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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Aktuator zum Erzeugen einer Lenkkraft für eine Lenkeinrichtung des Fahrzeugs sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem solchen Aktuator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 5. Ein Aktuator zum Erzeugen einer Lenkkraft zusammen mit einem dazugehörigen Steuergerät wird als Servolenkung bezeichnet. Ein Fahrzeug mit einer solchen Servolenkung ist aus der
US 4,809,173 A bekannt.
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Ein Aktuator einer Servolenkung kann zum Beispiel ein Elektromotor sein. Beim Erzeugen der Lenkkraft verbraucht ein solcher Elektromotor verhältnismäßig viel elektrische Leistung. Diese bezieht er aus einem elektrischen Bordnetz des Fahrzeugs, über welches der Elektromotor sowie weitere elektrische Verbraucher mit einem Generator des Fahrzeugs gekoppelt sind, der die elektrische Leistung erzeugen kann.
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Für den Fall, dass die Servolenkung und weitere elektrische Verbraucher zugleich sehr viel elektrische Leistung benötigen, kann es sein, dass die zu diesem Zeitpunkt insgesamt benötigte Leistung nicht von dem Generator allein bereitgestellt werden kann. An dem Bordnetz ist für diesen Fall noch eine elektrische Batterie angeschlossen, in welcher elektrische Energie gespeichert ist. Von der elektrischen Batterie kann weitere elektrische Leistung in das Bordnetz eingespeist werden.
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In dem Fall, dass die Servolenkung und die weiteren elektrischen Verbraucher weniger elektrische Leistung verbrauchen, als der Generator höchstens bereitstellen kann, erzeugt der Generator in dem Bordnetz eine Spannung, die höher als eine von der Batterie erzeugbare Spannung ist. Indem von den elektrischen Verbrauchern dem Bordnetz Leistung entnommen wird, sinkt diese Spannung. Wird im Verhältnis zu der Leistung, die der Generator höchstens zu erzeugen in der Lage ist, sehr viel Leistung verbraucht, sinkt die von ihm erzeugte Spannung unter die von der Batterie erzeugbare Spannung. Dann gibt diese die zusätzliche elektrische Leistung ab. Dies verhindert, dass die Spannung in dem Bordnetz bei einer weiteren Zunahme des Leistungsverbrauchs in dem gleichen Maße weiter absinkt wie für den Fall, dass nur der Generator die elektrische Leistung liefert.
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Bei dem in der
US 4,809,173 A beschriebenen Fahrzeug wird bei einer Servolenkung eine Obergrenze für die erzeugbare Lenkkraft herabgesetzt, wenn eine Spannung in einem Bordnetz des Fahrzeugs sinkt. Durch Begrenzen der Lenkkraft wird erreicht, dass bei der Servolenkung ein Verbrauch von elektrischer Leistung nicht über ein bestimmtes Maß hinausgeht. Falls in dem Bordnetz bereits durch weitere elektrische Verbraucher ein Absinken der Spannung verursacht wurde, wird dadurch verhindert, dass die Spannung durch den Leistungsverbrauch der Servolenkung so weit absinkt, dass es zu einem Ausfall einzelner Verbraucher kommt. Ein elektrischer Verbraucher fällt dann aus, wenn auch die Batterie nicht ausreichend Leistung bereitstellen kann und die Spannung in dem Bordnetz kleiner als eine für ein Betreiben des Verbrauches mindestens notwendige Spannung ist.
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Ein Nachteil bei einer Begrenzung der Lenkkraft ist, dass ein Fahrer des Fahrzeugs die Begrenzung der Lenkkraft dahingehend spürt, dass die höchstens erzeugte Lenkkraft der Servolenkung variiert, je nachdem wie weit die Lenkkraft gerade begrenzt ist. Die Begrenzung beeinträchtigt den Fahrkomfort in unerwünschter Weise.
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In der gattungsbildenden
DE 11 2007 002 144 T5 ist eine Steuerung für eine Lenkkraftverstärkung beschrieben, bei welcher ein Lenkmotor zur Stabilisierung und Lenkkraftunterstützung in Abhängigkeit von einem Batteriezustand einer Batterie angesteuert wird. Eine Begrenzung der maximalen Lenkkraft ist gemäß einer Kennlinie von einer Batteriespannung abhängig, wobei die maximale Lenkkraft bei Spannungen kleiner als 12 V gemäß einer Rampenfunktion reduziert wird.
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In der
DE 36 19 703 A1 ist ein motorgetriebenes Leistungslenkgerät beschrieben, bei welchem eine Steuerung eine dem elektrischen Motor der Leistungslenkung zugeführte elektrische Leistung steuert und hierbei die in den Motor eingespeiste Stromstärke nach Maßgabe einer Klemmenspannung der Spannungsquelle des Kraftwagens begrenzt. Eine Grenzstromstärke wird hierbei in Abhängigkeit von der beobachteten Batteriespannung gemäß einer fest vorgegebenen Kennlinie eingestellt.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für ein Fahrzeug mit einer Servolenkung eine möglichst hohe Lenkkraft bereitzustellen ohne dabei ein Ausfallen von elektrischen Verbrauchern auf Grund einer zu weit eingesunkenen Spannung des Bordnetzes zu riskieren.
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Die Aufgabe wird durch ein Fahrzeug mit einem Aktuator zum Erzeugen einer Lenkkraft für eine Lenkeinrichtung des Fahrzeugs gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem entsprechenden Aktuator gemäß Patentanspruch 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Fahrzeugs sind durch die Unteransprüche gegeben.
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Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug ist eine elektrische Batterie mit dem Aktuator gekoppelt, um diesem elektrische Leistung zuzuführen. Das erfindungsgemäße Fahrzeug weist des Weiteren eine Beobachtungseinrichtung zum Erfassen wenigstens einer Zustandsgröße zum Zustand der Batterie auf. Durch die wenigstens eine Zustandsgröße ist dabei eine Höhe der von der Batterie bereitstellbaren Leistung bestimmt. Das erfindungsgemäße Fahrzeug weist des Weiteren eine mit der Beobachtungseinrichtung gekoppelte Steuereinrichtung zum Steuern des Aktuators auf. Die Steuereinrichtung steuert den Aktuator derart, dass die erzeugte Lenkkraft von der wenigstens einen Zustandsgröße abhängt. Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug ist es somit möglich, eine Begrenzung der Lenkkraft davon abhängig zu machen, wie viel Leistung von der Batterie an ein Bordnetz tatsächlich abgegeben werden kann. Das Begrenzen kann dabei auf unterschiedliche Arten geschehen. Es kann z.B. unmittelbar eine Maximalkraft des Aktuators begrenzt werden, also die von diesem zu einem bestimmten Zeitpunkt höchstens erzeugbare Kraft. Es ist aber beispielsweise auch möglich, eine Stromaufnahme des Aktuators zu begrenzen oder eine bestehende Begrenzung zu verändern. Ein weiteres Beispiel ist, den Aktuator derart zu steuern, dass sich sein Stromverbrauch innerhalb einer bestimmten Zeit höchstens um einen vorbestimmten Wert ändert, dass also eine Änderungsrate seines Stromverbrauchs begrenzt ist.
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Das erfindungsgemäße Fahrzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung den Aktuator derart zu steuern ausgelegt ist, dass eine Maximalkraft des Aktuators von einer Versorgungsspannung abhängt und bei einem gegebenen Spannungswert der Versorgungsspannung die Maximalkraft zusätzlich von der Zustandsgröße der Batterie abhängig ist.
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Bei einer vollständig aufgeladenen, funktionstüchtigen Batterie ist es unter Umständen nicht einmal nötig, die Lenkkraft überhaupt zu begrenzen. Die von der Batterie zusätzlich bereitstellbare Leistung verhindert, dass die Spannung in dem Bordnetz so weit absinkt, dass elektrische Verbraucher ausfallen. Genauso kann es aber auch nötig sein, die Lenkkraft stärker zu begrenzen, als es im Stand der Technik der Fall ist. Dies kann zum Beispiel dann zutreffen, wenn die Batterie schadhaft ist. Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug ergibt sich der Vorteil, dass eine Begrenzung der Lenkkraft dahingehend optimal eingestellt werden kann, dass die Lenkkraft stets so groß ist, wie es der Zustand der Batterie erlaubt, ohne dass die Spannung in dem Bordnetz unter einen für einen Betrieb der Verbraucher kritischen Wert absinkt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Batterie mit einem Aktuator zum Erzeugen einer Lenkkraft gekoppelt, um diesem elektrische Leistung zuzuführen. Des Weiteren wird wenigstens eine Zustandsgröße zum Zustand der Batterie erfasst, welche eine Höhe der von einer Batterie bereitstellbaren Leistung bestimmt. Die Lenkkraft wird dann in Abhängigkeit von der Zustandsgröße erzeugt. Dies erfolgt durch Begrenzen der Lenkkraft auf eine Maximalkraft und durch Einstellen der Maximalkraft in Abhängigkeit von einer Versorgungsspannung, wobei die Maximalkraft bei einem gegebenen Spannungswert zusätzlich in Abhängigkeit von der Zustandsgröße der Batterie eingestellt wird.
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Der Aktuator zum Erzeugen der Lenkkraft kann einen Elektromotor oder eine elektrische Pumpe für einen hydraulischen Antrieb der Lenkeinrichtung umfassen.
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Eine Zustandsgröße kann das Alter der Batterie sein. Mit zunehmendem Alter einer Fahrzeugbatterie verändern sich beispielsweise die in der Batterie enthaltenen Chemikalien. Genauso können Kontakte korrodieren. Insgesamt wird dadurch die von der Batterie maximal abgebbare elektrische Leistung verringert. Eine Zustandsgröße kann auch einen Verschleiß der Batterie oder einen Wartungszustand derselben beschreiben. Eine Zustandsgröße kann auch eine in der Batterie gespeicherte elektrische Energie angeben, das heißt den Ladezustand der Batterie. Es kann auch ein Innenwiderstand der Batterie als Zustandsgröße erfasst werden. Eine weitere Zustandsgröße kann eine Information darüber sein, ob eine elektrische Verbindung zu einem bestimmten Element besteht. Beispielsweise kann dieses Element ein Polschuh zum Verbinden der Batterie mit einem elektrischen Bordnetz sein. Das Element kann beispielsweise auch eine Platte aus Blei sein, die in der Batterie angeordnet sein kann.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs weist selbiges einen steuerbaren Generator zum wahlweisen Bereitstellen einer Versorgungsspannung für den Aktuator auf, wobei die Steuereinrichtung den Generator derart zu steuern ausgelegt ist, dass auch die Versorgungsspannung von der wenigstens einen Zustandsgröße abhängt. Ein solcher steuerbarer Generator kann dazu vorgesehen sein, einen Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs zu verringern, indem die von dem Generator bereitgestellte Versorgungsspannung abgesenkt wird, wenn elektrische Verbraucher in dem Fahrzeug verhältnismäßig wenig Leistung verbrauchen. Durch Absenken der Versorgungsspannung verringert sich ein Drehmoment, das der Generator einer Brennkraftmaschine entgegensetzt. Ein steuerbarer Generator wird auch im Zusammenhang mit einem sogenannten rekuperativen System eines Fahrzeugs eingesetzt, durch welches z.B. kinetische Energie des Fahrzeugs beim Bremsen in elektrische Energie umgewandelt wird.
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Durch Steuern des Generators mittels der Steuereinrichtung in Abhängigkeit von der wenigstens einen Zustandsgröße kann vorteilhafterweise sichergestellt werden, dass durch den Generator dann eine besonders hohe Spannung bereitgestellt wird, wenn anhand wenigstens einer der Zustandsgrößen erkennbar ist, dass von der Batterie weniger Leistung als vorgesehen bereitstellbar ist.
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Im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ergeben sich weitere Vorteile, wenn es entsprechend dem erfindungsgemäßen Fahrzeug weitergebildet wird.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung näher erläutert. Dazu zeigt:
- 1 einen Schaltplan von elektrischen Komponenten eines Personenkraftwagens gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs; und
- 2 ein Diagramm, durch welches dargestellt ist, wie eine Begrenzung einer Lenkkraft einer Servolenkung des Personenkraftwagens von einer Versorgungsspannung für die Servolenkung abhängt.
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In 1 ist ein Elektromotor 10 dargestellt, der zu einer Servolenkung eines Personenkraftwagens gehört. Der Elektromotor 10 übt eine Lenkkraft F auf ein in 1 nicht dargestelltes Lenkgestänge einer Lenkung des Personenkraftwagens aus. Dadurch wird ein Fahrer des Personenkraftwagens beim Lenken unterstützt. Bei dem Elektromotor 10 ist ein Verbrauch von elektrischer Leistung abhängig von einer Höhe der erzeugten Lenkkraft F.
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Zu der Servolenkung gehört auch ein Steuergerät 12. Das Steuergerät 12 erfasst Lenkbewegungen, die der Fahrer an einem Lenkrad ausführt, und steuert über eine Steuerleitung 14 den Elektromotor 10 in der Weise, dass dem Fahrer das Steuern des Personenkraftwagens erleichtert wird. Die erzeugte Lenkkraft F ist dabei abhängig von einem Drehmoment, mit dem der Fahrer das Lenkrad dreht. Übersteigt das von dem Fahrer ausgeübte Drehmoment einen bestimmten Wert, steuert das Steuergerät 12 den Elektromotor derart an, dass dieser eine Maximalkraft Fmax erzeugt.
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Der Elektromotor 10 ist über elektrische Leitungen 18 mit einem Generator 16 verbunden, die zu einem Bordnetz 20 des Personenkraftwagens gehören. Der Generator 16 stellt elektrische Leistung zum Betreiben des Elektromotors 10 bereit. Der Generator 16 wird dazu von einem in 1 nicht dargestellten Verbrennungsmotor des Personenkraftwagens angetrieben.
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An dem Bordnetz 20 sind noch weitere elektrische Verbraucher des Personenkraftwagens angeschlossen. Von diesen Verbrauchern ist in 1 ein Verbraucher 22 dargestellt.
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Der Personenkraftwagen weist des Weiteren eine Batterie 24 auf, die ebenfalls an das Bordnetz 20 angeschlossen ist. Die Batterie 24 ist mit einem Diagnosegerät 26 gekoppelt. Das Diagnosegerät 26 überprüft regelmäßig einen Ladezustand der Batterie 24. In dem Diagnosegerät 26 ist auch eine Information darüber gespeichert, wie alt die Batterie 24 ist und wie lange eine Wartung zurückliegt, die an der Batterie durchgeführt worden ist. Des Weiteren wird durch das Diagnosegerät 26 regelmäßig überprüft, ob ein elektrischer Kontakt zwischen der Batterie 24 und den Leitungen 18 des Bordnetzes 20 besteht. Bei dem Diagnosegerät 26 kann es sich um ein Gerät ähnlich denjenigen Geräten handeln, wie sie auch zur Überwachung einer Fahrzeugbatterie verwendet werden, um eine Wartung des Personenkraftwagens zu vereinfachen.
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Das Diagnosegerät 26 ist im Vergleich zu diesen Geräten derart verändert, dass es die Informationen betreffend die Batterie 24 an das Steuergerät 12 sendet. Dazu ist das Diagnosegerät 26 mit dem Steuergerät 12 über einen Datenbus 28 gekoppelt. Über den Datenbus 28 sendet das Diagnosegerät 26 Diagnosedaten mit den Informationen an das Steuergerät 12.
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Das Steuergerät 12 ist über einen weiteren Datenbus 30 zusätzlich mit dem Generator 16 gekoppelt. Über den Datenbus 30 kann das Steuergerät 12 Steuerbefehle an den Generator 16 senden.
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Der Elektromotor 10 ist über zwei Anschlussklemmen 32 an die Leitungen 18 des Bordnetzes 20 angeschlossen. Eine Versorgungsspannung U, welche zwischen den Anschlussklemmen 32 anliegt, wird von dem Steuergerät 12 gemessen.
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Bei dem Personenkraftwagen ist die Versorgungsspannung U davon abhängig, wie viel Leistung von den Verbrauchern, wie dem Verbraucher 22, zu einem bestimmten Zeitpunkt verbraucht wird. Wird beispielsweise durch den Verbraucher 22 verhältnismäßig viel Leistung verbraucht, so fließt ein hoher Strom von beispielsweise 100 A über die Leitungen 18 zu dem Verbraucher 22. Auf Grund des hohen Stromes sinkt dann eine von dem Generator erzeugte Spannung. Dadurch ergibt sich auch eine geringere Versorgungsspannung U.
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Der Wert für die Maximalkraft Fmax ist von dem Steuergerät 12 abhängig von der beobachteten Versorgungsspannung U eingestellt. Durch Begrenzen der von dem Elektromotor 10 erzeugbaren Maximalkraft Fmax ist der Leistungsverbrauch des Elektromotors 10 begrenzt.
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Der Wert für die Maximalkraft Fmax wird dabei in dem Steuergerät 12 derart eingestellt, dass ein Verbrauch an elektrischer Leistung durch den Elektromotor 10 höchstens so groß ist, dass in dem Bordnetz 20 eine Spannung nicht unter eine Mindestspannung sinkt, die für ein Betreiben von elektrischen Verbrauchern in dem Bordnetz 20 mindestens bereitgestellt sein muss.
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Anhand der beobachteten Versorgungsspannung U wird durch das Steuergerät 12 dabei auf eine momentane Belastung des Bordnetzes 20 zurückgeschlossen. Bei einer hohen Belastung des Bordnetzes 20, wenn also beispielsweise der Verbraucher 22 bereits viel Leistung verbraucht, verbraucht dann nicht gleichzeitig auch der Elektromotor 10 derart viel Leistung, dass Verbraucher in dem Personenkraftwagen ausfallen können.
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Eine Abhängigkeit der Maximalkraft Fmax von der Versorgungsspannung U ist in einem Diagramm in 2 dargestellt. Das Diagramm zeigt Werte für die Maximalkraft Fmax, wie sie von dem Steuergerät 12 in Abhängigkeit von beobachteten Werten für die Versorgungsspannung U eingestellt werden. Die Werte für die Versorgungsspannung sind in dem Diagramm entlang einer Abszisse A aufgetragen. Entlang einer Ordinate O sind zugehörige Werte für die Maximalkraft Fmax aufgetragen. Insgesamt ergibt sich ein Graf 34. Die Abhängigkeit der Maximalkraft Fmax von der Versorgungsspannung U ist im Folgenden kurz erläutert.
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Für den Fall, dass die an dem Bordnetz 20 angeschlossenen Verbraucher keine elektrische Leistung verbrauchen, ergibt sich an den Anschlussklemmen 32 für die Versorgungsspannung U ein Spannungswert U1. Der Spannungswert U1 kann beispielsweise 13,5V betragen.
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Mit zunehmenden Verbrauch an elektrischer Leistung durch Verbraucher sinkt die Versorgungsspannung U. In dem Diagramm von 2 entspricht dies einer Stelle auf der Abszisse, die links von dem Spannungswert U1 liegt. Wird durch das Steuergerät 12 erkannt, dass die Versorgungsspannung U kleiner als ein Spannungswert U2 ist, stellt das Steuergerät 12 die Maximalkraft Fmax gemäß einer Rampenfunktion 36 in Abhängigkeit von der beobachteten Versorgungsspannung U ein. Diese Einstellung wird bei dem Steuergerät 12 für den Fall vorgenommen, dass das Diagnosegerät 26 Daten an das Steuergerät 12 sendet, durch welche dem Steuergerät 12 signalisiert wird, dass die Batterie 24 vollständig aufgeladen ist und die Batterie 24 auch bestimmungsgemäß funktioniert.
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Für beobachtete Spannungswerte größer als U2 ist der Wert für die Maximalkraft Fmax so groß eingestellt, dass der Elektromotor 10 als größte Lenkkraft F diejenige Kraft erzeugt, die er höchstens zu erzeugen im Stande ist. In 2 ist dies an einem horizontalen Verlauf des Grafen 34 erkennbar.
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Für den Fall, dass die Versorgungsspannung U kleiner als der Spannungswert U2 ist, gibt zusätzlich zu dem Generator 16 auch die Batterie 24 elektrische Leistung in das Bordnetz 20 ab. Der Spannungswert U2 kann beispielsweise 10,5V betragen.
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Die Batterie 24 stellt bereits dann elektrische Leistung in dem Bordnetz 20 bereit, wenn die Versorgungsspannung U kleiner als eine Nennspannung Un ist. Die Nennspannung Un ist diejenige Spannung, die von der Batterie 24 an den Anschlüssen 32 erzeugt wird, wenn sie vollständig aufgeladen ist und weder der Generator 16 noch die Batterie 24 elektrische Leistung abgeben. Die Nennspannung Un kann beispielsweise 12 V betragen.
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Für den Fall, dass die Lenkkraft F gemäß der Rampenfunktion 36 begrenzt wird, kann der Fahrer gegebenenfalls spüren, dass er mehr Kraft zum Drehen eines Lenkrades aufwenden muss als dann nötig ist, wenn durch den Elektromotor 10 die Lenkkraft F uneingeschränkt bereitgestellt wird.
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Für das durch die 1 und 2 veranschaulichte Beispiel sei angenommen, dass sich in der Batterie 24 eine Kontaktplatte löst. In diesem Fall ist eine von der Batterie 24 bereitstellbare elektrische Leistung geringer als vorgesehen. Der Defekt an der Batterie 24 wird durch das Diagnosegerät 26 erkannt.
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Zu dem Zeitpunkt des Lösens ist dabei die Versorgungsspannung U größer als die Nennspannung Un; Grund hierfür ist eine von dem Generator 16 erzeugte, entsprechend hohe Spannung. Es ist außerdem eine Regeleinrichtung in dem Generator 16 gegeben, welche diese Spannung auf den gegebenen Wert regelt. Durch diese Regeleinrichtung wird eine Schwankung der Spannung verhindert, die ansonsten durch die defekte Batterie 24 verursacht würde. Deshalb ändert sich auch die Versorgungsspannung U nicht. Durch Beobachten der Versorgungsspannung U kann durch das Steuergerät 12 der Defekt der Batterie 24 also nicht erkannt werden.
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Das Diagnosegerät 26 sendet über den Datenbus 28 an das Steuergerät 12 Diagnosedaten, welche Informationen über die eingeschränkte Funktionalität der Batterie 24 enthalten. In dem Steuergerät 12 werden daraufhin Parameter für das Einstellen des Werts für die Maximalkraft Fmax verändert.
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In dem Diagramm von 2 entspricht dies einer Veränderung des Grafen 34. Es ergibt sich eine Abhängigkeit der Begrenzung der Kraft F auf die Maximalkraft Fmax gemäß einer Rampenfunktion 38. Danach wird die Lenkkraft F bereits begrenzt, wenn die Versorgungsspannung U unter einen Spannungswert U3 fällt, der zwischen dem Spannungswert U1 und dem Spannungswert U2 liegt. Der Spannungswert U3 kann z.B. 11,5 V betragen.
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Das Steuergerät 12 begrenzt dadurch den maximal möglichen Leistungsverbrauch des Elektromotors 10 stärker als für den Fall, dass die Batterie voll funktionsfähig ist. Dies verhindert, dass durch ein Lenkmanöver des Fahrers zu viel elektrische Leistung verbraucht wird, um alle elektrischen Verbraucher mit einer Mindestspannung versorgen zu können. Der Fahrer spürt allerdings öfter, dass zum Drehen des Lenkrades mehr Kraft nötig ist, wenn die Lenkkraft F gemäß der Rampenfunktion 38 begrenzt wird.
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Bei dem Steuergerät 12 kann eine Veränderung eines Verlaufs des Grafen 34, wie er sich durch die Umstellung von der Rampenfunktion 36 auf die Rampenfunktion 38 ergibt, auch in Stufen oder sogar stufenlos erfolgen. Parameter der Rampenfunktion 38, das heißt z.B. der Spannungswert U3 oder eine Steigung der Rampenfunktion 38, können dann von dem Steuergerät 12 in Abhängigkeit von den Diagnosedaten einstellbar sein, die das Steuergerät 12 von dem Diagnosegerät 26 empfängt.
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In dem Diagramm von 2 ist auch eine Rampenfunktion 40 gezeigt, die eine Abhängigkeit der Maximalkraft Fmax von der Versorgungsspannung U zeigt, wie sie bei einem Steuergerät aus dem Stand der Technik bekannt ist. Bei einem solchen Steuergerät kann die Abhängigkeit der Maximalkraft Fmax von der Versorgungsspannung U allerdings nicht verändert werden. Die Rampenfunktion 40 ergibt sich deshalb aus einem Abgleich zwischen zwei Randbedingungen. Zum einen darf ein Spannungswert U4, ab welchem die Begrenzung der Lenkkraft F gemäß der Rampenfunktion 40 bewirkt wird, nicht zu niedrig gewählt werden. Ansonsten kann es vorkommen, dass bei einem Defekt der Batterie 24, wie er eben beispielhaft beschrieben wurde, ein Leistungsverbrauch des Elektromotors 10 derart hoch ist, dass eine Spannung in dem Bordnetz unter eine Mindestspannung sinkt. Der Spannungswert U4 darf aber auch nicht zu groß sein. Ansonsten spürt ein Fahrer zu häufig, dass er zusätzliche Kraft aufwenden muss, um das Lenkrad zu drehen. Dies ist insbesondere dann unerwünscht, wenn die Batterie 24 voll funktionsfähig ist.
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Bei dem Steuergerät 12 ist es zum einen möglich, die Rampenfunktion 36 im Vergleich zur Rampenfunktion 40 derart einzustellen, dass die Lenkkraft F erst für eine Versorgungsspannung U kleiner als der Spannungswert U2 begrenzt wird. Wird also durch das Diagnosegerät 26 dem Steuergerät 12 signalisiert, dass die Batterie 12 voll funktionsfähig ist, so kann dem Fahrer die Lenkkraft F ohne Begrenzung bereitgestellt werden, wenn die Versorgungsspannung U Werte zwischen dem Spannungswert U4 und dem Spannungswert U2 aufweist. Dadurch ist der Fahrkomfort für den Fahrer verbessert.
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Sobald durch das Diagnosegerät 26 ein Defekt der Batterie 24 erkannt wird, wird durch das Steuergerät 12 die Lenkkraft F stärker begrenzt, als dies gemäß der Rampenfunktion 40 bei einem Gerät aus dem Stand der Technik der Fall ist. Dadurch gibt sich ein zusätzlicher Schutz für die am Bordnetz 20 angeschlossenen Verbraucher.
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Bei dem Personenkraftwagen, der dem Beispiel zu Grunde liegt, kann der Generator 16 auch vorübergehend deaktiviert werden, um einen Kraftstoffverbrauch des Personenkraftwagens zu verringern. Elektrische Leistung, die während diesem Zeitraum von Verbrauchern verbraucht wird, wird diesen dann von der Batterie 24 bereitgestellt. Die Versorgungsspannung U weist dabei einen Wert kleiner oder gleich dem Spannungswert Un auf.
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Für den Fall, dass das Steuergerät 12 den Elektromotor 10 derart steuert, dass die Lenkkraft F gemäß der Rampenfunktion 38 begrenzt wird, erzeugt das Steuergerät 12 auch ein Signal, das über den Datenbus 30 an den Generator 16 übertragen wird. Durch das Signal wird der Generator 16 wieder aktiviert, wenn er gerade deaktiviert sein sollte. Dies bewirkt, dass der Generator 16 wieder elektrische Leistung bereitstellt. Unabhängig vom Zustand des Generators 16 wird durch das Signal des Weiteren bewirkt, dass der Generator 16 eine möglichst hohe Spannung erzeugt. Dadurch kann die Versorgungsspannung U bis auf den Spannungswert U1 steigen. Die sich tatsächlich einstellende Versorgungsspannung U ist dabei natürlich abhängig von der momentanen Belastung des Bordnetzes 20.
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Es ergeben sich zwei Vorteile, wenn das Steuergerät 12 den Generator 16 durch Senden des Signals in der beschriebenen Weise steuert.
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Für den Fall, dass die Batterie 24 tatsächlich defekt ist, sind größere Schwankungen der Spannung in dem Bordnetz 20 zu erwarten. Indem der Generator 16 eine möglichst hohe Spannung erzeugt, wird jedoch die Wahrscheinlichkeit verringert, dass dabei die Versorgungsspannung U unter den Spannungswert U3 sinkt und die Lenkkraft F gemäß der Rampenfunktion 38 begrenzt wird. Dadurch wird auch die damit einhergehende Einschränkung des Lenkkomforts des Fahrers unwahrscheinlicher.
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Es kann auch der Fall auftreten, dass das Diagnosegerät 26 fälschlicherweise an das Steuergerät 12 signalisiert, dass die Batterie 24 defekt ist. Auch in diesem Fall steuert das Steuergerät 12 den Elektromotor 10 dann gemäß der Rampenfunktion 38. Eine entsprechende Einschränkung des Lenkkomforts wäre hier besonders unnötig. Durch die vom Generator 16 erzeugte hohe Spannung ist es aber nahezu unwahrscheinlich, dass die Versorgungsspannung U unter den Spannungswert U3 fällt. Die unnötige Einschränkung des Lenkkomforts ist also wirkungsvoll verhindert.
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Der Graph 34 und insbesondere die Rampenfunktionen 36, 38 können als Kennlinien in dem Steuergerät 12 gespeichert sein. Die Rampenfunktionen können aber beispielsweise auch als mathematische Berechnungsvorschriften bereitgestellt sein, durch welche der Verlauf der Rampenfunktionen über Parameter beschrieben ist. Anstelle von Rampenfunktionen sind zum Ermitteln einer Begrenzung der von dem Elektromotor erzeugten Lenkkraft F natürlich auch beliebige andere Funktionen denkbar. Sie müssen lediglich geeignet sein, eine im Sinne der Erfindung geeignete Abhängigkeit des maximalen Leistungsverbrauchs des Elektromotors 10 von der Versorgungsspannung U zu erzeugen.
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Durch das Beispiel ist gezeigt, wie bei einem erfindungsgemäßen Fahrzeug ermöglicht ist, eine größere Lenkkraft F bereitzustellen, wenn die Versorgungsspannung U kleiner als der Spannungswert U4 ist, unterhalb welchem gemäß dem Stand der Technik bereits eine Einschränkung der Lenkkraft F nötig ist. Genauso ist es bei einem erfindungsgemäßen Fahrzeug möglich, den Schutz von elektrischen Verbrauchern zu verbessern, indem die Lenkkraft F bei einem Defekt der Batterie 24 gemäß der Rampenfunktion 38 schon dann begrenzt wird, wenn die Versorgungsspannung U unter dem Spannungswert U3 sinkt. Das Steuergerät 12 passt dazu die Maximalkraft Fmax abhängig von den Diagnosedaten an, die es von dem Diagnosegerät 26 empfängt.
