DE102009006846A1

DE102009006846A1 - Verfahren zur Steuerung mehrerer Verbraucher eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102009006846A1
Application number: DE200910006846
Authority: DE
Inventors: Andre Saal
Original assignee: Audi AG; Audi Electronics Venture GmbH
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2009-01-30
Filing date: 2009-01-30
Publication date: 2010-08-12
Anticipated expiration: 2029-01-31
Also published as: DE102009006846B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von mehreren aus einem elektrischen Energiespeicher mit Betriebsstrom betriebenen elektrischen Verbrauchern eines Bordnetzes für Kraftfahrzeuge. Erfindungsgemäß wird ein den zukünftigen und/oder aktuellen Zustand des Bordnetzes anzeigender Indikator erfasst und in Abhängigkeit des erfassten Indikators wenigstens ein vorbestimmter Verbraucher in einen Teillastbetrieb gesteuert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von mehreren aus einem elektrischen Energiespeicher mit Betriebsstrom betriebenen elektrischen Verbrauchern eines Bordnetzes für Kraftfahrzeuge.
Die Anzahl von elektrischen Verbrauchern in einem Kraftfahrzeug hat enorm zugenommen und führen zu erhöhten Belastungen des Bordnetzes des Kraftfahrzeuges. Insbesondere können Hochstromverbraucher, die u. U. gleichzeitig das Bordnetz belasten zu einer Gefährdung der Betriebssicherheit des Kraftfahrzeuges führen.
Das Bordnetz eines Kraftfahrzeuges wird von mindestens einem Generator und mindestens einem elektrischen Energiespeicher, bspw. einer Batterie übernommen. Auf rasche Stromänderungen oder auf die o. g. Belastungen aufgrund von gleichzeitigen Eingriffen von Hochstromverbrauchern kann aufgrund der geringen Dynamik des Generators dieser hierauf nicht reagieren und daher müssen solche Situationen ausschließlich durch die im Bordnetz installierten Energiespeicher abgefangen werden. Hochstromverbraucher existieren bspw. nicht nur für Starter bzw. Anlasser und elektrische Fensterheber, sondern auch für die elektrische Bremse, die elektrohydraulische Bremse, für eine elektrisch unterstütze Lenkung (EPS) oder einen elektrische Zusatzverdichter.
Sollte die angeforderte Leistung vom Bordnetz des Kraftfahrzeuges aufgrund einer zu hohen kurzzeitigen Belastung durch mehrere Hochstromverbraucher nicht bereitgestellt werden können, kann dies zu sicherheitsrelevanten Situation führen und bspw. besonders kritisch für die Betriebssicherheit von für das Fahrzeug sicherheitsrelevante Systeme, wie z. Bsp. für Fahrwerksregelsysteme, insbesondere elektromechanische Bremsanlagen oder Lenksysteme werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Steuerung mehrerer elektrische Verbraucher, insbesondere sicherheitsrelevanter Hochstromverbraucher eines Kraftfahrzeugs anzugeben, das eine hohe Belastung des Bordnetzes vermeidet, bzw. die Wahrscheinlichkeit eines Totalausfalls maßgeblich reduziert.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1.
Gemäß diesem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung von mehreren aus einem elektrischen Energiespeicher mit Betriebsstrom betriebenen elektrischen Verbrauchern eines Bordnetzes für Kraftfahrzeuge wird ein den zukünftigen und/oder aktuellen Zustand des Bordnetzes anzeigender Indikator erfasst und in Abhängigkeit des erfassten Indikators wenigstens ein vorbestimmter Verbraucher in einen Teillastbetrieb gesteuert.
Damit wird durch kontrolliertes Herabsetzen der Leistung eines vorbestimmten elektrischen Verbrauchers die Belastung des Bordnetzes reduziert, ohne dass dies im Falle von sicherheitsrelevanten Verbrauchern zu sicherheitskritischen Situationen führen kann.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der vorbestimmte Verbraucher nur für einen vorbestimmten Zeitraum in dem Teillastbetrieb betrieben wird, um möglichst frühzeitig wieder die volle Leistung diesem Verbraucher zuführen zu können.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung wird als Indikator die Verfügbarkeit des Energiespeichers erfasst. Unter dem Begriff Verfügbarkeit wird insbesondere die Stromlieferfähigkeit des Energiespeichers, bspw. einer Batterie verstanden. Wenn keine Verfügbarkeit bzw. die Stromlieferfähigkeit nicht angezeigt wird, kann dies unterschiedliche Ursachen habe; so kann bspw. der Energiespeicher unter einen bestimmten Ladezustand gefallen oder auch vollständig ausgefallen sein; die Verfügbarkeit wäre auch dann nicht mehr gegeben, wenn die elektrische Verbindung zum Energiespeicher unterbrochen wäre. Zeigt der Indikator die fehlende Verfügbarkeit an, wird der vorbestimmte Verbraucher in den Teillastbetrieb gesteuert. Zur Erzeugung eines solchen Indikators ist vorzugsweise ein Batteriediagnose-Modul vorgesehen, das diesen Indikator als Steuersignal über eine Datenbus-Leitung dem in den Teillastbetrieb zu steuernden Verbraucher zuführt.
Bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung wird als Indikator die Betriebsstromanforderung oder die Ankündigung eines Betriebs eines sicherheitsrelevanten Verbrauchers erfasst und hierauf der vorbestimmte Verbraucher in den Teillastbetrieb gesteuert. Vorzugsweise ist zur Erzeugung des Indikators „Betriebsstromanforderung eines sicherheitsrelevanten Verbrauchers” oder des Indikators „Ankündigung eines Betriebs eines sicherheitsrelevanten Verbrauchers” ein Regler für eine Bremsanlage (ESP) mit Blockierschutz- und Antriebsschlupfregelung vorgesehen, wobei vorzugsweise auch dieser Indikator als Steuersignal über eine Datenbus-Leitung dem in den Teillastbetrieb zu steuernden Verbraucher zugeführt wird. Insbesondere zeigt der Regler der Bremsanlage (EPS) als Indikator einen hohen Strombedarf an, der bspw. durch einen Pumpenanlauf der Bremsanlage ausgelöst werden kann.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist als vorbestimmter Verbraucher eine elektromechanische Servolenkung vorgesehen, dessen Regler der Indikator als Steuersignal zugeführt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:
1 ein schematisches Blockschaltbild einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Erfindung zur Steuerung eines elektromechanischen Lenksystems EPS,
2 ein schematisches Blockschaltbild einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Erfindung zur Steuerung eines elektromechanischen Lenksystems EPS, und
3 ein schematisches Blockschaltbild einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Erfindung zur Steuerung eines elektromechanischen Lenksystems EPS.
Gemäß 1 wird von einem ESP-Regler 5 ein Indikator I_St1 zur Anzeige eines erwarteten hohen Strombedarfs, bspw. eines erwarteten ESP-Pumpenanlaufs des ESP-Systems 3 erzeugt und als Steuersignal an einen EPS-Regler 6 für ein elektromechanisches Lenksystem (EPS) 2 über einen Datenbus, bspw. FlexRay gesendet. Hierauf führt der Regler 6 ein kontrolliertes Herabsetzen (derating) der Lenkleistung des EPS 2 entsprechend vorgegebenen Parametern hinsichtlich des Wertes der Leistungsabsenkung und der Zeitdauer durch. Beispielsweise kann die Leistungsabsenkung 10% der vollen Last für eine definierte Zeit dauer betragen. Der Fahrer dürfte bei dieser Größenordnung der Leistungsabsenkung beim Lenken nichts registrieren.
Gemäß 2 wird von einem Batteriediagnose-Modul 4 die Verfügbarkeit, insbesondere die Stromlieferfähigkeit der Batterie 1 überwacht. Wenn also bspw. der Ladezustand einen vorgegebenen Wert unterschreitet, ein Zusammenbruch der Batterie 1, ein Leitungsbruch zur Batterie 1 oder ein leere Batterie durch das Batteriediagnose-Modul 4 festgestellt wird, also die Batterie keinen Strom mehr liefert, wird von diesem Modul 4 ein Indikator I_St2 erzeugt und als Steuersignal an einen EPS-Regler 6 für ein elektromechanisches Lenksystem (EPS) 2 über einen Datenbus, bspw. FlexRay gesendet. Hierauf führt der Regler 6 ein kontrolliertes Herabsetzen (derating) der Lenkleistung des EPS 2 entsprechend vorgegebenen Parametern hinsichtlich des Wertes der Leistungsabsenkung und der Zeitdauer durch. Beispielsweise kann die Leistung um 30% der vollen Last für eine definierte Zeitdauer absenkt werden, so dass eine solche Absenkung der Fahrer aufgrund einer etwas schwergängigeren Lenkung bemerken dürfte.
In 3 werden die beiden Ausführungsbeispiele nach den 1 und 2 kombiniert, so dass für eine festgelegte Zeitdauer ein Herabsetzen der Leistung der EPS 2 entsprechend vorgegebenen Parametern erfolgt. Beispielsweise kann die Lenkleistung um 50% der vollen Last bei Vorliegen des Indikators I_St1, also Anzeige eines ESP-Pumpenanlaufes und/oder des Indikators I_St2, also Anzeige eines kritischen Ladezustands, abgesenkt werden, insbesondere dann, wenn beide Indikatoren I_St1 und I_St2 gleichzeitig vorliegen. In diesem Fall würde der Fahrer diese Leistungsabsenkung aufgrund der schwergängigeren Lenkung registrieren.
Die in den Ausführungsbeispielen angegebene Parametrisierung, die in dem ESP-Regler 6 erfolgt, ist nur beispielhaft und kann daher auch mit anderen Werten durchgeführt werden.
Mit den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 bis 3 kann eine gleichzeitige hohe Belastung der Batterie 1 durch die Regelsysteme ESP und EPS minimiert werden, ohne dabei sicherheitskritische Situationen entstehen zu lassen.

1: Elektrischer Energiespeicher, Batterie
2: Elektromechanisches Lenksystem (EPS)
3: Bremsanlage (ESP) mit Blockierschutz (ABS)- und Antriebsschlupfregelung (ASR)
4: Batteriediagnose-Modul
5: ESP-Regler
6: EPS-Regler
I_St1: Steuersignal zur Anzeige des Indikators „Pumpenanlauf”
I_St2: Steuersignal zur Anzeige des Indikators „Ladezustand Batterie”
BDM: Batteriediagnose-Modul
ESP: Elektronisches Stabilitätsprogramm
EPS: Electric Power Steering

Claims

Verfahren zur Steuerung von mehreren aus einem elektrischen Energiespeicher (1) mit Betriebsstrom betriebenen elektrischen Verbrauchern (2) eines Bordnetzes für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass ein den zukünftigen und/oder aktuellen Zustand des Bordnetzes anzeigender Indikator (I_St1, I_St2) erfasst wird und in Abhängigkeit des erfassten Indikators wenigstens ein vorbestimmter Verbraucher (2) in einen Teillastbetrieb gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Verbraucher (2) für einen vorbestimmten Zeitraum in dem Teillastbetrieb betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Indikator (I_St2) die Verfügbarkeit des Energiespeichers (1) erfasst und in Abhängigkeit dieses Indikators (I_St2) der vorbestimmte Verbraucher (2) in den Teillastbetrieb gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Indikator (I_St1) die Betriebsstromanforderung oder die Ankündigung eines Betriebs eines sicherheitsrelevanten Verbrauchers (3) erfasst wird und hierauf der vorbestimmte Verbraucher (2) in den Teillastbetrieb gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Indikators (I_St2) „Verfügbarkeit elektrischer Energiespeicher” ein Batteriediagnose-Modul (4) vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikator als Steuersignal (I_St2) über eine Datenbus-Leitung dem in den Teillastbetrieb zu steuernden Verbraucher (2) zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Indikators (I_St1) „Betriebsstromanforderung eines sicherheitsrelevanten Verbrauchers” oder des Indikators (I_St1) „Ankündigung eines Betriebs eines sicherheitsrelevanten Verbrauchers” ein Regler (5) für eine Bremsanlage (3) mit Blockierschutz- und Antriebsschlupfregelung (EPS) vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikator als Steuersignal (I_St1) über eine Datenbus-Leitung dem in den Teillastbetrieb zu steuernden Verbraucher (2) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (5) der Bremsanlage (3) als Indikator (I_St1) einen hohen Strombedarf der Bremsanlage (3) anzeigt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als vorbestimmter Verbraucher (2) eine elektrisch-mechanische Servolenkung vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Regler (6) für die elektrisch-mechanische Servolenkung (2) vorgesehen ist, dem der Indikator als Steuersignal (I_St1) zugeführt wird.