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Die
Erfindung betrifft ein System und Verfahren zur Steuerung einer
Hydraulikpumpe eines Fahrzeuges, um eine Lenk- und Bremshilfefunktion
zu schaffen.
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Kraftfahrzeuge
können
eine einzige Servolenkpumpe benutzen, um eine Lenk- und Bremshilfe zu
schaffen, wobei die Pumpe den Hydraulikfluss regelt und den Druck
begrenzt, um sicherzustellen, dass Lenk- und Bremssysteme Spitzenbedarfsanforderungen
erfüllen
können.
Derartige Systeme können
jedoch große
Mengen an überschüssiger Energie
in Nichtbedarfssituationen benutzen. Daher ist es üblich, wenn
das System keine Hilfe für
das Bremssystem und/oder das Lenksystem bereitstellt, die Pumpenleistung
bei Niedrigbedarfsbedingungen zu reduzieren. Jedoch arbeitet, wenn
das System eine Bremshilfe und/oder eine Lenkhilfe benötigt, dieses auf
einem höheren
Leistungsniveau, um die Verfügbarkeit
einer adäquaten
Bremshilfe sicherzustellen.
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Eine
bekannte Methode zur Steuerung eines derartigen Systems in einem
Fahrzeug mit Motor-Stop-Start-Vermögen benutzt ausführliche Fahrerbremsanforderungsinformationen,
um die Hydraulikpumpe zu steuern. Insbesondere umfasst das bekannte
System ein mechatronisches (brake-by-wire) System und benutzt Bremssensoreingaben,
die ausführliche
Informationen bezüglich
des Niveaus der von dem Fahrer geforderten Bremsbetätigung, wie
der Größe des vom
Fahrer ausgeübten
Druckes, bereitstellen.
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Jedoch
wurden verschiedene Nachteile des oben genannten Systems erkannt.
Zum Beispiel können
die ausführlichen
Bremsinformationen nur bei Systemen mit komplexen mechatronischen
Systemen, wie Hybridfahrzeugen mit Stop-Start-Funktion, verfügbar sein. Als ein anderes
Beispiel können
ausführliche
Bremsinformationen nicht in solchen Systemen verfügbar sein,
welche anderweitig von der einstellbaren Pumpensteuerung profitieren
können,
um Brems- und Lenkhilfefunktionen
zu schaffen. Als ein weiteres Beispiel kann das Hinzufügen einer
komplexen Bremssteuerung oder ausführlicher Sensorsysteme die
Systemkosten unerwünscht
erhöhen.
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Nach
einem Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Steuerung einer
Hydraulikpumpe eines Fahrzeuges vorgesehen, wobei die Pumpe mit
wenigstens einem Servolenksystem und einem Servobremssystem gekuppelt
ist, wobei das Verfahren Messen von Lenk- und Bremsinformationen
unter Verwendung eines Bremssensors und eines Lenksensors, und Einstellen
der Ausgangsgröße der Hydraulikpumpe
basierend auf den gemessenen Informationen von den Sensoren umfasst.
Zum Beispiel kann das Verfahren eine vorbestimmte Pumpenanforderung
benutzen, um eine Hydraulikpumpe zu steuern und die Ausgangsgröße der Hydraulikpumpe basierend
auf der vorbestimmten Pumpenanforderung unter Verwendung der von
den Sensoren gemessenen Informationen einzustellen.
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Auf
diese Weise ist es möglich,
die Pumpe vorteilhaft zu steuern, um eine geeignete Flussrate zu
erzeugen, um sowohl Lenk- als auch Bremsmanöver zu beherrschen, während auch
schädliche
Verluste reduziert werden, ohne dass zusätzliche Sensoren benötigt werden.
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Nach
einem anderen Aspekt der Erfindung kann ein System für ein Fahrzeug
mit einem Servo-Lenk- und Bremssystem verwendet werden. Das System
weist eine Pumpe, die mit wenigstens dem Servo-Lenk- und Bremssystem
gekuppelt ist, einen Bremsschaltersensor, der konfiguriert ist,
um anzuzeigen, ob ein Bremspedal des Bremssystems von einer Fahrzeugbedienperson
betätigt
wird oder nicht, einen hydraulischen Bremskraftverstärker, der
mit der Pumpe hydraulisch gekuppelt ist und mit dem von der Bedienperson
betätigten
Bremspedal mechanisch gekuppelt ist, einen Lenksensor, der mit dem Lenksystem
gekuppelt ist, und ein Steuersystem auf, das konfiguriert ist, um
die Ausgangsgröße der Pumpe
in Reaktion auf den Bremsschaltersensor und den Lenksensor einzustellen.
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Auf
diese Weise ist es möglich,
ein Bremssensorsystem mit niedriger Auflösung vorteilhaft zu verwenden,
das kostengünstigere
Bauteile, wie einen hydraulischen Bremskraftverstärker, aufweist, während noch
eine geeignete Steuerung einer Hydraulikpumpe vorgesehen ist, die
sowohl eine Lenk- als auch eine Bremshilfe schafft. Zum Beispiel
kann durch Verwendung von Lenk- und Bremssensorinformationen ein
ausreichender Hilfsbetrieb für
das Lenk- und Bremssystem nach Bedarf geschaffen werden, während auch
schädliche
Systemverluste reduziert werden, wenn eine solche Hilfe nicht benötigt wird.
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Es
wird angemerkt, dass verschiedene Arten von Lenksensoren, wie zum
Beispiel Sensoren für Lenkwinkel,
Lenkrate und Lenkmoment, Kombinationen davon, und andere, verwendet
werden können. Ferner
können
verschiedene Arten von Bremssensoren, wie zum Beispiel ein Bremsschalter,
ein Bremslichtschalter, ein Bremsdruckschalter, Kombinationen davon,
und andere, verwendet werden. Die Pumpe kann von einem Elektromotor,
von dem Motor, z.B. über
einen vorderseitigen Hilfsantrieb (FEAD), Kombinationen davon, oder
anders, angetrieben werden.
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Die
Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine
beispielhafte, perspektivische schematische Ansicht eines Fahrzeuges
mit einem Servo-Lenk- und Bremssystem, und 1A eine
Explosionsansicht der Verbindungen des hydraulischen Bremssystems
aus 1;
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2 ein
Blockdiagramm, das zusätzliche Details
des Systems aus 1 zeigt;
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3 ein
Flussdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung eines Servo-Lenk- und
Bremssystems eines Fahrzeuges gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
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4 ein
Flussdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung eines Servo-Lenk- und
Bremssystems gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung; und
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5 ein
vorausschauendes Beispiel des Betriebs des Systems gemäß der Erfindung, 5A den Bremssensormesswert am Beispiel
eines Bremsschaltersensors, 5B die
Fahrzeuggeschwindigkeit in Meilen pro Stunde (MPH), 5C den
Absolutwert der Lenkrate in Grad pro Sekunde (Grad/s), und 5D die angewiesene Pumpendrehzahl als
ein Prozentsatz einer maximalen Pumpendrehzahlanweisung.
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1 zeigt
eine beispielhafte, perspektivische schematische Ansicht eines Fahrzeuges
mit einem Servo-Lenk- und
Bremssystem. 1A ist eine Explosionsansicht
der Verbindungen des hydraulischen Bremssystems aus 1.
Wie hierin beschrieben, können
die Brems- und Lenksysteme über
ein gemeinsames Hydrauliksystem hydraulisch betätigt werden. Ferner kann die
hydraulische Flussrate in Abhängigkeit
von Betriebszuständen
des Fahrzeuges, dem Lenksystem und dem Bremssystem variabel geregelt
werden, um die Leistung zu verbessern, während die schädlichen
Verluste reduziert werden. Zum Beispiel kann unter den Bedingungen,
wo eine erhöhte
Hydraulikhilfe benötigt
wird, der hydraulische Druck oder Fluss erhöht werden, während unter
den Bedingungen, wo ein verringerter hydraulischer Druck benötigt wird,
der hydraulische Druck oder Fluss verringert werden kann. Auf diese
Weise ist es möglich,
eine ausreichend Lenk- und Bremshilfe bei Bedarf zu schaffen, während die
Nutzung von überschüssiger Energie
in Nichtbedarfssituationen reduziert wird.
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Mit
Bezug auf 1 weist das System 10 eine
Lenkungszahnstangenanordnung 25 auf, die mit einem Lenkrad 34 gekuppelt
ist, um das Fahrzeug in Reaktion auf die Bewegung des Lenkrades 34 zu
lenken. Alternativ kann ein geeignetes Lenksystem verwendet werden,
das eine Parallelogrammlenkung, eine Kugelumlauflenkung und eine
elektronische Lenkung mit variabler Öffnung umfasst, jedoch nicht auf
diese beschränkt
ist. Es wird auch angemerkt, dass die Hydraulikpumpe 14 von
dem Motor oder alternativ von einem Elektromotor angetrieben werden kann.
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Mit
Bezug auf die in 1 und 2 gezeigte
beispielhafte Ausführungsform
kann ein hydraulischer Bremskraftverstärker 16 zwischen der
Hydraulikpumpe 14 und einem Hauptbremszylinder 18 hydraulisch
gekuppelt sein. Eine Bremsvorrichtung 35 ist mit dem Hauptbremszylinder 18 hydraulisch
gekuppelt. Eine solche Konfiguration benutzt Hydraulikdruck von
der Hydraulikpumpe 14 und betreibt den Hauptbremszylinder 18,
wenn ein Bremspedal 20 betätigt wird. Die Bremsvorrichtung 35 ist
mit wenigstens einem Fahrzeugrad verbunden, welches mit einer elektronisch
gesteuerten Ventilanordnung (nicht gezeigt) in Verbindung gebracht
werden kann, um der Bremsvorrichtung 35 Hydraulikflüssigkeit
unter Druck zuzuführen.
Die Bremsvorrichtung 35 kann irgendeine geeignete Vorrichtung
sein, wie zum Beispiel eine Trommelbremse oder eine Scheibenbremse.
Außerdem
kann ein Antiblockiersystem (ABS) 48 mit der Bremsvorrichtung 35 gekuppelt
sein. In einer Ausführungsform
kann das ABS 48 mit dem Hauptbremszylinder 18 und
vier Radbremszylindern der linken und rechten Vorder- und Hinterräder hydraulisch gekuppelt
sein.
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Mit
Bezug auf 1 und 2 führt ein
Behälter 12 Flüssigkeit
zu der Hydraulikpumpe 14, welche unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit
einem Steuerventil 17 zuführt, wo die Flüssigkeit
auf das Lenk- und Bremssystem aufgeteilt wird (2 zeigt den
beispielhaften Hydraulikkreis durch die dicken Linien). In einigen
Ausführungsformen
wird in einer Flüssigkeitsleitung
die unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit nach dem Steuerventil 17 dem
hydraulischen Bremskraftverstärker 16 zugeführt, welcher mit
dem Hauptbremszylinder 18 verbunden ist, um eine Bremshilfe
für die
Bremsvorrichtung 35 zu schaffen. Das Steuerventil 17 kann
in dem Gehäuse des
hydraulischen Bremskraftverstärkers 16 integriert
oder von dem diesem getrennt sein. In einer anderen Flüssigkeitsleitung
regelt die gesteuerte Hydraulikflüssigkeit von dem Steuerventil 17 den
Fluss, der einem Lenkungsventil 24 zugeführt wird.
Das Lenkungsventil 24 dosiert die Flüssigkeit an der Lenkungszahnstange 25 in
Reaktion auf ein Drehmoment an dem Lenkrad 34, wodurch
eine Lenkhilfe geschaffen wird.
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Es
versteht sich, dass der beispielhafte Hydraulikkreis für das beispielhafte
Lenk- und Bremssystem erläuternden
Zwecken dient. Verschiedene andere Hydraulikkreise, Lenksysteme
oder Bremssysteme kann nach Wunsch verwendet werden.
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Mit
Bezug auf 2 sind mit den verschiedenen
Sensoren gekuppelte Steuereinrichtung zur Steuerung des Betriebs
des Servo-Lenk- und Bremssystems basierend auf den Anforderungen
von dem Lenk- und Bremssystem gezeigt. Sensoren werden verwendet,
um verschiedene Fahrzeugbetriebszustände zu erfassen, zu erkennen
oder zu messen. Lenksensoren können
verwendet werden, um die Lenkanforderung zu erfassen, und können einen Lenkwinkelsensor,
einen Lenkmomentsensor, einen Lenkwinkelratensensor (oder einen
Absolutwert davon), oder deren Kombinationen umfassen.
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Um
eine Bremshilfeanforderung zu ermitteln, kann ein Bremssensor verwendet
werden. Der Bremssensor kann ein Bremspedalsensor 22 zum Erfassen
der Bremspedalbetätigung
sein, wie zum Beispiel ein Bremspedalschalter oder ein Bremslichtschalter,
der mit einem Bremslicht gekuppelt ist. Alternativ kann ein Bremsdruckschalter
oder eine Bremsposition verwendet werden, um die Bremshilfeanforderung
zu erfassen.
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Außerdem kann
ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 32 als eine Eingabe
verwendet werden, um ferner die Hydraulikpumpenanforderung zu ermitteln
oder eine Lenk- oder Bremsanforderung einzustellen, die über Lenk-
und/oder Bremssensoren ermittelt wird. Auf diese Weise kann eine
genauere Anzeige der Hydraulikpumpenanforderung erreicht werden.
Zum Beispiel kann, wie hierin angemerkt, unter einigen Fahrzeuggeschwindigkeitsbedingungen
ein verringerter Hydraulikdruck benötigt werden. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 32 kann
irgendein Sensor zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit sein,
wie zum Beispiel ein Sensor, der keinem Radschlupf unterliegt. Zum
Beispiel kann eine Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet werden, die
von einem nicht angetriebenen Rad ermittelt wird. Als ein anderes
Beispiel kann ein Signalgenerator verwendet werden, der von dem
Antriebsstrang des Fahrzeuges angetrieben wird. Ferner kann auch
eine Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet werden, die über eine Radareinrichtung
ermittelt wird.
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Die
Informationen von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, dem Lenksensor
und dem Bremssensor werden in eine elektrohydraulische Servolenkungs(EHPAS)
Steuereinrichtung 40 eingegeben, wo die Eingabedaten verarbeitet
werden. Zum Beispiel kann die EHPAS-Steuereinrichtung eine Tabelle für Lenkwinkel,
Lenkrate und/oder Fahrzeuggeschwindigkeit und eine Bremskalibrierungstabelle
aufweisen. Die Parameter, welche die Hydraulikpumpenbedingungen,
wie Pumpendrehzahl und Pumpenstrom, anzeigen, können in die EHPAS-Steuereinrichtung eingelesen
werden. Die Anweisung für
die Pumpendrehzahl, die von einem Steuerprogramm bestimmt wird,
wird dann an eine Pumpenmotorsteuerung 15 gesendet, um
den Hydraulikfluss zu dem Lenk- und Bremssystem zu regeln. Ein Beispiel
eines Steuerprogramms ist. in 3 dargestellt.
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Mit
Bezug auf 2 kann ein Antriebssteuermodul
(PCM) 42 mit dem Bremspedalsensor 22 und einem
Motor 44 des Fahrzeuges verbunden sein. Das PCM 42 kann über ein
Steuerbereichsnetz (CAN), das durch die gestrichelten Linien in 2 dargestellt
ist, mit der EHPAS-Steuereinrichtung 40 verbunden sein.
Alternativ können
das PCM und die EHPAS-Steuereinrichtungen 40 in
eine Einheit integriert/einbezogen werden.
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In
einigen Ausführungsformen
kann das Antiblockiersystem (ABS) 48 mit dem Bremssystem
gekuppelt sein. Eine separate ABS-Steuereinrichtung 46 kann
in dem System verwendet werden, um das PCM 42 mit der EHPAS-Steuereinrichtung 40 zu
verbinden. Alternativ kann die ABS-Steuereinrichtung 46 in
das PCM und/oder die EHPAS-Steuereinrichtung integriert/einbezogen
werden. Der Bremssensor 22 kann mit der ABS-Steuereinrichtung 46 elektrisch verbunden
sein. Optional kann das CAN fest verdrahtete Sensoren mit Steuereinrichtungen
verbinden. Zum Beispiel kann der Lenksensor 26 oder der
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 32 über das CAN mit der ABS-Steuereinrichtung 46 verbunden
sein. In einem anderen Beispiel kann der Lenkwinkelsensor 26 oder
der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor über das CAN mit dem PCM verbunden
sein.
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Mit
Bezug auf 3 ist ein Flussdiagramm, das
ein beispielhaftes Verfahren zur Steuerung der Leistung einer Hydraulikpumpe
zur Unterstützung von
Lenk- und Bremssystemen eines Fahrzeuges insgesamt mit 50 bezeichnet.
Das Verfahren 50 beschreibt ein Programm, das für eine von
einem Elektromotor angetriebene Hydraulikpumpe, z.B. eine elektromechanische
hydraulisch betriebene Pumpe verwendet wird. Das Programm liest
in 52 zuerst Eingaben von Lenk-, Brems- und Pumpsystemen
ein. Die Eingaben können
verwendet werden, um die Anforderungen für das Lenk- und Bremssystem
und somit den gewünschten
Hydraulikfluss von der Pumpe für die
Lenk- und Bremshilfe zu bestimmen. In einigen Ausführungsformen
können
der Lenkwinkel, die Lenkrate und/oder die Fahrzeuggeschwindigkeit
verwendet werden, um Lenkanforderungen zu bestimmen. Ebenso können ein
Bremspedalschalter, ein Bremslichtschalter, ein Bremsdruckschalter,
eine Bremspedalposition, ein Bremsdruck und/oder ein Bremspedalbetätigungsschalter
verwendet werden, um Bremssystemanforderungen zu bestimmen. Zum Beispiel
kann ein Bremssensor direkt mit einem Bremssystem gekuppelt werden,
so dass der Bremssensor eine vom Fahrer eingegebene Bremsanforderung
erfasst. In einigen Ausführungsformen
können der
Pumpenstrom und die Pumpendrehzahl ebenfalls eingelesen werden,
um die Pumpenbedingungen zu bestimmen.
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In
einer besonderen Ausführungsform
ist der Bremssensor ein Sensor das Zweipositionsschaltertyps, der
nur anzeigt, ob die Bremsen von der Bedienperson betätigt sind
oder nicht. Daher kann der Grad der Bremsung ansteigen oder sinken,
jedoch bleibt die Sensorausgabe im Wesentlichen unverändert. Andererseits
zeigt der Sensor an, ob das Bremspedal von der Bedienperson im Wesentlichen
freigegeben ist oder nicht. Als nächstes bestätigt und filtert in 54 das
Programm Signale, berechnet die Lenkwinkelrate und berechnet die
Pumpenbedingungen. Die Pumpenbedingungen können einen Pumpendruck oder
einen Pumpenfluss umfassen. Der Pumpendruck kann aus seiner Beziehung
zu der Pumpendrehzahl und dem Pumpenstrom unter Verwendung vorbestimmter
Pumpencharakteristika abgeleitet werden. Gleichermaßen kann
der Pumpenfluss aus der Pumpendrehzahl und dem Pumpenstrom unter
Verwendung vorbestimmter Pumpencharakteristika abgeleitet werden.
Als nächstes
bestimmt das Programm in 56, ob eine Bremseingabe eingeschaltet
oder aktiviert ist. Wenn ja, setzt das Programm in 58 einen
Bremskraftverstärkungsanteil
auf 1,0. Anderenfalls filtert das Programm in 60 das Bremssignal durch
Bestimmen der Beziehung zwischen dem Bremskraftverstärkungsanteil
und der Zeit nach der Freigabe der Bremse. In einer Ausführungsform
ist der neue Bremskraftverstärkungsanteil
gleich dem alten Bremskraftverstärkungsanteil
mal exp(-dT/tauCAL), wobei T die Zeit ist und tau eine Zeitkonstante ist.
Auf diese Weise kann der Anteil gefiltert werden, um eine gewünschte Reaktion
auf verschiedene Ansteuerungseingaben zu schaffen. Als nächstes wird in 62 der
vorbestimmte Bremsdruck als eine Funktion des Bremskraftverstärkungsanteils
bestimmt, und die Bremsleckage wird als eine Funktion des abgeleiteten
Pumpendruckes bestimmt. Verschiedene Funktionen, die entweder lineare
oder nichtlineare Beziehungen umfassen, können verwendet werden. Als nächstes bestimmt
das Programm in 64 die Lenkanforderung basierend auf den
Lenkeingabeinformationen. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform
der vorbestimmte Lenkdruck eine Funktion der Lenkrate und der Fahrzeuggeschwindigkeit
sein. Gleichermaßen
kann der gewünschte
Lenkfluss von der Hydraulikpumpe als eine Funktion der Lenkrate
und der Fahrzeuggeschwindigkeit angesetzt werden.
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Mit
Bezug auf 3 bestimmt das Programm in 66 einen
Pumpendruck entsprechend den Lenk- und Bremsanforderungen. In einer
Ausführungsform
kann der vorbestimmte Pumpendruck als Maximalwert zwischen dem vorbestimmten
Bremsdruck und dem vorbestimmten Lenkdruck ausgewählt werden.
In einer anderen Ausführungsform kann
der gewünschte
Pumpenfluss gleich der Bremsleckage plus den gewünschten Lenkfluss bestimmt
werden. Als nächstes
bestimmt das Programm in 68 die gewünschte Pumpendrehzahl über eine
Optimalwertsteuerung (FF) und/oder eine Proportional-, Integral-
und Differential-(PID) gesteuerte Regelung. In einer Ausführungsform
der Optimalwertsteuerung kann die gewünschte Pumpendrehzahl als eine
Funktion des gewünschten
Pumpenflusses und des vorbestimmten Pumpendruckes angesetzt werden.
In einer Ausführungsform
der Regelung kann die gewünschte
Pumpendrehzahl über
die Regelung basierend auf dem Fehler zwischen dem gewünschten
Pumpenfluss und dem abgeleiteten Pumpenfluss bestimmt werden. Es
wird angemerkt, dass verschiedene alternative Steuerungsstrukturen, wie
zum Beispiel Zustandsraumsteuerung, nichtlineare Steuerung, Schiebesteuerung,
Fuzzysteuerung oder verschiedene andere, verwendet werden können.
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Als
nächstes
bestimmt das Programm in 70 die Pumpendrehzahl durch Modifizieren
und Annehmen von Änderungen über der
Zeit. Zum Beispiel kann die minimale Pumpendrehzahl als das Maximum
zweier Werte ausgewählt
werden: (1) angewiesene Pumpendrehzahl minus kalibrierte Senkungsrate
multipliziert mit einem Zeitintervall, und (2) die minimale kalibrierte
Drehzahl. Die maximale Pumpendrehzahl kann das Minimum zweier Werte
sein: (1) angewiesene Pumpendrehzahl plus kalibrierte Anstiegsrate
multipliziert mit einem Zeitintervall, und (2) die maximale kalibrierte
Drehzahl. Dann kann die angewiesene Pumpendrehzahl durch Begrenzung
der folgenden Werte bestimmt werden: die minimale Pumpendrehzahl,
gewünschte
Pumpendrehzahl FF plus gewünschte
Pumpendrehzahl PID, und die maximale Pumpendrehzahl.
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Gemäß dem oben
beschriebenen Vorgang ist es möglich,
die Pumpe zweckmäßig zu steuern, um
einen ausreichenden Hydraulikbetrieb unter variierenden Lenk- und
Bremsbedingungen zu schaffen, während
auch die schädlichen
Verluste reduziert werden. Ferner ist es möglich, einen derartigen Betrieb
selbst mit Bremssensorinformationen mit geringer Auflösung zu
schaffen.
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Während 3 ein
beispielhaftes Programm zeigt, können
verschiedene Modifikationen durchgeführt werden. Zum Beispiel stellt
das Programm aus 3 ein beispielhaftes Programm
für eine
elektromotorisch angetriebene Pumpe dar. Jedoch kann, wie hierin
angemerkt, die Pumpe von dem Motor angetrieben werden. In einem
solchen Beispiel kann das Programm modifiziert werden, und andere
Pumpenbetriebsparameter können
verwendet werden. Zum Beispiel können
der Druck und der Fluss der Pumpe basierend auf alternativen Parametern,
wie zum Beispiel Motordrehzahl, bestimmt werden. Ferner kann ein
Sensor in der motorgetriebenen Pumpe installiert werden, um die
Belastung an der Pumpe und den Pumpendruck zu bestimmen. Ebenso
kann der Pumpenfluss gesteuert werden, um anstelle der Steuerung
oder Einstellung der Pumpendrehzahl im Beispiel der motorgetriebenen
Pumpe den Hydraulikfluss zu dem Lenk- und Bremssystem zu regeln.
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4 zeigt
ein Flussdiagramm einer Ausführungsform
eines Verfahrens zur Steuerung eines Servo-Lenk- und Bremssystems.
Das Programm 80 zeigt insgesamt ein Verfahren zur Steuerung
der Leistung einer Hydraulikpumpe, die mit dem Lenk- und Bremssystem
gekuppelt ist. Zuerst bestimmt das Programm in 82 den Fahrzeugbetriebszustand
vom PCM. Dann bestimmt das Programm in 84, ob das Fahrzeug
im Fahrmodus ist. Wenn die Antwort Nein ist, wird in 86 die
Pumpe ausgeschaltet. Anderenfalls fährt das Programm mit Schritt 88 fort.
Das Programm erfasst in 88 die Anforderung des Bremssystems
durch einen Bremssensor und erfasst in 90 die Anforderung
des Lenksystems durch einen Lenksensor. Einige Beispiele der Lenk-
und Bremssensoren sind oben beschrieben. Irgendwelche geeignete Lenksensoren
und Bremssensoren können
verwendet werden, um die Anforderungen des Lenk- und Bremssystems
zu erfassen.
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Es
wird angemerkt, dass zusätzliche
Eingaben, wie zum Beispiel Fahrzeugbetriebszustände, mit den Brems- und Lenkeingaben
kombiniert werden können,
um die Brems- und Lenkanforderungen genau zu bestimmen. Das Steuerungsprogramm 50 in 3 beschreibt
einige beispielhafte Parameter, welche die Fahrzustände (zum
Beispiel Fahrzeuggeschwindigkeit) anzeigen. Es versteht sich, dass
irgendwelche geeignete Parameter, welche die Fahrzustände und/oder
die Motorzustände
anzeigen, als Eingaben für
ein Steuerungsprogramm dienen können.
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Mit
Bezug auf 4 steuert das Programm 92 die
Hydraulikpumpenleistung für
das Bremssystem und das Lenksystem basierend auf Informationen von
Sensoren. Die Steuerung kann unter Verwendung des in 3 gezeigten
Steuerprogramms 50 durchgeführt werden. Alternativ können verschiedene
Modifikationen für
das Steuerprogramm 50 verwendet werden, um die Leistung
der Hydraulikpumpe zu steuern.
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5 ist
ein vorausschauendes Beispiel des Betriebs eines kombinierten Lenk-
und Bremssystems gemäß 3. 5A zeigt den Bremssensormesswert am Beispiel
eines Bremsschaltersensors. 5B zeigt
die Fahrzeuggeschwindigkeit in Meilen pro Stunde (MPH). 5C zeigt den Absolutwert der Lenkrate
in Grad pro Sekunde (Grad/s). 5D zeigt die
angewiesene Pumpendrehzahl als ein Prozentsatz einer maximalen Pumpendrehzahlanweisung.
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5A zeigt, dass die Bremse durch die Bedienperson
vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 betätigt wird. In diesem Zeitraum
sind die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Lenkrate gleich Null, wie
in den 5B bzw. 5C gezeigt
ist. In Reaktion auf die Bremsanforderung ändert sich die Drehzahl der
Hydraulikpumpe, die von dem Programm 50 bestimmt wird,
in einem Muster gleich der Bremseingabe, wie in 5D gezeigt
ist. Jedoch fällt
die Pumpendrehzahl bei t2 nicht auf das Niveau der Grundlinie ab,
wenn die Bremse außer
Betrieb ist. Stattdessen ermöglicht die
hierin erwähnte
Filterung, dass die Pumpenanweisung in einer in Schritt 60 des
Programms 50 beschriebenen Weise allmählich abgebaut wird. Daher sinkt
die Pumpendrehzahl exponentiell und wird dann auf dem Niveau der
Grundlinie in einem Punkt zwischen t2 und t3 gehalten.
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In
dem Zeitraum von t3 bis t7 steigt die Fahrzeuggeschwindigkeit linear
an und sinkt dann linear auf Null. In Reaktion auf die Änderungen
steigt die Pumpendrehzahl mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit
bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten an, jedoch sinkt dann nach
steigenden Fahrzeuggeschwindigkeiten bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten.
Diese Methode kann das gewünschte
Lenkgefühl
für das
Fahrzeug und genügend
Fluss schaffen, um die Anforderungen einer plötzlichen Lenkeingabe zu erfüllen. Die
Kurve der Pumpendrehzahl über
der Fahrzeuggeschwindigkeit kann in Abhängigkeit von dem Fahrzeugtyp
und dem gewünschten
Lenkgefühl variieren.
Von t8 bis t9 steigt die Lenkwinkelrate oder Lenkrate (Grad pro
Sekunde) auf einen Wert an und sinkt dann auf Null, wie in 5C gezeigt ist. Wie in 5D gezeigt,
entspricht die Pumpendrehzahl der Lenkanforderung in einem Muster
gleich den Änderungen
der Lenkanforderung. Die Lenkeingabe wird wieder gefiltert und nach
t9 sinkt die Pumpendrehzahl allmählich
auf das Niveau der Grundlinie, wenn die Lenkrate auf Null abfällt. von
t10 bis t12 steigt die Pumpendrehzahl von der Grundlinie in Reaktion
auf die steigende Fahrzeuggeschwindigkeit an.
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Von
t12 bis t13 steigt die Pumpendrehzahl in Reaktion auf die Bremsanforderung
an, sinkt dann nach dem Außerbetriebsetzen
der Bremse allmählich ab
und wird dann bis t13 auf einem konstanten Wert gehalten. Da sich
das Fahrzeug bewegt, wird mehr Bremsaufwand benötigt, um das Fahrzeug zu verlangsamen.
Daher ist eine höhere
Pumpenleistung für
die Bremshilfe erforderlich, als wenn das Fahrzeug gestoppt wird.
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Mit
Bezug auf 5 ist die Bremse von t13 bis
t16 wieder im Betriebszustand. Wie oben angemerkt, kann der Bremsaufwand
variabel sein und von den vorhergehenden Bremsereignissen abweichen, jedoch
wird eine solche Information über
den Sensor aus 5A nicht bereitgestellt.
In dem Zeitraum von t14 bis t15 wird auch ein Lenken gefordert,
wie durch die Spitze der Änderung
der Lenkrate angezeigt ist. In Reaktion auf die Lenk- und Bremsanforderung steigt
die Pumpendrehzahl in gleicher Weise, wie oben für die separate Anforderung
zum Bremsen oder Lenken beschrieben ist. Von t13 bis t14 steigt nur
die Pumpendrehzahl an, um auf die Bremsanforderung zu reagieren.
Dann steigt von t14 bis t15 die Pumpendrehzahl in Reaktion auf die
Brems- und Spitzenlenkanforderung an. Die Pumpendrehzahl steigt
auf 100 zu dem Zeitpunkt nahe der Spitzenlenkanforderung, die auch
während
der Bremsanforderungen auftritt. Von t15 bis t16 sinkt die Pumpendrehzahl
allmählich
auf einen Wert entsprechend der Bremsanforderung. Nach t16, wenn
die Bremse außer
Betrieb ist, sinkt die Pumpendrehzahl allmählich, wie die Fahrzeuggeschwindigkeit
sinkt.
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Das
oben beschriebene Steuerungsverfahren hat verschiedene Vorteile.
Zum Beispiel verwendet das Verfahren Eingaben von dem Brems- und Lenksystem
zur Steuerung der Leistung einer Hydraulikpumpe, um die Anforderungen
während
des Spitzenbedarfs zu erfüllen
und den Energieverbrauch während
der Nichtspitzenzeit zu reduzieren. Wie in 5 gezeigt,
wird die Pumpenleistung in Reaktion auf die Änderungen der Lenk- und Bremsanforderungen
und diesen folgend gesteuert. Da ein effizienter Betriebspunkt für ein kombiniertes
Servo-Brems- und Lenksystem ausgewählt werden kann, können schädliche Energieverluste
verringert werden, und die Fahrzeugeffizienz kann erhöht werden.
Ferner kann das Verfahren bei einem Fahrzeug angewendet werden,
das mit einem Bremssystem unter Verwendung eines hydraulischen Bremskraftverstärkers ausgestattet
ist. Zum Beispiel können keine
zusätzlichen
Sensoren erforderlich sein, da es möglich ist, Bremssensoren mit
geringer Auflösung
in Kombination mit Lenksensoren, und Fahrzeugsensoren, mit denen
das Fahrzeug bereits ausgestattet ist, zu verwenden.
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Wie
von einem technisch versierten Fachmann zu erkennen ist, können die
speziellen Programme und Blockdiagramme, die in den Flussdiagrammen
oben beschrieben sind, eine oder mehrere Verarbeitungsstrategien,
wie ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Mehrprozessbetrieb,
Mehrfädigkeit
und dergleichen, verkörpern.
Als solche können
verschiedene dargestellte Schritte oder Funktionen in der dargestellten
Reihenfolge parallel durchgeführt
oder in manchen Fällen
weggelassen werden. Ebenso ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht
unbedingt zum Erreichen der Merkmale und Vorteile der Offenbarung
erforderlich, jedoch zur Erleichterung der Darstellung und Beschreibung
vorgesehen. Obwohl nicht explizit dargestellt, erkennt ein technisch
versierter Fachmann, dass ein oder mehrere der dargestellten Schritte
oder Funktionen in Abhängigkeit
von der besonderen verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden
können.
Ferner verkörpern
die Figuren graphisch den Code, der in dem computerlesbaren Speichermedium
in Steuereinrichtungen zu programmieren ist.
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Es
versteht sich, dass die hierin offenbarten Prozesse im Wesen beispielhaft
sind, und dass die speziellen Ausführungsformen nicht als Beschränkung zu
betrachten sind, da verschiedene Variationen möglich sind. Der Gegenstand
der Erfindung umfasst alle Kombinationen und Unterkombinationen der
verschiedenen Lenk- und Bremseingabesensoren und Pumpeninstallations-
und Steuerungsverfahren, und andere Merkmale, Funktionen und/oder
Eigenschaften, die hierin offenbart sind.