-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Leistungseinheit eines Fahrzeug-Lenksystems nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Fahrzeug-Lenksystem mit einer Leistungseinheit, die mittels eines solchen Verfahrens betreibbar ist.
-
Bei modernen hydraulischen oder elektrischen Fahrzeug-Lenksystemen ist die Steuerung des Fahrzeug-Lenksystems abhängig von verschiedenen lenkungsrelevanten Parametern wie z.B. Lenkwinkel, Lenkmoment oder Fahrzeuggeschwindigkeit. Der funktionale Zusammenhang wird in Kennfeldern abgelegt und bestimmt das Lenkverhalten des Fahrzeuges.
-
Wird an ein Fahrzeug ein Anhänger angehängt, so kann dies das Lenkverhalten des Fahrzeugs signifikant verändern. Der Fahrer erfährt ein verändertes Lenkgefühl und muß sich an diese Veränderung schnell anpassen.
-
-
Aufgabe der Erfindung ist es, auf einfache und kostengünstige Weise den Betrieb eines Fahrzeug-Lenksystems dahingehend zu verbessern, dass bei Anhängerbetrieb dem Fahrer ein gewohntes Lenkgefühl vermittelt oder die Kontrolle über das Fahrzeug verbessert wird
-
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Fahrzeug-Lenksystem gelöst, mit einer Leistungseinheit, die mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens betreibbar ist.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Steuerung einer Leistungseinheit eines Fahrzeug-Lenksystems, und umfasst die Schritte: Ermitteln von mindestens einem lenkungsrelevanten Parameter, Ermitteln eines Zusatzparameters, der abhängig von einer Anhängerlast ist, und Bestimmen einer Stellgröße für das Fahrzeug-Lenksystem in Abhängigkeit des mindestens einen lenkungsrelevanten Parameters und des Zusatzparameters. Die Bestimmung der Stellgröße erfolgt über ein vorgegebenes Kennfeld, das von dem mindestens einen lenkungsrelevanten Parameter abhängt. Ein Datenwert des Kennfeldes wird mit einem Korrekturwert verknüpft, um daraus die Stellgröße zu bestimmen. Der Korrekturwert für den Datenwert des Kennfeldes wird nur dann verwendet, wenn die Anhängerlast ungleich Null ist. Mit diesem Verfahren ist es auf einfache Art und Weise möglich, die Steuerung einer Leistungseinheit eines Fahrzeug-Lenksystems in Abhängigkeit von einem an das Fahrzeug angekuppelten Anhänger zu verändern, wodurch bei Anhängerbetrieb für den Fahrer ein gewohntes Lenkgefühl geschaffen und/oder die Kontrolle des Fahrzeugs durch den Fahrer verbessert wird.
-
Bei der Leistungseinheit kann es sich um eine Pumpeneinheit handeln, die mechanisch angetrieben wird, z.B. durch den Verbrennungsmotor des Fahrzeugs. Eine solche Pumpeneinheit umfasst ein Magnetventil, auf welches dann die Stellgröße einwirkt. Mittels der auf das Magnetventil wirkenden Stellgröße kann der Pumpenvolumenstrom geregelt werden.
-
Alternativ kann es sich bei der Leistungseinheit um ein sogenanntes MotorPumpen-Aggregat (MPA) handeln, bei dem die Pumpe durch einen Elektromotor angetrieben wird. In diesem Fall kann die Stellgröße eine Drehzahl und/oder ein Antriebsmoment für den Elektromotor sein.
-
Gemäß einer weiteren Variante kann es sich bei der Leistungseinheit um einen Elektromotor handeln, der mit einem Aktuator eines Lenkgetriebes zusammenwirkt. Der Aktuator ist z.B. eine Zahnstange des Lenkgetriebes. Das Zusammenwirken von Elektromotor und Aktuator bzw. Lenkgetriebe kann über eine geeignete Kopplung erfolgen. Anders ausgedrückt, kann der Elektromotor mit dem Aktuator bzw. mit der Zahnstange gekoppelt sein. Falls der Elektromotor mit dem Aktuator permanent gekoppelt ist, dann ist zB. ein „stand-by-Modus“, in dem auf den Aktuator keine Lenkhilfeunterstützung ausgeübt wird, dadurch realisierbar, dass der Elektromotor nicht angetrieben wird.
-
Erfindungsgemäß kann es sich bei der Stellgröße um ein Drehmoment und/oder eine Drehzahl für einen Elektromotor handeln, der direkt oder indirekt auf das Lenkgetriebe wirkt. Eine direkte Wirkung des Elektromotors auf das Lenkgetriebe ist bei einem elektromechanischen Fahrzeug-Lenksystem gegeben. In diesem Fall kann die Stellgröße eine Drehzahl, ein Drehmoment, ein Unterstützungsmoment oder auch ein Rückstellmoment sein, das auf die Zahnstange des Fahrzeug-Lenksystems wirkt. Falls das Fahrzeug-Lenksystem auf einem elektrohydraulischen Prinzip beruht, kann die Stellgröße ein Volumenstrom sein, der von einer Pumpe für einen Hydraulikkreislauf dieses Fahrzeug-Lenksystems gefördert wird. Des weiteren kann bei einem elektrohydraulischen Fahrzeug-Lenksystem die Stellgröße durch eine Dämpfung gebildet sein, die auf den Hydraulikkreislauf wirkt. Ungeachtet dessen, welchen Typs das Fahrzeug-Lenksystem ist, kann die Stellgröße auch ein automatisches aktives Lenkmoment hervorrufen.
-
Der lenkungsrelevante Parameter kann aus der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder aus einem jeweils gewählten Lenkwinkel gebildet sein. Optional kann der lenkungsrelevante Parameter auch aus einer mathematischen Ableitung der vorstehend genannten Größen nach der Zeit gebildet sein, z.B. als Lenkwinkelgeschwindigkeit. Falls die Leistungseinheit einen Elektromotor aufweist, der direkt oder indirekt auf das Fahrzeug-Lenksystem einwirkt, kann der lenkungsrelevante Parameter auch aus einem Antriebsmoment, das auf den Elektromotor wirkt, gebildet sein.
-
In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist der Zusatzparameter, der von der Anhängerlast des Fahrzeugs abhängig ist, eine binäre Größe, die bei einem an das Fahrzeug angekoppelten Anhänger einen ersten Wert und ohne Anhänger einen zweiten Wert annimmt. Auf diese Weise kann die Steuerung des Fahrzeug-Lenksystems zwischen einer Steuerung „ohne Anhänger“ und einer Steuerung „mit Anhänger“ umgeschaltet werden.
-
Gemäß der Erfindung erfolgt in Schritt c) die Bestimmung der Stellgröße über ein vorgegebenes Kennfeld, in dem eine Mehrzahl von Datenwerten gespeichert sind, die von den lenkungsrelevanten Parametern abhängen. Das vorgegebene Kennfeld wird insbesondere für den Fall abgerufen, wenn kein Anhänger an das Fahrzeug angekoppelt ist und somit die Anhängerlast null beträgt. Durch die Berechnung der Stellgröße auf Grundlage des vorgegebenen Kennfeldes ist es besonders einfach, das gewünschte Lenkverhalten des Fahrzeuges für den Fahrer vorzugeben.
-
Für den Fall, dass ein Anhänger tatsächlich an das Fahrzeug angekoppelt ist und somit die Anhängerlast ungleich Null ist, wird erfindungsgemäß ein Datenwert des vorgegebenen Kennfeldes mit einem Korrekturwert verknüpft, um daraus die Stellgröße zu bestimmen. Bei dem Korrekturwert kann es sich um einen Faktor handeln, mit dem ein entsprechender Datenwert des Kennfeldes multipliziert wird, wobei der Faktor größer oder kleiner 1 sein kann. Alternativ kann der Korrekturwert ein Summand sein, mit dem ein entsprechender Datenwert des Kennfeldes addiert wird, wobei der Summand größer oder kleiner null, d.h. positiv oder negativ sein kann. Der konkrete Wert für den Korrekturfaktor bzw. den Summand ist von einer jeweiligen Anhängelast des Fahrzeugs abhängig, um daraus eine entsprechende Stellgröße für das Lenk System zu bestimmen. Ungeachtet der Variante, ob ein entsprechender Datenwert des vorgegebenen Kennfeldes mittels Multiplikation oder Addition geeignet angepasst wird, um daraus die Stellgröße zu bestimmen, ist hierdurch ein einfacher Algorithmus gewährleistet.
-
Anstatt einen Datenwert des vorgegebenen Kennfeldes mittels eines Korrekturwertes wie vorstehend erläutert zu verändern, ist es auch möglich, die Stellgröße über ein alternatives Kennfeld zu erzeugen. Hierzu ist von vornherein ein alternatives Kennfeld hinterlegt, das ebenfalls von den lenkungsrelevanten Parametern als auch von dem Zusatzparameter abhängt. Falls tatsächlich eine Anhängelast an das Fahrzeug angekoppelt ist und somit der Zusatzparameter ungleich null ist, wird in Schritt c) das alternative Kennfeld abgerufen, um daraus die Stellgröße zu bestimmen.
-
Vorteilhafterweise wird der Zusatzparameter durch einen Sensor ermittelt, wodurch keine Aktivierung durch den Fahrer des Fahrzeugs benötigt wird.
-
Alternativ ist es möglich, daß der Zusatzparameter durch eine manuelle Eingabe ermittelt wird. Dies kann beispielsweise über einen vom Fahrer des Fahrzeugs betätigten Schalter geschehen. Auf diese Weise kann eine separate Sensorik für die Ermittlung des Zusatzparameters entfallen.
-
Gemäß einer der bevorzugten Ausführungsformen ist das Fahrzeug-Lenksystem ein elektrohydraulisches Fahrzeug-Lenksystem. Vorzugsweise umfasst das elektrohydraulische Fahrzeug-Lenksystem einen Hydraulikkreis mit einer Pumpe oder einem Motorpumpen-Aggregat als Leistungseinheit, wobei in Abhängigkeit der Stellgröße ein von der Pumpe geförderter Volumenstrom variiert. Eine Steuerung des Volumenstroms kann auf einfache Weise über ein Motorpumpen-Aggregat mit veränderlicher Drehzahl und/oder veränderlichem Fördervolumen oder eine Pumpe mit einem Drosselventil, z.B. in Form eines Magnetventils, und oder einem veränderlichem Fördervolumen geschehen.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Fahrzeug-Lenksystem ein elektromechanisches Fahrzeug-Lenksystem, bei dem die Leistungseinheit in Form eines Elektromotors direkt mit dem Lenkgetriebe gekoppelt ist. Auf diese Weise kann als Stellgröße ein Lenkmoment berechnet werden und dessen Berechnung auf vielfältige Arten vom Zusatzparameter abhängig gemacht werden.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
-
Es zeigen:
- - 1. eine schematische Ansicht eines elektrohydraulischen Fahrzeug-Lenksystems, das nach einem erfindungsgemäßen Verfahren gesteuert wird,
- - 2. ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeug-Lenksystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, und
- - 3. ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeug-Lenksystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung
-
1 zeigt ein elektrohydraulisches Fahrzeug-Lenksystem 10. Ein Lenkrad 12 ist über eine Lenksäule 14 mit einem Servoventil 16 und einem Ritzel 18 verbunden, das mit einer Zahnstange 20 kämmt. Das Servoventil 16 ist über einen Hydraulikkreis 21 mit einer Leistungseinheit in Form eines Motor/Pumpen-Aggregats 22, einem Reservoir 24 und einem hydraulischen Stellzylinder 26 verbunden. Das Motorpumpen-Aggregat 22 umfasst einen Elektromotor 36 und eine Pumpe 23, die durch den Elektromotor 36 angetrieben wird. Die Funktion des Fahrzeuglenksytems 10 wird durch die Stellung des Servoventils 16 und dem von der Pumpe 23 des Motor/Pumpen-Aggregats 22 geförderten Volumenstrom bestimmt.
-
Es ist ein Lenkungs-Sensor 32 vorgesehen, der an der Lenksäule 14 angebracht ist und einen Lenkwinkel φ bzw. eine Lenkwinkelgeschwindigkeit φ̇ und/oder ein Lenkmoment ML ermittelt, sowie ein Geschwindigkeits-Sensor 33, der eine Fahrzeuggeschwindigkeit v ermittelt.
-
Das Motorpumpen-Aggregat 22 weist eine Steuereinheit 28 auf, die nach einem erfindungsgemäßen Verfahren das Motorpumpen-Aggregat 22 steuert. Hierfür erhält die Steuereinheit 28 ein Signal von einem Anhänger-Sensor 34, der beispielsweise an der Anhängerkupplung des Fahrzeugs angeordnet ist, wobei aus diesem Signal der anhängerabhängige Zusatzparameter PA ermittelt wird. Außerdem erhält die Steuereinheit 28 wenigstens einen lenkungsrelevanten Parameter, der aus Fahrzeuggeschwindigkeit v, Lenkwinkel φ und/oder Lenkmoment ML gebildet sein kann. Alternativ kann der lenkungsrelevante Parameter auch aus einer mathematischen Ableitung von Fahrzeuggeschwindigkeit v und/oder Lenkwinkel φ̇ nach der Zeit, z.B. als Lenkwinkelgeschwindigkeit φ̇ gebildet sein. Eine vorteilhafte Verfahrensvariante zur Steuerung des elektrohydraulischen Fahrzeug-Lenksystems 10 ist in 2 gezeigt. In einem ersten Verfahrensschritt werden eine Fahrzeuggeschwindigkeit v, ein Lenkwinkel φ und ein Lenkmoment ML als lenkungsrelevante Parameter v, φ, ML ermittelt. Es ist möglich, weitere weniger lenkungsrelevante Parameter zu ermitteln, wobei bestimmte lenkungsrelevante Parameter durch andere lenkungsrelevante Parameter ersetzt werden können.
-
In einem zweiten Schritt 30 wird ein Zusatzparameter PA ermittelt, der in Abhängigkeit von einer evt. Anhängerlast des Fahrzeugs steht und an die Steuereinheit 28 übermittelt wird. Das Ermitteln des Zusatzparameters PA erfolgt z.B. über eine automatische Parametererfassung durch den Anhänger-Sensor 34. Der Zusatzparameter PA kann eine binäre Größe sein, die bei einem an das Fahrzeug angekoppelten Anhänger einen ersten Wert und ohne Anhänger einen zweiten Wert annimmt. Alternativ ist es auch möglich, dass der Zusatzparameter PA nicht sensorisch erfasst wird, sondern vom Fahrer des Fahrzeugs manuell, z.B. über einen Schalter, vorgegeben wird. Die manuelle Parametervorgabe eignet sich insbesondere dann, wenn der Zusatzparameter PA eine binäre Größe ist, die lediglich zwischen einem Fahrbetrieb mit bzw. ohne Anhänger unterscheidet. Der Zusatzparameter PA kann auch anderer Art sein, beispielsweise eine kontinuierliche Größe in Abhängigkeit von der Belastung der Anhängerkupplung.
-
In einem in 2 durch die Raute 40 symbolisierten dritten Schritt wird der (binäre) Zusatzparameter PA überprüft. In Abhängigkeit von dem Wert des Zusatzparameters PA wird für die Berechnung der Stellgröße S ein Kennfeld Ko oder K1 ausgewählt.
-
Ist kein Anhänger am Fahrzeug angekuppelt, so wird im Schritt 42 (2) das Kennfeld K0 gewählt, welches in Abhängigkeit von den lenkungsrelevanten Parametern v, φ, ML die Stellgröße S für das Fahrzeug-Lenksystem 10 bestimmt. Das Kennfeld K0 kann eine Mehrzahl von Datenwerten enthalten, aus denen in Abhängigkeit der Parameter v, φ, ML dann die Stellgröße für das Fahrzeug-Lenksystem geeignet bestimmt wird. Es ist auch möglich, dass mehrere Kennfelder K0 vorgesehen sind, falls für das Fahrzeug-Lenksystem 10 verschiedene Lenkmodi vorgesehen sind, beispielsweise ein vom Fahrer wählbarer Komfort- oder Sport-Modus.
-
Falls ein Anhänger am Fahrzeug angekuppelt ist, wird anstelle des Kennfeldes K0 im Schritt 44 (2) das Kennfeld K1 gewählt, welches wiederum von den lenkungsrelevanten Parametern v, φ, ML abhängt, sich aber vom Kennfeld K0 unterscheidet. Die Kennfelder K0 und/oder K1 können mit Hilfe von empirischen Fahrversuchen gebildet werden. Falls beide Kennfelder K0 und K1 mit Hilfe von solchen Fahrversuchen empirisch gebildet werden, können sich die jeweiligen Fahrversuche voneinander unterscheiden, d.h. Fahrversuch ohne bzw. mit Anhängerlast. Es ist für die beiden Kennfelder K0 und K1 nicht notwendig, daß sie beide von den gleichen lenkungsrelevanten Parametern abhängig sind. Es ist also auch möglich, dass ein Kennfeld K0 oder K1 von einem oder mehreren Parametern unabhängig ist.
-
Die Stellgröße S entspricht bei dem in 1 gezeigten Fahrzeug-Lenksystem 10 dem vom Motorpumpen-Aggregat 22 geförderten Volumenstrom im Hydraulikkreis 21. Die Stellgröße S kann jedoch auch aus anderen physikalischen Werten gebildet sein, in Abhängigkeit einer entsprechenden Ausführungsform des Fahrzeug-Lenksystems. Beispielsweise kann die Stellgröße ein Druck in einer Zylinderkammer des hydraulischen Stellzylinders 26 oder das Drehmoment für den Elektromotor 36.
-
In 3 ist eine alternative Ausführungsform für das erfindungsgemäße Verfahren dargestellt. Der Schritt 30 entspricht der Darstellung von 2. Falls in Schritt 40 festgestellt wird, dass die Anhängerlast und somit der Zusatzparameter ungleich null sind, so fährt das Verfahren mit Schritt 46 fort, in dem zunächst auf die Daten des vorgegebenen Kennfeldes K0 zurückgegriffen wird. Anschließend wird in Schritt 48 ein entsprechender Datenwert dieses Kennfeldes mit einem Korrekturwert WK verknüpft, um daraus dann im Ergebnis die gewünschte Stellgröße zu bestimmen. Die Schritte 46 und 48 entsprechen dem Schritt c), gemäß der Definition von Anspruch 1. Der Korrekturwert WK kann aus einem Faktor gebildet sein, mit dem ein entsprechender Datenwert des vorgegebenen Kennfeldes K0 multipliziert wird. In Abhängigkeit einer jeweiligen Fahrtsituation des Fahrzeugs ist dieser Faktor größer oder kleiner 1. Alternativ kann der Korrekturwert aus einem Summanden gebildet sein, mit dem ein entsprechender Datenwert des vorgegebenen Kennfeldes K0 addiert wird. In Abhängigkeit einer jeweiligen Fahrtsituation des Fahrzeugs kann der Summand größer oder kleiner null, d.h. positiv oder negativ sein. Aus dem Ergebnis einer solchen Multiplikation oder Addition eines entsprechenden Datenwertes des Kennfeldes K0 kann anschließend die Stellgröße S bestimmt werden.
