DE102010032105A1 - Method for operating hydraulic brake assembly of motor vehicle, involves providing operation voltage to operate electric motor, and limiting operation voltage to preset value for preset time period during starting of motor from standstill - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer hydraulischen Bremsanlage eines Kraftwagens nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a method for operating a hydraulic brake system of a motor vehicle according to the preamble of
Eine derartige hydraulische Bremsanlage ist beispielsweise aus der
Neben Bremseingriffen, die mittels Betätigung eines Bremspedals des Fahrzeugs durch den Fahrer ausgelöst werden, haben solche Bremsanlagen auch die Eignung, automatische Bremseingriffe durchzuführen. Dies findet beispielsweise im Rahmen des so genannten elektronischen Stabilitätsprogramms (ESP) Anwendung. Das ESP erhöht die Sicherheit von Kraftwagen, indem durch gezieltes Bremsen einzelner Räder des Kraftwagens im fahrdynamischen Grenzbereich ein Schleudern des Kraftwagens verhindert wird.In addition to brake interventions that are triggered by the driver by pressing a brake pedal of the vehicle, such brake systems also have the ability to perform automatic braking interventions. This is used, for example, in the framework of the so-called electronic stability program (ESP). The ESP increases the safety of motor vehicles by preventing the car from spinning around by selectively braking individual wheels of the motor vehicle in the dynamic range of the vehicle.
Um eine schnelle Ansprechzeit und ein stabiles Verhalten der Bremsanlage zu gewährleisten, müssen Hydraulikpumpen mit beträchtlichem Fördervolumen verwendet werden. Vom die Pumpe antreibenden Elektromotor sind daher hohe Leistungen aufzubringen. Dies führt wiederum zu Problemen beim Starten des Elektromotors des Hydroaggregats aus dem Stillstand. In den ersten Millisekunden des Betriebs des Elektromotors kommt es nämlich zu Stromspitzen, die bis zu Stromstärken von 100 A gehen können. Dies belastet die Batterie des Kraftwagens beträchtlich und kann zu einem Absenken der zur Verfügung stehenden Energie im Bordnetz des Kraftwagens führen. Gleichzeitig werden durch derartige Stromspitzen sowohl der Motor selbst als auch dessen elektrische Zuleitungen thermisch stark belastet.In order to ensure a fast response time and a stable behavior of the brake system, hydraulic pumps with a considerable delivery volume must be used. From the electric motor driving the pump are therefore required to apply high power. This in turn leads to problems when starting the electric motor of the hydraulic unit from standstill. In the first few milliseconds of the operation of the electric motor, it comes namely to current spikes, which can go up to currents of 100 A. This loads the battery of the motor vehicle considerably and can lead to a lowering of the available energy in the electrical system of the motor vehicle. At the same time are thermally stressed by such current peaks both the engine itself and its electrical leads.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 bereitzustellen, durch welches die Batterie und weitere Komponenten des elektrischen Systems des Kraftwagens im Bremsbetrieb geschont werden.The present invention is therefore based on the object to provide a method according to the preamble of
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a method having the features of
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird beim Starten eines Elektromotors einer hydraulischen Bremsanlage aus dem Stillstand des Elektromotors die Betriebsspannung zum Betreiben des Elektromotors für einen vorgegebenen Zeitraum auf einen vorgegebenen Wert begrenzt. Durch die Begrenzung der Betriebsspannung beim Anlaufen des Elektromotors wird der Kurzschlussstrom beim Anlaufen erheblich verhindert. Hierdurch verringern sich die Belastung einer Batterie des Kraftwagens sowie die thermische Belastung des Motors selbst und dessen elektrischer Zuleitungen. Somit wird die Lebensdauer aller beteiligten Komponenten erhöht und ein Absinken der im Bordnetz zur Verfügung stehenden Energie vermieden.In the method according to the invention, when an electric motor of a hydraulic brake system is started from standstill of the electric motor, the operating voltage for operating the electric motor is limited to a predetermined value for a predetermined period of time. By limiting the operating voltage when starting the electric motor of the short-circuit current during startup is significantly prevented. This reduces the load on a battery of the motor vehicle and the thermal load of the motor itself and its electrical leads. Thus, the life of all components involved is increased and avoided a decrease in the available energy in the electrical system.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Betriebsspannung in Form eines pulsweitenmodulierten Signals bereitgestellt. Die Pulsweitenmodulation ist die einfachste Möglichkeit, analoge Verbraucher durch digitale Steuergeräte anzusteuern. Bei der Pulsweitenmodulation eines Signals wird bei konstanter Frequenz ein Tastverhältnis des Signales moduliert. Um mittels der Pulsweitenmodulation eine effektive Spannung zum Betreiben des Elektromotors einzustellen, wird das Tastverhältnis des Signales so gewählt, dass das arithmetische Mittel der Spannung über die Zeit der gewünschten Spannung entspricht. Aufgrund der Induktivität im Motor reagiert dieser relativ träge auf das modulierte Signal, so dass dort quasi eine Demodulation stattfindet und sich der Motor verhält, als würde er ein geglättetes, analoges Signal empfangen. Die Einstellung des Tastverhältnisses kann dabei schnell und direkt durch die Steuereinrichtung erfolgen, so dass keine aufwendigen und elektrisch verlustreichen analogen Spannungsregler notwendig sind.In a preferred embodiment of the invention, the operating voltage is provided in the form of a pulse width modulated signal. Pulse width modulation is the easiest way to drive analog loads through digital controllers. In the pulse width modulation of a signal, a duty cycle of the signal is modulated at a constant frequency. In order to set an effective voltage for operating the electric motor by means of the pulse width modulation, the duty cycle of the signal is selected such that the arithmetic mean of the voltage over time corresponds to the desired voltage. Due to the inductance in the motor, this reacts relatively slowly to the modulated signal, so that there is virtually a demodulation and the motor behaves as if it received a smoothed, analog signal. The adjustment of the duty cycle can be done quickly and directly by the controller, so that no complex and electrically lossy analog voltage regulator are necessary.
Vorzugsweise wird nach dem vorgegebenen Zeitraum die Betriebsspannung durch die Steuereinrichtung in Abhängigkeit von wenigstens einem fahrdynamischen Parameter des Kraftwagens bereitgestellt. Üblicherweise verwendet die Steuereinrichtung hierzu ein so genanntes Hydraulikmodell, in welches fahrdynamische Parameter, wie eine Fahrgeschwindigkeit, eine Querbeschleunigung, ein Schräglaufwinkel der zu bremsenden Räder und dergleichen eingehen. Hierdurch kann das Bremsverhalten an die aktuelle Fahrsituation angepasst werden und die Sicherheit für den Fahrer des Kraftwagens erhöht werden.Preferably, after the predetermined period of time, the operating voltage is provided by the control device as a function of at least one driving-dynamic parameter of the motor vehicle. Usually, the control device uses for this purpose a so-called hydraulic model, in which dynamic driving parameters, such as a driving speed, a lateral acceleration, a slip angle of the wheels to be braked and the like are received. As a result, the braking behavior can be adapted to the current driving situation and safety for the driver of the motor vehicle can be increased.
Bei der Verwendung eines Schräglaufwinkels wenigstens eines Rades als Eingangsgröße ist die Verwendung der Bremsanlage zur Stabilisierung des Kraftwagens in Extremsituationen möglich. Überschreitet der Schräglaufwinkel eine vorgegebene Größe – also je nach Rad beim Über- bzw. Untersteuern des Kraftwagens – so wird an dem jeweiligen Rad ein Bremsvorgang durchgeführt, um das Fahrzeug so wieder in einen stabileren Fahrzustand zurückzuführen.When using a slip angle of at least one wheel as input, the use of the brake system for stabilizing the motor vehicle in extreme situations is possible. Exceeds the slip angle a predetermined size - ie depending on the wheel when over- or understeer the motor vehicle - so a braking operation is performed on the respective wheel to return the vehicle so in a more stable driving condition.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der vorgegebene Wert für die beschränkte Betriebsspannung in Abhängigkeit von einem Ladezustand einer Batterie des Kraftwagens gewählt. Bei einer niedrigen Beladung der Batterie wird dann beispielsweise die Betriebsspannung beim Anlaufen des Betriebsmotors besonders stark begrenzt, so dass es nur zu geringen Kurzschlussströmen beim Anlauf des Elektromotors kommt. Dies ist von besonderer Bedeutung, wenn die Batterie vollständig entladen ist oder aufgrund eines Defektes überhaupt nicht zur Verfügung steht, so dass die Stromversorgung ausschließlich über einen Generator des Kraftwagens erfolgt. Bei gutem Ladezustand der Batterie, also wenn die Gesamtladungsmenge einen weiteren vorgegebenen Wert überschreitet, wird die Betriebsspannung beim Anlauf des Elektromotors dagegen weniger stark begrenzt, da genügend Energie zur Verfügung steht, um mit moderaten Kurzschlussströmen umgehen zu können. Gegebenenfalls kann bei einem sehr guten Batteriezustand auf eine Beschränkung der Betriebsspannung vollständig verzichtet werden. In a preferred embodiment of the invention, the predetermined value for the limited operating voltage is selected as a function of a state of charge of a battery of the motor vehicle. At a low charge of the battery, for example, the operating voltage when starting the operating motor is particularly limited, so that it comes only to low short-circuit currents during startup of the electric motor. This is of particular importance when the battery is completely discharged or due to a defect is not available at all, so that the power is supplied exclusively by a generator of the motor vehicle. In the case of a good state of charge of the battery, that is to say when the total charge quantity exceeds a further predetermined value, the operating voltage during starting of the electric motor is less severely limited, since sufficient energy is available to be able to handle moderate short-circuit currents. Optionally, a restriction of the operating voltage can be completely dispensed with in a very good battery condition.
Neben der Beschränkung der Betriebsspannung des Elektromotors bei dessen Anlaufen können auch Eingriffsschwellen für Fahrassistenzsysteme in Abhängigkeit vom Ladezustand der Batterie des Kraftwagens gesetzt werden. Unter Eingriffsschwelle ist hier ein Grenzwert für einen fahrdynamischen Parameter des Kraftwagens zu verstehen, bei dessen Über- bzw. Unterschreiten das Fahrerassistenzsystem gegensteuernde Maßnahmen einleitet. Bei derartigen Fahrerassistenzsystemen kann es sich beispielsweise um Antiblockiersysteme oder Systeme zur elektronischen Stabilitätsregelung (ESP) handeln. Beispielsweise ist hier möglich, bei schlechtem Ladezustand oder bei Totalausfall der Batterie des Kraftwagens die Eingriffsschwelle für das Fahrerassistenzsystem besonders niedrig zu setzen, so dass nur geringe, dafür aber häufiger durchzuführende Korrekturen notwendig werden, die dementsprechend weniger Energie verbrauchen. Bei einem besseren Ladezustand der Batterie kann die Eingriffsschwelle dagegen höher gesetzt werden, so dass größere Abweichungen vom stabilen Fahrbetrieb erlaubt werden, bevor ein Eingriff stattfindet. Dies ermöglicht ein sportlicheres Fahrverhalten des Kraftwagens. Die Eingriffe durch das System zur elektronischen Stabilitätsregelung oder das Antiblockiersystem müssen dann zwar stärker ausfallen und verbrauchen daher mehr Energie, dies wird durch den guten Ladezustand der Batterie jedoch problemlos ermöglicht.In addition to limiting the operating voltage of the electric motor when it starts up, intervention thresholds for driver assistance systems can also be set depending on the state of charge of the battery of the motor vehicle. Under intervention threshold is here to understand a limit value for a vehicle dynamics parameter of the motor vehicle, in whose overrun or undershoot the driver assistance system initiates countermeasures. Such driver assistance systems can be, for example, anti-lock braking systems or systems for electronic stability control (ESP). For example, it is possible to set the intervention threshold for the driver assistance system particularly low in poor state of charge or total failure of the battery of the motor vehicle, so that only small, but more often be performed corrections are necessary, which consume less energy accordingly. On the other hand, with a better state of charge of the battery, the engagement threshold can be set higher, so that larger deviations from the stable driving operation are allowed before an intervention takes place. This allows a sportier driving behavior of the motor vehicle. The interventions by the electronic stability control system or the anti-lock braking system then have to be stronger and therefore consume more energy, but this is made possible by the good state of charge of the battery problem-free.
Im Folgenden wird die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt hierbei eine schematische Darstellung einer Bremsanlage zur Verwendung mit einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.In the following the invention and its embodiments will be explained in more detail with reference to the drawing. The single FIGURE shows a schematic representation of a brake system for use with an embodiment of the method according to the invention.
Ein im Ganzen mit
Der Elektromotor
Um derartige Kurzschlussströme zu verringern, wird von der Steuereinrichtung
Um die gewünschte Demodulierung des pulsweitenmodulierten Signals
Diese Parameter können von der Steuereinrichtung
In Abhängigkeit vom Ladezustand der Batterie
Bei einem guten Ladezustand der Batterie
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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