BE1030848B1

BE1030848B1 - Lenksystem eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zum Betreiben einer Lenkstellereinheit eines Kraftfahrzeugs bei einer Blockade eines gelenkten Rades

Info

Publication number: BE1030848B1
Application number: BE20225709A
Authority: BE
Inventors: Levente Pásztor; Zoltán Szander; Peter Kakas
Original assignee: Thyssenkrupp Presta Ag; Thyssenkrupp Ag
Priority date: 2022-09-07
Filing date: 2022-09-07
Publication date: 2024-04-02
Also published as: BE1030848A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Lenkstellereinheit (9) eines Kraftfahrzeugs umfassend einen Lenksteller (5) und einen Elektromotor (11), wobei der Lenksteller (5) zur Umsetzung eines Lenkbefehls in eine Lenkbewegung von lenkbaren Rädern (4) von dem Elektromotor (11) angetrieben wird, und wobei bei einer erkannten Blockade eines gelenkten Rades (4) beim Antreiben des Lenkstellers (5) ein von dem Elektromotor (11) bereitstellbares maximales Drehmoment reduziert wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Lenksystem (1) für ein Kraftfahrzeug mit lenkbaren Rädern (4), umfassend eine Lenkhandhabe (7) zur Vorgabe eines Lenkbefehls und eine Lenkstellereinheit (9) zur Umsetzung eines vorgegebenen Lenkbefehls in eine Lenkbewegung von lenkbaren Rädern (4) eines Kraftfahrzeugs, wobei das Lenksystem (1) ausgebildet ist, die Lenkstellereinheit (9) gemäß einem vorstehend genannten Verfahren zu betreiben.

Description

Lenksystem eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zum Betreiben einer Lenkstellereinheit eines Kraftfahrzeugs bei einer Blockade eines gelenkten Rades

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Lenkstellereinheit eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug mit lenkbaren Rädern, umfassend eine Lenkhandhabe zur Vorgabe eines

Lenkbefehls und eine Lenkstellereinheit zur Umsetzung eines vorgegebenen Lenkbefehls in eine

Lenkbewegung von lenkbaren Rädern eines Kraftfahrzeugs, wobei das Lenksystem zum

Betreiben der Lenkstellereinheit ausgebildet ist.

Im Stand der Technik sind aus der DE 10 2005 041 086 A1 ein Steer-by-Wire-Lenksystem und ein Verfahren zum Lenken von Kraftfahrzeugen bekannt, die ein Überhitzen des Lenkaktuators verhindern sollen, wenn ein Lenkeinschlag eines lenkbaren Rades aufgrund einer Blockierung des Rades nicht realisiert werden kann. Dazu wird ein für den Lenkaktuator vorgegebener

Drehwinkel bei einer Blockade des lenkbaren Rades korrigiert. Zudem beschreibt die

DE 10 2018 126 726 A1, wie ein Blockieren eines lenkbaren Rades erkannt werden kann, und dass in diesem Fall eine Rückmeldung auf die Lenkhandhabe erfolgt. Darüber hinaus wird in den

Druckschriften DE 102 61 001 A1, EP 3 702 245 A1, DE 10 2010 032 043 A1 und

EP 1 772 349 A2 die Problematik bei Lenksystemen behandelt, dass ein gelenktes Rad auf ein

Hindernis, insbesondere eine Bordsteinkante, trifft, wobei für diesen Fall vorgeschlagen wird, das auf die Räder ausgeübte Unterstützungsmoment zu reduzieren.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum

Betreiben einer Lenkstellereinheit sowie ein Lenksystem zu verbessern.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden ein Verfahren zum Betreiben einer Lenkstellereinheit gemäß

Anspruch 1 sowie ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug gemäß dem nebengeordneten

Anspruch 11 vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung beschrieben sowie in den Figuren dargestellt.

Die vorgeschlagene Lösung sieht ein Verfahren zum Betreiben einer Lenkstellereinheit eines

Kraftfahrzeugs umfassend einen Lenksteller und einen Elektromotor vor, wobei der Lenksteller zur Umsetzung eines Lenkbefehls in eine Lenkbewegung von lenkbaren Rädern von dem

Elektromotor angetrieben wird, und wobei bei einer erkannten Blockade eines gelenkten Rades beim Antreiben des Lenkstellers ein von dem Elektromotor bereitstellbares maximales

Drehmoment reduziert wird. Dadurch, dass das von dem Elektromotor bereitstellbare maximale

Drehmoment reduziert wird, wird die Wahrscheinlichkeit, dass aufgrund der von dem

Elektromotor in das Lenksystem eingeleiteten mechanischen Kräfte Schäden an dem

Lenksystem auftreten, beispielsweise mechanische Verformungen auftreten, vorteilhafterweise reduziert. Insbesondere wird das von dem Elektromotor in der Blockadesituation bereitgestellte

Drehmoment reduziert.

Erfindungsgemäß wird bei einer erkannten Blockade eines gelenkten Rades beim Antreiben des

Lenkstellers das von dem Elektromotor bereitstellbare maximale Drehmoment auf einen

Sicherheitsgrenzwert reduziert. Insbesondere liegt der Sicherheitsgrenzwert in einem Intervall zwischen 2 Nm (Nm: Newtonmeter) und 5 Nm, weiter insbesondere beträgt der

Maximalgrenzwert 3 Nm. Der Sicherheitsgrenzwert ist vorteilhafterweise so festgelegt, dass ein von dem Elektromotor bereitgestelltes Drehmoment groß genug ist, um in einer normalen

Fahrsituation, in der insbesondere kein gelenktes Rad blockiert ist, einen erfassten Lenkbefehl in eine Lenkbewegung der lenkbaren Räder umzusetzen. Andererseits ist der Sicherheitsgrenzwert vorteilhafterweise so festgelegt, dass ein von dem Elektromotor bereitgestelltes Drehmoment derart reduziert ist, dass Schäden an dem Lenksystem, insbesondere Schäden an einem

Lenkritzel, an einer Zahnstange, an Spurstangen und/oder an Querträgern, verhindert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht weiter vor, dass der Elektromotor zum Antreiben des

Lenkstellers in einem Normalbetrieb derart betrieben wird, dass das von dem Elektromotor bereitstellbare Drehmoment einen vorgegebenen Maximalgrenzwert nicht überschreitet, wobei der Maximalgrenzwert gröBer als der Sicherheitsgrenzwert ist. Der vorgegebene

Maximalgrenzwert liegt dabei vorteilhafterweise unterhalb eines Drenmoments, das der

Elektromotor von seiner Auslegung technisch bereitstellen könnte. Insbesondere liegt der

Maximalgrenzwert in einem Intervall zwischen 4 Nm und 10 Nm, weiter insbesondere beträgt der

Maximalgrenzwert 6,5 Nm. Vorteilhafterweise wird hierdurch das Lenksystem weiter verbessert vor Beschädigungen geschützt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird bei einer erkannten

Blockade eines gelenkten Rades beim Antreiben des Lenkstellers das von dem Elektromotor bereitstellbare maximale Drehmoment kontinuierlich von dem Maximalgrenzwert auf den

Sicherheitsgrenzwert reduziert. Vorteilhafterweise wird eine mechanische Spannung, die sich aufgrund des blockierten Rades in dem Lenksystem aufgebaut hat, kontinuierlich abgebaut, was das Lenksystem weiter verbessert vor Beschädigungen schützt.

Erfindungsgemäß wird bei einer erkannten Aufhebung einer Blockade eines gelenkten Rades beim Antreiben des Lenkstellers das von dem Elektromotor bereitstellbare maximale

Drehmoment kontinuierlich von dem Sicherheitsgrenzwert auf den Maximalgrenzwert angehoben wird, Vorteilhafterweise wird das Lenksystem hierdurch weiter verbessert vor Beschädigungen geschützt. Insbesondere erfolgt das Absenken von dem Maximalgrenzwert auf den

Sicherheitsgrenzwert und/oder das Anheben von dem Sicherheitsgrenzwert auf den

Maximalgrenzwert innerhalb einer vorgegebenen Anpassungszeitspanne. Die vorgegebene

Anpassungszeitspanne liegt vorteilhafterweise in einem Intervall zwischen 0,1 s (s: Sekunde) und 1,5. Insbesondere beträgt die vorgegebene Anpassungszeitspannte 0,5 s.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass auf eine Blockade eines gelenkten Rades beim Antreiben des Lenkstellers erkannt wird, wenn ein erster

Drehmomentschwellwert für ein von dem Elektromotor bereitgestelltes Drehmoment überschritten wird und/oder ein erster Drehzahlschwellwert für eine Drehzahl des Elektromotors unterschritten wird. Es hat sich gezeigt, dass auf diese Weise ein blockiertes gelenktes Rad vorteilhafterweise mit hoher Wahrscheinlichkeit erkannt werden kann. Insbesondere ist vorgesehen, dass dann wenn die beiden vorgenannten Bedingungen erfüllt sind, also der erste

Drehmomentschwellwert überschritten und zudem eine Drehzahlwert einer Drehzahl des

Elektromotors den ersten Drehzahlschwellwert unterschreitet, auf eine Blockade eines gelenkten

Rades beim Antreiben des Lenkstellers erkannt wird. Vorteilhafterweise wird dann in einer der

Lenkstellereinheit zugeordneten elektronischen Steuereinheit ein Detektion-Flag gesetzt. Das gesetzte Detektion-Flag signalisiert dabei vorteilhafterweise eine erkannte Blockade eines gelenkten Rades beim Antreiben des Lenkstellers.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird auf eine Blockade eines lenkbaren

Rades beim Antreiben des Lenkstellers erkannt, wenn der erste Drenmomentschwellwert für eine vorbestimmte erste Sicherheitszeitspanne überschritten wird und/oder wenn der erste

Drehzahlschwellwert für eine vorbestimmte zweite Sicherheitspanne unterschritten wird. Die erste

Sicherheitszeitspanne kann dabei insbesondere gleich der zweiten Sicherheitszeitspanne sein.

Durch die jeweilige Sicherheitszeitspanne, für deren Dauer der Drehmomentschwellwert beziehungsweise der Drehzahlschwellwert gemäß dieser Ausgestaltungsvariante überschritten werden muss, wird ein blockiertes gelenktes Rad vorteilhafterweise mit noch höherer

Zuverlässigkeit erkannt. Besonders vorteilhaft dabei ist, dass die Wahrscheinlichkeit für ein fehlerhaftes Erkennen eines blockierten gelenkten Rades deutlich reduziert wird. So werden

Messfehler oder andere Ursachen für ein kurzzeitiges Überschreiten beziehungsweise

Unterschreiten des jeweiligen Schwellwerts durch das Vorsehen der Sicherheitsspanne vorteilhafterweise herausgefiltert. Wenn also bei dieser Ausgestaltung das von dem Elektromotor bereitgestellte Drehmoment für eine Zeitdauer, die kürzer als die Sicherheitszeitspanne ist, den

Drehmomentschwellwert überschreitet und die Motordrehzahl für eine Zeitdauer, die kürzer als die Sicherheitszeitspanne ist, den Drehzahlschwellwert unterschreitet, so wird vorteilhafterweise nicht auf eine Blockade eines gelenkten Rades beim Antreiben des Lenkstellers erkannt. Die erste Sicherheitszeitspanne ist vorteilhafterweise geschwindigkeitsabhängig. Die zweite

Sicherheitszeitspanne ist vorteilhafterweise geschwindigkeitsabhängig. Insbesondere ist vorgesehen, dass die jeweilige Sicherheitszeitspanne umso größer ist, je höher eine

Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ist. Die jeweilige Sicherheitszeitspanne kann insbesondere auch von weiteren Fahrzeugparametern und/oder von einem eingestellten

Fahrprogramm abhängen. Weitere Vorgaben und Abhängigkeiten für die jeweilige

Sicherheitszeitspanne lassen sich vorteilhafterweise ebenfalls realisieren. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Sicherheitszeitspanne in einem Zeitintervall zwischen 0,1 s und 5 s liegt, weiter vorteilhaft in einem Zeitintervall zwischen 0,2 s und 1,5 s. Für eine vereinfachte

Ausgestaltung kann insbesondere auch eine konstante Sicherheitszeitspanne vorgesehen werden. Ein vorteilhafter Wert für eine konstante Sicherheitszeitspanne liegt insbesondere bei 0,5s.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass auf eine Blockade eines gelenkten

Rades beim Antreiben des Lenkstellers erkannt wird, wenn ein erster Drehmomentschwellwert für ein von dem Elektromotor bereitgestelltes Drehmoment überschritten wird und ein erster

Drehzahlschwellwert für eine Drehzahl des Elektromotors unterschritten wird, wobei das von dem

Elektromotor bereitgestellte Drehmoment den ersten Drehmomentschwellwert wenigstens für die

Dauer der vorbestimmten ersten Sicherheitszeitspanne überschreiten muss.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird eine Aufhebung einer

Blockade eines gelenkten Rades beim Antreiben des Lenkstellers erkannt, wenn ein zweiter

Drehmomentschwellwert für ein von dem Elektromotor bereitgestelltes Drehmoment unterschritten wird und/oder ein zweiter Drehzahlschwellwert für eine Drehzahl des Elektromotors überschritten wird. Insbesondere ist vorgesehen, dass auf eine Aufhebung einer Blockade eines gelenkten Rades beim Antreiben des Lenkstellers erkannt wird, wenn ein zweiter

Drehmomentschwellwert für ein von dem Elektromotor bereitgestelltes Drehmoment unterschritten wird der ein zweiter Drehzahlschwellwert für eine Drehzahl des Elektromotors überschritten wird. Auf diese Weise kann vorteilhafterweise in einen Normalbetrieb zurückgekehrt werden, in dem das von dem Elektromotor bereitstellbare Drehmoment nicht auf den

Sicherheitsgrenzwert reduziert ist, insbesondere mit geringer Wahrscheinlichkeit dafür, dass

Schäden an dem Lenksystem durch zu hohe Motordrehmomente entstehen. Insbesondere ist 5 vorgesehen, dass beim Erkennen einer Aufhebung einer Blockade eines gelenkten Rades beim

Antreiben des Lenkstellers das Detektions-Flag in der der Lenkstellereinheit zugeordneten

Steuereinheit gelöscht wird.

Insbesondere kann auch für das Unterschreiten beziehungsweise das Überschreiten des jeweiligen Schwellwertes eines dritte beziehungsweise eine vierte Sicherheitszeitspanne vorgegeben werden, insbesondere um ein ungewolltes vorzeitiges Zurückkehren in einen

Normalbetrieb zu verhindern.

Eine vorteilhafte Ausgestaltungsvariante sieht des Weiteren vor, dass der erste

Drehmomentschwellwert größer als der zweite Drehmomentschwellwert ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass der erste Drehmomentschwellwert größer als der Sicherheitsgrenzwert ist und der Sicherheitsgrenzwert größer als der zweite Drehmomentschwellwert ist. Mit dieser Auslegung wird vorteilhafterweise ein ungewolltes vorzeitiges Zurückkehren in einen Normalbetrieb weiter verhindert.

Eine andere Ausgestaltungsvariante mit einem vorteilhafterweise geringeren

Implementierungsaufwand sieht dagegen vor, dass der erste Drehmomentschwellwert gleich dem zweiten Drehmomentschwellwert ist und/oder dass der erste Drehzahlschwellwert gleich dem zweiten Drehzahlschwellwert ist.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird bei einer erkannten Blockade eines gelenkten Rades beim Antreiben des Lenkstellers das von dem Elektromotor bereitstellbare

Drehmoment durch einen Drehmomentbegrenzer begrenzt. Hierfür ist insbesondere eine entsprechende Hardware vorgesehen, mit der insbesondere eine mechanische Begrenzung des

Drehmoments erzielt wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird zur Umsetzung eines Lenkbefehls ein Steuersignal zur Ansteuerung des Elektromotors vorgegeben, wobei bei einer erkannten

Blockade eines gelenkten Rades beim Antreiben des Lenkstellers das von dem Elektromotor bereitstellbare Drehmoment durch eine Anpassung des Steuersignals begrenzt wird.

Vorteilhafterweise ist so eine kostengünstigere und gewichtsreduzierte Ausgestaltung zur

Begrenzung des Drehmoments des Elektromotors bereitgestellt.

Das des Weiteren zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe vorgeschlagene Lenksystem für ein Kraftfahrzeug mit lenkbaren Rädern umfasst eine Lenkhandhabe zur Vorgabe eines

Lenkbewegung von lenkbaren Rädern eines Kraftfahrzeugs, wobei das Lenksystem ausgebildet ist, die Lenkstellereinheit gemäß einem erfindungsgemäß ausgebildeten Verfahren zu betreiben.

Dabei können insbesondere die vorstehend beschriebenen Merkmale einzeln oder in einer beliebigen Kombination realisiert sein. Insbesondere umfasst die Lenkstellereinheit einen

Lenksteller und einen Elektromotor, wobei der Lenksteller mittels der Elektromotors insbesondere zur Umsetzung eines Lenkbefehls in eine Lenkbewegung der lenkbaren Räder ausgebildet ist.

Des Weiteren ist dem Lenksystem insbesondere eine elektronische Steuereinheit zugeordnet, wobei die Steuereinheit insbesondere von dem Lenksystem umfasst sein kann.

Vorteilhafterweise ist die Steuereinheit ausgebildet, die Lenkstellereinheit gemäß einem erfindungsgemäß ausgebildeten Verfahren zu steuern. Insbesondere ist das Lenksystem ausgebildet, die Lenkstellereinheit derart zu betreiben, dass der Lenksteller zur Umsetzung eines

Lenkbefehls in eine Lenkbewegung von lenkbaren Rädern von dem Elektromotor angetrieben wird, wobei bei einer erkannten Blockade eines gelenkten Rades beim Antreiben des Lenkstellers ein von dem Elektromotor bereitstellbares maximales Drehmoment reduziert wird.

Vorteilhafterweise umfasst das Lenksystem zudem Sensoreinheiten zur Erfassung eines von dem

Elektromotor bereitgestellten Drehmoments und zur Erfassung einer Drehzahl des Elektromotors.

Die Steuereinheit ist dabei vorteilhafterweise ausgebildet, die von den Sensoreinheiten bereitgestellten Signale zu empfangen und auszuwerten.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Lenksystem ein Steer-by-Wire-Lenksystem.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Lenksystem ein

Hinterradlenkungssystem.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten, Merkmale und Ausgestaltungsdetails der Erfindung werden im

Zusammenhang mit den in den Figuren (Fig.: Figur) dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig.1 in einer vereinfachten perspektivischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel für ein

Erfindungsgemäß ausgebildetes Lenksystem;

Fig. 2 anhand eines Ablaufdiagramms ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäß ausgebildetes Verfahren;

Fig. 3a in einer Diagrammdarstellung einen beispielhaften Drehmomentsignalverlauf bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Betreiben einer Lenkstellereinheit; und

Fig. 3b in einer Diagrammdarstellung einen beispielhaften Lenkwinkelsignalverlauf bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Betreiben einer Lenkstellereinheit gemäß Fig. 3a.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäß ausgebildetes Lenksystem 1 für ein

Kraftfahrzeug dargestellt, wobei das Lenksystem 1 ein Steer-by-Wire-Lenksystem ist. Das Steer- by-Wire-Lenksystem 1 umfasst eine Lenksäule mit einer Lenkwelle 2 und einem Feedback-

Aktuator 10. An einem Ende der Lenkwelle 2 ist eine als Lenkrad ausgebildete Lenkhandhabe 7 drehfest angeordnet. Über die Lenkhandhabe 7 kann ein Fahrer einen Lenkbefehl vorgeben. Der

Feedback-Aktuator 10 ist ausgebildet, insbesondere zur Vermittlung eines Lenkgefühls, ein

Drehmoment beziehungsweise ein Lenkwiderstands-Drehmoment auf die Lenkwelle 2 auszuüben, das ein Fahrer des Kraftfahrzeugs über die Lenkhandhabe 7 wahrnehmen kann. Die

Lenkhandhabe 7 lässt sich dabei in bekannter Weise drehen, um einen Lenkbefehl in die

Lenkwelle 2 einzubringen, die sensorisch erfasst wird. Dazu kann das Steer-by-Wire-Lenksystem 1 insbesondere eine der Lenkwelle 2 zugeordnete Absolutwinkelsensoreinheit 15 aufweisen, die ausgebildet ist, eine Position der Lenkhandhabe 7 als Drehwinkel zu erfassen und einer

Steuereinheit 16 des Steer-by-Wire-Lenksystems 1 bereitzustellen. In Fig. 1 sind die

Steuereinheit 16 und dem Lenksystem 1 zugeordnete Sensoreinheiten 14, wie die

Absolutwinkelsensoreinheit 15, lediglich schematisch dargestellt.

Die Steuereinheit 16 ist insbesondere eine ECU (ECU: Electronic Control Unit) und ausgebildet, unter Berücksichtigung des von der Absolutwinkelsensoreinheit 15 bereitgestellten

Drehwinkelsignals ein Steuersignal C1 zur Steuerung einer Lenkstellereinheit 9 des Steer-by-

Wire-Lenksystems 1 bereitzustellen, insbesondere zur Steuerung eines Elektromotors 11 der

Lenkstellereinheit 9. Die Lenkstellereinheit 9 ist Teil eines von dem Steer-by-Wire-Lenksystem 1 umfassten Lenkgetriebes 3, wobei die Lenkstellereinheit 9 in diesem Ausführungsbeispiel ein

Lenkritzel 5 als Lenksteller und einen das Lenkritzel 5 antreibenden Elektromotor 11 umfasst.

Durch entsprechende Ansteuerung mit einem von der der Lenkstellereinheit 9 zugeordneten

Steuereinheit 16 bereitgestelltem Steuersignal C1, wird das Lenkritzel 5 zur Umsetzung eines

Lenkbefehls in eine Lenkbewegung der lenkbaren Räder 4 von dem Elektromotor 11 angetrieben. In diesem Ausführungsbeispiel wirkt die Lenkstellereinheit 9 mittels des

Elektromotors 11 über das Lenkritzel 5 auf ein als Zahnstange 6 ausgebildetes Koppelelement ein und löst eine Lenkbewegung der lenkbaren Räder 4 eines Kraftfahrzeugs aus, die

Insbesondere über Spurstangen 8 mit der Zahnstange 6 verbunden sind. Die Spurstangen 8 selbst sind in bekannter Weise über Achsschenkel mit je einem gelenkten Rad 4 verbunden.

Das von dem Elektromotor 11 zur Umsetzung eines Lenkbefehls bereitgestellte Drehmoment variiert dabei insbesondere in Abhängigkeit von einem der Lenkbewegung der gelenkten Räder 4 entgegenwirkendem Widerstand. Das Lenksystem 1 ist dabei ausgebildet, die Lenkstellereinheit 9 so zu betreiben, dass eine Blockade eines gelenkten Rades 4, beispielsweise ein durch einen

Bordstein in der Ausführung einer Lenkbewegung blockiertes Rad, erkannt wird, und bei einer erkannten Blockade eines gelenkten Rades 4 beim Antreiben des Lenkritzels 5 der

Lenkstellereinheit 9 ein von dem Elektromotor 11 bereitstellbares maximales Drehmoment auf einen Sicherheitsgrenzwert reduziert wird. Zum Erkennen eines blockierten gelenkten Rades 4 werden dabei von einer ersten Sensoreinheit 17, die ein von dem Elektromotor 11 bereitgestelltes Drehmoment erfasst, und von einer zweiten Sensoreinheit 18, die eine

Motordrehzahl des Elektromotors 11 erfasst, bereitgestellte Sensorsignale von der Steuereinheit 16 ausgewertet. Wenn die Auswertung ergibt, dass ein von dem Elektromotor 11 bereitgestelltes

Drehmoment einen vorgegebenen Drehmomentschwellwert überschreitet und zugleich die

Motordrehzahl einen vorgegebenen Drehzahlschwellwert unterschreitet, wird auf eine Blockade eines gelenkten Rades 4 beim Antreiben des Lenkritzels 5 erkannt, und das von dem

Elektromotor bereitgestellte Drehmoment auf den vorgegebenen Sicherheitsgrenzwert reduziert.

Die Reduzierung des von dem Elektromotor 11 wird in diesem Ausführungsbeispiel durch eine entsprechende Anpassung des Steuerungssignals C1 reduziert. Die Reduzierung des von dem

Elektromotor 11 bereitstellbaren Drehmoments wird wieder aufgehoben, wenn eine Auswertung der von den Sensoreinheiten 17, 18 bereitgestellten Signale ergibt, dass entweder das von dem

Elektromotor 11 bereitgestellte Drehmoment unter den vorgegebenen Drehmomentschwellwert gefallen ist oder die Motordrehzahl des Elektromotos 11 den vorgegebenen Drehzahlschwellwert überschritten hat.

Weitere mögliche Ausgestaltungsdetails für das Verfahren zum Betreiben der Lenkstellereinheit 9 werden nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 2 bis Fig. 3b erläutert. Dabei werden unter

Bezugnahme auf Fig. 2 insbesondere Ausgestaltungsdetails bezüglich des Erkennens eines in einer Lenkbewegung blockierten Rades erläutert und unter Bezugnahme auf Fig. 3a und Fig. 3b

Ausgestaltungsdetails zur Anpassung des von dem Elektromotor bereitgestellten beziehungsweise bereitstellbaren Drehmoments.

In Fig. 2 ist dabei ein Ablaufdiagramm dargestellt, mit dem symbolisch das Erkennen einer

Blockade eines gelenkten Rades beim Ausführen einer Lenkbewegung beschrieben wird. Dabei werden in diesem Ausführungsbeispiel in zeitdiskreten Abschnitten die Schritte während eines

Betreibens eines Lenksystems wiederkehrend ausgeführt. Das Verfahren sieht vor, dass in einem Schritt S1.1 mittels einer Sensoreinheit 17 zur Erfassung eines von dem Elektromotor bereitgestellten Drenmoments ein aktuell von dem Elektromotor bereitgestelltes Drehmoment erfasst und an eine der Lenkstellereinheit zugeordneten Steuereinheit 16 übertragen wird.

Zudem wird in einem weiteren Schritt S1.2, der insbesondere zeitgleich zu dem Schritt 51.1 ausgeführt werden kann, mittels einer Sensoreinheit 18 zur Erfassung einer Motordrehzahl des

Elektromotors eine aktuelle Motordrehzahl von dem Elektromotor erfasst und an die Steuereinheit 16 übertragen.

Von der Steuereinheit 16 wird dann in einem Schritt 2.11 geprüft, ob das von dem Elektromotor bereitgestellte Drehmoment größer (>) oder kleiner-gleich (<) einem vorgegebenen

Drehmomentschwellwert Thr_T ist. Ausgegeben wird dann für den jeweiligen Ausgang des

Prüfblocks 61 ein Wert „true“ oder „false“. Ergibt die Prüfung, dass das bereitgestellte

Drehmoment den vorgegebenen Drehmomentschwellwert Thr_T überschritten hat, sodass in

Fig. 2 an dem linken Ausgang des Prüfblocks 61 der Wert „true“ anliegt und an dem rechten

Ausgang des Prüfblocks 61 der Wert „false“ anliegt, so startet ein Timer 60 und für eine vorgegebene Zeitspanne T, insbesondere für 0,5 s, wird in einem Schritt S2.12 in einem

Prüfblock 62, der tatsächlich mit dem Prüfblock 61 identisch sein kann, geprüft, ob ein aktuell von dem Elektromotor bereitgestelltes Drehmoment für die Dauer der Zeitspanne T den vorgegebenen Drehmomentschwellwert Thr_T weiterhin überschreitet oder nicht. Sollte das

Drehmoment unter den vorgegebenen Drenmomentschwellwert Thr_T so wird am rechten

Ausgang des Prüfblocks 62 ein Wert „true“ ausgegeben und ansonsten ein Wert „false“.

Überschreitet das Drehmoment den vorgegebenen Drehmomentschwellwert Thr_T weiterhin, so wird der Schritt S2.12 bis zum Ablauf der Zeitspanne T wiederholt und, wenn dann immer noch das Drehmoment den vorgegebenen Drehmomentschwellwert Thr_T überschreitet, an dem linken Ausgang des Prüfblocks 62 ein Wert „true“ ausgegeben. Ansonsten liegt an dem Ausgang der Wert „false“.

Parallel dazu wird von der Steuereinheit 16 in einem Schritt S2.2 geprüft, ob die Motordrehzahl des Elektromotors größer (>) oder kleiner-gleich (<) einem vorgegebenen Drehzahlschwellwert

Thr_R ist. Unterschreitet die erfasste Motordrehzahl den vorgegebenen Drehzahlschwellwert

Thr_R oder ist diese gleich dem vorgegebenen Drehzahlschwellwert Thr_R so wird bei dem

Prüfblock 63 rechts der Wert „true“ ausgegeben und links der Wert „false“. Liegt die

Motordrehzahl hingegen oberhalb des vorgegebenen Drehzahlschwellwerts Thr_R so wird links der Wert „true“ ausgegeben und rechts der Wert „false“.

Die von dem Prüfblöcken 61, 62 ‚63 ausgegeben Werte werden dann einer Oder-Verknüpfung 67 beziehungsweise einer Und-Verknüpfung 68 zugeführt, wie beispielhaft in Fig. 2 gezeigt, und die Signale in einem Schritt S3.1 einer logischen „ODER“-Operation unterzogen und in einem

Schritt S3.2 einer logischen „UND“-Operation unterzogen. Liegt entweder ein erfasstes

Drehmoment unter dem vorgegebenen Drehmomentschwellwert Thr_T oder liegt die erfasst

Drehzahl oberhalb des vorgegebenen Drehzahlschwellwerts Thr_R, so liefert die Oder-

Verknüpfung den Wert „true“ und eine Drehmomentbegrenzung 70 wird in einem Schritt S4.1 deaktiviert. Ein von der Steuereinheit 16 bestimmtes Steuersignal C1 zur Ansteuerung des

Elektromotors der Lenkstellereinheit wird dann unverändert von der Steuereinheit 16 ausgegeben. Überschreitet hingegen das von dem Elektromotor bereitgestellte Drehmoment für die vorgegebene Zeitspanne T oder länger den vorgegebenen Drehmomentschwellwert Thr_T und die Drehzahl des Elektromotors unterschreitet zudem den vorgegebenen

Drehzahlschwellwert Thr_R, so liefert die Und-Verknüpfung 68 den Wert „true“ und die

Drehmomentbegrenzung 70 wird in einem Schritt S4.2 aktiviert. Das von der Steuereinheit 16 bestimmte Steuersignal C1 wird dann unter Berücksichtigung der Drehmomentbegrenzung 70 derart verändert, dass das veränderte Steuersignal C1 den Elektromotor derart ansteuert, dass der Elektromotor maximal ein Drehmoment bereitstellen kann, das einen Sicherheitsgrenzwert, der vorteilhafterweise unterhalb des Drehmomentschwellwert Thr_T liegt, nicht überschreitet, Für den Drehmomentschwellwert Thr_T wird dann vorteilhafterweise der ein neuer

Drehmomentschwellwert Thr_T festgelegt, der vorteilhafterweise unterhalb des

Sicherheitsgrenzwerts liegt. Erst wenn die Drehmomentbegrenzung 70 wieder deaktiviert ist, wird wieder der vorherige Drehmomentschwellwert Thr_T, der oberhalb des Sicherheitsgrenzwerts liegt, vorgegeben.

In einer Diagrammdarstellung ist in Fig. 3a ein beispielhafter Verlauf für ein von dem

Elektromotor bereitgestelltes Drehmoment 20 in Nm über der Zeit dargestellt. Darunter ist in

Fig. 3b in einer weiteren Diagrammdarstellung ein beispielhafter Lenkwinkel 21 eines gelenken

Rades 4 eines Kraftfahrzeugs über der Zeit dargestellt. Die Verläufe sind dabei stark vereinfacht, und würden tatsächlich Schwankungen aufweisen.

In dem Zeitraum von 0 s bis 2 s wird kein Lenkbefehl vorgegeben. Der Lenkwinkel 21 beträgt 0°.

Das Fahrzeug fährt geradeaus. Von dem Elektromotor wird entsprechend kein Drehmoment vorgegeben. Der Elektromotor zum Antreiben des Lenkstellers wird in einem Normalbetrieb derart betrieben, dass das von dem Elektromotor bereitstellbare Drehmoment einen vorgegebenen Maximalgrenzwert 24 nicht überschreitet. Ab einem Zeitpunkt von 2 s wird ein

Lenkwinkel 21 umgesetzt und von dem Elektromotor entsprechend ein Drehmoment 20 größer

Null bereitgestellt.

Zu dem Zeitpunkt t1, zu dem die Lenkstellereinheit und somit auch der Elektromotor immer noch im Normalbetrieb betrieben werden, trifft in diesem Ausführungsbeispiel ein gelenktes Rad einen

Bordstein. Das gelenkte Rad kann nicht weiterbewegt werden und blockiert, wobei aufgrund der

Elastizität des Lenksystems das bereitgestellte Drehmoment 20 stark ansteigt. Das Drehmoment überschreitet dabei zu einem Zeitpunkt t2 einen vorgegebenen ersten

Drehmomentschwellwert 26 und die Motordrehzahl unterschreitet einen vorgegebenen

Drehzahlschwellwert, weil der Elektromotor nicht in üblicher Weise weiterbetrieben werden kann.

Der Lenkwinkel 21 kann nicht weiter verändert werden und ein Flag 29, das ein Erkennen einer 20 Blockade eines gelenkten Rades beim Antreiben des Lenkstellers signalisiert, wird gesetzt. Da das Drehmoment 20 über eine vorgegebene Sicherheitszeitspanne hinaus, die in diesem

Ausführungsbeispiel 0,5 s beträgt, unverändert bleibt und somit weiterhin den vorgegebenen

Drehmomentschwellwert überschreitet, wird auf eine Blockade eines gelenkten Rades erkannt und das von dem Elektromotor bereitstellbare Drehmoment ab einem Zeitpunkt t3 kontinuierlich von dem Maximalgrenzwert 24 auf einen Sicherheitsgrenzwert 22, der in diesem

Ausführungsbeispiel etwa dem halben Maximalgrenzwert 24 entspricht, begrenzt.

Dadurch nimmt das bereitgestellte Drehmoment 20 ab einem Zeitpunkt t4 entsprechend der vorgegebenen Drehmomentbegrenzung ab, sodass der Sicherheitsgrenzwert 22 von dem bereitgestellten Drehmoment 20 nicht überschritten wird. Der theoretische Verlauf des nicht begrenzten Drehmoments 20* ist in Fig. 3a ebenfalls dargestellt. Ab einem Zeitpunkt t5, der in

Fig. 3a bei 6 s liegt, wird ein Lenkwinkel in Gegenrichtung vorgegeben. Dadurch fällt das

Drehmoment 20 unter einen vorgegebenen zweiten Drehmomentschwellwert 28 und die

Motordrehzahl übersteigt wieder den Motordrehzahlschwellwert, sodass das eine Aufhebung der

Blockade des gelenkten Rades erkannt und das Flag 29 gelöscht wird. Das von dem

Elektromotor bereitstellbare Drehmoment wird wieder von dem Sicherheitsgrenzwert 22 kontinuierlich auf den Maximalgrenzwert 24 angehoben.

Die in den Figuren dargestellten und im Zusammenhang mit diesen erläuterten

Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend.

Bezugszeichenliste 1 Lenksystem 2 Lenkwelle 3 Lenkgetriebe 4 lenkbares Rad 5 Lenksteller 6 Zahnstange 7 Lenkhandhabe 8 Spurstange 9 Lenkstellereinheit 10 Feedback-Aktuator 11 Elektromotor der Lenkstellereinheit (9) 14 Sensoreinheiten 15 Absolutwinkelsensoreinheit 16 Steuereinheit 17 Sensoreinheit zur Erfassung eines von dem Elektromotor (11) bereitgestellten Drenmoments 18 Sensoreinheit zur Erfassung einer Motordrehzahl des Elektromotors (11) von dem Elektromotor (11) bereitgestelltes Drehmoment 20 20% nichtlimitiertes Drehmoment (20) 21 Lenkwinkel eines gelenkten Rades (4) 22 Sicherheitsgrenzwert 24 Maximalgrenzwert für ein von dem Elektromotor (11) bereitstellbares Drehmoment 26 erster Drenmomentschwellwert 28 zweiter Drenmomentschwellwert 29 Flag erste Sicherheitszeitspanne 60 Timer 61 Prüfblock Drehmoment 30 62 Prüfblock Drehmoment 63 Prüfblock Drehzahl 67 Oder-Verknüpfung 68 Und-Verknüpfung 70 Drehmomentbegrenzung

C1 Steuersignal zur Ansteuerung des Elektromotors (11)

Claims

Ansprüche

1. Verfahren zum Betreiben einer Lenkstellereinheit (9) eines Kraftfahrzeugs umfassend einen Lenksteller (5) und einen Elektromotor (11), wobei der Lenksteller (5) zur Umsetzung eines Lenkbefehls in eine Lenkbewegung von lenkbaren Rädern (4) von dem Elektromotor (11) angetrieben wird, wobei bei einer erkannten Blockade eines gelenkten Rades (4) beim Antreiben des Lenkstellers (5) ein von dem Elektromotor (11) bereitstellbares maximales Drehmoment auf einen Sicherheitsgrenzwert (22) reduziert wird, und wobei der Elektromotor (11) zum Antreiben des Lenkstellers (5) in einem Normalbetrieb derart betrieben wird, dass das von dem Elektromotor (11) bereitstellbare Drehmoment einen vorgegebenen Maximalgrenzwert (24) nicht überschreitet, wobei der Maximalgrenzwert (24) größer als der Sicherheitsgrenzwert (22) ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer erkannten Aufhebung einer Blockade eines gelenkten Rades (4) beim Antreiben des Lenkstellers (5) das von dem Elektromotor (11) bereitstellbare maximale Drehmoment kontinuierlich von dem Sicherheitsgrenzwert (22) auf den Maximalgrenzwert (24) angehoben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer erkannten Blockade eines gelenkten Rades (4) beim Antreiben des Lenkstellers (5) das von dem Elektromotor (11) bereitstellbare maximale Drehmoment kontinuierlich von dem Maximalgrenzwert (24) auf den Sicherheitsgrenzwert (22) reduziert wird.

3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine Blockade eines gelenkten Rades (4) beim Antreiben des Lenkstellers (5) erkannt wird, wenn ein erster Drehmomentschwellwert (26) für ein von dem Elektromotor (11) bereitgestelltes Drehmoment (20) überschritten wird und ein erster Drehzahlschwellwert für eine Drehzahl des Elektromotors (11) unterschritten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine Blockade eines gelenkten Rades (4) beim Antreiben des Lenkstellers (5) erkannt wird, wenn der erste Drehmomentschwellwert (26) für eine vorbestimmte erste Sicherheitszeitspanne (30) überschritten wird und/oder wenn der erste Drehzahlschwellwert für eine vorbestimmte zweite Sicherheitszeitspanne unterschritten wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufhebung einer Blockade eines gelenkten Rades (4) beim Antreiben des Lenkstellers (5) erkannt wird, wenn ein zweiter Drehmomentschwellwert (26) für ein von dem Elektromotor (11) bereitgestelltes Drehmoment (20) unterschritten wird oder ein zweiter Drehzahlschwellwert für eine Drehzahl des Elektromotors (11) überschritten wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Drehmomentschwellwert (26) größer als der Sicherheitsgrenzwert (22) ist und der Sicherheitsgrenzwert (22) größer als der zweite Drehmomentschwellwert (28) ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Drehmomentschwellwert (26) gleich dem zweiten Drehmomentschwellwert (28) ist.

8. Verfahren nach Anspruch 5 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Drehzahlschwellwert gleich dem zweiten Drehzahlschwellwert ist.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer erkannten Blockade eines gelenkten Rades (4) beim Antreiben des Lenkstellers (5) das von dem Elektromotor (11) bereitstellbare Drehmoment durch einen Drehmomentbegrenzer begrenzt wird.

10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Umsetzung eines Lenkbefehls ein Steuersignal (C1) zur Ansteuerung des Elektromotors (11) vorgegeben wird, wobei bei einer erkannten Blockade eines gelenkten Rades (4) beim Antreiben des Lenkstellers (5) das von dem Elektromotor (11) bereitstellbare Drehmoment durch eine Anpassung des Steuersignals (C1) begrenzt wird.

11. Lenksystem (1) für ein Kraftfahrzeug mit lenkbaren Rädern (4), umfassend eine Lenkhandhabe (7) zur Vorgabe eines Lenkbefehls und eine Lenkstellereinheit (9) zur Umsetzung eines vorgegebenen Lenkbefehls in eine Lenkbewegung von lenkbaren Rädern (4) eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenksystem (1) ausgebildet ist, die Lenkstellereinheit (9) gemäß einem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche zu betreiben.

12. Lenksystem (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenksystem (1) ein Steer-by-Wire-Lenksystem ist.

13. Lenksystem (1) nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenksystem (1) ein Hinterradlenkungssystem ist.