DE102007012094B4

DE102007012094B4 - Steuerungssystem und Verfahren zum Betrieb einer Lenkungspumpenkupplung bzw. einer Servolenkungskupplung während eines Maschinenstarts

Info

Publication number: DE102007012094B4
Application number: DE102007012094A
Authority: DE
Inventors: Mike M. Macomb McDonald; Chandra S. Troy Namuduri
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-03-14
Filing date: 2007-03-13
Publication date: 2010-04-08
Anticipated expiration: 2027-03-14
Also published as: CN101037964A; US20070215406A1; DE102007012094A1

Abstract

Steuerungssystem, das eine Last an einer Maschine (12) während eines Anlassereignisses verringert, umfassend:
ein erstes Modul (40), das ermittelt, ob die Maschine (12) angelassen wird; und
ein zweites Modul (50), das eine Lenkungspumpenkupplung (22), welche von der Maschine (12) angetrieben wird, in einen ausgekuppelten Zustand regelt, wenn die Maschine (12) angelassen wird.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerungssystem und Verfahren zum Betrieb einer Lenkungspumpenkupplung bzw. einer Servolenkungskupplungssteuerung während eines Maschinenstarts.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Fahrzeuge umfassen Lenkungssysteme, die es einem Bediener ermöglichen, die Richtung zu regeln, in welche das Fahrzeug fährt. Lenkungssysteme umfassen traditionell ein Lenkrad, das durch den Bediener betätigt wird. Das Lenkrad ist mit Lenkungskomponenten verbunden, die den Lenkwinkel der Räder auf der Grundlage einer Drehstellung des Lenkrads regeln. Die Lenkungskomponenten umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Spurstangen, Achsschenkel und dergleichen. Ein Lenkgetriebe koppelt das Lenkrad mit den Lenkungskomponenten und überträgt eine Drehbewegung des Lenkrads in eine lineare Bewegung der Lenkungskomponenten.
Servolenkungssysteme wurden entwickelt, um den Bediener beim Lenken des Fahrzeugs zu unterstützen. Servolenkungssysteme umfassen eine hydraulische Lenkungspumpe, die ein Servolenkgetriebe mit unter Druck stehendem Hydraulikfluid versorgt, um einen Lenkungskraftaufwand des Bedieners zu verringern. Die Lenkungspumpe wird durch die Maschine angetrieben. Als ein Ergebnis belastet die Lenkungspumpe die Maschine, indem sie verlangt, dass die Maschine zusätzliches Antriebsdrehmoment erzeugt, um die Lenkungspumpe anzutreiben. Während eines Maschinenstarts oder Anlassens muss der Anlasser sowohl die Maschine als auch die Lenkungspumpe betreiben.
In DE 196 32 256 C2 ist ein Pumpenaggregat offenbart, das für einen Hydraulikkreis eines Kraftfahrzeugs mit Servolenkung und automatisiertem Schaltgetriebe vorgesehen ist. Das Pumpenaggregat ist so ausgestaltet, dass beim Anlassen des Kraftfahrzeugs sichergestellt ist, dass das automatisierte Schaltgetriebe von einem anzulassenden Antriebsaggregat getrennt ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die bei einem Anlassen einer Maschine benötigte Leistung zu minimieren, um ggf. einen kleineren und kostengünstigeren Anlasser verwenden zu können.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung ein Steuerungssystem bereit, das eine Last an einer Maschine während eines Anlassereignisses verringert. Das Steuerungssystem umfasst ein erstes Modul, das ermittelt, ob die Maschine angelassen wird. Ein zweites Modul regelt eine Lenkungspumpenkupplung, die durch die Maschine angetrieben wird, in einen ausgekuppelten Zustand, wenn die Maschine angelassen wird.
Die Kupplung kann eine magnetorheologische (MR) Kupplung sein. Das zweite Modul versorgt die MR-Kupplung nicht mit Strom, um die Kupplung in den ausgekuppelten Zustand zu regeln.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform regelt das zweite Modul die Kupplung in einen eingekuppelten Zustand, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als Null ist. Das Steuerungssystem umfasst ferner einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, der auf eine Fahrzeuggeschwindigkeit anspricht.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Steuerungssystem ferner einen Stromverstärker, der die Kupplung mit einem Stromsignal versorgt, um einen Eingriff der Kupplung zu regeln.
Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden genauen Beschreibung offenbar. Es versteht sich, dass die genaue Beschreibung und die speziellen Beispiele, obwohl sie die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anzeigen, nur zum Zweck der Darstellung gedacht sind und nicht dazu gedacht sind, den Schutzumfang der Erfindung zu begrenzen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird anhand der genauen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen besser verstanden werden, in denen:
1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Fahrzeugs ist, das eine Servolenkungskupplung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst;
2 ein Flussdiagramm ist, das Schritte darstellt, die von dem Kupplungssteuerungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden; und
3 eine schematische Darstellung beispielhafter Module ist, welche die Kupplungssteuerung der vorliegenden Erfindung ausführen.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die nachfolgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform ist rein beispielhafter Natur und keinesfalls dazu gedacht, die Erfindung, ihre Anwendung oder Verwendungen zu begrenzen. Zum Zweck der Klarheit werden in den Zeichnungen gleiche Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Elemente zu bezeichnen. In diesem Kontext bezeichnet der Begriff Modul einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), einen elektronischen Schaltkreis, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dezidiert, oder Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, einen Schaltungslogikschaltkreis oder andere geeigneten Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
Nun auf 1 Bezug nehmend umfasst ein beispielhaftes Fahrzeug 10 eine Maschine 12, einen Anlasser 14, ein Lenkungssystem 16 und ein Getriebe 18. Die Maschine 12 erzeugt ein Antriebsdrehmoment, um Komponenten des Lenkungssystems 16 und das Getriebe 18 anzutreiben. Die Maschine 12 und der Anlasser 14 sind über ein (nicht gezeigtes) Maschinenschwungrad gekoppelt. Insbesondere treibt der Anlasser 14 das Schwungrad selektiv an, welches mit einer Kurbelwelle 20 der Maschine 12 für eine Drehung starr verbunden ist. Der Anlasser 14 treibt oder lässt die Maschine 12 während einer Maschinenanlassperiode auf der Grundlage eines Anlassbefehlssignals (CRANK) an, das nachfolgend genauer erörtert wird. Insbesondere treibt der Anlasser 14 die Kurbelwelle 20 an, um (nicht gezeigte) Kolben in (nicht gezeigten) Zylindern anzutreiben. Die Kolben saugen Luft an und komprimieren ein Luft/Kraftstoff-Gemisch in den Zylindern. Das Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennt, um die Kolben in den Zylindern anzutreiben.
Das Lenkungssystem 16 umfasst eine Kupplung 22, eine Lenkungspumpe 24, ein Lenkgetriebe 26, Lenkungskomponenten 28 und ein Lenkrad 30. Die Kupplung 22 ist vorzugsweise eine magnetorheologische (MR) Kupplung, die von der Maschine 12 angetrieben wird. Die Kupplung 22 kann auch eine beliebige elektrisch steuerbare Kupplung sein, wie z. B. eine elektrorheologische, eine Magnetpartikel-, eine elektromagnetische oder eine elektrohydraulische Kupplung. Insbesondere sind die Maschine 12 und die Kupplung 22 über ein Riemensystem 38 gekoppelt. Die Maschine 12 und die Kupplung 22 umfassen Riemenscheiben 34 bzw. 36, die durch einen Riemen 38 für eine Drehung gekoppelt sind. Die Riemenscheibe 34 ist für eine Drehung mit der Kurbelwelle 20 der Maschine 12 gekoppelt. Die Maschine 12 treibt die Kupplung 22 an, welche die Lenkungspumpe 24 selektiv antreibt, um das Lenkgetriebe 26 mit unter Druck stehendem Hydraulikfluid zu versorgen.
Ein Steuerungsmodul 40 regelt einen Betrieb des Fahrzeugs 10 auf der Grundlage des Steuerungssystems der vorliegenden Erfindung. Ein Lenkungssensor 42 spricht auf eine Drehung des Lenkrads 30 an und erzeugt auf der Grundlage davon ein Lenkungssignal. Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 44 spricht auf die Drehzahl (U/min) einer Abtriebswelle 46 des Getriebes 18 an und erzeugt auf der Grundlage davon ein Geschwindigkeitssignal. Ein Anlassanforderungseingang 48 ist bereitgestellt und erzeugt selektiv das CRANK-Signal auf der Grundlage einer Bedienereingabe oder einer anderen Fahrzeugsteuerungslogik. Beispielsweise kann das Anlassanforderungssignal von einem Bediener erzeugt werden, indem er einen Schlüssel in eine Anlassstellung dreht. Das Steuerungsmodul 40 regelt einen Betrieb des Anlassers 14 auf der Grundlage des Anlassanforderungssignals. Insbesondere wird, wenn das CRANK-Signal anzeigt, dass die Maschine 12 angelassen werden soll, ein Flag auf WAHR gesetzt (z. B. CRANK = WAHR) und das Steuerungsmodul 40 regelt den Anlasser 14, um die Maschine 12 anzulassen.
Ein Stromverstärker 50 erzeugt ein Stromsignal an die MR-Kupplung 22 auf der Grundlage von Steuerungssignalen, die von dem Steuerungsmodul erzeugt werden. Alternativ kann der Stromverstärker 50 durch einen (nicht gezeigten) pulsweitenmodulierten (PWM) Zerhackerschaltkreis ersetzt werden. Der PWM-Zerhackerschaltkreis verwendet einen Hochfrequenzschalttransistor, um den Durchschnittsbetrag an Spannung zu regeln, die an die Kupplung 22 angelegt wird, und steuert damit den Durchschnittsbetrag an Strom.
Eine Energiespeichereinrichtung (ESD) 52 versorgt den Stromverstärker 50 mit elektrischer Energie. Die ESD 52 kann umfassen, ist aber nicht beschrankt auf, eine Batterie oder einen Doppelschicht-Kondensator (Superkondensator). Die ESD 52 stellt auch elektrische Energie für den Anlasser 14 bereit. Das Stromsignal regelt einen Betrieb der MR-Kupplung 22. Insbesondere befindet sich, wenn die MR-Kupplung 22 nicht mit einem Stromsignal versorgt wird, die MR-Kupplung 22 in einem ausgekuppelten Zustand, wodurch kein Drehmoment an die Lenkungspumpe 24 übertragen wird. Wenn die MR-Kupplung 22 mit einem maximalen Stromsignal versorgt wird, befindet sich die MR-Kupplung 22 in einem vollständig eingekuppelten Zustand, wodurch das volle Drehmoment an die Lenkungspumpe 24 übertragen wird. Das Stromsignal kann zwischen Null und einem Maximum geregelt werden, um die MR-Kupplung 22 in einem Zustand mit teilweisem Eingriff zu betreiben, wodurch ein variabler Drehmomentbetrag an die Lenkungspumpe 24 übertragen wird.
Das Steuerungssystem der vorliegenden Erfindung entkoppelt die Maschine 12 selektiv von einem Antreiben der Lenkungspumpe 24. Insbesondere wird während eines Maschinenstarts oder Anlassens die MR-Kupplung 22 in dem ausgekuppelten Zustand betrieben, indem die MR-Kupplung 22 mit einem Nullstrom versorgt wird. Auf diese Weise treibt der Anlasser 14 nur die Maschine 12 und nicht die Lenkungspumpe 24 an. Als ein Ergebnis liegt eine verringerte Last an dem Anlasser 14 an und es wird weniger Energie benötigt, um die Maschine 12 anzulassen. Das Steuerungssystem ermittelt auch, ob sich das Fahrzeug 10 bewegt, bevor die MR-Kupplung 22 in dem ausgekuppelten Zustand betrieben wird. Insbesondere wird, wenn sich das Fahrzeug 10 bewegt, die MR-Kupplung 22 in einem Zustand mit teilweisem Eingriff oder einem vollständig eingekuppelten Zustand betrieben. Wenn die Maschine 12 angelassen wird und sich das Fahrzeug 10 nicht bewegt, wird die MR-Kupplung 22 in dem ausgekuppelten Zustand betrieben.
Nun auf 2 Bezug nehmend stellt ein Flussdiagramm die Schritte dar, die durch das Maschinensteuerungssystem der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden. Bei Schritt 200 ermittelt die Steuerung, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit (V_VEH) gleich Null ist. Wenn V_VEH nicht gleich Null ist, fährt die Steuerung bei Schritt 202 fort. Wenn V_VEH gleich Null ist, fährt die Steuerung bei Schritt 204 fort. Bei Schritt 204 ermittelt die Steuerung, ob die Maschine 12 angelassen werden soll (z. B. CRANK = WAHR). Wenn die Maschine 12 nicht angelassen werden soll, fährt die Steuerung bei Schritt 202 fort. Wenn die Maschine 12 angelassen werden soll, fährt die Steuerung bei Schritt 206 fort. Bei Schritt 202 kuppelt die Steuerung die MR-Kupplung 22 ein und die Steuerung endet. Bei Schritt 206 kuppelt die Steuerung die MR-Kupplung 22 aus. Bei Schritt 208 lässt die Steuerung die Maschine 12 an und die Steuerung endet.
Nun auf 3 Bezug nehmend sind beispielhafte Module schematisch dargestellt, welche die Kupplungssteuerung der vorliegenden Erfindung ausführen. Die Module umfassen ein Anlass-Ereignis-Modul 300 und ein Kupplungs-Eingriffs-Modul 302. Das Anlass-Ereignis-Modul 300 ermittelt auf der Grundlage eines Anlassanforderungssignals, ob die Maschine 12 angelassen werden soll. Das Kupplungs-Eingriffs-Modul 302 regelt die Kupplung zwischen dem ausgekuppelten Zustand und dem eingekuppel ten Zustand auf der Grundlage eines Signals, das von dem Anlass-Ereignis-Modul 300 erzeugt wird.
Fachleute können nun anhand der voranstehenden Beschreibung erkennen, dass die breiten Lehren der vorliegenden Erfindung in einer Vielzahl von Formen implementiert werden können. Obwohl diese Erfindung in Verbindung mit speziellen Beispielen davon beschrieben wurde, soll der wahre Schutzumfang der Erfindung nicht darauf begrenzt sein, da der Fachmann bei einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der nachfolgenden Ansprüche weitere Modifikationen erkennen wird.

Claims

Steuerungssystem, das eine Last an einer Maschine (12) während eines Anlassereignisses verringert, umfassend: ein erstes Modul (40), das ermittelt, ob die Maschine (12) angelassen wird; und ein zweites Modul (50), das eine Lenkungspumpenkupplung (22), welche von der Maschine (12) angetrieben wird, in einen ausgekuppelten Zustand regelt, wenn die Maschine (12) angelassen wird.
Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (22) eine magnetorheologische (MR) Kupplung ist.
Steuerungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Modul (50) der MR-Kupplung (22) keinen Strom bereitstellt, um die Kupplung (22) in den ausgekuppelten Zustand zu regeln.
Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Modul (50) die Kupplung (22) in einen nicht ausgekuppelten Zustand regelt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als Null ist.
Steuerungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (44) umfasst, der auf eine Fahrzeuggeschwindigkeit anspricht.
Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner einen Stromverstärker (50) umfasst, der die Kupplung (22) mit einem Stromsignal versorgt, um einen Eingriff der Kupplung (22) zu regeln.
Verfahren zum Regeln eines Betriebs einer Servolenkungskupplung (22) eines Fahrzeugs (10) während eines Maschinenstarts, das umfasst: ein Ermitteln, ob die Maschine (12) angelassen wird; und ein Betreiben einer Servolenkungskupplung (22) in einem ausgekuppelten Zustand, wenn die Maschine (12) angelassen wird, um eine Servolenkungspumpe (24) von der Maschine (12) abzukoppeln.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Servolenkungskupplung (22) eine magnetorheologische (MR) Kupplung ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Betreibens der Servolenkungskupplung (22) in einem ausgekuppelten Zustand umfasst, dass ein Strom an die MR-Kupplung (22) verhindert wird, um die Kupplung (22) in den ausgekuppelten Zustand zu regeln.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner ein Betreiben der Servolenkungskupplung (22) in einem nicht ausgekuppelten Zustand umfasst, wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit größer als Null ist.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner die Fahrzeuggeschwindigkeit unter Verwendung eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors (44) überwacht.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner ein Regeln eines Stromverstärkers (50) umfasst, der die Servolenkungskupplung (22) mit einem Stromsignal versorgt, um einen Eingriff der Servolenkungskupplung (22) zu regeln.
Verfahren zum Betreiben einer Servolenkungskupplung (22) während eines Maschinenstarts, das umfasst: ein Überwachen eines Vorliegens eines Maschinenanlassanforderungssignals (CRANK); ein Anlassen der Maschine (12), wenn das Maschinenanlassanforderungssignal (CRANK) vorhanden ist; und ein Betreiben der Servolenkungskupplung (22) in einem ausgekuppelten Zustand, wenn ein Anlasssignal vorliegt, um eine Servolenkungspumpe (24) von der Maschine (12) abzukoppeln.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Servolenkungskupplung (22) eine magnetorheologische (MR) Kupplung ist.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Betreibens der Servolenkungskupplung (22) in einem ausgekuppelten Zustand umfasst, dass ein Strom an die MR-Kupplung (22) verhindert wird, um die Kupplung (22) in den ausgekuppelten Zustand zu regeln.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner ein Betreiben der Servolenkungskupplung (22) in einem nicht ausgekuppelten Zustand umfasst, wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit größer als Null ist.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner die Fahrzeuggeschwindigkeit unter Verwendung eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors (44) überwacht.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner ein Regeln eines Stromverstärkers (50) umfasst, der die Servolenkungskupplung (22) mit einem Stromsignal versorgt, um einen Eingriff der Servolenkungskupplung (22) zu regeln.