet, dass der Aktuator A für eine vorbestimmte Mindestllaufzeit Tvorbestimmt im Leistungsbetrieb betrieben wird und ein ständiges Hin- und Herschalten zwischen dem Aktuator-Betriebszuständen B1; B2 verhindert. Nach Ablauf der Mindestlaufzeit Tvorbestimmt wird im Schritt S5überprüft, ob die Betriebsparameter noch immer einen Leistungsbetrieb des anzusteuernden Aktuators A erfordern. Sollte dies der Fall sein, wird auf den Schritt S4 zurückverzweigt und erneut die Mindestlaufzeit Tvorbestimmt überwacht. Sollten die im Schritt S5 überwachten Betriebsparameter keinen Leistungsbetrieb des angesteuerten Aktuators A fordern, wird vom Leistungsbetrieb (MB) auf den Normalbetrieb (MA) zurückgeschaltet und zum Schritt S 2 zurückverzweigt, so dass die Überwachung der Betriebsparameter weiter durchgeführt wird und eine ggf. erforderliche Umschaltung in den Leistungsbetrieb erneut erfolgen kann. 4 serves to illustrate the operation of the motor vehicle system according to the invention. Here, the operation of the example of a suspension control system such as active steering or roll stabilization or the like will be explained. At the beginning in step S1, the vehicle operating parameters to be monitored, which are relevant for the regulation of the chassis control system, are read in. Following this, it is decided in step S2, depending on the read-in operating parameters, whether or not the chassis control system must be operated in power mode (modulation mode MB). For example, a power operation is required when intervention of the chassis control system is required, and the system thereby has an increased power requirement of the actuator. If these conditions are met, a switchover to the power mode is performed in step S3 (or, if this is already present, a maintenance of the same ensured). If the prerequisites for a power operation are not met, maintenance of normal operation (modulation mode MA) is ensured (or, if the power operation is present, a switchover to normal operation is made). In the event that the power operation is turned on or maintained due to the tested operating parameters, in step S4, by monitoring the operating time T MB during which the actuator A to be driven is operated in power mode, it is ensured that the actuator A will operate for a predetermined minimum run time T is operated in the predetermined power mode and a continuous switching back and forth between the actuator operating conditions B1; B2 prevented. After expiry of the minimum term T is predetermined in step S5überprüft whether the operating parameters still require a power operation of the actuator to be controlled A. If this is the case, it is branched back to step S4 and again the minimum running time T predetermined monitoring. If the operating parameters monitored in step S5 do not require a power operation of the actuated actuator A, the power mode (MB) switches back to normal operation (MA) and branches back to step S 2, so that the monitoring of the operating parameters continues to be performed and any necessary changeover can be done again in the power operation.

Die Erfindung kann auf einfache Weise in die bestehende System-Architektur von Kraftfahrzeugen implementiert werden, da die erforderlichen Ressourcen in den üblichen heute verbauten Steuergeräten bereits vorhanden sind. Lediglich die Steuer- bzw. Regelstruktur innerhalb des Steuergerätes S muss hier angepasst werden. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann die Auslegung des Steuergerätes, der (ggf. im Steuergerät integrierten) Leistungselektronik sowie des anzusteuernden Aktuators A kleiner und kostengünstiger gewählt werden. Der Bauraum und das Gewicht können hierdurch entsprechend verringert werden.The Invention can be easily integrated into the existing system architecture be implemented by motor vehicles as required Resources in the usual already installed control units today available. Only the tax or rule structure within of the control unit S needs to be adjusted here. Due to the inventive design can the design of the control unit, the (possibly in the control unit integrated) power electronics and the actuator to be controlled A smaller and cheaper chosen become. The space and the weight can thereby accordingly be reduced.

Claims (15)

Kraftfahrzeugsystem mit – mindestens einem als Elektromotor ausgebildeten Aktuator (A), – einem Steuergerät (S) zur Ansteuerung des mindestens einen Aktuators (A), wobei die Ansteuerung über eine Modulation der Aktuator-Versorgungsspannung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (S) derart ausgebildet ist, dass während einer ersten Aktuator-Betriebsart (B1) die Ansteuerung des mindestens einen Aktuators (A) in einer ersten Modulationsweise (MA) erfolgt und während einer zweiten Aktuator-Betriebsart (B2) die Ansteuerung des mindestens einen Aktuators (A) in einer zweiten Modulationsweise (MB) erfolgt.Motor vehicle system comprising - at least one actuator (A) designed as an electric motor, - a control unit (S) for controlling the at least one actuator (A), wherein the control takes place via a modulation of the actuator supply voltage, characterized in that the control unit (S) is formed such that during a first actuator mode (B1) the activation of the at least one actuator (A) takes place in a first modulation mode (MA) and during a second actuator mode (B2) the activation of the at least one actuator (A) in a second modulation mode (MB). Kraftfahrzeugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (S) derart ausgebildet ist, dass die Umschaltung zwischen erster und zweiter Aktuator-Betriebsart (B1; B2) in Abhängigkeit von überwachten Fahrzeugbetriebsparametern (p1, ..., pn) erfolgt.Motor vehicle system according to claim 1, characterized in that that the controller (S) is formed such that the switching between the first and second actuator mode (B1; B2) in response to monitored Vehicle operating parameters (p1, ..., pn) takes place. Kraftfahrzeugsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (S) derart ausgebildet ist, dass die Umschaltung zwischen erster und zweiter Aktuator-Betriebsart (B1; B2) stets dann erfolgt, wenn aufgrund der überwachten Fahrzeugbetriebsparameter – die Verlustleistung des mindestens einen Aktuators (A) reduziert werden soll, und/oder – die Ausgangsleistung des mindestens einen Aktuators (A) erhöht werden soll.Motor vehicle system according to one of the preceding claims, thereby in that the control device (S) is designed in such a way that that switching between first and second actuator mode (B1; B2) always occurs when, due to the monitored vehicle operating parameters - the power loss the at least one actuator (A) is to be reduced, and / or - the output power of the at least one actuator (A) to be increased. Kraftfahrzeugsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (S) derart ausgebildet ist, dass die Umschaltung zwischen erster und zweiter Aktuator-Betriebsart (B1; B2) in Abhängigkeit von einem Gradienten einer Eingangsgröße des Kraftfahrzeugsystems erfolgt.Motor vehicle system according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (S) is designed in such a way that that switching between first and second actuator mode (B1; B2) depending on from a gradient of an input of the automotive system he follows. Kraftfahrzeugsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (S) derart ausgebildet ist, dass die Umschaltung zwischen erster und zweiter Aktuator-Betriebsart (B1; B2) in Abhängigkeit von der Temperatur einer den Aktuator (A) ansteuernden Leistungselektronik erfolgt.Motor vehicle system according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (S) is designed in such a way that that switching between first and second actuator mode (B1; B2) depending on from the temperature of the actuator (A) driving power electronics he follows. Kraftfahrzeugsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (S) derart ausgebildet ist, dass die Umschaltung zwischen erster und zweiter Aktuator-Betriebsart (B1; B2) in Abhängigkeit davon erfolgt, ob mindestens ein weiteres Kraftfahrzeugsystem zugeschaltet wird.Motor vehicle system according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (S) is designed such that the Switching between the first and second actuator mode (B1, B2) as a function of whether at least one further motor vehicle system is switched on. Kraftfahrzeugsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (S) derart ausgebildet ist, dass die Modulation der Aktuator-Versorgungsspannung – durch eine Pulweitenmodulation mit konstanter Frequenz oder – durch eine Pulsweitenmodulation mit teilvariabler Frequenz mit vorbestimmter Frequenzuntergrenze erfolgt.Motor vehicle system according to one of the preceding claims, thereby in that the control device (S) is designed in such a way that that is the modulation of the actuator supply voltage - by a pulse width modulation with constant frequency or - by a pulse width modulation with partially variable frequency with predetermined Lower frequency limit occurs. Kraftfahrzeugsystem nach vorstehendem Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (S) derart ausgebildet ist, dass – in der ersten Modulationsweise (MA) eine Ansteuerung des mindestens einen Aktuators (A) mit einer ersten konstanten Frequenz bzw. einer ersten teilvariablen Frequenz mit erster fester Frequenzuntergrenze erfolgt und – in der zweiten Modulationsweise (MB) eine Ansteuerung des mindestens einen Aktuators (A) mit einer von der ersten Frequenz verschiedenen zweiten konstanten Frequenz bzw. mit einer zweiten teilvariablen Frequenz mit vorbestimmter zweiter Frequenzuntergrenze erfolgt, – wobei die zweite konstante Frequenz kleiner ist als die erste konstante Frequenz bzw. die zweite Frequenzuntergrenze kleiner ist als die erste Frequenzuntergrenze.Motor vehicle system according to the preceding claim 7, thereby in that the control device (S) is designed in such a way that that - in the first modulation (MA) a control of at least an actuator (A) with a first constant frequency or a first part-variable frequency with first fixed lower frequency limit done and - in the second modulation (MB) an activation of at least an actuator (A) having a second one different from the first frequency constant frequency or with a second partially variable frequency takes place with a predetermined second frequency lower limit, - in which the second constant frequency is less than the first constant Frequency or the second lower frequency limit is smaller than that first lower frequency limit. Kraftfahrzeugsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeugsystem als Fahrwerkregelsystem ausgebildet ist.Motor vehicle system according to one of the preceding claims, characterized in that the motor vehicle system is designed as a chassis control system is. Kraftfahrzeugsystem nach vorstehendem Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrwerkregelsystem derart ausgebildet ist, dass ein automatischer Lenkeingriff an der Vorderachse zur Stabilisierung des Fahrzeugs, dass ein automatischer Lenkeingriff an der Hinterachse zur Stabilisierung des Fahrzeugs, ein automatischer Lenkeingriff zur Reduzierung der Lenkkräfte und/oder eine automatische Verstellung der Feder- und/oder Dämpferelemente (Wankstabilisierung) einer Fahrzeug-Radaufhängung realisierbar ist.Motor vehicle system according to the preceding claim 9, characterized in that the chassis control system is designed in such a way is that an automatic steering intervention on the front axle for Stabilization of the vehicle that an automatic steering intervention on the rear axle to stabilize the vehicle, an automatic Steering intervention to reduce steering forces and / or automatic Adjustment of the spring and / or damper elements (roll stabilization) a vehicle suspension feasible is. Kraftfahrzeugsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche 9-10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeugsystem als variabel verstellbare Ventiltriebseinrichtung ausgebildet ist, bei der der Ventilhub und/oder die Ventilsteuerzeiten über den mindenstens einen Aktuator (A) variierbar sind.Motor vehicle system according to one of the preceding claims 9-10, characterized in that the motor vehicle system as variable adjustable valve drive device is formed, in which the Valve lift and / or the valve timing over the at least one actuator (A) are variable. Kraftfahrzeugsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche 9-11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeugsystem als elektrische Lüftereinrichtung ausgebildet ist, wobei der mindestens eine Aktuator (A) als Antriebsmotor der Lüftereinrichtung ausgebildet ist.Motor vehicle system according to one of the preceding claims 9-11, characterized in that the motor vehicle system as electrical Fan means is formed, wherein the at least one actuator (A) as a drive motor the fan device is trained. Kraftfahrzeugsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche 9-12, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeugsystem als Benzinpumpeneinrichtung ausgebildet ist, wobei der mindestens eine Aktuator (A) dem Antrieb der Benzinpumpe dient.Motor vehicle system according to one of the preceding claims 9-12, characterized in that the motor vehicle system as a gasoline pump device is formed, wherein the at least one actuator (A) to the drive the fuel pump is used. Kraftfahrzeugsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche 9-13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeugsystem als System zur automatischen Sturzverstellung und/oder zur automatischen Spurverstellung ausgebildet ist.Motor vehicle system according to one of the preceding claims 9-13, characterized in that the motor vehicle system as a system for automatic camber adjustment and / or automatic lane adjustment is trained. Kraftfahrzeugsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche 9-14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeugsystem als Bremssystem mit elektromotorisch betätigbaren Bremsen ausgebildet ist.Motor vehicle system according to one of the preceding claims 9-14, characterized in that the motor vehicle system as a brake system with electric motor operated Brakes is formed.
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