DE102008033444B4 - Method for operating an electro-hydraulic power steering system - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines elektrohydraulischen Servolenksystems (8), wobei das Servolenksystem (8) eine Hydraulikpumpe (20) aufweist, welche einen Hydraulikdruck zur Bereitstellung einer Lenkunterstützung generiert, sowie einen Elektromotor (22), welcher an ein elektrisches Bordnetz (24) angeschlossen ist und die Hydraulikpumpe (20) antreibt, umfassend folgende Verfahrensschritte:
a) Vorgeben einer Notlaufbedingung für eine Bordnetzspannung (U);
b) Kontinuierliches Messen einer Bordnetzspannung (U); und
c) falls die vorhandene Bordnetzspannung (U) die Notlaufbedingung erfüllt:
Aktivieren einer Notlaufsteuerung für den Elektromotor (22), um eine definierte Lenkunterstützung bei schwacher oder instabiler Bordnetzspannung (U) aufrechtzuerhalten.

Figure DE102008033444B4_0000
Method for operating an electrohydraulic power steering system (8), wherein the power steering system (8) has a hydraulic pump (20) which generates a hydraulic pressure to provide steering assistance, and an electric motor (22) which is connected to an electrical vehicle electrical system (24) and the hydraulic pump (20) drives, comprising the following method steps:
a) Specifying an emergency condition for a vehicle electrical system voltage (U);
b) Continuous measurement of a vehicle electrical system voltage (U); and
c) if the existing vehicle electrical system voltage (U) meets the emergency condition:
Activation of an emergency control for the electric motor (22) to maintain a defined steering assistance with weak or unstable vehicle electrical system voltage (U).
Figure DE102008033444B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektrohydraulischen Servolenksystems, wobei das Servolenksystem eine Hydraulikpumpe aufweist, welche einen Hydraulikdruck zur Bereitstellung einer Lenkunterstützung generiert, sowie einen Elektromotor, welcher an ein elektrisches Bordnetz angeschlossen ist und die Hydraulikpumpe antreibt.The invention relates to a method for operating an electro-hydraulic power steering system, wherein the power steering system comprises a hydraulic pump which generates a hydraulic pressure to provide a steering assistance, and an electric motor which is connected to an electrical system and drives the hydraulic pump.

Zentraler Bestandteil eines derartigen elektrohydraulischen Servolenksystems zur Bereitstellung einer Lenkunterstützungskraft für den Fahrer eines Fahrzeugs ist in der Regel ein Servoventil. Ein Beispiel für ein solches Servolenksystem findet sich in der EP 0 551 619 B1 . Die mit einem Lenkrad verbundene Eingangswelle und die mit einem Lenkgetriebe verbundene Steuerhülse des Servoventils sind dabei jeweils mit Steuernuten versehen, mittels denen ein Hydraulikstrom durch das Servoventil gesteuert werden kann. In einem Ausgangszustand, in welchem sich die Eingangswelle und die Steuerhülse relativ zueinander in der hydraulischen Mittenposition befinden, wird ein von einer Pumpe bereitgestellter Hydraulikstrom gleichmäßig auf zwei Ausgänge des Servoventils verteilt. Wenn die Eingangswelle relativ zur Steuerhülse in einer Richtung verdreht ist, wird einer der Ausgänge mit einem größeren Anteil des Hydraulikstroms versorgt. Der Hydraulikstrom kann beispielsweise zu einer Seite eines Hydraulikzylinders geführt werden, so daß eine Lenkunterstützungskraft in einer ersten Richtung erzeugt wird. Wenn die Eingangswelle relativ zur Steuerhülse in der entgegengesetzten Richtung verdreht ist, wird auch die Lenkunterstützungskraft in der entgegengesetzten Richtung erzeugt.Central component of such an electro-hydraulic power steering system for providing a steering assist force to the driver of a vehicle is usually a servo valve. An example of such a power steering system can be found in the EP 0 551 619 B1 , The input shaft connected to a steering wheel and connected to a steering gear control sleeve of the servo valve are each provided with control grooves, by means of which a hydraulic flow can be controlled by the servo valve. In an initial state in which the input shaft and the control sleeve are in the hydraulic center position relative to each other, a hydraulic flow provided by a pump is equally distributed to two outputs of the servo valve. When the input shaft is rotated relative to the control sleeve in one direction, one of the outputs is supplied with a larger portion of the hydraulic flow. For example, the hydraulic flow may be directed to one side of a hydraulic cylinder so that a steering assist force is generated in a first direction. When the input shaft is rotated in the opposite direction relative to the control sleeve, the steering assist force is also generated in the opposite direction.

Bei modernen Fahrzeugen werden zunehmend Lenksysteme eingesetzt, deren Lenkunterstützungskraft von vorbestimmten Parametern wie z.B. der Lenkwinkelgeschwindigkeit und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängt. Aus Energiespargründen wird in diesen Fällen die Drehzahl eines Elektromotors, der die Pumpe antreibt, an die gewünschte Lenkunterstützungskraft angepasst. Dies kann dazu führen, dass der Elektromotor z.B. bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten und/oder plötzlichen Lenkeinschlägen des Fahrers seine Drehzahl rasch hochfahren muss und dadurch das elektrische Bordnetz stark belastet.In modern vehicles, steering systems are increasingly being used whose steering assistance force is dependent on predetermined parameters, e.g. the steering angle speed and / or the vehicle speed depends. For energy saving reasons, the speed of an electric motor that drives the pump is adapted to the desired steering assist force in these cases. This can lead to the electric motor e.g. at low vehicle speeds and / or sudden steering angle of the driver has to ramp up its speed quickly and thereby heavily loaded the electrical system.

In einigen Fällen kann es dazu kommen, dass die Bordnetzspannung aufgrund dieses plötzlichen, hohen Energiebedarfs unter eine Schutzspannung fällt, ab welcher der Elektromotor des Servolenksystems automatisch abgeschaltet wird. Infolge dieser Motorabschaltung steigt die Spannung im Bordnetz wieder über einen Schwellenwert, ab dem der Elektromotor erneut eingeschaltet wird. Daraufhin sinkt die Bordnetzspannung unter Umständen abermals unter die Schutzspannung, so dass der Elektromotor abgeschaltet wird. Insgesamt kann dabei eine Situation entstehen, in welcher der Elektromotor des Servolenksystems ständig an- und abgeschaltet wird und somit im ständigen Wechsel eine Lenkunterstützungskraft bereitstellt bzw. keine Lenkunterstützungskraft bereitstellt. Der Fahrer spürt in diesem Fall ein unerwünschtes „Ruckeln“ der Lenkung.In some cases, it can happen that the vehicle electrical system voltage falls below a protective voltage due to this sudden, high energy demand, from which the electric motor of the power steering system is automatically switched off. As a result of this engine shutdown, the voltage in the electrical system rises again above a threshold, from which the electric motor is turned on again. As a result, the vehicle electrical system voltage may again drop below the protective voltage so that the electric motor is switched off. Overall, a situation may arise in which the electric motor of the power steering system is constantly switched on and off, thus providing a steering assistance force in constant change or providing no steering assistance force. The driver feels in this case, an undesirable "jerking" of the steering.

Um dem Fahrer eine fehlende Lenkunterstützung, also ein ausgeschaltetes Servolenksystem, zu signalisieren sind im Stand der Technik Warnleuchten bekannt. Die DE 10 2006 043 242 A1 offenbart ein elektrohydraulisches Servolenkvsystem mit einem Elektromotor, welcher an ein elektrisches Bordnetz angeschlossen ist, einer Hydraulikpumpe zur Generierung einer Lenkunterstützung und einer Steuereinheit, die eine Warnleuchte anschaltet, falls das Servolenksystem das Lenken nicht unterstützt.In order to signal the driver a lack of steering assistance, so a switched off power steering system, warning lights are known in the prior art. The DE 10 2006 043 242 A1 discloses an electrohydraulic power steering system having an electric motor connected to a vehicle electrical system, a hydraulic pump for generating steering assistance, and a control unit that turns on a warning light if the power steering system does not assist in steering.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein elektrohydraulisches Servolenksystem so zu betreiben, dass auch bei schwacher oder instabiler Bordnetzspannung eine definierte Lenkunterstützung bereitgestellt wird.The object of the invention is therefore to operate an electro-hydraulic power steering system so that even with weak or unstable vehicle electrical system voltage a defined steering assistance is provided.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.This object is achieved by a method having the features according to claim 1. Advantageous developments of the method according to the invention are defined in the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betreiben eines elektrohydraulischen Servolenksystems, welches eine Hydraulikpumpe, die einen Hydraulikdruck zur Bereitstellung der Lenkunterstützung generiert, sowie einen Elektromotor aufweist, der an ein elektrisches Bordnetz angeschlossen ist und die Hydraulikpumpe antreibt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:

  1. a) Vorgeben einer Notlaufbedingung für eine Bordnetzspannung;
  2. b) Kontinuierliches Messen einer Bordnetzspannung; und
  3. c) falls die vorhandene Bordnetzspannung die Notlaufbedingung erfüllt:
    • Aktivieren einer Notlaufsteuerung für den Elektromotor, um eine definierte Lenkunterstützung bei schwacher oder instabiler Bordnetzspannung aufrechtzuerhalten.
The method according to the invention serves for operating an electrohydraulic power steering system which has a hydraulic pump which generates a hydraulic pressure for providing the steering assistance and an electric motor which is connected to an electrical on-board network and drives the hydraulic pump, the method comprising the following steps:
  1. a) Specifying an emergency condition for a vehicle electrical system voltage;
  2. b) Continuous measurement of a vehicle electrical system voltage; and
  3. c) if the existing vehicle electrical system voltage complies with the emergency condition:
    • Activation of an emergency control for the electric motor to maintain a defined steering assistance with weak or unstable vehicle electrical system voltage.

Diese sogenannte Notlaufsteuerung schafft dabei in einfacher Art und Weise eine Betriebsstufe des Servolenksystems, die zwischen dem Normalbetrieb und einer kompletten Abschaltung des Servolenksystems liegt. In dieser Betriebsstufe stellt das Servolenksystem kontinuierlich eine definierte Lenkunterstützung bereit, so dass kein unerwünschtes „Ruckeln“ in der Lenkung entsteht. Dass hierbei die Lenkunterstützung in einigen Fahrsituationen etwas unterhalb des Optimums liegen kann, wird vom Fahrer in der Regel kaum wahrgenommen. Das erfindungsgemäße Verfahren wirkt sich dahingehend aus, dass der Fahrer die Auswirkungen eines schwachen oder instabilen Bordnetzes auf das Lenkungsverhalten des Fahrzeugs kaum oder bestenfalls gar nicht spürt.This so-called emergency control creates a simple way an operating stage of the power steering system, which is between normal operation and a complete shutdown of the power steering system. In this mode, the power steering system continuously provides a defined steering assistance so that no unwanted "bucking" in the steering arises. The fact that the steering assistance in some driving situations may be slightly below the optimum, is usually hardly noticed by the driver. The method according to the invention has the effect that the driver hardly or at best does not feel the effects of a weak or unstable vehicle electrical system on the steering behavior of the vehicle.

Da die Ansteuerung des elektrohydraulischen Servolenksystems in Abhängigkeit von der Lenkwinkelgeschwindigkeit zu einer besonders hohen Belastung des Bordnetzes führen kann, kann die Motordrehzahl des Elektromotors in einer bevorzugten Ausführungsform bei deaktivierter Notlaufsteuerung abhängig von der Lenkwinkelgeschwindigkeit und bei aktivierter Notlaufsteuerung unabhängig von der Lenkwinkelgeschwindigkeit sein.Since the control of the electrohydraulic power steering system in dependence on the steering angle speed can lead to a particularly high load on the electrical system, the engine speed of the electric motor in a preferred embodiment with deactivated runflat control depending on the steering angular velocity and activated runflat control can be independent of the steering angular velocity.

Darüber hinaus kann durch die Aktivierung der Notlaufsteuerung vorzugsweise eine Obergrenze für die Motordrehzahl des Elektromotors festgelegt sein, welche unterhalb einer technisch maximal erreichbaren Motordrehzahl bei deaktivierter Notlaufsteuerung liegt.In addition, by activating the emergency control preferably an upper limit for the engine speed of the electric motor can be set, which is below a maximum technically achievable engine speed with runflat control disabled.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann bei aktivierter Notlaufsteuerung die Motordrehzahl des Elektromotors auf einen konstanten vorbestimmten Wert eingestellt werden. Hierdurch ist gewährleistet, dass auch bei instabiler Bordnetzspannung eine stets gleichmäßige Lenkhilfeunterstützung für den Fahrer bereitgestellt wird, wodurch ein störendes „Ruckeln“ im Lenkgetriebe vermieden wird.In an advantageous embodiment of the invention, the engine speed of the electric motor can be set to a constant predetermined value with activated emergency operation. This ensures that even with an unstable vehicle electrical system voltage an ever-steady power steering assistance for the driver is provided, whereby a disturbing "jerking" in the steering gear is avoided.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Notlaufsteuerung solange aktiviert bleiben, wie der Fahrtzyklus, innerhalb dessen die Aktivierung der Notlaufsteuerung vorgenommen wurde, andauert. Dies bedeutet, dass die Aktivierung der Notlaufsteuerung erst bei Ausschalten der Zündung bzw. beim Ausschalten des Fahrzeugmotors beendet wird, wobei beim erneuten Starten des Fahrzeugmotors die Notlaufsteuerung dann zunächst deaktiviert ist. Ein erneutes Aktivieren der Notlaufsteuerung erfolgt im Fahrtbetrieb nur dann, wenn die Bordnetzspannung wieder die Notlaufbedingung erfüllt.In an advantageous embodiment of the invention, the emergency control can remain activated as long as the drive cycle, within which the activation of the emergency control was made, continues. This means that the activation of the emergency operation control is terminated only when the ignition is switched off or when the vehicle engine is switched off, the emergency operation control then being initially deactivated when the vehicle engine is restarted. A renewed activation of the emergency control takes place in driving operation only when the vehicle electrical system voltage again meets the emergency condition.

In einer alternativen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Notlaufsteuerung, nachdem sie im Fahrtbetrieb zum ersten Mal aktiviert worden ist, nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne automatisch wieder deaktiviert werden. Dies hat zur Folge, dass dann wieder eine vollständige Lenkhilfeunterstützung für den Fahrer zur Verfügung steht, da die Motordrehzahl des Elektromotors über den vorbestimmten konstanten Drehzahlwert, der ansonsten für die Notlaufsteuerung charakteristisch ist, ansteigen kann. Weiter optional kann ein solches Zurückkehren zum bzw. in den Normalbetrieb des Servolenksystems, bzw. ein Deaktivieren der Notlaufsteuerung, dann erfolgen, wenn die Bordnetzspannung eine Umschaltbedingung erfüllt. Diese Umschaltbedingung ist z.B. dann erfüllt, wenn die Bordnetzspannung im Wesentlichen stabil bleibt und damit keinen signifikanten Schwankungen unterliegt. In gleicher Weise kann die Umschaltbedingung dann erfüllt sein, wenn ein überlagerter Wechselspannungsanteil der Bordnetzspannung einen vorbestimmten Grenzwert unterschreitet, was die Stabilität der Bordnetzspannung kennzeichnet. Entsprechend ist eine Deaktivierung der Notlaufsteuerung und eine Rückkehr in den Normalbetrieb des Servolenksystems möglich.In an alternative development of the method according to the invention, the emergency operation control, after it has been activated for the first time during driving operation, automatically be deactivated again after a predetermined period of time. This has the consequence that then again a complete power steering assistance for the driver is available, since the engine speed of the electric motor above the predetermined constant speed value, which is otherwise characteristic of the emergency control, may increase. Further optionally, such a return to or in the normal operation of the power steering system, or a deactivation of the emergency control, then take place when the vehicle electrical system voltage fulfills a switching condition. This switching condition is e.g. then met if the vehicle electrical system voltage remains substantially stable and thus is not subject to significant fluctuations. In the same way, the switching condition can be met when a superimposed AC voltage component of the vehicle electrical system voltage falls below a predetermined limit, which characterizes the stability of the vehicle electrical system voltage. Accordingly, a deactivation of the emergency control and a return to normal operation of the power steering system is possible.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Verfahrensvariante unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In diesen zeigen:

  • - 1 die Prinzipskizze eines elektrohydraulischen Servolenksystems, das gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben wird; und
  • - 2 ein Diagramm, in dem die Bordnetzspannung, die Motordrehzahl und eine Lenkwinkelgeschwindigkeit als Funktion der Zeit aufgetragen sind.
Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of a preferred variant of the method with reference to the drawings. In these show:
  • - 1 the schematic diagram of an electro-hydraulic power steering system, which is operated in accordance with the method according to the invention; and
  • - 2 a diagram in which the vehicle electrical system voltage, the engine speed and a steering angle velocity are plotted as a function of time.

Die 1 zeigt schematisch das Schaltbild eines Servolenksystems 8. Im mechanischen Teil des Lenksystems wird an einem Lenkrad 10 ein Lenkmoment M aufgebracht, welches über ein Lenkgestänge 12, ein Servoventil 13 und ein Ritzel 14 weitergeleitet und als Kraft F in eine Zahnstange 16 eingeleitet wird. Die Kraft F wird über die Zahnstange 16 schließlich an nicht dargestellte, lenkbare Räder eines Fahrzeugs übertragen, die eine entsprechende Lenkbewegung ausführen.The 1 schematically shows the circuit diagram of a power steering system 8th , In the mechanical part of the steering system is attached to a steering wheel 10 a steering torque M applied, which via a steering linkage 12 , a servo valve 13 and a pinion 14 forwarded and as a force F in a rack 16 is initiated. The force F is over the rack 16 finally transmitted to not shown, steerable wheels of a vehicle that perform a corresponding steering movement.

Mit der Zahnstange 16 ist eine Zylinder/Kolben-Einheit 18 gekoppelt, die an einen Hydraulikkreislauf 19 angeschlossen ist und für eine hydraulische Lenkunterstützung sorgt.With the rack 16 is a cylinder / piston unit 18 coupled to a hydraulic circuit 19 is connected and provides hydraulic steering assistance.

Der Hydraulikkreislauf 19 umfasst eine Hydraulikpumpe 20, welche einen Hydraulikdruck zur Bereitstellung der Lenkunterstützung erzeugt, einen Elektromotor 22, der die Hydraulikpumpe 20 antreibt, sowie das Servoventil 13, das die hydraulische Lenkunterstützungskraft reguliert.The hydraulic circuit 19 includes a hydraulic pump 20 , which generates a hydraulic pressure to provide the steering assistance, an electric motor 22 , the hydraulic pump 20 drives, as well as the servo valve 13 that regulates the hydraulic steering assist force.

Der Elektromotor 22 ist an ein elektrisches Bordnetz 24 eines (nicht gezeigten) Fahrzeugs angeschlossen und wird über eine elektronische Steuereinheit 26 angesteuert. Neben dem Elektromotor 22 für das elektrohydraulische Servolenksystem 8 sind an das Bordnetz 24 weitere Verbraucher 28, wie z.B. eine Heckscheibenheizung, ein Scheibenwischermotor oder ähnliches angeschlossen. Außerdem umfasst das Bordnetz 24 einen Spannungsmesser 30, mit dem eine vorhandene Bordnetzspannung U kontinuierlich gemessen wird.The electric motor 22 is connected to an electrical system 24 a vehicle (not shown) and is connected via an electronic control unit 26 driven. In addition to the electric motor 22 for the electrohydraulic power steering system 8th are connected to the electrical system 24 more consumers 28 , such as a rear window heater, a windscreen wiper motor or the like connected. also includes the electrical system 24 a voltmeter 30 with which an existing vehicle electrical system voltage U is continuously measured.

An die elektronische Steuereinheit 26 sind u.a. ein Spannungsmesser 30 sowie weitere Sensoren 32, 34 angeschlossen. Gemäß 1 bestehen diese weiteren Sensoren 32, 34 aus einem Sensor zur Bestimmung der Lenkwinkelgeschwindigkeit vφ und aus einem Sensor zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit vF.To the electronic control unit 26 include a voltmeter 30 as well as other sensors 32 . 34 connected. According to 1 These other sensors exist 32 . 34 from a sensor for determining the steering angular velocity v φ and from a sensor for determining the vehicle speed v F.

Das Bordnetz 24 wird in der Regel durch eine Lichtmaschine (nicht gezeigt) des Fahrzeugs sowie eine Fahrzeugbatterie (nicht gezeigt) mit elektrischer Energie versorgt. Die Fahrzeugbatterie übernimmt dabei die Funktion eines Energiepuffers, der bei schwankenden Belastungen des Bordnetzes 24 durch die Verbraucher 22, 28 für eine möglichst konstante Stromversorgung bzw. Bordnetzspannung U sorgt. Insbesondere bei schwacher Fahrzeugbatterie oder einem unterbrochenen Kontakt zur Fahrzeugbatterie kann die Bordnetzspannung U beim plötzlichen Hochfahren eines so großen Verbrauchers wie dem Elektromotor 22 des Servolenksystems 8 Schwankungen unterliegen, so dass die Bordnetzspannung U nicht konstant ist. Falls solche Schwankungen der Bordnetzspannung U eine vorbestimmte sogenannte Notlaufbedingung erfüllen, so wird das Servolenksystem 8 durch das erfindungsgemäße Verfahren betrieben, was nachstehend unter Bezugnahme auf 2 im Detail erläutert ist.The electrical system 24 is usually powered by an alternator (not shown) of the vehicle and a vehicle battery (not shown) with electrical energy. The vehicle battery assumes the function of an energy buffer, the fluctuating loads of the electrical system 24 by the consumers 22 . 28 ensures as constant as possible power supply or vehicle electrical system voltage U. In particular, in the case of a weak vehicle battery or an interrupted contact with the vehicle battery, the vehicle electrical system voltage U during the sudden startup of such a large consumer as the electric motor 22 of the power steering system 8th Are subject to fluctuations, so that the vehicle electrical system voltage U is not constant. If such fluctuations of the vehicle electrical system voltage U fulfill a predetermined so-called emergency condition, then the power steering system 8th operated by the method according to the invention, which is described below with reference to 2 is explained in detail.

Die 2 zeigt ein Diagramm, in dem verschiedene Parameter über der Zeit t aufgetragen sind. Es versteht sich, dass die nachstehend genannten Werte für diese verschiedenen Parameter und auch die zugehörigen Zeitpunkte bzw. Zeitspannen rein beispielhaft sind und beliebige andere Werte annehmen könnten, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.The 2 shows a diagram in which various parameters over time t are plotted. It will be understood that the values given below for these various parameters, and also the associated timings, are merely exemplary and could assume any other values without departing from the scope of the present invention.

Der Verlauf der Lenkwinkelgeschwindigkeit vφ ist in einer Kurve 36 dargestellt, wobei der Kurvenverlauf ab einer Zeit t0 ≈ 1,08 s auf periodische Lenkbewegungen hinweist.The course of the steering angular velocity v φ is in a curve 36 shown, wherein the curve from a time t 0 ≈ 1.08 s indicates periodic steering movements.

In einer Kurve 38 wird die Motordrehzahl vM des Elektromotors 22 über der Zeit t wiedergegeben. Infolge der plötzlich einsetzenden Lenkbewegung bei to ≈ 1,08 s steigt die Motordrehzahl vM von einem nahezu konstanten Wert (ca. 2.300 U/min) rasch auf einen Drehzahlwert von etwa 4.800 U/min an. Hierbei hat der damit verbundene, stark erhöhte Energiebedarf des Elektromotors 22 einen erheblichen Einfluss auf die Bordnetzspannung U.In a curve 38 becomes the engine speed v M of the electric motor 22 reproduced over time t. Due to the sudden onset of steering at to ≈ 1.08 s, the engine speed v M rises rapidly from a nearly constant value (about 2,300 rpm) to a speed value of about 4,800 rpm. This has the associated, greatly increased energy demand of the electric motor 22 a significant influence on the vehicle electrical system voltage U.

Die Bordnetzspannung U ist in einer Kurve 40 über der Zeit t aufgetragen. Im Normalbetrieb liegt die Bordnetzspannung U etwa zwischen 12 V und 16 V, gemäß 2 etwa bei 14 V. Falls eine Lenkbewegung plötzlich einsetzt, dann sinkt die Bordnetzspannung U infolge der abrupt zunehmenden Motordrehzahl vM des Elektromotors 22 und seines damit einhergehenden, stark erhöhten Energiebedarfs bei t ≈ 1,08 s bis auf einen Wert von ca. 6 V ab. Sobald die Bordnetzspannung U jedoch unter eine vorgegebene Schwellenspannung US fällt, setzt automatisch eine Unterspannungsschutzfunktion des Elektromotors 22 ein, die den Elektromotor 22 abschaltet. Die vorgegebene Schwellenspannung US beträgt dabei in der Regel höchstens 10 V, vorzugsweise etwa 9 V.The vehicle electrical system voltage U is in a curve 40 applied over time t. In normal operation, the vehicle electrical system voltage U is approximately between 12 V and 16 V, according to 2 at about 14 V. If a steering movement suddenly starts, then the vehicle electrical system voltage U drops as a result of the abruptly increasing engine speed v M of the electric motor 22 and its concomitant, greatly increased energy demand at t ≈ 1.08 s down to a value of about 6 V from. As soon as the vehicle electrical system voltage U falls below a predetermined threshold voltage U S , however, an undervoltage protection function of the electric motor is automatically set 22 one, the electric motor 22 off. The predetermined threshold voltage U S is usually at most 10 V, preferably about 9 V.

Durch die Abschaltung des Elektromotors 22 sinkt dessen Motordrehzahl vM auf etwa 0 U/min ab und die Bordnetzspannung U steigt aufgrund des weggefallenen Verbrauchers in Form des Elektromotors 22 wieder an. Bei Überschreiten einer vorgegebenen Bordnetzspannung (beispielsweise bei etwa 10 oder 11 V) wird die Spannung als ausreichend angesehen, um den Elektromotor 22 wieder zu betreiben. Beim Hochfahren des Elektromotors 22 bzw. seiner Motordrehzahl vM sinkt jedoch die Bordnetzspannung U wieder unter die vorgegebene Schwellenspannung Us, woraufhin der Elektromotor 22 wiederum abgeschaltet wird, usw.By switching off the electric motor 22 its engine speed v M drops to about 0 U / min and the vehicle electrical system voltage U increases due to the dropped consumer in the form of the electric motor 22 back to. When exceeding a predetermined vehicle electrical system voltage (for example, at about 10 or 11 V), the voltage is considered sufficient to the electric motor 22 to operate again. When starting up the electric motor 22 or its motor speed v M , however, the vehicle electrical system voltage U drops again below the predetermined threshold voltage Us, whereupon the electric motor 22 turn off, etc.

Dieses ständige Wechselspiel zwischen Ein- und Ausschalten des Elektromotors 22 führt zu einem unerwünschten „Ruckeln“ der Lenkung. Um dies zu unterbinden, wird in der elektronischen Steuereinheit 26 (vgl. 1) eine Notlaufbedingung für die Bordnetzspannung U vorgegeben. Die Notlaufbedingung ist beispielsweise erfüllt, wenn die Bordnetzspannung U innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne Δt wenigstens einmal unter die vorbestimmte Schwellenspannung Us fällt.This constant interplay between switching on and off the electric motor 22 leads to an undesirable "jerking" of the steering. To prevent this, is in the electronic control unit 26 (see. 1 ) specified an emergency condition for the vehicle electrical system voltage U. The emergency condition is met, for example, if the vehicle electrical system voltage U falls within a predetermined period of time .DELTA.t at least once below the predetermined threshold voltage Us.

Falls die Bordnetzspannung U, die sich beim Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs einstellt, die Notlaufbedingung erfüllt, wird eine Notlaufsteuerung für den Elektromotor 22 aktiviert, um eine definierte Lenkunterstützung bei schwacher oder instabiler Bordnetzspannung U aufrecht zu erhalten. Diese Notlaufbedingung ist z.B. dann erfüllt, wenn die Bordnetzspannung U innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne Δt wenigstens einmal unter eine vorgegebene Schwellenspannung Us abfällt.If the vehicle electrical system voltage U, which occurs during driving of the motor vehicle, meets the emergency condition, an emergency operation control for the electric motor 22 activated in order to maintain a defined steering assistance with weak or unstable vehicle electrical system voltage U. This emergency condition is met, for example, when the vehicle electrical system voltage U falls within a predetermined time interval .DELTA.t at least once below a predetermined threshold voltage Us.

Um eine Fehlauslösung der Notlaufsteuerung für den Elektromotor 22 zu vermeiden, ist die Notlaufbedingung in einer bevorzugten Ausführungsvariante erst dann erfüllt, wenn die Bordnetzspannung U innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne Δt mehrmals, im vorliegenden Fall gemäß 2 wenigstens dreimal unter die vorbestimmte Schwellenspannung US fällt.To a false trip the emergency control for the electric motor 22 to avoid, the emergency condition is satisfied in a preferred embodiment only when the vehicle electrical system voltage U within the predetermined period of time .DELTA.t several times, in the present case according to 2 at least three times below the predetermined threshold voltage U S falls.

Die vorbestimmte Zeitspanne Δt beträgt vorzugsweise weniger als eine Sekunde, im vorliegenden Fall gemäß 2 weniger als etwa 300 ms. The predetermined period Δt is preferably less than one second, in the present case according to 2 less than about 300 ms.

Durch die Aktivierung der Notlaufsteuerung des Elektromotors 22 wird beispielsweise eine Obergrenze für die Motordrehzahl vM des Elektromotors 22 festgelegt, welche unterhalb einer maximal erreichbaren Motordrehzahl vM bei deaktivierter Notlaufsteuerung liegt. Diese Obergrenze für die Motordrehzahl vM beträgt vorzugsweise zwischen 2.000 U/min und 3.500 U/min.By activating the emergency control of the electric motor 22 For example, an upper limit for the engine speed v M of the electric motor 22 which is below a maximum achievable engine speed v M with runflat control deactivated. This upper limit for the engine speed v M is preferably between 2,000 rpm and 3,500 rpm.

Das Diagramm gemäß 2 zeigt eine weitere Kurve 42, welche bei t ≈ 1,2 s von einem konstanten Wert auf einen erhöhten konstanten Wert springt, wobei dieser Versprung eine Aktivierung der Notlaufsteuerung symbolisieren soll. Zum Zeitpunkt von t = 1,2 s hat die Bordnetzspannung U innerhalb von 300 ms dreimal die vorbestimmte Schwellenspannung von Us = 9V unterschritten, so dass die Notlaufbedingung erfüllt ist und entsprechend die Notlaufsteuerung für den Elektromotor 22 aktiviert wird. Im vorliegenden Fall wird die Motordrehzahl vM durch die Aktivierung der Notlaufsteuerung bei t = 1,2 s auf einen vorgegebenen, konstanten Drehzahlwert eingestellt, wobei dieser konstante Drehzahlwert gemäß 2 bei etwa 2.000 U/min liegt. Dieser Drehzahlwert stellt sich nach einer kurzen Verzögerung von etwa 0,1 s ab der Aktivierung der Notlaufsteuerung ein. Diese Verzögerung wird durch unvermeidbare und übliche geringfügige Messungenauigkeiten, das Einschwingverhalten der Signale und der Prozeßparameter und durch die Massenträgheit des Rotors des Elektromotors 22 verursacht, wobei sie lediglich eine vernachlässig kleine Zeitspanne beansprucht und deshalb vom Fahrer im Wesentlichen nicht wahrgenommen wird. Das Maß dieser Verzögerung ist zudem vom Antriebsprinzip des jeweils verwendeten Elektromotors 22 abhängig und kann z.B. weiter verringert werden, falls der Motor über eine Positionserkennung seines Rotors verfügtThe diagram according to 2 shows another curve 42 which jumps from a constant value to an increased constant value at t ≈ 1.2 s, whereby this step is intended to symbolize an activation of the emergency control. At the time of t = 1.2 s, the vehicle electrical system voltage U has fallen below the predetermined threshold voltage of Us = 9V within 300 ms three times, so that the emergency condition is fulfilled and correspondingly the emergency operation control for the electric motor 22 is activated. In the present case, the engine speed v M is set by the activation of the emergency control at t = 1.2 s to a predetermined, constant speed value, this constant speed value according to 2 at about 2,000 rpm. This speed value is set after a short delay of about 0.1 s from the activation of the emergency control. This delay is due to unavoidable and usual small measurement inaccuracies, the transient response of the signals and the process parameters and the inertia of the rotor of the electric motor 22 causing it to take only a negligibly small amount of time and therefore not being perceived by the driver substantially. The measure of this delay is also the drive principle of each electric motor used 22 Depending, for example, and can be further reduced if the engine has a position detection of its rotor

Die Kurvenverläufe im Diagramm gemäß 2 machen deutlich, dass die Motordrehzahl vM bei deaktivierter Notlaufsteuerung abhängig von der Lenkwinkelgeschwindigkeit vφ und bei aktivierter Notlaufsteuerung unabhängig von der Lenkwinkelgeschwindigkeit vφ ist, da die Drehzahländerung bei t ≈ 1,08 s und deaktivierter Notlaufsteuerung erst durch die Lenkbewegungen (vgl. Kurve 36) hervorgerufen wurde. Nach einer Aktivierung der Notlaufsteuerung bei t ≈ 1,2 s stabilisiert sich hingegen die Motordrehzahl vM bei etwa 2.000 U/min, obwohl weitere Lenkbewegungen durchgeführt werden (vgl. Kurve 36).The curves in the diagram according to 2 make it clear that the engine speed v M is independent of the steering angle speed v φ in the case of deactivated runflat control and independent of the steering angle speed v φ when runflat control is activated, since the speed change at t≈1.08 s and deactivated runflat control is only triggered by the steering movements (cf. 36 ) was caused. After activation of the emergency control at t ≈ 1.2 s, on the other hand, the engine speed v M stabilizes at about 2,000 rpm, although further steering movements are carried out (see curve 36 ).

In einer Verfahrensvariante kann eine gegebenenfalls vorhandene Abhängigkeit der Motordrehzahl vM von einer Fahrzeuggeschwindigkeit bei aktivierter Notlaufsteuerung weiter erhalten bleiben.In a variant of the method, an optionally existing dependency of the engine speed v M on a vehicle speed with activated emergency operation control can be maintained.

Analog zur Lenkwinkelgeschwindigkeit vφ kann die Motordrehzahl vM in einer anderen Verfahrensvariante bei deaktivierter Notlaufsteuerung abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit und bei aktivierter Notlaufsteuerung unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit sein.Analogously to the steering angle speed v φ , the engine speed v M in another variant of the method may be independent of the vehicle speed depending on the vehicle speed and the runflat control activated if runflat control is deactivated.

Insgesamt werden durch die Notlaufsteuerung Parameter wie z.B. die Lenkwinkelgeschwindigkeit vφ, welche zu enormen Drehzahlausschlägen führen kann, nicht mehr berücksichtigt und/oder es wird eine Obergrenze für die Motordrehzahl vM des Elektromotors 22 festgelegt, welche unterhalb einer maximal erreichbaren Motordrehzahl vM bei deaktivierter Notlaufsteuerung liegt.Overall, by the emergency operation parameters such as the steering angle speed v φ , which can lead to enormous speed fluctuations, no longer considered and / or there is an upper limit for the engine speed v M of the electric motor 22 which is below a maximum achievable engine speed v M with runflat control deactivated.

Bei Servolenksystemen 8 ohne Lenkwinkelgeschwindigkeitssensor 32 kann die Lenkwinkelgeschwindigkeit vφ auch als Ableitung des Lenkwinkels φ ermittelt werden. Da der Elektromotor 22 bei einer Lenkbewegung höher belastet wird und somit einen höheren Stromverbrauch aufweist ist es auch möglich, das von der Lenkbewegung bzw. der Lenkwinkelgeschwindigkeit beeinflusste Stromsignal als Ersatzgröße für die Lenkwinkelgeschwindigkeit vφ zu verwenden.For power steering systems 8th without steering angular velocity sensor 32 can the steering angle velocity v φ also be determined as a derivative of the steering angle φ. As the electric motor 22 is loaded higher in a steering movement and thus has a higher power consumption, it is also possible to use the current signal influenced by the steering movement or the steering angular velocity as a substitute variable for the steering angular velocity v φ .

Im Regelfall, d.h. bei ausreichend groß dimensionierter Lichtmaschine sowie geladener Fahrzeugbatterie, die über eine korrekt ausgeführte elektrische Verbindung ordnungsgemäß angeschlossen ist, wird die Bordnetzspannung U auch bei erheblichen Drehzahländerungen nicht unter die vorgegebene Schwellenspannung von etwa 9 bis 10 V absinken.As a rule, i. with sufficiently large-sized alternator and charged vehicle battery, which is properly connected via a properly performed electrical connection, the vehicle electrical system voltage U will not fall below the predetermined threshold voltage of about 9 to 10 V even with significant speed changes.

Die in dem oben beschriebenen Verfahren erwähnte Notlaufbedingung für die Bordnetzspannung U wird üblicherweise nur dann erfüllt werden, wenn die Fahrzeugbatterie schwach ist oder der Kontakt zum Bordnetz 24 unzureichend ausgeführt ist oder unterbrochen wurde. In diesem Fall kann es dann zu Einbrüchen der Bordnetzspannung U, wie in 2 gezeigt, kommen. Infolge der Aktivierung der Notlaufsteuerung für den Elektromotor 22 durch die elektronische Steuereinheit 26 wird jedoch eine definierte Lenkunterstützung aufrecht erhalten. Lediglich bei extremen Lenkmanövern wird aufgrund der eingeschränkten Drehzahlsteuerung des Elektromotors 22 keine optimale Lenkunterstützung generiert, was für den Fahrer jedoch kaum spürbar ist.The emergency condition for the vehicle electrical system voltage U mentioned in the method described above will usually only be met if the vehicle battery is weak or the contact to the vehicle electrical system 24 is insufficient or has been interrupted. In this case, it may then lead to collapse of the vehicle electrical system voltage U, as in 2 shown, come. As a result of activation of the emergency control for the electric motor 22 through the electronic control unit 26 However, a defined steering assistance is maintained. Only in extreme steering maneuvers is due to the limited speed control of the electric motor 22 No optimal steering assistance generated, which is barely noticeable to the driver.

Neben dem Vorteil einer definierten Lenkunterstützung gewährleistet die aktivierte Notlaufsteuerung auch ein stabiles Bordnetz 24 für alle anderen Verbraucher 28 im Fahrzeug. Bei Schwankungen in der Bordnetzspannung U wird das Bordnetz 24 zunächst über die geänderte Ansteuerung des Elektromotors 22 als einem der größten Verbraucher so stabilisiert, dass die anderen Verbraucher 28 nicht abgeschaltet werden und somit deren zuverlässige Funktion gewährleistet ist.In addition to the advantage of defined steering assistance, the activated emergency operation control also ensures a stable vehicle electrical system 24 for all other consumers 28 in the vehicle. In case of fluctuations in the vehicle electrical system voltage U, the electrical system 24 first about the changed control of the electric motor 22 as one of the largest consumers so stabilized that other consumers 28 not be switched off and thus their reliable function is guaranteed.

Claims (12)

Verfahren zum Betreiben eines elektrohydraulischen Servolenksystems (8), wobei das Servolenksystem (8) eine Hydraulikpumpe (20) aufweist, welche einen Hydraulikdruck zur Bereitstellung einer Lenkunterstützung generiert, sowie einen Elektromotor (22), welcher an ein elektrisches Bordnetz (24) angeschlossen ist und die Hydraulikpumpe (20) antreibt, umfassend folgende Verfahrensschritte: a) Vorgeben einer Notlaufbedingung für eine Bordnetzspannung (U); b) Kontinuierliches Messen einer Bordnetzspannung (U); und c) falls die vorhandene Bordnetzspannung (U) die Notlaufbedingung erfüllt: Aktivieren einer Notlaufsteuerung für den Elektromotor (22), um eine definierte Lenkunterstützung bei schwacher oder instabiler Bordnetzspannung (U) aufrechtzuerhalten.Method for operating an electrohydraulic power steering system (8), wherein the power steering system (8) has a hydraulic pump (20) which generates a hydraulic pressure to provide steering assistance, and an electric motor (22) which is connected to an electrical vehicle electrical system (24) and the hydraulic pump (20) drives, comprising the following method steps: a) Specifying an emergency condition for a vehicle electrical system voltage (U); b) Continuous measurement of a vehicle electrical system voltage (U); and c) if the existing vehicle electrical system voltage (U) meets the emergency condition: Activation of an emergency control for the electric motor (22) to maintain a defined steering assistance with weak or unstable vehicle electrical system voltage (U). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Notlaufbedingung dann erfüllt ist, wenn die Bordnetzspannung (U) innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne (Δt) wenigstens einmal unter eine vorgegebene Schwellenspannung (US) abfällt.Method according to Claim 1 , characterized in that the emergency condition is met when the vehicle electrical system voltage (U) within a predetermined period of time (At) at least once falls below a predetermined threshold voltage (U S ). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Notlaufbedingung dann erfüllt ist, wenn die Bordnetzspannung (U) innerhalb der vorbestimmten Zeitspanne (Δt) mehrmals, vorzugsweise wenigstens dreimal unter die vorgegebene Schwellenspannung (US) abfällt.Method according to Claim 2 , characterized in that the emergency condition is met when the vehicle electrical system voltage (U) within the predetermined period of time (Δt) several times, preferably at least three times below the predetermined threshold voltage (U S ) drops. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Zeitspanne (Δt) weniger als eine Sekunde beträgt, vorzugsweise weniger als etwa 300ms beträgt.Method according to Claim 2 or 3 , characterized in that the predetermined period of time (Δt) is less than one second, preferably less than about 300ms. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Schwellenspannung (US) höchstens 10V, vorzugsweise etwa 9V beträgt.Method according to one of Claims 2 to 4 , characterized in that the predetermined threshold voltage (U S ) is at most 10V, preferably about 9V. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Aktivierung der Notlaufsteuerung eine Drehzahlobergrenze für den Elektromotor (22) festgelegt wird, welche unterhalb einer maximal erreichbaren Motordrehzahl (vM) bei deaktivierter Notlaufsteuerung liegt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the activation of the emergency control, a speed limit for the electric motor (22) is set, which is below a maximum achievable engine speed (V M ) with the emergency operation control. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Aktivierung der Notlaufsteuerung festgelegte Drehzahlobergrenze des Elektromotors (22) zwischen 2000 und 3500 U/min liegt.Method according to Claim 6 , characterized in that the set by the activation of the emergency control speed limit of the electric motor (22) is between 2000 and 3500 U / min. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motordrehzahl (vM) des Elektromotors (22) bei deaktivierter Notlaufsteuerung abhängig von einer Lenkwinkelgeschwindigkeit (vφ) und bei aktivierter Notlaufsteuerung unabhängig von der Lenkwinkelgeschwindigkeit (vφ) ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the engine speed (v M ) of the electric motor (22) is independent of the steering angular velocity (v φ ) in deactivated emergency operation control of a steering angular velocity (v φ ) and activated runflat control. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motordrehzahl (vM) des Elektromotors (22) bei deaktivierter Notlaufsteuerung abhängig von einer Fahrzeuggeschwindigkeit (vF) und bei aktivierter Notlaufsteuerung unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit (vF) ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the motor speed (v M) of the electric motor (22) with deactivated fail-safe control depending on a vehicle speed (v F), and with activated emergency control independent of the vehicle speed (v F). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motordrehzahl (vM) des Elektromotors (22) durch die Aktivierung der Notlaufsteuerung auf einen vorbestimmten, konstanten Drehzahlwert eingestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the engine speed (v M ) of the electric motor (22) is set by the activation of the emergency control to a predetermined, constant speed value. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Notlaufsteuerung deaktiviert wird, wenn eine vorbestimmte Zeitspanne nach vorheriger Aktivierung der Notlaufsteuerung verstrichen ist und/oder die Bordnetzspannung eine Umschaltbedingung erfüllt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the emergency operation control is deactivated when a predetermined period has elapsed after previous activation of the emergency operation control and / or the vehicle electrical system voltage fulfills a switching condition. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltbedingung dann erfüllt ist, wenn die Bordnetzspannung im Wesentlichen stabil bleibt und/oder ein überlagerter Wechselspannungsanteil der Bordnetzspannung einen vorbestimmten Grenzwert unterschreitetMethod according to Claim 11 , characterized in that the switching condition is met when the vehicle electrical system voltage remains substantially stable and / or a superposed AC voltage component of the vehicle electrical system voltage falls below a predetermined limit
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