DE102012214346A1

DE102012214346A1 - Verfahren zur Ansteuerung einer elektrischen Komponente in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102012214346A1
Application number: DE201210214346
Authority: DE
Inventors: Ruediger Schoen-Hermenau; Timo Vogt; Andreas Schmidtlein; Juergen Sierts
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-08-13
Filing date: 2012-08-13
Publication date: 2014-02-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer elektrischen Komponente in einem Kraftfahrzeug über eine elektrische bzw. elektronische Schaltung, wobei die Ansteuerung zu einer Erwärmung wenigstens einer Schaltungskomponente der Schaltung führt. Das Verfahren enthält ein erstes und ein zweites Ansteuerverfahren, wobei das zweite Ansteuerverfahren zu einer geringeren Erwärmung der Schaltungskomponente gegenüber dem ersten Ansteuerverfahren führt. Die Ansteuerung erfolgt zuerst mittels des ersten Ansteuerverfahrens und nach Erreichen eines Umschaltkriteriums erfolgt die Ansteuerung mittels des zweiten Ansteuerverfahrens.

Description

Stand der Technik
Während des Einsatzes von Radschlupfregelungssystemen in Fahrzeugen können thermisch belastende Fahrsituationen vorkommen. Da die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls eines solchen Systems infolge thermischer Überlastung nur äußerst gering sein darf, müssen sämtliche elektronischen und elektrisch belasteten Komponenten auf eine entsprechend hohe thermische Belastung ausgelegt sein, was hohe Kosten verursacht.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer elektrischen Komponente in einem Kraftfahrzeug über eine elektrische bzw. elektronische Schaltung, wobei die Ansteuerung zu einer Erwärmung wenigstens einer Schaltungskomponente der Schaltung oder einer peripher belasteten Komponenten führt,

– enthaltend ein erstes und ein zweites Ansteuerverfahren, wobei das zweite Ansteuerverfahren zu einer geringeren Erwärmung der Schaltungskomponente oder der peripheren Komponente gegenüber dem ersten Ansteuerverfahren führt,
– wobei die Ansteuerung zuerst mittels des ersten Ansteuerverfahrens erfolgt und
– wobei nach Erreichen bzw. Erfülltsein bzw. Erfüllung eines Umschaltkriteriums die Ansteuerung mittels des zweiten Ansteuerverfahrens erfolgt.

Durch die Erfindung wird es ermöglicht, die elektrische bzw. elektronische Schaltung und alle dadurch peripher belasteten Komponenten auf eine geringere thermische Verlustleistung spezifiziert auszuführen und damit kostengünstiger zu machen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Umschaltkriterium um das Erreichen eines Zeitintervalls vorgegebener Länge durch das erste Ansteuerverfahren, d.h. eine Ansteuerung während eines Zeitintervalls vorgegebener Länge durch das erste Ansteuerverfahren, handelt. Dieses Umschaltkriterium ist technisch besonders einfach auszuführen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Schaltungskomponente oder der peripheren Komponente gemessen oder ermittelt, d.h. mittels eines Modells berechnet, wird und dass es sich bei dem Umschaltkriterium um das Erreichen einer vorgegebenen Temperatur der Schaltungskomponente handelt. Die Temperatur der Schaltungskomponente kann dabei anhand eines Sensors gemessen werden. Alternativ kann die Temperatur auch mittels eines Temperaturmodells der Schaltungskomponente bzw. peripheren Komponente ermittelt bzw. berechnet werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der elektrischen Komponente um einen Elektromotor handelt. Insbesondere kann es sich bei dem Elektromotor um den Antrieb der Rückförderpumpe in einem Radschlupfregelungssystem handeln.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Schaltungskomponente um einen Leistungsschalter oder ein Relais handelt. Diese Bauelemente sind besonders gefährdet hinsichtlich einer Überhitzung.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ansteuerverfahren den Elektromotor auf eine erste Drehzahl ansteuert und das zweite Ansteuerverfahren den Elektromotor auf eine zweite Drehzahl ansteuert, wobei die zweite Drehzahl höher als die erste Drehzahl ist. Die höhere Drehzahl des Elektromotors ist zwar mit stärkerer Geräuschentwicklung verbunden, ist jedoch für den Leistungsschalter bzw. das Relais, über den bzw. das der Motor ein- und ausgeschaltet wird, thermisch weniger belastend, d.h. erzeugt dort weniger Ohmsche Wärme.
Weiter umfasst die Erfindung eine Vorrichtung bzw. ein Steuergerät zur Ansteuerung einer elektrischen Komponente in einem Kraftfahrzeug. Diese bzw. dieses enthält Mittel, die zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren ausgestaltet sind. Diese Mittel sind insbesondere ein Speicherelement, auf dem der Programmcode zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren abgespeichert ist.
Die Zeichnung besteht aus 1 und 2.
1 zeigt die Motorrelaistemperatur als Funktion der Zeit bei der Ansteuerung eines Elektromotors mit verschiedenen Drehzahlen.
2 zeigt den grundlegenden Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Es gibt Software-Ansteuerungsarten von Systemen, welche zu einer geringeren thermischen Belastung einzelner Komponenten und des Gesamtsystems führen. Allerdings beeinflusst eine solche hardwareschonende Softwareansteuerung häufig den Komfort des Systems für den Kunden negativ. Der Kern der Erfindung besteht in der Implementierung von zwei Ansteuermodellen für ein Radschlupfregelungssystem. Im Normalbetrieb wird eine möglichst komfortorientierte und geräuscharme Ansteuerungsart für die Aktuatoren des Radschlupfregelungssystems gemäß einem ersten Ansteuerungsmodell verwendet. Dabei wird auch eine hohe Verlustleistung in den elektrischen und elektronischen Komponenten in Kauf genommen. Parallel dazu wird im Steuergerät ein Umschaltmodell implementiert, welches über eine Zeitsteuerung oder ein Temperaturmodell einen thermisch kritischen Zustand elektrischer bzw. elektronischer Komponenten erkennt. Droht ein solcher thermisch kritischer Zustand, dann werden die Aktuatoren des Radschlupfregelungssystems mittels eines zweiten Ansteuerungsmodells angesteuert, welches gegenüber dem ersten Ansteuerungsmodell verlustleistungsärmer ist, jedoch Nachteile bzgl. des Komforts in Kauf nimmt, insbesondere handelt es sich dabei um eine geräuschvollere Ansteuerung. Dadurch kann der Vorteil eines hohen Kundenkomforts im Normalbetrieb mit einem robusten Betrieb bei Extremlastfällen, welche nur in Notsituationen vorkommen, vereint werden.
Die einfachste Umsetzung eines Umschaltmodells besteht in einer Zeitsteuerung, d.h. nachdem das erste Ansteuermodell eine vorgegebene Zeit aktiv war, wird auf das hardwareschonende zweite Ansteuermodell umgeschaltet. Eine erweiterte Umsetzung des Umschaltmodells kann in einem Thermikmodell für die kritischen elektrisch belasteten Bauteile bestehen. Als Eingangsgrößen für dieses Thermikmodell dienen beispielsweise die elektrische Last, insbesondere die Impedanzwerte der Rückförderpumpe, die Starttemperatur und die Ansteuerungsdauer.
Als Beispiel für eine derartige Zeitsteuerung wird ein Antriebsschlupfregelungssystem betrachtet. Dort wird beispielsweise nach 25s Ansteuerung auf eine hardwareschonende Ansteuerung umgeschaltet. Aus Fahrerstudien und Beobachtungsdaten ist bekannt, dass eine sich über mehr als 25 Sekunden erstreckende Antriebsschlupfregelung in der Praxis fast nie vorkommt. Während einer ASR-Regelung ist die Ansteuerelektronik für die Rückförderpumpe, welche den fahrerunabhängigen Bremsdruckaufbau bewerkstelligt, thermisch besonders stark belastet. Deshalb wird nach Ablauf des Zeitintervalls von 25 s der Pumpenmotor der Rückförderpumpe in einem für die Ansteuerelektronik energetisch günstigeren Arbeitsbereich betrieben. Ein für die Ansteuerelektronik bzw. -elektrik energetisch verlustärmerer Arbeitsbereich liegt vor, wenn die Drehzahl des Pumpenmotors erhöht wird. Dies ist dadurch bedingt, dass systembedingt bei hoher Drehzahl die hydraulische Last am Motor sinkt. Weiter bestehen die elektrischen Verluste nur zum Teil aus ohmschen Anteilen. Ein anderer teil sind Schaltverluste, welche von der Ansteuerfrequenz anhängen. Systembedingt sinkt die Frequenz bei hohen Drehzahlen.
In 1 ist in Abszissenrichtung die Zeit in Sekunden aufgetragen, in Ordinatenrichtung die Motorrelaistemperatur in Grad Celsius. Das Motorrelais steuert die Ein- und Ausschaltung der Rückförderpumpe. Die drei eingezeichneten Kennlinien 101, 102 und 103 geben die zeitliche Entwicklung der Motorrelaistemperatur an. 101 ist der Temperaturverlauf bei einer Motordrehzahl von 1000 Umdrehungen pro Minute, 102 kennzeichnet die Motordrehzahl von 3500 Umdrehungen pro Minute und 103 ist der Temperaturverlauf bei 5000 Umdrehungen pro Minute. Die Kennlinien 102 und 103 erstrecken sich dabei über das Zeitintervall von t = 25 s bis T = 120 s und stellen den Temperaturverlauf dar, wenn bis zur Zeit t = 25 s der Pumpenmotor mit einer Drehzahl von 1000 Umdrehungen/Minute betrieben wurde und danach die Drehzahl auf 3500 bzw. 5000 Umdrehungen pro Minute erhöht wird. Musste bei einem rein komfortorientierten Betrieb des Motors mit 1000 rpm das Motorrelais auf eine Maximaltemperatur von ungefähr 180 Grad Celsius ausgelegt werden, kann nunmehr durch die Erhöhung der Motordrehzahl ab einer Ansteuerdauer von 25 s das Motorrelais auf eine Maximaltemperatur von nur noch 150 Grad Celsius ausgelegt werden. Das dadurch bedingte lautere Motorgeräusch kann in Kauf genommen werden, da eine Ansteuerdauer von mehr als 25 s in der Praxis ohnehin kaum auftritt.
Analog zur Motoransteuerung kann die vorliegende Erfindung beispielsweise auch für die Ansteuerung von Magnetventilen in einem Bremskreis eingesetzt werden.
Der grundlegende Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in dem Flussdiagramm in 2 dargestellt. Nach dem Start des Verfahrens in Block 200 wird in Block 201 die elektrische Komponente mittels eines ersten Ansteuerverfahrens angesteuert. Anschließend wird in Block 203 überprüft, ob ein vorgegebenes Umschaltkriterium erfüllt ist. Ist dieses nicht erfüllt, dann wird in Block 201 das erste Ansteuerverfahren weitergeführt. Ist das Umschaltkriterium jedoch erfüllt, dann wird in Block 202 die elektrische Komponente nunmehr mit dem zweiten Ansteuerverfahren angesteuert. In Block 204 endet das erfindungsgemäße Verfahren.

Claims

Verfahren zur Ansteuerung einer elektrischen Komponente in einem Kraftfahrzeug über eine elektrische bzw. elektronische Schaltung, wobei die Ansteuerung zu einer Erwärmung wenigstens einer Schaltungskomponente der Schaltung oder einer peripheren Komponente führt, – enthaltend ein erstes (201) und ein zweites (202) Ansteuerverfahren, wobei das zweite Ansteuerverfahren (202) zu einer geringeren Erwärmung der Schaltungskomponente oder der peripheren Komponente gegenüber dem ersten Ansteuerverfahren (201) führt, – wobei die Ansteuerung zuerst mittels des ersten Ansteuerverfahrens (201) erfolgt und – wobei nach Erfülltsein eines Umschaltkriteriums (203) die Ansteuerung mittels des zweiten Ansteuerverfahrens (202) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Umschaltkriterium (203) um das Erreichen eines Zeitintervalls vorgegebener Länge durch das erste Ansteuerverfahren (201) handelt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Schaltungskomponente oder der peripheren Komponente gemessen oder ermittelt wird und dass es sich bei dem Umschaltkriterium (203) um das Erreichen einer vorgegebenen Temperatur der Schaltungskomponente oder der peripheren Komponente handelt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der elektrischen Komponente um einen Elektromotor handelt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Elektromotor um den Antrieb der Rückförderpumpe in einem Radschlupfregelungssystem handelt.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Schaltungskomponente um einen Leistungsschalter oder ein Relais handelt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ansteuerverfahren (201) den Elektromotor auf eine erste Drehzahl ansteuert und das zweite Ansteuerverfahren (202) den Elektromotor auf eine zweite Drehzahl ansteuert, wobei die zweite Drehzahl höher als die erste Drehzahl ist.
Vorrichtung zur Ansteuerung einer elektrischen Komponente in einem Kraftfahrzeug, enthaltend Mittel, die zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren ausgestaltet sind.