WO2010034485A1 - Verfahren zur steuerung eines antriebsaggregats - Google Patents

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    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a drive unit, in particular for vehicle steering systems.
  • power units are often used which comprise a motor and a control unit, so that they are a compact unit and can be installed largely independently of other systems in the vehicle, for example as part of a motor / pump unit for vehicle steering systems.
  • FIG. 1 shows a drive unit 10 'according to the prior art, with an electronic control unit 12' and an electric motor 14 '.
  • Control unit 12 ' determines according to a predetermined condition, for example a map, in dependence on a plurality of steering-relevant parameters, such as e.g. the vehicle speed v and the steering angle ⁇ , an engine input signal E, via which the electric motor 14 'is driven.
  • a predetermined condition for example a map
  • steering-relevant parameters such as e.g. the vehicle speed v and the steering angle ⁇
  • an engine input signal E via which the electric motor 14 'is driven.
  • a method for controlling the drive unit 10 ' is intended to meet several requirements.
  • An output quantity A of the drive unit for example a torque of the electric motor, should be greater than or equal to a lower limit value A min .
  • an electric current, which the drive unit 10 'withdraws from the battery 16' hereinafter referred to as battery current I B , should not exceed an upper limit value l Bm ax.
  • Electric motor is supplied and when exceeding a
  • Motor current limit value is toregelt.
  • the motor current is in this case an internal size of the drive unit and does not necessarily correspond to the total battery current taken from the battery. In such a control method, it can therefore continue to come to a scattering of the battery current, in particular by changes in the boundary conditions.
  • Vorscen that can limit the battery current between the battery and the drive unit to an upper limit.
  • a ballast in turn has its own product dispersion and in turn may be dependent on the boundary conditions, in particular temperature fluctuations.
  • An independent of the drive unit pre-circuit is particularly unfavorable when a scheme for the drive unit is provided, since in the case of a current limit, the control / regulating unit can not regulate the drive unit accordingly.
  • the object of the invention is to provide a method for controlling a
  • the method according to the invention serves to control a drive unit, in particular for vehicle steering systems, with an electronic control unit and an electric motor, and comprises the following method steps: a) the motor is driven by an engine input signal from the control unit;
  • a battery current is determined, which is taken from the drive unit from a battery
  • the electric motor is controlled by the control / regulating unit so that the determined battery current does not exceed the predetermined upper limit.
  • the motor input signal may be an electrical voltage or an electric current.
  • the engine of the control / regulating unit can be particularly easy to control.
  • a control variable is determined after the first method step a), wherein a control of the electric motor takes place as a function of the control variable.
  • the control variable may be formed from a motor input signal of the Elekromotors. In this way, for example, the motor can be protected from overloading.
  • the control amount may be formed from an engine output of the electric motor, thereby enabling accurate control of the motor output and reducing the spread of the motor output.
  • a lower limit for an output of the drive unit can be specified, this output is not used or taken into account for the control of the electric motor. In this way, it is ensured that also output variables that are not regulated directly by the control / regulation unit meet a minimum requirement.
  • the control / regulating unit of the drive unit determines the engine input signal according to a predetermined condition, for example according to a characteristic map, wherein the predetermined condition is selected such that the lower limit value for the output quantity exceeds a predetermined quantile of a statistical distribution of the output variable Drive units corresponds.
  • the control can be set so that the drive units reach their maximum output, whereby the smallest possible quantile, for example, a 1% quantile, the statistical distribution corresponds to the lower limit for the output and the production committee is low.
  • the predetermined condition is determined, for example, by a statistically determined relationship between the engine input signal and an output variable of the drive assembly.
  • the predetermined condition may be such that the battery current of some drive units could exceed the predetermined upper limit value in some operating situations if the control provided in method step d) would not be carried out.
  • the control of the electric motor can be effected as a function of at least one steering-relevant parameter. This has the advantage that an optimal steering behavior can be set within the limits of the performance of the engine and can realize maximum energy savings.
  • Battery currents are selected from a set of limits depending on at least one parameter. This has the advantage that, for example, a reduction in the maximum permissible battery current in the event of overloading of the battery On-board network, low-battery, hybrid electric drive, etc. by the internal control unit or by the request of external control units is possible.
  • the drive unit may be part of an electric vehicle steering system, wherein the drive unit is coupled for example in the form of an electric motor directly to the steering gear.
  • the steering torque can be easily used for the output variable or control variable.
  • the power plant may be part of a motor / pump assembly for an electro-hydraulic vehicle steering system.
  • the output or control variable of the motor / pump unit may be a variable speed and / or a variable displacement.
  • Figure 1 shows a drive unit according to the prior art
  • FIG. 2 shows a first embodiment of a drive unit, which is controlled according to a first variant of the method according to the invention
  • FIG. 3 shows a diagram for an output variable and the battery current of a drive unit in a control method according to a first predetermined condition
  • FIG. 4 shows a diagram for an output quantity and the battery current of a drive unit in a control method according to a second predetermined condition
  • FIG. 5 shows a diagram for an output variable and the battery current of a drive unit in the case of an inventive system
  • FIG. 2 shows a drive unit 10 with an electronic control unit 12 and an electric motor 14.
  • the drive unit 10 is connected to a battery 16, from which it draws a battery current I 8 .
  • a current measuring device 38 for the battery current I B is provided.
  • the current measuring device 38 can also be structurally integrated into the drive unit 10.
  • the drive unit 10 is controlled by a method according to the invention, the method steps are described below.
  • Motor input signal E controlled by the control / regulating unit 12. This can preferably take place as a function of at least one steering-relevant parameter, e.g. Vehicle speed v, the steering angle speed ⁇ or the steering torque T.
  • the engine input signal E according to a predetermined condition, for example via a map or an algorithm determined.
  • Other steering-relevant parameters may also be used for the determination of the engine input signal E, for example a steering angle speed.
  • a steering-relevant parameter may be determined by means of a sensor or may be formed from a mathematical derivative of another steering-relevant parameter, e.g. the steering angle speed as a time differential of the steering angle.
  • a battery current I B is determined by the current measuring device 38, which is removed from the drive unit 10 from the battery 16.
  • At least one upper limit value l Bma x is specified for the battery current I B.
  • This upper limit value I max may depend , for example, on the battery 16 used or on the number of further consumers connected to the battery 16.
  • Control / regulating unit 12 regulated so that the determined battery current I B does not exceed the predetermined, upper limit value l Bmax .
  • the Current limitation occurs via a control, it can be ensured that on the one hand tolerances in the production of the components of the drive unit 10 and other changes in the boundary conditions, such as changes in temperature or supply voltage and supply line resistance of the battery 16, the current limit does not adversely affect.
  • FIGS. 3 to 5 each show a diagram of the output quantity A and of the battery current I B as a function of the engine speed n of a group of drive units 10.
  • the predetermined upper limit value l Bma ⁇ for the battery current I B is shown by a dot-dash line 18.
  • the dotted line 30 shows the predetermined lower limit A mm for the output A.
  • the illustrated stray values for the battery current I B and the output A correspond respectively to a lower and upper quantile, for example the 1% and 99% quantile, of the respective distribution of the group of drive units 10.
  • FIG. 3 shows the diagram in a control method according to a first predetermined condition.
  • the two dashed curves show an upper battery current leakage value 20 'and a lower battery current leakage value 22' representing the highest and lowest battery power I B drive assemblies 10 ', respectively.
  • the first predetermined condition is set such that the entire battery current spreading range 24 'is below the upper limit value l Bmax for the battery current I B. A battery current limit is not necessary in this case.
  • the output quantity A results in an upper output quantity spreading value 26 'and a lower output quantity spreading value 28'.
  • the lower output spread 28 ' is partially below the lower limit A m , n .
  • the output spread area is split into an upper output spread area 32 'above the lower limit A min and a lower output spread area 34' below the lower limit A m , n .
  • Drive unit 10 can be adjusted so that the drive units 10 reach approximately their maximum output size A.
  • the quantile of the statistical distribution of the output quantity A 1 which corresponds to the lower limit value A min for the output quantity A is chosen as small as possible, for example as 1% quantile, whereby only a small proportion of the
  • the spreads of the output A and the battery current I B change in the control according to the second predetermined condition.
  • the scattering areas are shown, as they would result in a simple control according to the second predetermined condition without a regulation of the battery current I B.
  • both the upper output quantity distribution value 26 "and the lower output value distribution value 28" are now above the lower limit value A min .
  • the total output spread area 32 "meets the output A requirement.
  • the battery upper leakage 20" and the battery lower leakage 22 are both increased, whereby the upper battery leakage 20" is partially above the upper limit I Bmax and thus the battery leakage area is lower Batteriestromstreu Society 24 "and an upper Batteriestromstreu Victoria Society 36" is divided.
  • the drive units 10 in the upper battery power spreading area 36 "in FIG. 4 exceed the upper limit value l Bma ⁇ and therefore have to be regulated down in the last method step.
  • FIG. 4 The diagram of the output A and the battery current I B after the regulation of the battery current I B is shown in FIG.
  • the control method is set in the same way as in Figure 4 such that a maximum
  • Output size A is achieved. Reaches the battery current I B one
  • the upper limit l Bmax the engine 14 so regulated that the battery current I B, the upper limit l Bma ⁇ does not exceed.
  • the curve for the battery current is essentially linear, ie without any further increase in further increase of the engine speed and always below or above the upper battery current litter value 20 "in FIG.
  • the lower battery current leakage value 22 remains unchanged, thereby reducing the battery leakage area 24.
  • Due to the control of the electric motor 14 at the upper limit I Bma ⁇ of the battery current I B the upper output spread value 26 also decreases while the lower output spread value 28 remains largely unchanged Since these drive units 10 are not affected by the battery current regulation, the output quantity spreading range 32 is also reduced in this way.
  • FIG. 6 shows a drive unit 10 with control of the electric motor 14 as a function of a control variable R.
  • a control variable measuring device 40 determines the control variable R and sends it to the control unit
  • the control variable R can the
  • Motor input signal E whereby, for example, an overload in
  • Electric motor 14 can be prevented, or an engine output signal A R , for example, a speed or torque.
  • the above-mentioned first and second conditions which are taken into account for the control method, may be control algorithms or data maps, which are queried appropriately in the implementation of the control method.
  • the motor control method for example, for a multi-phase motor design can be based on a control of the phase current or its flux and torque-forming components, the relationship between these components can be determined via a speed-dependent characteristic for the phase angle or by an additional regulator for the induced voltage , Maps, for example, depend on a significant temperature of the drive unit (10) limit the phase current or its components and thus protect the motor against overload or limit the maximum torque output. In the partial load range, this regulation would not be affected by the second condition since the maximum battery current is not reached. If, however, an operating point in the full load range is approached, then the engine control variables are limited in such a way that an impermissible increase in the battery current is prevented by a return of the determined battery current in the engine control process.
  • the feedback of the battery current can be done for example via an additional map, an extension of the engine control maps such as the Phasenstromlimit ist or a calculated limitation of the phase current regulator or the control circuits of the phase current components.
  • an extension of the engine control maps such as the Phasenstromlimit ist or a calculated limitation of the phase current regulator or the control circuits of the phase current components.
  • targeted retraction of the motor phase voltages or their components is also conceivable here.
  • the power plant 10 may be part of an electric vehicle steering system or part of a motor / pump assembly for an electro-hydraulic vehicle steering system.
  • the method variant for controlling the drive unit can be optimized for the respective vehicle steering system, for example by selecting the output variable A and / or the control variable R. It is possible, in particular, for the electric motor 14 to have a variable relevant to the vehicle steering system, such as e.g. to regulate an auxiliary steering torque.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsaggregats (10) mit einer elektronischen Steuer/Regeleinheit (12) und einem Elektromotor (14), insbesondere für Fahrzeuglenksysteme. In einem ersten Verfahrensschritt wird der Elektromotor (14) über ein Motoreingangssignal (E) von der Steuer/Regeleinheit (12) angesteuert. In einem nächsten Verfahrensschritt wird ein Batteriestrom (IB) ermittelt, der von dem Antriebsaggregat (10) aus einer Batterie (16) entnommen wird. Es wird ein oberer Grenzwert (IBmax) für den Batteriestrom (IB) vorgegeben. In einem abschließenden Verfahrensschritt wird der Elektromotor (14) von der Steuer/Regeleinheit (12) so geregelt, dass der ermittelte Batteriestrom (IB) den vorgegebenen, oberen Grenzwert (IBmax) nicht übersteigt.

Description

Verfahren zur Steuerung eines Antriebaggreqats
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsaggregats, insbesondere für Fahrzeuglenksysteme.
In der Kraftfahrzeugtechnik werden vielfach Antriebsaggregate verwendet, die einen Motor und eine Steuer/Regeleinheit umfassen, so dass sie eine kompakte Einheit sind und weitgehend unabhängig von anderen Systemen im Fahrzeug eingebaut werden können, beispielsweise als Teil eines Motor/Pumpen- Aggregats für Fahrzeuglenksysteme.
In Figur 1 ist ein Antriebsaggregat 10' nach dem Stand der Technik gezeigt, mit einer elektronischen Steuer/Regeleinheit 12' und einem Elektromotor 14'. Das
Antriebsaggregat 10' ist mit einer Batterie 16' verbunden. Die elektronische
Steuer/Regeleinheit 12' bestimmt nach einer vorgegebenen Bedingung, beispielsweise einem Kennfeld, in Abhängigkeit von mehreren lenkungsrelevanten Parametern, wie z.B. der Fahrzeuggeschwindigkeit v und des Lenkwinkels φ, ein Motoreingangssignal E, über das der Elektromotor 14' angesteuert wird.
Ein Verfahren zur Steuerung des Antriebsaggregats 10' soll mehrere Anforderungen erfüllen. Eine Ausgangsgröße A des Antriebsaggregats, beispielsweise ein Drehmoment des Elektromotors, soll größer oder gleich einem unteren Grenzwert Amin sein. Gleichzeitig soll ein elektrischer Strom, den das Antriebsaggregat 10' aus der Batterie 16' entnimmt, im Folgenden Batteriestrom IB genannt, einen oberen Grenzwert lBmax nicht übersteigen.
Aufgrund von Toleranzen bei der Herstellung der Komponenten des Elektromotors 14' oder der elektronischen Steuer/Regeleinheit 12' und aufgrund von unterschiedlichen Randbedingungen wie z.B. Versorgungsspannung, Zuleitungswiderständen oder Temperatur kann es bei verschiedenen Antriebsaggregaten 10' zu einer Streuung der Ausgangsgröße A und des Batteriestroms I6 kommen. Aufgrund dieser Streuung ist es bei einem üblichen Steuerungsverfahren des Antriebsaggregats 10' möglich, dass nicht alle Antriebsaggregate 10' die Anforderungen hinsichtlich Ausgangsgröße A und Batteriestrom IB erfüllen. Solche Antriebsaggregate stellen einen Produktionsausschuss dar und gelangen nicht in den Verkauf.
Es sind auch Verfahren zur Steuerung eines Antriebsaggregats bekannt, in denen eine Regelung vorgesehen ist. Beispielsweise wird ein Motorstrom gemessen, der als Motoreingangssignal E von der Steuer/Regeleinheit dem
Elektromotor zugeleitet wird und der bei Übersteigen eines
Motorstrombegrenzungswerts abgeregelt wird. Der Motorstrom ist hierbei eine interne Größe des Antriebsaggregats und entspricht nicht notwendigerweise dem gesamten, von der Batterie entnommenen Batteriestroms. Bei einem solchen Steuerungsverfahren kann es daher weiter zu einer Streuung des Batteriestroms kommen, insbesondere auch durch Veränderungen der Randbedingungen.
Es sind auch elektronische Vorschaltungen bekannt, die den Batteriestrom zwischen Batterie und Antriebsaggregat auf einen oberen Grenzwert beschränken können. Eine solche Vorschaltung weist wiederum eine eigene Produktstreuung auf und kann ihrerseits von den Randbedingungen, insbesondere Temperaturschwankungen, abhängig sein. Eine vom Antriebsaggregat unabhängige Vorschaltung ist insbesondere unvorteilhaft, wenn eine Regelung für das Antriebsaggregat vorgesehen ist, da im Falle einer Strombegrenzung die Steuer/Regeleinheit das Antriebsaggregat nicht entsprechend regeln kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Steuerung eines
Antriebsaggregats zu schaffen, mit dem ein NichtÜberschreiten eines oberen
Grenzwerts für den Batteriestrom in allen Betriebssituationen und eine verbesserte Performanceausbeute in Bezug auf eine Augangsgröße eines Elektromotors des Antriebsaggregats gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Steuerung eines Antriebsaggregats, insbesondere für Fahrzeuglenksysteme, mit einer elektronischen Steuer/Regeleinheit und einem Elektromotor, und umfasst folgende Verfahrensschritte: a) Der Motor wird über ein Motoreingangssignal von der Steuer/Regeleinheit angesteuert;
b) ein Batteriestrom wird ermittelt, der von dem Antriebsaggregat aus einer Batterie entnommen wird;
c) zumindest ein oberer Grenzwert für den Batteriestrom wird vorgegeben; und
d) der Elektromotor wird von der Steuer/Regeleinheit so geregelt, dass der ermittelte Batteriestrom den vorgegebenen, oberen Grenzwert nicht übersteigt.
Durch ein solches Verfahren kann der obere Grenzwert für einen
Batteriestrom eingehalten werden, insbesondere ohne dass eine elektrische oder elektronische Vorschaltung erforderlich ist. Des Weiteren ist durch das erfindungsgemäße Verfahren sichergestellt, dass der maximale Batteriestrom in Bezug auf die Arbeitsbereiche (wie z.B. Drehzahl und Temperatur)! des Elektromotors nicht nur für einen Arbeitspunkt bzw. kleinen Bereich, sondern über den kompletten Arbeitsbereich zur Verfügung steht, ohne dass dabei der obere Grenzwert für den Batteriestrom überschritten wird.
Das Motoreingangssignal kann eine elektrische Spannung oder ein elektrischer Strom sein. Somit lässt sich der Motor von der Steuer/Regeleinheit besonders einfach ansteuern.
Vorzugsweise wird nach dem ersten Verfahrensschritt a) eine Regelungsgröße ermittelt, wobei eine Regelung des Elektromotors in Abhängigkeit von der Regelungsgröße erfolgt. Durch die Regelung wird die Funktion des Antriebsaggregats verbessert. Die Regelungsgröße kann aus einem Motoreingangssignal des Elekromotors gebildet sein. Auf diese Weise kann der Motor beispielsweise vor einer Überlastung geschützt werden. Alternativ hierzu kann die Regelungsgröße aus einem Motorausgangssignal des Elekromotors gebildet sein, wodurch eine genaue Steuerung des Motorausgangssignals ermöglicht und die Streuung des Motorausgangssignals verringert wird. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann ein unterer Grenzwert für eine Ausgangsgröße des Antriebsaggregats vorgegeben werden, wobei diese Ausgangsgröße nicht für die Regelung des Elektromotors verwendet bzw. berücksichtigt wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass auch Ausgangs- großen, die nicht direkt von der Steuer/Regeleinheit geregelt werden, einer Mindestanforderung genügen.
Vorzugsweise bestimmt die Steuer/Regeleinheit des Antriebsaggregats im ersten Verfahrensschritt a) das Motoreingangssignal nach einer vorgegebenen Bedingung, beispielsweise nach einem Kennfeld, wobei die vorgegebene Bedingung so gewählt wird, dass der untere Grenzwert für die Ausgangsgröße von einem vorgegebenen Quantil einer statistischen Verteilung der Ausgangsgröße mehrerer Antriebsaggregate entspricht. Auf diese Weise kann die Steuerung derart eingestellt werden, dass die Antriebsaggregate ihre maximale Ausgangsgröße erreichen, wodurch ein möglichst kleines Quantil, beispielsweise ein 1% Quantil, der statistischen Verteilung dem unteren Grenzwert für die Ausgangsgröße entspricht und der Produktionsausschuss gering ist. Die vorgegebene Bedingung wird beispielsweise durch einen statistisch ermittelten Zusammenhang zwischen dem Motoreingangssignal und einer Ausgangsgröße des Antriebsaggregats bestimmt. Die vorgegebene Bedingung kann dabei derart sein, dass der Batteriestrom einiger Antriebsaggregate den vorgegebenen, oberen Grenzwert in einigen Betriebssituationen übersteigen könnte, falls die in Verfahrensschritt d) vorgesehene Regelung nicht durchgeführt würde.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann in dem ersten Verfahrensschritt die Ansteuerung des Elektromotors in Abhängigkeit von zumindest einem lenkungsrelevanten Parameter erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass ein optimales Lenkverhalten in den Grenzen der Leistungsfähigkeit des Motors eingestellt werden kann und sich eine maximale Energieeinsparung verwirklichen läßt.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann der obere Grenzwert des
Batteriestroms aus einer Schar von Grenzwerten in Abhängigkeit von mindestens einem Parameter ausgewählt werden. Dies hat den Vorteil, dass z.B. eine Absenkung des maximal zulässigen Batteriestroms bei Überlastung des Bordnetzes, schwach gelandener Batterie, im Hybrid-Elektrofahrbetrieb usw. durch das interne Steuergerät oder durch die Anforderung externer Steuergeräte möglich ist.
Das Antriebsaggregat kann Teil eines elektrischen Fahrzeuglenksystems sein, wobei das Antriebsaggregat beispielsweise in Form eines Elektromotors direkt mit dem Lenkgetriebe gekoppelt ist. Somit kann z.B. das Lenkmoment auf einfache Weise für die Ausgangsgröße oder Regelungsgröße verwendet werden.
Alternativ kann das Antriebsaggregat Teil eines Motor/Pumpen-Aggregats für ein elektrohydraulisches Fahrzeuglenksystem sein. Ausgangs- oder Regelungsgröße des Motor/Pumpen-Aggregats kann eine veränderliche Drehzahl und/oder ein veränderliches Fördervolumen sein.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben:
Figur 1 zeigt ein Antriebsaggregat nach dem Stand der Technik;
- Figur 2 zeigt eine erste Ausführungsform eines Antriebsaggregats, das nach einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens angesteuert wird;
- Figur 3 zeigt ein Diagramm für eine Ausgangsgröße und den Batteriestrom eines Antriebsaggregats bei einem Steuerungsverfahren nach einer ersten vorgegebenen Bedingung;
Figur 4 zeigt ein Diagramm für eine Ausgangsgröße und den Batteriestrom eines Antriebsaggregats bei einem Steuerungsverfahren nach einer zweiten vorgegebenen Bedingung;
- Figur 5 zeigt ein Diagramm für eine Ausgangsgröße und den Batteriestrom eines Antriebsaggregats bei einem erfindungsgemäßen
Steuerungsverfahren; und
- Figur 6 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Antriebsaggregats, das nach einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens angesteuert wird. Figur 2 zeigt ein Antriebsaggregat 10 mit einer elektronischen Steuer/Regeleinheit 12 und einem Elektromotor 14. Das Antriebsaggregat 10 ist mit einer Batterie 16 verbunden, aus der es einen Batteriestrom I8 bezieht. Zwischen der Batterie 16 und dem Antriebsaggregat 10 ist eine Strommessvorrichtung 38 für den Batteriestrom IB vorgesehen. Die Strommessvorrichtung 38 kann auch baulich in das Antriebsaggregat 10 integriert sein.
Das Antriebsaggregat 10 wird nach einem erfindungsgemäßen Verfahren gesteuert, dessen Verfahrensschritte im Folgenden beschrieben werden.
In einem ersten Verfahrensschritt wird der Elektromotor 14 über ein
Motoreingangssignal E von der Steuer/Regeleinheit 12 angesteuert. Dies kann vorzugsweise in Abhängigkeit von zumindest einem lenkungsrelevanten Parameter erfolgen, z.B. Fahrzeuggeschwindigkeit v, der Lenkwinkelgeschwindigkeit φ oder dem Lenkmoment T. Hierbei wird das Motoreingangssignal E nach einer vorgegebenen Bedingung, beispielsweise über ein Kennfeld oder einen Algorithmus, bestimmt. Es können auch andere lenkungsrelevante Parameter für die Bestimmung des Motoreingangssignals E benutzt werden, beispielsweise eine Lenkwinkelgeschwindigkeit. Ein lenkungsrelevanter Parameter kann mithilfe eines Sensors bestimmt werden oder auch aus einer mathematischen Ableitung eines anderen lenkungsrelevanten Parameters gebildet sein, z.B. die Lenkwinkelgeschwindigkeit als zeitliches Differential des Lenkwinkels.
In einem zweiten Schritt wird durch die Strommessvorrichtung 38 ein Batteriestrom IB ermittelt, der vom Antriebsaggregat 10 aus der Batterie 16 entnommen wird.
Im nächsten Schritt wird zumindest ein oberer Grenzwert lBmax für den Batteriestrom IB vorgegeben. Dieser obere Grenzwert Ißmax kann beispielsweise von der verwendeten Batterie 16 abhängen oder von der Anzahl weiterer an die Batterie 16 angeschlossener Verbraucher.
In einem abschließenden Verfahrensschritt wird der Elektromotor 14 von der
Steuer/Regeleinheit 12 so geregelt, dass der ermittelte Batteriestrom IB den vorgegebenen, oberen Grenzwert lBmax nicht übersteigt. Indem die Strombegrenzung über eine Regelung geschieht, kann sichergestellt werden, dass einerseits Toleranzen bei der Herstellung der Komponenten des Antriebsaggregats 10 und andererseits Änderungen der Randbedingungen, wie z.B. Änderungen der Temperatur oder der Versorgungsspannung und Zuleitungswiderständen der Batterie 16, die Strombegrenzung nicht negativ beeinflussen.
Die Figuren 3 bis 5 zeigen jeweils ein Diagramm der Ausgangsgröße A und des Batteriestroms IB in Abhängigkeit der Motordrehzahl n einer Gruppe von Antriebsaggregaten 10. Der vorgegebene obere Grenzwert lBmaχ für den Batteriestrom IB ist durch eine strichpunktierte Linie 18 gezeigt. Die strichpunktierte Linie 30 zeigt den vorgegebenen unteren Grenzwert Amm für die Ausgangsgröße A. Die dargestellten Streuwerte für den Batteriestrom IB und die Ausgangsgröße A entsprechen jeweils einem unteren und oberen Quantil, beispielsweise dem 1 % und 99% Quantil, der jeweiligen Verteilung der Gruppe von Antriebsaggregaten 10.
Figur 3 zeigt das Diagramm bei einem Steuerungsverfahren nach einer ersten vorgegebenen Bedingung. Die beiden gestrichelten Kurven zeigen einen oberen Batteriestromstreuwert 20' und einen unteren Batteriestromstreuwert 22', die die Antriebsaggregate 10' mit dem höchsten bzw. niedrigsten Batteriestrom IB repräsentieren. Zwischen dem oberen Batteriestromstreuwert 20' und dem unteren Batteriestromstreuwert 22' liegt ein Batteriestromstreubereich 24'. Die erste vorgegebene Bedingung ist derart eingestellt, dass der gesamte Batteriestromstreubereich 24' unter dem oberen Grenzwert lBmax für den Batteriestrom IB liegt. Eine Batteriestrombegrenzung ist in diesem Fall nicht notwendig.
Bei der so eingestellten, ersten vorgegebenen Bedingung ergibt sich für die Ausgangsgröße A ein oberer Ausgangsgrößenstreuwert 26' und ein unterer Ausgangsgrößenstreuwert 28'. Der untere Ausgangsgrößenstreuwert 28' liegt teilweise unter dem unteren Grenzwert Am,n. Somit wird der Ausgangsgrößenstreubereich in einen oberen Ausgangsgrößenstreubereich 32' über dem unteren Grenzwert Amin und einen unteren Ausgangsgrößenstreubereich 34' unter dem unteren Grenzwert Am,n aufgeteilt. Die Antriebsaggregate 10 im unteren Ausgangsgrößenstreubereich 34' stellen hierbei den Produktionsausschuss dar.
Eine zweite vorgegebene Bedingung im Steuerungsverfahren des
Antriebsaggregats 10 kann derart eingestellt werden, dass die Antriebsaggregate 10 annähernd ihre maximale Ausgangsgröße A erreichen. Auf diese Weise wird das Quantil der statistischen Verteilung der Ausgangsgröße A1 welches dem unteren Grenzwert Amin für die Ausgangsgröße A entspricht, möglichst klein gewählt, beispielsweise als 1% Quantil, wodurch nur ein geringer Anteil der
Antriebsaggregate 10 eine Ausgangsgröße A unter dem unteren Grenzwert Amin aufweisen. Somit wird der Produktionsausschuss aufgrund der Anforderung bezüglich der Ausgangsgröße A gering gehalten.
Die Streubereiche der Ausgangsgröße A und des Batteriestroms IB verändern sich bei der Steuerung nach der zweiten vorgegebenen Bedingung. Im Diagramm von Figur 4 sind die Streubereiche gezeigt, wie sie sich bei einer einfachen Steuerung nach der zweiten vorgegebenen Bedingung ohne eine Regelung des Batteriestroms IB ergeben würden. Aufgrund der veränderten vorgegebenen Bedingung liegen nun sowohl der obere Ausgangsgrößenstreuwert 26" als auch der untere Ausgangsgrößenstreuwert 28" über dem unteren Grenzwert Amιn. Somit erfüllt der gesamte Ausgangsgrößenstreubereich 32" die Anforderung bezüglich der Ausgangsgröße A. Der obere Batteriestromstreuwert 20" und der untere Batteriestromstreuwert 22" sind beide erhöht, wodurch der obere Batteriestromstreuwert 20" teilweise über dem oberen Grenzwert lBmax liegt und somit der Batteriestromstreubereich in einen unteren Batteriestromstreubereich 24" und einen oberen Batteriestromstreubereich 36" aufgeteilt wird.
Die Antriebsaggregate 10 im oberen Batteriestromstreubereich 36" in Figur 4 übersteigen den oberen Grenzwert lBmaχ und müssen daher im letzten Verfahrensschritt heruntergeregelt werden.
Das Diagramm der Ausgangsgröße A und des Batteriestroms IB nach der Regelung des Batteriestroms IB ist in Figur 5 gezeigt. Das Steuerungsverfahren ist in gleicher Wiese wie bei Figur 4 derart eingestellt, dass eine maximale
Ausgangsgröße A erreicht wird. Erreicht der Batteriestrom IB eines
Antriebsaggregats 10 den oberen Grenzwert lBmax, so wird der Motor 14 so geregelt, dass der Batteriestrom IB den oberen Grenzwert lBmaχ nicht übersteigt. Auf diese Weise ergibt sich für den oberen Batteriestromstreuwert 20 eine gegenüber dem oberen Batteriestromstreuwert 20" in Figur 4 veränderte Kurve. Ab einer bestimmten Drehzahl verläuft die Kurve des Batteriestroms im Wesentlichen linear, dh. ohne weitere Zunahme bei weiterer Steigerung der Motordrehzahl und stets unterhalb bzw. auf dem oberen Grenzwert Der untere Batteriestromstreuwert 22 bleibt unverändert, wodurch der Batteriestromstreubereich 24 reduziert wird. Aufgrund der Regelung des Elektromotors 14 am oberen Grenzwert lBmaχ des Batteriestroms IB sinkt auch der obere Ausgangsgrößenstreuwert 26, während der untere Ausgangsgrößenstreuwert 28 weitgehend unverändert bleibt, da diese Antriebsaggregate 10 nicht von der Batteriestromregelung betroffen sind. Auf diese Weise wird auch der Ausgangsgrößenstreubereich 32 reduziert.
Figur 6 zeigt ein Antriebsaggregat 10 mit einer Regelung des Elektromotors 14 in Abhängigkeit von einer Regelungsgröße R. Eine Regelungsgrößenmess- vorrichtung 40 ermittelt die Regelungsgröße R und leitet sie an die
Steuer/Regeleinheit 12 weiter. Die Regelungsgröße R kann das
Motoreingangssignal E sein, wodurch beispielsweise eine Überlastung im
Elektromotor 14 verhindert werden kann, oder ein Motorausgangssignal AR, beispielsweise eine Drehzahl oder ein Drehmoment.
Bei den vorstehend genannten ersten und zweiten Bedingungen, die für das Steuerungsverfahren berücksichtigt werden, kann es sich um Regelalgorithmen oder Datenkennfelder handeln, die geeignet bei der Durchführung des Steuerungsverfahrens abgefragt werden.
Das Motorsteuerverfahren z.B. für eine mehrphasige Ausführung des Motors kann auf einer Regelung des Phasenstroms bzw. dessen fluß- und drehmomentbildenden Komponenten beruhen, wobei der Zusammenhang zwischen diesen Komponenten über ein drehzahlabhängiges Kennfeld für den Phasenwinkel oder durch einen zusätzlichen Regler für die induzierte Spannung bestimmt werden kann. Kennfelder, die z.B. von einer maßgebenden Temperatur des Antriebsaggregates (10) abhängen, limitieren den Phasenstrom bzw. dessen Komponenten und schützen so den Motor vor Überlast oder begrenzen das maximal abgegebene Drehmoment. Im Teillastbereich würde diese Regelung durch die zweite Bedingung nicht beeinflußt, da der maximale Batteriestrom nicht erreicht wird. Wird hingegen ein Betriebspunkt im Volllastbereich angefahren, so wird über eine Rückführung des ermittelten Batteriestroms in das Motorsteuerverfahren die Motorregelgrößen derart begrenzt, dass ein unzulässiger Anstieg des Batteriestroms verhindert wird. Die Rückführung des Batteriestroms kann dabei beispielsweise über ein zusätzliches Kennfeld, eine Erweiterung der Motorsteuerkennfelder wie z.B. der Phasenstromlimitierung oder einer berechneten Limitierung des Phasenstromreglers oder der Regelkreise der Phasenstromkomponenten erfolgen. Für einfache Steuerverfahren ist hier auch eine gezielte Rücknahme der Motorphasenspannungen bzw. deren Komponenten denkbar.
Das Antriebsaggregat 10 kann Teil eines elektrischen Fahrzeuglenksystems oder Teil eines Motor/Pumpen-Aggregats für ein elektrohydraulisches Fahrzeuglenksystem sein. Die Verfahrensvariante zur Steuerung des Antriebsaggregats kann für das jeweilige Fahrzeuglenksystem optimiert werden, beispielsweise durch die Wahl der Ausgangsgröße A und/oder der Regelungsgröße R. Es ist insbesondere möglich, den Elektromotor 14 über eine für das Fahrzeuglenksystem relevante Größe, wie z.B. ein Hilfslenkmoment zu regeln.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Steuerung eines Antriebsaggregats (10) mit einer elektronischen Steuer/Regeleinheit (12) und einem Elektromotor (14), insbesondere für Fahrzeuglenksysteme, umfassend die Schritte: a) Ansteuerung des Elektromotors (14) über ein Motoreingangssignal (E) von der Steuer/Regeleinheit (12) ; b) Ermitteln eines Batteriestroms (I6), der von dem Antriebsaggregat (10) aus einer Batterie (16) entnommen wird; c) Vorgeben zumindest eines oberen Grenzwertes (Ißmax) für den Batteriestrom (I6); und d) Regelung des Elektromotors (14) durch die Steuer/Regeleinheit (12) derart, dass der ermittelte Batteriestrom (I6) den vorgegebenen, oberen Grenzwert (Ißmax) nicht übersteigt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) das Motoreingangssignal (E) eine elektrische Spannung oder ein elektrischer Strom ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Strom in Form des Motoreingangssignals (E) zumindest ein
Phasenstrom ist, oder aus einer Mehrzahl von Phasenströmen gebildet ist, oder aus zumindest einer Komponente von Phasenströmen besteht.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Spannung in Form des Motoreingangssignals (E) zumindest eine Phasenspannung ist, oder aus einer Mehrzahl von Phasenspannungen gebildet ist, oder aus zumindest einer Komponente von Phasenspannungen besteht.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) der Elektromotor (14) in Abhängigkeit von mindestens einem lenkungsrelevanten Parameter (φ, v,T,...) angesteuert wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt a) eine Regelungsgröße (R) ermittelt wird und eine Regelung des Elektromotors (14) in Abhängigkeit von der Regelungsgröße (R) erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die
Regelungsgröße (R) das Motoreingangssignal (E) ist.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungsgröße (R) ein Motorausgangssignal (AR) des Elektromotors (14) ist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein unterer Grenzwert (Amιn) für eine Ausgangsgröße (A) des Antriebsaggregats (10) vorgegeben wird, wobei die Ausgangsgröße (A) in der Regelstrecke für den Elektromotor (14) gemäß Schritt d) nicht berücksichtigt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) der obere Grenzwert (Iβmax) des Batteriestroms
(IB) aus einer Schar von Grenzwerten in Abhängigkeit von mindestens einem Parameter ausgewählt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsaggregat (10) Teil eines elektrischen Fahrzeuglenksystems ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsaggregat (10) Teil eines Motor/Pumpen-Aggregats für ein elektrohydraulisches Fahrzeuglenksystem ist.
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