DE102009006846A1 - Method for controlling safety-relevant high current consumer of electromechanical steering system of motor vehicle, involves controlling pre-determined consumer for partial load operation independent of detected indicator - Google Patents

Method for controlling safety-relevant high current consumer of electromechanical steering system of motor vehicle, involves controlling pre-determined consumer for partial load operation independent of detected indicator Download PDF

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Abstract

The method involves detecting an indicator (Ist1) that indicates a future and/or actual condition of an electrical system. A pre-determined consumer (2) is controlled for a partial load operation independent of the detected indicator, and a battery diagnostic module is provided for production of the indicator. The indicator is supplied as control signals to the pre-determined consumer by a data bus line. Electric power steering (EPS) controllers (5, 6) are provided for the pre-determined consumer to which the indicator is supplied as the control signals.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von mehreren aus einem elektrischen Energiespeicher mit Betriebsstrom betriebenen elektrischen Verbrauchern eines Bordnetzes für Kraftfahrzeuge.The The invention relates to a method for controlling a plurality of an electric energy storage operated with operating current electrical consumers of a vehicle electrical system.

Die Anzahl von elektrischen Verbrauchern in einem Kraftfahrzeug hat enorm zugenommen und führen zu erhöhten Belastungen des Bordnetzes des Kraftfahrzeuges. Insbesondere können Hochstromverbraucher, die u. U. gleichzeitig das Bordnetz belasten zu einer Gefährdung der Betriebssicherheit des Kraftfahrzeuges führen.The Number of electrical consumers in a motor vehicle has enormously increased and lead to increased Loads of the electrical system of the motor vehicle. In particular, high current consumers, the u. U. simultaneously load the electrical system to a threat to the Operational safety of the motor vehicle lead.

Das Bordnetz eines Kraftfahrzeuges wird von mindestens einem Generator und mindestens einem elektrischen Energiespeicher, bspw. einer Batterie übernommen. Auf rasche Stromänderungen oder auf die o. g. Belastungen aufgrund von gleichzeitigen Eingriffen von Hochstromverbrauchern kann aufgrund der geringen Dynamik des Generators dieser hierauf nicht reagieren und daher müssen solche Situationen ausschließlich durch die im Bordnetz installierten Energiespeicher abgefangen werden. Hochstromverbraucher existieren bspw. nicht nur für Starter bzw. Anlasser und elektrische Fensterheber, sondern auch für die elektrische Bremse, die elektrohydraulische Bremse, für eine elektrisch unterstütze Lenkung (EPS) oder einen elektrische Zusatzverdichter.The Vehicle electrical system of a motor vehicle is powered by at least one generator and at least one electrical energy store, for example a battery. On rapid power changes or on the o. g. Burdens due to simultaneous interventions of high current loads may be due to the low dynamics of the Generators of this do not react to this and therefore need such Situations exclusively be intercepted by the energy stored in the electrical system. High-current consumers exist, for example, not only for starters or starter and power windows, but also for the electric Brake, the electrohydraulic brake, for electrically assisted steering (EPS) or an electric auxiliary compressor.

Sollte die angeforderte Leistung vom Bordnetz des Kraftfahrzeuges aufgrund einer zu hohen kurzzeitigen Belastung durch mehrere Hochstromverbraucher nicht bereitgestellt werden können, kann dies zu sicherheitsrelevanten Situation führen und bspw. besonders kritisch für die Betriebssicherheit von für das Fahrzeug sicherheitsrelevante Systeme, wie z. Bsp. für Fahrwerksregelsysteme, insbesondere elektromechanische Bremsanlagen oder Lenksysteme werden.Should the requested power from the electrical system of the motor vehicle due too high a short-term load by several high-current consumers can not be provided This can lead to security-relevant situation and, for example, particularly critical for the Operational safety of for the vehicle safety-related systems, such. Eg for chassis control systems, in particular electromechanical brake systems or steering systems.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Steuerung mehrerer elektrische Verbraucher, insbesondere sicherheitsrelevanter Hochstromverbraucher eines Kraftfahrzeugs anzugeben, das eine hohe Belastung des Bordnetzes vermeidet, bzw. die Wahrscheinlichkeit eines Totalausfalls maßgeblich reduziert.task The invention is a method for controlling a plurality of electrical Consumers, in particular safety-related high current consumers indicate a motor vehicle, the high load on the electrical system avoids, or the probability of total failure significantly reduced.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1.These Task is solved by a method according to the features of claim 1.

Gemäß diesem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung von mehreren aus einem elektrischen Energiespeicher mit Betriebsstrom betriebenen elektrischen Verbrauchern eines Bordnetzes für Kraftfahrzeuge wird ein den zukünftigen und/oder aktuellen Zustand des Bordnetzes anzeigender Indikator erfasst und in Abhängigkeit des erfassten Indikators wenigstens ein vorbestimmter Verbraucher in einen Teillastbetrieb gesteuert.According to this inventive method for controlling several of an electrical energy storage with operating current operated electrical loads of a vehicle electrical system for motor vehicles becomes the future one and / or current state of the electrical system indicating indicator recorded and dependent of the detected indicator at least one predetermined consumer controlled in a partial load operation.

Damit wird durch kontrolliertes Herabsetzen der Leistung eines vorbestimmten elektrischen Verbrauchers die Belastung des Bordnetzes reduziert, ohne dass dies im Falle von sicherheitsrelevanten Verbrauchern zu sicherheitskritischen Situationen führen kann.In order to is controlled by lowering the power of a predetermined electrical load reduces the load on the electrical system, without that this is safety-critical in the case of safety-relevant consumers Situations lead can.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der vorbestimmte Verbraucher nur für einen vorbestimmten Zeitraum in dem Teillastbetrieb betrieben wird, um möglichst frühzeitig wieder die volle Leistung diesem Verbraucher zuführen zu können.Especially It is advantageous if the predetermined consumer only for one predetermined period is operated in the partial load operation, if possible early to bring the full power back to this consumer.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung wird als Indikator die Verfügbarkeit des Energiespeichers erfasst. Unter dem Begriff Verfügbarkeit wird insbesondere die Stromlieferfähigkeit des Energiespeichers, bspw. einer Batterie verstanden. Wenn keine Verfügbarkeit bzw. die Stromlieferfähigkeit nicht angezeigt wird, kann dies unterschiedliche Ursachen habe; so kann bspw. der Energiespeicher unter einen bestimmten Ladezustand gefallen oder auch vollständig ausgefallen sein; die Verfügbarkeit wäre auch dann nicht mehr gegeben, wenn die elektrische Verbindung zum Energiespeicher unterbrochen wäre. Zeigt der Indikator die fehlende Verfügbarkeit an, wird der vorbestimmte Verbraucher in den Teillastbetrieb gesteuert. Zur Erzeugung eines solchen Indikators ist vorzugsweise ein Batteriediagnose-Modul vorgesehen, das diesen Indikator als Steuersignal über eine Datenbus-Leitung dem in den Teillastbetrieb zu steuernden Verbraucher zuführt.at a development of the invention is as an indicator of availability of the energy storage detected. Under the term availability In particular, the power supply capability of the energy store, For example, a battery understood. If no availability or power delivery capability not displayed, this may have different causes; For example, the energy store may be under a certain state of charge fallen or completely to be out of order; the availability would be too then no longer given when the electrical connection to the energy storage would be interrupted. If the indicator indicates the lack of availability, the predetermined Consumer controlled in the partial load operation. To generate a such indicator, a battery diagnosis module is preferably provided, the this indicator as a control signal via a data bus line the feeds into the part load operation to be controlled.

Bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung wird als Indikator die Betriebsstromanforderung oder die Ankündigung eines Betriebs eines sicherheitsrelevanten Verbrauchers erfasst und hierauf der vorbestimmte Verbraucher in den Teillastbetrieb gesteuert. Vorzugsweise ist zur Erzeugung des Indikators „Betriebsstromanforderung eines sicherheitsrelevanten Verbrauchers” oder des Indikators „Ankündigung eines Betriebs eines sicherheitsrelevanten Verbrauchers” ein Regler für eine Bremsanlage (ESP) mit Blockierschutz- und Antriebsschlupfregelung vorgesehen, wobei vorzugsweise auch dieser Indikator als Steuersignal über eine Datenbus-Leitung dem in den Teillastbetrieb zu steuernden Verbraucher zugeführt wird. Insbesondere zeigt der Regler der Bremsanlage (EPS) als Indikator einen hohen Strombedarf an, der bspw. durch einen Pumpenanlauf der Bremsanlage ausgelöst werden kann.at another embodiment of the invention is as an indicator the Operating power request or the announcement of an operation of a safety relevant consumer and then the predetermined Consumer controlled in the partial load operation. Preferably, the Generation of the indicator "operating current demand a safety-related consumer "or indicator" announcement an operation of a safety-relevant consumer "a regulator for one Brake system (ESP) with anti-lock and traction control provided, preferably also this indicator as a control signal via a Data bus line to the consumer to be controlled in partial load operation supplied becomes. In particular, the controller shows the brake system (EPS) as an indicator a high power consumption, the example. By a pump start the Brake system triggered can be.

Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist als vorbestimmter Verbraucher eine elektromechanische Servolenkung vorgesehen, dessen Regler der Indikator als Steuersignal zugeführt wird.at A particularly preferred embodiment of the invention is as predetermined consumer provided an electromechanical power steering, whose regulator the indicator is supplied as a control signal.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:The Invention will now be described with reference to an embodiment with reference detailed on the figures described. Show it:

1 ein schematisches Blockschaltbild einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Erfindung zur Steuerung eines elektromechanischen Lenksystems EPS, 1 FIG. 2 shows a schematic block diagram of a first embodiment of the invention for controlling an electromechanical steering system EPS, FIG.

2 ein schematisches Blockschaltbild einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Erfindung zur Steuerung eines elektromechanischen Lenksystems EPS, und 2 a schematic block diagram of a second embodiment of the invention for controlling an electromechanical steering system EPS, and

3 ein schematisches Blockschaltbild einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Erfindung zur Steuerung eines elektromechanischen Lenksystems EPS. 3 a schematic block diagram of a third embodiment of the invention for controlling an electromechanical steering system EPS.

Gemäß 1 wird von einem ESP-Regler 5 ein Indikator ISt1 zur Anzeige eines erwarteten hohen Strombedarfs, bspw. eines erwarteten ESP-Pumpenanlaufs des ESP-Systems 3 erzeugt und als Steuersignal an einen EPS-Regler 6 für ein elektromechanisches Lenksystem (EPS) 2 über einen Datenbus, bspw. FlexRay gesendet. Hierauf führt der Regler 6 ein kontrolliertes Herabsetzen (derating) der Lenkleistung des EPS 2 entsprechend vorgegebenen Parametern hinsichtlich des Wertes der Leistungsabsenkung und der Zeitdauer durch. Beispielsweise kann die Leistungsabsenkung 10% der vollen Last für eine definierte Zeit dauer betragen. Der Fahrer dürfte bei dieser Größenordnung der Leistungsabsenkung beim Lenken nichts registrieren.According to 1 is from an ESP controller 5 an indicator I St1 to indicate an expected high power demand, for example, an expected ESP pump start of the ESP system 3 generated and as a control signal to an EPS controller 6 for an electromechanical steering system (EPS) 2 via a data bus, eg. FlexRay sent. This is the result of the controller 6 a controlled lowering (derating) of the steering power of the EPS 2 according to predetermined parameters in terms of the value of the power reduction and the duration by. For example, the power reduction can be 10% of the full load for a defined period of time. The driver should register with this magnitude of power reduction when steering anything.

Gemäß 2 wird von einem Batteriediagnose-Modul 4 die Verfügbarkeit, insbesondere die Stromlieferfähigkeit der Batterie 1 überwacht. Wenn also bspw. der Ladezustand einen vorgegebenen Wert unterschreitet, ein Zusammenbruch der Batterie 1, ein Leitungsbruch zur Batterie 1 oder ein leere Batterie durch das Batteriediagnose-Modul 4 festgestellt wird, also die Batterie keinen Strom mehr liefert, wird von diesem Modul 4 ein Indikator ISt2 erzeugt und als Steuersignal an einen EPS-Regler 6 für ein elektromechanisches Lenksystem (EPS) 2 über einen Datenbus, bspw. FlexRay gesendet. Hierauf führt der Regler 6 ein kontrolliertes Herabsetzen (derating) der Lenkleistung des EPS 2 entsprechend vorgegebenen Parametern hinsichtlich des Wertes der Leistungsabsenkung und der Zeitdauer durch. Beispielsweise kann die Leistung um 30% der vollen Last für eine definierte Zeitdauer absenkt werden, so dass eine solche Absenkung der Fahrer aufgrund einer etwas schwergängigeren Lenkung bemerken dürfte.According to 2 is powered by a battery diagnostic module 4 the availability, in particular the power supply capability of the battery 1 supervised. So if, for example, the state of charge falls below a predetermined value, a collapse of the battery 1 , a line break to the battery 1 or a dead battery through the battery diagnostic module 4 is detected, so the battery no longer supplies power is from this module 4 an indicator I St2 generated and as a control signal to an EPS controller 6 for an electromechanical steering system (EPS) 2 via a data bus, eg. FlexRay sent. This is the result of the controller 6 a controlled lowering (derating) of the steering power of the EPS 2 according to predetermined parameters in terms of the value of the power reduction and the duration by. For example, the power can be reduced by 30% of the full load for a defined period of time, so that such a lowering of the driver due to a slightly heavier steering is likely to notice.

In 3 werden die beiden Ausführungsbeispiele nach den 1 und 2 kombiniert, so dass für eine festgelegte Zeitdauer ein Herabsetzen der Leistung der EPS 2 entsprechend vorgegebenen Parametern erfolgt. Beispielsweise kann die Lenkleistung um 50% der vollen Last bei Vorliegen des Indikators ISt1, also Anzeige eines ESP-Pumpenanlaufes und/oder des Indikators ISt2, also Anzeige eines kritischen Ladezustands, abgesenkt werden, insbesondere dann, wenn beide Indikatoren ISt1 und ISt2 gleichzeitig vorliegen. In diesem Fall würde der Fahrer diese Leistungsabsenkung aufgrund der schwergängigeren Lenkung registrieren.In 3 be the two embodiments of the 1 and 2 combined, so for a set period of time, reducing the performance of the EPS 2 according to predetermined parameters. For example, the steering power can be lowered by 50% of the full load in the presence of the indicator I St1 , ie display of an ESP pump start and / or the indicator I St2 , so display a critical state of charge, especially if both indicators I St1 and I St2 are present at the same time. In this case, the driver would register this power reduction due to the heavier steering.

Die in den Ausführungsbeispielen angegebene Parametrisierung, die in dem ESP-Regler 6 erfolgt, ist nur beispielhaft und kann daher auch mit anderen Werten durchgeführt werden.The specified in the embodiments parameterization in the ESP controller 6 is only an example and can therefore be carried out with other values.

Mit den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 bis 3 kann eine gleichzeitige hohe Belastung der Batterie 1 durch die Regelsysteme ESP und EPS minimiert werden, ohne dabei sicherheitskritische Situationen entstehen zu lassen.With the embodiments according to the 1 to 3 can be a simultaneous high load of the battery 1 minimized by the ESP and EPS control systems without creating safety-critical situations.

11
Elektrischer Energiespeicher, Batterieelectrical Energy storage, battery
22
Elektromechanisches Lenksystem (EPS)electromechanical Steering system (EPS)
33
Bremsanlage (ESP) mit Blockierschutz (ABS)- und Antriebsschlupfregelung (ASR)braking system (ESP) with anti-lock (ABS) and traction control (ASR)
44
Batteriediagnose-ModulBattery Diagnostic Module
55
ESP-ReglerESP controller
66
EPS-ReglerEPS controller
ISt1 I St1
Steuersignal zur Anzeige des Indikators „Pumpenanlauf”control signal to display the indicator "pump start"
ISt2 I St2
Steuersignal zur Anzeige des Indikators „Ladezustand Batterie”control signal to display the indicator "State of charge Battery"
BDMBDM
Batteriediagnose-ModulBattery Diagnostic Module
ESPESP
Elektronisches Stabilitätsprogrammelectronic stability program
EPSEPS
Electric Power SteeringElectric Power steering

Claims (11)

Verfahren zur Steuerung von mehreren aus einem elektrischen Energiespeicher (1) mit Betriebsstrom betriebenen elektrischen Verbrauchern (2) eines Bordnetzes für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass ein den zukünftigen und/oder aktuellen Zustand des Bordnetzes anzeigender Indikator (ISt1, ISt2) erfasst wird und in Abhängigkeit des erfassten Indikators wenigstens ein vorbestimmter Verbraucher (2) in einen Teillastbetrieb gesteuert wird.Method for controlling a plurality of electrical energy stores ( 1 ) with operating current operated electrical consumers ( 2 ) of a vehicle electrical system for motor vehicles, characterized in that a the future and / or current state of the electrical system indicating indicator (I St1 , I St2 ) is detected and depending on the detected indicator at least one predetermined consumer ( 2 ) is controlled in a partial load operation. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Verbraucher (2) für einen vorbestimmten Zeitraum in dem Teillastbetrieb betrieben wird.Method according to claim 1, characterized in that the predetermined consumer ( 2 ) is operated for a predetermined period in the partial load operation. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Indikator (ISt2) die Verfügbarkeit des Energiespeichers (1) erfasst und in Abhängigkeit dieses Indikators (ISt2) der vorbestimmte Verbraucher (2) in den Teillastbetrieb gesteuert wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that as an indicator (I St2 ) the availability of the energy store ( 1 ) and depending on this indicator (I St2 ) of the predetermined Consumer ( 2 ) is controlled in the partial load operation. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Indikator (ISt1) die Betriebsstromanforderung oder die Ankündigung eines Betriebs eines sicherheitsrelevanten Verbrauchers (3) erfasst wird und hierauf der vorbestimmte Verbraucher (2) in den Teillastbetrieb gesteuert wird.Method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that as an indicator (I St1 ) the operating current request or the announcement of an operation of a safety-relevant consumer ( 3 ) and then the predetermined consumer ( 2 ) is controlled in the partial load operation. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Indikators (ISt2) „Verfügbarkeit elektrischer Energiespeicher” ein Batteriediagnose-Modul (4) vorgesehen ist.A method according to claim 3 or 4, characterized in that for generating the indicator (I St2 ) "availability of electrical energy storage" a battery diagnosis module ( 4 ) is provided. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikator als Steuersignal (ISt2) über eine Datenbus-Leitung dem in den Teillastbetrieb zu steuernden Verbraucher (2) zugeführt wird.A method according to claim 5, characterized in that the indicator as a control signal (I St2 ) via a data bus line to the part to be controlled in the partial load operation ( 2 ) is supplied. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Indikators (ISt1) „Betriebsstromanforderung eines sicherheitsrelevanten Verbrauchers” oder des Indikators (ISt1) „Ankündigung eines Betriebs eines sicherheitsrelevanten Verbrauchers” ein Regler (5) für eine Bremsanlage (3) mit Blockierschutz- und Antriebsschlupfregelung (EPS) vorgesehen ist.Method according to one of claims 4 to 6, characterized in that for generating the indicator (I St1 ) "operating current demand of a safety-relevant consumer" or the indicator (I St1 ) "Announcement of an operation of a safety-relevant consumer" a controller ( 5 ) for a brake system ( 3 ) with anti-lock and traction control (EPS) is provided. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikator als Steuersignal (ISt1) über eine Datenbus-Leitung dem in den Teillastbetrieb zu steuernden Verbraucher (2) zugeführt wird.A method according to claim 7, characterized in that the indicator as a control signal (I St1 ) via a data bus line to the part to be controlled in the partial load operation ( 2 ) is supplied. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (5) der Bremsanlage (3) als Indikator (ISt1) einen hohen Strombedarf der Bremsanlage (3) anzeigt.Method according to claim 7 or 8, characterized in that the controller ( 5 ) of the brake system ( 3 ) as an indicator (I St1 ) a high power consumption of the brake system ( 3 ). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als vorbestimmter Verbraucher (2) eine elektrisch-mechanische Servolenkung vorgesehen ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that as a predetermined consumer ( 2 ) An electric-mechanical power steering is provided. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Regler (6) für die elektrisch-mechanische Servolenkung (2) vorgesehen ist, dem der Indikator als Steuersignal (ISt1) zugeführt wird.Method according to claim 10, characterized in that a regulator ( 6 ) for the electric-mechanical power steering ( 2 ) is provided, to which the indicator is supplied as a control signal (I St1 ).
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