DE19733096C2 - Verfahren und Anordnung zur Regelung einer Hilfskrafteinrichtung in einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Hilfskrafteinrichtung in einem Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

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.

Aus der DE 195 16 498 C1 ist ein elektromotorisch betriebenes Servolenksystem für Kraftfahrzeuge bekannt, bei dem im Abhängigkeit von der Stromaufnahme des Elektromotors die erforderliche Drehzahl des Motorpumpenaggregats eingestellt wird.

Solche Systeme regeln meist bei Ausbleiben der Lenkbewegung auf einen minimalen Volumenstrom. Bei sehr langsamen Lenkbewegungen haben diese den 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, das immer eine ausreichende Lenkunterstützung auch bei sehr langsamen Lenk­ bewegungen und gleichzeitig niedrigem Leistungsbedarf ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 gelöst.

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.

Bei einer Anordnung zur Regelung einer Hilfskrafteinrichtung in einem Kraftfahrzeug, bei welcher eine Ansteuereinheit in Abhängigkeit von einem Vergleich zwischen einem Regelist- und Regelsollwert ein Antriebsaggregat zur Einstellung der hydraulischen Fremdendergie steuert, wobei der Ansteuereinheit ein Regelsollwert von einer Sollwertbestimmungseinheit zugeführt wird, bestimmt die Sollwertbestimmungseinrichtung den Sollwert in Abhängigkeit des Signals eines Lasterkennungssensors den Sollwert. Der Lasterkennungssensor ist dabei ein in einem von der Ansteuereinheit angesteuerten Pumpenkreislauf angeordneter Drucksensor oder eine Einrichtung zur Bestimmung des Motorstromes eines in der Ansteuereinheit angeordneten Elektromotors, welcher eine Pumpe im Pumpenkreislauf antreibt.

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. Eines 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 n_soll-L abgelegt sind.

Die zu der gemessenen Druckänderung gehörende Solldrehzahl n_soll-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 n_soll 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 n_soll-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 n_soll-NL zugeordnet ist.

Nachdem der Sollwert n_soll-L des lastabhängigen und der Sollwert n_soll-NL des nicht lastabhängigen Verfahrens bestimmt wurden, vergleicht die Auswerteein­ richtung 10 den Sollwert n_soll-NL, der sich aus dem lenkwinkelabhängigen Ver­ fahren ergibt mit dem Sollwert n_soll-L, welcher sich aus dem lastabhängigen Verfahren ergibt. Als Sollregelgröße n_soll 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 (10)

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, wobei in Abhängigkeit der Last eine kontinuierliche Änderung des Volumenstromes oder einer dem Volumenstrom proportionalen Größe der Hilfskrafteinrichtung erfolgt, wobei die Änderung der Last über Systemgrößen der Hilfskrafteinrichtung bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der durch einen erhöhten Volumenstrom hervorgerufene Anstieg der inneren Last der Hilfskrafteinrichtung bewertet und mit dem Lastsignal verrechnet 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 Änderungen der Systemgrößen zur Bestimmung eines Regelsollwertes (n_soll-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 (n_soll-NL) des nicht lasterkennenden Verfahrens größer ist als der Regelsollwert (n_soll-L)des lasterkennenden Verfahrens.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht lasterkennende Verfahren ein lenkwinkelabhängiges Verfahren ist.

8. 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, wobei der Ansteuereinheit der Regelsollwert von einer Sollwertbestimmungseinheit zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwert­ bestimmungseinrichtung (10) den Sollwert (n_soll) in Abhängigkeit des Signals eines Lasterkennungssensors bestimmt, wobei der Lasterkennungssensor ein in einem von der Ansteuereinheit (7, 12) angesteuerten Pumpenkreislauf (5) angeordneter Drucksensor (11) oder 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.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Laster­ kennungssensor ein Kraftsensor (15) an der Spurstange (4) ist.

10. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Laster­ kennung durch einen Drehmomentsensor (16) erfolgt, welcher zwischen Motor (7) und Pumpe (6) angeordnet ist.