DE19733096A1 - Verfahren und Anordnung zur Regelung einer Hilfskrafteinrichtung in einem Kraftfahrzeug - Google Patents
Verfahren und Anordnung zur Regelung einer Hilfskrafteinrichtung in einem KraftfahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Hilfskrafteinrichtung in
einem Kraftfahrzeug, bei welcher in Abhängigkeit von einer äußeren Last ein
Volumenstrom einer hydraulischen Fremdenergie der Hilfskrafteinrichtung ein
gestellt wird sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.
In der Kraftfahrzeugtechnik ist es hinlänglich bekannt, mittels hydraulischer
Fremdenergien, Hilfskraftsysteme zu realisieren. Dabei wird ein Pumpensystem
mittels einer Antriebseinheit, beispielsweise einem Elektromotor angetrieben. In
einem Pumpenkreislauf wird dabei Drucköl gefördert, wobei der Volumenstrom
des Drucköls in Abhängigkeit eines vorgegebenen Regelalgorithmus geändert
wird.
Bei den Hilfskrafteinrichtungen werden lasterkennende Verfahren und nicht
lasterkennende Verfahren unterschieden. So sind Lenkhilfssysteme bekannt,
bei welchen über externe Sensoren der Lenkwinkel erfaßt wird und aus dem
Lenkwinkel bzw. der Änderungsgeschwindigkeit des Lenkwinkels die Drehzahl
der Antriebseinheit des Hilfskraftsystems eingestellt wird.
Solche Systeme regeln meist bei Ausbleiben der Lenkbewegung auf einen
minimalen Volumenstrom. Bei sehr langsamen Lenkbewegungen haben diese
Nachteil, daß bei Lastanstieg die Lenkunterstützung zu gering ist, was zu
Komforteinbußen führt.
Diese Regelungen greifen erst, wenn die Lenkwinkeländerung einen bestimm
ten Schwellwert übersteigt.
Des weiteren sind Lenkhilfesysteme bekannt, die ausgehend von einem
stand-by-Betrieb mit niedrigem Volumenstrom die Antriebseinheit nur im Bedarfsfalle
mit erhöhtem Volumenstrom betreiben, also zwischen stand-by und Lastvolu
menstrom hin- und herschalten.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, daß
immer eine ausreichende Lenkunterstützung auch bei sehr langsamen Lenk
bewegungen und gleichzeitig niedrigem Leistungsbedarf ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in Abhängigkeit der
äußeren Last eine kontinuierliche Änderung des Volumenstromes oder einer
dem Volumenstrom proportionalen Größe der Hilfskrafteinrichtung erfolgt,
wobei die Bestimmung der Laständerung über Systemgrößen der Hilfskraftein
richtung erfolgt.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß bei Erkennung der Lastanforde
rung eine lastkontinuierliche Anhebung des Volumenstroms ermöglicht wird.
Dadurch wird die Lenkunterstützung angehoben und der Komfort verbessert.
In einer Weiterbildung ist die dem Volumenstrom proportionale Größe die
Drehzahl einer Hydraulikpumpe. Die Regelung kann so einfach auch auf die
Pumpendrehzahl erfolgen.
Vorteilhafterweise erfolgt die kontinuierliche Änderung des Volumenstromes
oder der vom Volumenstrom abhängigen Größe bis zu einem Maximalwert des
Volumenstromes oder der vom Volumenstrom abhängigen Größe. Dadurch
kann die Geräuschemission des Systems minimiert werden.
In einer Ausgestaltung erfolgt die Festlegung des Regelsollwertes in Abhängig
keit der von der Laständerung hervorgerufenen Änderung der Systemgrößen.
Das lasterkennende Verfahren läßt sich vorteilhafterweise als Zusatzverfahren
zu einem nicht lasterkennenden Verfahren einsetzten. Es wird ein nicht laster
kennendes Verfahren der hydraulischen Hilfskrafteinrichtung zur Sollwertbe
stimmung der Regelung genutzt, wenn ein Regelsollwert des nicht lasterken
nenden Verfahrens größer ist als der Regelsollwert des lasterkennenden Ver
fahrens. Je nach dem, welcher Regelsollwert ausgegeben wird, wird die Hilfs
krafteinrichtung entweder lastabhängig oder nicht lastabhängig geregelt.
Das nicht lasterkennende Verfahren ist dabei vorteilhafterweise ein lenkwin
kelabhängiges Verfahren.
Der durch einen erhöhten Volumenstrom hervorgerufene Anstieg der inneren
Last der Hilfskrafteinrichtung wird bewertet und mit dem Lastsignal verrechnet.
Eine Anordnung zur Regelung einer Hilfskrafteinrichtung in einem Kraftfahr
zeug, bei welcher eine Steuereinheit in Abhängigkeit von einem Vergleich zwi
schen einem Regelist- und Regelsollwert ein Antriebsaggregat zur Einstellung
der hydraulischen Fremdenergie steuert, besitzt eine Sollwertbestimmungs
einrichtung, die mit der Steuereinheit verbunden ist, und diese dem Regelsoll
wert zuführt.
Diese Anordnung hat den Vorteil, daß der Regelsollwert abhängig von System
größen kontinuierlich verändert werden kann. Die Regelung paßt sich somit
selbständig an die vorliegenden Bedingungen an.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsbeispiele zu. Eine davon soll anhand
der in der Figur dargestellten Zeichnung näher erläutert werden:
Die Figur zeigt eine Anordnung zur Ansteuerung einer elektrohydraulischen
Druckversorgung.
Über ein Lenkrad 1 wird ein Lenkventil 2 in Abhängigkeit vom Lenkmoment des
Lenkrades 1 verstellt. Das Lenkventil 2 ist über ein Lenkgetriebe 3 mit der
Spurstange 4 verbunden.
Das Lenkventil 2 ist außerdem Bestandteil eines elektrohydraulischen Hilfs
kraftsystems, bei welchem eine Lenkunterstützung mit Hilfe des Öldrucks in
einem Umlaufsystem 5 realisiert wird. Um die Lenkkraft auch bei kleiner Über
setzung niedrig halten zu können, wird die Lenkarbeit durch Drucköl unter
stützt. Die Funktion einer solchen Hilfskraftlenkung ist hinreichend bekannt und
muß deshalb nicht weiter beschrieben werden.
Zur Regelung des Ölvolumenstroms wird eine Pumpe 6 von einem Elektromo
tor 7 angetrieben. Parallel zur Pumpe 6 ist ein Druckbegrenzungsventil 8 ange
ordnet, um den Öldruck zu begrenzen. Am Lenkrad 1 ist ein Lenkwinkelsensor
9 angeordnet, der den Lenkwinkel detektiert und den Lenkwinkel bzw. die
Lenkwinkelgeschwindigkeit an eine Auswerteeinrichtung 10 gibt.
Die Auswerteeinrichtung 10 ist weiterhin mit einem das Lastsignal detektieren
den Drucksensor 11 verbunden, welcher im Druckkreislaufsystem 5 zur Fest
stellung einer Druckerhöhung angeordnet ist. Aufgrund dieser Druckänderung
wird eine Lenkanforderung detektiert. Dabei werden die vom Lenkwinkelsensor
9 und vom Drucksensor 11 gelieferten Signale unabhängig voneinander aus
gewertet. Die Auswerteeinrichtung 10 gibt im Ergebnis dieser Auswertung eine
Solldrehzahl an eine Regeleinrichtung 12, die den Elektromotor 7 ansteuert.
Das Lastsignal kann aber auch durch Überwachung des Motorstromes des
Elektromotors 7, durch einen Drehmomentsensor 16 zwischen Motor 7 und
Pumpe 6 oder durch einen Sensor 15 zur Bestimmung der Kraft an der Spur
stange 4 detektiert werden. Diese Signale werden ebenfalls an die Auswerte
einrichtung 10 gegeben.
Im weiteren soll die Regelung im einzelnen erläutert werden.
Die Regeleinrichtung 12 steuert den Elektromotor 7 mit einem PWM-Signal an.
Liegt keine Lenkanforderung vor, weist dieses PWM-Signal ein festes
Puls/Pausen-Verhältnis von beispielsweise 40% auf, was eine feste Drehzahl
des Elektromotors 7 zur Folge hat. Infolge dieser festen Motordrehzahl bewegt
die Pumpe 6 einen Volumenstrom des Drucköls durch das Pumpensystem. Ist
keine Lenkbewegung erfaßt, wird auf einen minimalen Volumenstrom ausgere
gelt, um energiesparend zu arbeiten.
Bei einer Lenkanforderung erfolgt eine Laständerung in Form der Änderung
des Öldruckes. Der Öldruck wird einmal direkt durch den Drucksensor 11
gemessen und an die Auswerteeinrichtung 10 übermittelt.
Die Auswerteeinrichtung 10 wählt in Abhängigkeit der gemessenen Druckände
rung eine Solldrehzahl für den Elektromotor 7. In einfacher Weise ist die Aus
werteeinrichtung 10 als Mikroprozessor ausgebildet, der einen Speicher auf
weist, in welchem in Form eines Kennfeldes die möglichen Druckänderungen
mit zugehörigen Solldrehzahlen nsoll-L abgelegt sind.
Die zu der gemessenen Druckänderung gehörende Solldrehzahl nsoll-L wird nun
zur Regelung der Motordrehzahl des Motors 7 herangezogen. Diese Regelung
erfolgt in an sich bekannter Weise, in dem über eine Drehzahlerfassungsein
richtung 14 die Istdrehzahl des Motors 7 erfaßt wird und das Puls/Pausen-Ver
hältnis des PWM-Signals so lange geändert wird, bis die Istdrehzahl des
Motors 7 der von der Auswerteeinrichtung 10 vorgegebenen Drehzahl des
Motors 7 entspricht. Das heißt bei Lastanforderung wird die Solldrehzahl nsoll
angehoben und ein höherer Volumenstrom gefördert.
Neben der direkten Messung des Druckes ist eine Lastanforderung auch über
die Messung des Motorstromes des Elektromotors möglich. Zu diesem Zweck
ist am Elektromotor 7 eine Motorstrommeßeinrichtung 13 angeordnet, die ein
Motorstromistsignal an die Auswerteeinrichtung 10 liefert.
Es ist bekannt, daß bei erhöhter Last (Druckerhöhung durch Lenkanforderung)
das Drehmoment der Pumpe 3 steigt, was als Erhöhung des Motorstromes
festgestellt wird.
Ausgehend von einem Strom, der sich einstellt, wenn der Elektromotor 7 auf
einer bestimmten Drehzahl arbeitet, ist in der Auswerteeinrichtung 10 zu jeder
Motorstromänderung eine Solldrehzahl nsoll-L abgelegt.
Zwischen einer Mindestdrehzahl, die einen minimalen Volumenstrom des
Systems aufrechterhält, wenn keine Lenkanforderung vorhanden ist, und einem
Maximalwert der Solldrehzahl, welcher den Volumenstrom begrenzt, um die
Geräusche zu unterbinden, ist wie erläutert, der von der Auswerteeinrichtung
10 ausgegebene Sollwert entweder in Abhängigkeit der Motorstromdifferenz
oder in Folge der Druckdifferenz kontinuierlich wählbar. Die Abhängigkeit von
Differenz und Solldrehzahl kann dabei linear erfolgen. Es sind aber auch
andere funktionelle Zusammenhänge denkbar.
Das beschriebene lasterkennende Verfahren zur Sollwertbestimmung läßt sich
einfach als Zusatzverfahren für nicht lasterkennende Sollwertbestimmungsver
fahren einsetzen. Solche nicht lasterkennenden Verfahren sind beispielsweise
lenkwinkelabhängige Verfahren. Das nicht lasterkennende lenkwinkelab
hängige Verfahren arbeitet dabei unabhängig von dem lasterkennenden Ver
fahren, wie es im Vorfeld beschrieben wurde.
Auch bei den lenkwinkelabhängigen Verfahren ist in der Auswerteeinrichtung
10 ein Kennfeld abgelegt bei welchem der Lenkwinkelgeschwindigkeit eine
Soll-Drehzahleinstellung nsoll-NL zugeordnet ist.
Nachdem der Sollwert nsoll-L des lastabhängigen und der Sollwert nsoll-NL des
nicht lastabhängigen Verfahrens bestimmt wurden, vergleicht die Auswerteein
richtung 10 den Sollwert nsoll-NL, der sich aus dem lenkwinkelabhängigen Ver
fahren ergibt mit dem Sollwert nsoll-L, welcher sich aus dem lastabhängigen
Verfahren ergibt. Als Sollregelgröße nsoll gibt die Auswerteeinrichtung 10 den
größeren der beiden Solldrehzahlen an die Regeleinrichtung 12 aus. Die Aus
werteeinrichtung 10 und die Regeleinrichtung 12 werden dabei vorteilhaft durch
denselben Mikroprozessor gebildet.
Claims (14)
1. Verfahren zur Regelung einer Hilfskrafteinrichtung in einem Kraftfahrzeug,
bei welchem in Abhängigkeit von einer äußeren Last ein Volumenstrom
einer hydraulischen Fremdenergie der Hilfskrafteinrichtung eingestellt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit der Last eine kontinuierli
che Änderung des Volumenstromes oder einer dem Volumenstrom propor
tionalen Größe der Hilfskrafteinrichtung erfolgt, wobei die Änderung der
Last über Systemgrößen der Hilfskrafteinrichtung bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem
Volumenstrom proportionale Größe die Drehzahl einer Hydraulikpumpe ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
kontinuierliche Änderung des Volumenstromes oder der dem Volumen
strom proportionalen Größe bis zu einem Maximalwert des Volumenstro
mes oder der dem Volumenstrom proportionalen Größe erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von
einer Lasterhöhung hervorgerufenen Änderung der Systemgrößen zur
Bestimmung eines Regelsollwertes (nsoll-L) genutzt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Bestimmung des Regelsollwertes sowohl die lastabhängige Systemgröße
als auch eine nichtlastabhängige Systemgröße genutzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß ein nicht
lasterkennendes Verfahren der hydraulischen Hilfskrafteinrichtung genutzt
wird, wenn ein Regelsollwert (nsoll-NL) des nicht lasterkennenden Verfahrens
größer ist als der Regelsollwert (nsoll-L) des lasterkennenden Verfahrens.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht
lasterkennende Verfahren ein lenkwinkelabhängiges Verfahren ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß der durch einen erhöhten Volumenstrom hervorgerufene
Anstieg der inneren Last der Hilfskrafteinrichtung bewertet und mit dem
Lastsignal verrechnet wird.
9. Anordnung zur Regelung einer Hilfskrafteinrichtung in einem Kraftfahrzeug,
bei welcher eine Ansteuereinheit in Abhängigkeit von einem Vergleich zwi
schen einem Regelistwert und einem Regelsollwert ein Antriebsaggregat
zur Einstellung der hydraulischen Fremdenergie steuert, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Ansteuereinheit (12, 7) der Regelsollwert (nsoll) von einer
Sollwertbestimmungseinrichtung (10) zugeführt wird.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwert
bestimmungseinrichtung (10) den Sollwert nsoll in Abhängigkeit des Signals
eines Lasterkennungssensors bestimmt.
11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Laster
kennungssensor ein in einem von der Ansteuereinheit (7, 12) angesteuer
ten Pumpenkreislauf (5) angeordneter Drucksensor (11) ist.
12. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Laster
kennungssensor eine Einrichtung (13) zur Bestimmung des Motorstromes
eines in der Ansteuereinheit (12, 7) angeordneten Elektromotors (7) ist,
welcher eine Pumpe 6 im Pumpenkreislauf (5) antreibt.
13. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Laster
kennungssensor ein Kraftsensor (15) an der Spurstange (4) ist.
14. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Laster
kennung durch einen Drehmomentsensor (16) erfolgt welcher zwischen
Motor (7) und Pumpe (6) angeordnet ist.
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