DE102012201163B4

DE102012201163B4 - Stellverfahren und steuereinheit zum stellen einer ansteuerfrequenz eines komfortorientiert betreibbaren elektrischen aktuators sowie deren verwendung

Info

Publication number: DE102012201163B4
Application number: DE102012201163.3A
Authority: DE
Inventors: Hans Schroth; Alexander Treib; Tobias Scheller
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2012-01-26
Filing date: 2012-01-26
Publication date: 2017-02-23
Anticipated expiration: 2032-01-27
Also published as: DE102012201163A1

Abstract

Stellverfahren zum Stellen einer Ansteuerfrequenz eines komfortorientiert betreibbaren elektrischen Aktuators in einem elektrischen Netz,
– bei welchem ein aufzubringendes Aktuatormoment bestimmt wird,
– wobei ein Tastverhältnis einer pulsweitenmodulierten elektrischen Ansteuerung des Aktuators entsprechend dem aufzubringenden Aktuatormoment gestellt oder geregelt wird,
– wobei das Tastverhältnis einen Aktuatorstrom festlegt und
– wobei das Tastverhältnis mit der Ansteuerfrequenz getaktet wird,
wobei die Ansteuerfrequenz im Normalbetrieb des Aktuators komfortorientiert eingestellt wird und bei Verlassen des Normalbetriebs auf einen verbraucherunempfindlichen Wert eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet,
dass die Ansteuerfrequenz im Normalzustand unter Berücksichtigung von elektrischen Resonanzen des elektrischen Netzes aufgrund von Widerständen, Induktivitäten und Kapazitäten eingestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Stellverfahren zum Stellen einer Ansteuerfrequenz eines komfortorientiert betreibbaren elektrischen Aktuators gemäß Oberbegriff von Anspruch 1, eine Steuereinheit zum Stellen einer Ansteuerfrequenz eines komfortorientiert betreibbaren elektrischen Aktuators gemäß Oberbegriff von Anspruch 11 sowie deren Verwendung.
Um den zunehmenden Komfortansprüchen an elektronische Fahrzeugsysteme, wie etwa elektrohydraulische Bremsenanlagen mit ESC-Funktion, gerecht zu werden, werden diese immer feinfühliger und möglichst situationsangepasst angesteuert bzw. geregelt. Für eine feinfühlige Regelung einer derartigen Bremsenanlage ist zum Einen stets eine genaue Kenntnis der jeweiligen Ist-Werte notwendig, um diese an ihre Soll-Werte heranzuführen. Die Ansteuerung bzw. Regelung der Aktuatoren erfolgt dabei üblicherweise mittels pulsweitenmodulierter Stromsignale, deren Tastverhältnis an die zu erreichenden Soll-Werte angepasst ist. Zum Anderen kann die Ansteuerung desto feinfühliger erfolgen, je höher die Frequenz der Stromsignale ist.
In diesem Zusammenhang offenbart die DE 10 2009 006 891 A1 einen Elektromotor für eine Hydraulikpumpe in einem Bremsenregelungssystem. Der Elektromotor besteht aus einem mit einer Motorwelle verbundenen Rotor und einem Stator mit mehreren Bürsten, wobei der mit Wicklungen versehene Rotor für die Kommutierung einen Kommutator mit mehreren Kommutatorlamellen umfasst. Zur genauen Erfassung der Drehwinkelposition der Motorwelle wird eine der Kommutatorlamellen abschnittsweise verlängert. Zur Kontaktierung des verlängerten Abschnitts weist außerdem eine der Bürsten einen axialen Versatz auf. Hierdurch kann ein für die Drehwinkelposition charakteristisches Signal über die versetzte Bürste abgegriffen werden. Da somit die tatsächliche Drehgeschwindigkeit des Motors unabhängig vom aufzubringenden Drehmoment erfassbar ist, kann über das Tastverhältnis der pulsweitenmodulierten Ansteuerung die Drehzahl stets auf den gewünschten Soll-Wert korrigiert werden.
Die DE 10 2008 018 818 A1 beschreibt ein elektrisches Motoransteuerungsverfahren mit Lastmomentanpassung. Ein Elektromotor wird dabei vorzugsweise von einer gepulst regelnden Stromquelle angesteuert. Je nach aktueller Last ergibt sich für einen bestimmten Pumpenstrom bzw. ein bestimmtes Tastverhältnis des Ansteuerstroms eine bestimmte Motordrehzahl. Die Last während einer Motorumdrehung ist allerdings nicht konstant, da es sich um eine winkelabhängige Last, nämlich eine hydraulische Pumpe einer Fahrzeugbremsanlage, handelt.
Aus dem am Motor während einer Umdrehung anliegenden Spannungspotential wird ein Welligkeitssignal ausgelesen und auf eine Periodizität ausgewertet. Mittels einer winkellagenabhängigen Anpassung des Tastverhältnisses der Ansteuerpulse kann bei periodisch auftretenden Ereignissen somit eine konstante Drehgeschwindigkeit eingestellt werden, was zur Geräuschminderung beiträgt und somit den Fahrkomfort erhöht.
Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist es jedoch, dass trotz einer situationsangepassten Regelung des Tastverhältnisses des Ansteuersignals die sog. elektrischen Überschwinger und Unterschwinger des Ansteuersignals nicht weiter berücksichtigt werden. Insbesondere beim Modulieren hoher elektrischer Leistungen – und hier ganz besonders zu Beginn und am Ende eines Pulszugs – kann es jedoch zu derart großen Spannungs- bzw. Stromspitzen und Spannungs- bzw. Stromschwingungen kommen, dass mit dem elektrischen Netz verbundene Verbraucher im Betrieb gestört oder sogar beschädigt werden. Dieses Problem wird weiter verschärft durch die zunehmend hohen Ansteuerfrequenzen, welche aufgrund des immer höheren geforderten Regelkomforts notwendig sind, da elektrische Verbraucher in der Regel auf elektrische Schwingungen mit kurzer Periodizität empfindlicher reagieren als auf elektrische Schwingungen mit vergleichsweise langer Periodizität.
DE 199 57 713 A1 zeigt eine Hydraulikpumpe, welche von einem Elektromotor mittels einer Motorsteuervorrichtung über eine PWM-Ansteuerung betrieben wird. Im Normalbetrieb liegt die PWM-Frequenz zur Ansteuerung über der oberen Hörbarkeitsgrenze. Dieser Wert wird unter bestimmten Bedingungen reduziert, nämlich bei einem abrupten Bremsvorgang, einem ABS-Bremsvorgang, einer Antriebsschlupfbegrenzung und einer Bremsung zur Steuerung der Fahrstabilität.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Steuereinheit vorzuschlagen, welche einen hohen Regelkomfort eines Aktuators mit einer nur geringfügigen elektrischen Belastung des Aktuators und evtl. vorhandener, weiterer mit dem elektrischen Netz verbundener Verbraucher ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Stellverfahren zum Stellen einer Ansteuerfrequenz eines komfortorientiert betreibbaren elektrischen Aktuators gemäß Anspruch 1 gelöst.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Stellverfahren zum Stellen einer Ansteuerfrequenz eines komfortorientiert betreibbaren elektrischen Aktuators in einem elektrischen Netz, bei welchem ein aufzubringendes Aktuatormoment bestimmt wird, wird ein Tastverhältnis einer pulsweitenmodulierten elektrischen Ansteuerung des Aktuators entsprechend dem aufzubringenden Aktuatormoment gestellt oder geregelt. Das Tastverhältnis legt einen Aktuatorstrom fest und wird mit der Ansteuerfrequenz getaktet. Das Stellverfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Ansteuerfrequenz im Normalbetrieb des Aktuators komfortorientiert eingestellt wird und bei Verlassen des Normalbetriebs auf einen verbraucherunempfindlichen Wert eingestellt wird. Das elektrische Netz, über welches der Aktuator gesteuert bzw. geregelt und versorgt wird, umfasst üblicherweise weitere elektrische Verbraucher, welche mit dem Aktuator über das elektrische Netz mittelbar oder unmittelbar verbunden sind. Ein Verlassen des Normalbetriebs des Aktuators im Sinne der Erfindung liegt vor, wenn der Aktuatorstrom einen Schwellenstrom überschreitet, welcher unter normalen Betriebsbedingungen üblicherweise nicht überschritten wird. Äquivalente hierzu sind das Überschreiten eines Grenzmoments durch das Aktuatormoment oder das Überschreiten eines Grenzverhältnisses durch das Tastverhältnis, welche unter normalen Betriebsbedingungen üblicherweise nicht überschritten werden. Der verbraucherunempfindliche Wert der Ansteuerfrequenz ist gegenüber dem komfortorientierten Wert in der Regel reduziert, kann aber unter bestimmten Umständen gegenüber dem komfortorientierten Wert auch erhöht sein, je nachdem, wie die netzindividuellen Toleranzen und Resistenzen ausgebildet sind. Da ein großes aufzubringendes Aktuatormoment einen hohen Aktuatorstrom bedingt, wird das elektrische Netz durch die damit einhergehenden, mit der Ansteuerfrequenz getakteten Ein- und Ausschaltvorgänge des hohen Aktuatorstroms vergleichsweise stark belastet, was zur Erzeugung von Spannungs- bzw. Stromspitzen und Spannungs- bzw. Stromschwingungen führen kann. Diese Spannungs- bzw. Stromspitzen und Spannungs- bzw. Stromschwingungen werden auch an die weiteren, ebenfalls an das elektrische Netz angeschlossenen Verbraucher weitergegeben, welche dadurch beschädigt oder im sicheren Betrieb gestört werden können. Durch das erfindungsgemäße Einstellen einer verbraucherunempfindlichen Ansteuerfrequenz bei Verlassen des Normalbetriebs des Aktuators kann nun sichergestellt werden, dass die weiteren Verbraucher und der Aktuator selbst weder im Betrieb gestört noch beschädigt werden, unabhängig von der Höhe des Aktuatorstroms und der Ansteuerfrequenz. Die verbraucherunempfindliche Ansteuerfrequenz liegt dabei in einem Frequenzbereich, in welchem die Verbraucher vergleichsweise große Toleranzen gegenüber elektrischen Spannungen und Schwingungen aufweisen und somit vergleichsweise unempfindlich reagieren.
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass der Aktuator ein elektrischer Motor einer hydraulischen Pumpe in einer elektrohydraulischen Fahrzeugbremsanlage ist. So wird beispielsweise während eines automatisierten ESC-Eingriffs zur Fahrzeugstabilisierung der elektrische Motor zumindest phasenweise mit hohen Aktuatorströmen angesteuert. Gleichzeitig muss zur Gewährleistung der Betriebssicherheit garantiert sein, dass während des ESC-Eingriffs auch andere Fahrzeugsysteme, welche ebenfalls an das elektrische Netz des Fahrzeugs angeschlossen sind, störungsfrei weiterarbeiten können und nicht beschädigt werden. Beispiele für derartige Systeme können Umfeldsensorsysteme oder ein elektronisches Motorsteuersystem sein. Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet in diesem Fall auf einfache Weise den zuverlässigen Betrieb aller an das Fahrzeugnetz angeschlossenen Verbraucher und Systeme auch in kritischen Fahrsituationen.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Ansteuerfrequenz im Normalzustand unter Berücksichtigung von elektrischen Resonanzen des elektrischen Netzes aufgrund von Widerständen, Induktivitäten und Kapazitäten eingestellt wird und insbesondere auf 18 kHz eingestellt wird. Die Berücksichtigung der besonderen elektrischen Eigenschaften des elektrischen Netzes wie z. B. das Auftreten von Resonanzen aufgrund von Widerständen, Induktivitäten und Kapazitäten ermöglicht es, einen Wert der Ansteuerfrequenz zu wählen, welche unter Normalbedingungen eine möglichst komfortable und dennoch zuverlässige Ansteuerung des elektrischen Aktuators und weiterer Verbraucher erlaubt. Das Einstellen der Ansteuerfrequenz auf 18 kHz hat sich im Hinblick auf die Vermeidung von elektrischen Schwingungen und hohen Komfort im Normalbetrieb für eine Vielzahl elektrischer Netze, insbesondere für Kraftfahrzeugbordnetze, als besonders vorteilhaft erwiesen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die verbraucherunempfindliche Ansteuerfrequenz eine ISO-Testfrequenz ist und insbesondere 50 Hz beträgt. Eine ISO-Testfrequenz ist eine Frequenz, welche von der Internationalen Organisation für Normierung (ISO, von engl. International Orginsation for Standardization) festgelegt ist, wobei elektrische Störungen bis zu einem bestimmten Grad, die mit der Frequenz der ISO-Testfrequenz auftreten, von einem entsprechend zertifizierten elektrischen Verbraucher toleriert werden müssen, ohne dass dieser in seiner Betriebsfähigkeit eingeschränkt wird oder Schaden nimmt. Der Vorteil einer ISO-Testfrequenz als verbraucherunempfindliche Frequenz im Sinne der Erfindung liegt somit darin, dass entsprechend zertifizierte elektrische Verbraucher – besonders in sicherheitskritischen Systemen wie z. B. Fahrzeugbremsanlagen, welche üblicherweise ausschließlich ISO-zertifizierte Verbraucher umfassen – gegenüber elektrischen Störungen wie Spannungs- bzw. Stromspitzen und Spannungs- bzw. Stromschwingungen vergleichsweise unempfindlich sein müssen. Beim Verlassen des Normalbetriebs und der damit einhergehenden, zunehmenden Anfälligkeit für elektrische Störungen des elektrischen Netzes kann die Ansteuerfrequenz somit auf den Wert der ISO-Testfrequenz gestellt werden, um Störungen bzw. Beschädigungen der Verbraucher zu verhindern. Das Zurückgreifen auf die ISO-Testfrequenz von 50 Hz hat sich dabei als besonders vorteilhaft herausgestellt, da auch bei 50 Hz noch eine pulsweitenmodulierte Ansteuerung einzelner Verbraucher ohne Beschränkung deren Betriebsfähigkeit und ohne wesentliche Komforteinbußen möglich ist.
Vorzugsweise zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, dass das aufzubringende Aktuatormoment in einer Steuereinheit bestimmt wird und insbesondere mittels des Zusammenhangs
in der Steuereinheit bestimmt wird, wobei M_akt das aufzubringende Aktuatormoment, p einen hydraulischen Druck, Q einen Volumenstrom, η_hyd einen Wirkungsgrad der hydraulischen Pumpe, ω eine Drehfrequenz der hydraulischen Pumpe und η_hyd einen Wirkungsgrad des Aktuators bezeichnet. Da der Aktuator und üblicherweise ein Großteil der weiteren Verbraucher von der Steuereinheit gesteuert bzw. geregelt werden, führt die zusätzliche Verwendung der Steuereinheit zum Einstellen der Ansteuerfrequenz zu dem Vorteil, dass keine gesonderten Stellgeräte speziell für das Einstellen der Ansteuerfrequenz benötigt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann im Wesentlichen ohne zusätzliche Bauelemente in die Steuereinheit implementiert werden. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Verwendung des genannten physikalischen Zusammenhangs zur Bestimmung des aufzubringenden Aktuatormoments, da auf diese Weise nur Informationen benötigt werden, welche in der Steuereinheit in der Regel ohnehin zur Verfügung stehen.
Zweckmäßigerweise ist es vorgesehen, dass das Tastverhältnis von der Steuereinheit bestimmt wird und insbesondere aus einem Motorkennfeld ausgelesen wird, wobei das Motorkennfeld das Aktuatormoment mit dem Tastverhältnis verknüpft. Indem die Steuereinheit das Tastverhältnis der pulsweitenmodulierten elektrischen Ansteuerung bestimmt, z. B. durch Berechnung über das aufzuwendende Aktuatormoment, liegen in der Steuereinheit stets aktuelle Werte über den Betriebszustand des Aktuators vor. Somit kann bei Verlassen des Normalzustands die Ansteuerfrequenz von der Steuereinheit vergleichsweise schnell auf einen verbraucherunempfindlichen Wert gestellt werden. Sofern das Tastverhältnis aus einem Motorkennfeld ausgelesen wird, welches bevorzugt in einem elektronischen Speicher der Steuereinheit hinterlegt ist, ergibt sich der zusätzliche Vorteil, dass keine Rechenleistung der Steuereinheit zur Bestimmung des Tastverhältnisses bzw. des Aktuatorstroms aufgewandt werden muss.
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass das Tastverhältnis aus einem Druckkennfeld ausgelesen wird, wobei das Druckkennfeld den hydraulischen Druck mit dem Tastverhältnis verknüpft. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass der benötigte Aktuatorstrom bzw. das benötigte Tastverhältnis unmittelbar und im Wesentlichen ohne Rechenaufwand durch die Steuereinheit anhand des hydraulischen Drucks bestimmt werden kann, da der hydraulische Druck ohnehin bekannt ist. Somit wird kein zusätzlicher Mess- oder Rechenaufwand benötigt.
Außerdem ist es vorteilhaft, dass der Normalbetrieb bei einem Überschreiten eines vorgegebenen Aktuatorstroms, insbesondere eines Aktuatorstroms von 15 A, verlassen wird. Dieser Wert hat sich als Grenzwert des Normalbetriebs im elektrischen Netz eines Kraftfahrzeugs als besonders geeignet erwiesen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der Normalbetrieb bei einem Überschreiten eines Aktuatorstroms, welcher einer Puls-zu-Puls-Differenzspannung von 6 V entspricht, verlassen wird, wobei die Puls-zu-Puls-Differenzspannung aus einem Differenzspannungskennfeld ausgelesen wird und wobei das Differenzspannungskennfeld den Aktuatorstrom mit einer Puls-zu-Puls-Differenzspannung verknüpft. Somit muss weder eine gesonderte Grenzdifferenzspannung vorgegeben noch eine Betriebsspannung erfasst werden. Da der Aktuatorstrom ohnehin bekannt ist, kann somit auf einfache Weise und im Wesentlichen ohne zusätzlichen Mess- und Rechenaufwand das Verlassen des Normalbetriebs erkannt werden. Eine Puls-zu-Puls-Differenzspannung von mehr als 6 V in der pulsweiten-modulierten elektrischen Ansteuerung in Verbindung mit einem entsprechenden Aktuatorstrom kann bei einer komfortorientiert gestellten Ansteuerfrequenz bereits bei einer Vielzahl von an das elektrische Netz angeschlossenen Verbrauchern zu Betriebsstörungen führen. Auch Beschädigungen können oftmals nicht mehr ausgeschlossen werden. Um dies zu vermeiden, wird beim Überschreiten einer Puls-zu-Puls-Differenzspannung von mehr als 6 V die Ansteuerfrequenz auf einen verbraucherunempfindlichen Wert gestellt.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass der Normalbetrieb beim Überschreiten einer Puls-zu-Puls-Differenzspannung von 6 V der elektrischen Ansteuerung verlassen wird. Unabhängig vom Aktuatorstrom kann eine Puls-zu-Puls-Differenzspannung von 6 V oder mehr zu Beschädigungen und Betriebsstörungen anderer an das elektrische Netz angeschlossener Verbraucher führen. Indem das Überschreiten einer Puls-zu-Puls-Differenzspannung von 6 V als Verlassen des Normalbetriebs erkannt wird, werden sowohl Betriebsstörungen als auch Beschädigungen anderer Verbraucher vermieden. Außerdem ist es möglich, die elektrische Spannung bzw. die Puls-zu-Puls-Differenzspannung direkt zu messen anstatt sie aus einem Differenzspannungskennfeld auszulesen, was die zuverlässige Erkennung des Verlassens des Normalbetriebs weiter verbessert.
Eine Puls-zu-Puls-Differenzspannung von mehr als 6 V in der pulsweiten-modulierten elektrischen Ansteuerung kann bei einer komfortorientiert gestellten Ansteuerfrequenz bereits bei einer Vielzahl von an das elektrische Netz angeschlossenen Verbrauchern zu Betriebsstörungen führen. Auch Beschädigungen können oftmals nicht mehr ausgeschlossen werden. Um dies zu vermeiden, wird beim Überschreiten einer Puls-zu-Puls-Differenzspannung von mehr als 6 V die Ansteuerfrequenz auf einen verbraucherunempfindlichen Wert gestellt.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Steuereinheit zum Stellen einer Ansteuerfrequenz eines komfortorientiert betreibbaren elektrischen Aktuators in einem elektrischen Netz und umfasst erste Stellmittel zum Stellen eines Tastverhältnisses einer pulsweitenmodulierten Ansteuerung des Aktuators, wobei das Tastverhältnis mit einer Ansteuerfrequenz getaktet wird, Bestimmungsmittel zum Bestimmen eines aufzubringenden Aktuatormoments, Spannungsauslesemittel zum Auslesen einer Spannung der pulsweitenmodulierten Ansteuerung und Speichermittel zum Speichern eines Motorkennlinienfelds. Die erfindungsgemäße Steuereinheit zeichnet sich dadurch aus, dass sie zusätzlich zweite Stellmittel zum Stellen der Ansteuerfrequenz umfasst und das erfindungsgemäße Verfahren ausführt. Die erfindungsgemäße Steuereinheit umfasst somit alle notwendigen Mittel zur Ausführung des erfindungsgemäßen Stellverfahrens und ermöglicht auf einfache Weise einen zuverlässigen Betrieb aller an das elektrische Netz angeschlossenen Verbraucher. Daraus ergeben sich die bereits beschriebenen Vorteile.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Verwendung der Steuereinheit zum Stellen einer Ansteuerfrequenz eines komfortorientiert betreibbaren elektrischen Aktuators in einer elektrohydraulischen Kraftfahrzeugbremsanlage.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand von Figuren.
Es zeigen
1 Pulszüge elektrischer Ansteuerungen mit unterschiedlichen Tastverhältnissen und unterschiedlichen Ansteuerfrequenzen,
2 schematisch eine erfindungsgemäße Steuereinheit und
3 ein Flussdiagramm mit einem möglichen Ablauf des erfindungsgemäßen Stellverfahrens.
1a zeigt Pulszug 11, welcher eine pulsweitenmodulierte elektrische Ansteuerung mit einem Tastverhältnis von 1:1 darstellt und Pulszug 12, welcher ebenfalls eine pulsweitenmodulierte Ansteuerung mit einem Tastverhältnis von 1:1 darstellt, aber eine unterschiedliche Ansteuerfrequenz aufweist. Pulszug 12 ist gegenüber Pulszug 11 mit einer höheren Ansteuerfrequenz getaktet, was zu kürzeren Einzelpulsen führt. Die höhere Ansteuerfrequenz bewirkt außerdem eine im Vergleich zu Pulszug 11 gleichmäßigere und damit komfortorientiertere Ansteuerung des Aktuators (nicht dargestellt).
In 1b sind Pulszug 13 und Pulszug 14 zu sehen, welche ein identisches Tastverhältnis von 2:1 aufweisen, sich jedoch in ihrer Ansteuerfrequenz unterscheiden. Pulszug 14 bewirkt aufgrund seiner im Vergleich zu Pulszug 13 höheren Ansteuerfrequenz eine gleichmäßigere und komfortorientiertere Ansteuerung des Aktuators (nicht dargestellt). Wegen des höheren Tastverhältnisses von Pulszügen 13 und 14 im Vergleich zu Pulszügen 11 und 12 werden in 1b höhere Ströme geführt, da das Tastverhältnis der Pulszüge den jeweiligen Aktuatorstrom festlegt.
In 2 ist Steuereinheit 21 zu sehen, welche erste Stellmittel 22 zum Stellen eines Tastverhältnisses einer pulsweitenmodulierten Ansteuerung eines elektrischen Aktuators, Bestimmungsmittel 23 zum Bestimmen eines aufzubringenden Aktuatormoments, Spannungsauslesemittel 24 zum Auslesen einer Spannung der pulsweitenmodulierten Ansteuerung, Speichermittel 25 zum Speichern eines Motorkennfelds und zweite Stellmittel 26 zum Stellen einer Ansteuerfrequenz umfasst. Steuereinheit 21 weist außerdem elektrischen Eingang 27 und elektrischen Ausgang 28 auf. Elektrischer Eingang 27 ist mit dem elektrischen Fahrzeugbordnetz verbunden. Die über Eingang 27 zugeführte Leistung wird in eine pulsweitenmodulierte elektrische Ansteuerung mit vorgegebenem Tastverhältnis und vorgegebener Ansteuerfrequenz gewandelt und über elektrischen Ausgang 28 in Form eines Pulszugs an den Aktuator (nicht dargestellt) geführt. Das jeweilige Tastverhältnis wird über erste Stellmittel 22 eingestellt, welche entsprechend dem aufzubringenden Aktuatormoment mittels einer An-Aus-Modulation im Mittel einen dem aufzubringenden Aktuatormoment entsprechenden Aktuatorstrom einstellen. Das aufzubringende Aktuatormoment wiederum wird von Bestimmungsmitteln 23 über den physikalischen Zusammenhang
berechnet. M_akt bezeichnet dabei das aufzubringende Aktuatormoment, p den hydraulischen Druck, Q den Volumenstrom, η_hyd den Wirkungsgrad der hydraulischen Pumpe, ω die Drehfrequenz der hydraulischen Pumpe und η_hyd den Wirkungsgrad des Aktuators. Das jeweilige Tastverhältnis, welches dem aufzubringenden Aktuatormoment entspricht, wird von ersten Stellmitteln 22 aus Speichermitteln 25 ausgelesen, welche ein Motorkennfeld enthalten. Das Motorkennfeld ordnet einem aufzubringenden Aktuatormoment ein Tastverhältnis zu. Wenn der Aktuatorstrom einen Wert von 15 A überschreitet, erkennen zweite Stellmittel 26, dass der Aktuator den Normalbetrieb verlässt und reduzieren die Ansteuerfrequenz von 18 kHz auf 50 Hz, was einer ISO-Testfrequenz entspricht. Auch wenn Spannungsauslesemittel 24 eine Puls-zu-Puls-Differenzspannung von 6 V oder mehr erkennen, reduzieren zweite Stellmittel 26 die Ansteuerfrequenz von 18 kHz auf 50 Hz. Somit werden alle weiteren an das Fahrzeugbordnetz angeschlossenen Verbraucher vor Funktionsstörungen und Beschädigungen bewahrt, da alle an das Fahrzeugbordnetz angeschlossenen Verbraucher derart ausgelegt sein müssen, dass sie gegenüber elektrischen Störungen, welche mit einer Frequenz von 50 Hz auftreten, weitestgehend resistent und unbeeinflussbar sein müssen.
3 zeigt ein Flussdiagramm mit einem möglichen Ablauf des erfindungsgemäßen Stellverfahrens. In Verfahrensschritt 31 wird zunächst das aufzubringende Aktuatormoment bestimmt. Im folgenden Schritt 32 wird der für das aufzubringende Aktuatormoment notwendige Aktuatorstrom bestimmt und ein dem Aktuatorstrom entsprechendes Tastverhältnis wird aus einem Motorkennfeld ausgelesen. In Verfahrensschritt 33 wird nun der Aktuatorstrom als pulsweitenmodulierte elektrische Ansteuerung in Form eines pulsweitenmodulierten Pulszugs an den Aktuator ausgegeben. Gleichzeitig wird in Schritt 34 abhängig von der Höhe des ausgegebenen Aktuatorstroms eine Fallunterscheidung für die beiden Situationen durchgeführt, dass der Aktuatorstrom kleiner oder gleich als 15 A ist bzw. größer als 15 A ist. In ersterem Fall wird der in Schritt 33 erzeugte pulsweitenmodulierten Pulszug in Schritt 35 mit einer Ansteuerfrequenz von 18 kHz komfortorientiert getaktet.
In letzterem Fall hingegen wird der in Schritt 33 erzeugte pulsweitenmodulierten Pulszug in Schritt 36 mit einer ISO-Testfrequenz von 50 Hz getaktet, um Betriebsstörungen und Beschädigungen der an das elektrische Netz angeschlossenen Verbraucher zu vermeiden.

Claims

Stellverfahren zum Stellen einer Ansteuerfrequenz eines komfortorientiert betreibbaren elektrischen Aktuators in einem elektrischen Netz, – bei welchem ein aufzubringendes Aktuatormoment bestimmt wird, – wobei ein Tastverhältnis einer pulsweitenmodulierten elektrischen Ansteuerung des Aktuators entsprechend dem aufzubringenden Aktuatormoment gestellt oder geregelt wird, – wobei das Tastverhältnis einen Aktuatorstrom festlegt und – wobei das Tastverhältnis mit der Ansteuerfrequenz getaktet wird, wobei die Ansteuerfrequenz im Normalbetrieb des Aktuators komfortorientiert eingestellt wird und bei Verlassen des Normalbetriebs auf einen verbraucherunempfindlichen Wert eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerfrequenz im Normalzustand unter Berücksichtigung von elektrischen Resonanzen des elektrischen Netzes aufgrund von Widerständen, Induktivitäten und Kapazitäten eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator ein elektrischer Motor einer hydraulischen Pumpe in einer elektrohydraulischen Fahrzeugbremsanlage ist.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerfrequenz im Normalzustand auf 18 kHz eingestellt wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die verbraucherunempfindliche Ansteuerfrequenz eine ISO-Testfrequenz ist.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das aufzubringende Aktuatormoment in einer Steuereinheit (21) bestimmt wird und insbesondere mittels des Zusammenhangs
in der Steuereinheit (21) bestimmt wird, wobei M_akt das aufzubringende Aktuatormoment, p einen hydraulischen Druck, Q einen Volumenstrom, η_hyd einen Wirkungsgrad der hydraulischen Pumpe, ω eine Drehfrequenz der hydraulischen Pumpe und η_hyd einen Wirkungsgrad des Aktuators bezeichnet.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Tastverhältnis von der Steuereinheit (21) bestimmt wird und insbesondere aus einem Motorkennfeld ausgelesen wird, wobei das Motorkennfeld das Aktuatormoment mit dem Tastverhältnis verknüpft.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Tastverhältnis aus einem Druckkennfeld ausgelesen wird, wobei das Druckkennfeld den hydraulischen Druck mit dem Tastverhältnis verknüpft.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Normalbetrieb bei einem Überschreiten eines vorgegebenen Aktuatorstromsverlassen wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Normalbetrieb bei einem Überschreiten eines Aktuatorstroms, welcher einer Puls-zu-Puls-Differenzspannung von 6 V entspricht, verlassen wird, wobei die Puls-zu-Puls-Differenzspannung aus einem Differenzspannungskennfeld ausgelesen wird und wobei das Differenzspannungskennfeld den Aktuatorstrom mit einer Puls-zu-Puls-Differenzspannung verknüpft.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Normalbetrieb beim Überschreiten einer vorgegebenen Puls-zu-Puls-Differenzspannung der elektrischen Ansteuerung, insbesondere einer Puls-zu-Puls-Differenzspannung von 6 V der elektrischen Ansteuerung, verlassen wird.
Steuereinheit (21) zum Stellen einer Ansteuerfrequenz eines komfortorientiert betreibbaren elektrischen Aktuators in einem elektrischen Netz, umfassend erste Stellmittel (22) zum Stellen eines Tastverhältnisses einer pulsweitenmodulierten Ansteuerung des Aktuators, wobei das Tastverhältnis mit einer Ansteuerfrequenz getaktet wird, Bestimmungsmittel (23) zum Bestimmen eines aufzubringenden Aktuatormoments, Spannungsauslesemittel (24) zum Auslesen einer Spannung der pulsweitenmodulierten Ansteuerung, Speichermittel (25) zum Speichern eines Motorkennfelds, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (21) zweite Stellmittel (26) zum Stellen der Ansteuerfrequenz umfasst und ein Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10 ausführt.
Verwendung der Steuereinheit nach Anspruch 11 in einer elektrohydraulischen Kraftfahrzeugbremsanlage.