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Die Erfindung betrifft eine kooperative Steuervorrichtung zur Berechnung eines Winkelgeschwindigkeits-Steuerwerts zum Steuern einer motorbetriebenen Servolenkung eines intelligenten Einparkhilfssystems sowie ein Einparkhilfssystem, umfassend eine motorbetriebene Servolenkung sowie eine solche kooperative Steuervorrichtung.
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Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen eine kooperative Steuervorrichtung einer motorbetriebenen Servolenkvorrichtung für ein intelligentes Einparkhilfssystem (SPAS = Smart Parking Assistant System) und insbesondere eine kooperative Steuervorrichtung einer motorbetriebenen Servolenkvorrichtung für ein SPAS, die eine Beschädigung der motorbetriebenen Servolenkvorrichtung verhindert, indem sie die Reaktion der motorbetriebenen Servolenkvorrichtung reduziert, und einem Fahrer das Lenken eines Fahrzeugs mit reduzierten Vibrationen gestattet, auch wenn ein übermäßiger angeforderter Lenkwinkel von dem SPAS eingegeben wird.
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Allgemein ist unter einem Lenksystem für ein Fahrzeug ein System zu verstehen, das einem Fahrer ein leichtes und schnelles Lenken des Fahrzeugs ermöglicht, indem es eine Steuerkraft unter Verwendung einer elektronischen Steuereinheit (ECU) in Übereinstimmung mit der Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeugs reduziert. Das Lenksystem ist in ein elektronisch gesteuertes Servolenksystem und ein motorbetriebenes Servolenksystem (MDPS-System) unterteilt. Das elektronisch gesteuerte Servolenksystem wird durch das Hinzufügen eines elektronischen Steuerventils zum Steuern des Öldrucks zu einer hydraulischen Servolenkvorrichtung, die einen Öldruck einer vorhandenen hydraulischen Ölpumpe verwendet, gebildet und steuert eine Hilfsgröße. Das MDPS-System wird durch einen Motor angetrieben und steuert eine Hilfsgröße.
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Weiterhin dient das SPAS dazu, ein Problem zu lösen, das auftreten kann, wenn ein Fahrer Schwierigkeiten mit dem Einparken seines Fahrzeugs in eine Parklücke hat.
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Dabei sucht das SPAS unter Verwendung einer Kamera nach einer Parklücke und prüft, ob eine leere Parklücke vorhanden ist oder nicht. Wenn eine leere Parklücke vorhanden ist, erfasst das SPAS die Ecken einer Parkmarkierung, erfasst die Koordinaten der Ecken unter Verwendung eines Distanzsensors, vergleicht die Größe der Parklücke mit derjenigen des Fahrzeugs und bestimmt anschließend, ob das Fahrzeug in der Parklücke geparkt werden kann oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass das Fahrzeug in der Parklücke geparkt werden kann, bestimmt das SPAS die Form der Parkmarkierung und legt die Parkrichtung des Fahrzeugs in Übereinstimmung mit der Form der Parkmarkierung fest. Dann berechnet das SPAS einen Einparkweg auf der Basis der Richtung des Fahrzeugs und der aktuellen Position des Fahrzeugs und parkt das Fahrzeug automatisch in Übereinstimmung mit dem Einparkweg ein.
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Damit das SPAS das automatische Einparken unter Verwendung einer motorbetriebenen Servolenkvorrichtung durchführen kann, wandelt eine kooperative Steuervorrichtung einen angeforderten Lenkwinkel des SPAS zu einem Lenkwinkel und einer Lenkwinkelgeschwindigkeit der motorbetriebenen Servolenkvorrichtung und steuert das Fahrzeug, während sie den Steuerzustand prüft. Indem der Steuerzustand während des Lenkens für ein automatisches Einparken geprüft wird, kann eine Fehlfunktion verhindert werden.
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Wenn jedoch ein übermäßiger angeforderter Lenkwinkel von dem SPAS zu der motorbetriebenen Servolenkvorrichtung übertragen wird, reagiert die motorbetriebene Servolenkvorrichtung übermäßig. Wenn ein derartiger Zustand kontinuierlich auftritt, kann eine schwerwiegende Beschädigung der motorbetriebenen Servolenkvorrichtung verursacht werden.
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Wenn die motorbetriebene Servolenkvorrichtung schnell durch eine externe Eingabe aus dem SPAS variiert wird, kann ein Fahrer einen Unterschied aufgrund der Vibration oder Lenkwinkelgeschwindigkeit fühlen.
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DE 10 2006 018 261 A1 offenbart ein Verfahren für eine Einparkassistenz. Um ein kontinuierliches, sprungfreies Lenkverhalten vorzugeben, soll ein in der Beschleunigung und Geschwindigkeit begrenzter Lenkwinkelverlauf bestimmt werden. Dabei ist es vorgesehen, dass der Lenkwinkel durch Integration einer Lenkwinkelgeschwindigkeit und anschließender Begrenzung auf einen maximalen Lenkwinkel berechnet wird. Die hier verwendete Lenkwinkelgeschwindigkeit ist widerrum ein berechneter Wert, welcher auf eine maximale Lenkwinkelgeschwindigkeit begrenzt werden kann. Basierend auf dem berechneten Lenkwinkel kann der Motorstrom eines Lenkaktuators mittels eines Lenkreglers geregelt werden.
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DE 199 40 007 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Unterstützung des Einparkens eines Kraftfahrzeugs. Dabei wird eine Stellgröße, die gegebenenfalls geglättet wird, zur Steuerung eines Lenkstellmotors generiert, wobei die Stellgröße auf einem Vergleich zwischen einer Soll- und einer Isttrajektorie basiert.
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DE 10 2007 053 816 A1 offenbart ein Verfahren zum Betrieb einer Fremdkraft unterstützen Lenkeinrichtung, wobei die Lenkeinrichtung mit maximaler Leistung betrieben wird, wenn eine Lenkbewegung eine Lenkwinkelgeschwindigkeit bedingt, die die Stellwinkelgeschwindigkeit der Lenkeinrichtung überschreitet.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuervorrichtung zur Verfügung zu stellen, die eine übermäßige Reaktion einer motorbetriebenen Servolenkvorrichtung reduzieren kann, obwohl ein übermäßiger Steuerzielwert von einer SPAS vorgegeben wird.
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Diese Aufgabe wird mit einer kooperativen Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Einparkhilfssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine kooperative Steuervorrichtung einer motorbetriebenen Servolenkvorrichtung für ein SPAS, die eine übermäßige Reaktion der motorbetriebenen Servolenkvorrichtung reduzieren kann, obwohl ein übermäßiger Steuerzielwert von dem SPAS eingegeben wird, eine Beschädigung der motorbetriebenen Servolenkvorrichtung durch das Steuern der motorbetriebenen Servolenkvorrichtung über eine Motorwinkelgeschwindigkeit verhindern kann, Vibrationen reduzieren kann und die Lenkleistung mit einer hohen Steuerpräzision trotz einer externen Störung verbessern kann.
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In einer Ausführungsform umfasst eine kooperative Steuervorrichtung einer motorbetriebenen Servolenkvorrichtung für ein SPAS: eine Positionssteuereinheit, die konfiguriert ist, um eine Ziellenkwinkelgeschwindigkeit, mit der ein Fahrzeug automatisch gesteuert werden soll, aus einem von einem Lenkwinkelsensor eingegebenen Radlenkwinkel und einem von dem SPAS eingegebenen angeforderten Lenkwinkel zu berechnen; eine Grenzwert-Einstellungseinheit, die konfiguriert ist, um zu bestimmen, ob der von dem SPAS eingegebene angeforderte Lenkwinkel ein übermäßiger angeforderter Wert ist, und um einen übermäßigen Zielgrenzeinstellungswert für eine Reduzierung der Ziellenkwinkelgeschwindigkeit zu entscheiden; eine Ziellenkwinkelgeschwindigkeits-Einstellungseinheit, die konfiguriert ist, um eine endgültige Ziellenkwinkelgeschwindigkeit aus der durch die Positionssteuereinheit berechneten Ziellenkwinkelgeschwindigkeit und dem durch die Grenzwert-Einstellungseinheit eingestellten übermäßigen Zielgrenzeinstellungswert zu berechnen und die endgültige Ziellenkwinkelgeschwindigkeit zu einer endgültigen Zielmotorwinkelgeschwindigkeit mittels eines Wandlers zu wandeln, der die endgültige Ziellenkwinkelgeschwindigkeit zu der endgültigen Zielmotorwinkelgeschwindigkeit wandelt, indem er ein Reduktionsverhältnis auf die endgültige Ziellenkwinkelgeschwindigkeit anwendet; und eine Motorwinkelgeschwindigkeits-Steuereinheit, die konfiguriert ist, um einen Winkelgeschwindigkeits-Steuerwert zum Steuern eines Motors aus der von der Zielwinkelgeschwindigkeits-Einstellungseinheit eingegebenen endgültigen Zielmotorwinkelgeschwindigkeit und der von einem Motorwinkelsensor eingegebenen Motorwinkelgeschwindigkeit zu berechnen und den berechneten Winkelgeschwindigkeits-Steuerwert zu der motorbetriebenen Servolenkvorrichtung auszugeben.
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Die Grenzwert-Einstellungseinheit kann eine angeforderte Lenkwinkelbeschleunigung in Übereinstimmung mit einem Eingabezyklus des von dem SPAS eingegebenen angeforderten Lenkwinkels berechnen, die angeforderte Lenkwinkelbeschleunigung mit einem voreingestellten übermäßigen angeforderten Grenzeinstellungswert vergleichen und einen übermäßigen Zielgrenzeinstellungswert für eine Reduktion der Ziellenkwinkelgeschwindigkeit entscheiden.
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Vorstehend genannte und andere Aspekte, sowie Vorteile der Erfindung werden durch die folgende ausführliche Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
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1 ist ein Blockkonfigurationsdiagramm, das eine kooperative Steuervorrichtung einer motorbetriebenen Servolenkvorrichtung für ein SPAS gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist ein detailliertes Blockkonfigurationsdiagramm der kooperativen Steuervorrichtung einer motorbetriebenen Servolenkvorrichtung für ein SPAS gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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3 ist ein Kurvendiagramm, das eine Änderung der Winkelgeschwindigkeit zeigt, die durch die kooperative Steuervorrichtung der motorbetriebenen Servolenkvorrichtung für das SPAS gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranlasst wird.
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Im Folgenden wird eine kooperative Steuervorrichtung einer motorbetriebenen Servolenkvorrichtung für ein SPAS gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden durchgehend gleiche Bezugszeichen verwendet, um einander entsprechende Teile in den verschiedenen Figuren und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anzugeben. Es ist zu beachten, dass durch die hier verwendete Terminologie keine Einschränkung der Funktionen vorgegeben wird, die sich je nach der Absicht eines Benutzers unterscheiden können. Die Funktionen gehen aus der gesamten Beschreibung hervor.
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1 ist ein Blockkonfigurationsdiagramm, das eine kooperative Steuervorrichtung einer motorbetriebenen Servolenkvorrichtung für ein SPAS gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist ein detailliertes Blockkonfigurationsdiagramm der kooperativen Steuervorrichtung einer motorbetriebenen Servolenkvorrichtung für ein SPAS gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Wenn wie in 1 gezeigt ein angeforderter Lenkwinkel von dem SPAS 10 für ein automatisches Einparken eines Fahrzeugs eingegeben wird, empfängt die kooperative Steuervorrichtung 20 einen Radlenkwinkel und eine Motorwinkelgeschwindigkeit von einem Lenkwinkelsensor 40 und einen Motorwinkelgeschwindigkeitssensor 50 und gibt einen Winkelgeschwindigkeits-Steuerwert zum Betreiben eines Motors (nicht gezeigt) einer motorbetriebenen Servolenkvorrichtung 30 in Bezug auf den angeforderten Lenkwinkel aus, während sie einen Steuerzustand prüft. Anschließend kann ein Lenken für ein automatisches Einparken durchgeführt werden.
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Wenn der von dem SPAS 10 eingegebene angeforderte Lenkwinkel ein übermäßiger angeforderter Wert ist, stellt die kooperative Steuervorrichtung 20 einen übermäßigen Zielgrenzeinstellungswert für eine Reduktion einer Ziellenkwinkelgeschwindigkeit in Reaktion auf den übermäßigen angeforderten Lenkwinkel ein, um eine Beschädigung der motorbetriebenen Servolenkvorrichtung 30 zu verhindern.
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Insbesondere umfasst die kooperative Steuervorrichtung einer motorbetriebenen Servolenkvorrichtung für ein SPAS gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie in 2 gezeigt eine Positionssteuereinheit 22, eine Grenzwert-Einstellungseinheit 24, eine Zielwinkelgeschwindigkeits-Einstellungseinheit 25 und eine Motorwinkelgeschwindigkeits-Steuereinheit 28.
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Die Positionssteuereinheit 22 berechnet eine Ziellenkwinkelgeschwindigkeit für das automatische Lenken eines Fahrzeugs aus dem von dem Lenkwinkelsensor 40 eingegebenen Radlenkwinkel und dem von dem SPAS 10 eingegebenen angeforderten Lenkwinkel.
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Wenn also der angeforderte Lenkwinkel berechnet und ausgegeben wird, um das Fahrzeug automatisch entlang eines durch das SPAS 10 berechneten Einparkwegs einzuparken, bestimmt die Positionssteuereinheit 22 einen aktuellen Radlenkwinkel des Fahrzeugs mittels des Lenkwinkelsensors 40, berechnet einen Ziellenkwinkel in Reaktion auf den angeforderten Lenkwinkel und berechnet anschließend die Ziellenkwinkelgeschwindigkeit in Übereinstimmung mit einem Eingabezyklus des von dem SPAS 10 eingegebenen angeforderten Lenkwinkels.
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Wenn der angeforderte Lenkwinkel aus dem SPAS 10 mit einem Eingabezyklus von 20 ms über eine CAN-Kommunikation eingegeben wird, wird die Ziellenkwinkelgeschwindigkeit berechnet.
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Die Grenzwert-Einstellungseinheit 24 bestimmt, ob der von dem SPAS 10 eingegebene angeforderte Lenkwinkel ein übermäßiger Wert ist oder nicht, und entscheidet einen übermäßigen Zielgrenzeinstellungswert für eine Reduktion der Ziellenkwinkelgeschwindigkeit.
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Wenn also der angeforderte Lenkwinkel mit einem Eingabezyklus von 20 ms über eine CAN-Kommunikation eingegeben wird, berechnet die Grenzwert-Einstellungseinheit 24 eine angeforderte Lenkwinkelgeschwindigkeit in Bezug auf den angeforderten Lenkwinkel und berechnet eine angeforderte Lenkwinkelbeschleunigung unter Verwendung der angeforderten Lenkwinkelgeschwindigkeit. Wenn dann die angeforderte Lenkwinkelbeschleunigung einen übermäßigen angeforderten Grenzeinstellungswert überschreitet, bestimmt die Grenzwert-Einstellungseinheit 24 den angeforderten Lenkwinkel als einen übermäßigen angeforderten Wert.
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Wenn der angeforderte Lenkwinkel als ein übermäßiger angeforderter Wert bestimmt wird, entscheidet die Grenzwert-Einstellungseinheit 24 einen übermäßigen Zielgrenzeinstellungswert für eine Reduktion der Ziellenkwinkelgeschwindigkeit.
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Wenn zum Beispiel die angeforderte Lenkwinkelbeschleunigung mit einer quadratischen Wellenform angefordert wird, entscheidet die Grenzwert-Einstellungseinheit 24 den übermäßigen Zielgrenzeinstellungswert derart, dass die angeforderte Lenkwinkelbeschleunigung exponentiell geändert wird.
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Zu diesem Zeitpunkt kann der übermäßige Zielgrenzeinstellungswert anhand einer vorgegebenen Tabelle in Entsprechung zu der angeforderten Lenkwinkelbeschleunigung entschieden werden.
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Die Zielwinkelgeschwindigkeits-Einstellungseinheit 26 berechnet eine endgültige Ziellenkwinkelgeschwindigkeit aus der durch die Positionssteuereinheit 22 berechneten Ziellenkwinkelgeschwindigkeit und dem durch die Grenzwert-Einstellungseinheit 24 eingestellten Zielgrenzeinstellungswert und wandelt die endgültige Ziellenkwinkelgeschwindigkeit zu einer endgültigen Zielmotorwinkelgeschwindigkeit.
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Dabei enthält die Zielwinkelgeschwindigkeits-Einstellungseinheit 26 einen Wandler (nicht gezeigt) zum Wandeln der endgültigen Ziellenkwinkelgeschwindigkeit zu der endgültigen Zielmotorwinkelgeschwindigkeit durch das Anwenden eines Reduktionsverhältnisses.
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Wenn der durch das SPAS 10 angeforderte Lenkwinkel übermäßig ist, wird der angeforderte Lenkwinkel zu der berechneten endgültigen Ziellenkwinkelgeschwindigkeit gesteuert, indem die Ziellenkwinkelgeschwindigkeit um den übermäßigen Zielgrenzeinstellungswert reduziert wird. Dadurch kann eine übermäßige Reaktion der motorbetriebenen Servolenkvorrichtung 30 verhindert werden.
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Die Motorwinkelgeschwindigkeits-Steuereinheit 28 berechnet einen Winkelgeschwindigkeits-Steuerwert zum Steuern eines Motors aus der von der Zielwinkelgeschwindigkeits-Einstellungseinheit 26 eingegebenen endgültigen Zielmotorwinkelgeschwindigkeit und der von dem Motorwinkelgeschwindigkeitssensor 50 eingegebenen Motorwinkelgeschwindigkeit, und gibt den berechneten Winkelgeschwindigkeits-Steuerwert zu der motorbetriebenen Servolenkvorrichtung 30 aus.
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Indem die tatsächlich durch die motorbetriebene Servolenkvorrichtung 30 gesteuerte Motorwinkelgeschwindigkeit des Motors gesteuert wird, kann die Präzision der Motorsteuerung trotz einer externen Störung wie etwa einer Reibung oder einer Belastung eines Reifens verbessert werden.
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Wenn gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der von dem SPAS 10 ausgegebene angeforderte Lenkwinkel als ein übermäßiger angeforderter Wert bestimmt wird, kann die kooperative Steuervorrichtung der motorbetriebenen Servolenkvorrichtung für das SPAS die durch den übermäßigen Zielgrenzeinstellungswert begrenzte endgültige Ziellenkwinkelgeschwindigkeit berechnen, um eine übermäßige Reaktion der motorbetriebenen Servolenkvorrichtung 30 zu verhindern. Weiterhin kann die kooperative Steuervorrichtung die Motorwinkelgeschwindigkeit steuern, um die Präzision dem Reduktionsverhältnis in Bezug auf den Lenkwinkel entsprechend zu verbessern.
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3 ist ein Kurvendiagramm, das eine Änderung der Winkelgeschwindigkeit zeigt, die durch die kooperative Steuervorrichtung der motorbetriebenen Servolenkvorrichtung für das SPAS gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranlasst wird. 3 zeigt einen angeforderten Lenkwinkel A des SPAS 10, einen Folgewinkel B des Lenkrads und eine Winkelgeschwindigkeit C des Motors.
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Aus 3 wird deutlich, dass, obwohl der angeforderte Lenkwinkel A übermäßig in der Periode D eingegeben wird, der angeforderte Lenkwinkel A dem Folgewinkel B des Lenkrads mit einem konstanten Gefälle folgt, wenn die kooperative Steuervorrichtung der motorbetriebenen Servolenkvorrichtung für das SPAS angewendet wird. Weiterhin wird deutlich, dass die Winkelgeschwindigkeit C des Motors ohne eine große Änderung konstant aufrechterhalten wird.
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Und wenn sich der angeforderte Lenkwinkel schnell von 500 Grad/s zu 0 Grad/s in der Periode E ändert, geht die angeforderte Lenkwinkelbeschleunigung zu 25000 Grad/s, wenn sie mit (500 Grad/s)/20 ms berechnet wird. Wenn ein derartiger übermäßiger angeforderter Wert eingegeben wird, wird die endgültige Ziellenkwinkelgeschwindigkeit begrenzt und als ein maximaler Ausgabewert von 500 Grad/s ausgegeben. Es tritt also keine übermäßige Reaktion auf, wobei sich die endgültige Ziellenkwinkelgeschwindigkeit einer Zielposition nähert.
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Es wurden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beispielhaft beschrieben. Dem Fachmann sollte deutlich sein, dass verschiedene Modifikationen, Ergänzungen und Ersetzungen vorgenommen werden können, ohne dass deshalb der durch die beigefügten Ansprüche definierte Erfindungsumfang verlassen wird.
