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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer Verdrängermaschine, welche insbesondere zur Energieversorgung einer Kraftfahrzeugbremsanlage dient.
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Der Funktionsumfang von elektrohydraulischen Aggregate für Kraftfahrzeugbremsanlagen wächst, weil Funktionalitäten wie beispielsweise Abstandsregelung, elektrohydraulische Parkbremse, oder Rückrollverhinderer (Hill-Holder) mit Hilfe der genannten Bremsanlagen realisiert werden sollen. Dies führt unaufhaltsam zu wachsendem Energiebedarf und folglich zu wachsenden Einschaltzeiten eines Motor - Pumpenaggregates. Der Energiebedarf ist sehr unterschiedlich, denn Komfortfunktionen wie beispielsweise Rain Brake Support erfordern wesentlich geringere hydraulische Energie, als Notbremsfunktionen oder Fahrstabilitätsregeleingriffe. Aus diesem Grund sind die Bauteile des elektrohydraulischen Systems in Hinblick auf den höchsten denkbaren Energiebedarf konzipiert. Mit anderen Worten ist das System für die Mehrzahl der Anwendungsfälle überdimensioniert.
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Es ist bekannt, dass die verwendeten Gleichstrommotoren beim Motoranlauf (nach einem Pumpenstillstand, oder insbesondere bei hoher mechanischer Last, wenn gegen einen hohen Vordruck in einen Hauptzylinder zurück gefördert werden soll) überhöhte Anlaufstromspitzen bis etwa 100 A verursachen. Jede Anlaufstromspitze führt zu einer hohen Impulsbeanspruchung des Fahrzeugbordnetzes. Das Fahrzeugbordnetz reagiert auf derart überhöhten Strombedarf mit Spannungseinbruch. Denn der überhöhte Strombedarf kann nicht ohne weiteres von der Fahrzeugbatterie oder von einem Fahrzeuggenerator aufgefangen werden. Spannungseinbrüche verursachen Komfortbeeinträchtigungen wie beispielsweise unkontrolliertes Leuchtenflackern oder ähnliches. Neben solchen Komfortbeeinträchtigungen gibt es jedoch auch schwerwiegendere Auswirkungen von Stromspitzen. Dazu gehören insbesondere Auswirkungen, die zu einer Schädigung oder Fehlfunktion von elektronischen und elektrischen Bauteilen wie insbesondere der Fahrzeugbatterie führen. Denn in Kraftfahrzeugen werden meist Blei-Akkumulatoren bevorzugt, die für eine gleichmäßige Spannungsversorgung im unteren und mittleren Strombereich prädestiniert sind. Spitzenlasten sind dagegen negativ für die Lebensdauer der Blei-Akkumulatoren.
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Wie dem Artikel „Stabiles Energiemanagement“ in der Automobiltechnischen Zeitung, ATZ, Jahrgang 1/2004, Seite 42 - 44 zu entnehmen ist, sind in dem Berichtsjahr 2002 alleine 50% aller Elektrik- oder Elektronik-Pannen von Kraftfahrzeugen auf Instabilitäten in der elektrischen Energieversorgung zurückzuführen. Wie eine Statistik eindrucksvoll aufzeigt, nehmen sogenannte Batterieaussetzer (breakdown) eine Spitzenstellung in der Defektstatistik ein. Die Ursache hierfür liegt in der Art und Weise der Fahrzeugbordnetzbeanspruchung und in dem stark wachsenden Anteil von elektrischen und elektronischen Fahrzeugkomponenten begründet. Außerdem wird berichtet, dass ein 42 V-Bordnetz zwar Abhilfe schaffen könnte aber zumindest nicht kurzfristig realisierbar ist.
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Aus der
EP 1 040 975 A2 geht ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ansteuerung einer Kraftfahrzeugbremsanlagenkolbenpumpe hervor. Zum Pumpenanlauf wird ein Elektromotor mit voller Leistung kontinuierlich - mit anderen Worten ungetaktet - angesteuert. An diese anfängliche Ansteuerphase schließt sich ein sogenannter getakteter Betrieb an. Eine getaktete Ansteuerung beruht darauf, dass der Motor intermittierend - gewissermaßen gepulst - mit Spannung versorgt wird. Die Pulsdauer, während der die Spannungsversorgung erfolgt, kann prozentual als Ansteuergrad (duty cycle) angegeben werden. Ein Ansteuergrad von 100% bewirkt die oben zitierte, kontinuierliche Ansteuerung. Die Zeitdauer der ungetakteten Phase sowie das Puls-Pausen-Verhältnis zu Beginn der getakteten Ansteuerung sind in Abhängigkeit von einer ermittelten Bordspannung oder in Abhängigkeit von einer Nachlaufspannung (Generatorspannung) des Elektromotors variierbar vorgesehen. Durch diese Maßnahmen soll erreicht werden, dass eine einzuregelnde Drehzahl des Elektromotors in möglichst kurzer Zeit erreicht wird. Durch die verringerte Beanspruchungsdauer wird das Bordnetz geschont. Dennoch bleibt zu befürchten, dass ein anfänglicher, nicht getakteter, kontinuierlicher Motorbetrieb während der Initialisierungsphase eine besonders hohe Belastung für das Bordnetz sowie insbesondere für einen vorgeschädigten Akkumulator darstellt. Denn der ungehemmte Anlaufstrom des Elektromotors schlägt unmittelbar auf den Akkumulator durch.
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Aus dem Journal of Applied Sciences, Jahrgang 2005, Seiten 249 - 252 geht eine PWM-Regelung eines einphasigen Electromotors mit Hilfe von Optokoppler und A/D-Wandler anhand eines speziellen Microcontrollers hervor.
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In der
DE 199 55 247 A1 ist ein Verfahren zur Ansteuerung eines Gleichstrommotors gezeigt, wobei der Strom bzw. die Pulsweite in einer Kurvenform entsprechend der Eingangsspannung an der Umrichterschaltung verändert wird. Bei niedriger Gleichspannung wird der Strom/die Pulsweite erhöht und bei hoher Gleichspannung wird der Strom/die Pulsweite verringert, wodurch stark schwankende Batteriespannungen ausgeglichen werden sollen.
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Aus der
DE19857916A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung von elektrischen Verbrauchern in einem Fahrzeug bekannt, wobei ein Verbrauchermanagement in eine hierarchische Gesamtfahrzeugstruktur eingebunden wird.
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In der
US 5492008A wird ein Verfahren zum Testen eines Motors gezeigt, wobei für den Test unterschiedliche Phasen definiert werden, in denen unterschiedliche Signale auf den Motor gegeben werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Pumpenansteuerung vorzulegen, welche besonders schonend und ökonomisch mit der zur Verfügung stehenden Energie in einem Kraftfahrzeug umgeht. Stromspitzen sollen in diesem Zusammenhang vermieden werden. Des weiteren soll die Regelgüte eines Bremssystems auch bei Nachfrage von geringfügigen Druckaufbauvorgängen - wie sie beispielsweise für Komfortfunktionen wie insbesondere Rain Brake Support erforderlich sind - verbessert werden.
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Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, dass der Schonung des Fahrzeugbordnetz sowie des Akkumulators Priorität eingeräumt wird. Dies wird erreicht, indem für die Fahrzeugbremsanlagenkolbenpumpe ein besonderes Sanftanlaufverfahren implementierbar ist, welches in Abhängigkeit von sensierten Umgebungsbedingungen wie insbesondere in Abhängigkeit von der Fahrzeugbordnetzbeanspruchung, in Abhängigkeit von dem Fahrzeugsicherheitszustand oder ähnlichem aktivierbar oder abschaltbar oder modifizierbar ist.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer Verdrängerpumpe mit einem Antrieb zwecks Wandlung von elektrischer Energie in mechanische Energie in einem Kraftfahrzeug, insbesondere für eine elektrohydraulische Bremsanlage, wobei zur schonenden Beanspruchung eines elektrischen Fahrzeugbordnetz ein Sonderanlaufverfahren für die Verdrängerpumpe vorgesehen ist, welches im Anschluss an eine Situationsbeurteilung in Abhängigkeit von einem aktuell sensierten Fahrzeugfahrzustand, insbesondere in Abhängigkeit von der Kritikalität des Fahrzeugfahrzustandes, wie beispielsweise in Abhängigkeit von der Bordnetzbeanspruchung oder ähnlichem, aufgeschaltet oder abgeschaltet oder modifiziert wird.
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Die Sonderanlaufsteuerung besteht im Einzelnen darin, dass der Elektromotor in Abhängigkeit von den herrschenden Umgebungsbedingungen sowohl während einer Primärphase (Anlaufphase) wie auch während einer Sekundärphase (Stationärer Betrieb) harmonisch getaktet mit Spannung versorgt wird, und wobei eine Taktfrequenz innerhalb der Primärphase einen höheren Wert aufweist, als eine Taktfrequenz innerhalb der Sekundärphase.
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Mit anderen Worten basiert die Erfindung auf einer Regellogik, welche jeweils eruiert, ob und in welchem Maße eine Sonderanlaufsteuerung sinnvoll vorzusehen ist, oder nicht. Die Erfindung unterscheidet sich durch den anwendungsfallabhängigen, selektiven Charakter ganz wesentlich von grundsätzlich bekannten Sanftanlaufroutinen für Elektromotoren, welche bei jedem Anlauf des Antriebs angewendet werden. Denn erfindungsgemäß wird jeweils unter Beurteilung der sensierten Umgebungsbedingungen von einem elektronischen Regler entschieden, ob die Sonderanlaufsteuerung angewendet werden soll oder nicht.
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Dabei ist die genannte Taktung für zwei unterschiedliche Gegebenheiten zu unterscheiden. Einerseits liegt ein bestimmter periodischer Takt für Zeitphasen vor, in denen die Motorstromversorgung unterbrochen ist, um währenddessen eine Rücklesung einer sogenannten Generatorspannung zu ermöglichen. Die entsprechende Frequenz für die Rücklesung beträgt etwa 16 oder 50 Hz. Die gewonnene Information dient der Ermittlung der aktuellen Motordrehzahl, wobei die höhere Frequenz vorteilhaft für feinfühlige Druckaufbauvorgänge - zum Beispiel für Abstandsregelvorgänge (Cruise Control) - geeignet ist. Andererseits erfolgt die Motorstromversorgung selbst getaktet auf Basis einer bestimmten Frequenz. Diese Frequenz kann zwischen etwa 1 bis 10 kHz betragen, wobei es für die genannten Abstandsregelvorgänge vorteilhaft ist, die Länge von einem Duty auf beispielsweise 20 ms zu verkürzen.
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Erfindungsgemäß ist also die Frequenz der Spannungsversorgung des Antriebs gestuft, indem für einen Betriebsphasenübergang von hoher Taktfrequenz auf niedrigere Taktfrequenz gewechselt wird. Es ist weiterhin maßgeblich, dass die Sondersteuerung nach Bedarf adaptierbar oder abschaltbar ist.
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Durch die Erfindung wird es weiterhin ermöglicht, in einem elektronischen Regler auf Basis von gesammelten Fahrzeugdaten mittels entsprechender Routinen eine logisch abgesicherte Entscheidung über den aktuellen Fahrzeugfahrzustand zu treffen. Weiterhin wird die Kritikalität des Fahrzeugfahrzustandes beurteilt und auf dieser Kenntnis eine Entscheidung getroffen, ob und gegebenenfalls wie der Antrieb für die Pumpe angesteuert wird. Es wird insbesondere elektronisch entschieden, ob es bei Kenntnis von dem Gefahrenmoment, der von einem aktuellen Fahrzeugfahrzugstand ausgeht, sinnvoll ist, eine Sanftanlaufsteuerung zu beginnen. Andere Entscheidungen laufen darauf hinaus, ob eine laufende Sanftanlaufsteuerung aufrechterhalten werden soll, oder ob der Beginn oder die Aufrechterhaltung einer Sanftanlaufsteuerung aus irgendwelchen Gründen verworfen werden soll.
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Die Erfindung ermöglicht folglich nicht nur eine optimierte Regelung eines Kraftfahrzeugbremssystems, sondern leistet weiterhin einen wesentlichen und sinnvollen Beitrag zu dem Energiemanagement von dem Kraftfahrzeugbordnetz.
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Der Begriff Fahrzeugfahrzustand kann in diesem Zusammenhang allgemein als Platzhalter für die physikalischen Einflussgrößen wie auch für beliebige Kombinationen dieser physikalischen Einflussgrößen verstanden werden. Beispielsweise handelt es sich hierbei um physikalische Einflüsse wie Masse (Beladungszustand), Kurvenfahrt, Geradeausfahrt, Beschleunigung oder Verzögerung, Traktionsregelungseingriff oder Fahrstabilitätsregelungseingriff, Abstandsregelungseingriff, Umgebungswitterung wie insbesondere Umgebungstemperatur, Regen und ähnliches mehr.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass beispielsweise während der ersten 25 bis 100 ms (ms = Millisekunden) der Primärphase eine erhöhte Taktung mit einer höhere Taktfrequenz vorgesehen ist. Dies ermöglicht eine besonders feinfühlige Nachführung des Ansteuergrades, was bewirkt, dass der Anlaufstrom mit einem flacheren Gradienten ansteigt, als bei einer ungetakteten herkömmlichen Motoransteuerung.
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Um die Vorteile der Erfindung bestmöglich zu realisieren, ist es notwendig, die Taktfrequenz derart auszuwählen, dass die Stromanstiegsgeschwindigkeit geringer ist, als die Periodendauer der Taktfrequenz. Generell ist auch eine mehrstufige Umschaltung mit mehreren Zwischenstufen möglich. Die Taktfrequenz liegt üblicherweise in dem Intervall von 0 - 10kHz.
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Vorzugsweise sind die unterschiedlich abgestuften Taktfrequenzen mit festen Werten vorgegeben. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, die Taktfrequenz(en) adaptiv während dem Betrieb zu ändern, falls dies gewünscht ist, und wenn entsprechende Vorkehrungen in der Reglersoftware getroffen werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der Ansteuergrad bei einer Reglertaktfrequenz von etwa 1 kHz zunächst ausgehend von einem Startwert von beispielsweise 20 oder 50 % in den jeweiligen Duty-Cycles (DC) stufenartig in 5- oder 10 %-Schritten bis auf den Maximalwert von 100% (Vollansteuerung) gesteigert, bevor zu Beginn der Sekundärphase (stationärer Betrieb) auf die reduzierte, abgesenkte Taktfrequenz von etwa 16 Hz umgeschaltet wird. Dieser Zusammenhang ist in der 2 und 3 schematisch etwa für die ersten 100 ms einer Primärphase des erfindungsgemäßen Verfahrens exemplarisch verdeutlicht.
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Zur Beendigung der Sanftanlaufsteuerung, d. h. zum Beginn der Sekundärphase wird stets auf die abgesenkte, vorzugsweise fest vorgegebene Taktfrequenz von etwa 16 Hz umgeschaltet.
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Innerhalb außenstromloser Zeitspannen (tBEMF) wird es ermöglicht, während einem stationären, eingeschwungenen Drehzahlzustand - innerhalb von PWM-Ausschaltzeiten - das Abklingverhalten der Generatorspannung des Motors zu analysieren, um auf dieser Basis auf die aktuelle Motordrehzahl oder ähnliches zu schließen.
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Eine weitere Funktionalität der Erfindung besteht darin, die beschriebene, sanfte Anlaufsequenz zu aktivieren, wenn durch Belastungsänderungen hohe Anlaufströme zu erwarten sind, und im übrigen keine Sachverhalte gegen einen Sanftanlauf sprechen. Der Sanftanlauf wird beispielsweise aktiviert, wenn die Pumpe nach einer Nullförderung (Leerlauf) schlagartig mit einer massiven Förderaufgabe beaufschlagt wird. Um eine Schwelle der Drehgeschwindigkeit des Motors als Kriterium zur Aktivierung des Softanlaufe zu benutzen, kann die Generatorspannung während des Auslaufes des Motors kurz vor einem erneuten Einschalten gemessen und beurteilt werden.
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Eine Deaktivierung der Sanftanlauf-Funktion kann ebenfalls vorgesehen sein. Dies kann beispielsweise abhängig von einer besonderen, angeforderten Regelfunktion sein. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass der Sanftanlauf deaktiviert wird, weil eine sicherheitskritische Funktion (Fahrstabilitätsregeleingriff) bevorsteht, obwohl eine niedrige Bordnetzspannung prinzipiell den Sanftanlauf erfordern würde.
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Beispielsweise können besonders hohe Umgebungstemperaturen dazu führen, dass es vorgezogen wird, den elektrischen Regler des Elektromotors nicht zusätzlich mit der Verlustwärme infolge eines Sanftanlaufes zu belasten. Mit anderen Worten ist es ganz generell denkbar, die Sanftanlauf-Funktion in Abhängigkeit von den herrschenden Umgebungsbedingungen ein- oder auszuschalten.
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Es ist ganz wesentlich, dass die Sanftanlauffunktion nicht nur während einem ersten, initialen Anlaufvorgang innerhalb eines Fahrzeugregelprozesses zur Verfügung gestellt werden kann, sondern auch nach Regelungsbeginn, oder für die gesamte Zeitdauer eines aktiven Regelprozesses. Dadurch wird das Komfortverhalten von elektronisch geregelten Bremssystemen vorteilhaft begünstigt, denn mit einem sanften Laufverhalten des Motor-Pumpen-Aggregates sinkt die Geräuschbelästigung. Diese Komfortverbesserung steigert die Akzeptanz der elektronisch geregelten Systeme.
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Eine nebengeordnete Lösung des in Rede stehenden Problems besteht darin, dass die Taktfrequenz zur PWM-Ansteuerung des Motors variierbar ausgeführt ist, dass der Ansteuergrad - englisch: Duty Cycle „DC“: das Verhältnis von Einschaltzeit zur Ausschaltzeit während einer Pulsweitenmodulierten (PWM) Ansteuerung - in Abhängigkeit von herrschenden Umgebungsbedingungen, in Abhängigkeit von dem Motor-, oder dem Pumpentyp variierbar ausgeführt ist, und dass ein Duty Cycle neben Einschaltzeiten auch eine minimale Ausschaltzeit aufweist, in der die Motorbestromung pausiert.
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Die minimale Ausschaltzeit tBEMF ist vorzugsweise vorgebbar. Die sinnvollste Länge der Ausschaltzeit ist stark von den verwendeten elektronischen Bauteilen abhängig. Es hat sich gezeigt, dass mit beispielsweise etwa einer minimalen Ausschaltperiode von etwa 5 ms geringe Verluste erzielt werden können.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass jeder Duty Cycle die vorgegebene minimale Ausschaltzeit tBEMF aufweist.
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Beispielsweise ist der maximale Ansteuergrad auf höchstens etwa 90 bis 98 % limitiert. Dadurch wird es ermöglicht, dass eine Generatorspannung rückgelesen werden kann. Diese Generatorspannung wird während Pulspausen infolge des weiterdrehenden Rotors erzeugt. Über die erfasste Generatorspannung und deren Verlauf kann auf die aktuelle Motordrehzahl und Motorbeanspruchung geschlossen werden, ohne einen Drehzahlsensor vorsehen zu müssen, was beispielsweise in der
WO 94/07717 beschrieben wird.
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Es versteht sich, dass auch unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine elektrische Verlustleistung in dem elektrischen Regler des elektrischen Motors „zu vernichten“ ist. Prinzipiell wächst die Verlustleistung bei steigender Taktfrequenz und bei sinkendem Ansteuergrad. Jedenfalls ermöglicht die Erfindung im Vergleich mit bekannten Verfahren und Vorrichtungen eine wesentlich gleichmäßigere Stromentnahme aus einem Fahrzeugbordnetz, als wenn ein Elektromotor völlig ungehemmt, mit anderen Worten ungetaktet, betrieben wird.
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Ein Bremssystem zur Durchführung des Verfahrens umfasst einen elektromotorischen Antrieb für eine Verdrängermaschine - insbesondere vom Typ einer Kolbenpumpe - und einen elektronischen Regler umfassend Regelsoftware und einen Microcontroller mit einer ersten Treiberstufe für elektromagnetische Ventile zur hydraulisch-elektronischen Druckregelung und mit einer zweiten Treiberstufe - insbesondere auf Basis von MOS-FET-Transistoren für die Ansteuerung des elektromotorischen Antriebs, der vorzugsweise als permanenterregter Gleichstrommotor ausgebildet ist. Die MOS-FET-Transistoren weisen ein Schaltverhalten auf, das es erlaubt, dass spätestens 500µs nach einem Duty Cycle (DC) innerhalb eines Messintervalls M eine Gerneratorspannung abgenommen werden kann. Die genannten Sub-Aggregate (Unterbaugruppen) sind zu einem Gesamtaggregat, insbesondere einem Bremsenregelungsaggregat zusammengefasst.
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Figurenliste
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- 1 einen Vergleich von Strom- und Spannungsverläufen bei herkömmlicher Ansteuerung und bei neuartiger Ansteuerung,
- 2 ein vereinfachtes Prinzipschema zur Verdeutlichung der Primärphase in Hinblick auf den Verlauf von einem gestuften Ansteuergrad,
- 3 ein vereinfachtes Diagramm zur Verdeutlichung von Duty Cycles DC und minimalem Ausschaltintervall tBEMF bei einer anderen Problemlösung, und
- 4 Strom- und Spannungsmuster einer getakteten Ansteuerung in Abhängigkeit von der Zeit in grober Auflösung, und anhand von einem vergrößerten Detailausschnitt.
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Eine Kraftfahrzeugbremsanlage umfasst eine Betätigungseinheit wie beispielsweise Hauptbremszylinder mit pneumatischem Bremskraftverstärker. Die Betätigungseinheit kann hydraulischen Druck auf Radbremsen einwirken, die in Bremskreisen organisiert sind. Zwischen Radbremsen und Betätigungseinheit befindet sich eine elektrohydraulische Einheit, welche Bohrungskanäle, elektrohydraulische Ventile, und einen elektronischen Regler für die Ventile sowie für eine Einheit zur hydraulischen Energieversorgung aufweist. Die hydraulische Energieversorgung umfasst eine Verdrängerpumpe mit wenigstens einem Förderkolben je Bremskreis sowie mit einem elektromotorischen Antrieb für die Verdrängerpumpe, wobei der Antrieb von dem elektronischen Regler mit Strom versorgt wird. Weiterhin sind Sensoren wie insbesondere Raddrehsensoren vorgesehen, um das Raddrehverhalten zu überwachen. Zur Ermittlung von hydraulischen Drücken wie insbesondere zur Ermittlung eines Fahrervordrucks werden hauptsächlich Drucksensoren eingesetzt, die - genauso wie die Raddrehsensoren - mit dem elektronischen Regler verbunden sind.
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Die hydraulische Energieversorgung dient primär dazu, eine fahrerunabhängige Betätigung einer oder mehrerer Radbremsen zu ermöglichen (beispielsweise für Traktions- oder Fahrstabilitätsregeleingriffen). Eine weitere Aufgabe der hydraulischen Energieversorgung besteht darin, aus den Radbremsen abgelassenes Fluid in Richtung Betätigungseinheit zurück zu fördern (ABS-Regeleingriff). Dieser Rückfördervorgang findet regelmäßig parallel zu einem Bremsvorgang statt. Daher ist es erforderlich, das rückzufördernde Druckmittel auf ein Druckniveau zu bringen, welches dem fahrerseitig eingesteuerten Systemdruck entspricht. Weil dieses Druckniveau 100bar und mehr betragen kann, hat der elektrische Antrieb Spitzenleistungen von bis zu 1kW aufzubringen. Bei einer Bordspannung von etwa 12 V wird das Fahrzeugbordnetz mit Stromspitzen bis zu 80 A beansprucht.
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Zur Reduktion der Bordnetzbeanspruchung wird in dem elektronischen Regler ein Verfahren abgearbeitet, welches bei Bedarf ein Sonderanlaufverfahren für den elektrischen Antrieb ermöglicht. Eine Besonderheit dieses Sonderanlaufverfahrens besteht darin, dass es nicht routineartig bei jedem Anlauf durchgeführt wird, sondern dass eine Abwägung erfolgt, ob das Sonderanlaufverfahren unter Berücksichtigung der vorliegenden Informationen, welche über die Sensoren gewonnen wurden, sinnvoll ist oder nicht. Als Bewertungsgrundlage dient der aktuelle Fahrzustand des Fahrzeuges. Beispielsweise wird das Sonderanlaufverfahren immer dann bevorzugt angewendet, wenn die Bordspannung auf einen besonders geringen Wert abgesunken ist.
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Der Prozess des Sonderanlaufverfahrens ist so gestaltet, dass der Antrieb in Abhängigkeit von den herrschenden Umgebungsbedingungen, während einer Primärphase und während einer Sekundärphase, harmonisch getaktet mit Spannung versorgt wird. Die Primärphase findet zeitlich unmittelbar bei Anlauf des Elektromotors statt. Daran schließt sich die Sekundärphase an. Dabei ist die harmonische Taktfrequenz innerhalb der Primärphase höher, als die Taktfrequenz innerhalb der Sekundärphase.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die höhere Taktfrequenz während der ersten 25 bis 100 ms nach Motoranlauf vorgesehen. Im Weiteren beruht die Abstimmung darauf, dass die Stromanstiegsgeschwindigkeit geringer ausgebildet ist, als die Periodendauer der Taktfrequenz. Die bevorzugte Lösung beruht darauf, dass die Taktfrequenz in der Primärphase etwa 1 kHz beträgt, und dass die Taktfrequenz in der Sekundärphase etwa 16 Hz beträgt. Mit anderen Worten sind die beiden unterschiedlichen Taktfrequenzen fest vorgegeben. Besonderheiten zur Abstimmung eines Gesamtsystems können es jedoch erfordern, die Taktfrequenzen adaptiv im Betrieb festzulegen, so dass von einer festen Vorgabe eines Offsetwertes Abstand genommen wird.
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Im Sinne einer sukzessiven Steigerung wird der Ansteuergrad des Antriebs während einer pulsweitenmodulierten Ansteuerung in der Primärphase stufenweise - ausgehend von einem Startwert bis zu einem Maximalwert - gesteigert. Dies geschieht beispielsweise, indem der Ansteuergrad ausgehend von einem Startwert von beispielsweise 20 oder 50 % stufenartig in 5- oder 10 %-Schritten bis auf den Maximalwert von 100% (Vollansteuerung) gesteigert wird, bevor zum Beginn der Sekundärphase auf die reduzierte Taktfrequenz umgeschaltet wird.
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In der 1 werden Strom- (I) und Spannungsverläufe (U) bei herkömmlicher Vorgehensweise (K) und bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise (e) miteinander verglichen.
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Die 3 verdeutlicht ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer anderen Lösung. Es ist zu erkennen, dass die PWM-Ansteuerung mit einer Taktfrequenz von 1 kHz und mit einem Ansteuergrad zwischen 0 und etwa 98 % erfolgt. Die Gesamtdauer eines Duty-Cycle beträgt 60 ms, und die Einschaltzeit hat eine Dauer von max. 56 ms. Im Anschluss an die Einschaltzeit mit den oben beschrieben Merkmalen folgt ein Intervall M mit einer Dauer von etwa 4 ms. Mit Vorteil wird das Intervall genutzt, um eine Motor-Generatorspannung zu erfassen. Mit anderen Worten weist der Ansteuergrad neben Einschaltzeiten eine definierte, minimale Ausschaltzeit auf, in der die Motorbestromung pausiert. Im Anschluss an einen derartigen Duty-Cycle kann sich ein neuer Duty-Cycle anschließen. Dessen Taktfrequenz ist entweder konstant oder variabel, wie weiter oben bei der anderen Lösung beschrieben wurde. Für feinfühlige Regelvorgänge (Cruise Control) mit geringen Druckaufbauvorgängen kann es angezeigt sein, die Periodendauer von Duty-Cycles auf beispielsweise 20 ms (etwa 16 Hz) zu reduzieren.
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Die Dauer der minimalen Ausschaltzeit ist vorgebbar, und vorzugsweise etwa 5 ms betragen. Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die minimale Ausschaltzeit periodisch in jedem Duty Cycle vorgesehen ist, damit in jedem Duty-Cycle der beschriebene Messvorgang durchgeführt werden kann.
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Die 4 verdeutlicht im Einzelnen das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Strom(I) und Spannung (U) -Muster in Abhängigkeit von der Zeit t, wobei der untere Abschnitt eine Vergrößerung der eingekreisten Bereiche darstellt.
