DE102012014305A1 - Electromechanical steering system for vehicle, has calculation unit for determining reference value, where power is inferred from supply system such that another calculation unit adjusts motor torque to energy availability of supply system - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein elektromechanisches Fahrzeuglenksystem mit einem Elektromotor und ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Lenksystems.The invention relates to an electromechanical vehicle steering system with an electric motor and a method for operating such a steering system.
Hilfskraftunterstützte Lenkungen in Fahrzeugen einzusetzen ist allgemein bekannt. Ein Unterstützungsmoment kann z. B. mittels eines Elektromotors eines elektromechanischen Lenksystems erzeugt werden. Zur Erzeugung des Motormoments wird die angeforderte elektrische Energie aus einem Fahrzeugbordnetz entnommen. Je größer das erzeugte Motormoment ist, desto mehr elektrische Energie verbraucht der Elektromotor. Dabei besteht die Gefahr, dass durch eine statische Auslegung so viel Strom konsumiert werden könnte, dass die Bordnetzspannung stark einbricht.To use power assisted steering systems in vehicles is well known. A support moment can z. B. be generated by means of an electric motor of an electromechanical steering system. To generate the engine torque, the requested electrical energy is taken from a vehicle electrical system. The larger the engine torque generated, the more electrical energy the electric motor consumes. There is a risk that so much power could be consumed by a static design that the vehicle electrical system voltage drops sharply.
Die
Die
Der Erfindung liegt eine Aufgabe zu Grunde, ein elektromechanisches Fahrzeuglenksystem und ein Verfahren zum Betrieb des Fahrzeuglenksystems zu schaffen, das eine an den Betrieb des Fahrzeugs angepasste Energieverteilung ermöglicht, damit ein Ein- oder Zusammenbruch des Bordnetzes des Fahrzeugs vermieden wird.The invention is based on an object to provide an electromechanical vehicle steering system and a method for operating the vehicle steering system, which allows an adapted to the operation of the vehicle power distribution, so that a collapse or collapse of the electrical system of the vehicle is avoided.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, unterschiedliche Prioritäten für den Energiebedarf im Fahrzeugbordnetz je nach ihrer Notwendigkeit bzw. Bedeutung für den aktuellen Fahrzustand zu setzen. Das elektromechanische Fahrzeuglenksystem mit einem Elektromotor wird durch ein Bordnetz des Fahrzeugs elektrisch versorgt. Zur Lenkunterstützung wird ein Motormoment durch den Elektromotor erzeugt, wobei die vom Fahrzeuglenksystem angeforderte elektrische Energie derart aus dem Bordnetz entnommen wird, dass ein erstes Rechenmittel des Fahrzeuglenksystems das Motormoment an eine aktuelle elektrische Energieverfügbarkeit des Bordnetzes dynamisch anpassen kann, um den elektrischen Energieverbrauch für das Fahrzeuglenksystem im Betrieb des Fahrzeugs zu begrenzen und einen Ein- oder Zusammenbruch des Bordnetzes zu vermeiden. D. h., die Energieverfügbarkeit des Bordnetzes wird während des Betriebs des Fahrzeugs ständig überwachtet und analysiert. Eine Energieanforderung des Fahrzeuglenksystems an das Fahrzeugbordnetz wird vorläufig begrenzt oder eingestellt, wenn das Bordnetz in diesem Zeitpunkt nicht in der Lage ist, den Energiebedarf für alle Energieanforderungen, insbesondere gleichzeitig für das Fahrzeuglenksystem und für den Betrieb des Fahrzeugs, zu erfüllen. Der Fahrzeugführer hat in diesem Fall das Fahrzeug entweder nur durch eine eingeschränkte Unterstützungskraft oder in seltenen Fällen gegebenenfalls völlig mit eigener Handkraft zu lenken. Da das Risiko eines starken Spannungsabfalls im Bordnetz nun vermieden werden kann, damit es keine schlagartige Reduzierung der Unterstützungskraft aufgrund eines Einbruchs oder Zusammenbrauchs des Bordnetzes gibt, kann dem Fahrer eine stetige oder eine maximal mögliche konstante Lenkunterstützung zur Verfügung gestellt werden.The invention is based on the idea of setting different priorities for the energy requirement in the vehicle electrical system depending on their need or importance for the current driving condition. The electromechanical vehicle steering system with an electric motor is powered by an electrical system of the vehicle. For steering assistance, an engine torque is generated by the electric motor, wherein the requested by the vehicle steering system electrical energy is removed from the electrical system such that a first computing means of the vehicle steering system can dynamically adjust the engine torque to a current electrical energy availability of the electrical system to the electrical energy consumption for the vehicle steering system to limit the operation of the vehicle and to avoid a collapse or collapse of the electrical system. This means that the energy availability of the vehicle electrical system is constantly monitored and analyzed during the operation of the vehicle. A power requirement of the vehicle steering system to the vehicle electrical system is temporarily limited or discontinued if the electrical system at this time is not able to meet the energy needs for all energy requirements, in particular simultaneously for the vehicle steering system and for the operation of the vehicle. In this case, the vehicle driver has to steer the vehicle either only by a limited support force or, in rare cases, possibly completely with his own hand power. Since the risk of a strong voltage drop in the electrical system can now be avoided, so there is no sudden reduction in the support force due to a break-in or consumption of the electrical system, the driver can be provided a steady or a maximum possible constant steering assistance.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird das Motormoment des Elektromotors an eine aktuelle elektrische Energieverfügbarkeit des Bordnetzes derart dynamisch angepasst, dass das erste Rechenmittel aktuell mindestens einen maximalen Sollwert für das Motormoment und/oder mindestens einen maximalen Gradientenwert für einen Verlauf des Motormoments bestimmt. Der Gradient des Motormoments repräsentiert, wie schnell elektrische Energie aus dem Bordnetz entnommen wird. Eine große Menge von Energie aus dem Bordnetz in einer kurzen Zeit zu entnehmen, stellt eine starke Belastung des Bordnetzes dar. Ein möglicher Spannungsabfall könnte das Bordnetz zusammenbrechen lassen.In one embodiment of the invention, the engine torque of the electric motor is dynamically adapted to a current electrical energy availability of the vehicle electrical system such that the first computing means currently determines at least one maximum setpoint value for the engine torque and / or at least one maximum gradient value for a course of the engine torque. The gradient of the engine torque represents how fast electrical energy is taken from the electrical system. Removing a large amount of energy from the vehicle electrical system in a short time represents a heavy load on the vehicle electrical system. A possible voltage drop could cause the vehicle electrical system to collapse.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden der maximale Sollwert und/oder der maximale Gradientenwert anhand eines Referenzwerts bestimmt, wobei der Referenzwert abhängig von einem Stromverbrauch des Bordnetzes und einem Spannungsfall im Bordnetz ermittelt wird. Durch den Referenzwert, der einer Energieverfügbarkeit des Bordnetzes entspricht, kann der maximale Sollwert und Gradientenwert des Motormoments ebenfalls dementsprechend aktuell eingestellt werden. Eine maximal mögliche Lenkleistung wird dann nach der Energieverfügbarkeit des Bordnetzes beschränkt, womit ein Bordnetzeinbruch oder -zusammenbruch verhindert werden kann. In a further embodiment of the invention, the maximum setpoint value and / or the maximum gradient value are determined on the basis of a reference value, the reference value being determined as a function of a power consumption of the vehicle electrical system and a voltage drop in the vehicle electrical system. By the reference value, which corresponds to an energy availability of the electrical system, the maximum setpoint and gradient value of the engine torque can also be set accordingly current. A maximum possible steering performance is then limited by the availability of energy of the electrical system, which can be a board breakage or collapse can be prevented.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Referenzwert durch ein zweites Rechenmittel des Fahrzeuglenksystems für einen Zeitpunkt und/oder für einen Zeitraum ermittelt. Über die Betriebsdauer des Fahrzeugs kann es zu einen Veränderung der spezifischen Eigenschaften des Fahrzeuglenksystems kommen. Um dies zu berücksichtigen, wird zunächst ein für einen Zeitraum bestimmter oder vorgegebener Referenzwert in einer Speichereinheit, die für das Fahrzeuglenksystem vorgesehen ist, gespeichert. Der gespeicherte Referenzwert kann z. B. für die Ermittlung eines weiteren Referenzwerts verwendet und durch den ermittelten weiteren Referenzwert aktualisiert werden. Dadurch, dass der Referenzwert abhängig von einem Stromverbrauch des Bordnetzes und einem Spannungsabfall im Bordnetz aktuell ermittelt ist, können der maximale Sollwert und/oder der maximale Gradientenwert des Motormoments ebenfalls der Belastbarkeit bzw. der Beschaffenheit des Bordnetzes aktuell angepasst werden. Das erste und das zweite Rechenmittel können beispielsweise alleine durch eine Computersoftware oder einen Algorithmus in einem Steuergerät des Lenksystems integriert ausgebildet werden. Der Algorithmus wertet die Energieverfügbarkeit oder die Belastbarkeit des Bordnetzes auf Basis einer aktuellen Bordnetzspannung und eines aktuellen Stromverbrauchs aus.In a further embodiment of the invention, the reference value is determined by a second computing means of the vehicle steering system for a time and / or for a period. Over the service life of the vehicle, there may be a change in the specific properties of the vehicle steering system. To take this into account, a reference value determined or predetermined for a period of time is first stored in a memory unit provided for the vehicle steering system. The stored reference value can, for. B. are used for the determination of a further reference value and updated by the determined further reference value. Due to the fact that the reference value is currently determined as a function of the power consumption of the vehicle electrical system and a voltage drop in the vehicle electrical system, the maximum setpoint value and / or the maximum gradient value of the engine torque can also be currently adapted to the load capacity or the condition of the vehicle electrical system. For example, the first and the second computing means may be integrated with one another solely by computer software or an algorithm in a control unit of the steering system. The algorithm evaluates the energy availability or the load capacity of the electrical system based on a current vehicle electrical system voltage and a current power consumption.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb eines elektromechanischen Fahrzeuglenksystems in einem Fahrzeug, wobei das Fahrzeuglenksystem durch ein Bordnetz des Fahrzeugs elektrisch versorgt wird. Dabei wird zur Lenkunterstützung ein Motormoment durch einen Elektromotor des Fahrzeuglenksystems erzeugt. Zur Erzeugung des Motormoments wird die vom Fahrzeuglenksystem angeforderte elektrische Energie derart, aus dem Bordnetz entnommen, dass das Motormoment des Elektromotors an eine aktuelle elektrische Energieverfügbarkeit des Bordnetzes dynamisch angepasst wird, um eine ausreichende elektrische Energieversorgung für den Betrieb des Fahrzeugs zu gewährleisen.The invention further relates to a method for operating an electromechanical vehicle steering system in a vehicle, wherein the vehicle steering system is electrically supplied by an electrical system of the vehicle. In this case, an engine torque is generated by an electric motor of the vehicle steering system for steering assistance. In order to generate the engine torque, the electrical energy required by the vehicle steering system is taken from the vehicle electrical system such that the engine torque of the electric motor is dynamically adapted to a current electrical energy availability of the vehicle electrical system in order to guarantee a sufficient electrical power supply for the operation of the vehicle.
Die Erfindung wird im Folgenden im Rahmen eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:The invention is illustrated in more detail below in the context of an embodiment with reference to FIGS. Show it:
In der
Die Energieverfügbarkeit des Bordnetzes
Abhängig vom ermittelten Referenzwert, der eine aktuelle Energieverfügbarkeit und eine generelle Beschaffenheit des Bordnetzes
Ein vom Fahrer zur Lenkung des Fahrzeugs aufgebrachtes Handmoment wird durch einen Signaleingang
Das oben geschildete Verfahren zur Betrieb des Fahrzeuglenksystems
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Lenksystemsteering system
- 22
- Bordnetzboard network
- 44
-
Rechenmittel (
4a ,4b )Calculating means (4a .4b ) - 55
-
Signaleingang (
5a ,5b ,5c )Signal input (5a .5b .5c ) - 66
-
Differentialoperation (
6a ,6b )Differential operation (6a .6b ) - 77
- Signalgeneratorsignal generator
- 88th
- Speichereinheitstorage unit
- 99
-
Datentabelle (
9a ,9b )Data table (9a .9b ) - 1010
- Modulmodule
- 1111
- Signalausgangsignal output
- 1212
- Lenkradsteering wheel
- 1313
- Lenkwellesteering shaft
- 1414
- Getriebetransmission
- 1515
- Zahnstangen-Ritzel-LenkgetriebeRack-and-pinion steering gear
- 1616
- Spurstangetie rod
- 1717
- Vorderräderfront wheels
- 1818
- Elektromotorelectric motor
- 1919
- LenkdrehmomentsensorSteering torque sensor
- 2020
- Steuergerätcontrol unit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 0788694 A2 [0003] EP 0788694 A2 [0003]
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- 2012-07-19 DE DE201210014305 patent/DE102012014305A1/en active Pending
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