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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entlastung
der Fahrzeugbatterie bei Betätigung eines elektrischen
Aktuators, insbesondere eines Fahrwerksaktuators eines Fahrzeugs gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Aus
der
DE 4335771 C2 ist
eine kraftfahrzeugelektrische Anlage bekannt, mit einer elektrischen
Maschine, die in einer ersten Betriebsart als Bordnetzgenerator
betreibbar ist, einem Regler zur Einstellung des Erregerstromes
für die elektrische Maschine sowie mit einem elektrischen
Verbraucher mit vergleichsweise hohem Leistungsbedarf, insbesondere
mit einer Heizeinrichtung für einen Abgaskatalysator bekannt.
Bei der bekannten Anlage ist ein Umschalter, durch den ein Ausgang
der elektrischen Maschine wahlweise mit einer Bordnetzversorgungsleitung
oder mit dem Verbraucher verbindbar ist sowie eine Steuereinheit
zur Steuerung von Regler und Umschalter wahlweise in der ersten
oder einer zweiten Betriebsart vorgesehen, so dass die elektrische Maschine
mit dem Bordnetz verbunden ist und der Regler die Betriebsspannung
auf eine Bordnetzspannung einregelt oder die elektrische Maschine
mit dem Verbraucher verbunden ist und der Regler die Betriebsspannung
auf einen höheren Sollwert einregelt.
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Hierbei
ist die elektrische Maschine durch eine Kupplung mit der Motorwelle
mit einer geeigneten Übersetzung lösbar verbindbar.
Bei der Anlage gemäß
DE 4335771 C2 kann in Abhängigkeit
von der Auslegung und der Wahl des Betriebspunktes diese kurzzeitig
eine höhere Leistung als die Nennleistung zur Verfügung
stellen, so dass der Leistungsbedarf des elektrischen Verbrauchers
gedeckt werden kann.
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Des
weiteren ist aus der
DE
10 2004 021 549 A1 eine Nebenaggregat-Antriebsanordnung
für Kraftfahrzeugmotoren mit einem ersten Nebenaggregat und
einem zweiten Nebenaggregat bekannt, bei der zur Erzielung eines
geringen Raumbedarfs und einer einfachen Montage eine vom Kraftfahrzeugmotor
angetriebene Riemenscheibe zum Antreiben sowohl des ersten als auch
des zweiten Nebenaggregats vorgesehen ist, wobei das zweite Nebenaggregat
auf der dem ersten Nebenaggregat abgewandten Seite der Riemenscheibe
angeordnet ist. Bei dieser bekannten Anordnung können das
erste und/oder das zweite Nebenaggregat über ein Übersetzungsgetriebe
mit der Riemenscheibe verbunden sein, wobei das Übersetzungsgetriebe
vorzugsweise eine variable Übersetzung aufweist.
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Aus
der
DE 10158913 B4 ist
ein Verfahren zur Voraktivierung mindestens einer Fahrzeugkomponente
bekannt, wobei die mindestens eine Fahrzeugkomponente mindestens
einen Betriebsparameter aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
a) Überwachen eines Sensorsignals mindestens eines Fahrzeugsensors,
das die Aktivierung der mindestens einen Fahrzeugkomponente beeinflusst;
b) Bildung eines für die mindestens eine Fahrzeugkomponente
maßgeblichen Statussignals aus dem Sensorsignal; c) wenn
das Statussignal einen ersten Schwellwert überschreitet,
der mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit darauf schließen
lässt, dass demnächst eine Änderung mindestens
eines Betriebsparameters der mindestens einen Fahrzeugkomponente
erfolgen soll: Voraktivierung der mindestens einen Fahrzeugkomponente
durch Änderung des mindestens einen Betriebsparameters
der mindestens einen Fahrzeugkomponente. Hierbei wird auf eine demnächst
stattfindende positive Änderung der Leistungsanforderung
an den Verbrennungsmotor des Fahrzeugs geschlossen, wenn über das
Sensorsignal eine negative Laständerung festgestellt wird.
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Durch
das bekannte Verfahren soll die Aktivierung von Fahrzeugkomponenten
verbessert werden; insbesondere soll das Turboloch weitgehend vermieden
werden, indem der elektrische Verdichter voraktiviert wird, wenn
mit einer Aktivierung desselben demnächst zu rechnen ist,
was anhand einer negativen Laständerung festgestellt wird.
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Gemäß der
DE 10158913 B4 wird
für den Fall, dass die Voraktivierung eine Bestromung eines elektrischen
Aufladegerätes, insbesondere eines elektrischen Boosters
erfordert, die Bestromung bis zu einem vorgegebenen Wert der Generatorauslastung
limitiert, wodurch eine Belastung der Fahrzeugbatterie vermieden
wird. Zudem wird vorgeschlagen, durch eine Limitierung der Leistungsaufnahme
des elektrischen Aufladegerätes eine Grenze des Energiebedarfs
sicherzustellen. Hierbei kann die Voraktivierung auch eine Erhöhung
der Erregung des Generators umfassen, wodurch mehr elektrische Energie zur
Verfügung gestellt wird, ohne die Fahrzeugbatterie zu belasten.
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Bei
der Betätigung eines elektrischen Aktuators, beispielsweise
eines Fahrwerksaktuators eines Kraftfahrzeugs wird zur Verrichtung
der Stellaufgabe eine gewisse Menge an elektrischer Energie benötigt,
wobei dies bei vorgegebener Spannung einer gewissen Menge an elektrischer
Ladung entspricht, welche zur Realisierung des Stellvorgangs zum
einen durch die Fahrzeugbatterie und zum anderen durch die Fahrzeuglichtmaschine
aufgebracht wird.
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Um
die Fahrzeugbatterie nicht zu überlasten, ist, wie bereits
beschrieben bekannt, den maximalen Strom, mit dem der Fahrwerkaktuator
die Batterie belasten darf sowie die maximale Ladungsmenge, die für
den Stellvorgang aus der Batterie entnommen werden darf, einzuschränken.
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Dies
ergibt sich zum einen aus der Forderung die Lebensdauer der Batterie
möglichst hoch zu halten und zum anderen aus der Tatsache,
dass die Fahr zeuglichtmaschine eine gewisse Anlaufzeit benötigt,
um ihren maximalen Strom und dadurch auch die notwendige Ladung
zur Verfügung zu stellen.
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Aus
dem Stand der Technik ist auch bekannt, die erforderliche Stellenergie
nicht schlagartig aus dem Fahrzeugbordnetz anzufordern und somit
nur aus der Batterie, sondern dies auf eine längere Zeitspanne
zu verteilen. Durch diese Vorgehensweise wird der Strom, der zu
Beginn der Stellbewegung benötigt wird und somit auch die
Ladungsmenge, die der Batterie entnommen wird, reduziert.
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Um
dies zu realisieren, sind in nachteiliger Weise zusätzliche
Energiespeicher im Aktuatorsystem erforderlich, die als mechanische
Energiespeicher in Form von Federn oder als elektrische Energiespeicher
ausgeführt sein können. Die Energie, die für
den Stellvorgang benötigt wird, kann somit teilweise oder
bei entsprechender Auslegung vollständig aus dem Speicher
aufgebracht werden; nur für den stationären Energiebedarf
wird das Bordnetz stärker belastet, da die Speicher nachgefüllt
werden müssen.
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Eine
Fahrzeuglichtmaschine benötigt eine gewisse, vorgegebene
Zeit bis sie den maximalen Strom liefern kann, wobei diese Zeit
als konstant angenommen wird. Ferner kann nach dem Stand der Technik
eine Lichtmaschine erst dann Strom liefern, wenn die Spannung des
Bordnetzes des Fahrzeugs unter einen bestimmten Schwellwert sinkt.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur Entlastung der Fahrzeugbatterie bei Betätigung eines
elektrischen Aktuators, insbesondere eines Fahrwerksaktuators eines Fahrzeugs
anzugeben, durch dessen Durchführung die Ladungsmenge,
die aus der Batterie während der Betätigung des
Aktuators entnommen wird, ohne die Notwendigkeit eines Zusatzspeichers
reduziert wird.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung geht
aus dem Unteranspruch hervor.
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Demnach
wird ein Verfahren zur Entlastung der Fahrzeugbatterie bei Betätigung
eines elektrischen Aktuators, insbesondere eines Fahrwerksaktuators
eines Fahrzeugs vorgeschlagen, im dessen Rahmen in Abhängigkeit
der Signale zumindest eines Sensors der Aktuatorregelung bzw. Aktuatorsteuerung
von dem Steuergerät des jeweiligen Aktuators ein Signal
an die Lichtmaschine bzw. den Generator des Fahrzeugs geleitet wird,
durch das eine frühe, prädiktive Aktivierung der
Lichtmaschine verursacht wird.
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Durch
die erfindungsgemäße Konzeption der prädiktiven
Aktivierung der Lichtmaschine bei Betätigung eines Aktuators,
insbesondere eines elektrischen Fahrwerksaktuators, kann die Lichtmaschine früher
den maximalen Strom liefern, wodurch die Ladungsmenge die der Batterie
entnommen wird, weitgehend reduziert wird, so dass die Batterielebensdauererhöht
werden kann. Des Weiteren entfällt die Notwendigkeit eines
zusätzlichen Energiespeichers, da die erforderliche Energie
von der Lichtmaschine zur Verfügung gestellt wird.
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In
vorteilhafter Weise werden zur Realisierung des erfindungsgemäßen
Verfahrens keine zusätzlichen Sensoren benötigt,
da die Sensoren verwendet werden, welche von der jeweiligen Aktuatorregelung
bzw. Aktuatorsteuerung ohnehin benötigt werden.
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Für
den Fall eines elektrischen Fahrwerksaktuators basiert dessen Regelung
bzw. Steuerung auf Änderungen bestimmter Fahrzeuggrößen,
wie beispielsweise auf Änderungen des Lenkradwinkels, der Längs-
oder Querbeschleunigung oder auf anderen Änderungen des
Fahrwerkszustandes gegenüber der Fahrbahn, die von entsprechenden
Sensoren erfasst werden. Gemäß der Erfindung wird
in Abhängigkeit der Signale zumindest eines Sensors vom Steuergerät
des Aktuators ein Signal erzeugt, welches die Lichtmaschine des
Fahrzeugs prädik tiv aktiviert, wenn die Signale in einer
Betätigung des Aktuators resultieren können.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Figuren
beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1:
Ein Strom-Stellzeit-Diagramm, welches die Batteriebeanspruchung
bei der Betätigung eines elektrischen Fahrwerksaktuators
nach dem Stand der Technik mit und ohne einen zusätzlichen Energiespeicher
veranschaulicht; und
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2:
Ein Strom-Stellzeit-Diagramm, welches die Batteriebeanspruchung
bei der Betätigung eines elektrischen Fahrwerksaktuators
gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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In 1 stellt
Kurve A den Stromverlauf des von der Lichtmaschine gelieferten Stroms
I als Funktion der Zeit t dar, wobei Kurve B den Verlauf des vom Fahrwerksaktuator
benötigten Stroms, für den Fall, dass kein zusätzlicher
Energiespeicher vorgesehen ist, darstellt; die schraffierte Fläche
D entspricht hierbei der Ladungsmenge, die der Batterie während
der Betätigung des Fahrwerksaktuators entnommen worden
ist. Diese Ladungsmenge ist relativ hoch, da die Batterie bereits
zum Zeitpunkt t_1 des Beginns der Betätigung des Fahrwerksaktuators
Strom liefert, während die Lichtmaschine erst ab dem späteren Zeitpunkt
t_2 Strom liefern kann.
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Für
den Fall, dass ein zusätzlicher Energiespeicher vorgesehen
ist, wird ein Teil der Energie, die für den Stellvorgang
des Fahrwerksaktuators benötigt wird, aus diesem Speicher
aufgebracht; dies wird in 1 anhand
Kurve C veranschaulicht, welche den Stromverlauf eines elektrischen
zusätzlichen Energiespeichers darstellt. In diesem Fall
wird die Batteriebelastung reduziert (die der Batterie entnommene
Ladungsmenge entspricht der schraffierten Fläche oberhalb der
Kurve C), was aber mit einem erhöhten konstruktiven und
finanziellen Aufwand für den zusätzlichen Speicher
verbunden ist.
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Gemäß der
Erfindung wird in Abhängigkeit der Signale zumindest eines
Sensors der Aktuatorregelung von dem Steuergerät des jeweiligen
Fahrwerksaktuators ein Signal an die Lichtmaschine bzw. den Generator
des Fahrzeugs geleitet, durch das eine frühe, prädiktive
Aktivierung der Lichtmaschine verursacht wird, wodurch die Batteriebelastung
erheblich reduziert wird, wie anhand 2 veranschaulicht.
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In 2 stellt
Kurve A' den erfindungsgemäßen Stromverlauf des
von der Lichtmaschine gelieferten Stroms I als Funktion der Zeit
t dar, wobei aus dem Vergleich mit dem Stromverlauf nach dem Stand der
Technik, der durch Kurve A wiedergegeben wird, deutlich wird, dass
die Lichtmaschine bereits zum Zeitpunkt t_0 Strom zur Betätigung
des Fahrwerksaktuators liefert, d. h. um ein Intervall Δt
früher als nach dem Stand der Technik.
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Dies
resultiert in vorteilhafter Weise darin, dass die Batteriebelastung
erheblich reduziert wird; bei dem gezeigten Beispiel entspricht
die schraffierte Fläche D' der Ladungsmenge, die der Batterie
während der Betätigung des Fahrwerksaktuators
entnommen wird. Aus einem Vergleich mit der Fläche D aus 1 wird
ersichtlich, dass durch die Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens die Batteriebelastung erheblich reduziert werden kann.
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In 1 und 2 ist
die Steigung und Form der Kurven A und A' gleich, da die Zeit bis
die Lichtmaschine den maximalen Strom liefern kann sowie die Steigung
der Kurven als Funktion der Zeit als konstant angenommen wird.
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- A
- Verlauf
des von der Lichtmaschine gelieferten Stroms als Funktion der Zeit
nach dem Stand der Technik
- A'
- Verlauf
des von der Lichtmaschine gelieferten Stroms als Funktion der Zeit
gemäß der vorliegenden Erfindung
- B
- Verlauf
des vom Aktuator benötigten Stroms als Funktion der Zeit
- C
- Verlauf
des von einem zusätzlichen elektrischen Energiespeicher
gelieferten Stroms als Funktion der Zeit
- D
- Ladungsmenge,
die der Batterie während der Betätigung des Aktuators
entnommen worden ist, nach dem Stand der Technik
- D'
- Ladungsmenge,
die der Batterie während der Betätigung des Aktuators
gemäß der vorliegenden Erfindung entnommen worden
ist
- t_0
- Zeitpunkt
der Aktivierung der Lichtmaschine gemäß der Erfindung
- t_1
- Zeitpunkt
der Betätigung des Aktuators
- t_2
- Zeitpunkt
der Aktivierung der Lichtmaschine nach dem Stand der Technik
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 4335771
C2 [0002, 0003]
- - DE 102004021549 A1 [0004]
- - DE 10158913 B4 [0005, 0007]