DE102006057880B4 - Method for operating a steering system in a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems (100) in einem Kraftfahrzeug, mit einem Stellmotor (107), in dem ein Motorstellmoment (MServo) zur Lenkunterstützung im Lenksystem (100) erzeugt wird, wobei dem Stellmotor (107) eine kompensierte Sollmomentvorgabe (Msoll,komp) zugeführt wird, in der eine Reibung im Lenksystem (100) als Systemhysterese (ΔMWirk) berücksichtigt und zumindest teilweise kompensiert wird, wobei die kompensierte Sollmomentvorgabe (Msoll,komp) aus einem Wirkmoment (MWirk) bestimmt wird, das aus einem vom Fahrer vorgegebenen und gemessenen Handlenkmoment (MHand,Ü) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass im laufenden Betrieb des Kraftfahrzeugs Wirkmomente (MWirk) bei mindestens zwei verschiedenen Lenkeinschlägen mit unterschiedlichen Lenkwinkeln (δL) berechnet werden, wobei zwischen den mindestens zwei Lenkeinschlägen eine Umkehrung eines Lenkwinkelgradienten (GradδL) liegt, und dass die Systemhysterese (ΔMWirk) als Differenz der Wirkmomente (MWirk) vor und nach der Umkehrung des Lenkwinkelgradienten (GradδL) berechnet wird.Method for operating a steering system (100) in a motor vehicle, with a servomotor (107) in which a motor actuating torque (MServo) for steering assistance is generated in the steering system (100), the servomotor (107) receiving a compensated target torque specification (Msoll, comp) is supplied, in which a friction in the steering system (100) is taken into account as a system hysteresis (ΔMWirk) and at least partially compensated for, the compensated target torque specification (Msoll, komp) being determined from an effective torque (MWirk) that is determined from a predetermined and measured by the driver Manual steering torque (MHand, Ü) is determined, characterized in that active torques (MWirk) are calculated for at least two different steering angles with different steering angles (δL) during ongoing operation of the motor vehicle, with a reversal of a steering angle gradient (GradδL) between the at least two steering angles , and that the system hysteresis (ΔMact) as the difference between the effective torques (MWirk) before and after the U Reversal of the steering angle gradient (GradδL) is calculated.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems in einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a method for operating a steering system in a motor vehicle according to the preamble of claim 1.
In der gattungsbildenden
Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass die Systemreibung im Lenksystem zumindest näherungsweise kompensiert wird und insbesondere im Bereich kleiner Lenkbewegungen das vom Fahrer aufzubringende Lenkmoment verringert wird. Hierdurch wird das subjektive Fahrgefühl für den Fahrer verbessert.This procedure has the advantage that the system friction in the steering system is at least approximately compensated and, in particular in the area of small steering movements, the steering torque to be applied by the driver is reduced. This improves the subjective driving experience for the driver.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Lenkverhalten in Kraftfahrzeugen weiter zu verbessern, wobei insbesondere fahrzeugindividuelle Reibung im Lenksystem berücksichtigt werden soll.The invention has for its object to further improve the steering behavior in motor vehicles, in particular vehicle-specific friction in the steering system should be considered.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.This object is achieved by a method having the features of claim 1 and an article having the features of claim 15. The dependent claims indicate expedient developments.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems in einem Kraftfahrzeug wird in einem Stellmotor ein Motorstellmoment erzeugt, das zur Lenkunterstützung im Lenksystem beiträgt. Zur Erzeugung des Motorstellmoments wird dem Stellmotor eine Sollmomentvorgabe zugeführt, in der die Reibung im Lenksystem als Systemhysterese berücksichtigt und zumindest annähernd kompensiert wird. Diese so genannte kompensierte Sollmomentvorgabe wird aus einem Wirkmoment bestimmt, dem das vom Fahrer vorgegebene Handlenkmoment zugrunde liegt, welches mithilfe einer geeigneten Sensorik gemessen werden kann.In the method according to the invention for operating a steering system in a motor vehicle, a motor actuating torque is generated in a servo motor, which contributes to the steering assistance in the steering system. To generate the motor actuating torque, the setpoint motor is supplied with a desired torque setting in which the friction in the steering system is taken into account as a system hysteresis and at least approximately compensated. This so-called compensated setpoint torque specification is determined from an effective torque which is based on the manual steering torque predefined by the driver, which can be measured with the aid of a suitable sensor system.
Das Wirkmoment wird im laufenden Betrieb des Kraftfahrzeugs bei zumindest zwei verschiedenen Lenkeinschlägen mit unterschiedlichen Lenkwinkeln berechnet, zwischen denen eine Umkehrung des Lenkwinkelgradienten liegen muss. Die Systemhysterese berechnet sich dann als Differenz der Wirkmomente vor und nach der Umkehrung des Lenkwinkelgradienten.The moment of action is calculated in ongoing operation of the motor vehicle at least two different steering angles with different steering angles, between which must be a reversal of the steering angle gradient. The system hysteresis is then calculated as the difference between the effective moments before and after the reversal of the steering angle gradient.
Dieses Verfahren bietet den Vorteil, dass die Systemhysterese fahrzeugindividuell berechnet wird. Damit ist eine erheblich bessere Anpassung an die Reibung im Lenksystem und ein entsprechend feinfühligeres Ansprechen der Lenkung durchführbar. Im Unterschied zu aus dem Stand der Technik bekannten Vorgehensweisen wird die Hysteresekurve nicht fest vorgegeben, sondern es wird die Systemhysterese während des laufenden Betriebes des Kraftfahrzeuges ermittelt, wofür die Wirkmomente herangezogen werden, welche vom Handlenkmoment des Fahrers abhängen. Grundgedanke hierbei ist, dass die Systemhysterese bei einer Umkehrung des Lenkeinschlages überwunden werden muss, was sich über das Handlenkmoment im Wirkmoment niederschlägt. Benötigt werden zur Ermittlung der Systemhysterese als Differenz der Wirkmomente unmittelbar vor und nach der Umkehrung des Lenkwinkelgradienten zumindest zwei Werte der Wirkmomente an zwei zugeordneten Lenkwinkelwerten.This method offers the advantage that the system hysteresis is calculated on a vehicle-specific basis. This is a much better adaptation to the friction in the steering system and a correspondingly sensitive response of the steering feasible. In contrast to procedures known from the prior art, the hysteresis curve is not fixed, but it is the system hysteresis determined during operation of the motor vehicle, for which the active moments are used, which depend on the manual steering torque of the driver. The basic idea here is that the system hysteresis must be overcome in a reversal of the steering angle, which is reflected on the manual steering torque in the moment of action. For determining the system hysteresis, the difference between the effective torques immediately before and after the reversal of the steering angle gradient requires at least two values of the effective torques at two associated steering angle values.
Gemäß bevorzugter Weiterbildung berechnet sich das Wirkmoment aus einer additiven Überlagerung von nicht-kompensiertem Motorsollmoment und dem vom Fahrer erzeugten Handlenkmoment. Beide Werte sind bekannt, und zwar das Handlenkmoment aus einer Messung und das nicht-kompensierte Motorsollmoment als Sollvorgabe, die im Lenksystem generiert wird. Der Verlauf des Wirkmomentes als Funktion des Lenkwinkels ist als Hysteresekurve darstellbar, wobei die Systemhysterese definiert ist als die Differenz der Wirkmomente vor und nach der Umkehrung des Lenkwinkelgradienten, also vor und nach der Umkehrung der Lenkwinkeleinschlagsrichtung. Wird beispielsweise ein Lenkeinschlag nach einer Seite durchgeführt, so kehrt sich der Lenkeinschlag um und es wird entsprechend auch die Orientierung des Lenkwinkelgradienten umgekehrt, sobald der Lenkeinschlag aus der ausgelenkten Position wieder in Richtung der Ausgangslage zurück verstellt wird.According to a preferred development, the effective moment is calculated from an additive superposition of uncompensated engine nominal torque and the manual steering torque generated by the driver. Both values are known, namely the manual steering torque from a measurement and the uncompensated engine target torque as the target value that is generated in the steering system. The course of the effective torque as a function of the steering angle can be represented as a hysteresis curve, wherein the system hysteresis is defined as the difference between the effective torques before and after the reversal of the steering angle gradient, ie before and after the reversal of the steering angle impact direction. For example, if a steering angle is carried out to one side, then the steering angle is reversed and it will be reversed according to the orientation of the steering angle gradient as soon as the steering angle is adjusted from the deflected position back towards the starting position.
Die Bildung der kompensierten Sollmomentvorgabe, in der die Reibung im Lenksystem zumindest teilweise kompensiert ist und die dem Stellmotor zur Einstellung des gewünschten Motorstellmoments zugeführt wird, berechnet sich vorteilhaft durch Addition eines Hysteresemomentes, das als Funktion der erfindungsgemäß ermittelten Systemhysterese darstellbar ist, sowie des nicht-kompensierten Motorsollmomentes. Das Hysteresemoment wird aus einem Kurvenverlauf bestimmt, in dem ein theoretisches Ist-Moment als Funktion des Wirkmomentes darstellbar ist, wobei dieser Kurvenverlauf ebenfalls als Hysteresekurve verläuft, deren Breite die erfindungsgemäß ermittelte, von Fahrzeug zu Fahrzeug verschiedene Systemhysterese ist.The formation of the compensated nominal torque specification, in which the friction in the steering system is at least partially compensated and which is supplied to the servo motor for setting the desired engine torque, is advantageously calculated by adding a hysteresis torque which can be represented as a function of the system hysteresis determined according to the invention, and of the non- compensated engine nominal torque. The hysteresis torque is determined from a curve in which a theoretical actual torque as a function of the effective torque can be represented, this curve also runs as a hysteresis curve whose width according to the invention determined, is from vehicle to vehicle different system hysteresis.
Zweckmäßigerweise wird die Systemhysterese nur bei Lenkeinschlägen mit Lenkwinkeln unterhalb eines Lenkwinkelgrenzwertes ermittelt, wobei der Lenkwinkelgrenzwert beispielsweise bei 20° liegt. Hierdurch soll sichergestellt werden, dass Einflüsse im Lenksystem, welche bei größeren Lenkeinschlägen zum Tragen kommen und nicht auf die Systemhysterese zurückgehen, ausgeschaltet bleiben. Diese Begrenzung bezieht sich nur auf die Ermittlung der Systemhysterese, nicht aber auf deren Berücksichtigung über das von dem Stellmotor erzeugte Motorstellmoment, das grundsätzlich auch bei größeren Lenkeinschlägen die Systemhysterese berücksichtigen kann. Allerdings wird bei größeren Lenkeinschlägen die Systemhysterese nicht erneut berechnet; vielmehr wird auf Hysteresewerte zurückgegriffen, die bei vorangegangenen Lenkeinschlägen unterhalb des Lenkwinkelgrenzwertes ermittelt und im Regel- bzw. Steuergerät abgespeichert wurden.Appropriately, the system hysteresis is determined only at steering angles with steering angles below a steering angle limit, the steering angle limit, for example, is 20 °. This is to ensure that influences in the steering system, which come at higher steering angles and do not go back to the system hysteresis, remain off. This limitation relates only to the determination of the system hysteresis, but not to their consideration of the engine torque generated by the servo motor, which in principle can take into account the system hysteresis even with larger steering angles. However, with larger steering angles, the system hysteresis is not recalculated; Rather, recourse is made to hysteresis values which were determined at preceding steering angles below the steering angle limit value and stored in the control unit or control unit.
Eine weitere Einschränkung bei der Ermittlung der Systemhysterese kann die Fahrzeuggeschwindigkeit sein, indem die Systemhysterese nur bei Geschwindigkeiten oberhalb einer Grenzgeschwindigkeit von beispielsweise 30 km/h durchgeführt wird. Hierdurch wird sichergestellt, dass beispielsweise Reibung zwischen Reifen und Straße, die nicht der Systemhysterese zuzuordnen ist, außer Betracht bleibt. Außerdem kann festgelegt werden, dass die Systemhysterese nur unterhalb einer Lenkwinkelgrenzgeschwindigkeit ermittelt wird, die beispielsweise bei 20°/sec liegt. Hierdurch ist sichergestellt, dass nur bei verhältnismäßig langsamen Lenkradbetätigungen mit Lenkwinkelgeschwindigkeiten unterhalb des Grenzgeschwindigkeitswertes eine Ermittlung der Systemhysterese durchgeführt wird, wodurch dynamische Effekte ausgeschlossen werden können.Another limitation in determining the system hysteresis may be the vehicle speed by only performing the system hysteresis at speeds above a limit speed of, for example, 30 km / h. This ensures that, for example, friction between tires and road, which is not attributable to the system hysteresis, is disregarded. In addition, it can be determined that the system hysteresis is determined only below a steering angle limit speed, which is for example 20 ° / sec. This ensures that a determination of the system hysteresis is carried out only at relatively slow Steering wheel actuations with steering angle speeds below the limit speed value, whereby dynamic effects can be excluded.
Vorteilhafterweise liegt zwischen zwei Lenkeinschlägen, die der Ermittlung des Wirkmomentes zugrunde gelegt werden, ein vorgegebener Mindestlenkwinkel von beispielsweise 2°. Hierdurch wird sichergestellt, dass tatsächlich ein Wechsel zwischen den verschiedenen Ästen der Hysteresekurve stattfindet und das Wirkmoment bei einer Umkehrung des Lenkwinkelgradienten einen Verlauf von einem oberen Ast zu einem unteren Ast der Hysteresekurve bzw. umgekehrt nimmt. Sämtliche vorgenannten Bedingungen für die Durchführung der Ermittlung der Systemhysterese betreffen aber nicht die Berücksichtigung der bereits berechneten Systemhysterese bei der Vorgabe des Motorstellmoments.Advantageously, there is a predetermined minimum steering angle of, for example, 2 ° between two steering angles, which are used as a basis for determining the effective torque. This ensures that a change actually takes place between the various branches of the hysteresis curve and the effective moment, in the case of a reversal of the steering angle gradient, takes a course from an upper branch to a lower branch of the hysteresis curve or vice versa. However, all the above-mentioned conditions for carrying out the determination of the system hysteresis do not concern the consideration of the already calculated system hysteresis in the specification of the motor actuating torque.
Gemäß weiterer zweckmäßiger Ausführung kann eine Begrenzung der ermittelten Systemhysterese auf einen vorgebbaren Maximalwert durchgeführt werden. Außerdem ist es möglich, die Systemhysterese in Abhängigkeit diverser Fahrzeugzustands- oder Betriebsgrößen zu modifizieren, beispielsweise als Funktion des Lenkwinkels. Auf diese Weise kann der Einfluss der Systemhysterese auf das Motorstellmoment in vielfältiger und gewünschter Weise eingestellt werden.According to a further expedient embodiment, a limitation of the determined system hysteresis to a predefinable maximum value can be carried out. In addition, it is possible to modify the system hysteresis depending on various vehicle state or operating variables, for example as a function of the steering angle. In this way, the influence of the system hysteresis on the engine torque can be adjusted in many and desired ways.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, eine Fehlermeldung für den Fall auszugeben, dass die ermittelte Systemhysterese einen Grenzwert übersteigt. Bei unzulässig hoher Systemhysterese ist von einem Defekt im Lenksystem auszugehen, was dem Fahrer über die Anzeige mitgeteilt werden kann.Furthermore, it is advantageous to output an error message in the event that the determined system hysteresis exceeds a limit value. In case of impermissibly high system hysteresis, a defect in the steering system can be assumed, which can be communicated to the driver via the display.
Das erfindungsgemäße Lenksystem zur Durchführung des Verfahrens umfasst eine Lenkhandhabe – üblicherweise ein Lenkrad –, ein Übersetzungsgetriebe im Übertragungsweg zwischen der Lenkhandhabe und mindestens einem lenkbaren Fahrzeugrad, einen Stellmotor zur Vorgabe eines Motorstellmomentes und eine Regel- bzw. Steuereinheit, in der Stellsignale zur Einstellung des Stellmotors erzeugt werden. Zweckmäßigerweise ist auch eine Lenkwinkelsensorik zur Ermittlung des vom Fahrer vorgegebenen Lenkwinkels im Lenksystem vorhanden.The steering system according to the invention for carrying out the method comprises a steering handle - usually a steering wheel -, a transmission gear in the transmission path between the steering handle and at least one steerable vehicle, a servo motor for setting a motor torque and a control unit or control unit, in the control signals for adjusting the servomotor be generated. Conveniently, a steering angle sensor for determining the predetermined steering angle by the driver in the steering system is available.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:Further advantages and expedient embodiments can be taken from the further claims, the description of the figures and the drawings. Show it:
Das in
Optional ist in dem Lenksystem
Die beiden Stellmotoren
Bei dem in
In einem ersten Block
In Abhängigkeit des vom Fahrer erzeugten Handlenkmomentes MHand wird in einem Block
In einem Addierer
In einem Addierer
In einem nachfolgenden Addierer
Das Wirkmoment MWirk wird nach dem Addierer
Die Ermittlung der Systemhysterese in dem Block
In
In
Des Weiteren wird im Verfahrensschritt
Im Verfahrensschritt
Parallel zu den Verfahrensschritten
Sofern die Abfragen im Verfahrensschritt
Im folgenden Verfahrensschritt
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Blockblock
- 22
- Blockblock
- 33
- Blockblock
- 44
- Addiereradder
- 55
- Hysteresekennliniehysteresis
- 66
- Addiereradder
- 77
- Addiereradder
- 88th
- Blockblock
- 99
- Begrenzerlimiter
- 1010
- Kennliniecurve
- 20–2920-29
- Verfahrensschrittstep
- 100100
- Lenksystemsteering system
- 101101
- Lenkradsteering wheel
- 102102
- Lenkwellesteering shaft
- 103103
- Übersetzungsgetriebeup gear
- 104104
- Lenkgestängesteering linkage
- 105105
- Vorderradfront
- 106106
- RadaufhängungArm
- 107107
- Stellmotorservomotor
- 108108
- ÜberlagerungsgetriebeSuperposition gear
- 109109
- ÜberlagerungsmotarÜberlagerungsmotar
- 109109
- Stellmotorservomotor
- MM
- Stellmotorservomotor
- MHand M hand
- HandlenkmomentManual steering torque
- MHand,Ü M hand, Ü
- übersetztes Handlenkmomenttranslated manual steering torque
- MMot,soll M Mot, shall
- nicht-kompensiertes Motorsollmomentuncompensated engine torque
- MWirk M effective
- Wirkmoment (nicht-kompensiertes Sollmoment)Moment of action (uncompensated nominal moment)
- Mist M is
- Istmomentactual torque
- MHys M hys
- Hysteresemomenthysteresis torque
- Msoll,komp M shall, comp
- kompensiertes Motorsollmomentcompensated engine torque
- MServo M Power
- MotorstellmomentMotor actuating moment
- ΔMWirk ΔM Wirk
- Systemhysteresesystem hysteresis
- δL, δL'δ L , δ L '
- Lenkwinkelsteering angle
- δL,Grenz δ L, limit
- LenkwinkelgrenzwertSteering angle limit
- δL,Min δ L, min
- MindestlenkwinkelMinimum steering angle
- δ .L δ. L
- LenkwinkelgeschwindigkeitSteering angle velocity
- δ .L,Grenz δ. L, border
- LenkwinkelgrenzgeschwindigkeitSteering angle limit speed
- Grad δL Degree δ L
- LenkwinkelgradientLenkwinkelgradient
- ΔδL Δδ L
- LenkwinkeldifferenzSteering angle difference
- δM δ M
- ÜberlagerungslenkwinkelSuperimposed steering angle
- δM,Grenz δ M, limit
- maximales Reibungsmoment Radlenkwinkelmaximum friction torque wheel steering angle
- vv
- Fahrzeuggeschwindigkeitvehicle speed
- vGrenz v border
- FahrzeuggrenzgeschwindigkeitVehicle speed limit
Claims (15)
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Applications Claiming Priority (1)
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DE102006057880B4 true DE102006057880B4 (en) | 2014-07-10 |
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- 2006-12-08 DE DE200610057880 patent/DE102006057880B4/en active Active
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