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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen
Fahrzeugregelsystems.
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Stand der Technik
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In
der
DE 10 2005
046 652 A1 wird ein Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems
für Kraftfahrzeuge mit elektrisch ansteuerbaren Hydraulikventilen
mit bestrombaren Spulen beschrieben, die zur Erwärmung
des im Bremssystem befindlichen Hydraulikfluids phasenweise bestromt
werden. Die Bestromung wird durchgeführt, wenn die Hydraulikfluidtemperatur
unterhalb eines Schwellenwertes liegt. Die Erwärmung erfolgt
während zwei zeitlich aufeinander folgender Heizphasen,
wobei eine Spule während der ersten Heizphase in der Weise
bestromt wird, dass die Spulentemperatur am Ende der ersten Heizphase
einem vorgegebenen Spulentemperaturwert entspricht, welcher während
der zweiten Heizphase zumindest annähernd gehalten wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, in einer einfachen und effizienten
Weise ein hydraulisches Fahrzeugregelsystem, welches eine Mehrzahl elektrisch
betätigbarer Komponenten aufweist, auf eine gewünschte
Betriebstemperatur zu bringen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen
des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben
zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Die
Erfindung bezieht sich auf den Betrieb eines hydraulischen Fahrzeugregelsystems
in einem Kraftfahrzeug, wobei das Fahrzeugregelsystem eine Mehrzahl
elektrisch betätigbarer Komponenten aufweist, über
die das Hydraulikfluid mittelbar oder unmittelbar beeinflusst wird,
insbesondere im Hinblick auf den Hydraulikdruck oder die Hydrauliktemperatur.
Bei einem derartigen Fahrzeugregelsystem handelt es sich beispielsweise
um ein hydraulisch oder elektrohydraulisch betätigbares
Fahrzeugbremssystem. Möglich ist aber auch beispielsweise
ein Fahrzeuglenksystem, das mit einer hydraulischen oder elektrohydraulischen
Unterstützung ausgestattet ist. Das Fahrzeugregelsystem
kann in ein übergeordnetes Regelsystem eingebettet sein,
beispielsweise in ein elektronisches Stabilitätsprogramm
(ESP), eine Traktionskontrolle (TCS) oder ein Antiblockiersystem (ABS).
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Erfindungsgemäß ist
vorgesehen, dass mindestens zwei der elektrisch betätigbaren
Komponenten zur Erwärmung des Hydraulikfluids phasenweise elektrisch
bestromt werden. Diese Vorgehensweise hat verschiedene Vorteile:
Zum einen wird eine örtlich verteilte Erwärmung
des Hydraulikfluids erzeugt, wodurch eine gleichmäßigere
und schnellere Erwärmung des Hydraulikmediums erreicht
wird. Zum andern wird die Erwärmung mit einem bezogen auf
eine einzelne Komponente des Fahrzeugregelsystems geringeren Energieeintrag
erreicht, verglichen mit der Erwärmung des Hydraulikfluids
mit nur einer einzigen elektrischen Komponente, so wie dies aus
dem Stand der Technik bekannt ist. Dadurch erhält man auch
den weiteren Vorteil einer geringeren Belastung jeder einzelnen
bestrombaren Komponente das Fahrzeugregelsystems, wodurch eine größere Standzeit
der einzelnen Komponenten und des Gesamtsystems erreicht wird.
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Zusätzlich
zur örtlichen Verteilung der Erwärmung des Hydraulikfluids
kann eine zeitliche Verteilung realisiert werden, beispielsweise
dergestalt, dass eine zu bestromende Komponente des Fahrzeugregelsystems
während verschiedener Heizphasen bestromt wird, wobei zwischen
zwei Heizphasen eine stromlose, unbeheizte Phase liegt. Außerdem ist
es möglich, verschiedene Komponenten in einer aufeinander
abgestimmten Weise zu bestromen, wobei die Heizphasen unterschiedlicher
Komponenten beispielsweise zeitlich versetzt aufeinander folgen. Grundsätzlich
möglich ist aber auch eine zeitgleiche Bestromung verschiedener
Komponenten mit dem Ziel, das Hydraulikfluid möglichst
rasch zu erwärmen.
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Insgesamt
können auf diese Weise verschiedene Erwärmungsstrategien
realisiert werden, die ggf. auch miteinander kombiniert werden können. Möglich
ist ein paralleler Betrieb, bei dem verschiedene Komponenten zeitgleich
erwärmt werden, sowie ein serieller Betrieb, bei dem ein
und dieselbe Komponente mehrere, aufeinander folgende Phasen aufweist
und/oder verschiedene Komponenten während unterschiedlicher
Heizphasen bestromt werden. Möglich ist außerdem
ein Wechsel zwischen diesen verschiedenen Strategien während
des laufenden Betriebs, indem beispielsweise zunächst mehrere verschiedene
elektrische Komponenten zeitgleich bestromt werden, um während
der Anfangsphase eine möglichst schnelle Erwärmung
des Hydraulikfluids zu erzielen, und anschließend die elektrischen Komponenten
phasenversetzt zu bestromen, um eine zu starke bzw. zu lange andauernde
Erwärmung einer einzelnen Komponente zu vermeiden.
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Gemäß einer
weiteren zweckmäßigen Ausführung ist
vorgesehen, dass mindestens eine der elektrischen Komponenten nur
unterhalb ihres Aktivierungsschwellenwertes bestromt wird, bei dessen Überschreitung
sich eine mechanische Verstellung der betreffenden Komponente einstellt,
so dass die mechanische Betätigung der betreffenden Komponente
vermieden und der Stromfluss lediglich zu einer Erwärmung
führt. Beispielsweise kann ein elektrisch betätigbares
Ventil, welches mit einer Spule versehen ist, mit einem Strom beaufschlagt
werden, der zwar zu einer Erwärmung der Spule und damit auch
des umgebenden Hydraulikmediums führt, der jedoch zugleich
unterhalb des für das betreffende Ventil geltenden Aktivierungsschwellenwertes
liegt, so dass keine mechanische Betätigung des Ventiles erfolgt.
Im Falle eines elektrischen Pumpenmotors bedeutet eine Bestromung
unterhalb des Aktivierungsschwellenwertes, dass der Pumpenmotor
noch nicht beginnt zu drehen.
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Es
kann gemäß einer alternativen Ausführung
aber auch zweckmäßig sein, die elektrischen Komponenten
bzw. einen Teil der elektrischen Komponenten zu Heizzwecken oberhalb
ihres Aktivierungsschwellenwertes zu bestromen, um über
den in diesem Betriebszustand höheren Stromfluss eine raschere
Erwärmung zu erzielen. Wird beispielsweise der Pumpenmotor
oberhalb der Aktivierungsschwelle bestromt, so dreht sich der Motor
und es wird das hydraulische Medium gefördert, wobei ggf.
der Volumenstrom des Hydraulikfluids zur Erzeugung hydraulischer
Blindleistung über ein Drosselventil geleitet wird. In
diesem Fall wird das Fahrzeugregelsystem trotz der Betätigung
des elektrischen Motors nicht aktiviert.
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Grundsätzlich
ist es aber auch möglich, das Hydraulikfluid durch die
Aktivierung des Pumpenmotors sowie des regulären Ventils
in der der üblichen Betriebsart entsprechenden Weise zu
fördern, wobei es in diesem Fall angezeigt sein kann, nur
einen niedrigen Volumenstrom des Hydraulikmediums einzustellen,
um die mechanische bzw. hydraulische Wirkung des geförderten
Fluidstroms so gering wie möglich zu halten.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren kann mit einer Temperaturregelung
versehen sein, wobei sich die zu regelnde Temperatur sowohl auf
die Hydraulikfluidtemperatur als auch auf die Temperatur einer elektrischen
Komponente beziehen kann. Grundsätzlich ist auch eine Kombination
von beiden bzw. mehreren Regelgrößen möglich,
beispielsweise dergestalt, dass sowohl die Hydrauliktemperatur auf
einen gewünschten Sollwert erwärmt als auch die
Temperatur einer oder mehrerer elektrischer Komponenten überwacht
wird, um eine zu starke bzw. überlange Erwärmung
der Komponenten zu vermeiden.
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Weitere
Vorteile und zweckmäßige Ausführungen
sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und
der Zeichnung zu entnehmen, in der ein Ablaufdiagramm zur Durchführung
des Verfahrens zum Betrieb eines hydraulischen Fahrzeugregelsystems
dargestellt ist.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst
die Temperatur TH des Hydraulikmediums bestimmt,
bei dem es sich um das Arbeitsmedium im hydraulischen Fahrzeugregelsystem
in einem Kraftfahrzeug handelt, beispielsweise zur Einstellung von hydraulischen
Bremszylindern. Die Temperaturbestimmung gemäß Verfahrensschritt 1 erfolgt
mithilfe eines Temperatursensors, der die Temperatur TH des Hydraulikmediums
misst. Alternativ hierzu kann die Temperatur auch aus einem mathematischen
Modell bestimmt werden, indem beispielsweise auf bekannte Zustandsgrößen
des Systems zurückgegriffen und aus diesen bekannten Zustandsgrößen über
einen an sich bekannten Zusammenhang rechnerisch auf die Temperatur
TH des Hydraulikmediums geschlossen wird.
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Grundsätzlich
ist es auch möglich, die Temperatur einer Komponente des
Fahrzeugregelsystems zu messen oder rechnerisch zu bestimmen. Die Temperatur
der Komponente kann ebenfalls einer Regelung unterzogen werden.
Gegebenenfalls ist es auch möglich, aus der Temperatur
der Komponente auf die Hydrauliktemperatur zu schließen.
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Nachdem
die Hydrauliktemperatur TH sensorisch oder
rechnerisch ermittelt wurde, wird im folgenden Verfahrensschritt 2 überprüft,
ob die Hydrauliktemperatur TH einen Schwellenwert
TH,Limit unterschreitet. Sofern der Schwellenwert
TH,Limit noch nicht erreicht ist, hat das
Hydraulikmedium noch nicht die ausreichende Temperatur für
einen ordnungsgemäßen und störungsfreien
Betrieb erreicht. In diesen Fällen ist das Hydraulikmedium
noch zähflüssig, was durch eine erhöhte
Pumpenförderleistung einer hydraulischen Förderpumpe
im System mit einer entsprechend erhöhten Leistungsaufnahme
kompensiert werden muss. Bei dem Schwellenwert TH,Limit kann
es sich beispielsweise um die Betriebstemperatur des Hydraulikmediums
handeln; ggf. liegt der Schwellenwert TH,Limit aber
auch unterhalb der Betriebstemperatur.
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Für
den Fall, dass die Hydrauliktemperatur TH nicht
kleiner ist als der Schwellenwert TH,Limit,
wird der nein-Verzweigung (n) folgend zum Verfahrensschritt 4 fortgefahren
und das Verfahren bis zum Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne Δtwait unterbrochen. Diese Zeitspanne Δtwait kann als fester Wert vorgegeben oder
als einstellbarer Wert ermittelt werden, der ggf. sich auch während
der Laufzeit des Verfahrens ändert, beispielsweise dergestalt,
dass bei höheren Temperaturen TH des
Hydraulikfluids eine größere Zeitspanne Δtwait abgewartet wird als bei niedrigeren
Temperaturen. Nach Ablauf der Zeitspanne Δtwait wird
wieder zum ersten Verfahrensschritt 1 zurückgekehrt.
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Ergibt
dagegen die Abfrage im Verfahrensschritt 2, dass die Temperatur
TH des Hydraulikmediums kleiner ist als
der Schwellenwert TH,Limit, wird der ja-Verzweigung
(y) folgend zum nächsten Verfahrensblock 3 fortgefahren,
gemäß dem eine Erwärmung des Fahrzeugregelsystems
durch Bestromung mit einem Strom Ii von
mindestens zwei elektrisch betätigbaren Komponenten durchgeführt
wird. Dies erfolgt in der Weise, dass diese mindestens zwei elektrisch
betätigbaren Komponenten phasenweise elektrisch bestromt
werden, beispielsweise, indem zwei Komponenten abwechselnd bestromt
werden und/oder die Bestromung mit dem Zweck der Erwärmung
in aufeinander folgenden Heizphasen durchgeführt wird,
wobei zwischen zwei aufeinander folgenden Heizphasen eine Phase
ohne Bestromung liegt.
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Im
Anschluss an die Erwärmung des Systems gemäß Verfahrensschritt 3 wird
zum folgenden Verfahrensschritt 4 fortgefahren und die
Zeitspanne Δtwait abgewartet, bevor
wieder zum Verfahrensschritt 1 zurückgekehrt und
das gesamte Verfahren von vorne durchlaufen wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005046652
A1 [0002]