DE102009009448A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Eigendiagnose mindestens einer zu diagnostizierenden Sensoreinheit einer elektromechanischen Lenkung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Eigendiagnose mindestens einer zu diagnostizierenden Sensoreinheit einer elektromechanischen Lenkung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (1) zur Eigendiagnose mindestens einer zu diagnostizierenden Sensoreinheit (2) einer elektromechanischen Lenkung, wobei mindestens eine Eigend zu diagnostizierenden Sensoreinheit (2) mittels eines Modells und/oder eines Kennfelds und/oder eines neuronalen Netzes, welches oder welche einen Zusammenhang zwischen dem virtuellen Sensorwert und mindestens einer lenkungseigenen und/oder fahrzeugdynamischen Messgröße herstellt, ermittelt und über einen Vergleich des virtuellen Sensorwerts und des gemessenen Sensorwerts der zu diagnostizierenden Sensoreinheit (2) die Funktionsfähigkeit der Sensoreinheit (2) feststellt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Eigendiagnose mindestens einer zu diagnostizierenden Sensoreinheit einer elektromechanischen Lenkung.
  • Ausfälle von Sensoreinheiten haben in einem Lenkungssteuergerät häufig dessen Abschalten zur Folge, da in der Regel keine redundanten Sensoreinheiten vorhanden sind. Zusätzliche Sensorik zur Herstellung einer Redundanz ist mit zusätzlichem technischen Aufwand und Kosten verbunden oder ist technisch nicht realisierbar.
  • Ein weiterer Nachteil ist durch das Abschalten des Lenkungssteuergeräts und damit der Lenkunterstützung gegeben, da eine plötzliche Änderung der Lenkeigenschaften des Fahrzeugs auftritt, was unabhängig vom Willen des Fahrers zu einem abnormalen Lenkverhalten führen kann.
  • Aus DE 102 04 005 B4 ist eine Steuervorrichtung einer Servolenkung zum Steuern eines Motors auf der Grundlage eines berechneten Stromsteuerwerts bekannt, die auf einen Lenkmechanismus eine Lenkhilfskraft aufbringt. Hierbei wird eine Differenz zwischen einem Hauptdrehmomentsignal und eines Subdrehmoments eines zum Messen des Lenkmoments dienenden Drehmomentsensor vorab gespeichert. Die Differenz zwischen dem Hauptdrehmomentsignal und dem Subdrehmomentsignal wird während des Betriebs mit dem vorab gespeicherten Wert verglichen. Der Stromsteuerwert wird zumindest beschränkt, wenn die sich durch den Vergleich ergebende Differenz größer als ein erster vorbestimmter Wert ist und dieser Zustand länger als eine erste vorbestimmte Zeit andauert.
  • Eine solche Ausführung des Drehmomentsensors zum Zwecke einer Funktionsüberprüfung ist sowohl aus Kostengründen als auch aufgrund von Bauraumbeschränkungen nachteilig. Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Eigendiagnose mindestens einer zu diagnostizierenden Sensoreinheit einer elektromechanischen Lenkung zu schaffen, welche besonders einfach, ohne die Einführung redundanter Sensoreinheiten, kostengünstig und mit geringen Bauraumanforderungen realisierbar sind.
  • Die Lösung des Problems ergibt sich durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 8. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Hierbei erfolgt die Eigendiagnose mindestens einer zu diagnostizierenden Sensoreinheit einer elektromechanischen Lenkung durch mindestens eine Eigendiagnoseeinheit, die einen virtuellen Sensorwert der zu diagnostizierenden Sensoreinheit mittels eines Modells und/oder eines Kennfelds und/oder eines neuronalen Netzes, welches oder welche einen Zusammenhang zwischen dem virtuellen Sensorwert und mindestens einer lenkungseigenen und/oder fahrzeugdynamischen Messgröße herstellt, ermittelt und über einen Vergleich des virtuellen Sensorwerts und des gemessenen Sensorwerts der zu diagnostizierenden Sensoreinheit die Funktionsfähigkeit der Sensoreinheit feststellt. In einer vorteilhaften Ausführung ist die Eigendiagnoseeinheit in ein Lenkungssteuergerät integriert. Hierdurch ergibt sich vorteilhaft, dass keine zusätzlichen Sensor- und Steuereinheiten in ein Fahrzeug eingebaut werden müssen. Die Realisierung der Eigendiagnose ist somit kostengünstig und mit keinen zusätzlichen Bauraumanforderungen verknüpft.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Modell zur Berechnung eines virtuellen Sensorwerts durch mindestens eine Bewegungsgleichung und/oder Kraft- bzw. Momentengleichung, die eine analytische Bestimmung der zu diagnostizierenden Größe aus mindestens einer lenkungseigenen und/oder fahrzeugdynamischen Messgröße erlaubt, gegeben. Dies erlaubt eine Berechnung des virtuellen Sensorwerts aus Messgrößen, die als notwendige Größen für weitere fahrzeugrelevante Steuerprozesse bereits gemessen oder bestimmt werden.
  • In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform ist die Sensoreinheit als Lenkmomentsensor ausgebildet und der virtuelle Lenkmomentwert wird mittels einer Kraft- bzw. Momentengleichung einer Lenkzahnstange berechnet, welche mindestens eine Kraft bzw. ein Moment der Gruppe Fahrwegskraft, Reibungskraft, Servomotormoment und Trägheitsmoment der Lenkzahnstange enthält, wobei die Kräfte bzw. Momente über Sensoren gemessen und/oder aus lenkungseigenen und/oder fahrzeugdynamischen Messgrößen mittels parametrisierter Kraft- bzw. Momentmodellgleichungen berechnet und/oder aus Sollwertvorgaben für Kräfte bzw. Momente an der Lenkzahnstange übernommen werden. Hierbei kann das Servomotormoment als das von einem Lenkungssteuergerät berechnete Sollmoment des Servomotors übernommen werden. Weiterhin erfolgt die Bestimmung der Reibungskraft und des Trägheitsmoment der Lenkzahnstange aus dem üblicherweise gemessenen Lenkwinkel und den daraus ableitbaren Größen der Lenkzahnstangenbeschleunigung, der Lenkzahnstangengeschwindigkeit und der Lenkzahnstangenposition. Die Fahrwegskraft kann mit Hilfe eines Sensors für die Querbeschleunigung oder eines Sensors einer Messgröße, aus der sich die Querbeschleunigung ableiten lässt, bestimmt werden. Eine Messgröße zum Ableiten der Querbeschleunigung ist beispielsweise der Gierwinkel. Hierdurch ergibt sich eine einfache Berechnung des virtuellen Lenkmoments.
  • In einer weiteren Ausführungsform werden die Parameter der parametrisierten Kraft- bzw. Momentmodellgleichungen mittels eines Parameterschätzers aus mindestens den gleichen Eingangsgrößen, die zur Berechnung des virtuellen Lenkmomentwerts genutzt werden, und dem gemessenen Lenkmoment geschätzt und eingestellt. Hiermit ergibt sich vorteilhaft, dass das Modell zur Berechnung des virtuellen Lenkmoments an die aktuelle Fahrzeugsituation, beispielsweise auch während der Fahrt, angepasst werden kann und somit adaptiv ist. Ein adaptives Modell ermöglicht eine der aktuellen Fahrzeugsituation besser angepasste Eigendiagnose.
  • In einer alternativen Ausführungsform ist die Sensoreinheit als Lenkmomentsensor ausgebildet und der virtuelle Sensorwert wird mittels eines Kennfelds bestimmt, welches mindestens die Eingangsgrößen Querbeschleunigung, Lenkwinkelgeschwindigkeit und Servomotormoment berücksichtigt, wobei die Kennfelddaten manuell und/oder auf Basis vorab gemessener lenkungseigener und/oder fahrzeugdynamischer Größen und/oder mittels eines Kennfelddatenschätzers aus mindestens den gleichen Eingangsgrößen, die zur kennfeldbasierten Bestimmung des virtuellen Lenkmomentwerts genutzt werden, und dem gemessenen Lenkmoment bestimmt und eingestellt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Kennfelddaten vor dem Fahrzeugbetrieb mittels Parameteroptimierung auf Basis von Kennfeldeingangs- und Kennfeldausgangsdaten aus einem Testbetrieb bestimmt. Für die Bestimmung der Kennfeldeingangsdaten, beispielsweise der Querbeschleunigung, Lenkwinkelgeschwindigkeit und Servomotormoment, und der Kennfeldausgangsdaten (Lenkmoment) existieren verschiedene Optionen. Einzelne oder alle Kennfeldeingangs- und Kennfeldausgangsdaten können mittels Sensoren für die Kennfeldeingangs- und/oder der Kennfeldausgangsgröße bestimmt werden, beispielsweise über einen Lenkwinkelgeschwindigkeitssensor. Alternativ können einzelne oder alle Kennfeldeingangs- und Kennfeldausgangsdaten mit Hilfe von Messgrößen berechnet werden, aus denen sich die Kennfeldeingangs- und/oder Kennfeldausgangsgrößen ableiten lassen. Beispielsweise kann die Bestimmung der Kennfeldeingangsgröße Querbeschleunigung über die von Sensoren gemessene Gierwinkelgröße erfolgen. In einer weiteren alternativen Ausführungsform können einzelne oder alle Kennfeldeingangs- und Kennfeldausgangsdaten mit Hilfe von Sollwertvorgaben aus anderen fahrzeugrelevanten Steuerprozessen bestimmt werden. Beispielsweise kann das Servomotormoment aus der Sollwertvorgabe des Lenkungssteuergeräts übernommen werden. Mit der Verwendung eines Kennfelds wird vorteilhaft erreicht, dass keine, mitunter zeitaufwändige, Berechnung des virtuellen Lenkmoments durchgeführt werden muss.
  • In einer alternativen Ausführungsform ist die Sensoreinheit als Lenkmomentsensor ausgebildet und der virtuelle Sensorwert wird mittels eines neuronalen Netzes bestimmt wird, welches mindestens die Eingangsgrößen Querbeschleunigung, Lenkwinkelgeschwindigkeit und Servomotormoment berücksichtigt, wobei die Parameter des neuronalen Netzes manuell und/oder auf Basis vorab gemessener lenkungseigener und/oder fahrzeugdynamischer Größen und/oder mittels eines Parameterschätzers aus mindestens den gleichen Eingangsgrößen, die zur neuronalen Netz-basierten Bestimmung des virtuellen Lenkmomentwerts genutzt werden, und dem gemessenen Lenkmoment bestimmt und eingestellt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Parameter der neuronalen Netzes vor dem Fahrzeugbetrieb mittels Parameteroptimierung auf Basis von Netzeingangs- und Netzausgangsdaten aus einem Testbetrieb bestimmt. Für die Bestimmung der Netzeingangsdaten, beispielsweise der Querbeschleunigung, Lenkwinkelgeschwindigkeit und Servomotormoment, und der Netzausgangsdaten (Lenkmoment) existieren verschiedene Optionen. Einzelne oder alle Netzeingangs- und Netzausgangsdaten können mittels Sensoren für die Netzeingangs- und/oder Netzausgangsgröße bestimmt werden, beispielsweise über einen Lenkwinkelgeschwindigkeitssensor. Alternativ können einzelne oder alle Netzeingangs- und Netzausgangsdaten mit Hilfe von Messgrößen berechnet werden, aus denen sich die Netzeingangs- und/oder Netzausgangsgröße ableiten lassen. Beispielsweise kann die Bestimmung der Netzeingangsgröße Querbeschleunigung über die von Sensoren gemessene Gierwinkelgröße erfolgen. In einer weiteren alternativen Ausführungsform können einzelne oder alle Netzeingangs- und Netzausgangsdaten mit Hilfe von Sollwertvorgaben aus anderen fahrzeugrelevanten Steuerprozessen bestimmt werden. Beispielsweise kann das Servomotormoment aus der Sollwertvorgabe des Lenkungssteuergeräts übernommen werden. Mit der Verwendung eines neuronalen Netzes wird vorteilhaft erreicht, dass keine, mitunter zeitaufwändige, Berechnung des virtuellen Lenkmoments durchgeführt werden muss. Weiterhin wird vorteilhaft erreicht, dass, wenn einer oder mehrere Eingangsparameter die im Testbetrieb verwendeten Intervalgrenzen für die Netzeingangsparameter überschreiten, trotzdem eine Berechnung eines Netzausgangswertes erfolgt.
  • In einer weiteren Ausführungsform dient der virtuelle Sensorwert als Rückfallwert für den gemessenen Sensorwert, falls das Eigendiagnoseverfahren eine nicht mehr gegebene Funktionsfähigkeit der Sensoreinheit feststellt. Hiermit wird vorteilhaft sichergestellt, dass ein fehlerhafter Sensorwert nicht zum Ausfall der Servolenkungsfunktion führt. Durch die Verwendung des virtuellen Sensorwerts wird weiterhin eine korrekte Lenkunterstützung garantiert.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figuren zeigen:
  • 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Eigendiagnose mindestens einer zu diagnostizierenden Sensoreinheit einer elektromechanischen Lenkung,
  • 2 eine schematische Darstellung einer Fahrzeuglenkungseinheit zur Aufstellung der Kraftgleichung zur Bestimmung eines virtuellen Lenkmoments und
  • 3 ein schematisches Blockschaltbild einer weiteren Ausführung einer Vorrichtung zur Eigendiagnose mindestens einer zu diagnostizierenden Sensoreinheit einer elektromechanischen Lenkung.
  • In 1 ist ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 1 zur Eigendiagnose mindestens einer zu diagnostizierenden Sensoreinheit 2 einer elektromechanischen Lenkung dargestellt. Für das folgende Ausführungsbeispiel sei die Sensoreinheit 2 als Lenkmomentsensor ausgebildet. Die Vorrichtung 1 umfasst dabei den zu diagnostizierenden Lenkmomentsensor und eine Eigendiagnoseeinheit 3, wobei die Eigendiagnoseeinheit 3 eine Modellberechnungseinheit 4, eine Vergleichseinheit 5 und eine Entscheideeinheit 6 umfasst. Die Vergleichseinheit 5 ist dabei datentechnisch mit dem Lenkmomentsensor, der Modellberechnungseinheit 4 und der Entscheideeinheit 6 verbunden, beispielsweise über ein CAN-Bussystem des Fahrzeugs. Weiterhin ist die Modellberechnungseinheit 4 mit einer Eingabeeinheit 7 verbunden, die einen Sensor 8 zur Bestimmung der Querbeschleunigung ay, einen Sensor 9 zur Bestimmung der Lenkzahnstangenposition x und ein Lenkungssteuergerät 10 umfasst. Im Ausführungsbeispiel berechnet die Modellberechnungseinheit 4 ein virtuelles Lenkmoment LMv auf Basis einer Kraft- bzw. Momentengleichung.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Fahrzeuglenkungseinheit zur Aufstellung der Kraftgleichung zur Bestimmung eines virtuellen Lenkmoments LMv. Diese umfasst eine Lenkhandhabe 11, beispielsweise ein Lenkrad, über welches der Fahrzeugbediener ein Lenkmoment LM auf eine Lenkstange 12 aufbringt. Das Lenkmoment LM wird von dem Lenkmomentsensor gemessen. Das Lenkmoment LM der Lenkstange 12 wird über eine Getriebeeinheit 13 auf eine Lenkzahnstange 14 übertragen. Zusätzlich wirken an der Lenkzahnstange 14 noch das über eine Getriebeeinheit 15 übersetzte Moment SM eines Servomotors 16 sowie die Reibungskraft FReibung und die Fahrwegskraft FFahrweg. Auf Basis der an der Lenkzahnstange 14 angreifenden Kräfte bzw. Momente lässt sich ein virtuelles Lenkmoment LMv gemäß LMv = (m·a – FFahrweg – k2·SM – FReibung)/k1 Formel 1 berechnen. Hierbei bezeichnet m die Masse und a die Beschleunigung der Lenkzahnstange 14. Der Parameter k1 bezeichnet das Übersetzungsverhältnis der Getriebeeinheit 13, der Parameter k2 bezeichnet das Übersetzungsverhältnis der Getriebeeinheit 15. Die quantitative Bestimmung der an der Lenkzahnstange 14 angreifenden Kräfte bzw. Momente kann dabei über verschiedene Ansätze erfolgen.
  • Beispielsweise erfolgt die Bestimmung der Fahrwegskraft FFahrweg über ein parametrisiertes Kraftmodell gemäß FFahrweg = kr·ay Formel 2.
  • Hierbei bezeichnet ay die Querbeschleunigung des Fahrzeugs und kr einen Proportionalitätsfaktor der Querbeschleunigung ay. Die Querbeschleunigung ay kann zum Beispiel über einen Querbeschleunigungssensor 8 gemessen werden. Alternativ kann die Querbeschleunigung ay über eine Messgröße bestimmt werden, aus der sich die Querbeschleunigung ay ableiten lässt. Vorzugsweise wird diese Messgröße auch für andere fahrzeugrelevante Steuerprozesse benötigt, sodass die Einführung weiterer Sensoreinheiten nicht notwendig ist. Beispielsweise ist die Messgröße durch den Gierwinkel oder die Gierrate des Fahrzeugs gegeben.
  • Die Bestimmung der Reibungskraft FReibung erfolgt beispielsweise über ein parametrisiertes Reibungsmodell gemäß FReibung = kf·(dφ/dt) Formel 3.
  • Hierbei bezeichnet φ den Lenkwinkel und kf einen Proportionalitätsfaktor des Lenkwinkels. Der Lenkwinkel φ kann zum Beispiel über einen Lenkwinkelsensor 9 gemessen werden. Üblicherweise wird der Lenkwinkel φ auch für andere lenkungs- und fahrzeugrelevante Steuerprozesse benötigt, sodass die Einführung einer zusätzlichen Sensoreinheit nicht notwendig ist. Der Lenkwinkel φ ist dabei proportional zur Lenkzahnstangenposition x. Die Lenkwinkelgeschwindigkeit dφ/dt kann durch eine Ableitung des Lenkwinkels φ nach der Zeit erhalten werden, diese ist proportional zur Lenkzahnstangengeschwindigkeit v. Die Bestimmung des Servomotormoments SM erfolgt beispielsweise über die Sollwertvorgabe des Lenkungssteuergeräts 10. Dies ermöglicht eine einfache Bestimmung des Servomotormoments SM, da die Berechnung des Sollwerts des Servomotors im Normalbetrieb einer elektromechanischen Lenkung bereits durch das Lenkungssteuergerät 10 erfolgt.
  • Die Beschleunigung a der Lenkzahnstange 14 erfolgt beispielsweise durch eine zweifache Ableitung der Lenkzahnstangenposition x nach der Zeit, wobei die Lenkzahnstangenposition x proportional zum Lenkwinkel φ ist.
  • Die Masse m der Lenkzahnstange 14 und die Übersetzungsverhältnisse der Getriebe 13, 15 k1 und k2 werden vor dem Betrieb des Fahrzeugs bestimmt.
  • Im Fahrzeugbetrieb erfolgt laufend eine Berechnung eines virtuellen Lenkmoments LMv durch die Modellberechnungseinheit 4. Dieses wird an die Vergleichseinheit 5 übertragen, die gleichzeitig laufend das von dem Lenkmomentsensor gemessene Lenkmoment LM erhält. Die Vergleichseinheit 5 bestimmt eine Differenz des virtuellen Lenkmoments LMv und des gemessenen Lenkmoments LM. Dies kann beispielsweise über den Absolutwert der Differenz von virtuellem Lenkmoment LMv und gemessenem Lenkmoment LM gemäß DeltaLM = abs(LMv – LM) Formel 4erfolgen. Das Differenzsignal DeltaLM wird laufend an die Entscheideeinheit 6 übertragen, die auf Basis eines Entscheidekriteriums entscheidet, ob die Funktionsfähigkeit des Lenkmomentsensors (noch) gegeben ist. Das Entscheidekriterium kann beispielsweise der Vergleich mit einem vorab eingestellten Schwellwert sein, wobei die Funktionsfähigkeit des Lenkmomentsensors gegeben ist, falls das Differenzsignal DeltaLM kleiner ist als der vorab eingestellte Schwellwert. Die Funktionsfähigkeit des Lenkmomentsensors ist nicht gegeben, falls das Differenzsignal DeltaLM größer gleich dem vorab eingestellten Schwellwert ist. Ist die Funktionsfähigkeit des Lenkmomentsensors nicht mehr gegeben, so kann beispielsweise die Entscheideeinheit 6 eine Abschaltung der Lenkunterstützung bestimmen. Alternativ kann die Entscheideeinheit 6 bestimmen, das virtuelle Lenkmoment LMv als Rückfallwert für das gemessenen Lenkmoment LM zu verwenden. Damit ist die Funktionsfähigkeit der Lenkunterstützung weiter gewährleistet.
  • 3 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zur Eigendiagnose mindestens einer zu diagnostizierenden Sensoreinheit 2 einer elektromechanischen Lenkung. Hierbei erfolgt die Bestimmung und Einstellung der Modellparameter der parametrisierten Kraftgleichung zur Bestimmung der Fahrwegskraft kr (Formel 2) und der Modellparameter der parametrisierten Kraftgleichung zur Bestimmung der Reibungskraft kf (Formel 3) mittels eines Parameterschätzers 17. Der Parameterschätzer 17 ist datentechnisch mit der Eingabeeinheit 7, der Sensoreinheit 2 und der Modellberechnungseinheit 4 verbunden.
  • Der Parameterschätzer 17 schätzt die Parameter kr und kf aus den gleichen Eingangsgrößen, die von der Modellberechnungseinheit 4 zur Berechnung des virtuellen Lenkmomentwerts LMv genutzt werden, und dem durch den Lenkmomentsensor gemessenen Lenkmoment LM. Die Schätzung und/oder Einstellung der Modellparameter der parametrisierten Kraftgleichung in der Modellberechnungseinheit 4 erfolgt beispielsweise in bestimmten Zeitintervalen, laufend oder bei veränderten Fahrsituationen. Hiermit ergibt sich vorteilhaft, dass das Modell zur Berechnung des virtuellen Lenkmoments LMv an die aktuelle Fahrzeugsituation, beispielsweise auch während der Fahrt, angepasst werden kann und somit adaptiv ist. Ein adaptives Modell ermöglicht eine der aktuellen Fahrzeugsituation besser angepasste Eigendiagnose.
  • Die Erfindung wurde anhand des vorgehenden Ausführungsbeispiels für beispielhafte Modelle zur Berechnung des virtuellen Lenkmoments LMv und zur Berechnung der dazu notwendigen Kräfte bzw. Momente erläutert. Selbstverständlich ist die Nutzung anderer Modelle zur Berechnung des virtuellen Lenkmoments LMv und/oder zur Berechnung der dazu notwendigen Kräfte bzw. Momente möglich. Beispielsweise kann für die Berechnung der Fahrwegskraft FFahrweg ein linear Ansatz zweiter Ordnung verwendet werden.
  • 1
    Vorrichtung zur Eigendiagnose
    2
    Sensoreinheit
    3
    Eigendiagnoseeinheit
    4
    Modellberechnungseinheit
    5
    Vergleichseinheit
    6
    Entscheideeinheit
    7
    Eingabeeinheit
    8
    Sensor
    9
    Sensor
    10
    Lenkungssteuergerät
    11
    Lenkhandhabe
    12
    Lenkstange
    13
    Getriebeeinheit
    14
    Lenkzahnstange
    15
    Getriebeeinheit
    16
    Servomotor
    17
    Parameterschätzer
    LM
    Lenkmoment
    LMv
    virtuelles Lenkmoment
    x
    Lenkzahnstangenposition
    v
    Lenkzahnstangengeschwindigkeit
    a
    Lenkzahnstangenbeschleunigung
    ay
    Querbeschleunigung
    SM
    Sollmoment Lenkwinkel
    (dφ/dt)
    Lenkwinkelgeschwindigkeit
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 10204005 B4 [0004]

Claims (14)

  1. Verfahren zur Eigendiagnose mindestens einer zu diagnostizierenden Sensoreinheit (2) einer elektromechanischen Lenkung, wobei mindestens eine Eigendiagnoseeinheit (3) einen virtuellen Sensorwert der zu diagnostizierenden Sensoreinheit (2) mittels eines Modells und/oder eines Kennfelds und/oder eines neuronalen Netzes, welches oder welche einen Zusammenhang zwischen dem virtuellen Sensorwert und mindestens einer lenkungseigenen und/oder fahrzeugdynamischen Messgröße herstellt, ermittelt und über einen Vergleich des virtuellen Sensorwerts und des gemessenen Sensorwerts der zu diagnostizierenden Sensoreinheit (2) die Funktionsfähigkeit der Sensoreinheit (2) feststellt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell zur Berechnung eines virtuellen Sensorwerts aus mindestens einer Bewegungsgleichung und/oder Kraft- bzw. Momentengleichung, die eine analytische Bestimmung der zu diagnostizierenden Größe aus mindestens einer lenkungseigenen und/oder fahrzeugdynamischen Messgröße erlaubt, aufgestellt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (2) als Lenkmomentsensor ausgebildet ist und der virtuelle Lenkmomentwert (LMv) mittels einer Kraft- bzw. Momentengleichung einer Lenkzahnstange (14) berechnet wird, welche mindestens eine Kraft bzw. ein Moment der Gruppe Fahrwegskraft (FFahrweg), Reibungskraft (FReibung), Servomotormoment (SM) und Trägheitsmoment der Lenkzahnstange (14) enthält, wobei die Kräfte bzw. Momente über Sensoren gemessen und/oder aus lenkungseigenen und/oder fahrzeugdynamischen Messgrößen mittels parametrisierter Kraft- bzw. Momentmodellgleichungen berechnet und/oder aus Sollwertvorgaben für Kräfte bzw. Momente an der Lenkzahnstange (14) übernommen werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter der parametrisierten Kraft- bzw. Momentmodellgleichungen mittels eines Parameterschätzers (17) aus mindestens den Eingangsgrößen, die zur Berechnung des virtuellen Lenkmomentwerts (LMv) genutzt werden, und dem gemessenen Lenkmoment (LM) geschätzt und eingestellt werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (2) als Lenkmomentsensor ausgebildet ist und der virtuelle Sensorwert (LMv) mittels eines Kennfelds bestimmt wird, welches mindestens die Eingangsgrößen Querbeschleunigung (ay), Lenkwinkelgeschwindigkeit (dφ/dt) und Servomotormoment (SM) berücksichtigt, wobei die Kennfelddaten manuell und/oder auf Basis vorab gemessener lenkungseigener und/oder fahrzeugdynamischer Größen und/oder mittels eines Kennfelddatenschätzers aus mindestens den gleichen Eingangsgrößen, die zur kennfeldbasierten Bestimmung des virtuellen Lenkmomentwerts (LMv) genutzt werden, und dem gemessenen Lenkmoment (LM) bestimmt und eingestellt werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (2) als Lenkmomentsensor ausgebildet ist und der virtuelle Sensorwert (LMv) mittels eines neuronalen Netzes bestimmt wird, welches mindestens die Eingangsgrößen Querbeschleunigung (ay), Lenkwinkelgeschwindigkeit (dφ/dt) und Servomotormoment (SM) berücksichtigt, wobei die Parameter des neuronalen Netzes manuell und/oder auf Basis vorab gemessener lenkungseigener und/oder fahrzeugdynamischer Größen und/oder mittels eines Parameterschätzers (17) aus mindestens den gleichen Eingangsgrößen, die zur neuronalen Netz-basierten Bestimmung des virtuellen Lenkmomentwerts (LMv) genutzt werden, und dem gemessenen Lenkmoment (LM) bestimmt und eingestellt werden.
  7. Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der virtuelle Sensorwert (LMv) als Rückfallwert für den gemessenen Sensorwert (LM) dient, falls das Eigendiagnoseverfahren eine nicht mehr gegebene Funktionsfähigkeit der Sensoreinheit (2) feststellt.
  8. Vorrichtung (1) zur Eigendiagnose mindestens einer zu diagnostizierenden Sensoreinheit (2) einer elektromechanischen Lenkung, umfassend mindestens eine zu diagnostizierende Sensoreinheit (2) und eine Eigendiagnoseeinheit (3), wobei die Eigendiagnoseeinheit (3) einen virtuellen Sensorwert der zu diagnostizierenden Sensoreinheit (2) mittels eines Modells und/oder eines Kennfelds und/oder eines neuronalen Netzes, welches oder welche einen Zusammenhang zwischen dem virtuellen Sensorwert und mindestens einer lenkungseigenen und/oder fahrzeugdynamischen Messgröße herstellt, ermittelt und über einen Vergleich des virtuellen Sensorwerts und des gemessenen Sensorwerts der zu diagnostizierenden Sensoreinheit (2) die Funktionsfähigkeit der Sensoreinheit (2) feststellt.
  9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell zur Berechnung eines virtuellen Sensorwerts aus mindestens einer Bewegungsgleichung und/oder Kraft- bzw. Momentengleichung, die eine analytische Bestimmung der zu diagnostizierenden Größe aus mindestens einer lenkungseigenen und/oder fahrzeugdynamischen Messgröße erlaubt, aufgestellt ist.
  10. Vorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (2) als Lenkmomentsensor ausgebildet ist und das virtuelle Lenkmomentwert (LMv) mittels einer Kraft- bzw. Momentengleichung einer Lenkzahnstange (14) berechnet wird, welche mindestens eine Kraft bzw. ein Moment der Gruppe Fahrwegskraft (FFahrweg), Reibungskraft (FReibung), Servomotormoment (SM) und Trägheitsmoment der Lenkzahnstange (14) enthält, wobei die Kräfte bzw. Momente über Sensoren gemessen und/oder aus lenkungseigenen und/oder fahrzeugdynamischen Messgrößen mittels parametrisierter Kraft- bzw. Momentmodellgleichungen berechnet und/oder aus Sollwertvorgaben für Kräfte bzw. Momente an der Lenkzahnstange (14) übernommen sind.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter der parametrisierten Kraft- bzw. Momentmodellgleichungen mittels eines Parameterschätzers (17) aus mindestens den Eingangsgrößen, die zur Berechnung des virtuellen Lenkmomentwerts (LMv) genutzt werden, und dem gemessenen Lenkmoment (LM) geschätzt und eingestellt werden.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (2) als Lenkmomentsensor ausgebildet ist und das der virtuelle Sensorwert (LMv) mittels eines Kennfelds bestimmt wird, welches mindestens die Eingangsgrößen Querbeschleunigung (ay), Lenkwinkelgeschwindigkeit (dφ/dt) und Servomotormoment (SM) berücksichtigt, wobei die Kennfelddaten manuell und/oder auf Basis vorab gemessener lenkungseigener und/oder fahrzeugdynamischer Größen und/oder mittels eines Kennfelddatenschätzers aus mindestens den gleichen Eingangsgrößen, die zur kennfeldbasierten Bestimmung des virtuellen Lenkmomentwerts (LMv) genutzt werden, und dem gemessenen Lenkmoment (LM) bestimmt und eingestellt werden.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (2) als Lenkmomentsensor ausgebildet ist und der virtuelle Sensorwert (LMv) mittels eines neuronalen Netzes bestimmt wird, welches mindestens die Eingangsgrößen Querbeschleunigung (ay), Lenkwinkelgeschwindigkeit (dφ/dt) und Servomotormoment (SM) berücksichtigt, wobei die Parameter des neuronalen Netzes manuell und/oder auf Basis vorab gemessener lenkungseigener und/oder fahrzeugdynamischer Größen und/oder mittels eines Parameterschätzers (17) aus mindestens den gleichen Eingangsgrößen, die zur neuronalen Netz-basierten Bestimmung des virtuellen Lenkmomentwerts (LMv) genutzt werden, und dem gemessenen Lenkmoment (SM) bestimmt und eingestellt werden.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der virtuelle Sensorwert (LMv) als Rückfallwert für den gemessenen Sensorwert (LM) dient, falls das Eigendiagnoseverfahren eine nicht mehr gegebene Funktionsfähigkeit der Sensoreinheit (2) feststellt.
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