DE102011086295A1

DE102011086295A1 - Elektrische Servo-Lenksysteme mit verbesserter Fahrbahn-Haptik

Info

Publication number: DE102011086295A1
Application number: DE102011086295A
Authority: DE
Inventors: Kenneth L. Oblizajek; John D. Sopoci; Stephen PASTOR
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-12-14
Filing date: 2011-11-14
Publication date: 2012-06-14
Anticipated expiration: 2031-11-15
Also published as: US20120150389A1; US9327762B2; CN102530058A; DE102011086295B4; CN102530058B

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Steuern eines Motorantriebsdrehmoments in einem EPS-System bereitgestellt, welches einen Motor und eine Lenkanordnung besitzt. Das Verfahren beinhaltet: Empfangen eines Drehmomentsignals von der Lenkanordnung; Verarbeiten des Drehmomentsignals entsprechend einem Lenkungswahrnehmungsprogramm, um ein Motorsteuersignal herzustellen; und das Steuern des Motorantriebsdrehmoments, basierend auf dem Motorsteuersignal.

Description

TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf den Bereich von Fahrzeugen und, spezieller ausgedrückt, auf Verfahren und Systeme für das Steuern von elektrischer Lenkhilfe bzw. Lenkunterstützung in Fahrzeugen mit elektrischen Leistungs- bzw. Servo-Lenksystemen.
HINTERGRUND
Viele Fahrzeuge besitzen heute elektrische Servolenkungs-(EPS-)Systeme. Die EPS-Systeme benutzen typischerweise einen elektrischen Motor, um eine Lenkunterstützung für einen Fahrer des Fahrzeugs beim Manipulieren der Lenkanordnung und des -rades zu liefern, wodurch die Anstrengung für den Fahrer beim Lenken des Fahrzeugs reduziert wird. Während des Betriebes können sich Vibrationen innerhalb des Fahrzeugs zu dem Lenker an dem Lenkrad ausbreiten. Beispielsweise ist sanftes Fahrbahnrütteln (SRS) eine Art von Schwingung, welche zu Beanstandungen des Fahrers führt.
SRS wird durch interne periodische Anregung verursacht, z. B. Radunwuchten, Reifenunregelmäßigkeiten, Bremsscheiben-Ungleichgewicht und das Fehlen von Präzision beim Ansteuern der sich drehenden Glieder bzw. Teile. Einige EPS-Systeme können aktive Steuermechanismen einsetzen, um SRS abzuschwächen. Obwohl herkömmliche EPS-Systeme beim Abschwächen von SRS erfolgreich sein können, können diese Steuereinrichtungen und -verfahren die Wahrnehmung der Lenkansprechempfindlichkeit des Fahrers beeinträchtigen. Beispielsweise können herkömmliche Steuereinrichtungen die Fahrerwahrnehmung in Bezug auf zentrisches Lenken und/oder Fahrbahn-Haptik nachteilig beeinträchtigen.
Entsprechend ist es wünschenswert, verbesserte EPS-Systeme zu liefern, um die Lenkradvibration der Fahrzeuge zu reduzieren, während andere wünschenswerte Fahrcharakteristika aufrechterhalten bleiben. Außerdem werden andere wünschenswerte Merkmale und Charakteristika der vorliegenden Erfindung aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den angehängten Ansprüchen offensichtlich, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und dem vorhergegangenen technischen Bereich und Hintergrund gegeben werden.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG
Entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform wird ein Verfahren für das Steuern eines Motorantriebsdrehmoments in einem elektrischen Servo-Lenksystem geliefert bzw. bereitgestellt, welches einen Motor und eine Lenkanordnung besitzt. Das Verfahren beinhaltet das Empfangen eines Drehmomentsignals von der Lenkanordnung; das Verarbeiten des Drehmomentsignals entsprechend einem Lenkungswahrnehmungsprogramm, um ein Motorsteuersignal herzustellen; und das Steuern des Motorantriebsdrehmoments basierend auf dem Motorsteuersignal.
Entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform wird ein System für das Steuern eines Motorantriebsdrehmoments für ein Fahrzeug bereitgestellt, welches einen Motor und eine Lenkanordnung besitzt. Das System beinhaltet einen Sensor, welcher so konfiguriert ist, um wenigstens das Erhalten eines Drehmomentsignals von der Lenkanordnung zu erleichtern; und einen Prozessor, welcher an den Sensor gekoppelt ist und konfiguriert ist, um wenigstens zu erleichtern: das Empfangen des Drehmomentsignals von dem Sensor; das Verarbeiten des Drehmomentsignals entsprechend einem Lenkungswahrnehmungsprogramm, um ein Motorsteuersignal herzustellen; und das Steuern des Motorantriebdrehmoments, basierend auf dem Motorsteuersignal.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird hier nachfolgend in Verbindung mit den folgenden gezeichneten Figuren beschrieben, wobei gleiche Ziffern gleiche Elemente bezeichnen und wobei:
1 ein Funktionsblockdiagramm eines elektrischen Servolenkungs-(EPS-)Systems eines Fahrzeugs ist, entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform;
2 ein Ablaufdiagramm eines Prozesses für das Steuern des Motorantriebsdrehmoments in einem EPS-System des Fahrzeugs ist, entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform;
3 und 4 Graphen sind, welche jeweils die gemessenen Drehmomentrückmeldungen darstellen, welche von nicht überlagerten Motorsteuersignalen und überlagerten Motorsteuersignalen in dem EPS-System der 1 und dem Prozess der 2 resultieren, entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform;
5 und 6 sind Graphen, welche beispielhaft das Lenkansprechverhalten darstellen, welches durch das EPS-System der 1 und den Prozess der 2 erzeugt wird, entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform; und
7 ist ein Graph, welcher eine beispielhafte Charakteristik einer beispielhaften Beziehung zwischen dem Lenkdrehmoment und dem Lenkwinkel darstellt, welche durch das EPS-System der 1 und dem Prozess der 2 benutzt werden, entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende detaillierte Beschreibung ist von ihrer Art her nur beispielhaft und es ist nicht beabsichtigt, dass sie die Erfindung oder die Anwendung und das Gebrauchen der Erfindung begrenzt. Außerdem gibt es keine Absicht, durch irgendwelche ausgedrückte oder beinhaltete Theorie, welche in dem vorausgegangenen technischen Bereich, Hintergrund, der kurzen Zusammenfassung oder der folgenden detaillierten Beschreibung präsentiert wird, gebunden zu sein.
In breitem Maße liefern beispielhafte Ausführungsformen, welche hier diskutiert werden, ein elektrisches Servo-Lenk-(EPS-)System, welches einen Fahrer beim Lenken eines Fahrzeugs unterstützt. Speziell wenn die Steuersignale für den Motor erzeugt werden, wendet das EPS-System optional eine Überlagerung, welche in Schwingungsdämpfungsprogrammen benutzt wird, an, so dass Lenkungswahrnehmungsprogramme in die resultierenden Motorsteuersignale eingebaut werden können. Dies befähigt das Vermindern oder Eliminieren von ungewünschten Schwingungen in dem Lenkrad, während die Leistungsfähigkeitscharakteristika, welche sich auf die Wahrnehmungen der Fahrbahn-Haptik oder das Handhaben beziehen, aufrechterhalten bleiben.
1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines elektrischen Servolenkungs-(EPS-)Systems 100 eines Fahrzeugs entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform. Wie nachfolgend beschrieben wird, beinhaltet das EPS-System 100: ein Steuerglied 110, einen Motor 160, eine Lenkanordnung 170 und Räder 180. In bestimmten Ausführungsformen beinhaltet das Fahrzeug zusammen mit dem EPS-System 100 ein Automobil, wie z. B. eine Limousine, einen Lastwagen, einen Van, ein Fahrzeug für den Sportgebrauch, ein Geländefahrzeug oder eine andere Art von Automobil. Jedoch kann in verschiedenen Ausführungsformen das EPS-System 100 in Verbindung mit jeder Anzahl von Arten von Fahrzeugen benutzt werden.
Die Lenkanordnung 170 kann jegliche geeigneten Komponenten für das Einstellen der Position der Räder 180 beinhalten, basierend auf der Absicht des Fahrers. Beispielsweise kann die Lenkanordnung 170 beinhalten: ein Lenkrad; eine Lenksäule; ein Lenkgetriebe; dazwischen liegende Verbindungswellen zwischen der Säule und dem Getriebe; Anschlussverbindungen, entweder flexibel oder fest, welche gewünschte Gelenkverbindungswinkel zwischen den dazwischen liegenden Verbindungswellen gestatten; und Zuganker. Die Lenkanordnung 170 kann auch einen oder mehrere Sensoren 172, 174 und 176 beinhalten, um Fahrzeugparameter zu messen, wie z. B. einen Lenkwinkelsensor 172, einen Drehmomentsensor 174 und einen Geschwindigkeitssensor 176. Wie nachfolgend in größerem Detail beschrieben wird, misst der Lenkwinkelsensor 172 den Winkel des Lenkrades (nicht gezeigt). Der Drehwinkelsensor 174 erzeugt ein elektronisches Drehmomentsignal, proportional zu dem statischen oder dynamischen mechanischen Drehmoment in einer der Wellen, welche das Lenkrad mit dem Lenkgetriebe verbinden. Der Geschwindigkeitssensor 176 ist an eine drehende Welle der Transmission oder alternativ an eines der Straßenräder 180 gekoppelt, um eine Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit zu ermöglichen. In einer alternativen Ausführungsform können die Sensoren 172, 174 und 176 weggelassen werden, und die entsprechenden Werte können von anderen Fahrzeugmodulen oder Quellen geschätzt werden.
Wie oben festgestellt, unterstützt der Motor 160 den Fahrer beim Manipulieren der Lenkanordnung 170, um die Räder 180 zu lenken. Wie nachfolgend beschrieben, wird der Motor 160 typischerweise durch einen variablen Strom gesteuert, welcher durch das Steuerglied 110 geliefert wird. Der Motor 160 kann ein Drehmoment oder eine Kraft an ein drehbares oder translatorisches Glied der Lenkanordnung 170 liefern. Beispielsweise kann der Motor 160 an die drehbare Welle der Lenksäule oder das Gestell des Lenkgetriebes gekoppelt werden. In dem Fall eines drehenden Motors ist der Motor 160 typischerweise über eine zahnrad- oder riemengetriebene Konfiguration angeschlossen, welche ein günstiges Verhältnis der Motorwellendrehung entweder gegenüber der Säulenwellendrehung oder der linearen Bewegung des Gestells zulässt. Die Lenkanordnung 170 beeinflusst umgekehrt die Räder 180 während des Lenkens, basierend auf dem von dem Motor 160 empfangenen Unterstützungs-Drehmoment zusammen mit irgendeinem Drehmoment, welches von einem Fahrer des Fahrzeugs empfangen wird.
Wie oben festgestellt, liefert das Steuerglied 110 typischerweise einen Strom, basierend auf Steuersignalen an den Motor, um die Lenkanordnung 170 zu steuern. Im Allgemeinen kann das Steuerglied 110 ein Computersystem 120 und eine Schnittstelle 128 beinhalten, welche das Steuerglied 110 befähigt, mit den anderen Komponenten des EPS-Systems 100 wechselzuwirken. In der dargestellten Ausführungsform beinhaltet das Computersystem 120 einen Prozessor 122, eine Speichereinrichtung 124, einen Computerbus 126, eine Schnittstelle 128 und einen Speicher 130, von welchen jeder bzw. jede, vor einer detaillierten Beschreibung der spezifischeren Funktionen, kurz eingeführt wird.
Der Prozessor 122 führt die Berechnung und die Steuerfunktionen des Computersystems 120 oder Teile davon aus und kann jegliche Art von Prozessor oder Vielfach-Prozessoren, einzeln integrierte Schaltungen, wie z. B. einen Mikroprozessor, oder irgendeine geeignete Anzahl von integrierten Schalteinrichtungen und/oder Schaltungsplatinen, welche zusammenarbeiten, um die Funktionen einer Verarbeitungseinheit zu erfüllen, enthalten. Während des Betriebes führt der Prozessor 122 ein oder mehrere Programme aus, wie z. B. Steuerprogramme 140, welche innerhalb des Speichers 130 gespeichert sind, und steuert insofern den allgemeinen Betrieb des Computersystems 120. Wie nachfolgend diskutiert wird, beinhalten die Steuerprogramme 140 ein Überlagerungsprogramm 142, ein Schwingungsabschwächungs- bzw. -dämpfungsprogramm 144 und ein Lenkungswahrnehmungsprogramm 146. In der dargestellten Ausführungsform speichert der Speicher 130 eine Vielzahl von Transferfunktions- oder anderen Kompensationsparametern und diesbezügliche Information 132 und eine oder mehrere Look-up- bzw. Verweistabellen 134 für den Gebrauch beim Erzeugen der Motorsteuersignale. Im Allgemeinen kann das Überlagerungsprogramm 142, das Schwingungsdämpfungsprogramm 144 und das Lenkungswahrnehmungsprogramm 146 ebenso wie die Transferfunktion oder andere Kompensationsparameter 132 und Verweistabellen 134 jeweils jegliche Anzahl von Algorithmen, Instruktionen, Plänen, Tabellen und Daten für das Verarbeiten von Eingangssignalen beinhalten, um eine gewünschte Funktion durchzuführen.
Der Speicher 130 kann irgendeine Art von geeignetem Speicher sein. Dies würde die verschiedenen Arten von dynamischem Direktzugriffsspeicher (DRAN), wie z. B. SDRAM (synchroner dynamischer Zugriffsspeicher), verschiedenen Arten von statischen RAM (SRAM) und die verschiedenen Arten von nichtflüchtigem Speicher (PROM) (programmierbarer Nur-Lese-Speicher), EPROM (löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher) und Flash beinhalten. Es sollte davon ausgegangen werden, dass der Speicher 130 ein einzelner Typ einer Speicherkomponente sein kann, oder er kann aus vielen unterschiedlichen Typen von Speicherkomponenten zusammengesetzt sein. Zusätzlich können der Speicher 130 und der Prozessor 122 über mehrere unterschiedliche Computer verteilt sein, welche kollektiv das Computersystem 120 umfassen. Beispielsweise kann ein Teil des Speichers 130 auf einem Computer innerhalb eines speziellen Gerätes oder Prozesses angesiedelt sein, und ein anderer Teil kann auf einem entfernten Computer angesiedelt sein.
Der Computerbus 126 dient dazu, Programme, Daten, Status und andere Information oder Signale zwischen den verschiedenen Komponenten des Computersystems 120 und die Signale von anderen Modulen zu übertragen. Der Computerbus 126 kann irgendeine geeignete physikalische oder logische Einrichtung für das Verbinden von Computersystemen und Komponenten sein. Dies beinhaltet, ist jedoch nicht begrenzt auf direkte festverdrahtete Verbindungen, Faseroptik, Infrarot- und drahtlose Bustechnologien, einen LAN-(lokales Flächennetzwerk-)Bus, einen CAN-(Steuerglied-Flächennetzwerk-)Bus und/oder eine oder mehrere andere Technologien.
Die Schnittstelle 128 gestattet die Kommunikation mit dem Computersystem 120, z. B. von einem Fahrzeuginsassen, einem Systembediener und/oder einem anderen Computersystem, und kann implementiert werden, indem irgendein geeignetes Verfahren und Gerät benutzt wird. In bestimmten Ausführungsformen erleichtert die Schnittstelle 128 wenigstens das Liefern des Lenkwinkels, des Drehmoments und der Fahrzeuggeschwindigkeit an den Prozessor 122. Die Schnittstelle 128 kann eine oder mehrere Netzwerkschnittstellen beinhalten, um innerhalb oder zu anderen Systemen oder Komponenten zu kommunizieren, eine oder mehrere Anschlussschnittstellen, um mit Technikern zu kommunizieren, und eine oder mehrere Speicherschnittstellen, um an ein Speichergerät anzuschließen, wie z. B. die Speichereinrichtung 124. Als eine beispielhafte Implementierung kann die Schnittstelle 128 auch den Internetanschluss nutzen, z. B. für das Liefern oder Aufrechterhalten von Daten oder das Durchführen von Operationen darauf.
Die Speichereinrichtung 124 kann irgendeine geeignete Art von Speichergerät sein, wobei Direktzugriffs-Speichereinrichtungen, wie z. B. Festplattenlaufwerke, Flash-Systeme, Floppy-Disk-Laufwerke und optische Disk-Laufwerke, beinhaltet sind. In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Speichereinrichtung 124 ein Programmprodukt, von welchem der Speicher 130 ein Programm empfangen kann, welches eine oder mehrere Ausführungsformen der Prozesse und/oder Schritte, welche hier diskutiert werden, ausführt.
Während des Betriebs des Fahrzeugs können unerwünschte Schwingungen von internen Quellen herrühren, wie z. B. einem Reifen oder einer Radunwucht, oder von externen Quellen, wie z. B. ungleichmäßigen Fahrbahnoberflächen. Periodische Schwingungen können sich durch die Lenkanordnung 170 ausbreiten und können ein unerwünschtes Erschüttern oder Bewegung von bestimmten Fahrzeugkomponenten auslösen, welche für den Fahrer wahrnehmbar sind. Wenn sich beispielsweise unzuordenbare, periodische Schwingungen, welche an den Rädern 180 erzeugt sind, vereinigen können, um ein dynamisches Drehmoment an einer Lenkradsäulenkomponente zu erzeugen, löst dieses Lenkrad-Schwingungen aus. Wenn diese Art von Ereignis auf einer flachen oder sanften Fahrbahnoberfläche auftritt, wird dies als ein sanftes Fahrbahnrütteln (SRS) oder Torsions-Nibble bezeichnet.
Wie nun beschrieben wird, steuert das Steuerglied 110 den Motor 160, um die Schwingungen innerhalb der Lenkanordnung 170 zu dämpfen, während gewünschte Lenkcharakteristika aufrechterhalten werden, wobei die Fahrbahn-Haptik des Fahrers beinhaltet sind. Der Betrieb des Steuergliedes 110 wird in Verbindung mit 2 beschrieben, welches ein Ablaufdiagramm eines Prozesses 200 ist, um das Motorantriebsdrehmoment in dem Fahrzeug entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform zu steuern. Derartige Verarbeitungsschritte können mit Daten und Codes implementiert werden, welche im Speicher 130 gespeichert sind.
In einem ersten Schritt 205 des Prozesses 200 empfängt das Steuerglied 110 ein Signal von dem Drehmomentsensor 174, welches die internen Schwingungen innerhalb der Radanordnung 170 repräsentiert. Diese internen Schwingungen können beispielsweise sanftem Fahrbahnrütteln (SRS) oder anderen Lenkanordnungsanregungen entsprechen und können als Drehmomentsignale bezeichnet werden und können Anregungen von Quellen extern zu dem EPS 100, ebenso wie Schwingungen, welche durch das EPS eingeführt sind, beinhalten.
In einem zweiten Schritt 210 empfängt das Steuerglied 110 ferner Charakteristika des Lenkrades der Lenkanordnung 170, wobei der Lenkwinkel von dem Lenkwinkelsensor 172, welcher den Winkel des Lenkrades repräsentiert, beinhaltet ist. Das Steuerglied 110 kann auch Charakteristika, wie z. B. Lenkradgeschwindigkeit oder Beschleunigung, empfangen, welche direkt gemessen werden können oder von anderen Messungen abgeleitet werden können.
In einem dritten Schritt 215 evaluiert der Prozessor 122 des Steuergliedes 110 die Drehmomentsignale und bestimmt, wenn das Schwingungsdämpfungsprogramm 144 ausgeführt werden sollte. Im Allgemeinen kann das Schwingungsdämpfungsprogramm 144 ausgeführt werden, basierend auf dem Pegel der Schwingungen, welche aus dem Drehmomentsignal und/oder dem zuvor durchlaufenen Pegel der Schwingungen bestimmt sind, welche basierend auf den gegenwärtigen oder vorherigen Motorsteuersignalen erwartet werden, d. h. dem Pegel der erwarteten Schwingungen, welche von vorherigen Iterationen oder der Anwendung des Schwingungsdämpfungsprogramms herrühren. Die Motorsteuersignale werden nachfolgend diskutiert, obwohl die erwarteten Schwingungen basierend auf den inversen Transferfunktionen von den Transferfunktionen 132, welche im Speicher 130 gespeichert sind, abgeleitet werden können.
In einer beispielhaften Ausführungsform können die gemessenen Schwingungen und die Steuersignalschwingungen gemeinsam betrachtet werden, um den richtigen Pegel der Schwingungsdämpfung zu bestimmen. Beispielsweise können die gemessenen Schwingungen und die Steuersignalschwingungen kombiniert werden und mit einem vorher festgelegten Schwellwert verglichen werden. Wenn die kombinierten gemessenen und die Steuersignalschwingungen größer als der vorher festgelegte Schwellwert sind, dann fährt der Prozess 200 mit dem Schritt 220 fort, in welchem das Schwingungsdämpfungsprogramm 144 an dem Drehmomentsignal angewendet wird, während der Prozess 200 mit dem Prozess 225 fortfährt und den Schritt 220 auslässt, wenn die kombinierten gemessenen und Steuersignalschwingungen geringer als oder gleich zu dem vorher festgelegten Schwellwert sind.
Die gemeinsame Berücksichtigung kann beabsichtigt sein, um einen Pegel der Lenkradschwingung zu schätzen, welche auftreten würde, ohne die Intervention des Motors 160. Insofern können die Entscheidungsregeln in dem Schwingungsdämpfungsprogramm 144 bezüglich der Kontinuierlichkeit, Initiierung, Reduktion, Eskalation oder dem Beenden der Motorintervention mit der richtigen Beurteilung des erwarteten, nicht intervenierten Schwingungspegels erreicht werden. Mit dem weiteren Herausarbeiten kann, wenn der Zustand der Schwingungsdämpfung deaktiviert ist und die Schwingungen in dem Drehmomentsensor 174 detektiert werden, eine Entscheidungsdurchführung für das Initiieren der Dämpfung durch Vergleichen des Schwingungspegels mit vorher festgelegten Pegeln erreicht werden, entweder Schwellwerttaktil-wahrnehmbar oder auf andere Weise. In einigen Fällen kann jedoch während der Perioden der aktiven Dämpfung der Pegel der Schwingung in dem Drehmomentsensor allein nicht das Schätzen eines nicht intervenierten Pegels der Schwingung zulassen. Für diese Fälle können jedoch die gemessenen Schwingungen in dem Drehmomentsensor 174 und der Betrag des Motordrehmoments kombiniert werden, um einen nicht intervenierten Pegel der Schwingung und ein richtiges Entscheidungstreffen an der Zäsur, Kontinuität, der Eskalation oder der Reduktion der Intervenierung zu schätzen. Ein derartiges Treffen der Entscheidung kann durch Formelberechnungen oder Tabellen von gemeinsam berücksichtigtem Betrieb bei verschiedenen Pegeln oder gemessenem Sensordrehmoment und Motordrehmoment erreicht werden. Diese Tabellen können ausgewählte gepaarte Kombinationen von gemessenem Sensordrehmoment und Motordrehmoment mit jeglicher geeigneten Art von vielen interpolierenden Mechanismen, welche von Fachleuten der Steuergliedprogrammierung praktiziert werden, anzeigen. Außerdem können Heuristika angewendet werden, um Jitter beim wiederholten Anwenden und beim Nicht-Anwenden des Schwingungsdämpfungsprogramms 144 zu vermindern oder zu vermeiden. Jedes häufig wiederholte Ein und Aus des periodischen Durchlaufens, welches unerwünscht sein kann, kann durch Implementieren des Hysterese-Schaltens, mit oder ohne zusätzliche Berücksichtigung von Mittelwertbildung von Zeiten, Gleitzeitfenstern oder anderen mathematischen Operationen über vorher festgelegte Zeitfenster vermieden werden. Beispielsweise kann ein heuristischer Schwellwert von 15% an dem vorher festgelegten Schwellwert angewendet werden, um die Kurztermwiederholte Anwendung und Nichtanwendung des Schwingungsdämpfungsprogramms 144 zu mindern oder zu vermeiden.
Wie oben festgestellt, führt, wenn das Steuerglied 110 bestimmt, dass das Schwingungsdämpfungsprogramm 144 notwendig oder gewünscht wird, der Prozessor 122 das Schwingungsdämpfungsprogramm 144 aus. Das Schwingungsdämpfungsprogramm 144 beinhaltet eine Anzahl von Algorithmen, welche Dämpfungssignale erzeugen, basierend auf den eingegebenen Signalen. Das Schwingungsdämpfungsprogramm 144 funktioniert, um die Schwingungen innerhalb der Lenkanordnung 170 zu entfernen, abzuschwächen oder ihnen entgegenzuwirken. Wie oben festgestellt, funktioniert das Schwingungsdämpfungsprogramm 144, um das sanfte Fahrbahnerrütteln abzuschwächen oder zu eliminieren. Beispiele von Dämpfungsprogrammen können beispielsweise in der Anmeldung mit der Seriennr. 12/326,684 und der Anmeldungsseriennr. 12/882,852 gefunden werden, welche hier als Referenz eingearbeitet sind.
Das Schwingungsdämpfungsprogramm 144 kann so angewendet werden, dass der Betrag an gedämpfter Schwingung als ein Ergebnis der Anwendung variiert werden kann. Beispielsweise kann das Schwingungsdämpfungsprogramm 144 entsprechend einem ersten Faktor, wenn die gemessenen Drehmomentsignale relativ hoch sind, und einem zweiten Faktor, wenn die gemessenen Drehmomentsignale relativ niedrig sind, angewendet werden. Außerdem erzeugen die angewandten Faktoren des Schwingungsdämpfungsprogramms 144 in einer weiteren Ausführungsform gemessene Drehmomentsignale, welche relativ konstant sind. In einer derartigen Ausführungsform kann das Steuern des Schwingungsdämpfungsprogramms 144 proportional zu dem gemessenen Drehmomentsignal sein. Dies liefert ein gleich bleibendes EPS-Ansprechverhalten für den Fahrer ungeachtet der Umgebung. Diese Ausführungsform liefert auch eine Möglichkeit für das Steuerglied, variabel das Schwingungsdämpfungsprogramm 144 anzuwenden, so dass die gemessenen Drehmomentsignale, welche von den Schwingungen herrühren, gerade unterhalb einer akzeptierbaren Schwelle liegen, was andere vorteilhafte Konsequenzen, wie z. B. eine weiter zunehmende Energieeffizienz des EPS-Systems 100, liefern kann, z. B. durch Begrenzen intervenierter bzw. eintretender Unterdrückung unterhalb von Pegeln der menschlichen Schwingungswahrnehmung.
In einem fünften Schritt 225 führt der Prozessor 122 des Steuergliedes 110 das Lenkungswahrnehmungsprogramm 146 mit den Drehmomentsignalen vom Schritt 215 oder den gedämpften Drehmomentsignalen vom Schritt 220 aus. In einigen Fällen kann das Verarbeiten der Drehmomentsignale, speziell gedämpfter Drehmomentsignale, zu Motorsteuersignalen führen, welche eine Reduktion in den Betriebscharakteristiken verursachen, wie sie durch den Fahrer wahrgenommen werden. Derartige Fälle können in einer Reduktion in der Fahrbahn-Haptik führen, was sich in breitem Maße auf Empfindungen, wie den Verlust des „on-center steering” bzw. „auf der Mitte Lenkens”, des Spiels, niedrigem oder übermäßigen Aussetzen gegenüber zurückgeführter Energie von dem Lenkungsuntersystem bezieht. Das Reduzieren der Fahrbahn-Haptik führt zu einem unerwünschten Lockerheit bzw. Ungenauigkeit am Lenkrad, speziell wenn eine Lenkbewegung zurückgeführt wird, wie z. B. dann, wenn ein Fahrer in eine Richtung dreht und zu einer Zentralposition zurückkehrt. Im Allgemeinen tritt „auf der Mitte Lenken” auf, wenn das Fahrzeug auf einer verhältnismäßig langen geradlinigen Fahrbahn gefahren wird, und die Lenkeingaben von dem Fahrer verhältnismäßig minimal sind, z. B. um das Fahrzeug innerhalb der Fahrspur zu halten. Diese Angaben werden charakterisiert, dass sie klein in der Amplitude (typischerweise ±10°) und gering in der Frequenz (typisch < 1 Hz) sind. Die Fahrbahn-Haptik ist die Drehmomentrückkopplung, welche ein Fahrer über das Lenkrad erhält, während er das Fahrzeug fährt.
Insofern wendet das Schwingungsdämpfungsprogramm 146 Algorithmen an, welche eine gewünschte Rückmeldung an das Lenkrad liefern. Die Algorithmen des Lenkungswahrnehmungsprogramms 146 können Reibungsabbildungen, wie z. B. LuGre-Reibungsabbildungen und Dämpfungsabbildungen beinhalten. LuGre-Reibungsabbildungen umschließen die Kompensation, welche sich auf mechanische Reibungsgesetze bezieht, wobei statische und dynamische Reibung beinhaltet sind, was umgekehrt Geschwindigkeitseffekte beinhalten kann, wie z. B. jene, welche durch Stribeck-Abhängigkeiten oder auf andere Weise charakterisiert sind. Zusätzlich schließen Geschwindigkeitseffekte auch wahlweise eine Geschwindigkeits-Hysterese-Abhängigkeit bei Beschleunigungen ein. Diese Hysterese-Effekte können durch vereinfachte Abhängigkeiten von der Polarität der Beschleunigung oder durch komplexere funktionelle Ausdrücke, Verweistabellen oder deren Äquivalente beeinflusst werden. Im Allgemeinen kann die Wirkung dieser Programme 146 eine bevorzugte Fahrerwahrnehmung in dem Lenkansprechverhalten erreichen, welches von der Drehmoment-Haptik über das Lenkrad, reagierend auf Lenkbewegungen, während das Fahrzeug betrieben wird, abgeleitet ist. Diese Wahrnehmungen werden von korrelierendem Ansprechverhalten auf das Drehmoment und Bewegungen abgeleitet, welche umgekehrt von kombinierten Effekten der mechanischen Aktionen auftreten, welche mit dem vom Steuerglied gelieferten Vergrößerungen des Drehmoments von dem Motor 160 ergänzt werden. Für ein günstiges Ansprechverhalten kann das Steuerglied Motordrehmomente liefern, welche auf die Lenkrad-Winkelposition, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen reagieren. Beispiele beinhalten: (1) das Schaffen von linearen Dämpfungsdrehmomenten, welche auf Lenkrad-Winkelgeschwindigkeiten reagieren; (b) Coulombähnliche Dämpfungsdrehmomente, welche auf das Vorzeichen der Lenkradgeschwindigkeit reagieren; (c) LuGre-ähnliche Dämpfungsdrehmomente, welche auf die Lenkradgeschwindigkeit in einer nichtlinearen Weise reagieren, wobei die Beschleunigung für das zusätzliche Bestimmen der Geschwindigkeitsrichtung und selektiv der Amplitude benutzt wird; und (d) ein elastisch ansprechendes Drehmoment, um die wiederherstellenden Eigenschaften, welche sich auf die Winkelposition beziehen, ansprechend auf die Winkelposition zu ergänzen. Insofern können die Beziehungen zwischen dem vom Fahrer entwickelten Drehmoment an dem Lenkrad und den Lenkradbewegungen manipuliert werden, um gewünschte Ergebnisse herzustellen.
Ein Beispiel dieser Fähigkeiten wird durch die beispielhafte Signatur bzw. Charakteristik 702 des Lenkdrehmoments in Abhängigkeit von Lenkwinkelbeziehungen demonstriert, wie dies in dem Graphen 700 der 7 dargestellt ist. In 7 wird der Lenkradwinkel (in Grad) durch eine horizontale Achse 704 dargestellt, und das Lenkraddrehmoment (in Nm) wird auf der vertikalen Achse 706 dargestellt. In 7 kann die Charakteristik 702 beispielsweise das Verhältnis repräsentieren, welches ohne das Intervenieren der Schwingungsdämpfung und ohne signifikante periodische Anregung beobachtet wird. Ein beispielhaftes Verwenden der Analyse dieser Charakteristik 702 kann diese in ihre verschiedenen dynamischen Terme, wie z. B. elastische, viskose Dämpfung, Coulomb-Dämpfung, LuGre-Dämpfung und Massenträgheit zerlegen. Sogar wenn diese Terme nicht ohne Weiteres offensichtlich sind, können derartige Terme über verschiedene Kurvenanpassungs- und System-Identifiziertechniken bestimmt werden. Die Charakteristik 702 könnte nachfolgend als eine Grundlage für den Vergleich von ähnlichen Beziehungen verwendet werden, wenn die Schwingungsdämpfung aktiv ist, und signifikante Schwingungen gedämpft werden. Eine progressive Addition des Motordrehmoments, welches für die Lenkrad-Winkelposition und die Drehmomente verantwortlich ist, und die Ableitungen davon können angewendet werden, so dass das letztendliche Ergebnis sich an die ursprünglich beobachtete Charakteristik 702 annähert. Die Lenkungswahrnehmungsprogramme 146 werden in größerem Detail nachfolgend mit Bezug auf 5 und 6 diskutiert.
In einem sechsten Schritt 230 erzeugt der Prozessor 122 Motorsteuersignale, basierend auf den Ergebnissen des Lenkungswahrnehmungsprogramms 146. Die Motorsteuersignale können auch basierend auf dem Drehmoment am Lenkrad erzeugt werden, wenn der Fahrer das Lenkrad deutlich bedient, um eine Drehmomentunterstützung zu liefern, wenn der Fahrer das Fahrzeug lenkt.
In einem siebten Schritt 235 bestimmt der Prozessor 122 des Steuergliedes 110, ob ein Überlagerungssignal an den Motorsteuersignalen anzuwenden ist. Die Entscheidung kann beispielsweise auf der Auswahl des Fahrers liegen oder kann automatisiert sein, basierend auf verfügbarer Energie oder auf Energieeigenschaften, da die Kraftstoffökonomie oder die Lebensdauer der Batterie durch das Versorgen mit Leistung des Überlagerungssignals beeinträchtigt werden kann. Als ein Beispiel kann, wenn das Energiesparen angesagt ist, das Überlagerungssignal weggelassen werden, während das Überlagerungssignal angewendet werden kann, wenn die Leistungsfähigkeit eine höhere Priorität besitzt, wie nachfolgend diskutiert wird.
Wenn das Steuerglied 110 bestimmt, dass das Überlagerungssignal anzulegen ist, fährt das Steuerglied 110 mit dem Schritt 240 fort, in welchem das Überlagerungsprogramm 142 ausgeführt wird, um ein Überlagerungssignal an dem Motorsteuersignal anzuwenden, um dadurch ein überlagertes (oder ”eingestelltes”) Motorsteuersignal herzustellen. Das Überlagerungssignal kann eine synthetische Überlagerung sein und bezieht sich im Allgemeinen auf eine angewendete Form von Geräusch bzw. Rauschen, um die Effekte der Haftreibung und Reibung zu beeinflussen. Ein beispielhaftes Überlagerungssignal kann eine Frequenz von beispielsweise 25 Hz und einen Pegel besitzen, welcher Schwingungen an dem Lenkrad unterhalb der menschlichen Schwellwerte für wahrnehmbare Schwingung durch die Hände, wie sie an dem Lenkrad detektiert werden, erzeugt.
In der Tat kann das Überlagerungsprogramm 142 einen Mechanismus für das Reduzieren oder Eliminieren der Auswirkung der Haftreibung oder Coulomb-Reibung innerhalb der Lenkanordnung 170 liefern, welches anderenfalls nichtlineare Drehmomentsignale erzeugen würde, wobei es schwieriger sein kann, sie nachträglich für das gewünschte Ansprechverhalten aufzunehmen. Wie nachfolgend diskutiert wird, dient das Überlagerungssignal dazu, um die Nichtlinearitäten nahezu zu linearisieren oder zu reduzieren, was zu einem Drehmoment mit dem überlagerten Motorsteuersignal führt. Wie oben mit Bezug auf Schritt 225 diskutiert, führt der Prozessor 122 das Lenkungswahrnehmungsprogramm 146 an den Drehmomentsignalen durch. Da die überlagerten Motorsteuersignale zu einem weniger nichtlinearen Drehmoment führen, wie es in dem Drehmomentsensor aufgrund von externen Quellen, wie z. B. dem Fahrer oder dem Lenkungsuntersystem beobachtet wird, sind die gemessenen Drehmomentsignale, welche aus den Motorsteuersignalen resultieren, auch weniger nichtlinear. Diese Drehmomentsignale können mehr zugänglich für die Verarbeitung mit dem Lenkungswahrnehmungsprogramm 146 im Schritt 225 sein und, wenn anwendbar, mit dem Schwingungsdämpfungsprogramm 144 im Schritt 215 sein. In einigen Ausführungsformen können das Lenkungswahrnehmungsprogramm 146 und das Schwingungsdämpfungsprogramm 144 die Drehmomentsignale unterschiedlich verarbeiten, basierend darauf, ob die Überlagerung an den Motorsteuersignalen angelegt wurde oder nicht. Beispielsweise kann das Schwingungsdämpfungsprogramm 144 eine erste Kennlinie besitzen, welche ausgewählt ist, um die Drehmomentsignale beim Vorhandensein der Überlagerung zu bearbeiten, und eine zweite Kennlinie, welche ausgewählt ist, um mehr nichtlineare Drehmomentsignale zu verarbeiten. Zusätzliche Beispiele beinhalten viele Abbildungen oder eine Mischung ausgewählter Abbildungen, mit entweder diskreter oder interpolierter Intervention, abhängig von den verschiedenen Pegeln des beobachteten dynamischen abgetasteten Drehmoments.
Als ein Beispiel sind 3 und 4 jeweils Graphen 300 und 400, welche die gemessenen Drehmomentrückmeldungen darstellen, welche aus nicht überlagerten Motorsteuersignalen und überlagerten Motorsteuersignalen resultieren, entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform. Beispielsweise stellt der Graph 300 ein Muster 302 des gemessenen Drehmoments (Nm) dar, welches auf der vertikalen Achse 206 repräsentiert wird, welches von dem Lenkrad herrührt, welches um die Lenkradwinkel (Grad) gedreht wird, repräsentiert auf der horizontalen Achse 204, und den nicht überlagerten Motorsteuersignalen. In ähnlicher Weise stellt der Graph 400 ein Muster 402 des gemessenen Drehmoments (Nm) dar, welches auf der Vertikalachse 406 repräsentiert wird, welches von dem Lenkrad herrührt, wobei dieses um die Lenkradwinkel (Grad) gedreht wird, repräsentiert auf der Horizontalachse 404, und den überlagerten Motorsteuersignalen. Wie durch das Muster 402 gezeigt wird, erzeugen die überlagerten Motorsteuersignale ein mehr lineares Ansprechverhalten in den sich ergebenden Drehmomentsignalen.
Zurückkehrend zu 1 und 2, kann das überlagernde Signal bei jeder geeigneten Frequenz und Amplitude angewendet werden. In einer beispielhaften Ausführungsform können die Amplitude und die Frequenz des überlagernden Signals konstant und/oder kontinuierlich sein. In anderen beispielhaften Ausführungsformen können die Charakteristika des überlagernden Signals abhängig von dem Drehmomentsignal und dem Motorantrieb sein. In der Tat können das überlagernde Signal und das Drehmomentsignal in irgendeiner geeigneten Weise gemischt werden. Insofern kann das überlagernde Signal kontinuierlich angewendet werden oder strategisch während des Betriebs des EPS-Systems 100 eingeführt werden, wobei dies zu Zeiten sein kann, wenn kein Drehmoment-Rückkopplungssignal innerhalb der Lenkanordnung 170 erzeugt wird.
Das überlagernde Programm 142 kann angewendet werden, so dass der Betrag der Überlagerung variiert werden kann, basierend auf den gemessenen oder gewünschten Drehmomentsignalen. Beispielsweise kann das überlagernde Programm 142 entsprechend einem ersten Faktor angewendet werden, wenn die gemessenen Drehmomentsignale relativ hoch sind, und entsprechend einem zweiten Faktor, wenn die gemessenen Drehmomentsignale relativ niedrig sind. Außerdem erzeugen in einer weiteren Ausführungsform derartig angewendete Faktoren des überlagernden Programms 142 gemessene Drehmomentsignale, welche verhältnismäßig konstant sind. In einer derartigen Ausführungsform wäre das Steuern des überlagernden Programms 142 proportional zu dem gemessenen Drehmomentsignal. Diese Ausführungsform liefert auch eine Fähigkeit des Steuergliedes 110, um variabel das Überlagerungsprogramm 142 anzuwenden, so dass die gemessenen Drehmomentsignale, welche aus den Schwingungen resultieren, gerade unterhalb einer akzeptablen Schwelle sind, welche ferner die Energieeffizienz des EPS 100 erhöhen kann. In einer weiteren Ausführungsform kann das überlagernde Signal so gesteuert werden, dass das mechanische Ansprechen auf das überlagernde Signal, irgendwelche Schwingungsdämpfungssignale und irgendwelche Anregung von einer externen Quelle ungefähr gleich dem mechanischen Ansprechen auf das überlagernde Signal ist, wenn das Anregungs- und das Schwingungsdämpfungssignal ungefähr null sind.
In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann das überlagernde Signal interaktiv mit einer mechanischen Resonanz innerhalb der Lenkanordnung 170 sein. Eine derartige mechanische Resonanz kann mit einer polaren Massenträgheit des Motors 160 korrespondieren, welcher auf dem Verbindungsgestänge zu der Lenkradwelle gestützt wird, so dass das überlagernde Signal eine natürliche mechanische Resonanz anregt. Diese Konfiguration kann zu reduzierter elektrischer Energie führen, welche ein vergleichbares mechanisches Überlagern in dem Lenkuntersystem gegenüber dem erreicht, das während des Betreibens anderen nicht-resonanten Frequenzen hergestellt wird. Die dynamische Verstärkung dieses Resonanzsystems oder anderer kann dadurch vorteilhaft benutzt werden, um gewünschte Überlagerung bei reduzierten Pegeln der abgebauten Energie herzustellen. Außerdem kann eine vorher festgelegte mechanische Resonanz in dem Motor 160 gebildet werden und/oder eine nicht innewohnende mechanische Resonanz kann gemessen werden und mit dem überlagernden Signal wechselwirken. In derartigen Ausführungsformen wird die elektrische Energie, welche erforderlich ist, um das überlagernde Signal herzustellen, in Gegenwart der mechanisch verstärkten Dynamik reduziert.
Im Schritt 245 treibt der Prozessor 122 den Motor 160 durch Liefern des Antriebdrehmoments entsprechend zu den Motorsteuersignalen vom Schritt 235 oder den überlagerten Motorsteuersignalen vom Schritt 240. Als ein Beispiel sind 5 und 6 Graphen 500 und 600, welche ein beispielhaftes Ansprechverhalten der Lenkanordnung 170 mit dem EPS-System 100 der 1 und dem Prozess 200 der 2 entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform darstellen. Im Graph 500 ist speziell das Drehmoment auf der vertikalen Achse 502 als eine Funktion des Lenkwinkels auf der horizontalen Achse 504 entlang eines Lenkpfades 506 aufgetragen. Der Klarheit für die Erklärung wegen sind die Punkte 510, 512, 514 und 516 auf dem Lenkpfad 506 gekennzeichnet. Punkt 510 geht von dem Ursprung oder von dem Zentrieren des Lenkrades aus, d. h. während das Lenkrad bei einem Null-Lenkwinkel und mit einer positiven Lenkwinkelgeschwindigkeit ist. Wenn der Fahrer fortfährt, das Lenkrad zu lenken, z. B. nach rechts, wirkt ein zunehmender Betrag des Drehmoments gegen die Aktion des Fahrers, wie z. B. beim Punkt 512, und wenn die Lenkradgeschwindigkeit umgekehrt wird, um das Lenkrad zurück zu einem Zentrum 514 des Lenkrads zu führen, nimmt der Betrag des Drehmoments ab. Entlang dieses Pfades vom Punkt 512, wenn der Fahrer fortfährt, das Lenkrad hinter den Punkt zu führen, bei welchem das Drehmoment die Polarität zu Punkt 516 ändert, wie z. B. nach links, wirkt ein zunehmender Betrag des Drehmoments der Aktion des Fahrers entgegen, wenn nicht die Lenkradgeschwindigkeit wieder im Punkt 516 umgekehrt wird und wieder die Polarität ändert. Während der Perioden, wenn das Drehmoment abnimmt, wie vom Punkt 512, und bis das Drehmoment die Polarität ändert (d. h. negativ im Graphen 500 wird), wird die Energie an die Hände des Fahrers zurückgeführt. In einer beispielhaften Ausführungsform können diese Übergänge beeinflusst werden, um bevorzugte Drehmomentcharakteristika zu schaffen, speziell während dieser Übergänge, was durch die oben beschriebenen Techniken erreicht werden kann. Die übermäßigen Übergangszonen, welche von den Punkten 512 und 516 mit den scharf gepunkteten Charakteristika in den Bereichen 518, 520 fortschreiten, können zusätzlich die Notwendigkeit anzeigen, das Steuerdrehmoment in diesen Zonen zu manipulieren. Alternative Formen bzw. Profile, wie z. B. jene mit allmählich fortschreitenden Drehmomentübergängen 522, 524, 526, 528, 530, 532, sind auch möglich und können bevorzugte Wahrnehmungen herstellen.
Außerdem wird, als ein Beispiel, im Graphen 600 speziell die dazwischen liegende Komponente des Antriebsdrehmoments auf der Vertikalachse 602 als eine Funktion der Lenkgeschwindigkeit auf der horizontalen Achse 604 entlang eines Lenkpfades 606 aufgetragen, welches eine beispielhaften Steuerantriebsfunktion des Lenkungswahrnehmungsprogramms 146 ist. Zur Klarheit für die Erklärung sind die Punkte 610, 612 und 614 auf dem Lenkpfad 606 gekennzeichnet. Punkt 610 bezieht sich auf eine Null in der Geschwindigkeit, welche an den Extrempunkten des Lenkradwinkels während eines sanften Steuermanövers existiert, wie es nahe des Punktes 516 in 5 auftreten würde. Wenn der Fahrer das Lenkrad von diesem Punkt 610 lenkt, wirkt ein verhältnismäßig großer Betrag des Drehmoments gegen die Aktion des Fahrers, wie z. B. beim Punkt 612, und wenn die Geschwindigkeit zunimmt, wenn der Lenkpfad zu 614 weiterführt, wird der Betrag des Drehmoments reduziert. Demzufolge wird, wie z. B. beim Punkt 614, die Beschleunigung des Lenkrades umgedreht, wenn der Fahrer das Lenkrad zum Zentrum zurückdreht. Das überlagerte Antriebsdrehmoment am Lenkrad wird dann entlang des Pfades 606 von Punkt 614 zu Punkt 610 beibehalten.
Dieser Pfad 606 ist symmetrisch in dem gegenüberliegenden Quadranten, obwohl andere Ausführungsformen einen asymmetrischen Ansprechverhaltenspfad beinhalten können. Obwohl die aufgeführten Beispiele im Vorausgehenden ein überlagertes gesteuertes Antriebsdrehmoment als Funktionen der Lenkradgeschwindigkeit und des -winkels zeigen, ist es auch möglich, ein zeitabhängiges überlagertes Antriebsdrehmoment an den bezeichneten Perioden einzuführen. Beispiele dieser zeitabhängigen Interventionen beinhalten Anwendungen des Antriebsdrehmoments, welche als ”Ein-Schuss”-Überlagerungen ähnlich zu ”Ein-Schuss”-Anwendungen der elektronischen monostabilen Mehrfachschwingungsglieder charakterisiert sind. Zusätzliche Beispiele beinhalten Adaptionen für diese knappen bzw. treffenden ”Ein-Schuss”-Eingriffe, wie sie mit einer dynamischen glättenden oder Wiederherstellungsfunktion erreicht würden.
Demnach erzeugt das Ansprechverhalten, welches beispielhaft dargestellt wurde und in 5 und 6 erläutert wird, günstige Wahrnehmungen des Fahrers beim Lenken. Im Allgemeinen kann jedes gewünschte Ansprechen durch Anwendung des Lenkungswahrnehmungsprogramms 146 in Schritt 250 hergestellt werden. Das Lenkungswahrnehmungsprogramm 146 kann basierend auf einer subjektiven Evaluierung der Wahrnehmungen des Fahrers und den Berichten der Kundenzufriedenheit gestaltet sein. Das Ansprechen kann für jedes gewünschte Ansprechverhalten modifiziert werden oder durch Benchmarking implementiert werden, und im Gegensatz zu den Graphen 500 und 600 ist dieses nicht notwendigerweise symmetrisch. Zusätzlich kann, obwohl das Lenkungswahrnehmungsprogramm 146 als eine getrennte Funktion von dem des Schwingungsdämpfungspragramms 144 dargestellt wird, das Lenkungswahrnehmungsprogramm 146 in dem Schwingungsdämpfungsprogramm 144 in Form von modifizierten Algorithmen oder Instruktionen eingebaut sein.
In jedem der obigen Schritte können die verschiedenen Signale mit verschiedenen Transferfunktionen und Look-up-Tabellen 134 bearbeitet werden, welche in dem Speicher 130 gespeichert sind. Beispielsweise können die Look-up-Tabellen 134 die Geschwindigkeit und das erzielte Drehmoment mit dem gewünschten Motorantriebsbefehl korrelieren, was als ein Transfer-Funktionsparameter für eine oder mehrere Transferfunktionen 132 geliefert wird. Die Transferfunktionen 132 werden ausgewählt, um das Ansprechen zu liefern, basierend auf dynamischen Fahrzeugparametern oder Zuständen, wie z. B. der Fahrzeuggeschwindigkeit. Die Transferfunktionen 132 können einen Mechanismus für das Einführen der Motorsteuersignale bereitstellen, um die Lenkungssystemdynamik zu kompensieren. Demnach werden die Look-up-Tabellen 134, die Übertragungsfunktionen 132 und die Steuerprogramm 140 im Allgemeinen so gestaltet und/oder ausgewählt, um eine optimalen Betrag an Motordrehmomentantrieb zu spezifizieren, welche das Fahrbahnrütteln minimiert, während gleichzeitig andere Leistungsfähigkeitsanforderungen erreicht werden, wie z. B. die Fahrbahn-Haptik aufrechtzuerhalten. Die Schritte in dem Prozess 200 werden vorzugsweise kontinuierlich wiederholt, um kontinuierlich das Motorantriebsmoment einzustellen, um eine sanfte Fahrbahnerschütterung zu minimieren, wenn sich die Zustände und die Eingabevariablen ändern.
Es wird gewürdigt werden, dass, wenn diese beispielhafte Ausführungsform im Kontext eines voll funktionierenden Computersystems beschrieben wird, Fachleute erkennen werden, dass die Mechanismen der vorliegenden Erfindung in der Lage sind, als Programmprodukt in einer Vielfalt von Farmen erteilt zu werden und dass die vorliegende Erfindung in gleicher Weise angewendet werden kann, ungeachtet der speziellen Art des von einem Computer lesbaren, signaltragenden Mediums, welches benutzt wird, um die Verteilung auszuführen. Beispiele signaltragender Medien beinhalten: Aufzeichnungsmedien, wie z. B. Floppy Disks, Festplatten, Speicherkarten und optische Disks, und Übertragungsmedien, wie z. B. digitale und analoge Kommunikationsverbindungen. Es wird in ähnlicher Weise gewürdigt werden, dass das Computersystem 120 sich auch in anderer Weise von der in 1 dargestellten Ausführungsform unterscheiden kann, z. B. darin, dass das Computersystem 120 an ein oder mehrere entfernte Computersysteme und/oder andere Steuersysteme angeschlossen werden kann oder diese auf andere Weise nutzen kann.
Es wird gewürdigt werden, dass bestimmte Schritte des Prozesses 200 sich von denen in 2 dargestellten und hier beschriebenen in bestimmten Ausführungsformen unterscheiden können. Zusätzlich können bei der Anwendung der Steueralgorithmen geeignete Filtertechniken, wie z. B. digitale, analoge oder programmierbare Software, oder Kombinationen davon eingesetzt werden, welche äquivalente Leistungsfähigkeit liefern. Es wird in ähnlicher Weise gewürdigt werden, dass bestimmte Schritte des Prozesses 200 gleichzeitig oder in einer unterschiedlichen Reihenfolge durchgeführt werden können als diejenigen, welche in 2 dargestellt sind und hier beschrieben werden.
Entsprechend werden verbesserte Verfahren, Programmprodukte und Systeme für das optimale Steuern des Motorantriebsdrehmoments in einem Fahrzeug geliefert bzw. bereitgestellt. Die verbesserten Verfahren, Programmprodukte und Systeme gestatten, dass ein sanftes Fahrbahnrütteln besser gesteuert werden kann, basierend auf dynamischen Eingaben, welche durch die berechnete Fahrzeuggeschwindigkeit zusammen mit der Drehmomentfrequenz und der Drehmomentgröße berechnet werden, wie sie aus dem Drehmomentsignal bestimmt wird, welches von dem Lenksystem des Fahrzeugs empfangen wird. Die verbesserten Verfahren, Programmprodukte und Systeme gestatten damit, dass das Motorantriebsdrehmoment bei Fahrgeschwindigkeiten und Drehmomentfrequenzen erhöht wird, welche aller Wahrscheinlichkeit nach zu einem sanften Fahrbahnrütteln führen, um dadurch das sanfte Fahrbahnrütteln bei diesen Zuständen zu minimieren, während sie auch gestatten, dass das Motorantriebsdrehmoment unverändert bei Fahrzeuggeschwindigkeiten und Drehmomentfrequenzen verbleibt, welche wahrscheinlich nicht zu sanftem Fahrbahnrütteln führen werden.
Es wird gewürdigt werden, dass in verschiedenen Ausführungsformen die veröffentlichten Verfahren, Programmprodukte und Systeme sich von jenen, welchen in den Figuren dargestellt sind und welche hier beschrieben sind, unterscheiden können. Es wird in ähnlicher Weise gewürdigt werden, dass, während die veröffentlichten Verfahren, Programmprodukte und Systeme oben beschrieben sind, dass sie in Verbindung mit Automobilen, wie z. B. Limousinen, Lastwagen, Vans, Fahrzeuge für den Sportgebrauch und Geländefahrzeuge verwendet werden, diese veröffentlichten Verfahren, Programmprodukte und Systeme auch in Verbindung mit jeder Anzahl von unterschiedlichen Arten von Fahrzeugen benutzt werden können, und in Verbindung mit jeder Anzahl von unterschiedlichen Systemen davon und den Umgebungen, welche dazu gehörigen.
Während wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform in der vorausgegangenen detaillierten Beschreibung präsentiert wurde, sollte gewürdigt werden, dass eine große Anzahl von Variationen existiert. Es sollte gewürdigt werden, dass die beispielhafte Ausführungsform oder Ausführungsformen, welche hier beschrieben sind, nicht den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration des beanspruchten Gegenstandes in irgendeiner Weise eingrenzen sollen. Vielmehr wird die vorausgegangene detaillierte Beschreibung Fachleuten eine bequeme Anleitung für das Implementieren der beschriebenen Ausführungsform oder Ausführungsformen liefern. Es sollte davon ausgegangen werden, dass verschiedene Änderungen in der Funktion und in der Anordnung der Elemente durchgeführt werden können, ohne von Umfang, wie er in den Ansprüchen definiert ist, abzuweichen, welche bekannte Äquivalente und voraussehbare Äquivalente zur Zeit des Einreichens dieser Patentanmeldung beinhalten.
WEITERE AUSFÜHRUNGSFORMEN

1. Verfahren zum Steuern eines Motorantriebsdrehmoments in einem elektrischen Leistungslenkungs- bzw. Servolenkungssystem, welches einen Motor und eine Lenkanordnung besitzt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Empfangen eines Drehmomentsignals von der Lenkungsanordnung; Verarbeiten des Drehmomentsignals entsprechend eines Lenkungswahrnehmungsprogramms, um ein Motorsteuersignal herzustellen; und Steuern des Motorantriebsdrehmoments, basierend auf dem Motorsteuersignal.
2. Verfahren nach Ausführungsform 1, welches ferner das Anwenden eines Überlagerungssignals an dem Motorsteuersignal aufweist, um ein überlagertes Motorsteuersignal herzustellen, und wobei der Steuerschritt das Steuern des Motorantriebsdrehmoments basierend auf dem überlagerten Motorsteuersignal beinhaltet.
3. Verfahren nach Ausführungsform 2, wobei der Anwendungsschritt das Linearisieren des Motorsteuersignals mit dem Überlagerungssignal beinhaltet, um das überlagerte Motorsteuersignal herzustellen.
4. Verfahren nach Ausführungsform 2, welches ferner den Schritt des Evaluierens des Drehmomentsignals und das Einstellen des Überlagerungssignals basierend auf dem Drehmomentsignal aufweist.
5. Verfahren nach Ausführungsform 4, wobei der Einstellungsschritt das gemeinsame Beachten des Drehmomentsignals und des überlagerten Signals beinhaltet.
6. Verfahren nach Ausführungsform 4, wobei der Verarbeitungsschritt ferner das Bearbeiten des Drehmomentsignals mit einem Schwingungsdämpfungsprogramm beinhaltet, um ein Schwingungsdämpfungssignal als das Motorsteuersignal herzustellen.
7. Verfahren nach Ausführungsform 6, welches ferner die Schritte aufweist von: Bestimmen einer Anregung von einer externen Quelle, basierend auf dem Drehmomentsignal, und wobei der Anwendungsschritt das Erzeugen des überlagerten Motorsteuersignals beinhaltet, so dass ein erstes mechanisches Ansprechen auf das Überlagerungssignal, das Schwingungsdämpfungssignal und die Anregung ungefähr gleich zu dem eines zweiten mechanischen Ansprechens auf das Überlagerungssignal ist, wenn die Anregung und das Drehmomentdämpfungssignal ungefähr null sind.
8. Verfahren nach Ausführungsform 6, welches ferner das Evaluieren des Drehmomentsignals und das selektive Ausführen des Schwingungskompensationsprogramms aufweist, basierend auf dem Drehmomentsignal.
9. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei der Schritt des Ausführens des Lenkungswahrnehmungsprogramms das Anwenden von Reibungsmodellen an dem Drehmomentsignal beinhaltet.
10. Verfahren nach Ausführungsform 9, wobei der Schritt des Anwendens von Reibungsmodellen das Anwenden der LuGre-Reibungsabbildungen beinhaltet.
11. System zum Steuern eines Motorantriebsmoments für ein Fahrzeug, welches einen Motor und eine Lenkanordnung besitzt, wobei das System aufweist: einen Sensor, welcher konfiguriert ist, um wenigstens das Erhalten eines Drehmomentsignals von der Lenkanordnung zu erleichtern; und einen Prozessor, welcher an den Sensor gekoppelt ist und konfiguriert ist, um wenigstens zu erleichtern: das Empfangen des Drehmomentsignals von dem Sensor; das Verarbeiten des Drehmomentsignals entsprechend zu einem Lenkungswahrnehmungsprogramm, um ein Motorsteuersignal herzustellen; und das Steuern des Motorantriebsdrehmoments, basierend auf dem Motorsteuersignal.
12. System nach Ausführungsform 11, wobei der Prozessor ferner so konfiguriert ist, um ein Überlagerungssignal an dem Motorsteuersignal anzuwenden, um ein überlagertes Motorsteuersignal herzustellen.
13. System nach Ausführungsform 12, wobei der Prozessor so konfiguriert ist, um die Nichtlinearitäten des Lenkungssystems mit dem Überlagerungssignal zu reduzieren, um das überlagerte Motorsteuersignal herzustellen.
14. System nach Ausführungsform 12, wobei der Prozessor so konfiguriert ist, um das Drehmomentsignal zu evaluieren und das Überlagerungssignal einzustellen, basierend auf dem Drehmomentsignal.
15. System nach Ausführungsform 12, wobei der Prozessor so konfiguriert ist, um Schwingungsdämpfungs-Algorithmen an dem Drehmomentsignal anzuwenden.
16. System nach Ausführungsform 12, wobei der Prozessor so konfiguriert ist, um Lenkungswahrnehmungs-Algorithmen an dem Drehmomentsignal anzuwenden.
17. System nach Ausführungsform 16, wobei die Lenkungswahrnehmungs-Algorithmen Reibungsmodelle sind.
18. System nach Ausführungsform 17, wobei die Reibungsmodelle LuGre-Reibungsabbildungen sind.
19. Programmprodukt zum Steuern eines Motorantriebsdrehmoments für ein Fahrzeug, welches einen Motor und eine Lenkanordnung besitzt, wobei das Programmprodukt aufweist: ein Programm, welches so konfiguriert ist, um wenigstens zu erleichtern: Empfangen eines Drehmoment-Rückkopplungssignals von der Lenkanordnung; Anwenden von Lenkwahrnehmungs-Algorithmen an dem Drehmomentsignal, um ein Motorsteuersignal zu erzeugen; und Steuern des Motorantriebsdrehmoments, basierend auf dem Motorsteuersignal; und ein, von einem Computer lesbares, signaltragendes Medium, welches das Programm trägt.
20. Programmprodukt nach Ausführungsform 19, wobei das Programm so konfiguriert ist, um ein Überlagerungssignal an dem Motorsteuersignal anzuwenden.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Motorantriebsdrehmoments in einem elektrischen Leistungslenkungs- bzw. Servolenkungssystem, welches einen Motor und eine Lenkanordnung besitzt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Empfangen eines Drehmomentsignals von der Lenkungsanordnung; Verarbeiten des Drehmomentsignals entsprechend eines Lenkungswahrnehmungsprogramms, um ein Motorsteuersignal herzustellen; und Steuern des Motorantriebsdrehmoments, basierend auf dem Motorsteuersignal.
Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner das Anwenden eines Überlagerungssignals an dem Motorsteuersignal aufweist, um ein überlagertes Motorsteuersignal herzustellen, und wobei der Steuerschritt das Steuern des Motorantriebsdrehmoments basierend auf dem überlagerten Motorsteuersignal beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Anwendungsschritt das Linearisieren des Motorsteuersignals mit dem Überlagerungssignal beinhaltet, um das überlagerte Motorsteuersignal herzustellen und/oder ferner den Schritt des Evaluierens des Drehmomentsignals und das Einstellen des Überlagerungssignals, basierend auf dem Drehmomentsignal, aufweist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Einstellungsschritt das gemeinsame Beachten des Drehmomentsignals und des Überlagerungssignals beinhaltet und/oder wobei der Verarbeitungsschritt ferner das Bearbeiten des Drehmomentsignals mit einem Schwingungsdämpfungsprogramm beinhaltet, um ein Schwingungsdämpfungssignal als das Motorsteuersignal herzustellen.
Verfahren nach Anspruch 4, welches ferner die Schritte aufweist von: Bestimmen einer Anregung von einer externen Quelle, basierend auf dem Drehmomentsignal, und wobei der Anwendungsschritt das Erzeugen des überlagerten Motorsteuersignals beinhaltet, so dass ein erstes mechanisches Ansprechen auf das Überlagerungssignal, das Schwingungsdämpfungssignal und die Anregung ungefähr gleich zu dem eines zweiten mechanischen Ansprechens auf das Überlagerungssignal ist, wenn die Anregung und das Drehmomentdämpfungssignal ungefähr null sind.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, welches ferner das Evaluieren des Drehmomentsignals und das selektive Ausführen des Schwingungskompensationsprogramms aufweist, basierend auf dem Drehmomentsignal.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Ausführens des Lenkungswahrnehmungsprogramms das Anwenden von Reibungsmodellen an dem Drehmomentsignal beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt des Anwendens von Reibungsmodellen das Anwenden der LuGre-Reibungsabbildungen beinhaltet.
System zum Steuern eines Motorantriebsmoments für ein Fahrzeug, welches einen Motor und eine Lenkanordnung besitzt, speziell durch Anwenden eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das System aufweist: einen Sensor, welcher konfiguriert ist, um wenigstens das Erhalten eines Drehmomentsignals von der Lenkanordnung zu erleichtern; und einen Prozessor, welcher an den Sensor gekoppelt ist und konfiguriert ist, um wenigstens zu erleichtern: das Empfangen des Drehmomentsignals von dem Sensor; das Verarbeiten des Drehmomentsignals entsprechend zu einem Lenkungswahrnehmungsprogramm, um ein Motorsteuersignal herzustellen; und das Steuern des Motorantriebsdrehmoments, basierend auf dem Motorsteuersignal.
Programmprodukt zum Steuern eines Motorantriebsdrehmoments für ein Fahrzeug, welches einen Motor und eine Lenkanordnung besitzt, speziell durch Anwenden eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Programmprodukt aufweist: ein Programm, welches so konfiguriert ist, um wenigstens zu erleichtern: Empfangen eines Drehmoment-Rückkopplungssignals von der Lenkanordnung; Anwenden von Lenkwahrnehmungs-Algorithmen an dem Drehmomentsignal, um ein Motorsteuersignal zu erzeugen; und Steuern des Motorantriebsdrehmoments, basierend auf dem Motorsteuersignal; und ein, von einem Computer lesbares, signaltragendes Medium, welches das Programm trägt.