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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer elektromechanischen Hilfskraftlenkung mit einem Lenkmomentenregler für ein Fahrzeug nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Die
EP 1 537 004 B1 beschreibt eine Vorrichtung zur Drehmomentmessung für eine elektromechanische Lenkung, umfassend ein Lenkmittel, welches über einen Drehstab mit einem Eingangs und einem Ausgangswellenteil antriebsmäßig mit einem Lenkmechanismus verbunden ist, und einen elektrischen Servomotor zum Antreiben des Lenkmechanismus, wobei ein Antrieb durch den Servomotor eine relative Rotationsverschiebung zwischen dem Eingangswellenteil und dem Ausgangswellenteil herbeiführt, wobei die elektromechanische Lenkung eine Sensoreinheit zur Erfassung eines Lenkwinkels sowie eine Sensoreinheit zur Erfassung eines Rotorwinkels des Servomotors umfasst und mit einem virtuellen Drehmomentsensor ausgebildet ist, und wobei in dem virtuellen Drehmomentsensor ein Lenkmoment aus dem Lenkwinkel und dem Rotorwinkel ermittelbar ist, wobei das Lenkmoment aus der Differenz zwischen Lenkwinkel und Rotorwinkel ermittelt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum Betrieb einer elektromechanischen Hilfskraftlenkung mit einem Lenkmomentenregler für ein Fahrzeug anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Betrieb einer elektromechanischen Hilfskraftlenkung mit einem Lenkmomentenregler für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Beim Verfahren zum Betrieb einer elektromechanischen Hilfskraftlenkung mit einem Lenkmomentenregler für ein Fahrzeug, wobei die elektromechanische Hilfskraftlenkung zumindest einen Drehmomentsensor zur Steuerung und/oder Regelung eines vom Fahrzeugführer aufzubringenden Lenkmoments und/oder einer daraus resultierenden Lenkkraftunterstützung umfasst, werden erfindungsgemäß bei einem Ausfall oder einer Fehlfunktion eines Rotorlagesensors des elektrischen Antriebsmittels Ansteuerpfade der einzelnen Phasen des elektrischen Antriebsmittels mit einem vorgebbaren periodischen Signal moduliert und/oder kommutiert und/oder bei einem Ausfall oder einer Fehlfunktion eines Ansteuerpfads einer Phase des elektrischen Antriebsmittels wird dieser Ansteuerpfad deaktiviert und das elektrische Antriebsmittel mit einer verringerten Phasenanzahl betrieben, wobei eine vorgebbare Lenkkraftunterstützung an der elektromechanischen Hilfskraftlenkung eingestellt wird.
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Herkömmliche elektrische Hilfskraftlenkungen verfügen über eine sogenannte Selbstdiagnose, welche interne, beispielsweise elektrische, Fehler im Rotorlagesensor und/oder in den Ansteuerpfaden der einzelnen Phasen des elektrischen Antriebsmittels erkennt und in einem solchen Falle die elektrische Lenkkraftunterstützung schlagartig und vollständig abschaltet. Ein solcher vollständiger Verlust der Lenkkraftunterstützung ist für einen Fahrzeugführer sehr unkomfortabel und in Abhängigkeit von einer Fahrsituation unter Umständen sehr gefährlich.
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Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei einem Ausfall oder einer Fehlfunktion des Rotorlagesensors und/oder der Ansteuerpfade der einzelnen Phasen des elektrischen Antriebsmittels eine minimierte vorgebbare Lenkkraftunterstützung an der elektromechanischen Hilfskraftlenkung eingestellt, welche anstehende Fahraufgaben erleichtert und im Vergleich zum vollständigen Verlust der Lenkkraftunterstützung signifikant komfortabler ist.
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Somit kann trotz elektrischem Fehler im Rotorlagesensor und/oder in den Ansteuerpfaden der einzelnen Phasen des elektrischen Antriebsmittels ein schlagartiger und vollständiger Ausfall der Lenkkraftunterstützung vermieden und ein Notlaufbetrieb mit minimierter Lenkkraftunterstützung realisiert werden.
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Besonders vorteilhafterweise können zukünftige Fahrzeugklassen und/oder Fahrzeugkonstruktionen mit hohen vom Fahrzeugführer aufzubringenden Lenkmomenten mit einer elektromechanischen Hilfskraftlenkung ausgerüstet werden und von damit verbundenen Vorteilen, beispielsweise bezüglich des Verbrauchs und einer Integration von Fahrerassistenzsystemen, profitieren.
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Das erfindungsgemäße Verfahren vereinfacht die Erfüllung oder Einhaltung bestehender und zukünftiger gesetzlicher Anforderungen.
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Besonders zweckmäßigerweise wird die Sicherheit elektromechanischer Hilfskraftlenkungen signifikant heraufgesetzt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Dabei zeigt:
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1 schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt schematisch eine Vorrichtung
1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Vorrichtung
1 umfasst zumindest eine elektromechanische Hilfskraftlenkung
2. Diese elektromechanische Hilfskraftlenkung
2 ist bevorzugt als herkömmliche elektromechanische Hilfskraftlenkung ausgebildet, wie beispielsweise in der
DE 10 2008 031 729 A1 offenbart, und in einem nicht dargestellten Fahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem
8 angeordnet.
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Die elektromechanische Hilfskraftlenkung 2 umfasst ein bevorzugt als Lenkrad ausgebildetes Lenkmittel 3, eine Lenksäule 4, ein Lenkgetriebe 5, zumindest eine Spurstange 6 und Achsschenkel 7. Spurstange 6 und Achsschenkel 7 sind mittels eines Lenkbolzens oder eines Kugelgelenks in herkömmlicher Art und Weise schwenkbar miteinander verbunden, wobei die Achsschenkel 7 schwenkbar an einer nicht dargestellten Radaufhängung angeordnet sind und mechanisch mit den lenkbaren Rädern des Fahrzeugs gekoppelt sind.
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Eine vom Fahrzeugführer am Lenkmittel 3 aktuierte Drehbewegung wird mittels der Lenksäule 4 und des Lenkgetriebes 5 als lineare Bewegung in Fahrzeugquerrichtung an die Spurstange 6 übertragen, woraus eine Schwenkbewegung der Achsschenkel 7 und ein Lenkwinkel an den Rädern resultiert.
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Für eine Lenkkraftunterstützung umfasst die elektromechanische Hilfskraftlenkung 2 ein elektrisches Antriebsmittel 9, welches mittels eines entsprechenden Getriebes 10 auf die Spurstange 6 einwirkt und ein zusätzliches Lenkmoment LM aufprägt. Größe und Wirkrichtung dieses zusätzlichen Lenkmoments LM werden mittels eines Lenkmomentenreglers 12 ermittelt, wobei die elektromechanische Hilfskraftlenkung 2 zumindest einen Drehmomentsensor 11 zur Steuerung und/oder Regelung eines vom Fahrzeugführer aufzubringenden Lenkmoments und/oder einer daraus resultierenden Lenkkraftunterstützung umfasst.
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Das elektrische Antriebsmittel 9 ist als herkömmlicher mehrphasig elektronisch kommutierter Elektromotor ausgebildet. Besonders bevorzugt ist das elektrische Antriebsmittel 9 als dreiphasig elektronisch kommutierter Elektromotor ausgebildet.
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Bei einem elektronisch kommutierten Elektromotor wird eine Position des Rotors mittels zumindest eines Rotorlagesensors 8 erfasst. Ein solcher Rotorlagesensor 8 kann beispielsweise als Hall-Sensoren zur Erfassung des magnetischen Flusses des Rotors oder als optische Sensoren im Bereich des Stators ausgebildet sein.
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Entsprechend dieser Stellungsinformation des Rotorlagesensors 8 werden mittels geeigneter Leistungstreiber von der Steuerelektronik in herkömmlicher Weise Wicklungen der einzelnen Phasen des elektrischen Antriebsmittels 9 angesteuert, welche derart im Rotor ein Drehmoment erzeugen. Gewöhnlich werden bei dieser Kommutierung bei drei oder mehr Phasen nicht alle Phasen zugleich bestromt, sondern zumindest eine Phase ist zu jedem Zeitpunkt stromlos.
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Jeder einzelnen Phase des elektrischen Antriebsmittels 9 ist dabei ein separater, nicht dargestellter Ansteuerpfad zugeordnet.
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Ein solcher herkömmlicher Lenkmomentenregler 12 generiert ein momentanes Soll-Lenkmoment für ein am Lenkmittel 3 des Fahrzeuges anliegendes Lenkmoment aus Fahrzustandsgrößen wie beispielweise einer Fahrgeschwindigkeit und einem Lenkwinkel.
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Um das momentane Soll-Lenkmoment regeln zu können, muss bei derartigen Hilfskraftlenkungen 2 das am Lenkmittel 3 des Fahrzeuges anliegende Lenkmoment erfasst oder gemessen werden. Das bei derartigen Hilfskraftlenkungen 2 am Lenkmittel 3 des Fahrzeuges anliegende Lenkmoment wird dabei auf herkömmliche Weise mittels eines Drehmomentsensors 11 erfasst oder gemessen. Diese Messung erfolgt bevorzugt mittels eines tordierenden Drehstabs am lenkmittelseitigen Lenkgetriebeeingang. Das erfasste Lenkmoment wird direkt dem Lenkmomentenregler 12 zugeleitet.
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Die Ermittlung des Soll-Lenkmoments und des daraus resultierenden zusätzlichen Lenkmoments LM wird durch den Lenkmomentenregler 12 automatisch und beispielsweise fahrsituationsabhängig ausgeführt.
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Der Lenkmomentenregler 12 ist bevorzugt als herkömmliches Steuergerät ausgebildet, in welchem die Ermittlung des Soll-Lenkmoments beispielsweise als Programmablauf auf einem Mikroprozessor ausgebildet ist.
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In einer nicht dargestellten Ausführungsvariante ist der Lenkmomentenregler 12 als separater Programmablauf in einem integrierten Steuergerät eines Fahrzeugs ausgebildet, wobei das Steuergerät eine Anzahl von Funktionsmodulen umfasst und beispielsweise die Funktionen einer Verbrennungskraftmaschine, eines Getriebes und/oder eines Fahrerassistenzsystems 8 steuert und/oder regelt.
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Herkömmliche elektrische Hilfskraftlenkungen verfügen über eine sogenannte Selbstdiagnose, welche interne, beispielsweise elektrische, Fehler im Rotorlagesensor 8 und/oder in den Ansteuerpfaden der einzelnen Phasen des elektrischen Antriebsmittels 9 erkennt und in einem solchen Falle die elektrische Lenkkraftunterstützung und somit das aufgebrachte zusätzliche Lenkmoment LM schlagartig und vollständig abschaltet. Ein solcher vollständiger Verlust der Lenkkraftunterstützung ist für einen Fahrzeugführer sehr unkomfortabel und in Abhängigkeit von einer Fahrsituation unter Umständen sehr gefährlich.
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Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens werden bei einem Ausfall oder einer Fehlfunktion des Rotorlagesensors 8 des elektrischen Antriebsmittels 9 Ansteuerpfade der einzelnen Phasen des elektrischen Antriebsmittels 9 mit einem vorgebbaren periodischen Signal moduliert und/oder kommutiert. Alternativ oder zusätzlich wird bei einem Ausfall oder einer Fehlfunktion eines Ansteuerpfads einer Phase des elektrischen Antriebsmittels 9 dieser Ansteuerpfad deaktiviert und das elektrische Antriebsmittel 9 mit einer verringerten Phasenanzahl betrieben. Dabei wird eine vorgebbare Lenkkraftunterstützung an der elektromechanischen Hilfskraftlenkung 2 eingestellt, welche anstehende Fahraufgaben erleichtert und im Vergleich zum vollständiger Verlust der Lenkkraftunterstützung komfortabler ist.
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Somit kann trotz elektrischem Fehler im Rotorlagesensor 8 und/oder in den Ansteuerpfaden der einzelnen Phasen des elektrischen Antriebsmittels 9 ein schlagartiger und vollständiger Ausfall der Lenkkraftunterstützung vermieden und ein Notlaufbetrieb mit minimierter Lenkkraftunterstützung realisiert werden.
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Dabei ist das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt in den Lenkmomentenregler 12 implementiert. Dazu umfasst der Lenkmomentenregler 12 Mittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, z. B. Steuer-, Regel-, Auswerte- und/oder Analysemodule, die als Steuerprogramme und/oder Erfassungs- und Analyseprogramme ausgebildet sind.
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Bei der Durchführung des Verfahrens werden bei einem Ausfall oder einer Fehlfunktion des Rotorlagesensors 8 des elektrischen Antriebsmittels 9 Ansteuerpfade der einzelnen Phasen des elektrischen Antriebsmittels 9 mit einem vorgebbaren periodischen Signal moduliert und/oder kommutiert, wobei derart eine vorgebbare Lenkkraftunterstützung an der elektromechanischen Hilfskraftlenkung 2 eingestellt wird.
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Dabei ist die bei einem Ausfall oder einer Fehlfunktion des Rotorlagesensors 8 aktuierte Lenkkraftunterstützung und somit ein mittels des elektrischen Antriebsmittels 9 aufgeprägtes zusätzliches Lenkmoment LM im Vergleich zu einer Lenkkraftunterstützung mit bestimmungsgemäß funktionierendem Drehmomentsensor 11 verringert.
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Dabei wird als vorgebbares periodisches Signal zur Modulierung oder Kommutierung der Ansteuerpfade der einzelnen Phasen des elektrischen Antriebsmittels 9 ein Sinussignal verwendet. Dieses Sinussignal ist derart ausgebildet, dass das elektrische Antriebsmittel 9 mittels des Sinussignals in eine Rotationsbewegung versetzbar ist, deren Moment in Vergleich zu einer bestimmungsgemäßen Funktion des elektrischen Antriebsmittels 9 verringert ist.
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Weiterhin kann bei der Durchführung des Verfahrens bei einem Ausfall oder einer Fehlfunktion eines Ansteuerpfads einer Phase des elektrischen Antriebsmittels 9 dieser Ansteuerpfad deaktiviert und das elektrische Antriebsmittel 9 mit einer verringerten Phasenanzahl betrieben werden, wobei derart eine vorgebbare Lenkkraftunterstützung an der elektromechanischen Hilfskraftlenkung 2 eingestellt wird.
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Dabei ist die bei einem deaktivierten Ansteuerpfad aktuierte Lenkkraftunterstützung und somit ein mittels des elektrischen Antriebsmittels 9 aufgeprägtes zusätzliches Lenkmoment LM im Vergleich zu einer Lenkkraftunterstützung mit bestimmungsgemäß funktionierendem elektrischen Antriebsmittel 9 verringert.
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Wird bei einem dreiphasig elektronisch kommutierten Elektromotor als elektrisches Antriebsmittel 9 beispielsweise eine Phase deaktiviert, wird dieser Elektromotor mit einer verringerten Momentenabgabe zweiphasig betrieben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- elektromechanische Hilfskraftlenkung
- 3
- Lenkmittel
- 4
- Lenksäule
- 5
- Lenkgetriebe
- 6
- Spurstange
- 7
- Achsschenkel
- 8
- Rotorlagesensor
- 9
- elektrisches Antriebsmittel
- 10
- Getriebe
- 11
- Drehmomentsensor
- 12
- Lenkmomentenregler
- LM
- zusätzliches Lenkmoment
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1537004 B1 [0002]
- DE 102008031729 A1 [0016]
