DE19602729C2

DE19602729C2 - Verfahren und Anordnung zur Ansteuerung einer elektrohydraulischen Druckversorgung für eine Hilfskrafteinrichtung eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE19602729C2
Application number: DE19602729A
Authority: DE
Inventors: Michael Henninger
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 1995-12-06
Filing date: 1996-01-26
Publication date: 2001-03-01
Anticipated expiration: 2016-01-27
Also published as: DE19602729A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung 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.

In der Kraftfahrzeugtechnik ist es hinlänglich bekannt, mittels hydraulischer Fremdenergien, Hilfskraftsysteme zu realisieren (DE 44 10 719 A1, DE 44 07 282 C2). Dabei wird ein Pumpensystem mittels eines Elektromotors angetrieben. Der Elektromotor ist dabei direkt mit der Batteriespannung des Fahrzeuges verbunden.

Gemäß DE 44 40 304 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung des Motors und der Hydraulikpumpen eines hydraulischen Baugerätes bekannt, bei welchem eine zu fördernde Ölmenge auf der Basis der Motordrehzahlen bestimmt wird. Auch bei einer Steuereinrichtung mit einer von einer Drehzahl geregelten Antriebsmaschine angetriebenen Pumpe, wie sie aus der DE 36 05 649 A1 bekannt ist, wird der Druck an einem Verbraucher ermittelt, wobei bei Erreichung eines bestimmten Druckwertes die Drehzahl der Antriebsmaschine verändert wird.

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 Lastfall 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 nsorise 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 n_s (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 n_sollSB 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 n_sollSB 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 n_soll entsprechend angepaßt werden.

Claims

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 (An) 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 (n_s).

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 n_sollSB 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.