DE19602729A1 - Verfahren und Anordnung zur Ansteuerung einer elektrohydraulischen Druckversorgung für eine Hilfskrafteinrichtung eines Kraftfahrzeuges - Google Patents
Verfahren und Anordnung zur Ansteuerung einer elektrohydraulischen Druckversorgung für eine Hilfskrafteinrichtung eines KraftfahrzeugesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Ansteuerung
einer elektrohydraulischen Druckversorgung für eine Hilfskrafteinrichtung
eines Kraftfahrzeuges, bei welchem ein hydraulisches Pumpensystem
mittels eines Elektromotors betrieben wird und bei welchem der Elektromotor
von einem stand-by-Betrieb nur im Bedarfsfall in einen Vollastbetrieb
geschaltet wird.
In der Kraftfahrzeugtechnik ist es hinlänglich bekannt, mittels hydraulischer
Fremdenergien, Hilfskraftsysteme zu realisieren. Dabei wird ein
Pumpensystem mittels eines Elektromotors angetrieben. Der Elektromotor ist
dabei direkt mit der Batteriespannung des Fahrzeuges verbunden.
Eine Laständerung verursacht einen Leistungs-, insbesondere Stromanstieg
am Elektromotor. Es sind z. B. Lenkhilfesysteme bekannt, die, ausgehend
von einem stand-by-Betrieb, den Elektromotor nur im Bedarfsfalle mit voller
Leistung betreiben. Dabei ergibt sich die Schwierigkeit, den Bedarfsfall als
solchen überhaupt zu erkennen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine
Anordnung zur elektrohydraulischen Druckversorgung für eine
Hilfskrafteinrichtung anzugeben, welche im konkreten Bedarfsfall die
Hilfskraftunterstützung mit geringstmöglichem Energieaufwand ermöglicht
und dabei einfach zu realisieren ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Umschaltung
des Elektromotors vom stand-by-Betrieb auf den Lastbetrieb bzw. umgekehrt
in Abhängigkeit von der Drehzahl des Elektromotors erfolgt.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß zur Hilfskraftunterstützung
jeweils nur soviel Energie dem Bordnetz entnommen wird, wie zur
Hilfskraftunterstützung unbedingt notwendig ist. Die unterschiedlichen
Lastanforderungen können mit Hilfe der Drehzahl zuverlässig detektiert
werden.
Vorteilhafterweise erfolgt die Umschaltung des Elektromotors vom stand-by-
Betrieb in den Vollastbetrieb, wenn die Drehzahlabweichung der
Motordrehzahl über einen bestimmten ersten Zeitraum größer ist als ein
erster Schwellwert.
Die Umschaltung des Elektromotors vom Lastbetrieb in den stand-by-Betrieb
wird vorgenommen, wenn die Motordrehzahl während eines zweiten
Zeitraumes größer ist als ein Drehzahlschwellwert. Dabei wird
vorausgesetzt, daß der zweite Zeitraum einen Mindestzeitraum
überschreitet.
Die Betrachtung der gewählten Drehzahlparameter über bestimmte
Zeiträume erlaubt ein sicheres Erkennen, ob ein Lasffall vorliegt oder nicht.
Die Ausregelung im stand-by-Betrieb erfolgt so langsam, daß die schnelleren
Drehzahleinbrüche erkannt werden können und zur Umschaltung auf den
Lastbetrieb führen.
In einer Ausgestaltung werden während des stand-by-Betriebes des
Elektromotors die Drehzahlabweichungen des Elektromotors von einer
vorgegebenen Solldrehzahl erkannt und ausgeregelt.
Dabei wird die Solldrehzahl so gewählt, daß sie unter allen
Betriebsbedingungen im Bedarfsfall zu einer ausreichenden
Hilfskraftunterstützung führt.
Diese Ausregelung ermöglicht eine schnelle Reaktion des Motors auf
Änderungen der Betriebsparameter, wie Last, Temperatur,
Versorgungsspannung. Aufgrund des Vermeidens von sprunghaften
Änderungen der Motordrehzahl im stand-by-Betrieb wird die Lebensdauer
des Elektromotors vergrößert, da hohe Stromstärken einen Verbrauch der
Kohlen des Elektromotors forcieren.
Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet unabhängig von Schwankungen
der Versorgungsspannung und der Temperatur.
Da durch die Konstanthaltung der Drehzahl ein gleichmäßiges akustisches
Frequenzspektrum erzeugt wird, sind im Fahrzeug auftretende
Geräuscheffekte gezielter zu bedämpfen.
Die Drehzahl wird durch eine geeignete Methode zur Erfassung der Drehzahl
ermittelt und vorteilhafterweise wird der Elektromotor über ein
pulsweitenmoduliertes Spannungssignal angesteuert. Vorteilhafterweise
erfolgt dabei die Umschaltung vom stand-by-Betrieb in den Lastbetrieb dann,
wenn das Puls-Pausen-Verhältnis des Ansteuersignals größer ist als ein
Schwellwert.
Bei einer von der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit abhängigen
Lenkunterstützung kann der Sollwert der Drehzahl an die jeweilige
Fahrzeuggeschwindigkeit angepaßt werden.
Eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens weist eine
Regelelektronik auf, welche einerseits mit dem Elektromotor und
andererseits mit einer Drehzahlerfassungseinrichtung verbunden ist. Die
Drehzahlerfassungseinrichtung ist dem Elektromotor gegenüberliegend
angeordnet.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll
anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigt:
Fig. 1: Anordnung zur Ansteuerung einer elektrohydraulischen
Druckversorgung,
Fig. 2: Flußdiagramm eines für den Mikrocomputer in der Anordnung
nach Fig. 1 vorgesehenen Programms,
Fig. 3: Drehzahlregelung im stand-by-Betrieb.
In Fig. 1 ist eine elektrohydraulische Pumpenversorgung dargestellt, bei
welcher eine Lenkunterstützung über den Öldruck in einem Umlaufsystem
open centre 5 realisiert wird. Zur Regelung des Öldruckes wird eine Pumpe 1
von einem Elektromotor 2 betrieben. Eine Drehzahlerfassungseinrichtung 4
detektiert die Motordrehzahl n des Elektromotors 2 und leitet das Signal an
eine Regeleinrichtung 3 weiter.
Die Regeleinrichtung 3 ist dabei vorzugsweise ein Mikrocomputer, welcher
die von der Drehzahlerfassungseinrichtung 4 gelieferten Signale auf
Drehzahlschwankungen hin untersucht und in Abhängigkeit von diesen
Schwankungen den Motor getaktet ansteuert.
Es ist bekannt, daß mit steigendem Drehmoment M (erhöhter Last) die
Drehzahl n des Elektromotors 2 abfällt.
Das Verfahren zur Umschaltung des Elektromotors zwischen stand-by- und
Lastbetrieb soll anhand Fig. 2 näher erläutert werden.
Nach Einschalten des Hilfskraftsystems wird durch den Mikrocomputer 3 an
den Elektromotor 2 ein PWM-Signal von z. B. 40% abgegeben. Der Motor 2
befindet sich im stand-by-Betrieb. Während dieses stand-by-Betriebs ist eine
Drehzahlregelung aktiv, welche die augenblickliche Drehzahl n auf eine
stand-by-Solldrehzahl nsollSB ausregelt, was durch Nachführen des Puls-
Pausen-Verhältnisses des Motoransteuersignals geschieht.
Die während dieser Zeit auftretenden Drehzahlschwankungen Δn werden im
Schritt 3 dahingehend ausgewertet, ob der Betrag der Schwankungen Δn
über einen Zeitraum Δt₁ größer ist als ein erster Schwellwert x, wodurch auf
einen Einbruch der Drehzahl n geschlossen wird. Ist dies der Fall, wird bei 5
die Drehzahlregelung deaktiviert und ein PWM-Signal von 100% abgegeben.
Der Motor arbeitet im Lastbetrieb.
Wird an Schritt 3 festgestellt, daß der Betrag Δn/Δt kleiner ist als der erste
Schwellwert x, wird bei Schritt 4 abgefragt, ob das Puls-Pausen-Verhältnis
des PWM-Signals größer ist als ein vorgegebener Schwellwert y. Ist dies der
Fall, wird der Elektromotor 2 ebenfalls in den Lastbetrieb geschaltet (Schritt
5). Ist dies nicht der Fall, verbleibt der Motor bei Schritt 2 im stand-by-
Betrieb.
Arbeitet der Elektromotor 2 im Lastbetrieb, überprüft der Mikrocomputer, ob
die augenblickliche Drehzahl n während eines festen Zeitraumes Δt₂ größer
ist als ein Drehzahlschwellwert ns (Schritt 6). Dabei wird vorausgesetzt, daß
der feste Zeitraum Δt₂ einen Mindestzeitraum t überschreitet.
Ist dieser Fall eingetreten, wird darauf geschlossen, daß die
Lastanforderungen sich verringert haben. Der Elektromotor 2 wird im Schritt
2 wieder in den oben beschriebenen stand-by-Zustand geschaltet.
Anhand der Darstellung in Fig. 3 soll nun der Regelkreislauf im stand-by-
Betrieb erläutert werden.
Der Mikroprozessor 3 steuert den Elektromotor 2 so an, daß bei jeglicher
Änderung des Drehmomentes M die gleiche Drehzahl nsollSB erreicht wird.
Der Mikroprozessor 3 steuert den Elektromotor 2 über ein
pulsweitenmoduliertes Spannungssignal an, welches unabhängig vom
Lastmoment des Motors das zur Aufrechterhaltung der Drehzahl nnsollSB
notwendige Puls-Pausen-Verhältnis zur Verfügung stellt.
Bordnetzspannungsänderungen und Temperatureinflüsse auf das System
werden dabei ebenfalls ausgeregelt.
Zur Realisierung einer geschwindigkeitsabhängigen Lenkhilfeunterstützung
wertet der Mikroprozessor 3 zusätzlich die Fahrgeschwindigkeit v des
Kraftfahrzeuges aus. Bei zunehmender Fahrgeschwindigkeit kann die
Solldrehzahl nsoll entsprechend angepaßt werden.
Claims (9)
1. Verfahren zur Ansteuerung einer elektrohydraulischen Versorgung für
eine Hilfskrafteinrichtung eines Kraftfahrzeuges, bei welchem ein
hydraulisches Pumpensystem mittels eines Elektromotors betrieben wird
und bei welchem der Elektromotor von einem stand-by-Betrieb nur im
Bedarfsfall in einen Lastbetrieb geschaltet wird, dadurch
gekennzeichnet, daß die Umschaltung des Elektromotors (2) vom stand
by-Betrieb auf den Lastbetrieb bzw. umgekehrt in Abhängigkeit von der
Drehzahl (n) des Elektromotors (2) erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Umschaltung des Elektromotors (2) vom stand-by-Betrieb in den
Lastbetrieb erfolgt, wenn die Drehzahlabweichung (Δn) der
Motordrehzahl (n) über einen bestimmten ersten Zeitraum (Δt₁) größer
als ein erster Schwellwert (x) ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Umschaltung des Elektromotors (2) vom Lastbetrieb in den stand-by-
Betrieb erfolgt, wenn die Motordrehzahl (n) während eines zweiten
Zeitraumes (Δt₂) größer ist als ein Drehzahlschwellwert (ns).
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite
Zeitraum (Δt₂) einen Mindestzeitraum (t) überschreitet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß während des stand-by-Betriebes des Elektromotors (2) die
Drehzahlabweichungen des Elektromotors (2) von einer vorgegebenen
Solldrehzahl nsollSB erkannt und langsam ausgeregelt werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Elektromotor (2) getaktet angesteuert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die getaktete
Ansteuerung des Elektromotors über eine Variation der Pulsweite des
Ansteuersignals erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Umschaltung des Elektromotors vom stand-by-Betrieb in den Lastbetrieb
erfolgt, wenn das Puls-Pausen-Verhältnis des Ansteuersignals größer ist
als ein zweiter Schwellwert (y).
9. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Elektromotor (2) mit einer Regelelektronik (3)
verbunden ist, welche an eine Drehzahlerfassungseinrichtung (4) führt,
die dem Elektromotor (2) zugeordnet ist.
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