DE102005056462B4

DE102005056462B4 - Verfahren für den Betrieb eines steuerbaren Lenksystems in einem Kraftfahrzeug, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes Steuergerät

Info

Publication number: DE102005056462B4
Application number: DE200510056462
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Schuster; Reinhard Grossheim
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-11-26
Filing date: 2005-11-26
Publication date: 2014-07-10
Anticipated expiration: 2025-11-27
Also published as: DE102005056462A1

Abstract

Verfahren für den Betrieb eines steuerbaren Lenksystems in einem Kraftfahrzeug wobei ein funktionales Verhalten eines steuerbaren Lenksystems aufgrund einer Interaktion des Fahrers mit einer Mensch-Maschinen-Schnittstelle (MMS) beeinflusst wird und die Interaktion des Fahrers eine Veränderung wenigstens einer, sich auf ein funktionales Verhalten auswirkenden Eingangsgröße (Vx, δs) des steuerbaren Lenksystems auswirkt und die Veränderung der Eingangsgröße (Vx, δs) mittels eines parametrierbaren mathematischen Algorithmus (ALGO) vorgenommen wird, wobei die Interaktion des Fahrers die Beeinflussung des funktionalen Verhaltens aufgrund einer Veränderung eines Basiskennlinienfeldes (CC) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung des Basiskennlinienfeldes (CC) mittels eines parametrierbaren mathematischen Algorithmus (ALGO) vorgenommen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines steuerbaren Lenksystems nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes Steuergerät.
Bei dem steuerbaren Lenksystem handelt es sich um eine Hilfs- oder Fremdkraftlenkung in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise eine elektrische Servolenkung oder eine elektrisch-hydraulische Überlagerungslenkung oder ein Steer-by-Wire Lenksystem.
Hilfs- oder Fremdkraftlenkungen können verschiedene Funktionen beinhalten. Beispielsweise besteht die wesentliche Hauptfunktion einer aus dem Stand der Technik bekannten Überlagerungslenkung, welche der Kategorie der Hilfskraftlenkungen zuzuordnen ist, aus einer geschwindigkeitsabhängigen variablen Lenkübersetzung. Hierbei wird einem vom Fahrer entsprechend seinem Fahrrichtungswunsch vorgegebenen Lenkwinkel mittels eines Überlagerungsgetriebes ein Zusatz-Lenkwinkel additiv überlagert. Effektiv kann somit ein Gesamt-Lenkübersetzungsverhältnis beeinflusst werden.
Die wesentliche Hauptfunktion einer elektronisch gesteuerten, elektrischen oder hydraulischen Servolenkung besteht aus einer Servo-Unterstützung des vom Fahrer aufgebrachten Lenkmoments. Das dabei zusätzlich mittels eines elektrischen oder hydraulischen Motors eingeleitete Unterstützungsmoment ist im Allgemeinen vom Lenkwinkel oder vom Lenkmoment abhängig. Auch hier kann das Unterstützungsmoment zusätzlich eine Geschwindigkeitsabhängigkeit aufweisen.
Diese Funktionen wirken sich isoliert oder in Summe auf das Verhalten einer Lenkung aus und verursachen im Allgemeinen ein mehr oder weniger starkes Momenten-Feedback an der Lenkhandhabe des Kraftfahrzeugs.
In der DE 103 34 587 A1 wird ein Verfahren zur fahrerabhängigen Einstellung von Fahrzeugfunktionen und Fahrzeugcharakteristika offenbart, bei dem eine Vielzahl von Fahrzeugfunktionen, die zu einem Cluster zusammengefasst sind, in einfacher Weise Beeinflusst werden können. Ein Clusterparameter wirkt sich dabei auf interne Systemparameter der in diesem Cluster befindlichen Fahrzeugfunktionen aus. Vorzugweise werden drei verschiedene Cluster gebildet, welche auf die Aspekte 1.) Sicherheits- und Assistenz-Funktionen, 2.) Motorsteuerung und Fahrwerk, 3.) Klima, Licht und Akustik ausgerichtet sind.
In der DE 10 2004 029 055 A1 wird ein System zur Steuerung eines Fahrzeuges offenbart, welches in unterschiedlichen Fahrmodi betreibbar ist.
Die Fahrzeugmodus-Steuerung ist derart ausgeprägt, dass sie in der Lage ist, einen angeforderten Fahrmodus zu empfangen und eine Bewertung jedes Fahrzeug-Teilsystems anzufordern und einen Wechsel in den gewünschten Fahrmodi zu koordinieren und auszulösen.
In der nachveröffentlichten DE 10 2004 026 184 A1 wird ein Verfahren zur Betrieb einer Überlagerungslenkung offenbart, bei dem vorwählbare Kategorien von Lenkwinkelverhältnissen oder Unterstützungslenkmomente je nach Fahrsituation, insbesondere der Vor- oder Rückwärtsfahrt gewählt und festgelegt werden.
Der im Folgenden verwendete Begriff „steuerbares Lenksystem” bezieht sich auf alle elektronisch steuerbaren Hilfs- und Fremdkraftlenkungen.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betrieb eines steuerbaren Lenksystems vorzustellen, welches es ermöglicht, Einfluss auf das funktionale Verhalten einer steuerbaren Hilfs- oder Fremdkraftlenkung, insbesondere einer Überlagerungslenkung, zu nehmen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren für den Betrieb eines steuerbaren Lenksystems mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Computerprogramm mir den Merkmalen des Anspruchs 9 und einem Steuergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, ein funktionales Verhalten eines steuerbaren Lenksystems in Folge einer Interaktion des Fahrers mit einer Mensch-Maschinen-Schnittstelle (MMS) zu beeinflussen, wobei sich die Interaktion des Fahrers die Beeinflussung des funktionalen Verhaltens aufgrund einer Veränderung eines Basiskennlinienfeldes auswirkt, und die Veränderung des Basiskennlinienfeldes mittels eines parametrierbaren mathematischen Algorithmus (ALGO) vorgenommen ist.
Die Erfindung beruht demnach auf dem Gedanken, dem Fahrer eines Kraftfahrzeugs die Möglichkeit zu geben, auf das Verhalten des Lenksystems über die der herkömmlichen Interaktionsmöglichkeit mittels einer Lenkhandhabe hinweg, Einfluss zu nehmen. Üblicherweise besteht die Interaktion des Fahrers mit dem Lenksystem darin, dass der Fahrer einen Richtungswunsch vorgibt und das Lenksystem diesen Richtungswunsch unter Verwendung einer Momenten- oder Winkelregelung folgt indem die Räder des Kraftfahrzeugs entsprechend angelenkt werden.
Dabei kann, wie im Falle einer Überlagerungslenkung, auch ein Zusatz-Lenkwinkel durch das Lenksystem ermittelt und mittels eines Überlagerungsgetriebes zugestellt werden. Das funktionale Verhalten des Lenksystems wird in diesem Fall durch das momentane (Gesamt-)Lenkübersetzungsverhältnis charakterisiert.
So kann es vorgesehen sein, dass in Folge einer Interaktion des Fahrers mit der MMS eine Aktivierung eines im Steuergerät hinterlegten Kennlinienfeldes erfolgt welches im Folgenden eine Beeinflussung des funktionalen Verhaltens nach sich zieht. Derartige Kennlinienfelder stellen beispielsweise eine geschwindigkeitsabhängige Lenkübersetzung dar oder den Verlauf eines Lenkunterstützungsmoments in Abhängigkeit eines Lenkwinkels oder eines Handmoments.
Eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, lediglich ein einziges Kennlinienfeld, ein Basiskennlinienfeld, in einem Speicher vorzuhalten und die Stützpunkte des Basiskennlinienfeldes mittels des parametrierbaren mathematischen Algorithmus in Abhängigkeit der Interaktion des Fahrers mit der MMS zu verändern.
Als eine weitere, besonders vorteilhafte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird angesehen, dass abhängig von der Interaktion des Fahrers eine Eingangsgröße des Lenksystems verändert wird. Als mögliche Eingangsgrößen kommen hierbei die Fahrzeuggeschwindigkeit oder der vom Fahrer vorgegebene Lenkwinkel in Betracht. Prinzipiell sind auch andere Eingangsgrößen hierfür geeignet, welche einen Beitrag zum funktionalen Verhalten des Lenksystems leisten, beispielsweise Dämpfungs- oder Filterkoeffizienten einer Lenkregelung. Bevorzugt erfolgt dabei die Veränderung der Eingangsgröße mittels eines parametrierbaren mathematischen Algorithmus, welcher im Steuergerät des Lenksystems implementiert ist. Der Algorithmus kann hierbei aus einfachen additions- und multiplikations- Operationen bestehen, welche durch die Interaktion des Fahrers mit der MMS in geeigneter Weise parametriert, d. h. mit tatsächlichen Zahlenwerten versehen wird.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, die Interaktionsmöglichkeiten des Fahrers mit der MMS derart einzurichten, dass die Eingabe von alphanumerischen Zeichen und Zahlen oder die Auswahl aus einer Gruppe von adjektivischen Wörter beispielsweise „sportlich” oder „normal” möglich ist.
Ferner kann auch eine graphisch orientierte Ein- und Ausgabemöglichkeit seitens der MMS vorgesehen sein, beispielsweise können durch den Fahrer Linien- und Kurvenelemente in x/y/z-Richtungen verschoben oder verändert werden, wobei auch eine dreidimensionale Darstellung vorgesehen ist. Die MMS kann dabei auch übermittelte Daten eines mit dem Lenksystem in Verbindung stehenden Steuergeräts berücksichtigen. So kann es vorgesehen sein, Minima- oder Maxima-Werte, welche die Eingabemöglichkeit des Fahrers einschränken, an die MMS zu übertragen. Mittels eines im Kraftfahrzeug vorhanden Bus-Systems können entsprechende Informationen oder Befehle von der MMS zum Steuergerät oder vom Steuergerät zur MMS übertragen werden.
Zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens werden anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigt
1 die Beeinflussung eines funktionalen Verhaltens eines steuerbaren Lenksystems am Beispiel einer Überlagerungslenkung aufgrund der Auswahl eines Kennlinienfeldes in Folge einer Interaktion des Fahrers mit einer MMS.
2 die Beeinflussung eines funktionalen Verhaltens eines steuerbaren Lenksystems am Beispiel einer Überlagerungslenkung aufgrund einer Parametrierung eines sich auf eine Eingangsgröße der Überlagerungslenkung auswirkenden mathematischen Algorithmus in Folge einer Interaktion des Fahrers mit einer MMS.
Zunächst die Erläuterung zu dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel: Als Eingangsgrößen werden Lenkwinkel δs und Fahrzeuggeschwindigkeit Vx der Funktionseinheit 1 zur Bestimmung einer variablen Lenkübersetzung iv zugeführt. Zwei hinterlegte Kennlinienfelder C1, C2 beschreiben jeweils ein Lenkübersetzungsverhältnis i_v1, i_v2 der Überlagerungslenkung in Abhängigkeit der Eingangsgrößen. In Folge der Interaktion des Fahrers mit der MMS wird ein Steuersignal ManSw generiert, welches einen Multiplexer MUX zur Auswahl/Schaltung eines der beiden Kennlinienfelder C1, C2 entsprechend ansteuert. Die Überlagerungslenkung wird demnach mit einer Soll-Vorgabe, basierend auf das ausgewählte Kennlinienfeld, für das momentane Lenkübersetzungsverhältnis iv betrieben.
Das in 2 gezeigte Ausführungsbeispiel beinhaltet lediglich ein einziges Kennlinienfeld CC welches als Basis-Kennlinienfeld für das Lenkübersetzungsverhältnis iv der Überlagerungslenkung verwendet wird. Als Eingangsgrößen werden Lenkwinkel δs und Fahrzeuggeschwindigkeit Vx der Funktionseinheit 2 zur Bestimmung einer variablen Lenkübersetzung iv zugeführt. Ein parametrierbarer mathematischer Algorithmus ALGO verändert die Fahrzeuggeschwindigkeit Vx, entsprechend einen Interaktion des Fahrers mit der MMS. Die Interaktion des Fahrers bewirkt in Folge eine Veränderung der Parametrierungsvariablen (P1 ... Pn) welche den mathematischen Algorithmus zur Veränderung der Fahrzeuggeschwindigkeit Vx beeinflussen. Der mathematische Algorithmus führt dabei vorzugsweise einfache mathematische Operationen wie Addition und Multiplikation aus und überführt die ursprüngliche Eingangsgröße Vx in eine veränderte Eingangsgröße V_x ^VSR, welche dem Basis-Kennlinienfeld zur Bestimmung des momentanen Lenkübersetzungsverhältnis zugeführt wird.

Claims

Verfahren für den Betrieb eines steuerbaren Lenksystems in einem Kraftfahrzeug wobei ein funktionales Verhalten eines steuerbaren Lenksystems aufgrund einer Interaktion des Fahrers mit einer Mensch-Maschinen-Schnittstelle (MMS) beeinflusst wird und die Interaktion des Fahrers eine Veränderung wenigstens einer, sich auf ein funktionales Verhalten auswirkenden Eingangsgröße (Vx, δs) des steuerbaren Lenksystems auswirkt und die Veränderung der Eingangsgröße (Vx, δs) mittels eines parametrierbaren mathematischen Algorithmus (ALGO) vorgenommen wird, wobei die Interaktion des Fahrers die Beeinflussung des funktionalen Verhaltens aufgrund einer Veränderung eines Basiskennlinienfeldes (CC) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung des Basiskennlinienfeldes (CC) mittels eines parametrierbaren mathematischen Algorithmus (ALGO) vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das funktionale Verhalten durch ein Lenkübersetzungsverhältnis (iv) einer zur Überlagerung eines Lenkwinkels (δs) mit einem Zusatz-Lenkwinkel geeigneten Überlagerungslenkung charakterisiert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Eingangsgröße eine Information geeignet zur Beschreibung der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit (Vx) oder des momentan vom Fahrer vorgegebenen Lenkwinkels (δs) verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Interaktion des Fahrers mit der MMS eine Wortauswahl aus einen Gruppe von Wörtern vorsieht.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Interaktion eine Verwendung graphisch visualisierter, verschiebbarer Kurven- und Linienelementen vorsieht.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Interaktion eine alphanumerische Eingabe vorsieht.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die MMS Hinweise über Maxima, Minima oder empfohlene Werte vorsieht.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mathematische Algorithmus (ALGO) mittels additiven oder multiplikativen Operatoren beschrieben wird.
Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 8 geeignet ist.
Computerprogramm nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es auf einem Speichermedium abgespeichert ist.
Steuergerät zum Steuern einen Hilfs- oder Fremdkraftlenkung, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 arbeitet.