DE102015116929B4

DE102015116929B4 - Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102015116929B4
Application number: DE102015116929.0A
Authority: DE
Inventors: Philipp Schreiner; Eugen Sworowski
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-10-06
Filing date: 2015-10-06
Publication date: 2022-12-08
Anticipated expiration: 2035-10-07
Also published as: DE102015116929A1; JP2018529582A; CN108137087B; JP6615333B2; US20190106147A1; WO2017060107A1; CN108137087A

Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems (2) eines Kraftfahrzeugs mit einer Hilfskraftlenkung (4) zur Einbringung eines Unterstützungsmoments in ein Lenkgetriebe (8), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei elektromechanische Aktoren (22, 32) an einem gemeinsamen Bordnetz (50) oder an unterschiedlichen Bordnetzen mittels zumindest eines Steuergerätes (60) betrieben werden, dass eine Überspannung des Bordnetzes (50) mittels des zumindest einen Steuergerätes (60) ermittelt wird, und dass ein jeweiliges Soll-Unterstützungsmoment (24; 34) der zumindest zwei elektromechanischen Aktoren (22, 32) durch das zumindest eine Steuergerät (60) derart ermittelt wird, so dass die Überspannung des Bordnetzes (50) reduziert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Computerprogramm nach Anspruch 7, ein Steuergerät nach Anspruch 8 sowie ein Speichermeidum für ein Steuergerät nach Anspruch 9.
Hilfskraftlenkungen zur Einbringung eines Soll-Unterstützungsmoments in ein Lenkgetriebe eines Lenksystems sind allgemein bekannt.
Des Weiteren ist bekannt, dass sich beispielsweise durch ein Abschalten größerer Lasten an einem Bordnetz Spannungsspitzen ergeben können, die zu Schäden von an das Bordnetz angeschlossenen Komponenten führen können.
So ist es beispielsweise aus der DE 10 2013 224 106 A1 bekannt, dass ein Lastabwurf aus einer Abschaltung von Verbrauchern in einem angeschlossenem Bordnetz oder aus einem Kabelabriss resultieren kann. Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugbordnetzes mit einer generatorisch betreibbaren elektrischen Maschine vorgeschlagen.
Ferner ist aus der DE 10 2009 001 507 B4 ein Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei welchem mittels eines Steuergeräts im Bordnetz des Kraftfahrzeugs auftretende Spannungsschwankungen erkannt werden, wobei im Fall einer auftretenden Überspannung ein elektomechansicher Aktor so gesteuert wird, dass sich sein Wirkungsgrad temporär reduziert, um das Bordnetz zur Kompensation der Überspannung stärker zu belasten.
Mithin ist es Aufgabe der Erfindung, die Stabilität des Fahrzeugbordnetzes zu verbessern.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben eines Lenksystem eines Kraftfahrzeugs nach dem Anspruch 1 gelöst.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Computerprogramm für ein digitales Rechengerät nach Anspruch 7, ein Steuergerät zum Betreiben eines Lenksystems eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 8 sowie ein Speichermedium für ein Steuergerät nach Anspruch 9. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Aspekte finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in der Zeichnung, wobei die Aspekte sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.
Es wird vorgeschlagen, dass zumindest zwei elektromechanische Aktoren an einem gemeinsamen Bordnetz oder an einem jeweiligen Bordnetz betrieben werden und, dass eine Überspannung des Bordnetzes ermittelt wird. Des Weiteren wird ein jeweiliges Soll-Unterstützungsmoment der zumindest zwei elektromechanischen Aktoren derart ermittelt, so dass die Überspannung des Bordnetzes reduziert wird. Dies erfolgt vorliegend durch ein Steuergerät. Hierdurch kann vorteilhaft das Lenksystem dazu genutzt werden, eine Überspannung in Form einer Spannungsspitze abzubauen. Insbesondere durch das Abschalten größerer Lasten ergeben sich Spannungsspitzen und durch das vorgeschlagene Verfahren und die Reduzierung der entsprechenden Überspannung kann eine Schädigung weiterer Komponenten verhindert werden. Vorteilhaft weist eine Hilfskraftlenkung eine kurze Reaktionszeit auf, so dass die Überspannung bei betriebsfähiger Hilfskraftlenkung sicher reduziert werden kann. Vorteilhaft kann durch die Hilfskraftlenkung ein im Vergleich zu anderen Komponenten hoher Strom aufgenommen werden, womit die Überspannung vorteilhaft sicher abbaubar ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform werden die elektromechanischen Aktoren zur Reduktion der Überspannung gegensinnig betrieben. Durch diesen Gegensinn entsteht vorteilhaft im Wesentlichen keine mechanische Bewegung in Bezug auf den Abbau der Überspannung. Vielmehr arbeiten die beiden Aktoren zur Reduktion der Überspannung gegeneinander, entnehmen so einen hohen Strom aus dem Bordnetz und wandeln diesen zur Reduktion der Überspannung in Wärme um.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird eine Lastanforderung zur Reduktion der Überspannung ermittelt. Durch die Ermittelung der Lastanforderung kann die Überspannung des Bordnetzes reduziert werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird ein erster der elektromechanischen Aktoren mit einem ersten Soll-Unterstützungsmoment betrieben, welches um die Lastanforderung erhöht ist. Ein zweiter der elektromechanischen Aktoren wird mit einem zweiten Soll-Unterstützungsmoment betrieben, welches um die Lastanforderung verringert ist. Hierdurch wird erreicht, dass ein Gesamtunterstützungsmoment in das Lenkgetriebe eingebracht werden kann und gleichzeitig die Lastanforderung zur Redunktion der Überspannung erfüllt werden kann. Dies führt dazu, dass ein vom Fahrer oder vom Fahrzeug selbst in einen autonomen Lenkbetrieb angefordertes Unterstützungsmoment in das Lenkgetriebe eingebracht werden kann und gleichzeitig die Lastanforderung umgesetzt werden kann.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird eine Bordnetzspannung ermittelt. Die Lastanforderung wird in Abhängigkeit von der Bordnetzspannung ermittelt. Vorteilhaft kann so das Bordnetz beobachtet werden und eine Reaktion des Lenksystems auf eine Überspannung des Bordnetzes kann über die Lastanforderung umgesetzt werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Lastanforderung mittels einer Nachricht von einem Bussystem vorgegeben. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, dass eine Spannungsspitze beispielsweise bei einem erfolgenden Lastabwurf vorzeitig dem Lenksystem zugeführt wird, das entsprechend eine Reaktion mittels der Lastanforderung umsetzt, um die erfolgende Überspannung des Bordnetzes zu reduzieren.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt in schematischer Form ein Lenksystem 2 mit einer Hilfskraftlenkung 4. Des Weiteren kann das Lenksystem 2 auch eine Überlagerungslenkung 6 umfassen. Das Lenksystem 2 weist ein Lenkgetriebe 8 auf, das beispielsweise als Zahnstangenlenkgetriebe ausgebildet ist. Ebenso kann das Lenkgetriebe 8 auch als Kugelmuttergetriebe ausgebildet sein.
In dieser Beschreibung wird überwiegend von einer Zahnstangenlenkung ausgegangen. Das Lenkgetriebe 8 ist über ein Ritzel 10 und eine Zahnstange 12 auf jeder Fahrzeugseite mit einem Lenkgestänge 14 verbunden, das jeweils mit einem Rad 16 zusammenwirkt. Grundsätzlich stellt das Lenksystem 2 in 1 eine von einer Vielzahl möglicher Ausführungsformen für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneter Vorrichtung dar. Andere Ausführungsformen können beispielsweise durch andere Lenkgetriebe und/oder durch eine andere Anordnung von Antrieben ausgeführt sein. Ferner können weitere Sensoren in dem Lenksystem 2 angeordnet sein, auf deren Anordnung und Ausführung an dieser Stelle nicht eingegangen wird.
An einem Drehstab 18 ist ein Lenkmittel 20, beispielsweise ein Lenkrad angeordnet. Mittels der Überlagerungslenkung 6 kann vom Fahrzeugführer aufgebrachter Lenkwinkel hin zu dem Lenkgetriebe 8 vergrößert oder verkleinert werden. Diese Lenkmitteldifferenz, die von der Überlagerungslenkung 6 in das Lenkgetriebe 8 eingebracht wird, wird auch als Zusatzlenkwinkel bezeichnet. Selbstverständlich kann anstatt eines Drehstabes 18 auch eine Lenksäule zwischen dem Lenkmittel 20 und der Überlagerungslenkung 6 angeordnet sein. In dieser Ausführungsform ist der Drehstab 18 zwischen der Überlagerungslenkung 6 und der Hilfskraftlenkung 4 bzw. dem Lenkgetriebe 8 angeordnet.
Ein erster elektromechanischer Aktor 22 leitet ein erstes Soll-Unterstützungsmoment 24 über ein erstes Getriebe 26 und die Zahnstange 12 in das Lenkgetriebe 8 ein. Ein zweiter elektromechanischer Aktor 32 leitet ein zweites Soll-Unterstützungsmoment 34 über ein zweites Getriebe 28 und die Zahnstange 12 in das Lenkgetriebe 8 ein. Der erste und der zweite Aktor 22, 32 sind als Elektromotoren ausgebildet und das entsprechende Soll-Unterstützungsmoment 24 bzw. 34 wird in nicht gezeigter Form einer entsprechendne Leistungselektronik zugeführt, die den jeweiligen Aktor 22, 32 betreibt.
Das erste Soll-Unterstützungsmoment 24 ergibt sich aus einer Addition eines für den ersten Aktor 22 ermittelten Soll-Unterstützungsmoments 36 und einer Lastanforderung 40 an einer Additionsstelle 38. Das zweite Soll-Unterstützungsmoment 34 ergibt sich aus einer Subtraktion der Lastanforderung 40 von einem weiteren für den zweiten Aktor 32 ermittelten Soll-Unterstützungsmoment 42 an einer Additionsstelle 44. Mithin ergibt sich durch die Lastanforderung 40, die die gleiche Dimension aufweist wie die Soll-Unterstützungsmomente 24, 34, 36 und 42, kein Unterschied im Gesamtmoment, das in das Lenkgetriebe 8 eingebracht wird. Gleichzeitig ergibt sich eine gegensinnige Beaufschlagung der elektromechanischen Aktoren 22 und 32, die zu einem über die Zahnstange 12 gegeneinander wirkenden Teilmoment und damit zu einer in Wärme umgesetzte Energie in dem jeweiligen Aktor 22, 32 führt. Mithin kann über die Lastanforderung 40 ein Energieverbrauch realisiert werden, der darüber hinaus geht, was für die Erzeugung des Gesamtmoments hinausgeht.
Die Aktoren 22 und 32 sind über jeweilige Leitungen 46 und 48 an ein gemeinsames Bordnetz 50 des Kraftfahrzeugs angeschlossen und beziehen ihre elektrische Energie über das gemeinsame Bordnetz 50. Mittels der Lastanforderung 40 kann so zusätzliche Energie aus dem gemeinsamen Bordnetz 50 entnommen werden. Selbstverständlich können die Aktoren 22 und 32 in nicht gezeigter Form auch aus zwei voneinander unabhängig betriebenen, redundanten Bordnetzen mit elektrischer Energie versorgt werden. Mithin beziehen sich die Erläuterungen nicht nur auf ein gemeinsames Bordnetz 50. Vielmehr ist die vorliegende Beschreibung ohne weiteres auch auf eine Anzahl unterschiedlicher Bordnetze, die jeweils einem der Aktoren 22, 32 zur Energieversorgung zugeordnet sind, übertragbar.
Die Lastanforderung 40 wird mittels eines Blocks 52 ermittelt, dem über ein Signal 54 eine Überspannung des Bordnetzes 50 oder eines der redundanten Bordnetze signalisiert wird. So kann beispielsweise das Signal 54 ein Spannungssignal sein, das mittels des Blocks 52 überwacht wird. In Abhängigkeit von der Höhe der ermittelten Überspannung kann beispielsweise über ein Kennfeld oder eine Kennlinie die Lastanforderung 40 in Form eines gegensinnig arbeitenden Lenkmoments ermittelt werden. In einer weiteren Ausführungsform kann das Signal 54 eine Nachricht auf einem Bussystem des Kraftfahrzeugs darstellen, mittels derer die Lastanforderung 40 von dem Block 52 erzeugt wird. Selbstverständlich ist auch eine Kombination der beiden vorigen Ausführungsformen denkbar. Ebenso können auch andere Größen in Bezug auf das Bordnetz 50 ermittelt werden, um eine Überspannung zu ermitteln.
Das für den ersten Aktor 22 ermittelte Soll-Unterstützungsmoment 36 wird mittels eines Blocks 56 ermittelt. Das weitere für den zweiten Aktor 32 ermittelte Soll-Unterstützungsmoment 42 wird mittels eines Blocks 58 ermittelt. Hierzu werden die Blöcke 56 und 58 so koordiniert, dass sich ein Gesamtmoment in das Lenkgetriebe 8 einbringen lässt, das im Wesentlichen einer Addition des für den ersten Aktor 22 ermittelten Soll-Unterstützungsmoments 36 und des weiteren für den zweiten Aktor 32 ermittelten Soll-Unterstützungsmoments 42 entspricht.
Die Blöcke 52, 56 und 58 sowie die Additionsstellen 38 und 44 sind in einem Steuergerät 60 angeordnet. Selbstverständlich lässt sich die Funktionalität auch auf mehrere Steuergeräte verteilen, die miteinander kommunizieren. Des Weiteren enthält das Steuergerät 60 zur Ausführung der hier beschriebenen Verfahrensschritte ein digitales Rechengerät, um ein Computerprogramm auszuführen. Das Computerprogramm ist dazu ausgebildet, eines der Verfahren, die hier vorgestellt sind, abzubilden. Das Computerprogramm ist auf einem Speichermedium abgespeichert. Durch die hier beschriebenen Verfahren ergeben sich insbesondere Vorteile bei der Ausbildung der weiteren an dem Bordnetz 50 angeordneten Komponenten, die einen Überspannungschutz nicht oder nur in reduzierter Form aufweisen müssen. Insgesamt erhöht sich die Stabilität des Bordnetzes 50 auch bei großen Lastabwürfen. Insgesamt lässt sich somit ein Bordnetz 50 realisieren, das weniger komplex und damit kostengünstiger ausgestaltet sein kann.

Claims

Ein Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems (2) eines Kraftfahrzeugs mit einer Hilfskraftlenkung (4) zur Einbringung eines Unterstützungsmoments in ein Lenkgetriebe (8), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei elektromechanische Aktoren (22, 32) an einem gemeinsamen Bordnetz (50) oder an unterschiedlichen Bordnetzen mittels zumindest eines Steuergerätes (60) betrieben werden, dass eine Überspannung des Bordnetzes (50) mittels des zumindest einen Steuergerätes (60) ermittelt wird, und dass ein jeweiliges Soll-Unterstützungsmoment (24; 34) der zumindest zwei elektromechanischen Aktoren (22, 32) durch das zumindest eine Steuergerät (60) derart ermittelt wird, so dass die Überspannung des Bordnetzes (50) reduziert wird.
Das Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromechanischen Aktoren (22, 32) zur Reduktion der Überspannung in Abhängigkeit von dem jeweiligen Soll-Unterstützungsmoment (24; 34) gegensinnig betrieben werden.
Das Verfahren nach dem Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lastanforderung (40) zur Reduktion der Überspannung ermittelt wird.
Das Verfahren nach dem Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster der elektromechanischen Aktoren (22) mit einem ersten Soll-Unterstützungsmoment (24) betrieben wird, welches um die Lastanforderung (40) erhöht ist, und wobei ein zweiter der elektromechanischen Aktoren (32) mit einem zweiten Soll-Unterstützungsmoment (34) betrieben wird, welches um die Lastanforderung (40) verringert ist.
Das Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bordnetzspannung ermittelt wird, und wobei die Lastanforderung (40) in Abhängigkeit von der Bordnetzspannung ermittelt wird.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastanforderung (40) mittels einer Nachricht von einem Bussystem vorgegeben wird.
Ein Computerprogramm für ein digitales Rechengerät, das dazu ausgebildet ist, das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche auszuführen.
Ein Steuergerät (60) zum Betreiben eines Lenksystems (2) eines Kraftfahrzeugs, das mit einem digitalen Rechengerät versehen ist, auf dem das Computerprogramm nach dem Anspruch 7 lauffähig ist.
Ein Speichermedium für ein Steuergerät (60) nach dem Anspruch 8, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 7 abgespeichert ist.