DE102012002771B4 - Electromechanical vehicle steering system - Google Patents
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Abstract
Elektromechanisches Fahrzeuglenksystem zur Lenkunterstützung in einem Fahrzeug, mit mindestens einem Drehmomentsensor (3), wobei zur Kompensierung der Reibungskräfte und/oder der Massenträgheit einer Lenkmechanik (1) des Fahrzeuglenksystemsein aktuelles Reibmoment und/oder ein aktuelles Massenträgheitsmoment im Betrieb des Fahrzeuges mittels des Drehmomentsensors (3) ermittelbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkmechanik sich zwischen dem Fahrzeugführer (4) und dem Drehmomentsensor (3) des Fahrzeuglenksystems befindet, wobei eine Freihandfahrt des Fahrzeugs durch Messung der gesamten Drehmomente der Lenkmechanik (1) je nach drei Fahrsituationen, nämlich einem Lenkstillstand, einer Lenkung mit konstanter Lenkwinkelgeschwindigkeit und einer Lenkung mit Lenkwinkelbeschleunigung, erkennbar ist, wobei in einer Fahrsituation der Lenkung mit konstanter Lenkwinkelgeschwindigkeit eine Freihandfahrt des Fahrzeugs durch ein Zeitintegral der ermittelten Reibungskraft und/oder oder in einer Fahrsituation der Lenkung mit Lenkwinkelbeschleunigung eine Freihandfahrt des Fahrzeugs durch ein Zeitintegral der ermittelten Massenträgheit erkennbar ist.Electromechanical vehicle steering system for steering assistance in a vehicle, with at least one torque sensor (3), wherein to compensate for the frictional forces and/or the mass inertia of a steering mechanism (1) of the vehicle steering system, a current frictional torque and/or a current mass moment of inertia during operation of the vehicle by means of the torque sensor (3 ) can be determined, characterized in that the steering mechanism is located between the vehicle driver (4) and the torque sensor (3) of the vehicle steering system, with freehand driving of the vehicle by measuring the total torques of the steering mechanism (1) depending on three driving situations, namely a steering standstill , a steering with constant steering angular speed and a steering with steering angular acceleration, can be seen, wherein in a driving situation of the steering with constant steering angular speed a freehand drive of the vehicle through a time integral of the determined friction force and / or or in a driving situation of the steering with steering angular acceleration a freehand drive of the vehicle a time integral of the determined mass inertia can be seen.
Description
Die Erfindung betrifft ein elektromechanisches Fahrzeuglenksystem zur Lenkunterstützung in einem Fahrzeug, mit mindestens einem Drehmomentsensor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. ein Verfahren zur Durchführung eines derartigen Fahrzeuglenksystems nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7, um Massenträgheit und Reibungskräfte einer Lenkmechanik, die sich zwischen dem Fahrzeugführer und dem Drehmomentsensor des Fahrzeuglenksystems befindet, zu kompensieren.The invention relates to an electromechanical vehicle steering system for steering assistance in a vehicle, with at least one torque sensor according to the preamble of
In einem Kraftfahrzeug findet heutzutage eine elektromechanische Fahrzeuglenkung immer mehr Anwendung. Ein elektromechanisches Fahrzeuglenksystem enthält in der Regel einen an der Lenkwelle angebrachten Drehmomentsensor, der das vom Fahrer aufgebrachte Lenkmoment detektieren kann. Neben dem vom Fahrer aufgebrachten Lenkmoment wirken jedoch auch die kinematischen Kenngrößen der Lenkmechanik, wie z.B. die Trägheitsmomente sind die Massenträgheit und Reibungen von der Konstruktion des Lenksystems, insbesondere den Bauteilen zwischen dem Fahrer und dem Drehmomentsensor, abhängig, d.h. die Detektionsergebnisse werden stark beeinflusst. Somit sind solche kinematischen Kenngrößen zu ermitteln und zu kompensieren.Nowadays, electromechanical vehicle steering is being used more and more in motor vehicles. An electromechanical vehicle steering system usually contains a torque sensor attached to the steering shaft, which can detect the steering torque applied by the driver. In addition to the steering torque applied by the driver, the kinematic parameters of the steering mechanics also have an effect, such as the moments of inertia, inertia and friction depend on the design of the steering system, in particular the components between the driver and the torque sensor, i.e. the detection results are strongly influenced. Such kinematic parameters must therefore be determined and compensated for.
Bisherige Kompensationsmethoden, wie in der
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Zudem ist es von Interessen, ob der Fahrer das Lenksystem gezielt führt oder er freihändig fährt, weil ein freihändiges Fahren (Hands-Off) oft beim Lenkradrücklauf vorkommt und bei hohen Geschwindigkeiten ein Sicherheitsrisiko darstellt. Dahingegen stellt ein Hands-Off beim Parklenkassistenten aber einen sicheren Zustand dar. Ein Fahrzeuglenksystem sollte versuchen, eine freihändige Fahrt wahrzunehmen und entsprechend darauf zu reagieren.It is also of interest whether the driver controls the steering system specifically or drives hands-free, because hands-off driving often occurs when the steering wheel returns and represents a safety risk at high speeds. On the other hand, a hands-off with the parking steering assistant represents a safe state. A vehicle steering system should try to perceive hands-free driving and react accordingly.
Der Erfindung liegt dann die Aufgabe zu Grunde, ein elektromechanisches Fahrzeuglenksystem und seine Lenkunterstützung zu verbessern, um die kinematischen Größen der Lenkmechanik, insbesondere die Reibungskräfte und Massenträgheit, die Genauigkeit der Lenkunterstützung beeinträchtigen können, zu ermitteln bzw. zu kompensieren und dadurch insbesondere eine Freihandfahrt zu erkennen.The invention is then based on the object of improving an electromechanical vehicle steering system and its steering assistance in order to determine or compensate for the kinematic variables of the steering mechanism, in particular the frictional forces and inertia, which can affect the accuracy of the steering assistance, and thereby in particular to achieve freehand driving recognize.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein elektromechanisches Fahrzeuglenksystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. ein Verfahren zur Lenkunterstützung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.This object is achieved according to the invention by an electromechanical vehicle steering system with the features of
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, eine Reibungsfunktion mit variablen Werten abhängig von Lenkwinkelgeschwindigkeit und Lenkwinkel auszubilden, wobei die Massenträgheit ebenfalls dementsprechend ermittelt wird. Erfindungsgemäß wird ein elektromechanisches Fahrzeuglenksystem zur Lenkunterstützung in einem Fahrzeug, mit mindestens einem Drehmomentsensor vorgesehen. Zur Kompensierung der Reibungskräfte und/oder der Massenträgheit einer Lenkmechanik (z.B. Bauteilgruppen) des Fahrzeuglenksystems, die sich zwischen dem Fahrzeugführer und dem Drehmomentsensor des Fahrzeuglenksystems befindet, werden ein aktuelles Reibmoment und/oder ein aktuelles Massenträgheitsmoment im Betrieb des Fahrzeuges mittels des Drehmomentsensors ermittelt. Dadurch können die Reibung und die Massenträgheit für die Lenkmechanik zwischen dem Fahrzeugführer und dem Drehmomentsensor individuell zu jedem Lenkwinkel und jeder Lenkwinkelgeschwindigkeit ermittelt werden, um die entsprechenden Reibungsmomente und Massenträgheitsmomente, die ebenfalls auf den Drehmomentsensor einwirken, besser kompensieren zu können.The invention is based on the idea of forming a friction function with variable values depending on the steering angular speed and steering angle, with the mass inertia also being determined accordingly. According to the invention, an electromechanical vehicle steering system for steering assistance in a vehicle is provided with at least one torque sensor. To compensate for the frictional forces and/or the mass inertia of a steering mechanism (e.g. component groups) of the vehicle steering system, which is located between the vehicle driver and the torque sensor of the vehicle steering system, a current frictional torque and/or a current mass moment of inertia are determined during operation of the vehicle using the torque sensor. This allows the friction and the mass inertia for the steering mechanism between the vehicle driver and the torque sensor to be determined individually for each steering angle and each steering angular speed in order to be able to better compensate for the corresponding moments of friction and moments of inertia that also act on the torque sensor.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine zu kompensierende Reibungskraft und/oder Massenträgheit der Lenkmechanik mittels des Drehmomentsensors derart ermittelt, dass eine lenkwinkelgeschwindigkeitsabhängige Reibungsfunktion durch Ermittlung eines aktuellen Reibmoments für einzelne Lenkwinkelgeschwindigkeitsintervalle, die jeweils eine nahezu konstante Lenkwinkelgeschwindigkeit aufweisen, bestimmt wird. Eine konstante Massenträgheit, die unabhängig vom Lenkwinkel ist, zwischen zwei unterschiedlichen Lenkwinkelgeschwindigkeiten wird durch eine zwischen den zwei Lenkwinkelgeschwindigkeiten ermittelte lenkwinkelgeschwindigkeitsabhängige Reibungskraft ermittelt. Darüber hinaus, kann eine lenkwinkelabhängige Reibungsfunktion durch Ermittlung eines aktuellen Reibmoments für einzelne Lenkwinkelintervalle, die jeweils einen nahezu gleichen Lenkwinkel aufweisen, bestimmt werden.According to an advantageous embodiment of the invention, a friction force and/or mass inertia of the steering mechanism to be compensated is determined by means of the torque sensor in such a way that a steering angular velocity-dependent friction function is determined by determining a current friction torque for individual steering angular velocity intervals, each of which has an almost constant steering angular velocity. A constant mass inertia, which is independent of the steering angle, between two different steering angular velocities is determined by a steering angular velocity-dependent friction force determined between the two steering angular velocities. In addition, a steering angle-dependent friction function can be determined by determining a current friction torque for individual steering angle intervals, each of which has an almost identical steering angle.
Alternative kann eine konstante Massenträgheit durch Drehmomente, die mittels des Drehmomentsensors jeweils in einer aktuellen Lenkwinkelgeschwindigkeit beim Abbremsen und Beschleunigen der Fahrzeuglenkung (z.B. des Lenkrads) gemessen sind, ermittelt wird.Alternatively, a constant mass inertia can be determined by torques that are measured by means of the torque sensor in a current steering angular velocity when braking and accelerating the vehicle steering (e.g. the steering wheel).
Da das elektromechanische Fahrzeuglenksystem sich für verschiedene Fahrzeuge eignet bzw. in unterschiedlichen Anordnungsformen eingebaut werden kann, ergibt sich ggf. anstatt der konstanten Massenträgheit eine lenkwinkelabhängige Massenträgheit in dem Fahrzeuglenksystem. Eine solche Massenträgheit zwischen zwei unterschiedlichen Lenkwinkeln kann durch eine zwischen den zwei Lenkwinkeln ermittelte lenkwinkelabhängige Reibungskraft ermittelt werden.Since the electromechanical vehicle steering system is suitable for different vehicles or can be installed in different arrangements, instead of the constant mass inertia, there may be a steering angle-dependent mass inertia in the vehicle steering system. Such a mass inertia between two different steering angles can be determined by a steering angle-dependent friction force determined between the two steering angles.
Dabei kann eine für die Berechnungen benötigte Lenkwinkelbeschleunigung durch eine erste Ableitung der Lenkwinkelgeschwindigkeit oder eine zweite Ableitung des Lenkwinkels ermittelt werden. Um die Reibungskraft und Massenträgheit, die sich je nach unterschiedlichen aktuellen Lenkwinkelgeschwindigkeit und Lenkwinkeln stark schwingen und somit von einem vorgegebenen Sollwert weit abweichen, besser und genauer als einen vorgegebenen Sollwert zu kompensieren, werden sie durch eines der obigen zwei Verfahren für einen Bereich der Lenkwinkelgeschwindigkeit und des Lenkwinkels bestimmt. D.h., ein zu kompensierender Wert der Reibungskraft oder Massenträgheit wird genauer gemessen.A steering angle acceleration required for the calculations can be determined by a first derivative of the steering angular velocity or a second derivative of the steering angle. In order to compensate better and more precisely than a predetermined target value for the frictional force and mass inertia, which oscillate strongly depending on different current steering angular speeds and steering angles and thus deviate far from a predetermined target value, they are used by one of the above two methods for a range of the steering angular speed and the steering angle is determined. This means that a value of the friction force or mass inertia that needs to be compensated is measured more precisely.
In einem Hands-Off-Fall wird kein Lenkmoment vom Fahrer gegen Einfluss von Straßenanregungen aufgebracht, und die Fahrt mit einer hohen Geschwindigkeit ist somit sehr gefährlich. Daher ist eine Freihandfahrt (Hand-Off) des Fahrzeugs zu erkennen, indem die gesamten Drehmomente zwischen dem Fahrzeugführer und dem Drehmomentsensor des Fahrzeuglenksystems je nach drei Fahrsituationen, Lenkstillstand, Lenkung mit konstanter Lenkwinkelgeschwindigkeit und Lenkung mit Lenkwinkelbeschleunigung, gemessen werden. Dadurch, dass die Hands-Off-Erkennung in das Fahrzeuglenksystem integriert wird, kann ein Hands-Off-Fall dann automatisch erkannt werden. Es benötigt hier keine anderen Vorrichtungen oder Mechaniken zur Ermittlung der Hands-Off-Information mehr, sondern eine Hands-Off-Information wird vom Lenksystem ermittelt und aktuell bereitgestellt.In a hands-off case, no steering torque is applied by the driver against the influence of road stimuli, and driving at a high speed is therefore very dangerous. Therefore, hand-off driving of the vehicle can be detected by measuring the total torques between the vehicle driver and the torque sensor of the vehicle steering system depending on three driving situations, steering standstill, steering with constant steering angular velocity and steering with steering angular acceleration. Because the hands-off detection is integrated into the vehicle steering system, a hands-off case can then be recognized automatically. No other devices or mechanisms are required to determine the hands-off information; instead, hands-off information is determined and currently provided by the steering system.
Gemäß der Erfindung wird eine Freihandfahrt des Fahrzeugs durch Messung der gesamten Drehmomente der Lenkmechanik je nach drei Fahrsituationen, nämlich einem Lenkstillstand, einer Lenkung mit konstanter Lenkwinkelgeschwindigkeit und einer Lenkung mit Lenkwinkelbeschleunigung, erkannt. In einer Fahrsituation der Lenkung mit konstanter Lenkwinkelgeschwindigkeit wird eine Freihandfahrt durch ein Zeitintegral der ermittelten aktuellen Reibungskraft erkannt. In einer Fahrsituation der Lenkung mit Lenkwinkelbeschleunigung wird eine Freihandfahrt des Fahrzeugs durch ein Zeitintegral der ermittelten aktuellen Massenträgheit erkannt. Durch Zeitintegral von den Reibmomenten und der Massenträgheit, nämlich die aktuellen Reibmomente und Massenträgheit angelernt worden sind, geht die Differenz oder Abweichung zwischen den ermittelten aktuellen Werten und den Reibmomenten bzw. der Massenträgheit dann gegen Null.According to the invention, freehand driving of the vehicle is recognized by measuring the total torques of the steering mechanism depending on three driving situations, namely a steering standstill, a steering with a constant steering angular velocity and a steering with a steering angular acceleration. In a steering driving situation with constant steering angular speed, freehand driving is achieved by a Time integral of the determined current friction force recognized. In a steering driving situation with steering angle acceleration, freehand driving of the vehicle is recognized by a time integral of the determined current mass inertia. Through the time integral of the frictional moments and the mass inertia, namely the current frictional moments and mass inertia have been learned, the difference or deviation between the determined current values and the frictional moments or the mass inertia then approaches zero.
Zum Schützen des elektromechanischen Fahrzeuglenksystems können die ermittelten kinematischen Kenngrößen der Lenkmechanik, wie z.B. die Reibungskraft und die Massenträgheit, jeweils mit einem vorgespeicherten entsprechenden Sollwert vergleichen werden. Weicht die ermittelten Kenngrößen von ihren entsprechenden Sollwerten ab, so ist eine entsprechende Fehlerreaktion vorzunehmen. Dies führt je nach Schwere des Risikos zu einer Reduzierung oder Abschaltung von lenkwinkelabhängigen Funktionalitäten oder bis hin zur Reduzierung oder Abschaltung der Lenkunterstützung.To protect the electromechanical vehicle steering system, the determined kinematic parameters of the steering mechanism, such as the frictional force and the mass inertia, can each be compared with a pre-stored corresponding setpoint. If the determined parameters deviate from their corresponding target values, an appropriate error response must be carried out. Depending on the severity of the risk, this leads to a reduction or deactivation of steering angle-dependent functionalities or even to a reduction or deactivation of the steering assistance.
Weiterhin wird ein Verfahren erfindungsgemäß Verfahren zur Lenkunterstützung für ein Fahrzeug mit einem elektromechanischen Fahrzeuglenksystem. Bei diesem Verfahren werden ein aktuelles Reibmoment und/oder ein aktuelles Massenträgheitsmoment zur Kompensierung der Reibungskräfte und/oder der Massenträgheit einer Lenkmechanik des Fahrzeuglenksystems, die sich zwischen dem Fahrzeugführer und dem Drehmomentsensor des Fahrzeuglenksystems befindet, im Betrieb des Fahrzeuges mittels des Drehmomentsensors ermittelt.Furthermore, a method according to the invention is a method for steering support for a vehicle with an electromechanical vehicle steering system. In this method, a current frictional torque and/or a current mass moment of inertia for compensating for the frictional forces and/or the mass inertia of a steering mechanism of the vehicle steering system, which is located between the vehicle driver and the torque sensor of the vehicle steering system, is determined during operation of the vehicle by means of the torque sensor.
Die Erfindung wird im Folgenden im Rahmen der Ausführungsbeispiele anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
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1 : die schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeuglenksystems, -
2 : Ermittlung eines kinematischen Kennwertes bei Hands-Off und bei Fahrereingriff.
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1 : the schematic representation of a vehicle steering system according to the invention, -
2 : Determination of a kinematic characteristic value during hands-off and driver intervention.
Zur Bestimmung der Massenträgheit muss der Einfluss der Reibung vernachlässigbar gering sein oder berücksichtigt werden. Bei bereits bestimmter Reibung wird eine konstante Massenträgheitsfunktion M, die unabhängig von der Lenkwinkelgeschwindigkeit ist, bei der Beschleunigung zwischen zwei unterschiedlichen Lenkwinkelgeschwindigkeiten v1,v2 mit bekannter Reibung ermittelt. Die Massenträgheit M kann durch ein Integral zwischen den zwei Lenkwinkelgeschwindigkeiten von der bestimmten Reibungsfunktion R(v,t) ermittelt werden.To determine the mass inertia, the influence of friction must be negligibly small or must be taken into account. If the friction is already determined, a constant mass inertia function M, which is independent of the steering angular speed, is determined during acceleration between two different steering angular speeds v1, v2 with known friction. The mass inertia M can be determined by an integral between the two steering angular velocities from the specific friction function R(v,t).
Mathematisch dargestellt ist, wobei die Zeitpunkten t1 und t2 jeweils der v1 und v2 entsprechen:
Bei noch nicht bestimmter Reibung, oder um eine Unabhängigkeit von der Reibungsberechnung zu ermöglichen, kann eine konstante Massenträgheit M in alternativer Weise so bestimmt werden, dass ein beim Abbremsen des Lenkrads 5 gemessene Moment MAbbr invertiert und mit dem beim Beschleunigen des Lenkrads 5 anliegende Moment MBesch gemittelt wird. Anschließend wird das so gemittelte Moment durch Beschleunigung α(t) der Lenkwinkelgeschwindigkeit v geteilt. Hierbei ist es für die entsprechende Reibung wichtig, dass sich die Lenkwinkelgeschwindigkeiten in einem betrachteten Bereich zwischen Abbremsen und Beschleunigen nicht unterscheiden. Dies kann durch eine mathematische Gleichung dargestellt.
Bei nicht vernachlässigbarer Lenkwinkelabhängigkeit der Reibung ist die Reibung entsprechend über den Lenkwinkel θ zu bestimmen. Die Bereiche, in denen die Massenträgheit bestimmt wird, sind dann ebenfalls lenkwinkelabhängig zu wählen. Eine lenkwinkelabhängige Reibungsfunktion R(θ) für einzelne Lenkwinkelintervalle, die ebenfalls jeweils einen nahezu gleichen Lenkwinkel aufweisen, kann bestimmt werden, wobei die Lenkwinkelabhängigkeit bei der Bestimmung der Massenträgheit zu berücksichtigen ist. Bei einer lenkwinkelabhängigen Massenträgheit ist die Massenträgheitsfunktion
Dadurch, dass ein aktuelles Reib- und/oder Massenträgheitsmoment im Betrieb des Fahrzeuges durch eine Integralfunktion ermittelt werden, können die Differenz oder Abweichung zwischen den aktuellen Werten und den Messwerten des Reib- und/oder Massenträgheitsmoments wesentlich gemindert werden, damit die Reibungskräfte und/oder die Massenträgheit der ersten Lenkmechanik 1 des Fahrzeuglenksystems genauer kompensieren zu können.Because a current moment of friction and/or moment of inertia is determined during operation of the vehicle by an integral function, the difference or deviation between the current values and the measured values of the moment of friction and/or moment of inertia can be significantly reduced, so that the frictional forces and/or to be able to compensate the mass inertia of the
Zudem erfasst der Drehmomentsensor 3 auch Momente bzw. Kräfte, die von einer Straßenanregung 5 und einer Unterstützungsmaschine 6, z.B. eines E-Motors, über eine untere Lenkmechanik 2 unter dem Drehmomentsensor 3 eingeleitet werden, wobei diese Lenkmechanik 2 sich zwischen dem Drehmomentsensor 3 und den Fahrzeugrädern 5 befindet. Das vom Fahrer 4 aufgebrachte Drehmoment wird mit den Reibungs- und Massenträgheitsmomenten zusammen zum Drehmomentsensor 3 geleitetet und wirkt den von unten eingeleiteten Momenten entgegen.In addition, the
Das vom Lenksystem gemessene Moment, welches oberhalb des Drehmomentsensors 3 eingeleitet worden ist, stellt also eine Summe aus Fahrerhandmoment, Massenträgheit und Reibung dar, nämlich
In einem Hands-Off-Fall wird kein Fahrerhandmoment aufgebracht, Handmoment = 0. Momente aus der Straßenanregung und der Unterstützungsmaschine 6 wirken in Richtung Fahrer 4 nur dem Massenträgheits- und dem Reibungsmoment oberhalb des Drehmomentsensors 3 entgegen. Durch das Lenksystem ist eine Hands-Off-Erkennung in drei Fahrsituationen zu unterscheiden:In a hands-off case, no driver's hand torque is applied, hand torque = 0. Moments from the road excitation and the
1) Lenkstillstand:1) Steering standstill:
Bei Lenkstillstand ist die Massenträgheit zu vernachlässigen, also Messmoment = Reibmoment. Ist ein Messmoment größer als die Reibung, so ist die Fahrsituation von einem Fahrereingriff auszugehen. Wenn ein Messmoment kleiner als das Reibmoment ist, ist jedoch keine Aussage über den Fahrereingriff möglich, weil ein Gegenmoment fehlt. Die Information über Fahrereingriff kann jedoch bei Überschreitung eines Grenzmoments ermittelt werden.When the steering is at a standstill, the mass inertia can be neglected, i.e. measuring torque = friction torque. If a measurement torque is greater than the friction, the driving situation can be assumed to involve driver intervention. However, if a measurement torque is smaller than the friction torque, no statement can be made about driver intervention because there is no counter-torque. However, the information about driver intervention can be determined if a limit torque is exceeded.
2) Lenkbewegung mit einer konstanten Lenkwinkelgeschwindigkeit:2) Steering movement with a constant steering angular velocity:
Im Hands-Off-Fall wirken auf den Drehmomentsensor 3 nur die Momente aus der Massenträgheit und der Reibung ein. Bei gleich beleibender Lenkwinkelgeschwindigkeit ist das Massenträgheitsmoment vernachlässigbar, d.h., das Messmoment ist annähernd gleich dem aktuellen Reibmoment, nämlich
Hält bzw. führt der Fahrer 4 das Lenkrad 5, so wird zumindest zweitweise ein zusätzliches Moment aufgebracht und vom Momentsensor 3 detektiert. Wie in
Ist die Reibung vom Lenkwinkel abhängig, so ist die Hands-Off-Erkennung lenkwinkelabhängig zu gestalten.If the friction depends on the steering angle, the hands-off detection must be designed to be dependent on the steering angle.
3) Lenkbewegung mit Lenkwinkelbeschleunigung:3) Steering movement with steering angle acceleration:
Bei gleich bleibender Lenkwinkelbeschleunigung ist das Moment aus Massenträgheitsmoment nahezu konstant, d.h., im Hands-Off-Fall ist das Messmoment annähernd gleich der Summe aus aktuellem Reibmoment und dem Moment aus der Massenträgheit, nämlich
Bei Lenkbewegungen mit Lenkwinkelbeschleunigung ist die Ermittlung der Massenträgheit inklusive Hands-Off-Erkennung analog zu der oben erläuterten Ermittlung des Reibmoments über einen Zeitintegral vorzunehmen. Die Momente aus der aktuellen Massenträgheit werden mit dem Messmoment abzüglich des aktuellen Reibmoments verglichen. Aus dem Vergleich kann das Massenträgheitsmoment der Lenkmechanik 1 zwischen dem Drehmomentsensor 3 und dem Fahrzeugführer 4 gemindert werden. Erst wenn über einen bestimmten Zeitbereich der aktuellen Werte des Massenträgheitsmoments 11 konstant bleibt und die Differenz zwischen dem theoretischen Massenträgheitsmoment und dem Messmoment abzüglich Reibmoment (Kennlinie 10) gegen Null geht, wird davon ausgegangen, dass in diesem Zeitbereich ein Hands-Off vorlag.For steering movements with steering angle acceleration, the determination of the mass inertia including hands-off detection must be carried out analogously to the determination of the frictional torque using a time integral explained above. The moments from the current mass inertia are compared with the measurement torque minus the current friction torque. From the comparison, the mass moment of inertia of the
Dadurch, dass die gesamten Drehmomente zwischen dem Fahrzeugführer 4 und dem Drehmomentsensor 3 des Fahrzeuglenksystems je nach drei Fahrsituationen, Lenkstillstand, Lenkung mit konstanter Lenkwinkelgeschwindigkeit und Lenkung mit Lenkwinkelbeschleunigung gemessen werden, kann eine Freihandfahrt (Hands-Off) eines Fahrzeugs automatisch erkannt werden. Es benötigt hier keine anderen Vorrichtungen oder Mechaniken zur Ermittlung der Hands-Off-Information, sondern ermittelt und stellt eine Hands-Off-Information aktuell bereit.Because the total torques between the
Darüber hinaus, werden Lenksysteme häufig auch auf derselben Fertigungslinie variabel gefertigt. Die so entstandenen Varianten unterscheiden sich bspw. in der Bauform, der Anbindung an das Lenkrad 5, der Übersetzung vom Lenkritzel zur Zahnstange und der Ansteuerelektrik. Bei Rechtslenker-Systemen ist in der Regel die Verbindung zwischen Lenksystem und Fahrzeugführer anders ausgestaltet als beim Linkslenker. Werden zusätzliche Wellen und Gelenke verwendet, so kann die Massenträgheit oder die Reibungskraft der Bauteile zwischen Lenksystem und dem Fahrer 4 höher sein. Daher werden die ermittelte Reibungskraft und/oder Massenträgheit der Lenkmechanik 1 und/oder 2 jeweils mit ihren vorgespeicherten entsprechenden Sollwerten verglichen, um das elektromechanische Fahrzeuglenksystem vor einem Fehler zu schützen. Weicht die ermittelten Kenngrößen von ihren Sollwerten ab, so ist eine entsprechende Fehlerreaktion vorzunehmen. Je nach Schwere des Risikos werden die lenkwinkelabhängigen Funktionalitäten oder die Lenkunterstützung reduziert oder abgeschaltet. Wird durch die Annahme einer falschen Variante (z.B. Übersetzung) eine kinetische Kenngröße (z.B. Lenkwinkel) beeinflusst, so wird die daraus ermittelte kinematische Kenngröße verfälscht. Wenn die Vergleichung für jede vorkommende Variante der Lenksysteme vorgenommen wird, kann über den mehrfachen Abgleich die falsche Annahme der Variante erkannt werden bzw. eine korrekte Variante ermittelt werden. Dieses Verfahren ist auch auf andere kinematische Kenngröße der Lenkmechanik 1 übertragbar, z.B. die Eigenfrequenz durch einen Verbau zusätzlicher Bauteile verändert.In addition, steering systems are often manufactured variably on the same production line. The resulting variants differ, for example, in the design, the connection to the
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