DE102010030532B4

DE102010030532B4 - Verfahren zur Verbesserung des Geradeauslaufverhaltens eines Kraftfahrzeugs mit einer elektrischen Hilfskraftlenkung

Info

Publication number: DE102010030532B4
Application number: DE102010030532.4A
Authority: DE
Inventors: Arnulf Heilig; Nicolas Boos
Original assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-06-25
Filing date: 2010-06-25
Publication date: 2020-04-23
Anticipated expiration: 2030-06-26
Also published as: DE102010030532A1

Abstract

Verfahren zur Kompensation von antriebsbedingten Schiefzieh-Effekten in einem Kraftfahrzeug mittels einer elektrischen Hilfskraftlenkung, gekennzeichnet durch folgende Verfahrenschritte:- Ermittlung eines Effektiv- Übersetzungsverhältnisses (Ü) aus der Drehzahl eines Antriebsmotors (n) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (v)- Ermittlung eines Radantriebsmoments (M) aus dem Effektiv-Übersetzungsverhältnis (Ü) und einem Abgabemoment (M) des Antriebsmotors- Bildung eines EPS- Motormoments (EPS) unter Verwendung eines Basisunterstützungsmoments (M) und eines Kompensationsmoments (M) in Abhängigkeit des ermittelten Radantriebsmoments (M), welches dem Schiefziehen entgegenwirkt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung des Geradeauslaufverhaltens eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Kompensation von Schiefzieheffekten die insbesondere bei leistungsstarken front- oder allradgetriebenen Fahrzeugen spürbar auftreten.
Aus dem Stand der Technik sind hierfür verschiedene Lösungen bekannt:

In der DE 10 2005 057 938 A1 wird ein Verfahren zur Kompensation des Schiefziehens bei starken Beschleunigungen des Kraftfahrzeugs offenbart, bei dem die Bestimmung eines zusätzlichen Kompensationsmoments bei vorgegebenen fahrzeugspezifischen Geometriedaten einer Antriebsachse des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit wenigstens des Abgabemoments des Fahrzeugmotors bestimmt wird. Zusätzlich wird vorgeschlagen, das Kompensationsmoment in Abhängigkeit der Fahrzeugmotordrehzahl und der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder des Lenkwinkels zu bestimmen.

In der DE 10 2006 015 636 A1 wird vorgeschlagen, während des Betriebs eine das Antriebs- und/oder Beschleunigungsverhalten charakterisierende Größe in Abhängigkeit eines Handmoments zu erfassen und daraus eine Korrelationsgröße zu erlernen. Ein Korrektursignal zur Ansteuerung der Fahrzeuglenkung, welches dem Schiefziehen entgegenwirkt, wird nachfolgend in Abhängigkeit der Korrelationsgröße ermittelt.
Dabei bilden ein Anpassungsmodul und ein Schiefziehkompensationsmodul einen geschlossenen Regelkreis, der die Korrelationsgröße über die Laufzeit des Fahrzeugs fortlaufend berechnet und erlernt.
Die DE 10 2006 022 663 A1 offenbart ferner ein Verfahren zur Verbesserung eines Geradeauslaufs eines Fahrzeugs, wobei zur Identifikation eines Zustands eines Geradeauslaufs Daten zur Fahrdynamik erfasst werden und zur Gegenkompensation ein Kompensationsdrehmoment aus wenigstens einem bei einem Geradeauslauf an dem Lenksystem anliegenden Drehmoment berechnet wird.
Vorliegende Anmeldung stellt eine alternative Lösung der Aufgabenstellung vor, wobei sie von der Erkenntnis ausgeht, dass ein Rad-Antriebsmoment, d.h. ein an den gelenkten Rädern anliegendes, durch die Antriebswellen aufgebrachtes Drehmoment ursächlich für antriebsbedingte Schiefzieheffekte ist.
Gemäß der Erfindung wird zur Kompensation von antriebsbedingten Schiefzieheffekten ein Verfahren vorgeschlagen, welches nachfolgende Schritte aufweist:

-Ermittlung eines Effektiv- Übersetzungsverhältnisses aus der Drehzahl eines Antriebsmotors und der Fahrzeuggeschwindigkeit
-Ermittlung eines Radantriebsmoments aus dem Effektiv- Übersetzungsverhältnis und einem Abgabemoment des Antriebsmotors
-Bildung eines EPS- Motormoments unter Verwendung eines Basisunterstützungsmoments und eines Kompensationsmoments in Abhängigkeit des ermittelten Radantriebsmoments, welches dem Schiefziehen entgegenwirkt. Vorteilhaft umfasst das Verfahren zusätzlich die nachfolgenden Schritte:
- -Ermittlung eines lenkungsspezifischen Korrekturfaktors, der unter Verwendung eines Handmoments, eines EPS- Motormoments und eines internen EPS- Reibwerts des Lenksystems bestimmt wird
- -Ermittlung eines lenkungsspezifischen Kompensationsmoments auf Grundlage des ermittelten lenkungsspezifischen Korrekturfaktors und des Radantriebsmoments zur Bildung eines Kompensationsmoments.

Des Weiteren ist vorgesehen, dass ein fahrzeugspezifisches Kompensationsmoment bestimmt wird, das auf einem einmalig festgelegten Korrekturfaktor basiert und in Abhängigkeit des Radantriebsmoments modifiziert wird, wobei ein Gesamt-Kompensationsmoment unter Verwendung des lenkungsspezifischen Kompensationsmoments und des fahrzeugspezifischen Kompensationsmoments gebildet wird.
Des Weiteren ist es vorgesehen, dass der lenkungsspezifische Korrekturfaktor bei Eintreten einer definierten Fahrsituation während eines hierfür vorgesehen Betriebszustands ermittelt wird und die Aufbringung des Kompensationsmoments, welches dem Schiefziehen entgegenwirkt, in einem weiteren dedizierten Betriebszustand erfolgt, wobei sich beide Betriebszustände zeitlich gegenseitig ausschließen.
Eine weitere Fortbildung des Verfahrens sieht vor, dass bei Eintreten einer definierten Fahrsituation der lenkungsspezifische Korrekturfaktor einer Plausibilitätsüberprüfung unterzogen wird, wobei in dem Falle, dass das Ergebnis der Überprüfung „plausibel“ anzeigt, der bereits ermittelte Wert des Korrekturfaktors beibehalten wird und/oder für den Fall, dass das Ergebnis „unplausibel“ anzeigt, der lenkungsspezifische Korrekturfaktor neu ermittelt und festgelegt wird.
Die Plausibilitätsüberprüfung erfolgt hierbei anhand einer Bewertung der Abweichung eines erfassten Handmoments von einen Handmomentbezugswert, wobei bei Überschreiten eines vorgebbaren Grenzwerts entsprechend einer maximal zulässigen Abweichung das Ergebnis der Plausibilitätsüberprüfung „unplausibel“ anzeigt und entsprechend ein Nichtüberschreiten des Grenzwerts als „plausibel“ angezeigt wird.
Eine Aktivierung eines Betriebszustandes zur dedizierten Bestimmung des lenkungsspezifischen Korrekturfaktors erfolgt hierbei nach Maßgabe des Ergebnisses einer Fahrzustandsbewertung und/oder einer Fahrzustands-Erkennungs-Einheit, die die physikalischen Bewegungsgrößen des Fahrzeugs auswertet.
Des Weiteren sieht die Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln vor, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um alle Schritte des beanspruchten Verfahrens durchzuführen, insbesondere dann, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einem Steuergerät zum Betreiben einer elektrischen oder elektrohydraulischen Hilfskraftlenkung hinterlegt und zur Ausführung bereit gehalten ist.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine elektrische oder hydraulische Hilfskraftlenkung mit einem Elektromotor zur Erzeugung eines Unterstützungsmoments oder mit einem elektrisch steuerbaren Ventil zur Beeinflussung eines Druckmittelstroms zur Einleitung eines Unterstützungsmoments mittels einer Zylinder/-Kolben Anordnung, wobei die Hilfskraftlenkung mit einem entsprechenden Steuergerät, welches zur Durchführung eines der beanspruchten Verfahren vorgesehen ist, ausgestattet ist.
1 zeigt in schematischer Darstellung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, anhand das erfindungsgemäße Verfahren nachfolgend beschrieben ist.
Im Block 102 wird aus den Größen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs v_Fzg und der momentanen Motordrehzahl n_Mot des Antriebsmotors (Verbrennungsmotors) des Kraftfahrzeugs ein Effektiv- Übersetzungsverhältnis Ü_eff berechnet. Das Effektiv-Übersetzungsverhältnis Ü_eff wird zusammen mit einer Information über das momentane Abgabemoment des Antriebsmotors M_Mot einem Block 103 zugeführt, der unter Verwendung dieser Größen ein Radantriebsmoment M_Rad bestimmt.
Das Radantriebsmoment M_Rad wird einer Einheit 110 zur Ermittlung eines lenkungsspezifischen Korrekturfaktors K_F,l sowie einer Multiplikations- und Begrenzungseinheit 104 zur Ermittlung eines lenkungsspezifischen Kompensationsmoments M_K,l unter Verwendung des mittels Einheit 110 ermittelten lenkungsspezifischen Korrekturfaktors K_F,l zugeführt.
In einer Fahrzustands-Erkennungs-Einheit 101 wird anhand der Querbeschleunigung a_Q und des Lenkwinkels Lw, der Lenkwinkelgeschwindigkeit (nicht dargestellt) sowie der Gierrate Y erkannt, ob sich das Fahrzeug in einer Fahrsituation befindet, in der der lenkungsspezifische Korrekturfaktor K_F,l zur Kompensation von antriebsbedingten Schiefzieheffekten grundsätzlich ermittelbar ist.
Die Fahrzustands-Erkennungs-Einheit 101 ermittelt dabei einen Zustand S_K , der der Einheit 110 anzeigt, dass entweder die Ermittlung des lenkungsspezifischen Korrekturfaktors K_F,l oder die eigentliche Kompensation des antriebsbedingten Schiefzieheffekts unter Verwendung des (zuvor) ermittelten lenkungsspezifischen Korrekturfaktors K_F,l erfolgen soll. Die beiden Zustände schließen sich jedoch erfindungsgemäß gegenseitig aus.
So ist vorgesehen, dass die Ermittlung des lenkungsspezifischen Korrekturfaktors K_F,l nur dann vorgenommen wird, wenn der Lenkwinkel Lw und die Querbeschleunigung a_Q unterhalb eines gewissen Grenzwerts liegen.
Die Ermittlung des lenkungsspezifischen Korrekturfaktors K_F,l in der Einheit 110 erfolgt unter Verwendung eines EPS- Motormoments EPS_Mot und eines EPS- Handmoments EPS_HM , wobei zusätzlich ein interner Reibwert des Lenksystems EPS_R berücksichtigt wird. Der Reibwert EPS_R stellt ein Maß für die mechanisch bedingten Reibungsverluste im Lenksystem dar, wobei er auch so genannte Hysterese- Effekte abbilden kann.
Messungen haben gezeigt, dass die Werte von antriebsbedingten Schiefzieheffekten sich in etwa in einem Bereich von 0 bis 0,08Nm am Lenkrad bewegen. Reibungsverluste spielen hierbei betragsmäßig eine relevante Rolle, deshalb sieht die Erfindung vor, die internen Reibwerte des Lenksystems EPS_R bei der Ermittlung des lenkungsspezifischen Kompensationsfaktors K_F,l zu berücksichtigen.
In der Multiplikations- und Begrenzungseinheit 104 wird das Radantriebsmoment M_Rad mit einem zuvor ermittelten lenkungsspezifischen Korrekturfaktor K_F,l kontinuierlich verrechnet, um daraus ein aktuelles lenkungsspezifisches Kompensationsmoment M_K,l zu ermitteln.
Daraus wird ein Kompensationsmoment M_Komp abgeleitet, welches einem Basis-Lenkmoment M_Basis zur Bildung eines Stellsignals EPS_Mot für einen elektrischen Servomotor E (Strom- oder Momentvorgabe) oder eines Stellsignals für einen elektrisch steuerbaren Servoventil- Aktuator VA zugeführt wird.
Hierzu wird in einer Summierstelle das Basis-Lenkmoment M_Basis , das im Wesentlichen unter Verwendung einer im Block 105 hinterlegten Unterstützungskennlinie in Abhängigkeit des EPS-Handmoments EPS_HM (Fahrerlenkmoment) ermittelt wird, und das Kompensationsmoment M_Komp additiv zur Bildung des EPS- Motormoments EPS_Mot zusammengeführt. Hierbei sei erwähnt, dass das Basis- Lenkmoment M_Basis auch Momentenanteile aus höherwertigen Lenkfunktionen beinhalten kann, beispielsweise ein Momentenanteil aus einer Seitenwindkompensation, einer Lenkungsdämpfung oder einem automatischen Lenkrücklauf.
Zusätzlich zu dem lenkungsspezifischen Korrekturfaktor K_F,l ist ein fahrzeugspezifischer Korrekturfaktor K_F,s vorgesehen, der für jeden Fahrzeugtyp (Modell, Motorisierung, Antrieb) einmalig ermittelt und festgelegt wird.
Der fahrzeugspezifische Korrekturfaktor K_F,s spiegelt im wesentlichen die geometrischen Gegebenheiten und Einflüsse des Motors und gesamten Antriebsstrangs wieder.
Der fahrzeugspezifische Korrekturfaktor K_F,s wird mit einer Berechnungseinheit 121 mit dem ermittelten aktuellen Radantriebsmoment M_Rad verrechnet um daraus ein fahrzeugspezifisches Kompensationsmoment M_K,s zu bestimmen, welches mittels einer weiteren Summationsstelle mit dem lenkungsspezifischen Kompensationsmoment M_K,l zur Bildung des Kompensationsmoments M_Komp verrechnet wird.
Zusätzlich können der Lenkwinkel Lw und die Fahrzeuggeschwindigkeit v_Fzg in der Berechnungseinheit 121 Eingang finden.
Eine in der Fahrzustands-Erkennungs-Einheit 101 vorgesehene Erkennungsmimik ist dafür vorgesehen, dass bei Vorliegen einer definierten Fahrsituation der zuvor ermittelte und festgelegte lenkungsspezifische Korrekturfaktor K_F,l einer Plausibilitätsüberprüfung unterzogen wird. Hierbei wird in dem Falle, dass das Ergebnis „plausibel“ anzeigt, der ermittelte Wert des lenkungsspezifischen Korrekturfaktors K_F,l beibehalten. Im Falle dass die Plausibilitätsüberprüfung „unplausibel“ anzeigt, wird der lenkungsspezifische Korrekturfaktor K_F,l nachfolgend (wiederum bei Eintreten einer erkannten Fahrsituation) neu ermittelt, wobei der bisherige Wert verworfen wird. Der neue Wert wird dabei beibehalten bis er durch die Plausibilitätsüberprüfung als „ungültig“ identifiziert wird und in Folge dessen neu ermittelt wird.
Die Plausibilitätsüberprüfung wird dabei anhand einer Bewertung einer Abweichung eines erfassten Handmoments M_H von einen Bezugs- Handmomentwert M_H0 vorgenommen, wobei bei Überschreiten eines vorgebbaren Grenzwerts M_Grenz = (M_H - M_H0) entsprechend einer maximal zulässigen Abweichung, das Ergebnis der Plausibilitätsüberprüfung „unplausibel“ anzeigt und entsprechend ein Nichtüberschreiten als „plausibel“ angezeigt wird.
Erstmalig nach Auslieferung des Fahrzeugs an den Endkunden ist ein angenommener Ersatzwert des Korrekturfaktors parametriert.
Hierbei erfolgt entweder keine Kompensation des Schiefziehens (M_Komp = 0) bzw. der Anteil des lenkungsspezifischen Kompensationsmoments M_K,l wird zu null oder die Bildung des lenkungsspezifischen Kompensationsmoments M_K,l erfolgt auf Grundlage des Ersatzwerts.
Bezugszeichenliste

Ü_eff: Effektiv-Übersetzungsverhältnis
M_Rad: Radantriebsmoment
M_H: Handmoment
M_H0: Handmoment-Bezugswert
n_Mot: Drehzahl des Antriebsmotors
M_Mot: Abgabemoment des Antriebsmotors
v_Fzg: Fahrzeuggeschwindigkeit
EPS_Mot: EPS Motormoment
EPS_HM: EPS Handmoment
EPS_R: EPS Reibungsmoment
a_Q: Querbeschleunigung
Y: Giergeschwindigkeit
Lw: Lenkwinkel
K_F,l: Korrekturfaktor, lenkungsspezifisch
K_F,s: Korrekturfaktor, fahrzeugspezifisch
M_K,s: Kompensationsmoment, fahrzeugspezifisch
M_K,l: Kompensationsmoment, lenkungsspezifisch
M_Komp: (Gesamt-) Kompensationsmoment
M_Basis: Basisunterstützungsmoment
E, VA: E-Motor, Ventil-Aktuator

Claims

Verfahren zur Kompensation von antriebsbedingten Schiefzieh-Effekten in einem Kraftfahrzeug mittels einer elektrischen Hilfskraftlenkung, gekennzeichnet durch folgende Verfahrenschritte: - Ermittlung eines Effektiv- Übersetzungsverhältnisses (Ü_eff) aus der Drehzahl eines Antriebsmotors (n_Mot) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (v_Fzg) - Ermittlung eines Radantriebsmoments (M_Rad) aus dem Effektiv-Übersetzungsverhältnis (Ü_eff) und einem Abgabemoment (M_Mot) des Antriebsmotors - Bildung eines EPS- Motormoments (EPS_Mot) unter Verwendung eines Basisunterstützungsmoments (M_Basis) und eines Kompensationsmoments (M_Komp) in Abhängigkeit des ermittelten Radantriebsmoments (M_Rad), welches dem Schiefziehen entgegenwirkt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich - ein lenkungsspezifischer Korrekturfaktor (K_F,l), der unter Verwendung eines Handmoments (EPS_HM), eines EPS- Motormoments (EPS_Mot) und eines internen EPS- Reibwerts (EPS_R) des Lenksystems bestimmt wird, und - ein lenkungsspezifisches Kompensationsmoment (M_K,l) auf Grundlage des ermittelten lenkungsspezifischen Korrekturfaktors (K_F,l) und des Radantriebsmoments (M_Rad) zur Bildung eines Kompensationsmoments (M_Komp) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein fahrzeugspezifisches Kompensationsmoment (M_Ks) bestimmt wird, das auf einem einmalig festgelegten Korrekturfaktor (K_Fs) basiert und in Abhängigkeit des Radantriebsmoments (M_Rad) modifiziert wird, wobei ein Gesamt-Kompensationsmoment (M_Komp) unter Verwendung des lenkungsspezifischen Kompensationsmoments (M_K,l) und des fahrzeugspezifischen Kompensationsmoments (M_K,s) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der lenkungsspezifische Korrekturfaktor (K_F,l) bei Eintreten einer definierten Fahrsituation während eines hierfür vorgesehen Betriebszustands (S_K) ermittelt wird und die Aufbringung des Kompensationsmoments (M_Komp), welches dem Schiefziehen entgegenwirkt, in einem weiteren dedizierten Betriebszustand erfolgt, wobei sich beide Betriebszustände zeitlich gegenseitig ausschließen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Eintreten einer definierten Fahrsituation (S_K) der lenkungsspezifische Korrekturfaktor (K_F,l) einer Plausibilitätsüberprüfung unterzogen wird, wobei in dem Falle, dass das Ergebnis der Überprüfung „plausibel“ anzeigt, der bereits ermittelte Wert des Korrekturfaktors beibehalten wird und/oder für den Fall, dass das Ergebnis „unplausibel“ anzeigt, der lenkungsspezifische Korrekturfaktor (K_F,l) neu ermittelt und festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Plausibilitätsüberprüfung anhand einer Bewertung der Abweichung eines erfassten Handmoments von einem Handmomentbezugswert erfolgt, wobei bei Überschreiten eines vorgebbaren Grenzwerts entsprechend einer maximal zulässigen Abweichung das Ergebnis der Plausibilitätsüberprüfung „unplausibel“ anzeigt und entsprechend ein Nichtüberschreiten des Grenzwerts als „plausibel“ anzeigt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach Maßgabe des Ergebnisses einer Fahrzustandsbewertung, die die physikalische Bewegungsgrößen des Fahrzeugs auswertet (a_Q, Lw, Y), eine Aktivierung eines Betriebszustandes zur dedizierten Bestimmung des lenkungsspezifischen Korrekturfaktors (K_F,l) erfolgt.
Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einem Steuergerät zum Betreiben einer elektrischen oder elektrohydraulischen Hilfskraftlenkung hinterlegt und zur Ausführung bereit gehalten ist.