DE102014200528A1 - Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Lenkunterstützung für ein Kraftfahrzeug sowie elektrische Lenkunterstützung und entsprechend ausgestattetes Kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Lenkunterstützung für ein Kraftfahrzeug sowie elektrische Lenkunterstützung und entsprechend ausgestattetes Kraftfahrzeug Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Lenkunterstützung für ein Kraftfahrzeug (1) mit einem Start-Stopp-System. Das Start-Stopp-System ist dazu ausgebildet, um eine laufende Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs (1) zu Beginn einer Stopp-Phase temporär abzuschalten und am Ende der Stopp-Phase in einer Start-Phase wieder zu starten. Dabei wird ein Elektromotor (6) der Lenkunterstützung mit elektrischem Strom betrieben. Erfindungsgemäß sind hierzu folgende Schritte vorgesehen: – Betreiben des Elektromotors (6) während der Stopp-Phase mit akkumuliertem elektrischen Strom; – Beobachten des durch den Elektromotor (6) hervorgerufenen Verbrauchs an akkumuliertem Strom ab Beginn der Stopp-Phase; – Abschätzen eines zukünftigen Verbrauchs an akkumuliertem Strom durch den Elektromotor (6) auf Basis des bisherigen Verbrauchs an akkumuliertem Strom; – Organisieren der Lenkunterstützung während der Stopp-Phase derart, dass auf Basis des abgeschätzten zukünftigen Verbrauchs an akkumuliertem Strom durch den Elektromotor (6) dessen Versorgung mit akkumulierten Strom bei Bedarf reglementiert wird. Weiterhin ist die Erfindung auf eine Lenkunterstützung zur Durchführung des Verfahrens sowie ein entsprechend ausgestattetes Kraftfahrzeug (1) gerichtet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Lenkunterstützung für ein Kraftfahrzeug mit einem Start-Stopp-System. Die Erfindung betrifft weiter eine zugehörige elektrische Lenkunterstützung für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7 sowie ein entsprechend ausgestattetes Kraftfahrzeug nach Anspruch 10.
  • Start-Stopp-Systeme sowie auf die Lenkvorrichtungen von Kraftfahrzeugen wirkende Unterstützungs- und Assistenzsysteme sind hinreichend bekannt. Letztere reichen von mittlerweile nahezu vollständig etablierten Servolenkungen bis hin zu selbsttätig agierenden Lenksystemen; beispielsweise in Einparksituationen. Überdies greifen derartige Systeme vermehrt auch während der Fahrt aktiv in den Lenkvorgang ein, um den Fahrkomfort und die Sicherheit für die Insassen zu erhöhen. Start-Stopp-Systeme verfolgen dagegen die Reduzierung des CO2-Ausstoßes, indem die Brennkraftmaschine des insbesondere bis zum Stillstand abgebremsten Kraftfahrzeugs abgeschaltet wird. Am Ende dieser Stopp-Phase wird dessen Brennkraftmaschine dann erneut gestartet, um die Weiterfahrt zu ermöglichen.
  • Servolenkungen unterscheiden sich in der Form ihres Antriebes. Übliche hydraulisch betriebene Servolenkungen dienen primär der reinen Lenkkraftunterstützung. Neuartige Systeme weisen hingegen einen elektrisch angetriebene Motor auf (EHPS = „Electric Hydraulic Power Steering“). Hierdurch ist ein elektrohydraulischer Betrieb möglich, wobei der notwendige Hydraulikdruck über den Elektromotor aufgebaut wird. Durch den Wegfall der ansonsten über die Brennkraftmaschine angetriebenen Hydraulikpumpe bieten diese Systeme bereits energetische Vorteile. Hinzu kommt, dass deren Elektromotor nur bei Bedarf zugeschaltet wird, so dass auch kein durchgehender Leistungsverlust für die im Betrieb befindliche Brennkraftmaschine mehr vorliegt. Weitere Lenksysteme sehen dagegen die rein elektromechanische Umsetzung vor (EPS = „Electric Power Steering“ oder EPAS = „Electro Power Assisted Steering“). Diese verzichten vollständig auf den hydraulischen Anteil, da deren Unterstützung nur auf den dann direkt mit der Lenkung gekoppelten Elektromotor zurückgreift.
  • Durch die Kombination von EPS-Systemen und Start-Stopp-Systemen konnten bereits deutliche energetische Vorteile mit entsprechender CO2-Reduzierung erzielt werden. Da die Brennkraftmaschine durch einen mit elektrischem Strom betriebenen Anlasser gestartet wird, muss insbesondere der Ladezustand des Akkumulators in Form der Kraftfahrzeugbatterie überwacht werden. So wird die Entscheidung über das An- und Abstellen der Brennkraftmaschine seitens des Start-Stopp-Systems derart getroffen, dass der Akkumulator am Ende der Stopp-Phase noch ausreichend Kapazität zum Starten der Brennkraftmaschine aufweist. In diesem Zusammenhang stellt sich daher die Frage des Betriebs der Lenkunterstützung während der Stopp-Phase, in welcher die Brennkraftmaschine abgeschaltet ist.
  • Da der Elektromotor des EPS-Systems mit elektrischem Strom betrieben wird, sieht der Stand der Technik zu dessen Betrieb während der Stopp-Phase üblicher Weise zwei Möglichkeiten vor. So kann das EPS-System während der Stopp-Phase aktiv bleiben, wobei beim Detektieren einer Lenkbewegung die Brennkraftmaschine gestartet wird. Hierdurch wird die Fahrzeugbatterie im Stand nicht durch einen Verbrauch seitens des Elektromotors des EPS-Systems belastet. Auf der anderen Seite kann das EPS-System während der Stopp-Phase auch in einen Ruhezustand versetzt werden, so dass keinerlei Lenkunterstützung im Stand gegeben ist. Die Reaktivierung des EPS-Systems erfolgt dann erst wieder nach dem automatischen Neustart der Brennkraftmaschine am Ende der Stopp-Phase.
  • Beide Möglichkeiten gestatten einen nur unbefriedigenden Betrieb der elektrischen Lenkunterstützung. So führt insbesondere der Neustart der Brennkraftmaschine durch eine Lenkbewegung zu mitunter nur kurzen Stopp-Phasen. Dies umso mehr, da etwaige Lenkbewegungen durchaus auch unbewusst oder ungewollt erfolgen, beispielsweise beim Abstützen am Lenkrad während einer Körperbewegung. Aufgrund der dann tatsächlich nur kurzen Stopp-Phasen fallen die realen CO2-Einsparungen viel geringer aus als die prognostizierten. Zwar lässt dagegen die andere Möglichkeit der nicht vorhandenen Unterstützung des im Ruhezustand befindlichen EPS-Systems eine höhere CO2-Einsparung zu, gleichwohl geht diese zulasten des Komforts. Dies äußert sich insbesondere in einem fremdartigen Gefühl, welches der abrupte Verlust der Lenkunterstützung für die das Fahrzeug lenkende Person in der Stopp-Phase zwangsläufig mit sich bringt.
  • In jedem Fall kommt es beim am Ende der Stopp-Phase oder durch eine Lenkbewegung eingeleiteten Neustart der Brennkraftmaschine zu einer spürbaren Veränderung des Lenkgefühls, welche bis hin zu einem Rückschlag im Lenkrad reicht. Der Rückschlag ist darauf zurückzuführen, dass der Anlasser zum Starten der Brennkraftmaschine akkumulierten Strom benötigt, wobei die Unterstützungsleistung durch die Lenkunterstützung im Moment des Starts kurzfristig einbricht. In jedem Fall kommt es beim regulären Wechsel zwischen der Stopp- sowie Start-Phase und/oder beim durch eine Lenkbewegung initiierten Neustart der Brennkraftmaschine zu Lenkgefühlbeeinträchtigungen.
  • Angesichts dieser auftretenden Beeinträchtigungen liefern die derzeit bekannten Möglichkeiten zum Betrieb einer Lenkunterstützung mit einem Elektromotor in Kombination mit einem Start-Stopp-System daher durchaus noch Raum für Verbesserungen.
  • Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Lenkunterstützung für ein Kraftfahrzeug mit einem Start-Stopp-System sowie eine Lenkunterstützung für ein Kraftfahrzeug mit Start-Stopp-System und ein entsprechendes Fahrzeug dahingehend zu verbessern, dass der Lenkkomfort für die das Kraftfahrzeug lenkende Person während einer Stopp-Phase trotz reduziertem CO2-Ausstoß erhöht werden kann.
  • Der verfahrensmäßige Teil dieser Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Lösungen der gegenständlichen Teile der Aufgabe finden sich in einer Lenkunterstützung mit den Merkmalen von Anspruch 7 sowie in einem Kraftfahrzeug mit den Merkmalen von Anspruch 10.
  • Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweiligen Unteransprüche.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen.
  • Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Betreiben einer Lenkunterstützung für ein Kraftfahrzeug mit einem Start-Stopp-System vorgesehen. Dabei ist das Start-Stopp-System dazu ausgebildet, um eine laufende Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs zu Beginn einer Stopp-Phase temporär abzuschalten. Weiterhin sorgt das Start-Stopp-System dafür, dass die Brennkraftmaschine am Ende der Stopp-Phase in einer entsprechenden Start-Phase wieder gestartet wird. Insbesondere während der Stopp-Phase wird die Lenkunterstützung dabei durch akkumulierten elektrischen Strom betrieben. Besagter akkumulierter Strom wird hierbei bevorzugt durch einen mitgeführten Akkumulator in Form einer Fahrzeugbatterie bereitgestellt.
  • Erfindungsgemäß sieht das Verfahren dabei folgende Schritte vor:
    • – Betreiben des Elektromotors während der Stopp-Phase mit akkumuliertem elektrischen Strom;
    • – Beobachten des durch einen Elektromotor der Lenkunterstützung hervorgerufenen Verbrauchs an akkumuliertem Strom ab Beginn der Stopp-Phase;
    • – Abschätzen eines zukünftigen Verbrauchs an akkumuliertem Strom durch den Elektromotor auf Basis des bisherigen Verbrauchs an akkumuliertem Strom;
    • – Organisieren der Lenkunterstützung während der Stopp-Phase derart, dass auf Basis des abgeschätzten zukünftigen Verbrauchs an akkumuliertem Strom durch den Elektromotor dessen Versorgung mit akkumulierten Strom bei Bedarf reglementiert wird.
  • Die ab Beginn der Stopp-Phase erfolgende Beobachtung des durch den Elektromotor des EPS-Systems hervorgerufenen Verbrauchs an akkumuliertem Strom erfolgt dabei bevorzugt durch einen Motor-Strom-Beobachter.
  • Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht hierbei zunächst in der Tatsache, dass der Elektromotor der Lenkunterstützung auch in der Stopp-Phase eine aktive Unterstützung liefert. Auf diese Weise wird der Lenkkomfort für die das Kraftfahrzeug lenkende Person während einer Stopp-Phase deutlich erhöht. So werden auch während der Stopp-Phase vorgenommene Lenkbewegungen durch den Elektromotor unterstützt, so dass ein zumindest annähernd gleichbleibendes Lenkgefühl beibehalten werden kann. In jedem Fall kommt es hierbei zu keinerlei Beeinträchtigungen in der Stopp-Phase durch die außerhalb der Stopp-Phase ansonsten nicht vorhandene Unterstützungsleistung seitens der Lenkunterstützung. Vielmehr findet die das Fahrzeug lenkende Person sowohl während der Fahrt als auch während einer Stopp-Phase eine im Wesentlichen kontinuierliche Unterstützungsleistung vor, welche keinerlei Komforteinbußen verlangt.
  • Auch wird bei einer etwaigen Lenkbewegung nicht automatisch die Brennkraftmaschine gestartet, so dass die Erfindung trotz erhöhtem Lenkkomfort eine besonders vorteilhafte Reduzierung des CO2-Ausstoßes ermöglicht. Im Ergebnis können hierdurch insbesondere die Standzeiten des Kraftfahrzeugs während seines Betriebs dazu dienen, entsprechende Stopp-Phasen einzuleiten. Auf diese Weise können besagte Standzeiten dafür genutzt werden, um die Brennkraftmaschine abzuschalten und erst am Ende der Stopp-Phase durch die Start-Phase erneut zu starten.
  • Aufgrund der Beobachtung des durch den Elektromotor der Lenkunterstützung hervorgerufenen Verbrauchs an akkumuliertem Strom ist es nun möglich, eine Prognose für dessen zukünftigen Verbrauch abzugeben. Die auf Basis der vorherigen Beobachtung erfolgende Abschätzung des zu erwartenden zukünftigen Verbrauchs an akkumuliertem Strom durch den Elektromotor lässt nunmehr eine Organisation der Lenkunterstützung während der Stopp-Phase zu. Die Organisation der Lenkunterstützung meint hierbei, dass die Versorgung des Elektromotors mit akkumuliertem Strom bei Bedarf reglementiert wird. Mit anderen Worten wird hierbei beispielsweise auf Basis des Ladezustandes der Autobatterie und dem prognostizierten zukünftigen Verbrauch an akkumuliertem Strom durch den Elektromotor eine Regelung vorgenommen.
  • Diese Regelung beeinflusst die Versorgung des Elektromotors mit akkumuliertem Strom derart, dass dieser entweder die jeweils angeforderte Stromstärke zur Bereitstellung der jeweiligen Unterstützung im vollen Maße erhält oder nicht. Während des Betriebs der Lenkunterstützung in der Stopp-Phase können unterschiedlich hohe Stromstärken seitens des Elektromotors angefordert werden. Diese sind unter anderem von dem Lenkwinkel sowie der Lenkgeschwindigkeit und dem jeweiligen Widerstand abhängig. Sollte die getroffene Abschätzung einen hohen zukünftigen Verbrauch erwarten lassen, so kann die maximal mögliche Stromstärke an den Elektromotor beispielsweise über einen Schwellenwert begrenzt werden. Mit anderen Worten würde hierbei jene Unterstützungsleistung durch den Elektromotor geringer ausfallen, welche eine über dem Schwellenwert liegende Stromstärke erfordern würde.
  • Bevorzugt wird hierbei kein über die Zeit feststehender Schwellenwert zur Reglementierung der Versorgung des Elektromotors mit akkumuliertem Strom verwendet, so dass auch etwaige Spitzen in der angeforderten Unterstützungsleistung zugelassen werden. Dies kann erfindungsgemäß dadurch erreicht werden, dass die Versorgung bei Bedarf insgesamt erniedrigt wird, um eine Anpassung an den prognostizierten Verbrauch zu ermöglichen. Neben der Abschätzung des möglichen Verbrauchs an akkumuliertem Strom durch den Elektromotor kann besonders bevorzugt auch eine Prognose über die mögliche Dauer der Stopp-Phase erfolgen. Aufgrund der beiden abgeschätzten Größen über den möglichen Verbrauch und dessen Dauer kann eine sehr genaue Organisation der Lenkunterstützung erfolgen. Hierfür kann der Motor-Strom-Beobachter auch einen Lerneffekt aufweisen, welcher beispielsweise auf dem üblichen Fahrverhalten basiert. Auf diese Weise kann die vorgenommene Abschätzung verbessert werden, wenn das Kraftfahrzeug insbesondere immer im gleichen Maße und auf gleichen Strecken bewegt wird. Hierbei kann dann insbesondere die typische Dauer an Haltestopps an Ampelanlagen oder im nicht fließenden Verkehr mit Einfluss nehmen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des grundsätzlichen Erfindungsgedankens wird die Reglementierung der Versorgung des Elektromotors mit akkumuliertem Strom erst mit Ablauf eines vorherigen Beobachtungszeitraums gestartet. Besagter Beobachtungszeitraum beginnt dabei erst mit Beginn der Stopp-Phase, in welcher die Brennkraftmaschine abgeschaltet ist. Dieser Beobachtungszeitraum dient dazu, eine zutreffende Abschätzung über den zukünftigen Verbrauch an akkumuliertem Strom durch den Elektromotor vornehmen zu können. So dient der Beobachtungszeitraum insbesondere dazu, den Verbrauch durch den Elektromotor aufgrund von Lenkbewegungen zu beobachten, um auf dieser Basis eine Abschätzung vornehmen zu können. Weitere Einflussfaktoren wie beispielsweise weitere zu versorgende Verbraucher können hierbei selbstverständlich mit berücksichtigt werden. Überdies kann der Beobachtungszeitraum mitunter kürzer ausfallen, sofern ein Selbstlernen des Motor-Strom-Beobachters vorgesehen ist und bereits ein gewisser Lerneffekt eingetreten ist. Sofern kein Lerneffekt vorgesehen ist, wird die Beobachtung des Verbrauchs durch den Elektromotor bei jeder Stopp-Phase neu gestartet. Der Beobachtungszeitraum kann je nach Ausgestaltung von 20 bis 30 Sekunden reichen.
  • Eine besonders bevorzugte Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist auf die Umsetzung der Reglementierung des Elektromotors in Bezug auf dessen Versorgung mit akkumuliertem Strom während der Stopp-Phase gerichtet. Hiernach ist vorgesehen, dass die aufgrund einer Unterstützungsanforderung von der Lenkunterstützung vorgesehene Höhe der Unterstützung zunächst mit einem Faktor verrechnet wird. Mit anderen Worten errechnet das EPS-System hierbei zunächst in üblicher Weise eine erforderliche Höhe in Bezug auf die Bereitstellung der angeforderten Unterstützung, welche erfindungsgemäß allerdings nicht direkt an den Elektromotor weitergegeben wird. Vielmehr wird der durch das EPS-System vorgegebene Wert der Unterstützungshöhe mit besagtem Faktor multipliziert und erst dann an den Elektromotor weitergegeben. Auf diese Weise kann die durch das EPS-System jeweils vorgesehene Unterstützungshöhe grundsätzlich über den Faktor angepasst werden, bevor der Elektromotor seine entsprechende Unterstützung vornimmt. Im Ergebnis kann der Stromverbrauch des Elektromotors bei Bedarf folglich dadurch herabgesetzt werden, dass die über den Faktor herabgesetzte Unterstützungshöhe eine gegenüber der seitens des EPS-Systems vorgesehenen Unterstützungshöhe reduzierte Stromstärke erfordert, um das entsprechend niedrigere Drehmoment zu erzeugen.
  • Besonders bevorzugt liegt der jeweilige Wert dieses Faktors in einem Bereich von 0,0 bis 1,0. Hiernach kann beispielsweise bei einem Wert von 1,0 (dies entspricht 100%) die seitens des EPS-Systems vorgegebene Unterstützungshöhe ohne Reduzierung an der Elektromotor gemeldet werden. Besonders bevorzugt kann die Reglementierung über den Faktor so erfolgen, dass dieser von der jeweiligen Höhe des seitens des EPS-Systems vorgegebenen Werts für die Unterstützung abhängig ist. So kann beispielsweise eine geringe Unterstützungshöhe mit einem Faktor näher an 1,0 kaum oder gar nicht verringert werden, während eine hohe Unterstützung mit einem Faktor weiter unter 1,0 stärker verringert wird. Hiernach werden eine hohe Leistung erfordernde Lenkbewegungen weniger unterstützt, während eine nur geringe Leistung erfordernde Lenkbewegungen kaum bis gar nicht in ihrer Unterstützung beeinflusst werden.
  • Auch wenn die das Kraftfahrzeug lenkende Person insbesondere bei einer knappen Haushaltung mit akkumuliertem Strom eine Reduzierung in der Unterstützungsleistung spüren sollte, ist hierdurch dennoch eine deutliche Komfortsteigerung gegenüber einer fehlenden Unterstützung gegeben.
  • Weiter sieht die Erfindung vor, dass die Beobachtung des durch den Elektromotor hervorgerufenen Verbrauchs an akkumuliertem Strom beendet wird, sobald die Start-Phase erkannt wird. Dieser Maßnahme liegt die Überlegung zugrunde, dass die Basis für die Abschätzung des zukünftigen Verbrauchs an akkumuliertem Strom durch den Elektromotor der Lenkunterstützung treffender auf Basis der während der Stopp-Phase beobachteten Vorgänge erfolgen kann. So können die Verbräuche in und außerhalb der Stopp-Phase stark voneinander abweichen, was keine zutreffende Abschätzung ermöglichen würde. Als Beispiel sei hier das Befahren kurvenreicher und/oder mit vielen Abbiegungen einhergehender Strecken genannt, was einen außerhalb der Stopp-Phase hohen Verbrauch an elektrischem Strom bewirken kann. Demgegenüber würden die Lenkbewegungen im Stand auf ein Minimum reduziert, so dass die vorherigen Unterstützungsleistungen keinerlei treffende Prognose für den weiteren Verlauf der Stopp-Phase zuließen. Hinzu kommt, dass auf diese Weise die jeweilige Beobachtung beim Beginn jeder Stopp-Phase neu gestartet werden kann.
  • In einer Weiterführung des Erfindungsgedankens kann der Beginn der Stopp-Phase und/oder der Start-Phase auf Basis wenigstens eines Signals aus der folgenden Aufzählung erkannt werden:
    • – Start der Brennkraftmaschine;
    • – Stoppen der Brennkraftmaschine;
    • – Drehzahl der Brennkraftmaschine;
    • – Zündung an;
    • – Zündung aus;
    • – Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs;
    • – Beschleunigung des Kraftfahrzeugs.
  • Die einzelnen Signale können beispielsweise durch einen Start-Stopp-Beobachter überwacht werden. Ziel hierbei ist eine möglichst frühzeitige Erkennung der jeweiligen Phase, um insbesondere die Beobachtung des Stromverbrauchs durch den Elektromotor während der Stopp-Phase starten zu können. Zwar kann das Signal zum Beginn und zum Ende der Stopp-Phase auch von anderer Stelle des Start-Stopp-Systems her erfolgen, allerdings weisen derartige Signale mitunter einen Zeitversatz auf.
  • Hier geht die Erfindung den Weg, dass andere Signale entweder nur oder zusätzlich zu dem zuvor ausgeführten üblichen Signal herangezogen werden, um den Beginn und/oder das Ende der Stopp-Phase möglichst frühzeitig zu erkennen. So deutet beispielsweise der Stopp der Brennkraftmaschine bei eingeschalteter Zündung (KL15) darauf hin, dass offensichtlich eine Stopp-Phase begonnen hat. Da einige Start-Stopp-Systeme das Abstellen der Brennkraftmaschine bereits ab Unterschreiten einer vordefinierten Geschwindigkeit vornehmen, kann demnach auch die Fahrzeuggeschwindigkeit genutzt werden, um allein oder in Kombination mit anderen Signalen den Beginn einer Stopp-Phase zu erkennen.
  • Besonders bevorzugt kann die während der Stopp-Phase erfolgende Organisation der Lenkunterstützung beim Erkennen der Start-Phase derart angepasst werden, dass ein fließender Übergang in der Versorgung des Elektromotors vom reglementierten akkumulierten Strom zum über die laufende Brennkraftmaschine erzeugten Strom hin erfolgt. Auf diese Weise wird eine etwaige Reglementierung in der Versorgung des Elektromotors während der Stopp-Phase nicht abrupt beim Neustart der Brennkraftmaschine aufgehoben, sondern über einen definierten Zeitraum mit einem entsprechenden Übergang an die übliche Versorgung beim Lauf der Brennkraftmaschine angepasst. Hierdurch wird nochmals der Lenkkomfort erhöht, da ein etwaiger Unterschied im Lenkverhalten in Bezug auf die Unterstützungsleistung im Lauf oder bei Stillstand der Brennkraftmaschine nur kaum oder gar nicht wahrgenommen wird.
  • So kann die Anpassung der Unterstützung im Übergang in und aus der Stopp-Phase beispielsweise über einen Rampen-Regler erfolgen, welcher den Übergang zwischen den möglichen Unterschieden in der jeweiligen Versorgung über einen definierten Zeitraum hinweg glättet. Der Rampen-Regler kann beispielsweise über den Start-Stopp-Beobachter angesteuert werden, welcher das Ende der Stopp-Phase und somit die Start-Phase erkannt hat. In jedem Fall steuert der Rampen-Regler hierbei das Übergangsverhalten zwischen den einzelnen Zuständen, welches bevorzugt fließend zu gestalten ist. Der Übergang wird dabei über die jeweiligen Rampenform und die Rampenzeit definiert. So werden größere Unterschiede in der Unterstützung bevorzugt über eine längere Rampenzeit hinweg angeglichen, während nur kleine Unterschiede in der Unterstützung eine entsprechend kurze Rampenzeit erfordern. In diesem Zusammenhang ist für die Glättung des Übergangs die Möglichkeit einer linearen Darstellung mit zu der jeweiligen Unterstützungshöhe hin gelegener quadratischer Interpolation. Hierzu werden in vorteilhafter Weise wenigstens drei Stützstellen für den Verlauf des Übergangs gewählt.
  • Das vorgeschlagene Verfahren versteht sich als Ergänzung zu bestehenden Start-Stopp-Systemen in Kombination mit einer Lenkunterstützung, so dass diese auf einfache Art und Weise nachgerüstet werden können. Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Verfahren auch Bestandteil des Start-Stopp-Systems sein, was dem eigentlichen Erfindungsgedanken in keiner Weise entgegensteht und hiermit auch beansprucht wird.
  • Das zuvor aufgezeigte erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht im Ergebnis die Erhöhung des Lenkkomforts für die das Kraftfahrzeug lenkende Person während einer Stopp-Phase bei gleichzeitig reduziertem CO2-Ausstoß. Hier geht die Erfindung den Weg einer auch während der Stopp-Phase erfolgenden Unterstützung durch den Elektromotor der Lenkunterstützung, welcher durch akkumulierten elektrischen Strom betrieben wird. Dank der angedachten Maßnahme der Beobachtung des tatsächlichen Stromverbrauchs durch den Elektromotor während eines Beobachtungszeitraums ab Beginn der Stopp-Phase kann in zutreffender Weise eine Prognose für den weiteren zu erwartenden Verbrauch getroffen werden. Eben diese Abschätzung macht sich die Erfindung nun zunutze, um die Versorgung des Elektromotors mit akkumuliertem Strom bei Bedarf zu reglementieren. Hierdurch wird eine Organisation der Lenkunterstützung während der Stopp-Phase geschaffen, um eine möglichst durchgehende Lenkunterstützung bei gleichzeitig reduziertem CO2-Ausstoß zu ermöglichen.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Lenkunterstützung für ein Kraftfahrzeug zur Durchführung des Verfahrens zum Betreiben einer Lenkunterstützung für ein Kraftfahrzeug mit einem Start-Stopp-System gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen sowie ein zugehöriges Kraftfahrzeug.
  • Hierbei ist das Start-Stopp-System dazu ausgebildet, um eine laufende Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs zu Beginn einer Stopp-Phase temporär abzuschalten und am Ende der Stopp-Phase in einer Start-Phase wieder zu starten. Weiterhin umfasst die Lenkunterstützung einen Elektromotor, welcher mit elektrischem Strom zu betreiben ist.
  • Erfindungsgemäß ist ferner ein Motor-Strom-Beobachter vorgesehen. Der Motor-Strom-Beobachter ist dazu ausgebildet, um den durch einen Elektromotor der Lenkunterstützung hervorgerufenen Verbrauch an akkumuliertem Strom ab Beginn der Stopp-Phase zu beobachten. Weiterhin ist der Motor-Strom-Beobachter dazu ausgebildet, um den zukünftigen Verbrauch des Elektromotors an akkumuliertem Strom auf Basis des bisherigen Verbrauchs an akkumuliertem Strom abzuschätzen. Auch ist besagter Motor-Strom-Beobachter dazu ausgebildet, um die Lenkunterstützung während der Stopp-Phase so zu organisieren, dass auf Basis des abgeschätzten zukünftigen Verbrauchs an akkumuliertem Strom durch den Elektromotor dessen Versorgung mit akkumulierten Strom bei Bedarf reglementiert ist.
  • Die sich daraus ergebenden Vorteile wurden bereits zuvor im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert und gelten für die erfindungsgemäße Lenkunterstützung sowie das mit einer solchen Lenkunterstützung ausgestattete Fahrzeug mit Start-Stopp-System entsprechend. Dies gilt im Übrigen auch für die nachfolgend benannten weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lenkunterstützung. Aus diesem Grund wird an dieser Stelle auf die vorherigen Ausführungen hierzu verwiesen.
  • So kann in einer vorteilhaften Weiterbildung ein Start-Stopp-Beobachter vorgesehen sein, welcher dazu ausgebildet ist, um den Beginn der Stopp-Phase und/oder der Start-Phase auf Basis wenigstens eines Signals aus der folgenden Aufzählung zu erkennen:
    • – Start der Brennkraftmaschine;
    • – Stoppen der Brennkraftmaschine;
    • – Drehzahl der Brennkraftmaschine;
    • – Zündung an;
    • – Zündung aus;
    • – Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs;
    • – Beschleunigung des Kraftfahrzeugs.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung kann ein Rampen-Regler vorgesehen sein. Dieser ist dazu ausgebildet, um die während der Stopp-Phase erfolgte Organisation der Lenkunterstützung beim Erkennen der Start-Phase derart anzupassen, dass ein fließender Übergang in der Versorgung des Elektromotors vom reglementierten akkumulierten Strom zum über die laufende Brennkraftmaschine erzeugten Strom hin ermöglicht ist.
  • Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand eines in der nachfolgenden 1 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, welches einen schematischen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.
  • Hierzu geht aus 1 zunächst ein Kraftfahrzeug 1 hervor, welches in üblicher Weise durch eine das Kraftfahrzeug 1 lenkende Person bedient wird. Hierzu weist das Kraftfahrzeug 1 ein Lenkrad 2 auf, auf welches ein Handmoment a durch die Person übertragen werden kann. Dabei wird das manuell am Lenkrad 2 aufgebrachte Handmoment a durch einen Drehmomentsensor 3 erfasst und auf ein mechanisches Lenkgetriebe 4 des Kraftfahrzeug 1 übertragen. Gleichzeitig wird die angeforderte Unterstützung auf Basis des Handmoments a und eines Lenkwinkels b an einen EPS-Regler 5 der Lenkunterstützung gemeldet. Der EPS-Regler 5 kann beispielsweise als EPS-Lenkgefühlregler und/oder als EPS-Lenkmomentregler ausgeführt sein oder einen solchen enthalten. Bevorzugt handelt es sich beim der Lenkunterstützung um ein EPAS-System.
  • Der EPS-Regler 5 berechnet nun in Form einer Lenkunterstützungsregelung die notwendige Unterstützung durch einen Elektromotor 6. Der Elektromotor 6 ist hierfür mit dem mechanischen Lenkgetriebe 4 des Kraftfahrzeugs 1 gekoppelt. Normalerweise wird anschließend eine durch das EPS-System 5 berechnete Unterstützungshöhe c an den Elektromotor 4 gemeldet, welcher entsprechend dieser Angabe die notwendige Stromstärke zu dessen Betrieb und insbesondere zur Bereitstellung des notwendigen Drehmoments zieht.
  • Erfindungsgemäß ist nun ein Motor-Strom-Beobachter 7 vorgesehen, welcher der Beobachtung des durch den Elektromotor 6 hervorgerufenen Verbrauchs an akkumuliertem Strom ab Beginn einer Stopp-Phase dient. Die nicht näher gezeigte Stopp-Phase zeichnet sich dadurch aus, dass in ihr eine ebenfalls nicht näher gezeigte Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs 1 ausgeschaltet wird.
  • Auf Basis des bisherigen Verbrauchs an akkumuliertem Strom durch den Elektromotor 6 nimmt der Motor-Strom-Beobachter 7 nun die Abschätzung eines möglichen zukünftigen Verbrauchs an akkumuliertem Strom durch den Elektromotor 6 vor. Im Ergebnis kommt es anschließend zu einer Organisation der Lenkunterstützung durch den Elektromotor 6 während der Stopp-Phase derart, dass auf Basis des abgeschätzten zukünftigen Verbrauchs an akkumuliertem Strom durch den Elektromotor 6 dessen Versorgung mit akkumulierten Strom bei Bedarf reglementiert wird. Die Reglementierung wird dabei ab einem Zeitpunkt gestartet, welcher nach Ablauf eines Beobachtungszeitraums ab Beginn der Stopp-Phase beginnt.
  • Besagte Reglementierung erfolgt über einen Faktor 8. Hierzu wird die aufgrund einer Unterstützungsanforderung von dem EPS-Regler 5 vorgesehene Unterstützungshöhe c als Information an den Elektromotors 6 mit dem Faktor 8 verrechnet. Der jeweilige Wert dieses Faktors 8 liegt dabei in einem Bereich von 0,0 bis 1,0. Das Ergebnis der Verrechnung wird anschließend in Form einer Information an den Elektromotor 6 gemeldet, welcher sodann die Unterstützung mit der reduzierten Unterstützungshöhe c'' vornimmt. Die eigentliche Regelung der Leistung des Elektromotors 6 erfolgt dabei über einen Motor-Strom-Limit-Regler 10, welcher durch den Motor-Strom-Beobachter 7 mit dem Ergebnis c' angesteuert wird. Im Sinne eines Regelkreises werden ferner auch Rückmeldungen in Form der gemessenen Stromstärke d vom Elektromotor 6 geliefert.
  • Die Beobachtung des durch den Elektromotor 6 hervorgerufenen Verbrauchs an akkumuliertem Strom durch den Motor-Strom-Beobachter 7 wird beendet, sobald das Ende der Stopp-Phase und somit eine Start-Phase erkannt wird.
  • Hierzu ist ein Start-Stopp-Beobachter 10 vorgesehen, welcher der möglichst frühzeitigen Erkennung der jeweiligen Phase dient. Dabei nutzt der Start-Stopp-Beobachter 10 Signale e, welche auf einen Start und/oder Stopp der Brennkraftmaschine hindeuten, auf das An und/oder Aus der Zündung hinweisen sowie Auskunft über die Drehzahl der Brennkraftmaschine sowie die Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Kraftfahrzeugs liefern.
  • Weiterhin wird in nicht näher gezeigter Art und Weise die während der Stopp-Phase erfolgte Organisation der Lenkunterstützung beim Erkennen der Start-Phase derart angepasst, dass ein fließender Übergang in der Versorgung des Elektromotors 6 vom reglementierten akkumulierten Strom zum über die laufende Brennkraftmaschine erzeugten Strom hin erfolgt.
  • Zudem ist ein Rampen-Regler 11 vorgesehen, welcher dazu ausgebildet ist, um die während der Stopp-Phase erfolgte Organisation der Lenkunterstützung beim Erkennen der Start-Phase derart anzupassen, dass ein fließender Übergang in der Versorgung des Elektromotors 6 vom über die Unterstützungshöhe reglementierten akkumulierten Strom zum über die laufende Brennkraftmaschine erzeugten Strom hin ermöglicht ist.
  • Etwaige mechanische Rückmeldungen f über das Fahrzeug 1, beispielsweise den Kontakt mit einem Bordstein oder die Kräfte bei einer Kurvenfahrt betreffend, werden letztlich durch die mechanische Verbindung zurück an die Person 2 gemeldet. So erfolgt auch die Umsetzung des Moments von mechanischem Lenkgetriebe 4 und Elektromotor 6 über eine Spurstangenkraft g auf das Kraftfahrzeug 1; insbesondere auf dessen nicht näher gezeigten lenkbaren Rädern.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kraftfahrzeug
    2
    Lenkrad
    3
    Drehmomentsensor
    4
    mechanisches Lenkgetriebe
    5
    EPS-Regler
    6
    Elektromotor
    7
    Motor-Strom-Beobachter
    8
    Faktor
    9
    Motor-Strom-Limit-Regler
    10
    Start-Stopp-Beobachter
    11
    Rampen-Regler
    a
    Handmoment
    b
    Lenkwinkel
    c
    Unterstützungshöhe
    c'
    Ergebnis
    c''
    reduzierte Unterstützungshöhe
    d
    Stromstärke, gemessen
    e
    Signal
    f
    Rückmeldung, mechanisch
    g
    Spurstangenkraft

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Lenkunterstützung für ein Kraftfahrzeug (1) mit einem Start-Stopp-System, welches dazu ausgebildet ist, um eine laufende Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs (1) zu Beginn einer Stopp-Phase temporär abzuschalten und am Ende der Stopp-Phase in einer Start-Phase wieder zu starten, wobei ein Elektromotor (6) der Lenkunterstützung mit elektrischem Strom betrieben wird, umfassend zumindest die folgenden Schritte – Betreiben des Elektromotors (6) während der Stopp-Phase mit akkumuliertem elektrischen Strom; – Beobachten des durch den Elektromotor (6) hervorgerufenen Verbrauchs an akkumuliertem Strom ab Beginn der Stopp-Phase; – Abschätzen eines zukünftigen Verbrauchs an akkumuliertem Strom durch den Elektromotor (6) auf Basis des bisherigen Verbrauchs an akkumuliertem Strom; – Organisieren der Lenkunterstützung während der Stopp-Phase derart, dass auf Basis des abgeschätzten zukünftigen Verbrauchs an akkumuliertem Strom durch den Elektromotor (6) dessen Versorgung mit akkumulierten Strom reglementierbar ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Reglementierung der Versorgung des Elektromotors (6) mit akkumuliertem Strom mit Ablauf eines Beobachtungszeitraums nach dem Beginn der Stopp-Phase gestartet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Reglementierung der Versorgung des Elektromotors (6) während der Stopp-Phase derart erfolgt, dass die aufgrund einer Unterstützungsanforderung von der Lenkunterstützung vorgesehene Unterstützungshöhe (c) mit einem Faktor (8) verrechnet wird, wobei ein jeweiliger Wert dieses Faktors (8) in einem Bereich von 0,0 bis 1,0 liegt.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Beobachtung des durch den Elektromotor (6) hervorgerufenen Verbrauchs an akkumuliertem Strom beendet wird, sobald die Start-Phase erkannt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Beginn der Stopp-Phase und/oder der Start-Phase auf Basis wenigstens eines Signals aus der folgenden Aufzählung erkannt wird: – Start der Brennkraftmaschine; – Stoppen der Brennkraftmaschine; – Drehzahl der Brennkraftmaschine; – Zündung an; – Zündung aus; – Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs; – Beschleunigung des Kraftfahrzeugs.
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die während der Stopp-Phase erfolgte Organisation der Lenkunterstützung beim Erkennen der Start-Phase derart angepasst wird, dass ein fließender Übergang in der Versorgung des Elektromotors (6) vom reglementierten akkumulierten Strom zum über die laufende Brennkraftmaschine erzeugten Strom hin erfolgt.
  7. Lenkunterstützung für ein Kraftfahrzeug (1), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einem Start-Stopp-System, welches dazu ausgebildet ist, um eine laufende Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs (1) zu Beginn einer Stopp-Phase temporär abzuschalten und am Ende der Stopp-Phase in einer Start-Phase wieder zu starten, wobei ein Elektromotor (6) der Lenkunterstützung mit elektrischem Strom zu betreiben ist, gekennzeichnet durch einen Motor-Strom-Beobachter (7), welcher dazu ausgebildet ist, um den durch einen Elektromotor (6) der Lenkunterstützung hervorgerufenen Verbrauch an akkumuliertem Strom ab Beginn der Stopp-Phase zu beobachten und dessen zukünftigen Verbrauch an akkumuliertem Strom auf Basis des bisherigen Verbrauchs an akkumuliertem Strom abzuschätzen, wobei der Motor-Strom-Beobachter (7) ferner dazu ausgebildet ist, um die Lenkunterstützung während der Stopp-Phase zu organisieren, so dass auf Basis des abgeschätzten zukünftigen Verbrauchs an akkumuliertem Strom durch den Elektromotor (6) dessen Versorgung mit akkumulierten Strom reglementierbar ist.
  8. Lenkunterstützung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Start-Stopp-Beobachter (10), welcher dazu ausgebildet ist, um den Beginn der Stopp-Phase und/oder der Start-Phase auf Basis wenigstens eines Signals (e) aus der folgenden Aufzählung zu erkennen: – Start der Brennkraftmaschine; – Stoppen der Brennkraftmaschine; – Drehzahl der Brennkraftmaschine; – Zündung an; – Zündung aus; – Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs; – Beschleunigung des Kraftfahrzeugs.
  9. Lenkunterstützung nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch einen Rampen-Regler (11), welcher dazu ausgebildet ist, um die während der Stopp-Phase erfolgte Organisation der Lenkunterstützung beim Erkennen der Start-Phase derart anzupassen, dass ein fließender Übergang in der Versorgung des Elektromotors (6) vom reglementierten akkumulierten Strom zum über die laufende Brennkraftmaschine erzeugten Strom hin ermöglicht ist.
  10. Kraftfahrzeug (1) mit einer Lenkunterstützung und einem Start-Stopp-System, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 9.
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