DE102008036043A1

DE102008036043A1 - Method for conveying steering angle-actuator of e.g. front axle-heterodyne-steering system of four wheel motor vehicle into safety condition, involves realizing actuator-movement in case of affirmation, and enabling movement for long time

Info

Publication number: DE102008036043A1
Application number: DE102008036043A
Authority: DE
Inventors: Heiko Dr. Loetzbeyer; Tobias Rothmund
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2008-08-01
Filing date: 2008-08-01
Publication date: 2010-02-11
Anticipated expiration: 2028-08-02
Also published as: DE102008036043B4

Abstract

The method involves moving a steering angle-actuator by an electronic controlling unit under the consideration of a boundary condition in a neutral position or zero position during an occurrence of significant failure of the controlling unit. A determination is made whether energy consumed movement of the actuator is enabled due to locomotion of the vehicle based on the operating condition of the vehicle or an electrical energy balance. The actuator-movement is realized in case of affirmation and is enabled for long time such that the driver can intuitionally respond to actuator-movement.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überführen eines in einem Kraftfahrzeug vorgesehenen, letztlich mit elektrischen Energie aus dem Fahrzeug-Bordnetz betriebenen, insbesondere elektromotorischen Lenkwinkel-Stellers eines Vorderachs-Überlagerungs-Lenksystems oder eines Hinterachs-Lenksystems in einen sicheren Zustand, indem bei Auftreten eines signifikanten Fehlers eine elektronische Steuereinheit diesen Lenkwinkel-Steller unter Berücksichtigung von Randbedingungen in eine sog. Neutralposition oder Nulllage bewegt.The The invention relates to a method for transferring one provided in a motor vehicle, ultimately with electrical Energy from the vehicle electrical system operated, in particular electromotive Steering angle adjuster of a front axle overlay steering system or a rear axle steering system in a safe state by at Occurrence of a significant error an electronic control unit this steering angle actuator under consideration of boundary conditions moved to a so-called neutral position or zero position.

Im einfachsten Fall wird bei einer Störung in einem System ein systeminterner Aktuator, bei welchem es sich beispielsweise um einen elektrischen Drehmotor oder einen Linearmotor oder um hydraulische oder pneumatische Zylinder handeln kann, bei fehlenden Informationen über die aktuellen Umgebungs-Randbedingungen, hervorgerufen bspw. durch einen Kommunikationsabbruch in einem zugehörigen System-Netzwerk, in seiner aktuellen Position abgeschaltet und damit außer Betrieb gesetzt. Beispielsweise in der DE 38 25 280 A1 oder in der DE 40 20 568 A1 ist für einen Lenkwinkelsteller in einem Hinterachs-Lenksystem eines zweispurigen zweiachsigen Kraftfahrzeugs die Zurückführung des Lenkwinkel-Stellers im Fehlerfall in eine Nulllage beschrieben.In the simplest case, a malfunction in a system, an internal system actuator, which may be, for example, an electric rotary motor or a linear motor or hydraulic or pneumatic cylinder, in the absence of information about the current environmental boundary conditions caused, for example. By a Communication aborted in an associated system network, switched off in its current position and thus put out of order. For example, in the DE 38 25 280 A1 or in the DE 40 20 568 A1 is described for a steering angle adjuster in a rear axle steering system of a two-lane two-axle motor vehicle, the return of the steering angle adjuster in case of error in a zero position.

Bei einem Fahrdynamik-Regelsystem eines Kraftfahrzeugs mit einem zentralen Regler in Form eines sog. High-Level-Steuergeräts, das bzw. der verschiedene die Fahrdynamik des Fahrzeugs beeinflussende Aktuatoren diesen übergeordnet ansteuert, erfahren idealerweise die sog. Low-Level-Steuergeräte der einzelnen Aktuatoren, welche deren Bewegung letztlich ansteuern, nur über das Kommunikations-Netzwerk des Systems von den für diese Ansteuerung relevanten Randbedingungen. Da für ein bei Auftreten eines Fehlers durchzuführendes Überführen eines Fahrzeug-Lenkwinkel-Stellers in einen sicheren Zustand, welches auch als Zurückführung oder Rücksteil-Bewegung des Lenkwinkel-Stellers in einem Fehlerfall bezeichnet werden kann, ebenfalls mehrere Randbedingungen oder Umgebungsgrößen benötigt werden, so bspw. die Signale eines Raddrehzahlimpulsgebers und/oder eines Tachoimpulsgeber, eines Lenkwinkelgebers sowie eine Information über das Leistungsvermögen des elektrischen Bordnetzes des Fahrzeugs und mehr, müssten entsprechende Signalgeber und die zugehörigen Kommunikations-Leitungen redundant vorhanden sein, da andernfalls bei einer Störung im Kommunikations-Netzwerk ein Low-Level-Steuergerät den zugehörigen Aktuator, bspw. einen Lenkwinkel-Steller, nicht geeignet in eine Neutralposition oder Nulllage zurückfahren kann. Dies stellt jedoch einen unvertretbar hohen Aufwand dar, weshalb allgemein ein Aktuator bzw. im speziellen ein Lenkwinkel-Steller eines Kraftfahrzeugs (gemäß den sächlichen Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1) bei einer Abschaltung im Fehlerfall in seiner momentanen Position verharrt und nicht in eine systemspezifische sichere Lage gebracht werden kann. Damit ist unerwünschterweise kein definiertes Verhalten des Systems im Abschaltfall darstellbar.at a vehicle dynamics control system of a motor vehicle with a central Regulator in the form of a so-called. High-level control unit, the or the various influencing the driving dynamics of the vehicle Actuators controls these superordinate, learn ideally the so-called low-level control devices of the individual actuators, which ultimately control their movement, only via the Communications network of the system for the control of this relevant boundary conditions. As for a on appearance of a Error transferring a vehicle steering angle adjuster in a safe state, which also as a return or Rear part movement of the steering angle adjuster in the event of an error can be referred to, also requires several boundary conditions or environmental sizes be, so for example, the signals of a Raddrehzahlimpulsgebers and / or a Tachoimpulsgeber, a steering angle sensor and information about the capacity of the electrical system of the vehicle and more, would have corresponding signalers and the associated Communication lines redundant, otherwise In the event of a fault in the communications network, a low-level control unit the associated actuator, eg. A steering angle controller, not Move back to a neutral position or zero position can. However, this represents an unreasonable amount of effort, which is why generally an actuator or in particular a steering angle adjuster of a motor vehicle (according to the neuter Features of the preamble of claim 1) at a shutdown remains in its current position in the event of a fault and not in a system-specific safe situation can be brought. In order to is undesirably not a defined behavior of the system in the case of shutdown can be displayed.

Eine Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.A Remedy for this problem to show, is an object of the present invention.

Die Lösung dieser Aufgabe ist für ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass entweder anhand des Betriebszustands des Fahrzeugs oder letztlich anhand einer elektrischen Energiebilanz festgestellt wird, ob aufgrund einer Fortbewegung des Fahrzeugs eine energiebedarfs-verträgliche Bewegung des Lenkwinkel-Stellers möglich ist und dass nur bejahendenfalls eine Steller-Bewegung durchgeführt wird, welche dann derart langsam erfolgt, dass der Fahrer hierauf praktisch intuitiv reagieren kann. Dabei kann für die elektrische Energiebilanz das vom Lenkwinkel-Steller aufzubringende Drehmoment oder die (bzw. dessen) erforderliche Kraft bestimmt oder der Energieverbrauch ermittelt werden oder es kann die Steller-Bewegung mit einem in einer elektronischen Steuereinheit abgelegten Modell verglichen oder der zeitliche Verlauf der elektrischen Versorgungsspannung insbesondere am Spannungseingang der elektronischen Steuereinheit ausgewertet werden.The Solution to this problem is for a method according to the preamble of claim 1, characterized in that either based on the operating condition of the vehicle or ultimately on the basis of a electrical energy balance is determined, whether due to a Moving the vehicle an energy demand-compatible Movement of the steering angle adjuster is possible and that only if yes, an actuator movement is performed, which then takes place so slowly that the driver on this practical can react intuitively. It can be used for the electrical Energy balance the torque to be applied by the steering angle adjuster or the required force (s) or energy consumption be determined or it may be the Steller movement with a in compared to an electronic control unit or the time course of the electrical supply voltage in particular at the voltage input of the electronic control unit be evaluated.

Es wurde erkannt, dass, solange der Lenkwinkel-Steller selbst fehlerfrei arbeitet und lediglich die für dessen normale Funktion nötigen Randbedingungen bzw. Umgebungsgrößen nicht mehr erfasst werden können, dieser Steller zumindest soweit weiterhin betrieben werden kann, dass dieser angesteuert durch eine elektronische Steuereinheit, vorzugsweise durch das stellereigene sog. Low-Level-Steuergerät, ohne die Gefahr, hierbei einen sicherheitskritischen Zustand zu erzeugen, in einen für das Fahrverhalten des Fahrzeugs sicheren Zustand bzw. in einen den Fahrer des Fahrzeugs nicht verunsichernden oder irritierenden Zustand bewegt (= „überführt”) werden kann. In diesem Sinne erfolgt das sog. Zurückstellen, d. h. das Bewegen oder „Überführen” des Lenkwinkel-Stellers in seine Neutralposition mit einer solch langsamen Geschwindigkeit, dass hierbei keine bedrohliche Fahrsituation auftreten kann, weil der Fahrer des Kraftfahrzeugs die durch die Steller-Bewegung hervorgerufene Veränderung direkt praktisch nicht feststellt, sondern diese Veränderung intuitiv mit einer geringfügigen Drehbewegung an seinem Lenkrad ausgleichen kann.It was recognized that as long as the steering angle adjuster itself error-free works and only for its normal function necessary boundary conditions or environmental variables can no longer be detected, this actuator at least as far as it can continue to be operated, that this controlled by an electronic control unit, preferably by the operator's own so-called low-level control unit, without the risk, this one to generate safety critical state, in one for the driving behavior of the vehicle safe state or in a Driver of the vehicle not unsettling or irritating condition moved (= "convicted") can. In this sense, the so-called. Reset, d. H. moving or "transferring" the steering angle adjuster into its neutral position with such a slow speed, that in this case no threatening driving situation can occur, because the driver of the motor vehicle caused by the Steller movement Change directly practically does not notice, but this change is intuitive with a minor one Can compensate for rotational movement on his steering wheel.

Vorteilhafterweise wird bei hinreichend kleiner Bewegungs-Geschwindigkeit des Lenkwinkel-Stellers kein eigenständiger und den absoluten Lenkwinkel des Lenkwinkel-Stellers oder der lenkbaren Fahrzeug-Räder erfassender Lenkwinkelsensor benötigt; vielmehr ist der für die Lageregelung eines elektromotorischen Lenkwinkel-Stellers notwendige und in dessen Elektromotor vorgesehene Drehwinkel-Sensor des Lenkwinkel-Stellers ausreichend. Durch zyklisches Abspeichern des mit diesem Drehwinkel-Sensor ermittelten aktuellen Absolut-Lenkwinkels kann nämlich dieser Wert auch nach einem spontanen Ausfall der elektrischen Versorgungsspannung an der elektronischen Steuereinheit oder an der Sensorik wieder rekonstruiert werden, wobei grundsätzlich bei einer höheren Abspeicher-Frequenz eine höhere Rückstellgeschwindigkeit des Lenkwinkel-Stellers gewählt werden kann. Alternativ kann selbstverständlich auch ein eigenständiger den Absolut-Lenkwinkel oder die Absolutwinkel des Lenkwinkel-Stellers messender Sensor eingesetzt werden.Advantageously, at a sufficiently low movement speed of Lenkwin kel-Stellers requires no independent and the absolute steering angle of the steering angle controller or the steerable vehicle wheels detected steering angle sensor; Rather, the necessary for the position control of an electromotive steering angle actuator and provided in the electric motor rotation angle sensor of the steering angle controller is sufficient. Namely, by cyclically storing the current absolute steering angle determined with this rotational angle sensor, this value can be reconstructed even after a spontaneous failure of the electrical supply voltage at the electronic control unit or at the sensor system, wherein a higher reset speed of the Steering angle adjuster can be selected. Alternatively, it is of course also possible to use a separate sensor measuring the absolute steering angle or the absolute angle of the steering angle adjuster.

Ein weiteres erfindungsgemäßes Kriterium stellt neben der langsamen Rückstell-Bewegung des Lenkwinkel-Stellers in seine Neutralposition eine direkte oder indirekte Abfrage der Möglichkeit einer energiebedarfs-verträglichen Bewegung des letztlich mit elektrischer Energie aus dem Fahrzeug-Bordnetz betriebenen Lenkwinkel-Stellers dar. Um sowohl den Lenkwinkel-Steller als auch das elektrische Bordnetz des Kraftfahrzeugs nicht zu überlasten, soll eine Rücksteil-Bewegung des Lenkwinkel-Stellers nur dann erfolgen, wenn sich das Kraftfahrzeug zumindest geringfügig vorzugsweise mit eigener Kraft und somit mit in Betrieb befindlichem Fahrzeug-Antriebsaggregat, welches üblicherweise über einen angehängten Generator das elektrische Bordnetz des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie versorgt, fortbewegt. Praktisch nur unter diesen Randbedingungen kann unter vertretbarem Energieeinsatz ein Lenkwinkel-Steller bewegt werden und es können praktisch nur dann die diesem zugeordneten Fahrzeug-Räder geringfügig gelenkt werden. Herrscht oder herrschen diese genannte(n) Randbedingung(en) nicht, so soll eine Rücksteil-Bewegung des Lenkwinkel-Stellers entweder nicht aufgenommen oder gegebenenfalls abgebrochen bzw. unterbrochen werden.One another criterion according to the invention is in addition the slow return movement of the steering angle adjuster in its neutral position a direct or indirect query of Possibility of energy-compatible Movement of the ultimately powered by electrical energy from the vehicle electrical system Steering angle adjuster. To both the steering angle adjuster and not to overload the electrical system of the motor vehicle, should a backward movement of the steering angle adjuster only then take place when the motor vehicle at least slightly preferably with its own power and thus in operation befindlichem Vehicle drive unit, which usually over an attached generator, the electrical system of the motor vehicle supplied with electrical energy, moved on. Practically only under These boundary conditions can under reasonable energy use a steering angle adjuster be moved and it can only be practical this assigned vehicle wheels slightly steered become. Does this prevailing boundary condition (s) prevail or prevail? not, so should a back-part movement of the steering angle adjuster either not recorded or possibly canceled or to be interrupted.

Die Tatsache, ob das Kraftfahrzeug geringfügig bewegt wird, kann grundsätzlich anhand der Signale eines Fahrgeschwindigkeits-Sensors oder eines Raddrehzahl-Sensors (von zumindest einem der Fahrzeug-Räder) festgestellt werden; ist dies jedoch zu aufwändig, so kann alternativ eine sog. Überwachungsfunktion zur Schätzung des Fahrzustands durchgeführt werden. In diesem Sinne kann das vom Lenkwinkel-Steller bei dessen Rücksteil-Bewegung benötigte Drehmoment erfasst und/oder die vom Lenkwinkel-Steller aufzubringende Kraft während der Rückstell-Bewegung beobachtet werden. Überschreitet einer dieser Werte einen vorgegebenen Grenzwert, so deutet dies darauf hin, dass sich das Fahrzeug nicht mit einer ausreichenden, eine energiebedarfs-verträgliche Steller-Bewegung erlaubenden Geschwindigkeit fortbewegt. Alternativ kann der Verlauf oder die Charakteristik der festgestellten Steller-Bewegung mit einem in einer elektronischen Steuereinheit, vorzugsweise im Low-Level-Steuergerät des Lenkwinkel-Stellers abgelegten und gerechnetem Modell des Lenkwinkel-Stellers verglichen werden, wobei im Falle einer signifikanten Abweichung beispielsweise des Winkel-Zeitverlaufes bei gegebenem Energieeinsatz auf eine nicht ausreichende Fortbewegungs-Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs geschlossen wird. Schließlich kann auch eine Beobachtung des Energieverbrauchs des Lenkwinkel-Stellers im Verlauf von dessen Rücksteil-Bewegung erfolgen, wobei auch dann, wenn überhöhte Energie- Verbrauchswerte festgestellt werden, diese Tatsache als ein Fahrzeug-Betriebszustand erkannt wird, in welchem entweder das Fahrzeugs-Antriebsaggregat nicht in Betrieb ist oder die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu gering ist, so dass dann die Rücksteil-Bewegung des Lenkwinkel-Stellers abgebrochen bzw. unterbrochen wird.The Fact, whether the motor vehicle is being moved slightly, basically based on the signals of a vehicle speed sensor or a wheel speed sensor (from at least one of the vehicle wheels) be determined; However, if this is too time-consuming, it can alternatively a so-called monitoring function for estimation of the driving state. In this sense can needed by the steering angle adjuster at the rear part movement Torque detected and / or applied by the steering angle adjuster Force observed during the return movement become. If one of these values exceeds a predetermined limit, so this indicates that the vehicle is not with a sufficient, an energy demand-compatible Steller movement permitting permitting speed. Alternatively, the course or the characteristic of the detected Steller movement with one in an electronic control unit, preferably in the low-level control unit of the steering angle adjuster stored and calculated model of the steering angle adjuster be compared in the case of a significant deviation for example, the angle-time course for a given energy use to an insufficient travel speed of the motor vehicle is closed. Finally, also an observation the power consumption of the steering angle adjuster during its course Rear part movement take place, even if excessive energy consumption values be established, this fact as a vehicle operating condition in which either the vehicle propulsion unit is detected is not in operation or the driving speed of the vehicle is too low, so that then the back part movement of Steering angle adjuster aborted or interrupted.

Grundsätzlich kann – alternativ oder zusätzlich zu den im vorhergehenden Absatz genannten Möglichkeiten auch eine Überwachungsfunktion zur Schätzung des Energiezustands im elektrischen Bordnetz des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden. Hierzu wird vorzugsweise die elektrische Versorgungsspannung am Eingang des Low-Level-Steuergeräts des Lenkwinkel-Stellers laufend überwacht. Eine ausreichend präzise Schätzung des Energiezustands ist dadurch möglich, dass die elektrische Spannung sowohl im belasteten Zustand, also während eine Rückstell-Bewegung des Lenkwinkel-Stellers erfolgt, als auch im unbelastetem Zustand, also während eine Rücksteil-Bewegung des Lenkwinkel-Stellers unterbrochen ist, gemessen wird. Zur Erkennung des Energiezustandes „ein im Fzg.-Bordnetz vorgesehener Akkumulator wird bspw. durch einen vom Fzg.-Antriebsaggregat angetriebenen Generator geladen” muss im unbelastetem Zustand eine höhere elektrische Spannung als die Nennspannung des besagten Akkumulators gemessen werden oder im belastetem Zustand keine nennenswerte Unterschreitung dieses Spannungslimits festgestellt werden. Sobald im belasteten Zustand, d. h. bei einer Rückstellbewegung des Lenkwinkel-Stellers die elektrische Spannung des Akkumulators nicht mehr in ausreichender Höhe erkannt werden kann, muss sofort in einen unbelasteten Zustand gewechselt, d. h. die Rückstell-Bewegung des Lenkwinkel-Stellers unterbrochen werden.in principle can - alternatively or in addition to the previous one Paragraph also a monitoring function for estimating the energy status in the electrical system of the motor vehicle. This is preferably done the electrical supply voltage at the input of the low-level control unit the steering angle controller continuously monitored. One adequate precise estimation of the energy state is thereby possible that the electrical voltage in both loaded Condition, so during a reset movement the steering angle adjuster takes place, as well as in the unloaded state, so while a back-part movement of the steering angle adjuster is interrupted, is measured. For detecting the energy state "a in the vehicle electrical system provided accumulator is, for example. By a loaded by Fzg. Drive generator driven "must in the unloaded state a higher electrical voltage be measured as the rated voltage of said accumulator or in the loaded condition no appreciable underrun this Voltage limits are detected. Once in the loaded condition, d. H. during a return movement of the steering angle adjuster the electrical voltage of the accumulator is no longer sufficient Height can be detected immediately in an unloaded Condition changed, d. H. the return movement of the steering angle adjuster to be interrupted.

Jede der genannten Überwachungen bzw. Kombinationen hieraus können sofort oder wenn diese für eine definierte Zeit herrschen, zu einer Unterbrechung einer Steller-Rückstell-Bewegung, d. h. eines Überführens des Lenkwinkel-Stellers in einen sicheren Zustand, oder zu einer endgültigen Abschaltung des Systems führen. Mit einem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein besseres Systemverhalten im Fehlerfall erzielt, wobei das Kraftfahrzeug auch im Fehlerfall vom Nutzer beherrschbar bleibt und insbesondere mit geringen Einschränkungen weiterhin genutzt werden kann. Vorteilhafterweise wird zur Durchführung dieses Verfahrens keine zusätzliche Hardware benötigt; vielmehr wird die bislang benötigte Sensorik durch die beschriebenen Schätzverfahren ersetzt. Die innerhalb der elektronischen Steuereinheit benötigte zusätzliche Rechenzeit ist äußerst gering und kann dadurch kompensiert werden, dass in einem entsprechenden Notlaufprogramm bestimmte Überwachungen des Normalprogramms abgeschaltet werden, wie bspw. Botschafts-Plausibilisierungen, wobei noch darauf hingewiesen sei, dass dies sowie eine Vielzahl weiterer Details durchaus abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.Each of the above-mentioned monitoring or combinations thereof may immediately or, if they prevail for a defined time, to a sub Breaking a actuator reset movement, ie a transfer of the steering angle controller in a safe state, or lead to a final shutdown of the system. With a method according to the invention, a better system behavior is achieved in the event of an error, wherein the motor vehicle remains manageable even in the event of a fault and can continue to be used, in particular, with minor restrictions. Advantageously, no additional hardware is needed to perform this method; Rather, the previously required sensor technology is replaced by the described estimation method. The additional computing time required within the electronic control unit is extremely low and can be compensated for by turning off certain normal program monitoring functions in a corresponding emergency program, such as message plausibility checks, wherein it should be noted that this as well as a large number of further details are well Deviating from the above explanations may be designed without departing from the content of the claims.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 3825280 A1 [0002]
- DE 4020568 A1 [0002]

Claims

Method for transferring a provided in a motor vehicle, ultimately operated with electrical energy from the vehicle electrical system steering angle stepless actuator of a front-axle overlay steering system or a rear-axle steering system in a safe state by this steering angle when a significant error occurs an electronic control unit -Steller under consideration of boundary conditions in a so-called. Neutral position or zero position moves, characterized in that it is determined either based on the operating condition of the vehicle or ultimately on the basis of an electrical energy balance, if due to a locomotion of the vehicle an energy demand-compatible movement of the steering angle controller possible is and that only in the case of an actuator movement is performed, which then takes place so slowly that the driver can react to this virtually intuitive.

Method according to claim 1, characterized in that that for the electrical energy balance that of the steering angle adjuster applied torque or the required force determined or determines the energy consumption or the actuator movement with a model stored in an electronic control unit compared or the time course of the electrical supply voltage in particular at the voltage input of the electronic control unit is evaluated.