DE102010045518A1

DE102010045518A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb einer elektromechanischen Lenkung

Info

Publication number: DE102010045518A1
Application number: DE102010045518A
Authority: DE
Inventors: Dr. Hopp Christian; Alexander Bartels
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2010-09-15
Filing date: 2010-09-15
Publication date: 2012-03-15

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb einer Servolenkung (1) in einem Fahrzeug, wobei in einem Normalbetrieb der Servolenkung (1) in Abhängigkeit einer Lenkanforderung mindestens ein Unterstützungsmoment erzeugt wird, wobei zur Aufbringung des Unterstützungsmoments eine Unterstützungsleistung benötigt wird, wobei, dass ein Sparbetrieb der Servolenkung (1) aktivierbar und deaktivierbar ist, wobei eine Sparleistung geringer ist als eine Normalleistr Servolenkung (1) gewährte Unterstützungsleistung für mindestens eine Lenkanforderung ist, wobei die Normalleistung eine im Normalbetrieb für die mindestens eine Lenkanforderung benötigte Unterstützungsleistung ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb einer elektromechanischen Lenkung in einem Fahrzeug.
Es ist allgemein bekannt, in Fahrzeugen so genannte Servolenkungen einzusetzen. In diesen elektromechanischen oder hydraulischen Lenksystemen wird in Abhängigkeit einer Lenkanforderung ein Unterstützungsmoment erzeugt, welches auf eine Lenksäule oder Zahnstange des Lenksystems aufgebracht wird und somit das manuelle Lenken durch den Kraftfahrzeugführer unterstützt.
Hierbei existieren verschiedene Arten der Erzeugung eines solchen Unterstützungsmoments. Beispielsweise kann ein Unterstützungsmoment durch einen Elektromotor, der auch als Servomotor bezeichnet werden kann, erzeugt werden. Auch kann ein solches Unterstützungsmoment durch ein hydraulisches Stellglied erzeugt werden.
Die EP 0 788 694 A2 offenbart eine Servolenkeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die einen elektrischen Motor, einen Lenkmomentsensor und eine Steuerung aufweist. Durch die Steuerung wird abhängig von dem Lenkmoment ein Solldrehmoment berechnet und als Steuersignal an den Motor übermittelt. Hierbei werden in einer Klassifikationsschaltung Betriebsgrößen des Kraftfahrzeugs charakterisierende Klassifikationssignale erzeugt, von denen eines einen radselektiven Reifenreibwert charakterisiert. Weiter werden diese Klassifikationssignale einem Regler zugeführt und von diesem bei der Regelung des Solldrehmoments berücksichtigt. Weiter offenbart die Druckschrift, dass von der Klassifikationsschaltung ein den Fahrstil des Fahrers charakterisierendes Klassifikationssignal an den Regler übermittelt wird, wobei bei einem als sportlich klassifizierten Fahrer die Servolenkung stärker unterstützt wird als bei einem ökonomischen Fahrer.
Die DE 10 2008 026 612 A1 offenbart ein Lenksystem, welches in einem Fahrzeug angeordnet ist und ein Lenkrad, eine Lenksystemsteuereinheit und eine Lenkunterstützungseinheit mit einem elektrischen Motor umfasst. Das Lenksystem ist ausgebildet, eine vorgegebene Lenkbewegung eines Fahrers am Lenkrad zur Lenkung von lenkbaren Rädern des Fahrzeugs mittels des Motors der Lenkunterstützungseinheit zu unterstützen und die lenkbaren Räder entsprechend der vorgegebenen Lenkbewegung zu lenken. Hierbei ist das Lenkrad mechanisch mit der Lenkunterstützungseinheit gekoppelt, wobei das Lenksystem ferner dazu ausgebildet ist, in einem vorgegebenen Ruhezustand des Fahrzeugs eine vorgegebene Lenkbewegung am Lenkrad und somit ein Lenken der lenkbaren Räder mittels der Lenkunterstützungseinheit zu blockieren. Weiter offenbart die Druckschrift, dass die Lenksystemsteuereinheit dazu ausgebildet ist, nach Eintritt eines Ruhezustands des Fahrzeugs und während einer Nichtbetätigung des Lenkrads einen Stromsparbetrieb einzunehmen und/oder eine Ansteuerung des Motors der Lenkunterstützungseinheit zu unterbrechen.
Die DE 32 22 631 C2 offenbart eine Servolenkeinrichtung für ein Fahrzeug in einer energieeinsparenden Bauart. Bei der offenbarten Servolenkvorrichtung kann die Drehzahl einer Ölpumpe infolge einer Fahrzeuggeschwindigkeit und eines Lenkwinkels des Lenkrades geändert werden, um hierdurch die Lenkleistung zu ändern.
Es stellt sich das technische Problem, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb einer elektromechanischen Lenkung zu schaffen, welche eine energiesparende Betriebsweise des Servolenksystems ermöglicht, wobei ein Kraftfahrzeugführer zwischen einer energiesparenden Betriebsweise und einer normalen Betriebsweise wählen kann.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich aus den Gegenständen mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 10. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Betrieb einer Servolenkung in einem Fahrzeug. Die, Servolenkung kann hierbei als elektromechanische Lenkung mit einem elektrischen Motor, aber auch als hydraulische Servolenkung ausgebildet sein. In einem Normalbetrieb der Servolenkung wird in Abhängigkeit einer Lenkanforderung mindestens ein Unterstützungsmoment erzeugt. Zur Aufbringung des Unterstützungsmoments auf das Lenksystem, insbesondere auf eine Lenksäule oder eine Zahnstange des Lenksystems, wird eine Unterstützungsleistung benötigt. Ist die Servolenkung eine elektromechanische Lenkung, so wird zur Aufbringung des Unterstützungsmoments mechanische Leistung benötigt, die mittels des Servomotors aus elektrischer Leistung erzeugt wird.
Erfindungsgemäß ist ein Sparbetrieb der Servolenkung aktivierbar und deaktivierbar. Der Sparbetrieb kann z. B. von einem Kraftfahrzeugführer z. B. mittels eines Betätigungselements aktiviert oder deaktiviert werden. Es ist also möglich, die Servolenkung entweder im Normalbetrieb oder im Sparbetrieb zu betreiben, wobei die Betriebsweise z. B. durch den Kraftfahrzeugführer auswählbar ist. Weiter ist eine Sparleistung geringer als eine Normalleistung. Die Sparleistung bezeichnet hierbei eine im Sparbetrieb der Servolenkung gewährte Unterstützungsleistung für mindestens eine Lenkanforderung. Die Normalleistung bezeichnet eine für die mindestens eine Lenkanforderung im Normalbetrieb benötigte Unterstützungsleistung.
Der Begriff Lenkanforderung umfasst hierbei alle Größen, die zur Ermittlung einer Führungsgröße für eine Regeleinheit dienen, wobei die Regeleinheit in Abhängigkeit dieser und weiterer Führungsgrößen ein Stellglied zur Erzeugung des Unterstützungsmoments regelt. Die Führungsgröße kann hierbei z. B. ein Soll-Unterstützungsmoments sein. Diese Führungsgröße kann z. B. von einer Steuereinheit in Abhängigkeit der Lenkanforderung bestimmt werden.
Die Lenkanforderung kann beispielsweise ein so genanntes Handmoment sein, welches durch den Kraftfahrzeugführer auf eine Lenkhandhabe, beispielsweise ein Lenkrad, aufgebracht wird. Das Handmoment kann durch entsprechende Sensoren erfasst werden. Selbstverständlich kann eine Lenkanforderung weitere Größen, z. B. eine Fahrzeuggeschwindigkeit und weitere Zustandsgrößen des Fahrzeugs und/oder der Lenkung, umfassen.
Der Begriff mindestens eine Lenkanforderung umfasst auch, dass eine Sparleistung in einem vorbestimmten Bereich von Lenkanforderungen geringer als eine Normalleistung in diesem vorbestimmten Bereich von Lenkanforderungen ist.
Die Unterstützungsleistung kann auch abhängig von einem zeitlichen Verlauf der Lenkanforderung, abhängen. So kann eine Sparleistung im Sparbetrieb für eine gewisse Zeitdauer gleich der Normalleistung sein und nach Ablauf der Zeitdauer unter gewissen Bedingungen für die Lenkanforderungen im Vergleich zur Normalleistung reduziert werden. Beispielsweise kann die Sparleistung reduziert werden, falls sich eine Lenkanforderung nicht oder nur in geringem Maß ändert. Dies wird nachfolgend näher erläutert.
Die Regeleinheit kann in Abhängigkeit der Führungsgröße, z. B. des Soll Unterstützungsmoments, und gegebenenfalls weiterer Eingangsgrößen, z. B. einer Rotorlage der Stelleinheit, Eingangsgrößen für die Stelleinheit, z. B. einen Eingangsstrom und/oder eine Eingangsspannung bestimmen. Als Sparleistung kann die von der Stelleinheit zur Erzeugung des Unterstützungsmoments im Sparbetrieb benötigte elektrische Leistung (Eingangsleistung) verstanden werden. Diese ist kleiner als die im Normalbetrieb benötigte Eingangsleistung.
Hierfür kann im Sparbetrieb z. B. ein Eingangsstrom und/oder eine Eingangsspannung der Stelleinheit im Vergleich zum Normalbetrieb reduziert sein oder reduziert werden. Auch ist möglich, Regelalgorithmen der Regeleinheit zur Erzeugung des Eingangsstromes und/oder der Eingangsspannung aus beispielsweise einem Soll-Unterstützungsmoment derart zu ändern, dass Eingangsstrom und/oder Eingangsspannung im Sparbetrieb kleiner als im Normalbetrieb sind.
Auch ist möglich, die Eingangsgröße der Regeleinheit (z. B. das Soll-Unterstützungsmoment) im Sparbetrieb kleiner als im Normalbetrieb zu wählen, z. B. zu begrenzen.
Auch ist möglich, die Lenkanforderung, die zur Erzeugung der Führungsgröße der Regeleinheit dient, im Sparbetrieb gegenüber dem Normalbetrieb zu begrenzen.
Durch die im Vergleich zur Normalleistung reduzierte Sparleistung ergibt sich ein Lenkverhalten im Sparbetrieb, welches vom Lenkverhalten im Normalbetrieb der Servolenkung abweicht. Diese Abweichung im Lenkverhalten kann vom Fahrer z. B. nur in gewissen Fahrsituationen, z. B. Autobahnfahrt, gewünscht sein. Generell gilt, dass für ein gleiches Fahrverhalten im Sparbetrieb zusätzliche Leistung durch den Kraftfahrzeugführer aufgebracht werden muss. So kann es z. B. für ältere Kraftfahrzeugführer weniger wünschenswert sein, die Servolenkung im Sparbetrieb zu betreiben. Durch den Betrieb der Servolenkung im Sparbetrieb ergibt sich jedoch in vorteilhafter Weise eine Energieeinsparung im Vergleich zum Normalbetrieb der Servolenkung. Durch das veränderte Lenkverhalten im Sparbetrieb ergibt sich zudem in vorteilhafter Weise eine haptische Rückkopplung über eine Aktivierung und somit ein Betreiben des Fahrzeugs im Sparbetrieb. Dies kann ein Kraftfahrzeugführer als positiv empfinden, falls er beabsichtigt, sein Fahrzeug in möglichst energiesparender Weise zu betreiben.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Sparleistung auf eine maximale Leistung begrenzt, wobei die maximale Leistung kleiner ist als die Normalleistung, insbesondere die Normalleistung für die mindestens eine Lenkanforderung oder den entsprechenden Bereich von Lenkanforderungen. Beispielsweise kann die im Normalbetrieb benötigte Unterstützungsleistung linear mit einem Anstieg des Handmoments ansteigen. Im Sparbetrieb ist vorstellbar, die Unterstützungsleistung zu begrenzen. Hierbei wird z. B. ab einem vorbestimmten Handmoment die Unterstützungsleistung auf die maximale Leistung begrenzt, wobei diese maximale Leistung geringer ist als die Normalleistungen, die für Handmomente benötigt würden, die größer als das vorbestimmte Handmoment sind. Hierbei kann z. B. ein Eingangsstrom und/oder eine Eingangsspannung der Stelleinheit begrenzt werden. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass in bestimmten Betriebs- oder Anforderungszuständen ein Lenkverhalten der Servolenkung dem Lenkverhalten im Normalbetrieb entsprechen kann und nur für Betriebs- oder Anforderungszustände weniger Energie verbraucht als im Normalbetrieb.
In einer weiteren Ausführungsform entspricht die Sparleistung einer gedrosselten Normalleistung, wobei die Sparleistung aus einer Multiplikation der Normalleistung mit einem Faktor resultiert, wobei der Faktor kleiner als 1 ist. Steigt im Normalbetrieb die Unterstützungsleistung z. B. linear mit steigendem Handmoment an, so kann im Sparbetrieb die Sparleistung ebenfalls linear mit steigendem Handmoment ansteigen, wobei eine Steigung des Anstiegs der Sparleistung kleiner ist als eine Steigung der Normalleistung Hierbei kann z. B. ein Eingangsstrom und/oder eine Eingangsspannung gedrosselt werden. Selbstverständlich ist vorstellbar, die Drosselung mit einer Begrenzung zu kombinieren, hierfür kann die Sparleistung in einem ersten Bereich von Lenkanforderungen z. B. gedrosselt und in einem weiteren Bereich von Lenkanforderungen begrenzt werden.
Auch durch die Drosselung der Normalleistung im Sparbetrieb ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Energieeinsparung beim Betrieb der Servolenkung.
In einer weiteren Ausführungsform wird eine Unterstützungsleistung in Abhängigkeit eines Gradienten einer Lenkanforderung oder einer Führungsgröße bestimmt, wobei im Sparbetrieb der Gradient der Lenkanforderung oder der Führungsgröße auf einen maximalen Gradienten begrenzt wird, wobei der maximale Gradient kleiner ist als der im Normalbetrieb zulässige Gradient der Lenkanforderung oder der Führungsgröße. Die Lenkanforderung ist vorzugsweise das Handmoment und die Führungsgröße das Soll-Unterstützungsmoment.
Alternativ oder kumulativ kann der Gradient der Lenkanforderung oder der Führungsgröße gedrosselt werden. Hierbei wird z. B. der Gradient des Handmoments oder des Soll-Unterstützungsmoments im Sparbetrieb aus einer Multiplikation des Gradienten des Handmoments oder des Soll-Unterstützungsmoments im Normalbetrieb mit einem Faktor berechnet, wobei der Faktor kleiner als 1 ist. Durch die Begrenzung oder Drosselung der Lenkanforderungen, z. B. des Handmoments, oder der aus der Lenkanforderung bestimmten Führungsgröße kann hierdurch in vorteilhafter Weise Energie im Betrieb der Servolenkung eingespart werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird im Sparbetrieb die Normalleistung auf eine reduzierte Leistung reduziert, falls eine Lenkanforderung sich innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer maximal um einen vorbestimmten Wert verändert. Die Reduktion auf die reduzierte Leistung kann hierbei mit einer vorbestimmten Charakteristik, z. B. linear oder exponentiell, erfolgen. Hierbei kann die Reduktion auf die reduzierte Leistung in einer vorbestimmten Reduktionszeit erfolgen. Somit kann in vorteilhafter Weise sicher gestellt werden, dass eine Reduktion nicht sprunghaft oder plötzlich erfolgt, sondern mit einer angepassten Geschwindigkeit.
Insbesondere kann im Sparbetrieb die Normalleistung auf eine reduzierte Leistung reduziert werden, wenn sich eine Lenkposition innerhalb der vorbestimmten Zeitdauer maximal um einen vorbestimmten Wert verändert.
Hierbei wird davon ausgegangen, dass sich bei konstanter oder quasi konstanter Lenkposition einer Lenkhandhabe, beispielsweise eines Lenkrades, Lenkanforderungen nicht ändern. Somit ist bei konstanten oder quasi konstanten Lenkanforderungen die Sparleistung für eine vorbestimmte Zeitdauer gleich der Normalleistung und wird dann, unter der Bedingung, dass sich die Lenkanforderungen nur in einem vorbestimmten (geringen) Maß ändert, auf die reduzierte Leistung reduziert.
Dass sich eine Lenkposition innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer maximal um einen vorbestimmten Wert verändert, kann beispielsweise in Abhängigkeit eines zeitlichen Verlaufs der Lenkwinkelgeschwindigkeit bestimmt werden. Hierbei kann eine Reduktion der Normalleistungen auf die reduzierte Leistung im Sparbetrieb erfolgen, wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit in einer vorbestimmten Zeitdauer kleiner ist als eine vorbestimmte Geschwindigkeit. Ist die Lenkwinkelgeschwindigkeit klein, so kann davon ausgegangen werden, dass sich eine Lenkposition und somit eine Lenkanforderung nicht oder nur in geringem Maße ändert.
In einer weiteren Ausführungsform wird im Sparbetrieb die Sparleistung von der reduzierten auf die Normalleistung angehoben, falls eine Änderung der Lenkanforderung um ein vorbestimmtes Maß auftritt oder prädiziert wird. Tritt also eine Änderung in den Lenkanforderungen auf, beispielsweise eine Veränderung der Lenkposition, so wird die Unterstützungsleistung von der reduzierten Leistung wieder auf die Normalleistung erhöht. Dies kann beispielsweise mit einer vorbestimmten Charakteristik erfolgen, beispielsweise in einem linearen oder exponentiellen Verlauf. Auch kann die Anhebung in einer vorbestimmten Zeitdauer erfolgen. Hierbei ist sicherzustellen, dass die Anhebung möglichst rasch erfolgt, einen Kraftfahrzeugführer durch die Änderung im Lenkverhalten jedoch nicht irritiert.
In einer weiteren Ausführungsform erfolgt eine Prädiktion einer Änderung der Lenkposition in Abhängigkeit der Lenkwinkelgeschwindigkeit und/oder eines zeitlichen Verlaufs des Handmoments und/oder zeitlichen Verlaufs der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der Aktivierung von Fahrerassistenzsystemen.
Beispielsweise kann im Sparbetrieb die Unterstützungsleistung von reduzierten Leistungen auf die Normalleistung angehoben werden, wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit größer als eine vorbestimmte Lenkwinkelgeschwindigkeit ist. Auch kann eine Anhebung erfolgen, wenn ein Bremspedal als Ankündigung eines Fahrmanövers, beispielsweise eine Kurvenfahrt, bestätigt wird. Hierfür können z. B. Signale von Sensoren zur Erfassung einer Bremspedalstellung ausgewertet werden. Auch können weitere Zustandsgrößen der Lenkung oder des Fahrzeugs ausgewertet werden, beispielsweise ein zeitlicher Verlauf des Handmoments, ein zeitlicher Verlauf der Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Aktivierung oder Deaktivierung von Fahrerassistenzsystemen, wie z. B. ESP, ABS und Parklenkassistenzsystem.
Auch ist vorstellbar, mittels geeigneter dynamischer Fahrzeugmodelle Zustandsgrößen des Fahrzeugs zu bestimmen oder zukünftige Zustandsgrößen zu schätzen. Durch eine Auswertung von zukünftigen Zustandsgrößen, z. B. einer Querbeschleunigung, einer Gierrate oder eines Schwimmwinkels kann eine Einleitung einer Kurvenfahrt und somit eine potentielle Betätigung der Lenkhandhabe prädiziert werden. Auch in diesem Fall kann eine Anhebung des Unterstützungsmoments erfolgen.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass bei aktiven Lenkmanövern die volle, im Normalbetrieb zur Verfügung stehende, Unterstützungsleistung bereitsteht, während in Situationen oder Zuständen konstanter Lenkanforderungen Energie beim Betrieb der Servolenkung eingespart wird.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Soll-Unterstützungsmoment im Normalbetrieb mittels einer Lenkungskennung aus einem Handmoment ermittelt, wobei die Lenkungskennung abhängig von einem Fahrzustand des Fahrzeugs ist. Weiter wird im Sparbetrieb ein Soll-Unterstützungsmoment mittels einer zweiten Lenkungskennung ermittelt. Hierbei unterscheidet sich die zweite Lenkungskennung derart von der ersten Lenkungskennung, dass für mindestens ein Handmoment und/oder mindestens ein Fahrzustand das mittels der zweiten Lenkungskennung ermittelte Soll-Unterstützungsmoment kleiner ist als das für das mindestens eine Handmoment und/oder den mindestens einen Fahrzustand mittels der ersten Lenkungskennung ermittelte Soll-Unterstützungsmoment. Z. B. kann ein Soll-Unterstützungsmoment bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten im Sparbetrieb geringer als ein Soll-Unterstützungsmoment bei diesen hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten im Normalbetrieb sein. Weiter kann im Sparbetrieb ein Soll-Unterstützungsmoment erst dann generiert werden, falls ein Handmoment größer als ein minimales Handmoment ist.
Durch die Reduktion des Soll-Unterstützungsmoments im Sparbetrieb (verglichen mit dem Unterstützungsmoment im Normalbetrieb) ergibt sich in vorteilhafte Weise ein verminderter Energiebedarf beim Betrieb der Servolenkung im Sparbetrieb.
In einer weiteren Ausführungsform wird eine aktive Rückstellung deaktiviert, falls der Lenkwinkel mehr als ein vorbestimmtes Maß von einem Mittenwinkel abweicht. Der Mittenwinkel beschreibt hierbei beispielsweise den Geradeausfahrwinkel. Eine aktive Rückstellung bezeichnet hierbei eine Rückstellung von lenkbaren Fahrzeugrädern auf einen Geradeausfahrwinkel unter Zuhilfenahme der Servolenkung. Neben der aktiven Rückführung existiert eine so genannte passive Rückführung, durch die sich lenkbare Fahrzeugräder durch einen Aufbau des Fahrwerks und die Gewichtskraft des Fahrzeugs bedingte Rückstellmomente auf den Geradeausfahrwinkel zurückstellen. Hierbei kann, bei Verwendung eines elektrischen Servomotors zur Erzeugung des Unterstützungsmoments, die passive Rückstellung zur Rekuperation, das heißt für einen generatorischen Betrieb des Servomotors, genutzt werden. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise einerseits, dass für eine Rückführung keine Energie für den Betrieb der Servolenkung benötigt wird und andererseits eine Energie durch Umwandlung kinetischer Energie im Lenkungssystem in elektrische Energie gewonnen wird. Hierfür ist der Servomotor neben einem motorischen Betrieb in einem so genannten generatorischen Betrieb betreibbar.
Weiter vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zum Betrieb einer Servolenkung in einem Fahrzeug, wobei die Vorrichtung mindestens ein Stellglied zur Erzeugung eines Unterstützungsmoments und mindestens eine Einheit zur Aktivierung umfasst. In einem Normalbetrieb der Servolenkung wird mittels des Stellglieds zur Erzeugung eines Unterstützungsmoments in Abhängigkeit einer Lenkanforderung mindestens ein Unterstützungsmoment erzeugt. Weiter kann die Vorrichtung eine Steuereinheit und eine Regeleinheit umfassen. Mittels der Steuereinheit ist in Abhängigkeit der Lenkanforderung eine Führungsgröße, z. B. ein Soll-Unterstützungsmoment, bestimmbar. Mittels der Regeleinheit ist in Abhängigkeit der Führungsgröße und gegebenenfalls weiterer Eingangsgrößen mindestens eine Eingangsgröße für das Stellglied bestimmbar.
Zum Aufbringen des Unterstützungsmoments mittels des Stellglieds ist eine Unterstützungsleistung notwendig. Erfindungsgemäß kann mittels der Einheit zur Aktivierung ein Sparbetrieb der Servolenkung aktiviert und deaktiviert werden. Hierbei ist eine Sparleistung geringer als eine Normalleistung, wobei die Sparleistung eine im Sparbetrieb der Servolenkung gewährte Unterstützungsleistung für mindestens eine Lenkanforderung ist, wobei die Normalleistung eine im Normalbetrieb der Servolenkung für die mindestens eine Lenkanforderung benötigte Unterstützungsleistung ist.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figuren zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines elektromechanischen Lenksystems und
2 eine Darstellung einer Unterstützungsleistung im Normalbetrieb und im Sparbetrieb.
In 1 ist ein schematisches Schaltbild einer Servolenkung 1 dargestellt. Hierbei umfasst die Servolenkung 1 eine Lenkhandhabe 2, mittels derer ein Handmoment M_H auf eine Lenksäule 3 von einem Kraftfahrzeugführer aufbringbar ist. Weiter umfasst die Servolenkung 1 einen Handmomentsensor 4, eine Lenkzahnstange 5, eine Steuereinheit 6, eine Regeleinheit 7, einen Servomotor 8, einen Rotorlagesensor 9 sowie Getriebe 10, 11. Mittels des Getriebes 10 ist die Lenksäule 3 mit der Zahnstange 5 mechanisch verbunden. Mittels des Getriebes 11 ist der Servomotor 8 mit der Zahnstange 5 mechanisch verbunden. In der dargestellten Servolenkung 1 wird ein Handmoment M_H vom Handmomentsensor 4 erfasst und datentechnisch an die Steuereinheit 6 übertragen. Die Steuereinheit 6 ermittelt in Abhängigkeit des Handmoments M_H ein Soll-Unterstützungsmoment M_S. In Abhängigkeit des Soll-Unterstützungsmoments M_S und einer vom Rotorlagesensor 9 erfassten Rotorlage regelt die Regeleinheit 7 den Servomotor 8. Hierzu erzeugt die Regeleinheit 7 einen Strom i_M, der als Eingangsstrom des Servomotors 8 zur Erzeugung des Unterstützungsmoments dient.
Weiter umfasst die Servolenkung 1 ein Element 14 zur Aktivierung oder Deaktivierung eines Sparbetriebs. Dieses Element kann beispielsweise als Taster oder als Menüfunktion eines Menüs zur Bedienung von Funktionen im Kraftfahrzeug ausgebildet sein.
In 2 ist schematisch der in 1 dargestellte Strom i_M über einem Handmoment M_H, welches beispielsweise mittels des in 1 dargestellten Handmomentsensors 4 erfasst wird, dargestellt. Hierbei stellt die durchgezogene Linie 12 den Verlauf des Stromes i_M im Normalbetrieb der Servolenkung 1 und die gestrichelte Linie 13 den Verlauf des Stromes i_M im Sparbetrieb der Servolenkung 1 dar.
Hierbei ist in einem Bereich des Handmomentes von 0 Nm bis zu einem vorbestimmten Handmoment M₁ der vom Servomotor 8 benötigte Strom i_M im Vergleich zu dem im Normalbetrieb benötigten Strom i_M gedrosselt, wobei eine Steigerung des Strombedarfs für steigende Handmomente im Sparbetrieb kleiner als im Normalbetrieb ist. Für Handmomente, die das vorbestimmte Handmoment M₁ übersteigen, ist der Stromverbrauch des Servomotors 8 auf einen Maximalstrom i_max begrenzt. Als Energieeinsparung ergibt sich hierbei der Bereich zwischen der durchgezogenen Linie 12 und der gestrichelten Linie 13.
Bezugszeichenliste

1: Servolenkung
2: Lenkhandhabe
3: Lenksäule
4: Handmomentsensor
5: Zahnstange
6: Steuereinheit
7: Regeleinheit
8: Servomotor
9: Rotorlagesensor
10: Getriebe
11: Getriebe
12: durchgezogene Linie
13: gestrichelte Linie
14: Einheit zur Aktivierung
M_H: Handmoment
M_S: Soll-Unterstützungsmoment
M₁: vorbestimmtes Handmoment
i_M: Strom
i_max: Maximalstrom

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

EP 0788694 A2 [0004]
DE 102008026612 A1 [0005]
DE 3222631 C2 [0006]

Claims

Verfahren zum Betrieb einer Servolenkung (1) in einem Fahrzeug, wobei in einem Normalbetrieb der Servolenkung (1) in Abhängigkeit einer Lenkanforderung mindestens ein Unterstützungsmoment erzeugt wird, wobei zur Aufbringung des Unterstützungsmoments eine Unterstützungsleistung benötigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sparbetrieb der Servolenkung (1) aktivierbar und deaktivierbar ist, wobei eine Sparleistung geringer ist als eine Normalleistung, wobei die Sparleistung eine im Sparbetrieb der Servolenkung (1) gewährte Unterstützungsleistung für mindestens eine Lenkanforderung ist, wobei die Normalleistung eine im Normalbetrieb für die mindestens eine Lenkanforderung benötigte Unterstützungsleistung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sparleistung auf eine maximale Leistung begrenzt wird, wobei die maximale Leistung kleiner ist als die Normalleistung ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sparleistung einer gedrosselten Normalleistung entspricht, wobei Sparleistung aus einer Multiplikation der Normalleistung mit einem Faktor resultiert, wobei der Faktor kleiner als 1 ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Unterstützungsleistung in Abhängigkeit eines Gradienten der Lenkanforderung oder einer Führungsgröße bestimmt wird, wobei im Sparbetrieb der Gradient der Lenkanforderung oder der Führungsgröße auf einen maximalen Gradient begrenzt wird, wobei der maximale Gradient kleiner als der im Normalbetrieb zulässige Gradient der Lenkanforderung oder der Führungsgröße ist und/oder der Gradient der Lenkanforderung oder der Führungsgröße gedrosselt wird, wobei der Gradient der Lenkanforderung oder der Führungsgröße im Sparbetrieb aus einer Multiplikation der Lenkanforderung oder der Führungsgröße im Normalbetrieb mit einem Faktor resultiert, wobei der Faktor kleiner als 1 ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Sparbetrieb die Normalleistung auf eine reduzierte Leistung reduziert wird, falls eine Lenkanforderung sich innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer maximal um einen vorbestimmten Wert verändert.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Sparbetrieb die Sparleistung von der reduzierten Leistung auf die Normalleistung angehoben wird, falls eine Änderung der Lenkanforderung um eine vorbestimmtes Maß auftritt oder prädiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Prädiktion einer Änderung der Lenkposition in Abhängigkeit der Lenkwinkelgeschwindigkeit und/oder eines zeitlichen Verlaufs des Handmoments und/oder eines zeitlichen Verlaufs der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der Aktivierung von Fahrerassistenzsystems erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Soll-Unterstützungsmoment (M_S) im Normalbetrieb mittels einer ersten Lenkungskennung aus einem Handmoment (M_H) ermittelt wird, wobei die Lenkungskennung abhängig von einem Fahrzustand des Fahrzeugs ist, wobei im Sparbetrieb ein Soll-Unterstützungsmoment (M_S) mittels einer zweiten Lenkungskennung ermittelt wird, wobei sich die zweite Lenkungskennung derart von der ersten Lenkungskennung unterscheidet, dass für mindestens ein Handmoment (M_H) und/oder mindestens ein Fahrzustand das mittels der zweiten Lenkungskennung ermittelte Soll-Unterstützungsmoment (M_S) kleiner ist als das für das mindestens Handmoment (M_H) und/oder den mindestens einen Fahrzustand mittels der ersten Lenkungskennung ermittelte Soll-Unterstützungsmoment (M_S).
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine aktive Rückstellung deaktiviert wird, falls der Lenkwinkel mehr als ein vorbestimmtes Maß von einem Mittenwinkel abweicht.
Vorrichtung zum Betrieb einer Servolenkung (1) in einem Fahrzeug, wobei die Vorrichtung mindestens ein Stellglied zur Erzeugung eines Unterstützungsmoments und mindestens eine Einheit (14) zur Aktivierung umfasst, wobei in einem Normalbetrieb der Servolenkung (1) mittels des Stellglieds zur Erzeugung eines Unterstützungsmoments in Abhängigkeit der Lenkanforderung mindestens ein Unterstützungsmoment erzeugbar ist, wobei zur Aufbringung des Unterstützungsmoments eine Unterstützungsleistung benötigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Einheit (14) zur Aktivierung ein Sparbetrieb der Servolenkung aktivierbar und deaktivierbar ist, wobei eine Sparleistung geringer ist als eine Normalleistung, wobei die Sparleistung eine im Sparbetrieb der Servolenkung (1) gewährte Unterstützungsleistung für mindestens eine Lenkanforderung ist, wobei die Normalleistung eine im Normalbetrieb für die mindestens eine Lenkanforderung benötigte Unterstützungsleistung ist.