DE102010042135A1 - Method for determining a rack force for a steering device in a vehicle - Google Patents
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Abstract
Zur Erzeugung einer besonders genauen Zahnstangenkraft (44) für eine Lenkvorrichtung in einem Fahrzeug, wobei die Zahnstangenkraft (44) zumindest teilweise in Abhängigkeit von einem Zahnstangenkraftmodell (41) erzeugt wird und wobei ein Lenkwinkel (30) eine Eingangsgröße des Zahnstangenkraftmodells (41) ist, wird vorgeschlagen, dass zumindest im Falle des Vorliegens einer Sondersituation ein modifizierter Lenkwinkel (39) dem Zahnstangenkraftmodell (41) als Eingangsgröße zugeführt wird und/oder die mittels des Zahnstangenkraftmodells (41) erzeugte modellierte Zahnstangenkraft (42) adaptiert wird.To generate a particularly precise rack force (44) for a steering device in a vehicle, the rack force (44) being generated at least partially as a function of a rack force model (41) and a steering angle (30) being an input variable of the rack force model (41), It is proposed that, at least in the case of a special situation, a modified steering angle (39) is supplied to the rack force model (41) as an input variable and / or the modeled rack force (42) generated by means of the rack force model (41) is adapted.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Zahnstangenkraft für eine Lenkvorrichtung in einem Fahrzeug, wobei die Zahnstangenkraft zumindest teilweise in Abhängigkeit von einem Zahnstangenkraftmodell erzeugt wird und wobei ein Lenkwinkel eine Eingangsgröße des Zahnstangenkraftmodells ist.The invention relates to a method for determining a rack force for a steering device in a vehicle, wherein the rack force is generated at least partially in response to a rack force model and wherein a steering angle is an input of the rack force model.
Die Erfindung betrifft auch eine Lenkvorrichtung in dem Fahrzeug. Die Erfindung betrifft ferner eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung einer Lenkvorrichtung in einem Fahrzeug sowie ein Computerprogramm, das auf der Steuer- und/oder Regeleinrichtung ablauffähig ist.The invention also relates to a steering device in the vehicle. The invention further relates to a control and / or regulating device of a steering device in a vehicle as well as a computer program that can run on the control and / or regulating device.
Bei modernen Lenkvorrichtungen, beispielsweise bei einer elektrischen Servolenkung (EPS) oder einem so genannten Steer-by-Wire (SbW) Lenksystem, wird ein Soll-Lenkmoment ermittelt, das an einem Lenkmittel, beispielsweise einem Lenkrad angelegt wird, um die von dem Fahrer aufgebrachte Kraft zu unterstützen oder der von dem Fahrer aufgebrachten Kraft entgegenzuwirken.In modern steering devices, such as an electric power steering (EPS) or a so-called steer-by-wire (SbW) steering system, a target steering torque is determined, which is applied to a steering means, such as a steering wheel, applied by the driver To support force or to counteract the force applied by the driver.
Aktuell eingesetzte EPS Lenksysteme generieren auf der Basis einer anliegenden Zahnstangenkraft ein EPS Motormoment, um dem Fahrer die entsprechende Lenkunterstützung bereitzustellen. Die Zahnstangenkraft wird maßgeblich von den aktuellen Seitenführungskräften beeinflusst. Damit entspricht ein wesentlicher Teil der aktuellen Zahnstangenkraft einer Querbeschleunigung. Die Zahnstangenkraft wird aber nicht nur durch die während des Durchfahrens einer Kurve auftretenden Seitenkräfte bestimmt, sondern es hat eine Vielzahl von weiteren Größen einer aktuellen Fahrsituation einen Einfluss auf die Zahnstangenkraft. Ein Beispiel hierfür ist die Fahrbahnbeschaffenheit (Unebenheiten, Spurrillen, Reibwert).EPS steering systems currently in use generate EPS engine torque on the basis of an adjacent rack-and-pinion force in order to provide the driver with the appropriate steering assistance. The rack power is significantly influenced by the current cornering staff. Thus, a substantial part of the current rack force corresponds to a lateral acceleration. However, the rack-and-pinion force is not only determined by the lateral forces occurring during the passage through a curve, but also has a large number of further variables of a current driving situation an influence on the rack-and-pinion force. An example of this is the road condition (unevenness, ruts, coefficient of friction).
Zusätzlich können weitere Funktionen an der Erzeugung des Soll-Lenkmoments beteiligt sein, um ein gewünschtes und angenehmes Lenkgefühl für den Fahrer zu erreichen, wobei einerseits unerwünschte Störungen keinen Einfluss auf das Soll-Lenkmoment haben sollen, andererseits aber insbesondere sicherheitsrelevante Informationen, beispielsweise über die aktuelle Beschaffenheit des Fahrbahnbelags, dem Fahrer über das Lenkmoment zur Kenntnis gebracht werden sollen.In addition, other functions may be involved in generating the desired steering torque to achieve a desired and comfortable steering feel for the driver, on the one hand unwanted interference should not affect the target steering torque, but on the other hand, in particular safety-related information, for example on the current Condition of the road surface, to the driver about the steering torque to be brought to the knowledge.
Es ist bekannt, die aktuell anliegende Zahnstangenkraft mittels eines an der Zahnstange angeordneten Sensors oder durch Schätzung mittels eines auf einem Modell des Lenksystems beruhenden sogenannten Beobachters zu ermitteln. Bei diesem Verfahren wird das Lenkmoment in Abhängigkeit von der an gelenkten Rädern auftretenden Seitenkraft bestimmt. Die so ermittelte Zahnstangenkraft gibt die tatsächlich an der Vorderachse des Fahrzeugs bzw. an der Zahnstange anliegenden Kraftverhältnisse wieder.It is known to determine the currently applied rack force by means of a sensor arranged on the rack or by estimation by means of a so-called observer based on a model of the steering system. In this method, the steering torque is determined in dependence on the lateral force occurring at steered wheels. The rack-and-pinion force thus determined reflects the force relationships actually applied to the front axle of the vehicle or to the rack.
Die Erzeugung eines Fahrerwunschlenkmoments auf Basis der anliegenden Zahnstangenkraft beinhaltet neben dem eigentlich benötigten Niveau diverse Störungen mit unterschiedlichen Ausprägungen. Diese sind beispielsweise abhängig von der Bauweise der Achse(n) bzw. dem generellen Aufbau des Fahrzeugs. Als Störungen können hier eine Vielzahl von Fahrbahngegebenheiten wie beispielsweise Unebenheiten, Spurrillen oder eine Querneigung verstanden werden. Weitere Störungen können aufgrund längsdynamischer Ereignisse an der gelenkten Vorderachse entstehen. Beispiele hierfür sind unterschiedliche Längen von Antriebswellen bei frontgetriebenen Fahrzeugen, aktive Antriebskomponenten wie beispielsweise ein Allradantrieb oder Komponenten zur variablen Verteilung eines Antriebsmoments auf die Vorderräder. Ein weiterer und gegebenenfalls als störend empfundener Einfluss kann sich durch die Beladung des Fahrzeugs ergeben und insbesondere generell aufgrund der Vorderachslast. Vereinfachend kann festgestellt werden, dass die auf die Lenkung wirkende Zahnstangenkraft mit einer höheren Belastung der Vorderachse zunimmt. Weitere Einflüsse auf die Zahnstangenkraft bzw. das Soll-Lenkmoment hat die Bereifung der Räder.The generation of a Fahrwunschlenkmoments based on the applied rack power includes in addition to the level actually required various disorders with different characteristics. These are, for example, dependent on the design of the axle (s) or the general structure of the vehicle. Disturbances here can be understood as meaning a multiplicity of road conditions, such as unevennesses, ruts or a bank. Further disturbances can arise due to longitudinal dynamic events on the steered front axle. Examples include different lengths of drive shafts in front-wheel drive vehicles, active drive components such as an all-wheel drive or components for the variable distribution of a drive torque to the front wheels. Another and possibly disturbing influence can result from the loading of the vehicle and in particular generally due to the front axle load. In a simplifying manner, it can be stated that the rack-and-pinion force acting on the steering increases with a higher load on the front axle. Further influences on the rack force or the desired steering torque has the tires of the wheels.
Bei einem bezüglich der Störungen verbesserten Verfahren zur Erzeugung einer Zahnstangenkraft wird die Zahnstangenkraft in Abhängigkeit von einer Mehrzahl von Modellen ermittelt, wobei mittels eines ersten Modells eine einen Fahrvorgang betreffende Komponente der Zahnstangenkraft und mittels eines zweiten Modells eine einen Parkiervorgang betreffende Komponente der Zahnstangenkraft erzeugt wird. Bei diesem Verfahren ist die Verwendung weiterer Komponenten vorgesehen, wobei insbesondere die folgenden Komponenten herangezogen werden können:
- – Ein Modell zur Beschreibung von Hystereseeigenschaften einer Achse des Fahrzeugs, wobei dieses Modell auch dem Modell zur Beschreibung des Parkiervorgangs entsprechen kann;
- – ein Modell zur Beschreibung von mindestens einer Kraft, welche durch ein Anheben des Fahrzeugs in Abhängigkeit eines Radlenkwinkels entsteht und auf eine Zahnstange einwirkt.
- A model for describing hysteresis characteristics of an axle of the vehicle, which model may also correspond to the model for describing the parking operation;
- - A model for describing at least one force, which is caused by a lifting of the vehicle in response to a Radlenkwinkels and acts on a rack.
Die Erzeugung der so modellierten Zahnstangenkraft erfolgt in Abhängigkeit von einem Lenkwinkel, also beispielsweise einem Lenkradwinkel des Lenkmittels oder einem Radlenkwinkel und einer Fahrzeuggeschwindigkeit. Als weitere Größen werden – je nach dem verwendeten Modell – ein Schräglaufwinkel, eine Fahrzeugquerbeschleunigung, eine Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs, eine Seitenkraft einer gelenkten Achse des Fahrzeugs, eine ein Übersteuern oder ein Untersteuern des Fahrzeugs charakterisierende Größe, eine Stellung eines Aktuators und/oder eine Drehzahl, ein Drehmoment oder ein aktuell eingelegter Gang berücksichtigt.The generation of the rack-and-pinion force thus modeled is effected as a function of a steering angle, that is, for example, a steering wheel angle of the steering means or a wheel steering angle and a vehicle speed. As further variables - depending on the model used - a slip angle, a vehicle lateral acceleration, a yaw rate of the vehicle, a lateral force a steered axle of the vehicle, an oversteer or understeer of the vehicle characterizing size, a position of an actuator and / or a rotational speed, a torque or a currently engaged gear considered.
Mit diesem Verfahren kann in vielen Situationen ein gutes Ergebnis erreicht werden. Allerdings gibt es auch Sondersituationen, in denen die so erzeugte Zahnstangenkraft der tatsächlichen Zahnstangenkraft nicht in ausreichendem Maße entspricht. Derartige Situationen treten insbesondere auf bei einer μ-Split-Bremsung, einer Veränderung des Straßenreibwerts, einem Untersteuervorgang oder einem Übersteuervorgang.With this method, a good result can be achieved in many situations. However, there are also special situations in which the rack-and-pinion force thus generated does not sufficiently correspond to the actual rack-and-pinion force. Such situations occur in particular in the case of a μ-split braking, a change in the road friction coefficient, an understeering process or an oversteering process.
Bei einer μ-Split-Bremsung ist die tatsächliche Zahnstangenkraft trotz eines erheblichen Lenkwinkels nahe dem Wert Null. Bei einer modellbasiert erzeugten Zahnstangenkraft stellt sich jedoch aufgrund des bei einer μ-Split-Bremsung für die Spurhaltung notwendigen vergrößerten Lenkwinkels eine ungewünscht große Zahnstangenkraft ein. Der aktuelle Straßenreibwert hat ebenfalls einen großen Einfluss auf die Zahnstangenkraft. Je niedriger der Reibwert ist, desto geringer ist die Zahnstangenkraft. Auf poliertem Eis kann die Zahnstangenkraft beispielsweise um ca. 80% geringer sein als auf trockenem Asphalt.In μ-split braking, the actual rack force is close to zero despite a significant steering angle. In a model-based generated rack power, however, due to the required for a μ-split braking for the tracking increased steering angle an undesirably large rack force. The current road friction coefficient also has a great influence on the rack power. The lower the coefficient of friction, the lower the rack power. For example, on polished ice, rack power may be about 80% less than on dry asphalt.
In Abhängigkeit von der Achskonstruktion kann es außerdem vorkommen, dass die modellbasierte Zahnstangenkraft das Vorliegen eines Untersteuervorgangs bzw. einer Untersteuersituation nur ungenügend anzeigt. Bei Übersteuervorgängen bzw. Gegenlenkvorgängen stellt sich eine erhebliche Abweichung zwischen der tatsächlichen und der modellierten Zahnstangenkraft ein. Beispielsweise sind in einer Linkskurve bei einem positiven Lenkwinkel und einem geringen Schwimmwinkel zunächst beide Kräfte positiv und von ungefähr gleicher Größe. Beim Übersteuern steigt nun zunächst der Schwimmwinkel an und unter Umständen erhöht sich die tatsächliche Zahnstangenkraft. Wird das Fahrzeug nun durch eine Gegenlenkbewegung stabilisiert, so wird der Lenkwinkel stark negativ. Die modellierte Zahnstangenkraft folgt nun dem Lenkwinkel und nimmt ebenfalls einen stark negativen Wert an. Die tatsächliche Zahnstangenkraft aber bleibt weiterhin positiv, zumindest bis das Fahrzeug nahezu stabil ist.Depending on the axle design, it may also happen that the model-based rack force only insufficiently indicates the presence of an understeer or an understeer situation. In the case of oversteering or countersteering operations, a considerable deviation arises between the actual and the modeled rack-and-pinion force. For example, in a left turn at a positive steering angle and a low slip angle both forces are initially positive and of approximately the same size. In the event of oversteer, the slip angle first increases and under some circumstances the actual rack force increases. If the vehicle is now stabilized by a counter-steering movement, the steering angle becomes very negative. The modeled rack-pin force now follows the steering angle and also assumes a strongly negative value. However, the actual rack force remains positive, at least until the vehicle is nearly stable.
In den oben genannten Sondersituationen kann allein durch die modellierte Zahnstangenkraft nicht gewährleistet werden, dass diese der tatsächlichen Zahnstangenkraft in ausreichendem Maße entspricht. Weitere Sondersituationen umfassen beispielsweise Situationen, in denen ein Seitenwind auftritt, das Fahrzeug auf einer quergeneigten Fahrbahn bewegt wird oder das Fahrzeug die Fahrbahn verlässt. Im Folgenden werden vom „normalen” Fahrzustand abweichende Fahrsituationen als mögliche Situationen angesehen, in welchen eine Verbesserung der erzeugten Zahnstangenkraft wünschenswert ist. Diese Situationen werden als Sondersituationen bezeichnet.In the above-mentioned special situations, the modeled rack-and-pinion force alone can not guarantee that it corresponds to the actual rack-and-pinion force to a sufficient degree. Further special situations include, for example, situations in which a crosswind occurs, the vehicle is moved on a transversely inclined roadway or the vehicle leaves the roadway. Hereinafter, driving situations deviating from the "normal" driving state are considered as possible situations in which an improvement of the rack-and-pinion force generated is desirable. These situations are referred to as special situations.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, für Lenkvorrichtungen von Fahrzeugen mit einer elektrischen Servolenkung (EPS) eine modellierte Zahnstangenkraft zu erzeugen, die eine besonders gute Grundlage für die Erzeugung eines Fahrerwunschmoments darstellt, möglichst frei von Störungen ist und auch in Sondersituationen von ausreichender Güte ist.The object of the present invention is therefore to produce a modeled rack force for steering devices of vehicles with an electric power steering (EPS), which is a particularly good basis for the generation of a driver's desired torque, as free of interference as possible and in special situations of sufficient quality is.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a method according to
Die Aufgabe wird auch durch eine Lenkvorrichtung in einem Fahrzeug dadurch gelöst, dass die Lenkvorrichtung Mittel zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweist. Diese Mittel sind beispielsweise in Form eines in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung des Lenksystems ablaufenden Computerprogramms realisiert. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung wird nachfolgend auch als ”Steuergerät” bezeichnet.The object is also achieved by a steering device in a vehicle in that the steering device has means for carrying out the method according to the invention. These means are implemented, for example, in the form of a computer program running in the control and / or regulating device of the steering system. The control and / or regulating device is hereinafter also referred to as "control unit".
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.Advantageous developments of the invention are specified in subclaims, wherein the features can be important both alone and in different combinations for the invention, without being explicitly referred to again.
Erfindungsgemäß wird zumindest im Falle des Vorliegens einer Sondersituation der Lenkwinkel als Eingangsgröße des Zahnstangenkraftmodells modifiziert und/oder es wird die modellierte Zahnstangenkraft nochmals in Abhängigkeit von der vorliegenden Sondersituation adaptiert bzw. modifiziert. Es wird folglich in Abhängigkeit von der aufgetretenen Sondersituation auf jeweils unterschiedlichen Wirkpfaden entweder eine Eingangsgröße des Zahnstangenkraftmodells modifiziert oder die mittels des Zahnstangenkraftmodells modellierte Zahnstangenkraft nochmals korrigiert.According to the invention, at least in the case of a special situation, the steering angle is modified as the input variable of the rack force model and / or the modeled rack force is adapted or modified once again as a function of the present special situation. Depending on the particular situation that has occurred, either an input variable of the rack-power model is modified on respectively different active paths or the rack-and-pinion force modeled by means of the rack-and-pinion force model is corrected again.
Im Falle einer μ-Split-Bremsung wird die modellierte Zahnstangenkraft modifiziert, um den Verlauf der tatsächlichen Zahnstangenkraft aufzuweisen. In der Regel ist die tatsächliche Zahnstangenkraft trotz eines erheblichen Lenkwinkels bei einer μ-Split-Bremsung nahezu Null. Bei der modellbasierten Zahnstangenkraft stellt sich aufgrund des in dieser Situation großen Lenkwinkels eine entsprechend große Zahnstangenkraft ein. Diese ist in dieser Situation jedoch unerwünscht. Deshalb wird die Eingangsgröße für das Zahnstangenkraftmodell, nämlich der Radlenkwinkel, modifiziert. Auf Basis einer Differenz, die aus der Gierrate, die mittels eines Modells, beispielsweise dem fahrzeugspezifischen Zahnstangenkraftmodell, und der gemessenen Gierrate des Fahrzeugs erzeugt wird, wird ein Offset für den tatsächlich anliegenden Lenkwinkel berechnet. Die Gierratendifferenz wird zusätzlich mit einem geschwindigkeitsabhängigen Faktor multipliziert.In the case of μ-split braking, the modeled rack force is modified to show the course of the actual rack force. In general, the actual rack force is almost zero despite a considerable steering angle in a μ-split braking. In the case of the model-based rack-and-pinion force, a correspondingly large rack-and-pinion force arises due to the large steering angle in this situation. However, this is undesirable in this situation. Therefore, the input for the rack force model, namely, the wheel steering angle, is modified. Based on a difference arising from the yaw rate, which by means of a model, For example, the vehicle-specific rack force model, and the measured yaw rate of the vehicle is generated, an offset for the actually applied steering angle is calculated. The yaw rate difference is additionally multiplied by a speed-dependent factor.
Als Freigabebedingung für die Bildung oder die Berücksichtigung des Offsetwinkels (beispielsweise durch Addition zu dem tatsächlichen Lenkwinkel) kann vorteilhafterweise ein Signal herangezogen werden, das einen Bremsvorgang signalisiert. Ergänzend können als Freigabebedingungen aktuelle Gierraten (gemessen und/oder modelliert), eine Differenz dieser Gierraten (Gierratendifferenz), eine Fahrzeuggeschwindigkeit, die tatsächliche Zahnstangenkraft und/oder die modellierte Zahnstangenkraft herangezogen werden. Durch eine geeignete Kombination dieser Freigabebedingungen wird erreicht, dass eine Bildung des Offsetwertes nur bei einer tatsächlich vorliegenden μ-Split-Bremsung erfolgt.As a release condition for the formation or the consideration of the offset angle (for example, by adding to the actual steering angle) can advantageously be used a signal that signals a braking operation. In addition, current yaw rates (measured and / or modeled), a difference of these yaw rates (yaw rate difference), a vehicle speed, the actual rack force and / or the modeled rack force can be used as release conditions. By means of a suitable combination of these release conditions, it is achieved that formation of the offset value takes place only when μ-split braking is actually present.
Es kann ferner vorgesehen sein, die Modifikation des Radlenkwinkels am Eingang des Zahnstangenkraftmodells auch bei Vorliegen anderer Sondersituationen bzw. zur Realisierung von Fahrerassistenzfunktionen einzusetzen. Beispielsweise kann eine Modifikation des Radlenkwinkels auch bei Übersteuervorgängen, zur Kompensation eines Seitenwinds, zur Kompensation von quergeneigten Fahrbahnen oder zur gezielten Modifikation im Rahmen von Fahrerassistenzsystemen zur Spurhaltung eingesetzt werden.It can also be provided to use the modification of the wheel steering angle at the input of the rack force model even in the presence of other special situations or for the realization of driver assistance functions. For example, a modification of the wheel steering angle can also be used for oversteering operations, to compensate for crosswinds, to compensate for transversely inclined roadways or for targeted modification in the context of driver assistance systems for tracking.
Die modellierte Zahnstangenkraft bietet folglich die Möglichkeit, durch Modifikation des Radlenkwinkels und/oder der Zahnstangenkraft eine Fahrerassistenzfunktion darzustellen. Hierzu beinhaltet die modellierte Zahnstangenkraft vorzugsweise Schnittstellen für diese Fahrerassistenzfunktionen.The modeled rack-pin force thus offers the possibility of representing a driver assistance function by modifying the wheel steering angle and / or the rack-and-pinion force. For this purpose, the modeled rack force preferably includes interfaces for these driver assistance functions.
Für eine Adaption der modellierten Zahnstangenkraft an einen aktuellen Reibwert der Fahrbahn kann die modellierte Zahnstangenkraft mit einem Faktor multipliziert werden, der einem Quotienten aus der modellierten Zahnstangenkraft und der tatsächlichen Zahnstangenkraft entspricht. Die modellierte Zahnstangenkraft kann grundsätzlich mit dem so bestimmten Faktor multipliziert werden. Befindet sich das Fahrzeug auf einer Fahrbahn mit Hochreibwert, so entspricht der Quotient nahezu dem Initialwert
Anstatt der tatsächlichen Zahnstangenkraft kann ebenso eine tatsächliche Seitenkraft der Vorderachse oder eine tatsächliche Querbeschleunigung herangezogen werden. Der Begriff „Zahnstangenkraft” wird – wenn sich nichts anderes aus dem Zusammenhang ergibt oder dies explizit erwähnt wird – vorliegend stets als Oberbegriff für die Zahnstangenkraft selbst sowie alle gleichbedeutenden Kräfte wie beispielsweise die Seitenkraft der Vorderachse oder die Querbeschleunigung verwendet. Dies gilt Insbesondere auch für die Verwendung dieses Begriffs innerhalb der Patentansprüche.Instead of the actual rack force, an actual side force of the front axle or an actual lateral acceleration can be used as well. The term "rack power" is - unless otherwise stated in the context or this is explicitly mentioned - in the present case always used as a generic term for the rack power itself and all the same meaning forces such as the lateral force of the front axle or the lateral acceleration. This applies in particular to the use of this term within the claims.
Um zu gewährleisten, dass nur sinnvolle Quotienten gebildet werden, können vorteilhafterweise bestimmte Startbedingungen vorgesehen sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass sowohl die modellierte Zahnstangenkraft als auch die tatsächliche Zahnstangenkraft beide jeweils das gleiche Vorzeichen, also beide entweder einen negativen oder einen positiven Wert haben, und einen bestimmten Betrag aufweisen. Weitere Bedingungen können durch eine oder mehrere der Größen Lenkwinkel, Lenkwinkelgeschwindigkeit, Fahrzeuggeschwindigkeit, Querbeschleunigung (modelliert, gemessen) und/oder Gierrate (modelliert, gemessen) gebildet werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, für den Parkierbereich und den Fahrbereich unterschiedliche Bedingungen vorzugeben. Sind die oben genannten Bedingungen für die Bildung des Quotienten nicht erfüllt, so wird vorzugsweise der aktuell ermittelte Reibwertfaktor unverändert beibehalten. Damit ist gewährleistet, dass stets ein kontinuierliches Signal vorliegt.In order to ensure that only meaningful quotients are formed, advantageously certain starting conditions can be provided. For example, it can be provided that both the modeled rack-pin force and the actual rack-and-pinion force each have the same sign, ie both have either a negative or a positive value, and a certain amount. Other conditions may be formed by one or more of steering angle, steering angular velocity, vehicle speed, lateral acceleration (modeled, measured), and / or yaw rate (modeled, measured). In particular, it may be provided to specify different conditions for the parking area and the driving area. If the abovementioned conditions for the formation of the quotient are not met, the currently determined coefficient of friction factor is preferably maintained unchanged. This ensures that there is always a continuous signal.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird der Quotient zusätzlich gefiltert, um beispielsweise Sprünge in der erzeugten Zahnstangenkraft zu verhindern.According to an advantageous embodiment, the quotient is additionally filtered in order to prevent, for example, jumps in the generated rack force.
In Situationen, in denen ein Untersteuern auftritt, kann die modellierte Zahnstangenkraft in geeigneter Weise mit einem Faktor modifiziert werden, beispielsweise um eine Reduktion der Zahnstangenkraft zu erreichen, was einer starken Rückmeldung entspricht, wie sie zum Beispiel bei einem mechanischen oder hydraulischen Lenksystem üblich ist. Es kann aber auch vorgesehen sein, die Zahnstangenkraft bei einem Untersteuervorgang zu erhöhen. Damit könnte die zusätzliche Funktion einer Lenkmomentenempfehlung realisiert werden.In situations where understeer occurs, the modeled rack force may be suitably modified by a factor, for example, to achieve a reduction in rack force, which corresponds to a high level of feedback, as is common, for example, in a mechanical or hydraulic steering system. But it can also be provided to increase the rack force in an understeer operation. Thus, the additional function of a steering torque recommendation could be realized.
Als Freigabebedingung für die Modifikation der Zahnstangenkraft bei einem Untersteuervorgang kann insbesondere in Abhängigkeit eines Untersteuersignals erfolgen. Alternativ hierzu oder ergänzend kann vorgesehen sein, einen aktuellen Schräglaufwinkel der Vorderachse und/oder eine Querbeschleunigung bzw. eine Seitenkraft der Vorderachse heranzuziehen und diese gegebenenfalls mit einer aktuellen Reibwertinformation zu kombinieren. Damit kann eine besonders differenzierte Modifikation der erzeugten Zahnstangenkraft in einem Untersteuervorgang erreicht werden.As a release condition for the modification of the rack-and-pinion force in the case of an understeer operation, it is possible, in particular, for a sub-control signal to be used. Alternatively or in addition, it can be provided to use a current slip angle of the front axle and / or a lateral acceleration or a lateral force of the front axle and optionally to combine these with a current friction coefficient information. Thus, a particularly differentiated modification of the generated rack force can be achieved in an understeer operation.
In Situationen, in denen ein Übersteuervorgang bzw. ein Gegenlenkvorgang vorliegt, stellt sich, wie eingangs beschrieben, unter Umständen eine erhebliche Abweichung zwischen der tatsächlichen Zahnstangenkraft und der modellierten Zahnstangenkraft ein. Um das Ansteigen der modellierten Zahnstangenkraft in gegensätzlicher Richtung zur tatsächlichen Kraft zu verringern, wird die modellierte Zahnstangenkraft bei bestimmten Bedingungen stark gefiltert, um sie zumindest nahe dem Wert Null zu halten. Die Bedingungen für das Aktivieren des Filters ergeben sich durch Auswerten der tatsächlichen Zahnstangenkraft und der modellierten Zahnstangenkraft sowohl hinsichtlich des jeweils absoluten Wertes als auch aus einem relativen Vergleich der beiden Größen. Ist die modellierte Zahnstangenkraft klein bei gleichzeitig großer tatsächlicher Zahnstangenkraft, wird der Filter aktiviert. Alternativ bzw. ergänzend hierzu kann eine Verrechnung der modellierten Zahnstangenkraft mit der tatsächlichen Zahnstangenkraft vorgesehen sein.In situations where an oversteer or a countersteering operation is present, as described above, may be a significant deviation between the actual rack force and the modeled rack force. To reduce the increase in modeled rack force in the opposite direction to the actual force, the modeled rack force is strongly filtered under certain conditions to keep it at least near zero. The conditions for activating the filter are obtained by evaluating the actual rack force and the modeled rack force both in terms of the absolute value and a relative comparison of the two quantities. If the modeled rack-and-pinion force is small with a large actual rack-and-pinion force, the filter is activated. Alternatively or additionally, a compensation of the modeled rack-and-pinion force with the actual rack-and-pinion force can be provided.
Vorteilhafterweise wird auch die Lenkgeschwindigkeit herangezogen, um zu entscheiden, ob ein Übersteuervorgang vorliegt bzw. ob die Kompensation eines Übersteuervorgangs aktiviert werden soll. Es kann vorgesehen sein, eine Deaktivierung des Filters dann durchzuführen, sobald sowohl die modellierte Zahnstangenkraft als auch die tatsächliche Zahnstangenkraft den Wert Null angenommen haben.Advantageously, the steering speed is used to decide whether an override operation is present or whether the compensation of an override operation should be activated. It may be provided to perform deactivation of the filter as soon as both the modeled rack force and the actual rack force have assumed the value zero.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die anhand der Zeichnungen erläutert werden, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird. Die Zeichnungen zeigen:Other features, applications and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments of the invention, which are explained with reference to the drawings, wherein the features both alone and in different combinations may be important for the invention, without being explicitly referred to again becomes. The drawings show:
In
Die Lenkvorrichtung
Die Lenkvorrichtung
Die Lenkvorrichtung
Das erfindungsgemäße Verfahren geht zunächst von einem Verfahren aus, bei welchem eine modellierte Zahnstangenkraft erzeugt wird, die dann alternativ bzw. ergänzend zu der auf die Räder
Das mittels des Momentensensors
Die Funktionsweise des in dem Steuergerät
Das in
Mittels des Zahnstangenkraftmodells
Als Freigabebedingung für die Addition des Offsetwinkels
Das in
In
Um Sprünge in der erzeugten Zahnstangekraft
Bei Vorliegen eines Untersteuervorgangs kann der Funktionsblock
In einer Situation, in der ein Übersteuern vorliegt, kann der Funktionsblock
Eine mögliche Funktionsweise eines derartigen Filters zur Realisierung einer Übersteueradaption ist in
Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung der modellierten Zahnstangenkraft kann auf Basis einer Verrechnung der modellierten Zahnstangenkraft mit der tatsächlichen Zahnstangenkraft erreicht werden. Hierzu kann beispielsweise ein PI-Regler eingesetzt werden. Als Signal zur Steuerung einer Mittelwertbildung kann beispielsweise ein Signal zur Erkennung eines Übersteuervorgangs eingesetzt werden. Alternativ hierzu können die Werte der tatsächlichen Zahnstangenkraft und der modellierten Zahnstangenkraft analog zur Vorgehensweise bei der Aktivierung des Filters herangezogen werden, wobei dann aus einem Vergleich der Zahnstangenkräfte durch entsprechende Maßnahmen ein kontinuierliches Signal gebildet werden muss mit dem Ziel, eine kontinuierliche Mittelwertbildung durchführen zu können.Another possibility for improving the modeled rack-and-pinion force can be achieved on the basis of a calculation of the modeled rack-and-pinion force with the actual rack-and-pinion force. For this purpose, for example, a PI controller can be used. As a signal for controlling an averaging, for example, a signal for detecting an override operation can be used. Alternatively, the values of the actual rack force and the modeled rack force can be used analogously to the procedure for activating the filter, in which case a continuous signal must be formed from a comparison of the rack forces by appropriate measures with the aim of being able to carry out a continuous averaging.
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