DE102007050866B4 - Method for error monitoring in a steering system - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Fehlerüberwachung bei einem Lenksystem, das eine mit einem Fahrzeuglenkrad gekoppelte, primäre Lenkachse und eine hydraulisch angesteuerte, sekundäre Lenkachse aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) mittels eines Sensors wird ein Lenkwinkel-Istwert (αist) für den Lenkwinkel (α) der sekundären Lenkachse gemessen; b) es wird ein Lenkwinkel-Sollwert (αsoll) für den Lenkwinkel (α) der sekundären Lenkachse ermittelt; c) ausgehend von dem Lenkwinkel-Sollwert (αsoll) wird mittels vorgegebener Toleranzwerte (x1, x2) ein Toleranzband (T) mit einem oberen Lenkwinkelgrenzwert (αO) und einem unteren Lenkwinkelgrenzwert (αU) bestimmt; d) bei einer Veränderung des Lenkwinkel-Sollwerts (αsoll) der sekundären Lenkachse wird aus wenigstens einem Lenkwinkelgrenzwert (αO, αU) unter Berücksichtigung einer vorgegebenen minimalen Lenkwinkelgeschwindigkeit (vα,min, vα,min1, vα,min2) ein modifizierter Lenkwinkelgrenzwert (αO,mod, αU,mod) ermittelt, welcher den zugeordneten Lenkwinkelgrenzwert (αO, αU) ersetzt, so dass ein modifiziertes Toleranzband (Tmod) entsteht; e) es wird ein Alarm ausgelöst, wenn der Lenkwinkel-Istwert (αist) das modifizierte Toleranzband (Tmod) verlässt.A method for fault monitoring in a steering system having a primary steering axle coupled to a vehicle steering wheel and a hydraulically controlled secondary steering axle, the method comprising the steps of: a) using a sensor to obtain a steering angle actual value (α ist) for the steering angle (α ) of the secondary steering axle measured; b) it is determined a steering angle setpoint (αsoll) for the steering angle (α) of the secondary steering axle; c) based on the steering angle reference value (αsoll), a tolerance band (T) with an upper steering angle limit value (αO) and a lower steering angle limit value (αU) is determined by means of predetermined tolerance values (x1, x2); d) upon a change in the steering angle target value (αsoll) of the secondary steering axle, a modified steering angle limit value (α0, α2, min, vα, min1, vα, min2) is calculated from at least one steering angle limit value (α0, αU) taking into account a predetermined minimum steering angle speed. mod, αU, mod) which replaces the associated steering angle limit value (αO, αU) so that a modified tolerance band (Tmod) is produced; e) an alarm is triggered when the actual steering angle value (α actual) leaves the modified tolerance band (Tmod).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehlerüberwachung bei einem Lenksystem, insbesondere bei einem Nachlauflenksystem.The invention relates to a method for error monitoring in a steering system, in particular in a tracking control system.
Elektrohydraulische Lenksysteme, die eine mit einem Fahrzeuglenkrad gekoppelte, primäre Lenkachse und eine hydraulisch angesteuerte, sekundäre Lenkachse umfassen, sind bereits allgemein aus dem Stand der Technik bekannt, sodass auf die prinzipielle Konstruktion und Funktionsweise nicht näher eingegangen werden muss. Der Vorteil dieser Lenkungen liegt darin, dass sich das Lenkverhalten von Fahrzeugen mit mehr als zwei Achsen verbessert und ein Reifenverschleiß reduziert wird.Electrohydraulic steering systems which comprise a primary steering axle coupled to a vehicle steering wheel and a hydraulically controlled secondary steering axle are already generally known from the prior art, so that the basic design and mode of operation need not be discussed in more detail. The advantage of these steering systems is that the steering performance of vehicles with more than two axles is improved and tire wear is reduced.
In der Regel sind zwei Lenkwinkelsensoren vorgesehen, wobei der eine Sensor den Istwert für den Lenkwinkel der primären Lenkachse (zumeist Vorderachse) und der andere Sensor den Istwert für den Lenkwinkel der sekundären Lenkachse ermittelt. Aus dem Lenkwinkel-Istwert für die primäre Lenkachse, der im wesentlichen einem manuell aufgebrachten Lenkradwinkel entspricht, wird mittels einer elektronischen Steuereinheit ein Sollwert für den Lenkwinkel der sekundären Lenkachse bestimmt. Die sekundäre Lenkachse wird dann im folgenden so betätigt, dass sich der sensierte Lenkwinkel-Istwert dem Lenkwinkel-Sollwert annähert.As a rule, two steering angle sensors are provided, one sensor determining the actual value for the steering angle of the primary steering axle (usually the front axle) and the other sensor determining the actual value for the steering angle of the secondary steering axle. From the actual steering angle value for the primary steering axle, which essentially corresponds to a manually applied steering wheel angle, a desired value for the steering angle of the secondary steering axle is determined by means of an electronic control unit. The secondary steering axle is then operated in the following so that the sensed steering angle actual value approaches the steering angle command value.
Üblicherweise sind feste Toleranzwerte vorgegeben, um die der Lenkwinkel-Istwert den Lenkwinkel-Sollwert maximal über- bzw. unterschreiten darf. Falls der Lenkwinkel-Istwert ein durch diese Toleranzwerte definiertes Toleranzband verlässt, wird ein Alarm ausgelöst, bei dem das Lenksystem deaktiviert und ein Systemfehler angezeigt wird. Bei einer Deaktivierung des Lenksystems wird die sekundäre Lenkachse in eine Stellung überführt, die keine Beeinträchtigung der Sicherheit des Lenkverhaltens erwarten lässt. Das Verhalten der sekundären Lenkachse nähert sich dem einer ungelenkten Achse an.Usually, fixed tolerance values are predetermined, by which the actual steering angle value may exceed or fall short of the steering angle reference value. If the actual steering angle value leaves a tolerance band defined by these tolerance values, an alarm is triggered in which the steering system is deactivated and a system error is displayed. When deactivating the steering system, the secondary steering axle is transferred to a position that does not expect the safety of the steering behavior to be impaired. The behavior of the secondary steering axle approaches that of an unguided axle.
Infolge unzureichender Versorgung eines der sekundären Lenkachse zugeordneten, sekundären Lenkkreises kann der Lenkwinkel-Istwert der sekundären Lenkachse bei dieser Schaltung nicht immer mit der notwendigen Geschwindigkeit dem Lenkwinkel-Sollwert angeglichen werden, sodass der Lenkwinkel-Istwert das Toleranzband verlässt und damit einen Alarm auslöst. Dieser Alarm kann jedoch als Fehlalarm bezeichnet werden, da ihm kein Systemfehler, sondern lediglich eine mangelnde Einstellgeschwindigkeit zugrunde liegt. Damit unterscheidet sich dieser Fehlalarm grundlegend von echten Systemfehlern, bei denen eine Deaktivierung des Lenksystems sowie eine entsprechende Anzeige aus Sicherheitsgründen notwendig ist. Solche echten Alarme sind beispielsweise für den Fall erwünscht, dass der Betrag des Lenkwinkel-Istwerts dem Betrag des Lenkwinkel-Sollwerts um mehr als einen kleinen vorgegebenen Toleranzwert vorauseilt, oder bei einer Entwicklung des Lenkwinkel-Istwerts und Lenkwinkel-Sollwerts in entgegengesetzte Richtungen. Ein Beispiel für die Möglichkeit des Auftretens unzureichender Hydraulikversorgung stellen Lenksysteme dar, bei denen eine gemeinsame Pumpe sowohl einen der primären Lenkachse zugeordneten, primären Lenkkreis als auch den sekundären Lenkkreis versorgt, wobei eine Prioritätsschaltung zuerst eine minimale Versorgung des primären Lenkkreises sicherstellt. Bei Einbußen in der Leistungsfähigkeit der Pumpe (beispielsweise durch Verschleiß) ist somit zuerst ausschließlich der sekundäre Lenkkreis von unzureichender Hydraulikversorgung betroffen.As a result of insufficient supply of a secondary steering axle associated, secondary steering circuit of the steering angle actual value of the secondary steering axle in this circuit can not always be adjusted with the necessary speed the steering angle setpoint, so that the actual steering angle value leaves the tolerance band and thus triggers an alarm. However, this alarm can be called a false alarm because it is not based on a system error, but only a lack of setting speed. Thus, this false alarm differs fundamentally from real system errors, in which a deactivation of the steering system and a corresponding display for security is necessary. Such real alarms are desired, for example, in the event that the amount of the actual steering angle value leads the amount of the steering angle command value by more than a small predetermined tolerance value, or in a development of the steering angle feedback value and steering angle command value in opposite directions. An example of the possibility of the occurrence of insufficient hydraulic supply are steering systems in which a common pump supplies both a primary steering shaft associated with the primary steering circuit and the secondary steering circuit, with a priority circuit first ensures a minimum supply of the primary steering circuit. If the performance of the pump is impaired (for example due to wear), only the secondary steering circuit is initially affected by insufficient hydraulic supply.
Die
In der
Aufgabe der Erfindung ist eine Verbesserung der Fehlerüberwachung bei elektrohydraulischen Lenksystemen. The object of the invention is to improve the error monitoring in electro-hydraulic steering systems.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Fehlerüberwachung bei einem Lenksystem, das eine mit einem Lenkrad gekoppelte, primäre Lenkachse und eine hydraulisch angesteuerte, sekundäre Lenkachse aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritt umfasst:
- a) mittels eines Sensors wird ein Lenkwinkel-Istwert für den Lenkwinkel der sekundären Lenkachse gemessen;
- b) es wird ein Lenkwinkel-Sollwert für den Lenkwinkel der sekundären Lenkachse ermittelt;
- c) ausgehend von dem Lenkwinkel-Sollwert wird mittels vorgegebener Toleranzwerte ein Toleranzband mit einem oberen Lenkwinkelgrenzwert und einem unteren Lenkwinkelgrenzwert bestimmt;
- d) bei einer Veränderung des Lenkwinkel-Sollwerts der sekundären Lenkachse wird aus wenigstens einem Lenkwinkelgrenzwert unter Berücksichtigung einer vorgegebenen minimalen Lenkwinkelgeschwindigkeit ein modifizierter Lenkwinkelgrenzwert ermittelt, welcher den zugeordneten Lenkwinkelgrenzwert ersetzt, sodass ein modifiziertes Toleranzband entsteht;
- e) es wird ein Alarm ausgelöst, wenn der Lenkwinkel-Istwert das modifizierte Toleranzband verlässt.
- a) a steering angle actual value for the steering angle of the secondary steering axle is measured by means of a sensor;
- b) a steering angle setpoint for the steering angle of the secondary steering axle is determined;
- c) based on the steering angle reference value, a tolerance band with an upper steering angle limit value and a lower steering angle limit value is determined by means of predetermined tolerance values;
- d) When the steering angle setpoint value of the secondary steering axle changes, a modified steering angle limit value is determined from at least one steering angle limit value, taking into account a predefined minimum steering angle speed, which replaces the assigned steering angle limit value, resulting in a modified tolerance band;
- e) An alarm is triggered when the actual steering angle value leaves the modified tolerance band.
Durch dieses Verfahren wird eine Auslösung des Alarms bei scheinbaren Systemfehlern, die bei schnellen Lenkbewegungen durch eine langsame Systemreaktion entstehen, vermieden. Infolge einer Abhängigkeit der Lenkwinkelgrenzwerte von der Lenkwinkelgeschwindigkeit wird das Toleranzband dabei nicht generell aufgeweitet, sodass die Systemsensibilität bei „echten” Systemfehlern im wesentlichen erhalten bleibt und frühzeitig ein Alarm ausgelöst wird.This procedure avoids triggering the alarm in case of apparent system errors that occur during fast steering movements due to a slow system response. As a result of a dependence of the steering angle limit of the steering angle speed, the tolerance band is not generally widened, so that the system sensitivity for "real" system errors is essentially maintained and early alarm is triggered.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung und deren Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous embodiments of the invention and their advantages will be apparent from the dependent claims.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Verfahrensvariante beschrieben, die in der beigefügten Zeichnung dargestellt ist. In der einzigen Figur ist dabei ein Lenkwinkel-Sollwert αsoll der sekundären Lenkachse sowie ein zugehöriges modifiziertes Toleranzband Tmod über der Zeit T aufgetragen, wobei das modifizierte Toleranzband Tmod mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt wurde.The invention will be described below with reference to a preferred variant of the method, which is illustrated in the accompanying drawing. In the single figure, a steering angle target value α soll of the secondary steering axis and an associated modified tolerance band T mod are plotted over the time T, wherein the modified tolerance band T mod was determined by means of the method according to the invention.
Die Figur zeigt anhand einer Kurve
Zur Bestimmung des jeweils aktuellen modifizierten Toleranzbands wird das nachfolgende Verfahren ständig wiederholt, wobei zwischen zwei Zeitpunkten Tx-1, Tx aufeinanderfolgender Verfahrensabläufe ein Zeitabstand ΔT = Tx – Tx-1 vorgegeben ist, der vorzugsweise in der Größenordnung von deutlich unter einer Sekunde liegt.To determine the respective modified tolerance band, the following procedure is repeated continuously, wherein between two times T x-1 , T x successive procedures, a time interval .DELTA.T = T x -T x-1 is given, which is preferably of the order of significantly less than one Second lies.
Im folgenden wird der bevorzugte Algorithmus zur Bestimmung des modifizierten Toleranzbands Tmod angegeben:The following is the preferred algorithm for determining the modified tolerance band T mod :
Modifizierter oberer Lenkwinkelgrenzwert αO,mod:Modified upper steering angle limit α O, mod :
Für positiv definierte Winkel, d. h. für αO,mod(Tx-1) > 0 gilt:
Bei betragsmäßig steigendem Lenkwinkelgrenzwert αO(Tx) > αO,mod(Tx-1) (Lenken aus der Mittenstellung heraus) ist
With an increasing steering angle limit value α O (T x )> α O, mod (T x-1 ) (steering out of the center position)
Bei betragsmäßig fallendem Lenkwinkelgrenzwert αO(Tx) ≤ αO,mod(Tx-1) (Lenken in Richtung zur Mittenstellung) wird αO,mod(Tx) wie folgt bestimmt:
Für negativ definierte Winkel, d. h. αO,mod(Tx-1) < 0 gilt:
Bei betragsmäßig steigendem Lenkwinkelgrenzwert αO(Tx) ≤ αO,mod(Tx-1) (Lenken aus der Mittenstellung heraus) wird αO,mod(Tx) wie folgt bestimmt:
When the steering angle limit value α O (T x ) ≦ α O, mod (T x-1 ) (steering out of the center position) increases in magnitude, α O, mod (T x ) is determined as follows:
Bei betragsmäßig fallendem Lenkwinkelgrenzwert αO(Tx) > αO,mod(Tx-1) (Lenken in Richtung zur Mittenstellung) ist
Modifizierter unterer Lenkwinkelgrenzwert αU,mod:Modified lower steering angle limit α U, mod :
Für positiv definierte Winkel, d. h. αU,mod(Tx-1) > 0 gilt:
Bei betragsmäßig steigendem Lenkwinkelgrenzwert αU(Tx) ≥ αU,mod(Tx-1) (Lenken aus der Mittenstellung heraus) wird αU,mod(Tx) wie folgt bestimmt:
When the steering angle limit value α U (T x ) ≥ α U, mod (T x-1 ) (steering out of the center position) increases in magnitude, α U, mod (T x ) is determined as follows:
Bei betragsmäßig fallendem Lenkwinkelgrenzwert αU(Tx) < αU,mod(Tx-1) (Lenken in Richtung zur Mittenstellung) ist
Für negativ definierte Winkel, d. h. αU,mod(Tx-1) < 0 gilt:
Bei betragsmäßig steigendem Lenkwinkelgrenzwert αU(Tx) < αU,mod(Tx-1) (Lenken aus der Mittenstellung heraus) ist:
In the case of an increase in the steering angle limit value α U (T x ) <α U, mod (T x-1 ) (steering out of the middle position) is:
Bei betragsmäßig fallendem Lenkwinkelgrenzwert αU(Tx) ≥ αU,mod(Tx-1) (Lenken in Richtung zur Mittenstellung), wird αU,mod(Tx) wie folgt bestimmt:
Bei dieser Berechnung wurden bereits unterschiedliche minimale Lenkwinkelgeschwindigkeiten vα,min berücksichtigt. In der Regel wird dabei vα,min1 für betragsmäßig fallende Lenkwinkelgrenzwerte (Lenken in Richtung zur Mittenstellung) größer angesetzt als die minimale Lenkwinkelgeschwindigkeit vα,min2 für betragsmäßig steigende Lenkwinkelgrenzwerte (Lenken aus der Mittenstellung heraus). Dies beruht auf der Erkenntnis, dass bei Lenksystemen mit einer Zentriereinrichtung eine Lenkbewegung zur Mittenstellung (α = 0) hin in der Regel von der Zentriereinrichtung unterstützt wird, wohingegen eine Lenkbewegung aus der Mittenstellung (α = 0) heraus entgegen der Kraft der Zentriereinrichtung erfolgen muss. Aus der Festlegung einer Pumpenleistung, die mindestens für die Einstellung des Lenkwinkel-Istwerts αist der sekundären Lenkachse zur Verfügung stehen soll, ergeben sich durch den Einfluss der Zentriervorrichtung also zwei minimale Lenkwinkelgeschwindigkeiten vα,min1, vα,min2. Die Verwendung von zwei unterschiedlichen Lenkwinkelgeschwindigkeiten vα,min1, vα,min2 zeigt sich in der Figur durch unterschiedliche Steigungen in den Kurven
Die Toleranzwerte x1, x2 zur anfänglichen Bestimmung des festen Toleranzbands T werden vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Fahrzeuggeschwindigkeit v vorgegeben, wobei die Toleranzwerte x1, x2 insbesondere identisch sein können.The tolerance values x 1 , x 2 for the initial determination of the fixed tolerance band T are preferably predefined as a function of a vehicle speed v, the tolerance values x 1 , x 2 in particular being able to be identical.
Besonders bevorzugt nehmen die Toleranzwerte unterhalb einer ersten vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit v1 (z. B. 4 km/h) einen vorgegebenen ersten Wert x1* (z. B. 20°), oberhalb einer zweiten vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit v2 (z. B. 45 km/h) einen vorgegebenen zweiten Wert x2* (z. B. 3°) an und werden dazwischen linear interpoliert.Particularly preferably, the tolerance values below a first predetermined vehicle speed v 1 (eg 4 km / h) take a predetermined first value x 1 * (eg 20 °) above a second predetermined vehicle speed v 2 (eg. 45 km / h) a predetermined second value x 2 * (eg 3 °) and interpolated linearly therebetween.
Auch kann die minimale Lenkwinkelgeschwindigkeit vα,min in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit v vorgegeben werden.Also, the minimum steering angular velocity v α, min can be specified as a function of the vehicle speed v.
In einer besonderen Verfahrensvariante wird unter Berücksichtigung einer vorgegebenen zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeit vα,2, die größer als die vorgegebene minimale Lenkwinkelgeschwindigkeit vα,min ist, ein zweiter modifizierter Lenkwinkelgrenzwert αO,mod2, αU,mod2 ermittelt, sodass ein zweites modifiziertes Toleranzband Tmod,2 entsteht, wobei ein stiller Alarm ausgelöst wird, wenn der Lenkwinkel-Istwert αist das zweite modifizierte Toleranzband Tmod,2 verlässt. Stiller Alarm bedeutet in diesem Fall, dass der Fahrer keine Anzeige erhält und das Lenksystem nicht deaktiviert wird. Das Vorkommnis wird jedoch intern gespeichert und im Falle einer Inspektion ausgelesen. Mit diesem stillen Alarm wird im Rahmen der Inspektion beispielsweise auf eine nachlassende Pumpenleistung infolge von Verschleißerscheinungen hingewiesen, sodass ein Pumpenaustausch bereits durchgeführt werden kann, bevor ein tatsächlicher Alarm aufgrund von Pumpenverschleiß auftritt.In a particular variant of the method, a second modified steering angle limit α O, mod 2 , α U, mod 2 is determined taking into account a predetermined second steering angle velocity v α, 2 that is greater than the predetermined minimum steering angular velocity v α, min , so that a second modified tolerance band T mod, 2 arises, wherein a silent alarm is triggered when the steering angle actual value α is the second modified tolerance band T mod, 2 leaves. Silent alarm in this case means that the driver does not receive an indication and the steering system is not deactivated. However, the incident is stored internally and read out in the event of an inspection. For example, this silent alarm alerts the inspection to a decrease in pump performance due to wear, so pump replacement may already be performed before an actual alarm due to pump wear occurs.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist bei Lenksystemen einsetzbar, die neben einer primären Lenkachse, zumeist einer primär gelenkten Vorderachse, wenigstens eine sekundäre Lenkachse aufweisen, wobei sich diese sekundär gelenkte Achse an Motorfahrzeugen oder an Anhängern bzw. Aufliegern befinden kann. In einigen Ausführungsvarianten sind mehrere sekundäre Lenkachsen vorgesehen, die gleichzeitig betätigt werden können, wobei mit dem oben beschriebenen Verfahren für alle sekundären Lenkachsen gemeinsame Sollwerte und Toleranzbänder oder für jede sekundäre Lenkachse eigene Sollwerte und Toleranzbänder bestimmt werden können.The method according to the invention can be used in steering systems which, in addition to a primary steering axle, usually a primary steered front axle, have at least one secondary steering axle, whereby this secondarily steered axle can be located on motor vehicles or on trailers or semitrailers. In some embodiments, a plurality of secondary steering axles are provided, which can be operated simultaneously, with the method described above for all secondary steering axles common setpoints and tolerance bands or for each secondary steering axle own setpoints and tolerance bands can be determined.
Vorzugsweise kommt das beschriebene Verfahren in sogenannten Nachlauflenksystemen zur Anwendung, bei denen die sekundäre Lenkachse eine gelenkte, nicht-angetriebene Nachlaufachse hinter der angetriebenen Achse ist. Des weiteren kann das Verfahren natürlich auch in Lenksystemen zur Anwendung kommen, bei denen die sekundäre Lenkachse eine gelenkte, nicht-angetriebene Vorlaufachse vor der angetriebenen Achse ist.Preferably, the described method is used in so-called tracking control systems in which the secondary steering axle is a steered, non-driven trailing axle behind the driven axle. Furthermore, the method can of course also be used in steering systems in which the secondary steering axle is a steered, non-driven leading axle in front of the driven axle.
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