DE102008051692A1

DE102008051692A1 - Hybrid steering system for motor vehicle, has controller determining actuation-reference values for hydraulic device and electric device from hydraulic-control values and electric control values, respectively

Info

Publication number: DE102008051692A1
Application number: DE200810051692
Authority: DE
Inventors: Stefan Dr.Ing. Gast; Ralf Michael Oberfell; Andreas Dr.Ing. Schwarzhaupt; Urs Dipl.-Ing. Wiesel
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-10-15
Filing date: 2008-10-15
Publication date: 2009-06-10

Abstract

The system (1) has a controller (6) producing reference values for actuation of a hydraulic device (11) and/or an electric device (12) depending on actual values of vehicle parameters. The controller determines hydraulic-control values for the hydraulic device and electric-control values for the electric device from the vehicle parameter-actual values. The controller determines actuation-reference values for the hydraulic device and the electric device from the hydraulic-control values and the electric control values, respectively.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein hybrides Lenksystem für ein Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The The present invention relates to a hybrid steering system for a motor vehicle, having the features of the preamble of the claim 1.

Aus der DE 10 2007 047 408 A1 ist ein hybrides Lenksystem für ein Kraftfahrzeug bekannt, das eine Hydraulikeinrichtung zur Erzeugung einer hydraulischen Lenkkraftunterstützung sowie eine Elektroeinrichtung zur Erzeugung einer elektromotorischen Lenkkraftunterstützung aufweist. Ferner ist eine Steuerung zum Erzeugen von Sollwerten zum Betätigen der Hydraulikeinrichtung und/oder der Elektroeinrichtung in Abhängigkeit von Istwerten von Fahrparametern vorgesehen.From the DE 10 2007 047 408 A1 a hybrid steering system for a motor vehicle is known, which has a hydraulic device for generating a hydraulic power steering assistance and an electric device for generating an electromotive power steering assistance. Furthermore, a controller for generating desired values for actuating the hydraulic device and / or the electric device in dependence on actual values of driving parameters is provided.

Bei einem hybriden Lenksystem wird in Abhängigkeit des aktuellen Fahrzustands oder Betriebszustands des Fahrzeugs versucht, nur soviel Lenkkraftunterstützung bereitzustellen, die beim jeweiligen Betriebszustand üblicherweise angefordert wird. Hierdurch kann eine Reduzierung des Energieverbrauchs und somit eine Kraftstoffeinsparung beim Fahrzeug realisiert werden. Ein hybrides Lenksystem beruht dabei auf der Überlegung, dass eine Hydraulikeinrichtung zur Erzeugung hydraulischer Lenkkraftunterstützungen für einen Rangierbetrieb bei Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine des Fahrzeugs ausgelegt ist. Somit ist die Hydraulikeinrichtung für alle anderen Betriebszustände des Fahrzeugs, bei denen höhere Drehzahlen vorliegen und/oder bei denen eine geringere Lenkkraftunterstützung erforderlich ist, überdimensioniert. Bei einer mit der Brennkraftmaschine zwangsgekoppelten und somit permanent angetriebenen Hydraulikpumpe führt dies zu vergleichsweise viel Verlustleistung, die von der Brennkraftmaschine aufgebracht werden muss. Durch Deaktivieren der Hydraulikeinrichtung, bspw. durch Kurzschließen der Hydraulikpumpe, kann für Betriebszustände, in denen keine hohe Lenkkraftunterstützung benötigt wird, die Hydraulikeinrichtung deaktiviert werden. Vergleichsweise kleine Lenkkraftunterstützungen lassen sich dann mit der Elektroeinrichtung realisieren. Dabei ist es insbesondere mit Hilfe einer entsprechenden Ventileinrichtung möglich, das Zuschalten bzw. Abschalten der hydraulischen Lenkkraftunterstützung in Stufen oder stufenlos zu realisieren, so dass stets eine ausreichende Lenkkraftunterstützung gewährleistet wird, während gleichzeitig der Energieverbrauch reduziert und somit der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs optimiert wird.at A hybrid steering system will depend on the current one Driving condition or operating condition of the vehicle tries only as much power steering to provide that in the current operating state usually is requested. This can reduce energy consumption and thus a fuel economy in the vehicle can be realized. A hybrid steering system is based on the idea that that a hydraulic device for generating hydraulic power steering for a shunting operation at idle speed of an internal combustion engine of the vehicle is designed. Thus, the hydraulic device for all other operating conditions of the vehicle, where higher speeds are present and / or where a lower power steering is required, oversized. In a forcibly coupled to the engine and thus permanently driven hydraulic pump leads to this comparatively much power dissipation applied by the internal combustion engine must become. By deactivating the hydraulic device, eg. by shorting the hydraulic pump, can for Operating conditions in which no high power steering is needed, the hydraulic device to be disabled. Relatively small power steering allow then realize with the electrical device. It is in particular possible with the help of a corresponding valve device, the connection or disconnection of the hydraulic power steering assistance to realize in steps or stepless, so that always a sufficient Power steering is guaranteed while at the same time reduces energy consumption and thus fuel consumption the vehicle is optimized.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein hybrides Lenksystem der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass die Bereitstellung einer ausreichenden Lenkkraftunterstützung im Hinblick auf einen reduzierten Energieverbrauch verbessert ist.The The present invention addresses the problem of for a hybrid steering system of the type mentioned to provide an improved embodiment, in particular characterized in that the provision of adequate Steering power assistance with regard to a reduced Energy consumption is improved.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abgängigen Ansprüche.This Problem is inventively by the subject of the independent claim. advantageous Embodiments are the subject of outgoing Claims.

Die Erfindung beruht auf den allgemeinen Gedanken, verschiedene Fahrparameter zur Ermittlung der erforderlichen hydraulischen und elektrischen Lenkkraftunterstützung heranzuziehen, wodurch verschiedene Hydraulik-Steuerwerte für die Hydraulikeinrichtung und verschiedene Elektro-Steuerwerte für die Elektroeinrichtung ermittelt werden können, aus denen dann ein gemeinsamer Betätigungs-Sollwert für die Hydraulikeinrichtung und ein gemeinsamer Betätigungs-Sollwert für die Elektroeinrichtung ermittelt werden können. Die letztlich zum Ansteuern der Hydraulikeinrichtung und der Elektroeinrichtung verwendeten gemeinsamen Betätigungs-Sollwerte basieren somit jeweils auf mehreren Ausgangswerten, nämlich auf den unterschiedlichen Fahrparametern. In der Folge kann der tatsächliche Lenkunterstützungsbedarf genauer erfasst werden. Gleichzeitig lässt sich die hierfür optimale Aufteilung auf hydraulische Lenkkraftunterstützung und elektrische Lenkkraftunterstützung genauer finden. Beispielsweise können die für die Ermittlung der Lenkkraftunterstützung herangezogenen Fahrparameter abweichende Korrelationen zur erforderlichen Lenkkraftunterstützung aufweisen. Durch die Berücksichtigung mehrerer unterschiedlicher Fahrparameter-Istwerte lässt sich somit eine verbesserte Anpassung der bereitgestellten Lenkkraftunterstützung sowie deren Aufteilung auf die Hydraulikeinrichtung und auf die Elektroeinrichtung erreichen. Dies resultiert in einem reduzierten Energieverbrauch, der zu einer entsprechenden Absenkung des Kraftstoffverbrauchs führt.The Invention is based on the general idea, various driving parameters to determine the required hydraulic and electrical Steering power assistance, thereby creating different Hydraulic control values for the hydraulic device and various electrical control values for the electrical device can be determined, from which then a common Actuation setpoint for the hydraulic device and a common actuation setpoint for the Electrical device can be determined. The ultimately to Controlling the hydraulic device and the electrical device used common actuation setpoints are thus based in each case on several output values, namely on the different ones Driving parameters. As a result, the actual steering assistance requirement may be be detected more accurately. At the same time, this can be done optimal distribution on hydraulic power steering and find electric power steering more accurate. For example can be used for determining the power steering used driving parameters deviating correlations to the required power steering exhibit. By considering several different ones Driving parameter actual values can thus be improved Adaptation of the provided power steering assistance as well their distribution to the hydraulic device and the electrical device to reach. This results in a reduced energy consumption, which leads to a corresponding reduction in fuel consumption.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention will become apparent from the Subclaims, from the drawings and from the associated Description of the figures with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in each case specified combination, but also in other combinations or can be used in isolation, without the scope of the present To leave invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.preferred Embodiments of the invention are in the drawings and will become more apparent in the following description explained, wherein the same reference numerals to the same or similar or functionally identical components relate.

Es zeigen, jeweils schematisch,It show, in each case schematically,

1 und 2 jeweils eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung eines hybriden Lenksystems bei verschiedenen Ausführungsformen, 1 and 2 in each case a greatly simplified circuit diagram-like basic representation of a hybrid steering system in various embodiments,

3 eine schaltplanartige Prinzipdarstellung einer Steuerung des Lenksystems. 3 a circuit diagram-like schematic representation of a control of the steering system.

Entsprechend den 1 und 2 weist ein hybrides Lenksystem 1 für ein im Übrigen nicht dargestelltes Kraftfahrzeug ein hydraulisches Lenkgetriebe 2 sowie eine Hydraulikpumpe 3 zur Betätigung des hydraulischen Lenkgetriebes 2 auf. Das hydraulische Lenkgetriebe 2 wirkt auf eine Lenkspindel 4 und bewirkt dadurch die Lenkung des Kraftfahrzeugs. Vom hydraulischen Lenkgetriebe 2 wird dabei die Hauptlenkarbeit übernommen, während von einer elektrischen Stelleinrichtung 5 ein zusätzliches Lenkmoment auf die Spindel 4 ausgeübt werden kann. Die elektrische Stelleinrichtung 5 ist dabei zur Lenkunterstützung bei großen Lenkmomenten oder zum alleinigen Lenken bei sehr kleinen Lenkmomenten ausgebildet und mit einer Rechner-/Steuerungseinrichtung 6 verbunden, die im Folgenden auch als Steuerung 6 bezeichnet wird.According to the 1 and 2 has a hybrid steering system 1 for a motor vehicle, not shown otherwise, a hydraulic steering gear 2 as well as a hydraulic pump 3 for actuating the hydraulic steering gear 2 on. The hydraulic steering gear 2 acts on a steering spindle 4 and thereby causes the steering of the motor vehicle. From the hydraulic steering gear 2 In this case, the main steering work is taken over while by an electrical control device 5 an additional steering torque on the spindle 4 can be exercised. The electrical control device 5 is designed for steering assistance with large steering torques or for sole steering at very small steering torque and with a computer / control device 6 connected, which in the following also as control 6 referred to as.

In der Hydraulikleitung zwischen der Hydraulikpumpe 3 und dem hydraulischen Lenkgetriebe 2 ist eine steuerbare Ventileinrichtung 7 vorgesehen, die einen durch das hydraulische Lenkgetriebe 2 fließenden Hydraulikstrom steuert. Darüber hinaus ist eine Erfassungseinrichtung 8 vorgesehen, die so ausgebildet ist, dass sie fachspezifische Parameter erfasst und an die Steuerung 6 weiterleitet. In den 1 und 2 ist dabei die Erfassungseinrichtung 8 exemplarisch im Bereich der Lenkspindel 4 angeordnet und dadurch insbesondere zur Erfassung einer Lenkradwinkelgeschwindigkeit bzw. eines Lenkradwinkels vorgesehen. Denkbar ist auch, dass die Erfassungseinrichtung 8 darüber hinaus bspw. eine Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder eine Quer-/Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs erfasst und an die Steuerung 6 übermittelt. Hierzu kann die Steuerung 6 bspw. mit einem Motorsteuergerät verbunden sein.In the hydraulic line between the hydraulic pump 3 and the hydraulic steering gear 2 is a controllable valve device 7 provided by the hydraulic steering gear 2 flowing hydraulic flow controls. In addition, a detection device 8th provided that is adapted to the specific parameters and to the control 6 forwards. In the 1 and 2 is the detection device 8th exemplary in the area of the steering spindle 4 arranged and thereby provided in particular for detecting a steering wheel angular velocity or a steering wheel angle. It is also conceivable that the detection device 8th In addition, for example, detects a vehicle speed and / or a lateral / longitudinal acceleration of the motor vehicle and to the controller 6 transmitted. For this purpose, the controller 6 For example, be connected to an engine control unit.

Die Steuerung 6 ist derart ausgebildet, dass sie die Ventileinrichtung 7 in Abhängigkeit der von der Fassungseinrichtung 8 ermittelten Fahrparameter steuert und bei Unterschreitung eines Unterstützungsgrenzwerts den durch das hydraulische Lenkgetriebe 2 fließenden Hydraulikstrom auf Null reduziert, so dass die dann erforderliche Lenkarbeit ausschließlich von der elektrischen Stelleinrichtung 5 aufgebracht werden kann.The control 6 is designed such that it the valve device 7 depending on the version of the fitting 8th determined driving parameters and falls below a support limit by the hydraulic steering gear 2 flowing hydraulic flow is reduced to zero, so that the then required steering work exclusively from the electric actuator 5 can be applied.

Entsprechend 1 ist dabei die steuerbare Ventileinrichtung 7 als Durchgangsventil ausgebildet, wobei in Flussrichtung vor der Ventileinrichtung 7 eine Bypassleitung 9 abzweigt, die mit einem Hydraulikreservoir 10 verbunden ist. Im Bereich der Bypassleitung 9 ist dabei eine weitere Ventileinrichtung 7' angeordnet, die bspw. als Mengenbegrenzungsventil ausgebildet ist. Die Hydraulikpumpe 3 fördert in Abhängigkeit von der Pumpendrehzahl einen bestimmten konstanten Volumenstrom. Bis zu einem bestimmten Volumenstrom wird der Hydraulikvolumenstrom durch das Lenkgetriebe 2 gefördert, während bei Überschreiten eines bestimmten Grenzvolumenstroms (höhere Pumpendrehzahl) der Druck an der Ventileinrichtung 7 aufgrund der Drosselwirkung ansteigt, so dass der über dem Grenzvolumenstrom liegende Volumenstrom über die Bypassleitung 9 zurück in das Hydraulikreservoir 10 gefördert wird. Die zusätzliche Ventileinrichtung 7', die mit einem Steuerstrom versorgt wird, stellt dabei sicher, dass auch bei ansteigendem Lenkgetriebedruck der Hydraulikstrom nicht direkt in die Bypassleitung 9 gefördert wird.Corresponding 1 is the controllable valve device 7 designed as a through valve, wherein in the flow direction in front of the valve device 7 a bypass line 9 branches off, with a hydraulic reservoir 10 connected is. In the area of the bypass line 9 is a further valve device 7 ' arranged, for example, is designed as a flow control valve. The hydraulic pump 3 promotes a certain constant volume flow as a function of the pump speed. Up to a certain volume flow, the hydraulic volume flow through the steering gear 2 promoted while exceeding a certain limit volume flow (higher pump speed), the pressure at the valve device 7 increases due to the throttling effect, so that the volume flow lying above the limiting volume flow through the bypass line 9 back to the hydraulic reservoir 10 is encouraged. The additional valve device 7 ' , which is supplied with a control current, thereby ensuring that even with increasing steering gear pressure of the hydraulic flow is not directly into the bypass line 9 is encouraged.

Das hybride Lenksystem 1 umfasst somit eine Hydraulikeinrichtung 11, mit deren Hilfe eine hydraulische Lenkkraftunterstützung erzeugt werden kann. Die Hydraulikeinrichtung 11 umfasst hierzu insbesondere das hydraulische Lenkgetriebe 2, die Hydraulikpumpe 3 und die Ventileinrichtung 7. Ferner weist das hybride Lenksystem 1 eine Elektroeinrichtung 12 auf, mit deren Hilfe eine elektromotorische Lenkkraftunterstützung erzeugt werden kann. Die Elektroeinrichtung 12 umfasst hier zumindest die elektrische Stelleinrichtung 5. Die Steuerung 6 ist so ausgestaltet, dass damit Sollwerte zum Betätigen der Hydraulikeinrichtung 11 und/oder der Elektroeinrichtung 12 erzeugt werden können, wobei das Generieren dieser Sollwerte in Abhängigkeit von Fahrparameter-Istwerten erfolgt.The hybrid steering system 1 thus comprises a hydraulic device 11 , with the help of a hydraulic power steering can be generated. The hydraulic device 11 For this purpose, in particular includes the hydraulic steering gear 2 , the hydraulic pump 3 and the valve device 7 , Furthermore, the hybrid steering system 1 an electrical device 12 on, with the help of an electromotive power steering can be generated. The electrical device 12 includes here at least the electrical control device 5 , The control 6 is designed so that setpoints for operating the hydraulic device 11 and / or the electrical device 12 can be generated, wherein the generation of these setpoints takes place in dependence on driving parameter actual values.

Durch das hybride Lenksystem 1 ist es möglich, bei kleinen Lenkunterstützungsanforderungen, bei denen nur eine geringe Lenkunterstützung gefordert wird, die allein durch die elektrische Stelleinrichtung 5 geleistet werden kann, den Volumenstrom durch das Lenkgetriebe 2 auf Null zu reduzieren, indem die Ventileinrichtung 7 vollständig schließt. Während dieses Zustands wird die Lenkunterstützung alleine durch die im Wirkungsgrad günstigere elektrische Stelleinrichtung 5 geleistet. Der hydraulische Volumenstrom wird dagegen vollständig in die Bypassleitung 9 und über diese in das Hydraulikreservoir 10 geleitet. Der Durchflussgegendruck und die damit verbundene Blindleistung durch das Lenkgetriebe 2 werden dadurch minimiert, die maximal mögliche Kraft durch Deaktivieren der Hydraulikeinrichtung 11 wird optimiert. Die Regelung der Ventileinrichtung 7 erfolgt dabei vorzugsweise kennfeldbasiert, insbesondere in der Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit, dem Lenkradwinkel sowie der Lenkradwinkelgeschwindigkeit. Dementsprechend handelt es sich hierbei um Istwerte von Fahrparametern, in deren Abhängigkeit die Steuerung 6 Sollwerte zum Betätigen der Hydraulikeinrichtung 11 bzw. der Elektroeinrichtung 12 generiert. Grundsätzlich kann für die Regelung gesagt werden, dass mit steigender Fahrgeschwindigkeit die maximalen Lenkradwinkel abnehmen und somit die notwendige Servounterstützung minimiert werden kann. Der Volumenstrom bzw. die Öffnung der Ventileinrichtung 7 kann mit steigender Geschwindigkeit reduziert werden. Wird eine bestimmte Grenzgeschwindigkeit überschritten, dass heißt ein Unterstützungsgrenzwert unterschritten, kann die hydraulische Lenkunterstützung komplett abgeschaltet werden, wobei die dann erforderliche Lenkarbeit ausschließlich von der elektrischen Stelleinrichtung 5 erbracht werden kann.Through the hybrid steering system 1 It is possible, for small steering assistance requirements, where only a small steering assistance is required, the only by the electric actuator 5 can be made, the flow through the steering gear 2 to reduce to zero by the valve device 7 completely closes. During this state, the steering assistance alone by the more favorable in terms of efficiency electric actuator 5 done. The hydraulic volume flow, however, is completely in the bypass line 9 and about this in the hydraulic reservoir 10 directed. The flow back pressure and the associated reactive power through the steering gear 2 are thereby minimized, the maximum possible force by disabling the hydraulic device 11 is optimized. The regulation of the valve device 7 is preferably map-based, in particular in the dependence of the driving speed, the steering wheel angle and the steering wheel angular velocity. Accordingly, these are actual values of driving parameters, depending on the control 6 Setpoints for actuating the hydraulic device 11 or the electrical device 12 generated. Basically, it can be said for the control that as the driving speed increases, the maximum steering wheel angle decreases and thus the necessary power assistance can be minimized. The volume flow or the opening of the valve device 7 can be reduced with increasing speed. If a certain limit speed is exceeded, that is, falls below a support limit value, the hydraulic steering assistance can be completely switched off, with the steering work then required exclusively by the electric adjusting device 5 can be provided.

Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform ist die steuerbare Ventileinrichtung 7 als Zwei-Wege-Ventil ausgebildet, dass einen von der Hydraulikpumpe 3 geförderten Hydraulikstrom in einen, in das Hydraulikreservoir 10 zurückfließenden Teilstrom A und einen durch das hydraulische Lenkgetriebe 2 fließenden Teilstrom B aufteilt. Hierdurch kann die weitere Ventileinrichtung 7' in der Bypassleitung 9 eingespart werden. Die Ventileinrichtung 7 kann bei der in 1 gezeigten Ausführungsform als elektromagnetisches Ein-Wege-Ventil ausgebildet sein, während die in 2 gezeigte Ventileinrichtung wie erwähnt als Zwei-Wege-Ventil ausgebildet sein kann.At the in 2 The embodiment shown is the controllable valve device 7 designed as a two-way valve that one of the hydraulic pump 3 conveyed hydraulic flow in one, in the hydraulic reservoir 10 flowing back partial stream A and through the hydraulic steering gear 2 dividing flow part B divides. This allows the further valve device 7 ' in the bypass line 9 be saved. The valve device 7 can at the in 1 shown embodiment may be formed as an electromagnetic one-way valve, while the in 2 As shown, valve device may be designed as a two-way valve.

Entsprechend 3 ist die Steuerung 6 so ausgestaltet, dass sie aus mehreren, also aus wenigstens zwei verschiedenen Fahrparameter-Istwerten (IST_SIGNALE) jeweils einen Hydraulik-Steuerwert (SOLL_DROSSELUNG_HYDR_V bzw. _W bzw. _M) für die Hydraulikeinrichtung 11 und einen Elektro-Steuerwert (SOLL_GEWICHTUNG_IPS_V bzw. _W bzw. _M) für die Elektroeinrichtung 12 ermittelt. Ferner ist die Steuerung 6 so ausgestaltet, dass sie aus den wenigstens zwei Hydraulik-Steuerwerten einen gemeinsamen Betätigungs-Sollwert für die Hydraulikeinrichtung 11 (SOLL_DROSSELUNG_HYDR) und aus den wenigstens zwei Elektro-Steuerwerten einen gemeinsamen Betätigungs-Sollwert für die Elektroeinrichtung 12 (SOLL_IPS_M_add_Itd) ermittelt. Diese bilden dann allgemein die Betätigungs-Sollwerte (SOLL_SIGNALE) zum Betätigen der Hydraulikeinrichtung 11 und der Elektroeinrichtung 12.Corresponding 3 is the controller 6 configured such that they each of a plurality of, ie from at least two different driving parameter actual values (IST_SIGNALE) a hydraulic control value (SOLL_DROSSELUNG_HYDR_V or _W or _M) for the hydraulic device 11 and an electrical control value (SOLL_WEWICHTUNG_IPS_V or _W or _M) for the electrical device 12 determined. Further, the controller 6 configured such that they from the at least two hydraulic control values, a common actuation setpoint for the hydraulic device 11 (SOLL_DROSSELUNG_HYDR) and from the at least two electrical control values a common actuation setpoint for the electrical device 12 (SOLL_IPS_M_add_Itd). These then generally form the actuation setpoints (SOLL_SIGNALE) for actuating the hydraulic device 11 and the electrical device 12 ,

Fahrparameter-Istwerte sind bspw. die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs (IST_GESCHW_FZG). Dabei wird allerdings vorausgesetzt, dass sich das Fahrzeug bewegt, also nicht steht. Aus dieser Eingangsgröße wird in einem Zuordnungsblock I, der ein Kennfeld bzw. eine Kennlinie repräsentiert, zum einen die erforderliche Drosselung des hydraulischen Volumenstroms in Prozent ermittelt, wobei 100% für vollständige Drosselung des Förderstroms steht, während 0% den vollen Förderstrom repräsentiert. Zum anderen wird die Kennlinie in Abhängigkeit des Lenkmoments gewichtet, um ein zusätzliches Lenkmoment, was über die Elektroeinrichtung 12 bereitgestellt werden soll, zu ermitteln. Bei 100% ist die Elektroeinrichtung 12 vollständig aktiv, während sie bei 0% vollständig inaktiv ist. Der Zuordnungsblock I bzw. dessen Kennlinie wird zweckmäßig so gestaltet, dass die Hydraulikeinrichtung 11 bei solchen Fahrzeuggeschwindigkeiten gedrosselt wird, bei denen nicht oder nur wenig gelenkt wird und bei denen die erforderliche Lenkunterstützung durch die Elektroeinrichtung 12 bereitgestellt werden kann. In der Folge wird der hydraulische Volumenstrom bei Überschreitung einer Grenzgeschwindigkeit (GRENZv) gedrosselt. Das genaue Design dieser Kennlinie hängt dabei von der jeweiligen Auslegung der Elektroeinrichtung 12 und der Hydraulikeinrichtung 11 ab, wie z. Bsp. das maximal bereitstellbare elektrische Servomoment sowie die Ausführung der hydraulischen Ventilkennlinie des Steuerventils 7. Ferner kann hier die jeweilige Fahrzeugbaureihe Einfluss haben, bspw. Vorderachslast, Lenkungskinematik, Dynamik der hydraulischen Lenkunterstützung unter Berücksichtigung von Totzeiten im System. Außerdem kann eine Einsatzcharakteristik berücksichtigt werden, die das Lenkverhalten des Fahrers, insbesondere die Lenkradwinkelgeschwindigkeit berücksichtigt.Driving parameter actual values are, for example, the driving speed of the vehicle (IST_GESCHW_FZG). However, it is assumed that the vehicle is moving, that is not standing. From this input variable, the required throttling of the hydraulic volume flow in percent is determined in an assignment block I, which represents a characteristic curve or a characteristic, with 100% representing complete throttling of the delivery flow, while 0% represents the full delivery flow. On the other hand, the characteristic is weighted as a function of the steering torque to an additional steering torque, what about the electrical device 12 should be provided to determine. At 100% is the electrical device 12 fully active while completely inactive at 0%. The assignment block I or its characteristic is expediently designed so that the hydraulic device 11 is throttled at such vehicle speeds, which is not or only slightly steered and where the required steering assistance by the electrical device 12 can be provided. As a result, the hydraulic volume flow is throttled when a limit speed (GRENZv) is exceeded. The exact design of this characteristic depends on the particular design of the electrical device 12 and the hydraulic device 11 off, such as Ex. The maximum deliverable electric servo torque and the execution of the hydraulic valve characteristic of the control valve 7 , Furthermore, the respective vehicle series can have an influence here, for example front axle load, steering kinematics, dynamics of the hydraulic steering assistance taking into account dead times in the system. In addition, an application characteristic can be taken into account, which takes into account the driver's steering behavior, in particular the steering wheel angular velocity.

Ein weiterer Fahrparameter-Istwert ist der aktuelle Lenkradwinkel (IST_LENKW). Dieser wird einem zweiten Zuordnungsblock II als Eingangssignal zugeführt. In diesem Zuordnungsblock II erfolgt bspw. über eine Kennlinie oder ein Kennfeld abhängig vom Eingangswert wieder eine Zuordnung zu einem Hydraulik-Steuerwert und einem Elektro-Steuerwert, wobei auch hier gilt, dass bei 100% kein Förderstrom gefördert wird, während bei 0% der volle Förderstrom gefördert wird. Das zusätzlich über die Elektroeinrichtung 12 aufgebrachte Lenkmoment kann wieder gewichtet werden, und zwar in Abhängigkeit des Lenkmoments. Auch hier ist ein prozentualer Zusammenhang gegeben. Bei 100% Drosselung wird das maximale elektrische Servomoment bereitgestellt, während bei 0% Drosselung die zusätzliche elektrische Servoleistung deaktiviert ist. Der zweite Zuordnungsblock II bzw. dessen Kennlinie ist zweckmäßig so gestaltet, dass die Hydraulikdrosselung bei den Lenkwinkeln aufgehoben wird, bei denen vergleichsweise stark gelenkt wird. Folglich wird beim Überschreiten eines Grenzwinkels (GRENZW) weniger gedrosselt. Randbedingungen hierfür sind bspw. die Auslegung des elektrischen und hydraulischen Lenksystems, also der Hydraulikeinrichtung 11 und der Elektroeinrichtung 12. Ebenso kommt es auch hier auf die jeweilige Fahrzeugbaureihe an und auf die individuelle Einsatzcharakteristik, die durch das Lenkverhalten des Fahrers bestimmt ist.Another driving parameter actual value is the current steering wheel angle (IST_LENKW). This is fed to a second assignment block II as an input signal. In this assignment block II takes place, for example, via a characteristic curve or a map depending on the input value again an assignment to a hydraulic control value and an electric control value, which also applies here that at 100% no flow is promoted, while at 0% of the full Flow is promoted. The addition of the electrical device 12 Applied steering torque can be re-weighted, depending on the steering torque. Again, there is a percentage relationship. At 100% throttle, the maximum electrical servo torque is provided, while at 0% throttle, the additional electric servo power is disabled. The second assignment block II or its characteristic is expediently designed so that the hydraulic throttling is canceled at the steering angles at which steering is relatively strong. Consequently, less is throttled when exceeding a critical angle (GRENZW). Boundary conditions for this are, for example, the design of the electric and hydraulic steering system, ie the hydraulic device 11 and the electrical device 12 , It also depends on the respective vehicle series and on the individual application characteristics, which is determined by the driver's steering behavior.

Ein weiterer Fahrparameter-Istwert ist bspw. das Lenkmoment (IST_LENKM), das als Eingangswert einem dritten Zuordnungsblock III zugeführt wird. Dieser enthält wie die anderen Zuordnungsblöcke I, II ein Berechnungsmodell oder eine Kennlinie oder ein Kennfeld, mit dessen Hilfe das eingehende Lenkmoment einem Hydraulik-Steuerwert und einem Elektro-Steuerwert zugeordnet werden kann. Dabei erfolgt die Zuordnung innerhalb dem dritten Zuordnungsblock III gezielt so, dass die Hydraulikdrosselung bei den Lenkmomenten aufgehoben wird, bei denen eine vergleichsweise hohe Lenkunterstützung benötigt wird. Somit wird beim Überschreiten eines Grenzmoments (GRENZM) weniger gedrosselt. Der dritte Zuordnungsblock III schafft zum einen eine Redundanz zusätzlich zu den Fahrparameter-Istwerten „Fahrzeuggeschwindigkeit" und „Lenkwinkel". Zum anderen kann über den Fahrparameter-Istwert „Lenkmoment" zusätzlich die erforderliche Servounterstützung ermittelt werden.Another driving parameter actual value is, for example. the steering torque (IST_LENKM), which is supplied as an input value to a third allocation block III. This contains like the other assignment blocks I, II, a calculation model or a characteristic or a map, with the aid of which the incoming steering torque can be assigned to a hydraulic control value and an electric control value. In this case, the assignment within the third allocation block III is specifically carried out so that the hydraulic throttling is canceled at the steering moments, in which a comparatively high steering assistance is needed. Thus, less is throttled when a limit torque (GRENZM) is exceeded. On the one hand, the third allocation block III provides redundancy in addition to the driving parameter actual values "vehicle speed" and "steering angle". On the other hand, the required power assistance can be additionally determined via the driving parameter actual value "steering torque".

Darüber hinaus ist im Beispiel der 3 außerdem vorgesehen, den Lenkwinkel zusätzlich dazu zu verwenden, einen Verstärkungsfaktor (SOLL_EPS_M_add) zu ermitteln. Dies erfolgt in einem vierten Zuordnungsblock IV, der bspw. ein Berechnungsmodell, eine Kennlinie oder ein Kennfeld enthält. Der vierte Zuordnungsblock IV ist dabei so gewählt, dass bei abgeschalteter Hydraulik ein zum Serienlenksystem gleichwertiges Lenkgefühl realisierbar ist.In addition, in the example of the 3 also provided to additionally use the steering angle to determine a gain factor (SOLL_EPS_M_add). This takes place in a fourth assignment block IV, which contains, for example, a calculation model, a characteristic curve or a characteristic map. The fourth assignment block IV is chosen so that when switched off hydraulics to the standard steering system equivalent steering feel is realized.

Die aus den Fahrparameter-Istwerten ermittelten separaten Hydraulik-Steuerwerte werden einem ersten Auswerteblock V zugeführt. Dieser führt eine Auswertung durch, um den jeweiligen Betätigungs-Sollwert für die Hydraulikeinrichtung zu generieren. Dies kann bspw. dadurch erfolgen, dass von den eingehenden Hydraulik-Steuerwerten derjenige ausgewählt wird, der die kleinste hydraulische Drosselung bereitstellt. Diese bildet dann den Betätigungs-Sollwert für die Hydraulikeinrichtung 11. Entsprechendes gilt für die Elektro-Steuerwerte, die hierzu einem zweiten Auswerteblock VI zugeführt werden. Im gezeigten Beispiel wird im zweiten Auswerteblock VI zunächst ein Zwischenwert für den Betätigungs-Sollwert ermittelt und einem Korrekturblock VII zugeführt, dem auch der Verstärkungsfaktor zugeführt wird. Über eine entsprechende Verknüpfung erfolgt dann eine Korrektur, die zum gewünschten Betätigungs-Sollwert für die Elektroeinrichtung führt. Die Korrektur kann bspw. durch eine Multiplikation des Zwischenwerts mit dem Verstärkungsfaktor realisiert werden.The separate hydraulic control values determined from the driving parameter actual values are fed to a first evaluation block V. This performs an evaluation to generate the respective actuation setpoint for the hydraulic device. This can be done, for example, by selecting from the incoming hydraulic control values the one which provides the smallest hydraulic throttling. This then forms the actuation setpoint for the hydraulic device 11 , The same applies to the electrical control values which are supplied to a second evaluation block VI for this purpose. In the example shown, an intermediate value for the actuation setpoint value is initially determined in the second evaluation block VI and fed to a correction block VII, to which the amplification factor is also supplied. Via a corresponding linkage, a correction is then carried out, which leads to the desired actuating setpoint for the electrical device. The correction can be realized, for example, by multiplying the intermediate value by the amplification factor.

Im gezeigten Beispiel ist in 3 außerdem eine Verbindung der Ausgangsseite des ersten Auswerteblocks V mit der Eingangsseite des vierten Zuordnungsblocks IV vorgesehen. Auf diese Weise kann im vierten Zuordnungsblock IV der jeweilige Verstärkungsfaktor zusätzlich in Abhängigkeit des Betätigungs-Sollwerts für die Hydraulikeinrichtung ermittelt werden. Beispielsweise ist dann für mehrere Drosselstellungen im Zuordnungsblock IV anstelle einer einzigen mit durchgezogener Linie dargestellten Kennlinie eine Schar von Kennlinien abgelegt, die in 3 durch unterbrochene Linien angedeutet sind.In the example shown is in 3 In addition, a connection of the output side of the first evaluation block V provided with the input side of the fourth allocation block IV. In this way, in the fourth allocation block IV, the respective amplification factor can additionally be determined as a function of the actuation set value for the hydraulic device. For example, for a plurality of throttle positions in assignment block IV instead of a single characteristic shown by a solid line a set of characteristics are stored in 3 are indicated by broken lines.

Durch diese Rückkopplung kann im Falle einer hydraulischen Teil- und Volldrosselung ein zusätzliches elektrisches Servomoment bereitgestellt werden.By this feedback can be used in the case of a hydraulic and full throttling an additional electric servo torque to be provided.

Zur Substitution der hydraulischen Servounterstützung im Falle der hydraulischen Teil- oder Volldrosselung wird eine elektrische Substitution des Servomoments durchgeführt. Dies ist insbesondere für die Realisierung des sogenannten „Centerfeelings", einschließlich der zugehörigen Korrekturlenkbewegungen, erforderlich. Da die Zusammenhänge der Servounterstützung in Abhängigkeit des Volumenstroms nur schwer mathematisch bzw. physikalisch erfassbar sind, wird hierzu ein Verfahren zur Substitutionskennlinienbestimmung vorgeschlagen. Im Rahmen dieses Verfahrens wird das elektrische substituive Servomoment in Abhängigkeit von der jeweiligen hydraulischen Drosselung mittels einer Kurvenschar dargestellt, wie dies im vierten Zuordnungsblock IV der 3 symbolisch angedeutet ist. Die einzelnen Kurven repräsentieren ein elektrisches Substitutionsmoment in Abhängigkeit des Lenkmoments sowie in Abhängigkeit der Soll_Drosselung. Die einzelnen Kurven bzw. Kennlinien sind dabei zweckmäßig mittels eines Versuchsfahrzeugs bei vorbestimmten Stützdrosselwerten in entsprechenden Feldversuchen zu ermitteln und im Steuergerät bzw. hier im vierten Zuordnungsblock IV als Kurvenschar bzw. Kennlinienschar oder Kennfeld abzulegen. Beispielsweise können für 25%, 50%, 75% und 100% hydraulische Drosselung die zugehörigen Lenkmomente in entsprechenden Versuchen ermittelt werden, um die besagten Stützdrosselwerte zu erhalten. Bei Drosselwerten, die zwischen diesen Stützendrosselwerten liegen, können beispielsweise Interpolationsverfahren angewendet werden. Die Lenkradmomentenmessung für diese Versuche kann beispielsweise durch Lenkvorgänge bei stehendem Fahrzeug durchgeführt werden, wobei mit entsprechenden Maßnahmen die erwünschte Abhängigkeit vom Volumenstrom realisierbar ist.For the substitution of the hydraulic power assistance in the case of hydraulic partial or full throttling, an electrical substitution of the servo torque is performed. This is necessary in particular for the realization of the so-called "centerfeeling", including the associated corrective steering movements Since the relationships of the power assistance are difficult to determine mathematically or physically as a function of the volume flow, a method for the determination of the substitution characteristic is proposed for this purpose the electrical substituent servo torque in dependence on the respective hydraulic throttling represented by a family of curves, as in the fourth allocation block IV of 3 symbolically indicated. The individual curves represent an electrical substitution torque as a function of the steering torque and as a function of the desired throttle. The individual curves or characteristic curves are expedient to be determined by means of a test vehicle at predetermined support throttle values in corresponding field tests and stored in the control unit or here in the fourth assignment block IV as a family of curves or family of characteristics or characteristic map. For example, for 25%, 50%, 75% and 100% hydraulic throttling, the associated steering torques can be determined in corresponding tests to obtain the said support throttle values. For throttle values that lie between these support throttle values, for example, interpolation methods can be used. The steering wheel torque measurement for these tests can be carried out, for example, by steering operations when the vehicle is stationary, with appropriate measures the desired dependence on the volume flow can be realized.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 102007047408 A1 [0002]

Claims

Hybrid steering system for a motor vehicle, - with a hydraulic device ( 11 ) for generating a hydraulic steering power assistance, - with an electrical device ( 12 ) for generating an electromotive steering force assistance, - with a controller ( 6 ) for generating nominal values for actuating the hydraulic device ( 11 ) and / or the electrical device ( 12 ) in dependence on actual values of driving parameters, characterized in that the controller ( 6 ) is configured such that it in each case from at least two different driving parameter actual values a hydraulic control value for the hydraulic device ( 11 ) and an electrical control value for the electrical device ( 12 ) and determines from the at least two hydraulic control values a common actuating setpoint for the hydraulic device ( 11 ) and from the at least two electrical control values a common actuation setpoint for the electrical device ( 12 ).