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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein hybrides Lenksystem für
ein Kraftfahrzeug. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung
ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen hybriden Lenksystems
für ein Kraftfahrzeug.
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Hybride
Lenksysteme zeichnen sich dadurch aus, dass sowohl eine Hydraulikeinrichtung
zum Erzeugen einer hydraulischen Lenkkraftunterstützung als
auch eine Elektroeinrichtung zum Erzeugen einer elektromotorischen
Lenkkraftunterstützung vorgesehen sind. Bei einem geringen
Lenkkraftunterstützungsbedarf kann dieser durch die elektromotorische Lenkkraftunterstützung
gedeckt werden, während ein großer Lenkkraftunterstützungsbedarf
durch die hydraulische Lenkkraftunterstützung gedeckt werden kann.
Die Hydraulikeinrichtung ist dabei üblicherweise dazu ausgelegt,
bei einer Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine des mit dem
Lenksystem ausgestatteten Kraftfahrzeugs eine maximale Lenkkraftunterstützung
bereitzustellen, um einen Rangierbetrieb zu ermöglichen.
Eine Hydraulikmittelpumpe des Hydrauliksystems ist üblicherweise
mit der Brennkraftmaschine antriebsgekoppelt. Sie ist daher so ausgelegt,
dass bei der im Leerlaufbetrieb vorliegenden kleinsten Drehzahl
der Brennkraftmaschine die erwünschte maximale Lenkkraftunterstützung
realisiert werden kann. Somit ist die Hydraulikpumpe bzw. Hydraulikeinrichtung
des Lenksystems für alle anderen Betriebszustände
des Fahrzeugs überdimensioniert. Dabei ist es üblich,
nicht benötigte Förderleistung der Hydraulikpumpe
in ein Hydraulikmittelreservoir ungenutzt zurückzuleiten.
Die hierzu benötigte Energie wird letztlich nur in Wärme
umgesetzt und muss dennoch von der Brennkraftmaschine bereitgestellt
werden. Es besteht daher ein Bedarf an einer hinsichtlich des Energieverbrauchs
möglichst effizienten Steuerung eines hybriden Lenksystems.
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Aus
der
DE 39 20 862 A1 ist
ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug bekannt, das eine
Hydraulikeinrichtung zum Erzeugen einer hydraulischen Lenkkraftunterstützung
aufweist.
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Eine
Hydraulikmittelpumpe dieser Hydraulikeinrichtung ist dabei nicht
mit einer Brennkraftmaschine des mit dem Lenksystem ausgestatteten Kraftfahrzeugs,
sondern mit einem separaten Elektromotor antriebsgekoppelt. Eine
Steuerung zum Betätigen des Elektromotors ist beim bekannten,
nicht hybriden Lenksystem so ausgestaltet, dass der Elektromotor
der Hydraulikmittelpumpe in Abhängigkeit von dem benötigten
Lenkmoment und/oder in Abhängigkeit der jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeit
mit elektrischer Leistung versorgt wird. Beim bekannten Lenksystem
werden dabei zumindest drei Betriebszustände voneinander
unterschieden. Oberhalb einer ersten Geschwindigkeitsschwelle ist
die elektrische Leistungsversorgung des Elektromotors unterbrochen,
so dass keine Lenkkraftunterstützung bereitgestellt wird.
Unterhalb dieser ersten Fahrzeuggeschwindigkeit wird der Elektromotor
mit reduzierter Leistung angetrieben. Dabei erfolgt noch keine Lenkkraftunterstützung;
die Hydraulikeinrichtung befindet sich hierbei lediglich in einem
Bereitschaftszustand. Unterhalb einer zweiten Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle,
die unterhalb der ersten Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle liegt,
wird dem Elektromotor die volle elektrische Leistung zugeführt.
Die hydraulische Lenkkraftunterstützung ist dann aktiviert.
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Auch
bei diesem bekannten Lenksystem muss der Elektromotor so ausgelegt
werden, dass er bei stehendem Fahrzeug eine maximale Lenkkraftunterstützung
erzeugen kann. Er muss also vergleichsweise groß dimensioniert
werden, ist dadurch schwer und besitzt einen vergleichsweise schlechten Wirkungsgrad,
wenn nur wenig Lenkkraftunterstützung erforderlich ist.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem,
für ein hybrides Lenksystem bzw. für ein zugehöriges
Betriebsverfahren eine verbesserte Ausführungsform anzugeben,
die sich insbesondere durch einen reduzierten Energieverbrauch auszeichnet.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände
der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in Abhängigkeit
eines aktuellen Lenkkraftunterstützungsbedarfs einen zur
Deckung dieses Bedarfs durch die Hydraulikeinrichtung benötigten
Volumenstrom zu ermitteln, um dann die Hydraulikeinrichtung zu aktivieren,
wenn der ermittelte Volumenstrom größer ist als
ein vorbestimmter Schwellwert. Für die Ermittlung des Volumenstroms
anhand des aktuellen Lenkkraftunterstützungsbedarfs können
zumindest ein aktueller Fahrsituationsparameter sowie die jeweilige
Lenksystemvariante, also die Hardware des Lenksystems berücksichtigt
werden. Durch diesen Vorschlag ist es möglich, das hybride Lenksystem über
die Gesamtheit aller möglichen Fahrsituationen energieeffizient
zu betreiben. Realisierbar ist dies mit Hilfe einer entsprechend
adaptierten Steuerung zum Betätigen der Hydraulikeinrichtung
und der Elektroeinrichtung. Diese Steuerung setzt eine Regelstrategie
um, die dem hier vorgestellten Betriebsverfahren zugrunde liegt.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder
in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche
oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Es
zeigen, jeweils schematisch
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1 ein
Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Betriebsverfahrens für
ein hybrides Lenksystem für eine grundsätzliche
Ausführungsform,
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2 ein
Flussdiagramm des Betriebsverfahrens für eine spezielle
Ausführungsform,
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3 einen
vereinfachten Ausschnitt eines Flussdiagramms zur Ermittlung eines
Schwellwerts für die Ausführungsform der 2,
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4 ein
schaltplanartiges Flussdiagramm zur Realisierung einer Regelstrategie
für die Ausführungsform der 2,
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5 ein
Detail des Flussdiagramms aus 4 für
eine Volumenstromregelung,
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6 ein
Flussdiagramm wie in 2, jedoch bei einer anderen
Ausführungsform,
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7 eine
Ansicht wie in 3, jedoch bei der Ausführungsform
der 6,
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8 ein
Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer Regelstrategie für
die Ausführungsform der 6,
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9 ein
Detail des Flussdiagramms aus 8 für
eine Volumenstromregelung,
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10 ein
weiteres Detail zur Volumenstromregelung bei der Regelstrategie
gemäß 8,
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11 ein
Flussdiagramm wie in 2 und 6, jedoch
bei einer weiteren Ausführungsform,
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12 ein
Flussdiagramm wie in den 3 und 7, jedoch
für die Ausführungsform der 11,
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13 ein
schaltplanartiges Flussdiagramm für eine Regelstrategie
für die Ausführungsform der 11.
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Nachfolgend
werden anhand der Figuren verschiedene Regelstrategien für
ein hybrides Lenksystem vorgestellt, mit deren Hilfe ein energieeffizienter
Betrieb realisiert werden kann, wobei dies unter Berücksichtigung
unterschiedlicher Systemdesignvarianten erfolgt. Dabei soll der
energieeffiziente Betrieb über die Gesamtheit aller möglichen
Fahrsituationen ermöglicht werden. Hierbei gilt es, die
entscheidenden Systemgrößen eines Lenkvorgangs und
der vorliegenden Fahrsituation, unter anderem Motordrehzahl, benötigtes
Servomoment, Lenkwinkelgeschwindigkeit, zu identifizieren, sogenannte Fahrsituationsparameter.
Weiter bedarf es, die Regelstrategie auf die unterschiedlichen Systemdesignvarianten
anzupassen, um deren spezifischen Potentiale möglichst
optimal auszunutzen. Mit anderen Worten, das jeweilige Betriebsverfahren
berücksichtigt die jeweils zum Einsatz kommende Lenksystemvariante.
Diese Grundfragestellung ist dabei in 1 visualisiert.
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Im
Folgenden werden bevorzugte Systemdesignvarianten und deren Einsparpotentiale
näher betrachtet. Die charakteristischen Merkmale der jeweiligen
Systemdesignvarianten müssen identifiziert werden, um daraus
entscheidende Kenngrößen zu ermitteln, welche
später die Basis der Regelstrategien bilden. Der Leistungsbedarf
ergibt sich bei einer aufzubringenden Servounterstützung
aus der dafür notwendigen Servoleistung und der Summe der
Verluste innerhalb des gesamten Lenksystems. Hierbei spielen vor
allen Dingen die hydraulischen Schleppverluste und Druckverluste
eine bedeutende Rolle. Insbesondere auf die Reduzierung der hydraulischen Verluste
kann mittels eines geeigneten Systemdesigns und mittels einer diesbezüglich
adaptierten Regelstrategie Einfluss genommen werden. Im Folgenden
werden die unterschiedlichen Merkmale der betrachteten Systemdesignvarianten
für ein hybrides Lenksystem dargestellt, um letztlich die
Regelstrategie nach den jeweiligen Potentialen auslegen zu können.
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Die
Servoleistung für ein hybrides Lenksystem mit einer Verstellpumpe
charakterisiert sich dadurch, dass die Verstellpumpe eine bedarfsgerechte Regelung
des Schluckvolumens der Pumpe ermöglicht. Auf diese Weise
kann ein drehzahlunabhängiger Lenkhelfpumpenvolumenstrom
erzeugt werden, der sich an die jeweilige Fahrsituation anpassen lässt.
Das bedeutet, dass der Lenkhelfpumpenstrom V_LHP regelbar ist. Verluste
durch überschüssig erzeugten Volumenstrom entfallen
vollständig, da der von der Pumpe geförderte Volumenstrom
dem Servosystem stets komplett zugeführt wird. Die Gesamtleistung
für das hydraulische Servounterstützungssystem
ergibt sich demnach aus den Verlusten im Lenksystem, wie den mechanischen
Reibverlusten, zum Beispiel Lagerreibung innerhalb der Lenkhelfpumpe,
und den hydraulischen Verlusten, wie zum Beispiel in den Leitungen,
im Ölfilter und Steuerventil, sowie aus der resultierenden
Servoleistung (elektrisch oder hydraulisch).
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Die
Servoleistung für ein hybrides Lenksystem mit ansteuerbarer
Bypasspumpe charakterisiert sich dadurch, dass eine extern ansteuerbare
Bypasspumpe die Möglichkeit bietet, den Förderstrom
im Lenksystem bedarfsgerecht zu regeln, wodurch die Druckverluste
im Falle der Drosselung des Hydraulikstroms gesenkt werden können.
Die Gesamtleistung ergibt sich demnach aus den mechanischen und
hydraulischen Verlusten und aus der für die Servounterstützung
notwendigen Servoleistung.
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Die
Servoleistung für ein hybrides Lenksystem mit Nebenaggregattrennkupplung
charakterisiert sich dadurch, dass die Kupplungsvariante die Möglichkeit
bietet, die Lenkhelfpumpe vom Verbrennungsmotor zu trennen und somit
in den entsprechenden Situationen die Hydraulik komplett abzuschalten
und gegebenenfalls rein elektrisch zu lenken. Im abgekuppelten Zustand
werden keine hydraulischen Verlustleistungen erzeugt. Demgegenüber
wird bei einer Fail-Safe-Auslegung, bei der die Kupplung automatisch
schließt, wenn die (elektrische) Fremdenergie wegfällt,
im geöffneten Kupplungszustand Energie benötigt.
Bei einer elektrisch betriebenen Kupplung fällt beispielsweise
eine Halteleistung von ca. 100 Watt zur Übertragung des
Drehmoments der Lenkhelfpumpe an. Die Gesamtverlustleistung ergibt
sich demnach fallbezogen entweder aus der Summe der Druckverluste
in den Leitungen, Ölfilter, Steuerventil, den Umwälzverlusten
und der resultierenden Servoleistung (bei geschlossener Kupplung)
oder der Halteleistung (bei offener Kupplung).
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Im
Folgenden werden der elektrische und hydraulische Leistungsbedarf
gegenübergestellt. Die Regelstrategien fokussieren sich
auf den minimal möglichen Leistungsbedarf des Lenksystems
bei einer geforderten Servounterstützung. Daher ist es
von entscheidender Bedeutung, die Leistungsbilanzen für
alle Systemdesignvarianten in den entsprechenden Fahrsituationen
grundlegend zu analysieren. Durch einen Vergleich des elektrischen
und hydraulischen Leistungsbedarfs lassen sich direkt diejenigen Bereiche
ermitteln, in denen durch eine geeignete Regelstrategie Kraftstoff
gespart werden kann. Ziel ist es für die verschiedenen
Systemdesignvarianten charakteristische Grenzwerte abzuleiten und
danach die Regelstrategien auszulegen. Die elektrische Kennlinie
wird mit den hydraulischen Verlustleistungen bei M_Servo_hydr =
0 beaufschlagt. Diese treten bei den Systemdesignvarianten Varioserv
und EV^2 auch bei rein elektrischer Lenkung auf, da die Pumpe nicht
von ihrem Antrieb (n_Motor) abgekoppelt werden kann und somit als
Blindleistungen in der Leistungsbilanz wirken. Bei der Kupplungsvariante
ist die Leistungsbilanz bei elektrischem Lenken frei von hydraulischen
Schleppverlusten. Hier muss jedoch die Halteleistung für
die in diesem Zustand offene Kupplung mit berücksichtigt
werden, zum Beispiel ca. 100 Watt.
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Folgende
Fälle lassen sich nun unterscheiden. Varioserv-Variante:
Bei elektrischer Lenkung werden die hydraulischen Verluste, die
durch das Fördern des Pumpvolumenstroms entstehen, beaufschlagt.
Die Verlustleistung ergibt sich dann aus V_LHP* Druckverluste (Leitungen/Ölfilter/Steuerventil)
und der mechanischen Reibung. EV^2-Variante: Bei elektrischer Lenkung
werden die hydraulischen Verluste, die durch das Umwälzen
des kompletten Pumpenvolumenstroms entstehen, beaufschlagt (V_Förder_Sys
= 0). Kupplungsvariante: Bei der Kupplungsvariante ist die Leistungsbilanz
bei elektrischem Lenken frei von hydraulischen Schleppverlusten.
Hier muss jedoch die Halteleistung für die in diesem Zustand
offene Kupplung mit berücksichtigt werden (ca. 100 Watt).
Mit Hilfe hier nicht wiedergegebener Diagramme können der
Leistungsbedarf einer elektrischen und einer hydraulischen Lenkung
bei der Aufbringung eines Servomoments zu verschiedenen Motordrehzahlen
und Volumenströmen miteinander verglichen werden Hierdurch
werden Chancen und Möglichkeiten für die jeweilige
Designvariante hinsichtlich Kraftstoffeinsparungen ersichtlich.
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Im
Folgenden wird auf die unterschiedlichen Regelstrategien für
die jeweiligen Systemdesignvarianten näher eingegangen.
Zunächst wird auf die Regelstrategie Varioserv näher
eingegangen. Der Pumpenvolumenstrom kann über das variable
Schluckvolumen der Varioserv-Pumpe so geregelt werden, dass sich
ein von der Motordrehzahl unabhängiger Systemvolumenstrom
ergibt. Ausgelegt wird der Volumenstrom zunächst nach maximaler
Lenkwinkelgeschwindigkeit, hier zum Beispiel 20 l/min. Je nach Situation
und Bedarf kann der Volumenstrom bis zu einem minimalen Schluckvolumen
heruntergeregelt werden. Die in 2 näher
dargestellte Regelstrategie zielt auf die Fragestellung ab, in welchen
Situationen rein hydraulisch und wann rein elektrisch gelenkt werden
soll. In der zugehörigen Leistungsbedarfanalyse konnten
die beiden Leistungsarten, beispielsweise anhand der zuvor genannten
Leistungsbedarfsdiagramme ausgiebig analysiert werden, wobei insbesondere
wichtige Eingangsgrößen und Kriterien für
die Regelstrategie identifiziert werden konnten. Als wichtigste
Kriterien für die Regelstrategie des Varioserv-Systems
stellen sich hier das Servomoment M_Servo und die Lenkwinkelgeschwindigkeit
dar. Anhand von M_Servo-Schwellwerten werden Bereiche des rein elektrischen
bzw. hydraulischen Lenkens getrennt. Der große Vorteil
der Varioserv-Pumpe liegt nun darin, den Volumenstrom bedarfsgerecht
an diese Bereiche anzupassen. Für die Regelstrategie erfordert
dies eine vorgeschaltete Volumenstromregulierung in Abhängigkeit
von der Lenkwinkelgeschwindigkeit. Hierbei sind zunächst zwei
Stufen voneinander zu unterscheiden. M_Servo < Schwellwert (SW_Varioserv): In diesem
Fall liegt rein elektrisches Lenken vor. Der Volumenstrom soll minimiert
werden (V_Schluck_min – Grenze), zum Beispiel auf ca. 2
l/min. Im Zustand „elektrisch Lenken” bleibt der
Volumenstrom konstant auf seinem Minimum, hier bedarf es natürlich
keiner Regelung in Abhängigkeit der Lenkwinkelgeschwindigkeit.
Wenn jedoch gilt: M_Servo > Schwellwert,
liegt ein rein hydraulisches Lenken vor. Der von der Varioserv-Pumpe
geförderte Volumenstrom wird in direkter Kopplung mit der
Lenkwinkelgeschwindigkeit bedarfsgerecht geregelt, wobei Leckageeinflüsse
berücksichtigt werden. Da der Volumenstrom in die hydraulische Leistungsbilanz
eingeht, hat auch der Schwellwert für elektrisches bzw.
hydraulisches Lenken eine Abhängigkeit vom bedarfsorientierten
Systemvolumenstrom. Diese Abhängigkeit wird in der Regelstrategie durch
eine Lookup-Tabelle (Kennlinie oder Kennfeld) „V_Bedarf
vs. M_Servo_Schwellwert” realisiert. Dies ist in 3 dargestellt.
Demnach ergeben sich bei der Varioserv-Variante der Volumenstrom
und die Lenkungsart (hydraulisch bzw. elektrisch) aus den vorliegenden
Lenkmomenten und den Lenkwinkelgeschwindigkeiten. Das hybride Lenksystem
wird somit auf die gegebene Fahrsituation abgestimmt. 4 veranschaulicht
dabei die Unterscheidung zwischen hydraulischem Lenken und elektrischem
Lenken in der Regelstrategie für die Varioserv-Variante.
Die 5 zeigt beispielhaft einen Bestandteil der Regelstrategie
für die Varioserv-Variante zur Realisierung einer Volumenstromregelung.
Erkennbar kann der Pumpenvolumenstrom bei der Varioserv-Variante über
das variable Schluckvolumen geregelt werden.
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Im
Folgenden wird näher auf die Regelstrategie für
die EV^2-Variante näher eingegangen. Das Servomoment stellt
auch bei der Regelstrategie für die EV^2-Designvariante
ein wichtiges Kriterium dar. Allerdings muss der M_Servo-Schwellwert,
der die Bedingung für den Wechsel von elektrischem auf
hydraulisches Lenken repräsentiert, über ein weiteres Kriterium
situationsgerecht angepasst werden. Denn bei der EV^2-Variante gibt
die Motordrehzahl der Brennkraftmaschine, die sich in einem mit
dem hybriden Lenksystem ausgestatteten Fahrzeug befindet, den Pumpenvolumenstrom
vor, da hier die Hydraulikmittelpumpe mit der Brennkraftmaschine
antriebsverbunden ist. Dementsprechend besitzt die Motordrehzahl
bei diesen Lenksystemvarianten eine entscheidende Bedeutung für
die Regelstrategie. Aus den Leistungsbilanzen und den zugehörigen
Vergleichsdiagrammen ergibt sich, dass die Motordrehzahl einen großen
Einfluss auf die Regelstrategie besitzt. Im Unterschied zu einer
Varioserv-Pumpe bildet die Lenkwinkelgeschwindigkeit bei der Bypasspumpe ein
untergeordnetes Kriterium, wenn im Zustand „hydraulisches
Lenken” der Fördervolumenstrom bedarfsgerecht
geregelt werden soll. Dieser Zusammenhang ist in 6 näher
wiedergegeben. Insbesondere wird dabei der M_Servo-Schwellwert somit in
Abhängigkeit von der Motordrehzahl bestimmt. In der Regelstrategie
wird diese Anforderung beispielsweise wieder über eine
Lookup-Tabelle „Motordrehzahl vs. M_Servo_Schwellwert” realisiert.
Dies ist in 7 dargestellt. Wie bereits erläutert,
kann der Systemvolumenstrom bei der EV^2-Variante abgeregelt werden,
also V_Förder und nicht V_LHP. Das Ziel hierbei ist die
bedarfsgerechte Anpassung des Fördervolumenstroms an die
jeweilige Fahrsituation. Hierbei sind zumindest zwei Zustände
zu unterscheiden. Wenn M_Servo < Schwellwert
(SW_V^2) gilt, liegt rein elektrisches Lenken vor. Der Pumpenvolumenstrom
wird dann komplett über einen Bypass zurückgeführt
und somit nicht dem Servosystem zugeführt. Dadurch muss
die Pumpe nur gegen den Bypasswiderstand arbeiten. Die Druckverluste
und Widerstände in den Leitungen und Steuerventilen des Servosystems
entfallen. Wenn jedoch M_Servo > Schwellwert
gilt, liegt rein hydraulisches Lenken vor. Der Fördervolumenstrom
wird dann über das Bypassventil bedarfsgerecht geregelt,
wobei Leckageeinflüsse berücksichtigt werden.
Hier wird der Bedarf über das Signal „Lenkwinkelgeschwindigkeit” vorgegeben.
Demnach ergibt sich für die EV^2-Variante die jeweilige
Lenkungsart (hydraulisch bzw. elektrisch) tatsächlich aus
den vorliegenden Lenkmomenten und den Motordrehzahlen. Der Volumenstrom
wird durch das untergeordnete Kriterium „Lenkwinkelgeschwindigkeit
vs. Volumenstrom” bedarfsgerecht und zustandsgerecht angepasst.
Das hybride Lenksystem ist somit auf die gegebene Fahrsituation
abgestimmt. 8 zeigt einen möglichen
Schaltplan zur Realisierung der Regelstrategie für die
EV^2-Variante, wobei in 8 auf die Unterscheidung zwischen hydraulischem
Lenken und elektrischem Lenken eingegangen wird. Im Unterschied
dazu zeigt 9 für die Regelstrategie
der EV^2-Variante eine Möglichkeit, die Volumenstromregelung
zu realisieren. Erkennbar kann bei der EV^2-Variante nur der Fördervolumenstrom
bzw. der Grenzwert geregelt werden. Dies ergibt sich insbesondere
auch im Hinblick auf die Darstellung der 10.
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Schließlich
wird noch auf die Regelstrategie für die Kupplungsvariante
eingegangen. Das wichtigste Kriterium für die Regelstrategie
der Kupplungs-Designvariante ist wieder das Servomoment. Allerdings
muss hier der Schwellwert M_Servo-Schwellwert, der die Bedingung
für den Wechsel zwischen elektrischem und hydraulischem Lenken
repräsentiert, situationsgerecht angepasst werden. Da auch
bei dieser Designvariante die Motordrehzahl den Pumpenvolumenstrom
vorgibt, muss auch die Motordrehzahl in der Regelstrategie berücksichtigt
werden. Aus den Leistungsbilanzen und den angesprochenen Vergleichsdiagrammen
lässt sich der Einfluss der Motordrehzahl auf die Regelstrategie entnehmen.
Der M_Servo-Schwellwert muss auf diesen Einfluss eingestellt werden.
Eine bedarfsgerechte Volumenstromregelung ist bei der Kupplungsvariante
nicht möglich. Hier werden lediglich die binären Zustände „offene
Kupplung” und „geschlossene Kupplung” unterschieden.
Dementsprechend stellt sich der Fördervolumenstrom der
Konstantpumpe allein über die Motordrehzahl ein. Dieser
Zusammenhang ist in 11 näher dargestellt.
Auch für diese Regelstrategie wird der Einfluss der Motordrehzahl vorzugsweise über
eine Lookup-Tabelle ermittelt, in welcher der M_Servo-Schwellwert
in Abhängigkeit der Motordrehzahl n_Mot wiedergegeben ist.
Dieser Zusammenhang ist in 12 näher
erläutert. In Bereichen mit einem geringen Leistungsbedarf
liegt elektrisches Lenken vor. Hierzu wird die Kupplung geöffnet.
Die Lenkhelfpumpe wird dadurch vom Antrieb abgekuppelt. In der Folge
wird die hydraulische Blindleistung abgestellt. Für die
Halteleistung der geöffneten Kupplung werden ca. 100 Watt
veranschlagt. Demnach ergibt sich für die EV-Kupplungsvariante
die Lenkungsart (hydraulisch bzw. elektrisch) aus den vorliegenden
Lenkmomenten und den Motordrehzahlen. Die binären Zustände
der Kupplung bestimmen die Volumenstromförderung. Das hybride
Lenksystem ist somit auf die gegebene Fahrsituation abgestimmt.
Eine mögliche Verschaltung zur Realisierung dieser Regelstrategie
für die Kupplungsvariante ist in 13 dargestellt.
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Zusammenfassend
lässt sich festhalten, dass die aufgezeigten Regelstrategien
die Potentiale der einzelnen Systemdesignvarianten hinsichtlich
eines minimalen Leistungsbedarfs bei geforderter Lenkunterstützung
nutzen. Hierbei muss das Servosystem die unterschiedlichen Fahrsituationen
erkennen und anhand der Regelstrategien die hydraulischen Volumenströme
drosseln und die elektrische Servounterstützung variabel
abrufen. Im Weiteren muss daher eine optimale Designvariante für
vorliegende Rahmenbedingungen gefunden werden, welche in ihrer Anwendung
die größte Kraftstoffersparnis für ein
hybrides Lenksystem erreicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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