DE102008055873B4 - Elektromechanisches Servo-Lenksystem und Verfahren zum Betreiben eines elektromechanischen Servo-Lenksystems - Google Patents

Elektromechanisches Servo-Lenksystem und Verfahren zum Betreiben eines elektromechanischen Servo-Lenksystems Download PDF

Info

Publication number
DE102008055873B4
DE102008055873B4 DE102008055873.7A DE102008055873A DE102008055873B4 DE 102008055873 B4 DE102008055873 B4 DE 102008055873B4 DE 102008055873 A DE102008055873 A DE 102008055873A DE 102008055873 B4 DE102008055873 B4 DE 102008055873B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
torque
steering system
signal
steering angle
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102008055873.7A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102008055873A1 (de
Inventor
Carsten Busse
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE102008055873.7A priority Critical patent/DE102008055873B4/de
Publication of DE102008055873A1 publication Critical patent/DE102008055873A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102008055873B4 publication Critical patent/DE102008055873B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
    • B62D5/049Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures detecting sensor failures
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
    • B62D5/0484Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures for reaction to failures, e.g. limp home
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
    • B62D5/0496Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures by using a temperature sensor

Abstract

Elektromechanisches Servo-Lenksystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Handmomentsensor (4), mindestens einen Handlenkwinkelsensor (5), ein Steuergerät (12), einen Servomotor (9), eine Fehlerüberwachung (65) und eine Hilfsschaltung (60), wobei mittels des Handmomentsensors (4) und des Handlenkwinkelsensors (5) ein Eingabesignal eines Fahrers gemessen wird und das Steuergerät (12) aus dem Eingabesignal ein Sollwertsignal (S) für den Servomotor (9) berechnet, wobei die Fehlerüberwachung (65) die korrekte Arbeitsweise des Handmomentsensors (4) überwacht und im Fehlerfall ein Stellsignal (SS) am Ausgang der Hilfsschaltung (60) erzeugt wird, das dem Servomotor (9) zugeführt wird, wobei das Stellsignal (SS) ein vom Ausgangssignal des Drehmomentsensors (4) unabhängiges Notlauf-Unterstützungsmoment erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass das Notlauf-Unterstützungsmoment mindestens von einer Lenkwinkelgeschwindigkeit und/oder einer Temperatur des Lenksystems abhängig ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektromechanisches Servo-Lenksystem für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Betreiben eines elektromechanischen Servo-Lenksystems gemäß dem Oberbegriff nach Anspruch 6.
  • Derartige Lenksysteme umfassen gewöhnlich einen Regelkreis, dessen Regelgröße zumindest von dem Lenkradmoment abhängig ist. Die in einem Steuergerät gespeicherten Vorgabefunktionen dienen dem Berechnen des Sollwerts des unterstützenden Moments in Abhängigkeit von Eingangsgrößen des Steuergerätes, insbesondere des Lenkradmomentes.
  • In 1 ist der übliche Aufbau eines elektromechanisch arbeitenden Servo-Lenksystems eines Kraftfahrzeugs dargestellt, welches ein Lenkrad 1 aufweist, das über einen ersten Abschnitt 2 einer Lenkstange 13, mittels eines oder mehrerer Kreuzgelenke 7 fest mit einem zweiten Abschnitt 3 der Lenkstange verbunden ist. Die Lenkstange 13 überträgt das von dem Fahrer des Kraftwagens auf das Lenkrad 2 aufgebrachte Moment auf ein Ritzel 6, das in eine Zahnstange 8 eingreift, die horizontal zur Achse des Fahrzeuges zwischen zwei gelenkten Rädern 11 angeordnet ist. Das Ritzel 6 kann auch durch ein beliebiges anderes Übertragungsmittel gebildet sein, zum Beispiel eine Schneckenwelle. Jedes gelenkte Rad 11 ist in der Lage, sich bei einer linearen Bewegung der Zahnstange 8 um eine vertikale Drehachse A zu drehen, wobei das gelenkte Rad 11 über die Zahnstange 8 von einem Gestänge 10 durch einen Servomotor 9 angetrieben wird.
  • Das Servo-Lenksystem besitzt ferner eine Servo-Steuerung, die dazu dient, auf die Zahnstange 8 eine Kraft auszuüben, die in der gleichen Richtung wirkt wie die Kraft des Ritzels 6, wodurch dem Fahrer des Fahrzeugs das Drehen des Lenkrads 1 erleichtert wird. Die Servo-Steuerung umfasst einen Servomotor 9, dessen Ausgangsmoment von einem elektronischen Steuergerät 12 gesteuert wird, welches ein Sollwertsignal S des Hilfsmomentes an den Servomotor 9 liefert. Das Ausgangsmoment des Servomotors 9 wird mittels einer nicht dargestellten Antriebswelle des Servomotors 9 auf die Zahnstange 8 und damit die Räder 11 übertragen. Wegen der erheblichen zu übertragenden Kräfte wirkt die Antriebswelle des Servomotors 9 in der Regel über ein nicht näher dargestelltes Kugelgetriebe 14 auf die Zahnstange 8.
  • Die Abtriebswelle des Servomotors 9 ist somit über das Kugelgetriebe 14, die Zahnstange 8 und das Ritzel 6 mechanisch mit der Lenkstange 13 verbunden. Die mechanische Verbindung zwischen der Abtriebswelle und der Lenkstange 13 kann aber auch direkt erfolgen, indem die Abtriebswelle an der Lenkstange 13 über ein geeignetes Getriebe direkt angreift. In dem Fall sitzt der Servo-/Unterstützungsmotor an der Lenkstange. Die Abtriebswelle des Elektromotors unterstützt dabei den Lenkeinschlag des Lenkrads 1, indem sie mittels der vorstehend genannten mechanischen Einrichtungen auf die Lenkstange 13 ein Hilfsmoment ausübt, das direkt von dem Ausgangsmoment des ServoMotors 9 und folglich von dem Sollwertsignal S des Hilfsmoments abhängt.
  • Das Steuergerät 12 ist in der Regel derart aufgebaut, dass es aufgrund der ankommenden Eingangsignale, z. B. des mit einem Drehmomentsensor 4 (im Folgenden auch Handmomentsensor genannt) gemessenen Drehmomentes DM und/oder des mit einem Drehwinkelsensor 5 (im Folgenden auch Handlenkwinkelsensor genannt) gemessenen Drehwinkels DW die Höhe des durch den Servo-Motor 9 auszuübenden Hilfsmomentes berechnet und den entsprechenden Sollwert S an den Servomotor 9 ausgibt. Mit Hilfe geeigneter, in dem Steuergerät 12 abgelegter Berechnungsalgorithmen wird dabei das Hilfsmoment in der Regel derart bestimmt, dass in Abhängigkeit von der errechneten Differenz des Drehwinkels DW und einem von einem Lenkwinkelsensor 15 gemessenen Lenkwinkel LW der Räder 11 ein von dem Servo-Motor 9 aufzubringendes Hilfsmoment bestimmt wird. Dieses Hilfsmoment ist derart groß gewählt, dass hinsichtlich des insgesamt zur Betätigung der Räder aufzubringenden Momentes am Lenkrad ein Restmoment übrig bleibt, welches von dem Fahrer gut beherrschbar ist. Damit wird in der Regel das Hilfsmoment auch von Größen abhängen, die Einfluss auf das Lenkmoment der Räder besitzen, wie beispielsweise Drehwinkelgeschwindigkeit, Temperatur, Fahrzustand des Fahrzeugs, Straßenverhältnisse und so weiter.
  • Es sind weiterhin Sonderformen elektromechanisch arbeitender Servo-Lenksysteme bekannt geworden, bei denen die mechanische Verbindung zwischen Lenkrad 1 und Zahnstange 8 aufgetrennt ist. Bei diesen so genannten steer-by wire-Lenksystemen müssen die gewöhnlich von dem Lenkrad 1 auf die Zahnstange 8 aufzubringenden Kräfte und Momente durch entsprechende elektrisch arbeitende Geräte nachgebildet werden, die weiter oben geschilderten grundsätzlichen Prinzipien bleiben dabei allerdings erhalten.
  • Aufgabe eines elektromechanischen Lenksystems ist es, die Lenkwinkel-Stellung der Räder dem an dem Lenkrad eingestellten Lenkwinkel (Handwinkel) nachzuführen. Die Abweichung des Lenkwinkels der Räder von dem Handwinkel äußert sich in der Größe des Drehmoments am Lenkrad. Damit ist das mittels eines Drehmomentsensors gemessene Drehmoment eine für die Einstellung des Unterstützungsmoments (weiter oben durchgehend als Hilfsmoment bezeichnet) eine wesentliche Größe. Es sind daher erhebliche Anstrengungen unternommen worden, das Drehmoment zuverlässig zu ermitteln und an das Steuergerät zu übertragen. Dies geschieht in der Regel mit Hilfe eines in die Lenkstange eingefügten Drehstabes, dessen Verdrehung ein Maß für das augenblicklich herrschende Drehmoment ist, also der Verdrehung des Lenkrades gegenüber der Stellung des Ritzels.
  • Um die Sicherheit der Messung und Übertragung des Drehmoment-Signals an das Steuergerät zu verbessern, ist es bekannt, den Drehmomentsensor zu verdoppeln. Das hat den Vorteil, dass zum einen bei einer Abweichung der beiden Ausgangssignale der Drehmomentsensoren auf eine Fehlfunktion geschlossen werden kann. Weiterhin ist es möglich, durch die zueinander inverse Übertragung der beiden Ausgangssignale von der Umgebung auf die Übertragungsleitungen wirkende Störungen einfacher zu erkennen, da Änderungen des Drehmoments auf den beiden Ausgangsleitungen in entgegengesetzter Richtung verlaufen, während die Störungen jeweils in der gleichen Richtung verlaufen.
  • Arbeitet allerdings einer der beiden Sensoren fehlerhaft, so ist es nur bedingt möglich zu erkennen, welcher der beiden Sensoren mit einem Fehler behaftet ist. Fällt weiterhin einer der beiden Sensoren ganz aus, so ist auch die durch die inverse Übertragung der Ausgangssignale der Sensoren über zwei getrennte Kanäle gegebene Sicherheit vor Störungen nicht mehr gewährleistet. Als Folge davon wird in der Regel die Unterstützung der Lenkung durch den Servomotor abgeschaltet.
  • Es sind daher Vorschläge gemacht worden, die geschilderten Schwierigkeiten durch Einsatz von drei parallelen Sensoren zu beheben. Fällt hier ein Sensor aus, so lässt sich relativ leicht erkennen, welcher Sensor fehlerhaft ist, da unterstellt werden darf, dass die Mehrheit der Sensoren noch korrekt arbeiten. Durch die beiden verbleibenden Sensoren ist es dann noch möglich, einen Notbetrieb aufrechtzuerhalten. Es ist verständlich, dass der Einsatz dreier paralleler Drehmomentsensoren sowohl hinsichtlich des Bauraumes als auch der Kosten nachteilig ist.
  • Es hat daher Überlegungen gegeben, wie dem Fahrer eines Fahrzeugs ein gewisses Unterstützungsmoment auch dann zur Verfügung gestellt werden kann, wenn kein zuverlässiges Handmoment-Signal zur Verfügung steht oder der Drehmomentsensor komplett ausgefallen ist.
  • So ist es aus der DE 4422031 A1 bekannt, bei einem Lenksystem eine Diagnose u.a. des Lenk-Drehmoments durchzuführen. Wird ein Fehler festgestellt, so wird die Erzeugung eines von dem Drehmoment abhängigen Unterstützungsmoments gestoppt und ein konstantes Hilfsmoment zur Verfügung gestellt, wobei der Pegel gegenüber dem normalen Unterstützungsmoment herabgesetzt ist.
  • Aus der gattungsbildenden US 6148949 A ist es bekannt, bei einem elektromechanischen Lenksystem eine Fehlererfassungseinrichtung vorzusehen, welche den Drehmomentsensor auf seine ordnungsgemäße Arbeitsweise überwacht. Weiterhin besitzt das dort beschriebene Lenksystem einen Schätzer, welcher abhängig von dem Handmoment und der Fahrzeuggeschwindigkeit ein geeignetes hilfsweises Unterstützungsmoment abschätzt. Wird von der Fehlererfassungseinrichtung ein fehlerhafter Drehmomentsensor erkannt, so wird das elektromechanische Lenksystem derart umgeschaltet, dass das geschätzte hilfsweise Unterstützungsmoment zum Tragen kommt.
  • Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein elektromechanisches Servo-Lenksystem sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Servo-Lenksystems zu schaffen, mittels derer ein verbessertes Notlauf-Unterstützungsmoment bei Ausfall eines Handmomentsensors zur Verfügung gestellt werden kann.
  • Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch den Gegenstand mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Das elektromechanische Servo-Lenksystem für ein Kraftfahrzeug umfasst einen Handmomentsensor, mindestens einen Handlenkwinkelsensor, ein Steuergerät, einen Servomotor, eine Fehlerüberwachung und eine Hilfsschaltung, wobei mittels des Handmomentsensors und/oder des Handlenkwinkelsensors ein Eingabesignal eines Fahrers gemessen wird und das Steuergerät aus dem Eingabesignal ein Schwellwertsignal für den Servomotor berechnet wird, wobei die Fehlerüberwachung die korrekte Arbeitsweise des Handmomentsensors überwacht und im Fehlerfall ein Stellsignal am Ausgang der Hilfsschaltung erzeugt wird, das dem Servomotor zugeführt wird, wobei das Stellsignal ein vom Ausgangssignal des Drehmomentsensors unabhängiges Notlauf-Unterstützungsmoment erzeugt, das mindestens von der Lenkwinkelgeschwindigkeit und/oder der Temperatur des Lenksystems abhängig ist. Beide Größen haben einen erheblichen Einfluss auf die Reibung des Lenksystems. Beispielsweise ist bei niedrigen Temperaturen die Reibung größer, so dass das Notlauf-Unterstützungsmoment vergrößert werden sollte. Diese spiegeln auch die äußeren Einflüsse wieder. So ist die Temperatur des Lenksystems auch von der Umgebungstemperatur abhängig und die Lenkwinkelgeschwindigkeit ist in der Regel von der Kurvigkeit der Fahrbahn abhängig. Dabei sei angemerkt, dass die Erfindung nicht auf Lenksysteme mit einem Handmomentsensor beschränkt ist, sondern auch auf 2- oder 3-kanalige Drehmomentsensoren anwendbar ist.
  • Vorzugsweise ist das Notlauf-Unterstützungsmoment zusätzlich von einem Lenkwinkel abhängig, wobei vorzugsweise der Handlenkwinkel und/oder ein ESP-Lenkwinkel verwendet werden. Da der Drehmomentsensor in der Regel mit dem Handmomentsensor räumlich vereint ist, kann nicht ausgeschlossen werden, dass gleichzeitig mit dem Drehmomentsensor nicht auch der Handwinkelsensor ausfällt. In diesem Fall empfiehlt es sich, dass durch Vergleich zwischen den Signalen des Handwinkelsensors und des Lenkwinkelsensors (des ESP-Systems oder des Servomotors) die Gültigkeit des Signals des Handwinkelsensors bestätigt wird. Überschreitet die Abweichung eine gewisse Toleranz, so spricht wegen des bereits defekten Handmomentsensors viel dafür, dass auch der Handwinkelsensor defekt ist. Es liegt im Rahmen der Erfindung, wenn statt des Handwinkelsensors stets das Ausgangssignal des ESP-Drehwinkelsensors berücksichtigt wird.
  • Von der Tendenz her wird man das Unterstützungsmoment bei größeren Handlenkwinkeln oder Radlenkwinkeln größer halten als bei kleinen Winkeln. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das Notlauf-Unterstützungsmoment von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs abhängig zu machen, wobei bei höheren Geschwindigkeiten (und kleinem Lenkwinkel) das Notlauf-Unterstützungsmoment eher kleiner gehalten werden sollte.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Lenksystem einen Fahrsituationserkenner und eine Adaptionseinrichtung, wobei mittels des Fahrsituationserkenners die aktuelle Fahrsituation des Fahrzeugs in Fahrsituationsklassen klassifizierbar ist, wobei mittels der Adaptionseinrichtung das Stellsignal der Hilfsschaltung an die aktuelle Fahrsituationsklasse adaptiert wird. Mögliche Fahrsituationsklassen sind beispielsweise Autobahn, Landstraße, Stadtfahrt, Parkieren und Gelände. Im einfachsten Fall erfolgt die Adaption mittels eines Faktors, der abhängig von der Fahrsituationsklasse zwischen 0 und 1 liegt. Die Adaption kann zusätzlich auch von anderen Faktoren abhängig sein. Es ist beispielsweise denkbar, die Gewichtung abhängig von dem Wunsch des Fahrers hinsichtlich Fahrsicherheit und/oder Fahrkomfort und/oder Energieersparnis zu optimieren.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform klassifiziert der Fahrsituationserkenner den aktuellen Fahrzustand des Fahrzeugs anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der Temperatur des Lenksystems und/oder des Lenkwinkels (Handlenkwinkel und/oder ESP-Lenkwinkel) und/oder der Lenkwinkelgeschwindigkeit und/oder dem Servomoment und/oder dem Vorliegen eines ESP- und/oder ABS-Eingriffs.
  • Ist beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als 100 km/Stunde, das Lenkmoment (Servomoment) kleiner als 1 Nm und der Lenkwinkel kleiner als 30°, so wird in dem Fahrsituationserkenner entschieden, dass es sich bei dem augenblicklichen Fahrzustand um eine Autobahnfahrt handelt. In Folge davon liegt an dem Ausgang des Fahrsituationserkenners ein vergleichsweise kleiner gewichtender Faktor an, welcher das Notlauf-Unterstützungsmoment stärker mindert, da bei Autobahnfahrt die Lenkung mehr schwergängig sein soll, damit der Fahrer die kleinen Lenkbewegungen besser kontrollieren kann. Umgekehrt wird durch den Fahrsituationserkenner bei hinreichend geringer Fahrgeschwindigkeit, hinreichend großem Lenkmoment und hinreichend großem Lenkwinkel entschieden, dass es sich um den Fahrzustand „Parkieren“ handelt, für den ein vergleichsweise großes Notlauf-Unterstützungsmoment zweckmäßig ist. Das zugehörige gewichtende Signal am Ausgang des Fahrsituationserkenners ist dementsprechend groß.
  • Der Fahrsituationserkenner berücksichtigt weiterhin die Temperatur der Umgebung, die nicht nur einen erheblichen Einfluss auf den Reibungswiderstand der Lenkung besitzt, sondern bei langsamen Fahrgeschwindigkeiten auch auf die Drehbewegung der Reifen gegenüber der Fahrbahn. Die Lenkwinkelgeschwindigkeit ist ein Maß für die Geschwindigkeit der Drehbewegung des Lenkrades und kann beispielsweise auf eine Kurvenfahrt mit der möglichen Klassifizierung „Landstraße“ oder „Gelände“ hindeuten.
  • Wird über die entsprechenden Eingangssignale ein „ESP-Eingriff“ oder „ABS-Eingriff“ festgestellt, so ist es zweckmäßig, das bestehende Notlauf-Unterstützungsmoment nicht zu ändern, um den Fahrer nicht zu verwirren oder doch zumindest das Notlauf-Unterstützungsmoment nicht heraufzusetzen. Als Folge davon wird am Ausgang des Fahrsituationserkenners die Gewichtung des Signals nicht verändert oder herabgesetzt.
  • Die Ausführungen für die elektromechanische Lenkung gelten sinngemäß auch für parallel beanspruchte Verfahren zum Betreiben einer elektromechanischen Lenkung.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. zeigen:
    • 1 einen schematischen Aufbau einer elektromechanischen Servo-Lenkung (Stand der Technik),
    • 2 eine Darstellung des Prinzips der Generierung des Notlauf-Unterstützungsmoments bei Ausfall eines Drehmomentsensors anhand eines Blockschaltbildes und
    • 3 das Wirkprinzip zum Notlaufbetrieb bei einem Ausfall des Drehmomentsensors anhand eines Signalablaufplanes.
  • Der übliche Aufbau einer elektromechanischen Servo-Lenkung entsprechend der Ausgestaltung nach 1 wurde eingangs bereits ausführlich erläutert und soll an dieser Stelle nicht nochmals besprochen werden.
  • In 2 ist eine Hilfseinrichtung 60 (im Folgenden auch Hilfsschaltung genannt) dargestellt, die mit einem Betragsermittler 61 und einem Vorzeichenermittler 62 versehen ist. Die Hilfseinrichtung 60 wird von einer in 2 nicht dargestellten Fehlerüberwachung 65 (siehe 3) wirksam geschaltet, sobald die Fehlerüberwachung erkannt hat, dass der Drehmomentsensor 4 (siehe 1) nicht korrekt arbeitet. Aufgabe der Hilfseinrichtung 60 ist es, ein Stellsignal dann zur Verfügung zu stellen, falls keine korrekte Messung des Hand-Drehmoments zur Verfügung steht. Auf diese Weise soll vermieden werden, dass das Unterstützungsmoment bei fehlendem oder fehlerhaftem Drehmoment-Signal komplett abgeschaltet werden muss.
  • Bei der Bildung des Stellsignals muss durch die Hilfseinrichtung 60 darauf geachtet werden, dass dieses nicht zu groß wird, da andernfalls ein Überschießen der Lenkung zu befürchten ist. Das zu bildende Stellsignal sollte also eher zu klein als zu groß gewählt werden. Andererseits ist anzustreben, dass die hilfsweise Unterstützung für den Fahrer an den Fahrzustand optimal angepasst ist, so dass dieser im Idealfall weitgehend das gleiche Lenkgefühl wie bei einem funktionierenden Drehmomentsensor erhält. Unabhängig davon wird dem Fahrer durch in 2 nicht dargestellte Einrichtungen der Ausfall des Drehmomentsensors angezeigt. Außerdem wird das negative Ergebnis der Überprüfung durch die Fehlerüberwachung im Fahrzeug gespeichert, so dass spätestens bei einer Service-Überprüfung des Fahrzeugs diese Information zur Verfügung steht.
  • Zur Bestimmung des Stellsignals werden eine größere Anzahl von Eingangsgrößen der Hilfseinrichtung 60 über Eingänge 64 zugeführt. Dabei soll es sich um Größen handeln, durch welche das Notlauf-Unterstützungsmoment auch dann gut an den augenblicklichen Fahrzustand des Fahrzeugs angepasst werden kann, wenn das Ausgangssignal des Drehmomentsensors 4 nicht zur Verfügung steht. Im vorliegenden Beispiel wird hierzu unter anderem der ESP-Lenkwinkel ausgewertet, soweit dieser zur Verfügung steht. Da nicht notwendigerweise mit dem Ausfall des Drehmomentsensors 4 auch der den Handwinkel messende Drehwinkelsensor 5 defekt ist, kann gegebenenfalls auch dieser zur Bestimmung des Stellsignals herangezogen werden.
  • In dem Betragsermittler 61 zur Bestimmung der absoluten Größe des Notlauf-Unterstützungsmoments wird nicht nur der bestehende Lenkwinkel, sondern auch die Temperatur des Lenksystems ausgewertet. Der Hintergrund für diese Maßnahme besteht darin, dass der Reibungswiderstand der Lenkung bei tiefen Temperaturen stark anwächst, so dass das Notlauf-Unterstützungsmoment entsprechend angehoben werden sollte.
  • Zu der Hilfseinrichtung 60 gehört noch ein Vorzeichenermittler 62, durch welchen die Drehrichtung des Notlauf-Unterstützungsmoments bestimmt wird. Da das Notlauf-Unterstützungsmoment in der gleichen Richtung wirken soll, in welcher sich das Lenkrad bzw. die Räder augenblicklich drehen, kann durch die Änderung des Lenkwinkels pro Zeit auch die notwendige Richtung des Notlauf-Unterstützungsmoments erkannt werden. Aus den beiden Ausgangsgrößen von Betragsermittler 61 und Vorzeichenermittler 62 ist das Stellsignal im einfachsten Fall bestimmt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird zusätzlich noch die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs berücksichtigt, unter dem Gesichtspunkt, dass bei großen Geschwindigkeiten in der Regel das Notlauf-Unterstützungsmoment geringer sein soll als bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten. Die zuletzt genannten Größen werden in einem Kombinierer 63 zu einem Stellsignal SS kombiniert, was im einfachsten Fall durch eine Multiplikation geschehen kann.
  • Gemäß einer wesentlichen Weiterbildung der Erfindung wird das Stellsignal SS in einer Adaptionseinrichtung 59 an den augenblicklich herrschenden Fahrzustand des Fahrzeugs angepasst. Hierzu dient ein Fahrsituationserkenner 56, welcher aufgrund geeigneter Eingangssignale an den Eingängen 55 die aktuelle Fahrsituation des Fahrzeugs klassifiziert und ein entsprechendes Ausgangssignal an den Ausgang des Fahrsituationserkenners 56 anlegt. Das der gefundenen Klassifizierung entsprechende Ausgangssignal des Fahrsituationserkenners kann in einer Gewichtung des Stellsignals in der Adaptionseinrichtung 59 bestehen, kann aber auch eine Funktion beinhalten, mit der das Stellsignal SS beaufschlagt wird.
  • Das in der Adaptionseinrichtung 59 adaptierte Stellsignal SSa wird in dem Steuergerät 12 zu einem geeigneten Steuersignal für den Servomotor 9 (siehe 1) umgeformt oder dient direkt zum Ansteuern des Servomotors 9. In 2 wurden die Hilfseinrichtung 60 und der Fahrsituationserkenner 56 als dem Steuergerät 12 vorgeschaltete zusätzliche Einrichtungen dargestellt. Diese Einrichtungen können aber auch in dem Steuergerät selbst integriert sein.
  • In 3 ist das Wirkprinzip für den Notlaufbetrieb bei Drehmomentsensor-Ausfall in Form eines Signalablaufplans dargestellt. Dabei wird davon ausgegangen, dass in einer Fehlerüberwachung 65 die fehlende Funktionstüchtigkeit des Drehmomentsensors 4 erkannt wird. In diesem Fall wird die Hilfseinrichtung 60 wirksam geschaltet, so dass der Notlaufbetrieb mit reduzierter Lenkungsunterstützungskraft erfolgen kann. Abgesehen von der Erzeugung eines geeigneten Stellsignals SS erfolgt die Warnung des Fahrers und ein Diagnoseeintrag in einen Fehlerspeicher des Steuergeräts 12.
  • Schließlich wird das in der Hilfseinrichtung gebildete Steuersignal SS über die Adaptionseinrichtung 59 an die augenblicklich herrschende und in dem Fahrsituationserkenner 56 klassifizierte Fahrsituation (z.B. Autobahn, Landstraße, Gelände, Parkieren) angepasst.

Claims (6)

  1. Elektromechanisches Servo-Lenksystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Handmomentsensor (4), mindestens einen Handlenkwinkelsensor (5), ein Steuergerät (12), einen Servomotor (9), eine Fehlerüberwachung (65) und eine Hilfsschaltung (60), wobei mittels des Handmomentsensors (4) und des Handlenkwinkelsensors (5) ein Eingabesignal eines Fahrers gemessen wird und das Steuergerät (12) aus dem Eingabesignal ein Sollwertsignal (S) für den Servomotor (9) berechnet, wobei die Fehlerüberwachung (65) die korrekte Arbeitsweise des Handmomentsensors (4) überwacht und im Fehlerfall ein Stellsignal (SS) am Ausgang der Hilfsschaltung (60) erzeugt wird, das dem Servomotor (9) zugeführt wird, wobei das Stellsignal (SS) ein vom Ausgangssignal des Drehmomentsensors (4) unabhängiges Notlauf-Unterstützungsmoment erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass das Notlauf-Unterstützungsmoment mindestens von einer Lenkwinkelgeschwindigkeit und/oder einer Temperatur des Lenksystems abhängig ist.
  2. Elektromechanisches Servo-Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Notlauf-Unterstützungsmoment von einem Lenkwinkel abhängig ist.
  3. Elektromechanisches Servo-Lenksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Notlauf-Unterstützungsmoment von einer Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig ist.
  4. Elektromechanisches Servo-Lenksystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenksystem einen Fahrsituationserkenner und eine Adaptionseinrichtung (59) umfasst, wobei mittels des Fahrsituationserkenners die aktuelle Fahrsituation des Fahrzeugs in Fahrsituationsklassen klassifizierbar ist, wobei mittels der Adaptionseinrichtung (59) das Stellsignal (SS) der Hilfsschaltung (60) an die aktuelle Fahrsituationsklasse adaptiert wird.
  5. Elektromechanisches Servo-Lenksystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrsituationserkenner den aktuellen Fahrzustand des Fahrzeuges anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der Temperatur des Lenksystems und/oder dem Lenkwinkel und/oder der Lenkwinkelgeschwindigkeit und/oder dem Servomoment und/oder dem Vorliegen eines ESP-Eingriffs und/oder eines ABS-Eingriffs klassifiziert.
  6. Verfahren zum Betrieben eines elektromechanischen Servo-Lenksystems für ein Kraftfahrzeug, mittels eines Handmomentsensors (4), mindestens eines Handlenkwinkelsensors (5), einem Steuergerät (12), einem Servomotor (9), einer Fehlerüberwachung (65) und einer Hilfsschaltung (60), wobei mittels des Handmomentsensors (4) und des Handlenkwinkelsensors (5) ein Eingabesignal eines Fahrers gemessen wird und das Steuergerät (12) aus dem Eingabesignal ein Sollwertsignal (S) für den Servomotor (9) berechnet, wobei die Fehlerüberwachung (65) die korrekte Arbeitsweise des Handmomentsensors (4) überwacht und im Fehlerfall ein Stellsignal (SS) am Ausgang der Hilfsschaltung (60) erzeugt wird, das dem Servomotor (9) zugeführt wird, wobei das Stellsignal (SS) ein vom Ausgangssignal des Drehmomentsensors (4) unabhängiges Notlauf-Unterstützungsmoment erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass das Notlauf-Unterstützungsmoment mindestens von einer Lenkwinkelgeschwindigkeit und/oder einer Temperatur des Lenksystems abhängig ist.
DE102008055873.7A 2008-05-02 2008-10-31 Elektromechanisches Servo-Lenksystem und Verfahren zum Betreiben eines elektromechanischen Servo-Lenksystems Active DE102008055873B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008055873.7A DE102008055873B4 (de) 2008-05-02 2008-10-31 Elektromechanisches Servo-Lenksystem und Verfahren zum Betreiben eines elektromechanischen Servo-Lenksystems

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008021852.9 2008-05-02
DE102008021852 2008-05-02
DE102008055873.7A DE102008055873B4 (de) 2008-05-02 2008-10-31 Elektromechanisches Servo-Lenksystem und Verfahren zum Betreiben eines elektromechanischen Servo-Lenksystems

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102008055873A1 DE102008055873A1 (de) 2009-11-05
DE102008055873B4 true DE102008055873B4 (de) 2021-08-05

Family

ID=41131083

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102008055873.7A Active DE102008055873B4 (de) 2008-05-02 2008-10-31 Elektromechanisches Servo-Lenksystem und Verfahren zum Betreiben eines elektromechanischen Servo-Lenksystems

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102008055873B4 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201006290D0 (en) 2010-04-15 2010-06-02 Trw Ltd Electric power steering system
DE102014110110A1 (de) * 2014-07-18 2016-01-21 Trw Automotive Gmbh Verfahren zur Steuerung eines Elektromotors
CN113815720B (zh) * 2021-11-05 2023-09-22 安徽奇米智能科技有限公司 一种无人驾驶汽车线控转向系统的故障观测器的设计方法
CN113830168B (zh) * 2021-11-05 2023-09-22 安徽奇米智能科技有限公司 一种基于故障估计的车辆前轮转角容错控制方法、系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4422031A1 (de) 1993-06-29 1995-01-12 Honda Motor Co Ltd Fahrzeuglenksystem
US6148949A (en) 1997-08-27 2000-11-21 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Electric power steering apparatus
EP1537004B1 (de) 2002-09-06 2006-07-12 Volkswagen AG Vorrichtung und verfahren zur drehmomentmessung für eine elektromechanische lenkung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4422031A1 (de) 1993-06-29 1995-01-12 Honda Motor Co Ltd Fahrzeuglenksystem
US6148949A (en) 1997-08-27 2000-11-21 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Electric power steering apparatus
EP1537004B1 (de) 2002-09-06 2006-07-12 Volkswagen AG Vorrichtung und verfahren zur drehmomentmessung für eine elektromechanische lenkung

Also Published As

Publication number Publication date
DE102008055873A1 (de) 2009-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4422031B4 (de) Fahrzeuglenksystem
DE102014204461B4 (de) Verfahren zur Verbesserung des Geradeauslaufs eines Fahrzeugs
DE60221949T2 (de) Elektrische Lenkung für ein Fahrzeug mit dreifacher Redundanz
EP1332083B1 (de) Verfahren zum steuern eines steer-by-wire-lenksystems
DE102009028181B4 (de) Pull-Drift-Kompensation mittels AFS
EP2077959B1 (de) Verfahren zur Regelung oder Steuerung einer Servoantriebseinheit in einem Lenksystem eines Fahrzeugs und entsprechendes Lenksystem
DE102009020157B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Berechnung eines virtuellen Rotorwinkels
DE102007027039B4 (de) Bestimmung der absoluten Position eines Lenksystems durch einen Linearsensor an der Zahnstange
EP1607307B1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems
EP3256364B1 (de) Verfahren zum anlernen zulässiger lenkwinkel bei einer lenkeinrichtung eines kraftfahrzeugs
DE102017209231B4 (de) Verfahren und Anordnung zur Plausibilisierung und/oder (Re-) Initialisierung einer Hinterradlenkung
DE102008055873B4 (de) Elektromechanisches Servo-Lenksystem und Verfahren zum Betreiben eines elektromechanischen Servo-Lenksystems
DE10034135C1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur präzisen Ermittlung des Drehmomentes einer fahrerbetätigten Lenkhandhabe in einem Fahrzeug mit elektrischer Fahrzeuglenkung
DE102019215760B4 (de) Detektieren von aufprallkräften auf ein elektrisches servolenkungssystem
DE102008043712B3 (de) Verfahren sowie Sicherheits- und Warnsystem zum Ermitteln bzw. Erfassen einer zu geringen Reifen-zu-Boden-Haftung und/oder einer erhöhten Innenreibung eines Lenkmechanismus
DE10241624A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung des Aufmerksamkeitgrades eines Fahrzeugführers
DE4232250C2 (de) Motorbetriebene Servolenkvorrichtung für ein Fahrzeug und Steuerverfahren dafür
DE102005019316B4 (de) Verfahren zur Erkennung eines von einem Fahrer verursachten Lenkeingriffs in ein Servolenksystem eines Kraftfahrzeugs
EP3856610A1 (de) Steer-by-wire-lenksystem für ein kraftfahrzeug und verfahren zum betreiben eines steer-by-wire-lenksystems für ein kraftfahrzeug
DE102019217922B4 (de) Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs
DE102009009448B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Eigendiagnose mindestens einer zu diagnostizierenden Sensoreinheit einer elektromechanischen Lenkung
EP1925529B1 (de) Lenkwinkelerkennung über elektronisches Stabilitäts-Program und elektrische Servolenkung
DE102012022801B4 (de) Verfahren zur Lenkungsüberwachung und Lenksystem
DE102009011853B4 (de) Elektrische Servolenkungssysteme für Fahrzeuge mit einstellbaren Drehstabfedern
DE102008021847B4 (de) Elektromechanisches Lenksystem und Verfahren zur Steuerung eines elektromechanischen Lenksystems

Legal Events

Date Code Title Description
OR8 Request for search as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R082 Change of representative