DE102004031653A1 - Automotive steering mechanism has computer system accepting steering corrections under given dynamic conditions - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lenken eines Fahrzeugs mit einem Überlagerungslenkungssystem, bei dem ein vom Fahrer eingegebener Lenkwinkel und ein weiterer Winkel (Zusatzlenkwinkel) ermittelt wird und bei dem der eingegebene Lenkwinkel durch den Zusatzlenkwinkel nach Maßgabe weiterer Größen, insbesondere fahrdynamischer Größen, mittels eines Elektromotors überlagert werden kann.The The invention relates to a method for steering a vehicle a superposition steering system, in which a driver entered by the steering angle and another Angle (additional steering angle) is determined and at which the entered steering angle by the additional steering angle in accordance with other sizes, in particular dynamic driving parameters, by means of an electric motor are superimposed can.
Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm und eine Lenkung für ein Fahrzeug mit einem an einer Lenksäule angeordneten Lenkrad, mit einem Lenkgetriebe, einem an der Lenksäule angeordneten Drehwinkelsensor, einem über ein Überlagerungsgetriebe auf die Lenksäule wirkenden Überlagerungsmotor, einem elektrischen Lenksteller, einem Sensor zur Messung der Stellung der gelenkten Räder und mit einem Lenkungs-Steuergerät.The The invention also relates to a computer program and a steering system for a vehicle with one on a steering column arranged steering wheel, with a steering gear, one arranged on the steering column Angle of rotation sensor, one above a superposition gearbox on the steering column acting overlay motor, an electric steering actuator, a sensor for measuring the position the steered wheels and with a steering controller.
Heutige Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, sind in der Regel mit hydraulischen oder elektrohydraulischen Servolenkungen ausgestattet, bei denen ein Lenkrad mechanisch mit den lenkbaren Fahrzeugrädern zwangsgekoppelt ist. Die Servounterstützung ist derart aufgebaut, dass im Mittelbereich des Lenkmechanismus Aktuatoren, z.B. Hydraulikzylinder, angeordnet sind. Durch eine von den Aktuatoren erzeugte Kraft wird die Betätigung des Lenkmechanismus in Reaktion auf die Drehung des Lenkrads unterstützt. Dadurch ist der Kraftaufwand des Fahrers beim Lenkvorgang verringert.today Motor vehicles, especially passenger cars, are usually equipped with hydraulic or electro-hydraulic power steering, where a steering wheel mechanically coupled with the steerable vehicle wheels is. The power assistance is constructed such that in the central region of the steering mechanism Actuators, e.g. Hydraulic cylinders are arranged. By one of The force generated by the actuators becomes the operation of the steering mechanism assisted in response to the rotation of the steering wheel. This is the effort reduced by the driver during the steering operation.
Überlagerungslenkungen sind bekannt. Sie sind dadurch charakterisiert, dass dem vom Fahrer eingegebenen Lenkwinkel bei Bedarf ein weiterer Lenkwinkel (Zusatzlenkwinkel) durch einen Aktuator überlagert werden kann. Es werden üblicherweise elektrische Aktuatoren verwendet, die auf ein Überlagerungsgetriebe wirken und den Zusatzlenkwinkel weitgehend unabhängig vom Fahrer einstellen.Superposition steering are known. They are characterized by being entered by the driver Steering angle if required another steering angle (additional steering angle) superimposed by an actuator can be. There are usually electrical Actuators used, which act on a superposition gear and adjust the additional steering angle largely independent of the driver.
Der
zusätzliche
Lenkwinkel wird durch einen elektronischen Regler gesteuert und
dient beispielsweise zur Erhöhung
der Stabilität
und Agilität
des Fahrzeugs. Nach einem bekannten Regelungskonzept, wie es in
der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Lenken eines Fahrzeugs mit einer Überlagerungslenkung bereitzustellen, welches sicher und zuverlässig arbeitet.Of the Invention is based on the object, a method for steering a Vehicle with a superposition steering to provide that works safely and reliably.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Wert für einen Getriebeeingangswinkeldes Überlagerungsgetriebes nach Maßgabe eines resultierenden Lenkwinkels des Lenksystems und nach Maßgabe einer Größe ermittelt wird, welche von dem Zusatzlenkwinkel direkt abhängig ist oder den Zusatzlenkwinkel beschreibt.This object is achieved in that a value for a transmission input angle the superposition gear is determined in accordance with a resulting steering angle of the steering system and in accordance with a size which is directly dependent on the additional steering angle or describes the additional steering angle.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass ein Fahrerwunsch δCMD,DRV einer Lenkbewegung für die Lenkwinkelregelung durch eine Multiplikation des Wertes für denAccording to the invention, it is provided that a driver request δ CMD, DRV a steering movement for the steering angle control by multiplying the value for the
Getriebeeingangswinkel(
Nach der Erfindung ist der resultierende Lenkwinkel des Lenksystems ein Ritzelwinkel einer Zahnstangenlenkung δR = δSumme According to the invention, the resulting steering angle of the steering system is a pinion angle of a rack and pinion steering δ R = δ sum
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die Größe, welche von dem Zusatzlenkwinkel direkt abhängig ist oder den Zusatzlenkwinkel beschreibt, die Lage oder Stellung eines Überlagerungaktuators charakterisiert.A advantageous embodiment of the method according to the invention is that size, which is directly dependent on the additional steering angle or the additional steering angle describes the location or position of a Überlagerungaktuators characterized.
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, dass die Größe, welche die Lage oder Stellung eines Überlagerungaktuators charakterisiert, der Winkel eines elektronischen Überlagerungsmotors (Motorwinkel ϕMot) ist.It is provided according to the invention that the size, which characterizes the position or position of a Überlagerungaktuators, the angle of an electronic overlay motor (motor angle φ Mot ) is.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Verfahren eine Lenkwinkelregelung mit unterlagerter Strom- bzw. Motormomentenregelung eines Elektromotors als Überlagerungsaktuator aufweist, wobei nach Maßgabe eines Vergleichs zwischen einem Lenkwinkel-Istwert und einem Lenkwinkel-Sollwert ein Soll-Strom oder ein Soll-Motormoment erzeugt wird, durch den der Elektromotor den Zusatzlenkwinkel in das Lenkungssystem einbringt.To A further embodiment of the invention provides that the method is a steering angle control with underlying current or engine torque control an electric motor as overlay actuator having, as specified a comparison between a steering angle feedback and a steering angle reference a desired current or a desired engine torque is generated by the Electric motor introduces the additional steering angle in the steering system.
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, dass der Fahrerlenkwunsch nach Maßgabe eines fest oder variabel vorgebbaren Getriebeübersetzungsfaktor gebildet wird und der Getriebeübersetzungsfaktor entsprechend der gegenwärtigen Fahrsituation, insbesondere einer erfassten Fahrzeuglängsgeschwindigkeit und/oder einem Lenkradeinschlagwinkel gewählt wird, und dass auf Grundlage des Fahrerlenkwunsches ein Lenkwinkel-Sollwert ermittelt wird und der Lenkungsregelung zugeführt wird.It is provided according to the invention that the driver's steering request is formed in accordance with a fixed or variable predefinable transmission ratio factor and the transmission ratio factor according to the current driving situation, in particular a detected vehicle longitudinal speed and / or a steering wheel angle ge is selected, and that based on the driver's steering request, a steering angle target value is determined and the steering control is supplied.
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, dass der Fahrerlenkwunsch in Verbindung mit einem Übersetzungsfaktor, mit dem der Fahrerlenkwinkel direkt auf ein Lenkgetriebe wirkt, additiv überlagert wird mit einem Zusatz-Lenkwinkel in Verbindung mit einer zweiten Übersetzung und dass ein überlagerter Lenkwinkel ermittelt wird und als Istwert der Lenkungsregelung zugeführt wird.It is provided according to the invention that the driver's steering wish in Connection with a translation factor, with which the driver's steering angle acts directly on a steering gear, is superimposed additively with an additional steering angle in conjunction with a second translation and that a superimposed steering angle is determined and fed as an actual value of the steering control.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass eine Fahrdynamikregelung (ESP-System) mit der Lenkungsregelung zusammenwirkt und dass wenn die Notwendigkeit eines stabilisierenden Eingriffs von der Fahrdynamikreglung erkannt wird ein zusätzlicher fahrdynamikabhängiger Lenkwinkel ermittelt wird und dem Fahrerlenkwunsch additiv überlagert wird.A advantageous embodiment of the method according to the invention is that a vehicle dynamics control (ESP system) with the steering control interacts and that if the need for a stabilizing Engaged by the vehicle dynamics control is detected an additional driving dynamics dependent Steering angle is determined and is superimposed additively to the driver's steering request.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Elektromotor nach Maßgabe weiterer Größen zusätzlich mit einem Feldschwächstrom angesteuert wird, zwecks Erhöhung der Motordrehzahl ohne Reduktion des verfügbaren Motormoments.To A further embodiment of the invention provides that the electric motor according to specification additional sizes with additional a field weakening current is driven, in order to increase the Engine speed without reduction of available engine torque.
Vorzugsweise wird der Elektromotor zusätzlich mit einem Feldschwächstrom angesteuert, wenn eine sehr direkte Lenkübersetzung und/oder eine große Sollgeschwindigkeit gewünscht oder erforderlich ist.Preferably the electric motor becomes additional with a field weakening current activated, if a very direct steering ratio and / or a large target speed required or required.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass eine Vorsteuerung einer Sollgeschwindigkeit des Elektromotors vorgenommen wird und dass der Vorsteuerwert abhängig von einer gewünschten Motorgeschwindigkeit des Elektromotors gewichtet wird.To A further embodiment of the invention provides that a feedforward control of a desired speed of the electric motor made and that the pilot control value depends on a desired Motor speed of the electric motor is weighted.
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, dass eine Vorsteuerung einer Sollgeschwindigkeit des Elektromotors vorgenommen wird, die aus einer Motordrehzahl-Vorgabe und einer Motordrehzahl-Sollvorgabe ermittelt wird, wobei die Motordrehzahl-Sollvorgabe auf Grundlage eines Vergleichs eines Lenkwinkel-Sollwerts mit einem ermittelten Lenkwinkel-Istwerts ermittelt wird und die Motordrehzahl-Vorgabe aus der zeitlichen Ableitung des Lenkwinkel-Sollwerts getrennt nach Signalanteilen, die sich aufgrund des Fahrerlenkwunsches und aufgrund des angeforderten ESP-Korrekturwinkels ergeben, ermittelt wird.It is provided according to the invention, that a pilot control of a Target speed of the electric motor is made, the off an engine speed command and an engine speed command is determined, the engine speed setpoint based on a comparison of a steering angle setpoint with a determined Steering angle feedback is determined and the engine speed default from the temporal Derivation of the steering angle setpoint separated according to signal components, which are due to the driver's steering request and based on the requested ESP correction angle, determined becomes.
Es ist ebenso nach der Erfindung vorgesehen, dass eine Vorsteuerung einer Sollgeschwindigkeit des Elektromotors vorgenommen wird und nach Maßgabe einer Anforderung bezüglich der Dynamik und dem Komfort die Signalanteile, die sich aufgrund des Fahrerlenkwunsches und aufgrund des angeforderten ESP-Korrekturwinkels ergeben, getrennt voneinander gewichtet werden.It is also provided according to the invention that a pilot control a desired speed of the electric motor is made and in accordance with a request regarding the dynamics and comfort the signal components that are due to the Driver's steering request and due to the requested ESP correction angle be weighted separately from each other.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Computerprogramm gelöst, dass zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche geeignet ist.According to the invention Task solved by a computer program that to carry out a Method according to one of the preceding claims is suitable.
Die Aufgabe wird auch durch eine Lenkung für ein Fahrzeug gelöst, mit einem an einer Lenksäule angeordneten Lenkrad, mit einem Lenkgetriebe, einem an der Lenksäule angeordneten Drehwinkelsensor, einem über ein Überlagerungsgetriebe auf die Lenksäule wirkenden Überlagerungsmotor, einem Sensor zur Messung der Stellung der gelenkten Räder und mit einem Lenkungs-Steuergerät, bei welcher Lenkung das Lenkungs-Steuergerät Mittel zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens nach der Erfindung aufweist.The Task is also solved by a steering system for a vehicle, with one on a steering column arranged steering wheel, with a steering gear, one arranged on the steering column Angle of rotation sensor, one above a superposition gearbox on the steering column acting overlay motor, a sensor for measuring the position of the steered wheels and with a steering controller, at which steering the steering control device means to carry out of the previously described method according to the invention.
Ausführungsbeispiele
des erfindungsgemäßen Verfahrens
sind in Abbildungen (
Es zeigen:It demonstrate:
Die
Grundstruktur einer Überlagerungslenkung
(ESAS/Electric Steer Assisted Steering) mit einer Regelung nach
der Erfindung ist in
Hierbei
wird ein Überlagerungsgetriebe
(
Der
durch die variable Lenkübersetzung
resultierende Lenkwinkel wird durch einen Regler (
Dabei
wird der vom Fahrer über
ein Lenkhandrad (
Neben
dem Drehwinkel des Ritzels (
Der
hydraulische Druck für
die konventionelle Servolenkung (
Eine
Unterstützung
der Fahrerkraft erfolgt über
einen hydraulischen Zylinder (
Bei
der Überlagerungsfunktion
der Lenkung wird dem Fahrerlenkwinkel δH (
Neben
einem gewünschten
Zusatzlenkwinkel ΔδESP (
Dem
Fahrdynamikregler (
Anhand
der Drehzahl des Verbrennungsmotors NEngine (
Aus
den Eingangsgrößen ermittelt
der ESAS Lenkungsregler (
In
der
Fahrdynamische
Lenkeingriffe von dem Fahrdynamikregler (
Durch die Überlagerung kann entsprechend einer erkannten Fahrsituation das Fahrverhalten und die Fahrzeugdynamik positiv beeinflusst werden, wobei die Fahrstabilität einerseits als auch die Agilität des Fahrzeugs erhöht werden kann. Insbesondere werden fahrdynamische Lenkungseingriffe realisiert, um den Fahrer bei seiner Lenktätigkeit zu unterstützen.By the overlay can according to a recognized driving situation, the driving behavior and the vehicle dynamics are positively influenced, with the driving stability on the one hand as well as the agility of the Vehicle increased can be. In particular, driving dynamics steering interventions realized in order to support the driver in his steering activity.
Der
Wert des Getriebeeingangswinkels(
Hierdurch kann der Fahrerwunsch als ein Teil-Sollwert der Lenkwinkelregelung mit wesentlich höherer Auflösung bestimmt werden, was sich stark positiv auf das Lenkgefühl auswirkt.hereby can the driver's request as a partial setpoint of the steering angle control with much higher resolution be determined, which has a strong positive effect on the steering feel.
Der
in der beschriebenen Form berechnete Lenkwinkel(
Somit
ist es möglich,
die Überlagerungslenkung
mit dem üblicherweise
serienmäßig eingesetzten
Lenkradwinkelsensor (
Der
Wert des aus dem Fahrdynamikregler (
Der Wert der Anstiegsbegrenzung kann nach regelungstechnischen Gesichtspunkten gewählt und ggf. entsprechend verfügbarer Aktuatorstellgeschwindigkeiten verändert werden.Of the Value of the increase limit can according to control engineering aspects chosen and possibly available accordingly Aktuatorstellgeschwindigkeiten be changed.
Der
resultierende Sollwert δR,CMD (
Weiterhin
wird aufgrund des korrigierten Zusatzlenkwinkels ΔδESP,IPO (
Auf
Grundlage des Motormoments MMot (
Es
gilt:
Die Verstärkungsfaktoren K1 (lenkradwinkelabhängiger Anteil) and K2 (fahrzeuggeschwindigkeitsabhängiger Anteil) können frei nach fahrdynamischen Gesichtspunkten bzw. nach Fahrervorgaben gewählt werden.The gains K1 (steering wheel angle dependent Share) and K2 (vehicle speed-dependent share) can be free be selected according to driving dynamics or according to driver specifications.
Regelgröße des Lenkungsreglers
(
Der
in
Der
durch den Lenkwinkelregler (
In
der
In
bestimmten Betriebsfallen kann eine größere Motordrehzahl als verfügbar erforderlich
werden. In diesem Fall kann durch den Einsatz einer Feldschwächung des
Motors (
Als Bedarfsfall ist insbesondere das Vorliegen einer sehr direkten Lenkübersetzung sowie eine große Sollgeschwindigkeit seitens des Fahrers oder des Fahrdynamikregelsystems anzusehen.When If necessary, in particular the presence of a very direct steering ratio as well as a big one Target speed on the part of the driver or the vehicle dynamics control system to watch.
Anhand des gegenwärtigen Ist-Zustandes der Lenkung, d.h. eine anliegende Motor-Istgeschwindigkeit und ein anliegender Lenkwinkel-Wert, sowie des gewünschten Soll-Zustandes, d.h. eine Motordrehzahl-Vorgabe und ein Lenkwinkel-Sollwerts, und anhand der Verstärkungsfaktoren der Lenkübersetzung wird über den Einsatz der Feldschwächung and die Höhe des Feldschwachstromes entschieden.Based of the present Actual state of the steering, i. an applied actual engine speed and an applied steering angle value, as well as the desired Target state, i.e. an engine speed command and a steering angle command, and based on the gain factors the steering ratio will over the use of field weakening and the height of the field deceleration.
Ist
keine Feldschwächung
des Motors (
Neben dam momentenbildenden Strom 1q muß dann die Momentenregelung des elektronisch kommutierten Motors zusätzlich den feldschwächenden Stromwert Id einregeln.In addition to torque-generating current 1 q , the torque control of the electronically commutated motor must additionally adjust the field-weakening current value I d .
Claims (16)
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-
2004
- 2004-06-30 DE DE102004031653A patent/DE102004031653A1/en not_active Ceased
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