Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems eines Kraftfahrzeugs mit einer Hilfskraftlenkung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a method for operating a steering system of a motor vehicle with a power steering system according to the preamble of claim 1.
Es sind Verfahren bekannt, die in Abhängigkeit von gemessenen und/oder ermittelten Größen einen Lenkwinkel eines Lenksystems eines Kraftfahrzeugs mittels einer Hilfskraftlenkung beeinflussen und den Fahrer bei seinem Lenkwunsch unterstützen. Diese Verfahren und entsprechenden Systeme werden auch als Servounterstützung bezeichnet. Zur Verbesserung von Lenkkomfort und Bediensicherheit des Kraftfahrzeugs ist eine Lenkgefühlvorgabe bekannt, bei der ein Soll-Lenkmoment für einen Drehstab des Lenksystems vorgegeben wird. Eine derartige Lenkgefühlvorgabe umfasst beispielsweise eine aktive Dämpfung eines Lenkrads eines Lenksystems. Methods are known which, depending on measured and / or determined variables, influence a steering angle of a steering system of a motor vehicle by means of a power steering system and assist the driver in his steering request. These methods and corresponding systems are also referred to as servo assistance. To improve steering comfort and operating safety of the motor vehicle, a steering feel specification is known, in which a desired steering torque is specified for a torsion bar of the steering system. Such a steering feel specification includes, for example, an active damping of a steering wheel of a steering system.
Die DE 10 2009 000 638 A1 betrifft im Rahmen einer ersten Funktion die Bestimmung eines Soll-Lenkmoments in einer Lenkvorrichtung. Das Soll-Lenkmoment wird in Abhängigkeit von einem Basislenkmoment, einem Dämpfungsmoment, einem Hysteresemoment und einem Mittenmoment bestimmt. Im Rahmen einer zweiten Funktion wird in Abhängigkeit von einem Lenkradwinkel, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Lenkgeschwindigkeit ein sogenannter aktiver Rücklauf erzeugt, der ein Lenkmoment in Richtung Geradeausstellung des Lenkrads zur Verfügung stellt. The DE 10 2009 000 638 A1 relates in the context of a first function, the determination of a desired steering torque in a steering device. The desired steering torque is determined in dependence on a base steering torque, a damping torque, a hysteresis torque and a center torque. As part of a second function, a so-called active return is generated in response to a steering wheel angle, the vehicle speed and the steering speed, which provides a steering torque in the direction of the straight-ahead position of the steering wheel.
Des Weiteren ist es bekannt, dass eine Zahnstangenkraft modellbasiert ermittelt werden kann. Furthermore, it is known that a rack-and-pinion force can be determined model-based.
Die DE 10 2011 055 339 A1 betrifft beispielsweise ein Verfahren zum Bestimmen einer Zahnstangenkraft für eine Lenkvorrichtung. Die Zahnstangenkraft wird in Abhängigkeit von einer Lenkwinkelgröße ermittelt. The DE 10 2011 055 339 A1 For example, there is a method of determining a rack force for a steering device. The rack force is determined as a function of a steering angle variable.
Die DE 10 2011 052 881 A1 betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Zahnstangenkraft. Eine erste Zahnstangenkraft wird in Abhängigkeit von mindestens einer in der Lenkvorrichtung auftretenden Kraft oder mindestens eines in der Lenkvorrichtung auftretenden Moments ermittelt. Eine zweite Zahnstangenkraft wird in Abhängigkeit von mindestens einer Fahrzeuggröße, die den Bewegungszustand des Fahrzeugs charakterisiert, ermittelt. Eine resultierende Zahnstangenkraft wird aus der ersten und der zweiten Zahnstangenkraft gebildet. The DE 10 2011 052 881 A1 relates to a method for determining a rack force. A first rack-and-pinion force is determined as a function of at least one force occurring in the steering device or at least one torque occurring in the steering device. A second rack force is determined as a function of at least one vehicle size that characterizes the state of motion of the vehicle. A resultant rack force is formed from the first and second rack forces.
Unter der Voraussetzung eines freien, vom Fahrer nicht gelenkten Lenkrads kann eine Hilfskraftlenkung auch zur Einstellung eines Lenkradwinkels genutzt werden. Zur Vermeidung von unstetigen Momentensprüngen und damit unstetigen Lenkwinkelsprüngen sind für Anwendungen im Niedergeschwindigkeitsbereich Überblendverfahren zwischen einer EPS (Electric Power Steering) Servofunktion und einer Winkelregelung unter Nutzung eines EPS-Motormoments als Stellgröße bekannt, die aus Komfortgründen eine gewisse Schaltzeit in Anspruch nehmen. Diese Schaltzeit ist für höhere Geschwindigkeitsbereiche beispielsweise auf der Autobahn nicht tolerierbar. Assuming a free, not steered by the driver steering wheel, a power steering can also be used to adjust a steering wheel angle. To avoid unsteady momentary jumps and thus unsteady steering angle jumps, crossfading processes between an EPS (Electric Power Steering) servo function and an angle control using an EPS motor torque as a manipulated variable are known for applications in the low-speed range, which require a certain switching time for reasons of comfort. This switching time is not tolerable for higher speed ranges, for example on the highway.
Das der Erfindung zu Grunde liegende Problem wird durch ein Verfahren nach dem Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird. The problem underlying the invention is achieved by a method according to claim 1. Advantageous developments are specified in the subclaims. Features which are important for the invention can also be found in the following description and in the drawings, wherein the features, both alone and in different combinations, can be important for the invention, without being explicitly referred to again.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Ermittlung des vorgegebenen Soll-Lenkmoments einer Lenkmomentregelung und/oder einer Motormomentregelung vorgelagert. Damit führen beispielsweise Ausschläge im vorgegebenen Soll-Lenkwinkel nicht zu einer Reaktion der Hilfskraftlenkung, die nicht vom Fahrer über den Ist-Lenkwinkel beeinflussbar wäre. Damit kann auch bei hohen Geschwindigkeiten des Fahrzeugs, beispielsweise 100 km/h, ein Soll-Lenkwinkel, welchen der Fahrer jederzeit überstimmen kann, vorgegeben werden, womit die Fahrsicherheit erhöht wird. In the method according to the invention, the determination of the predetermined desired steering torque is preceded by a steering torque control and / or an engine torque control. For example, rashes in the specified target steering angle do not lead to a reaction of the power steering system, which could not be influenced by the driver via the actual steering angle. Thus, even at high speeds of the vehicle, for example, 100 km / h, a target steering angle, which can override the driver at any time, are given, which driving safety is increased.
In einer Ausführungsform wird eine Lenkwinkeldifferenz in Abhängigkeit von dem Ist-Lenkwinkel und in Abhängigkeit von dem Soll-Lenkwinkel ermittelt. Das vorgegebene Soll-Lenkmoment wird in Abhängigkeit von der Lenkwinkeldifferenz und in Abhängigkeit von einer Zahnstangenkraft ermittelt. Vorteilhaft muss in dieser Ausführungsform beispielsweise kein Regler, insbesondere kein PID-Regler, entworfen oder parametriert werden. Dadurch wird der Aufwand bei der Applikation des Lenksystems wesentlich verringert. Dadurch Reduzieren sich die Kosten bei der Anpassung des Lenksystems an den jeweiligen Fahrzeugtyp. In one embodiment, a steering angle difference is determined as a function of the actual steering angle and as a function of the desired steering angle. The predetermined target steering torque is determined as a function of the steering angle difference and in dependence on a rack force. Advantageously, in this embodiment, for example, no controller, in particular no PID controller, must be designed or parameterized. As a result, the effort in the application of the steering system is substantially reduced. This reduces the cost of adapting the steering system to the type of vehicle.
Dadurch, dass das vorgegebene Soll-Lenkmoment in Abhängigkeit von der Lenkwinkeldifferenz ermittelt wird, wird dem Fahrer beispielsweise bei einer Kurvenfahrt ein Lenkgefühl vorgegeben, dass einer Geradeausfahrt entspricht. Dies wird dadurch realisiert, dass anstatt eines Ist-Lenkwinkels oder eines Soll-Lenkwinkels der Lenkgefühlvorgabe die Lenkwinkeldifferenz vorgegeben wird. Darüber hinaus kann durch einen Parallelbetrieb einer Winkelregelung und einer Servofunktion zum einen ein Umschalten zwischen diesen beiden Funktionen vermieden werden. Zum anderen erwartet den Fahrer ein gewohntes Verhalten der Lenkung. Characterized in that the predetermined target steering torque is determined in dependence on the steering angle difference, the driver is given, for example, when cornering a steering feel that corresponds to a straight ahead. This is realized by predetermining the steering angle difference instead of an actual steering angle or a desired steering angle of the steering feel specification. In addition, by a parallel operation of an angle control and a servo function on the one hand switching between these two functions be avoided. On the other hand, the driver expects a familiar behavior of the steering.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird ein erstes Soll-Lenkmoment in Abhängigkeit von der Zahnstangenkraft und in Abhängigkeit von der Lenkwinkeldifferenz ermittelt. Ein zweites Soll-Lenkmoment wird mittels eines Reglers in Abhängigkeit von der Lenkwinkeldifferenz ermittelt. Das vorgegebene Soll-Lenkmoment wird in Abhängigkeit von dem ersten Soll-Lenkmoment und/oder in Abhängigkeit von dem zweiten Soll-Lenkmoment ermittelt. Vorteilhaft können dadurch eine Lenkgefühlvorgabe gemäß dem ersten Soll-Lenkmoment und eine Winkelregelung gemäß dem zuvor genannten Regler und dem zweiten Soll-Lenkmoment parallel betrieben werden. Bei einem Eingriff des Fahrers des Fahrzeugs muss die Winkelregelung gemäß dem vorgenannten Regler nicht unterbrochen werden, sondern kann fortgesetzt werden. Entsprechend ist bei dieser Ausführungsform auch keine Eingriffserkennung notwendig, um beispielsweise zwischen Lenkung mit alternativem Bedienelement oder Lenkrad hin- und herzuschalten. Entsprechend kann der Fahrer des Fahrzeugs zwischen verschiedenen Bedienelementen zur Lenkung des Fahrzeugs wählen. In an advantageous embodiment, a first desired steering torque is determined as a function of the rack force and as a function of the steering angle difference. A second target steering torque is determined by means of a controller in dependence on the steering angle difference. The predetermined target steering torque is determined as a function of the first desired steering torque and / or as a function of the second desired steering torque. Advantageously, a steering feel specification according to the first desired steering torque and an angle control according to the aforementioned controller and the second desired steering torque can thereby be operated in parallel. In an intervention of the driver of the vehicle, the angle control according to the aforementioned controller must not be interrupted, but can be continued. Accordingly, in this embodiment, no engagement recognition is necessary to switch back and forth, for example, between steering with alternative control or steering wheel. Accordingly, the driver of the vehicle can choose between various controls for steering the vehicle.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Zahnstangenkraft in Abhängigkeit von der Lenkwinkeldifferenz ermittelt. Vorteilhaft wird dadurch eine Zahnstangenkraft an die Lenkgefühlvorgabe übermittelt, bei der die Lenkgefühlvorgabe insbesondere bei einer vorgegebenen Kurvenfahrt durch das Soll-Lenkmoment dem Fahrer bei einem Eingriff in das Lenkrad ein Lenkgefühl vorgibt, das einer Geradenausfahrt entspricht. In einer alternativen Ausführungsform wird die Zahnstangenkraft in Abhängigkeit von dem Ist-Lenkwinkel ermittelt. In an advantageous embodiment, the rack force is determined as a function of the steering angle difference. Advantageously, a rack-and-pinion force is thereby transmitted to the steering-feeling preset, in which the steering-feel specification dictates a steering feel to the driver during an intervention in the steering wheel, in particular for a given cornering through the desired steering torque, which corresponds to a straight-line exit. In an alternative embodiment, the rack-and-pinion force is determined as a function of the actual steering angle.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist bei einer hohen Geschwindigkeit des Fahrzeugs ein Teil des ersten Lenkmoments in dem vorgegebenen Soll-Lenkmoment größer als ein Teil des zweiten Lenkmoments. Ein Teil des zweiten Soll-Lenkmoments in dem vorgegebenen Soll-Lenkmoment ist bei einer niedrigen Geschwindigkeit des Fahrzeugs größer als ein Teil des ersten Lenkmoments. Dadurch wird vorteilhaft der Regler bevorzugt bei geringen Geschwindigkeiten eingesetzt. Bei hohen Geschwindigkeiten wird der Regler hingegen ausgeblendet. Entsprechend ergibt sich ein geringerer Entwurfs- und auch Applikationsaufwand bezüglich des Reglers, da durch diesen nur ein bestimmter Betriebsbereich im Sinne der niedrigen Geschwindigkeiten abgedeckt werden muss. In an advantageous development, at a high speed of the vehicle part of the first steering torque in the predetermined target steering torque is greater than a part of the second steering torque. A part of the second target steering torque in the predetermined target steering torque is greater than a part of the first steering torque at a low speed of the vehicle. As a result, the regulator is advantageously used at low speeds. At high speeds, however, the controller is hidden. Accordingly, there is a lower design and also application costs with respect to the controller, since only a certain operating range in terms of low speeds must be covered by this.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird eine Lenkwinkeldifferenz in Abhängigkeit von dem Ist-Lenkwinkel und in Abhängigkeit von dem Soll-Lenkwinkel ermittelt. Das vorgegebene Soll-Lenkmoment wird mittels eines Reglers in Abhängigkeit von der Lenkwinkeldifferenz ermittelt. Vorteilhaft wird damit eine einfache Ausführung des Verfahrens angegeben. In an advantageous embodiment, a steering angle difference is determined as a function of the actual steering angle and in dependence on the desired steering angle. The predetermined target steering torque is determined by means of a controller as a function of the steering angle difference. Advantageously, a simple embodiment of the method is specified.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird ein Absolutwert des zweiten Soll-Lenkmoments oder des vorgegebenen Soll-Lenkmoments mittels eines Grenzwertes beschränkt. Durch die Vorgabe des Grenzwertes kann vorteilhaft der Ausgang des entsprechenden Reglers derart beschränkt werden, dass über den Grenzwert das maximale Moment definiert wird, mit der der Fahrzeugführer gegen den Regler arbeiten muss, um diesen zu überlenken beziehungsweise zu überstimmen. Vorteilhaft kann damit gewährleistet werden, dass der Fahrer jederzeit die volle Kontrolle über das Fahrzeug hat. In an advantageous embodiment, an absolute value of the second set steering torque or the predetermined set steering torque is limited by means of a limit value. By specifying the limit value, the output of the corresponding controller can advantageously be limited in such a way that the maximum torque is defined via the limit value with which the driver must work against the controller in order to deflect or overrule it. Advantageously, it can be ensured that the driver has full control of the vehicle at all times.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird ein integraler Anteil des Reglers verringert oder ausgeblendet, wenn der Fahrer des Fahrzeugs das erste Lenkmittel, insbesondere das Lenkrad, das mit dem Drehstab verbunden ist, berührt. Da der Eingriff des Fahrers in das Lenkrad für den Regler eine Störgröße darstellt, können mit der vorgenannten Maßnahme beim Loslassen des Lenkrads Winkelsprüngen am Lenkrad verhindert werden. In a further advantageous embodiment, an integral portion of the controller is reduced or hidden when the driver of the vehicle, the first steering means, in particular the steering wheel, which is connected to the torsion bar, touches. Since the intervention of the driver in the steering wheel for the controller is a disturbance, can be prevented with the above measure when you release the steering wheel angle jumps on the steering wheel.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird der vorgegebene Soll-Lenkwinkel ausgehend von einem zuletzt vorgegebenen Wert des Soll-Lenkwinkels über einen Zeitraum auf einen Wert von dem wesentlichen Null übergeblendet. Ein Absolutwert eines Gradienten eines Verlaufs des Überblendes von dem zuletzt vorgegebenen Wert des Soll-Lenkwinkels auf den Wert von im Wesentlichen Null wird mittels eines Grenzwerts nach oben hin beschränkt. Vorteilhaft wird dadurch beim Übergang einer Soll-Lenkwinkel-Vorgabe auf ein normales Lenkgefühl der Komfort erhöht. In an advantageous embodiment, the predetermined target steering angle is superimposed over a period of time to a value of the essential zero, starting from a last-specified value of the desired steering angle. An absolute value of a gradient of a gradient of the cross-fade from the last-specified value of the target steering angle to the value of substantially zero is limited upward by means of a limit value. Advantageously, the comfort is thereby increased in the transition of a desired steering angle specification to a normal steering feel.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung oder Darstellung in der Beschreibung oder in der Zeichnung. Es werden für funktionsäquivalente Größen in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen teilweise die gleichen Bezugszeichen verwendet. Other features, applications and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention, which are illustrated in the figures of the drawing. All described or illustrated features, alone or in any combination form the subject of the invention, regardless of their combination in the claims or their dependency and regardless of their formulation or representation in the description or in the drawing. It will be used for functionally equivalent sizes in all figures partially in different embodiments, the same reference numerals.
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen: Hereinafter, exemplary embodiments of the invention will be explained with reference to the drawings. In the drawing show:
1 eine schematische Darstellung eines Lenksystems mit einem Steuergerät; 1 a schematic representation of a steering system with a control unit;
2a ein schematisches Blockdiagramm; 2a a schematic block diagram;
2b eine weitere schematische Darstellung des Lenksystems; 2 B a further schematic representation of the steering system;
3, 4, 5 und 6 jeweils ein schematisches Blockdiagramm; 3 . 4 . 5 and 6 each a schematic block diagram;
7 ein schematisches Zustands-Übergangs-Diagramm; und 7 a schematic state transition diagram; and
8 ein schematisch dargestelltes Soll-Lenkmoment-Zeit-Diagramm. 8th a schematically illustrated target steering torque-time diagram.
In 1 ist eine als Steuergerät 6 bezeichnete Steuer- und/oder Regeleinrichtung dargestellt, die einem Lenksystem 4 zugeordnet ist. Das Lenksystem 4 wird auch als Lenkvorrichtung bezeichnet. In dem Steuergerät 6 ist ein Rechner (z. B. Mikrocomputer oder Mikrocontroller) mit einem Prozessor 3 angeordnet, wobei der Prozessor 3 über eine Datenleitung 3a, beispielsweise ein Bussystem, mit einem Speicherelement 5 verbunden ist. Die hier beschriebenen Verfahren können insbesondere als ein Computerprogramm für ein digitales Rechengerät ausgeführt sein. Das Steuergerät 6 für das Lenksystem 4 für das Kraftfahrzeug ist insbesondere mit einem digitalen Rechengerät gemäß dem Prozessor 3 ausgestattet. Auf dem digitalen Rechengerät ist ein Computerprogramm zur Ausführung des Verfahrens lauffähig. Des Weiteren kann das Computerprogramm auf einem Speichermedium für das Steuergerät des Lenksystems 4 abgespeichert sein. In 1 is one as a control unit 6 designated control and / or regulating device shown that a steering system 4 assigned. The steering system 4 is also referred to as a steering device. In the control unit 6 is a computer (eg microcomputer or microcontroller) with a processor 3 arranged, the processor 3 via a data line 3a , For example, a bus system, with a memory element 5 connected is. The methods described here can be embodied, in particular, as a computer program for a digital computing device. The control unit 6 for the steering system 4 for the motor vehicle is in particular with a digital computing device according to the processor 3 fitted. On the digital computing device, a computer program for executing the method is executable. Furthermore, the computer program can be stored on a storage medium for the control unit of the steering system 4 be stored.
Über eine Signalleitung 7 ist das Steuergerät 6 mit einem Motor einer Hilfskraftlenkung 8 verbunden, wodurch eine Steuerung und/oder Regelung des Motors durch das Steuergerät 6 ermöglicht wird. Der Motor der Hilfskraftlenkung 8 ist beispielsweise als Elektromotor ausgebildet und wirkt über ein Getriebe 9 auf einen Drehstab 11. An dem Drehstab 11 ist ein Lenkmittel 13, beispielsweise ein Lenkrad angeordnet, mittels dessen ein Drehmoment auf den Drehstab 11 durch Betätigen des Lenkmittels 13 durch einen Fahrer aufbringbar ist. Via a signal line 7 is the control unit 6 with a motor of a power steering system 8th connected, whereby a control and / or regulation of the engine by the control unit 6 is possible. The motor of the power steering system 8th is designed for example as an electric motor and acts via a transmission 9 on a torsion bar 11 , On the torsion bar 11 is a steering means 13 , For example, arranged a steering wheel, by means of which a torque on the torsion bar 11 by actuating the steering means 13 can be applied by a driver.
Die Lenkvorrichtung 4 weist ferner ein Lenkgetriebe 15 auf, das beispielsweise als Zahnstangenlenkgetriebe ausgebildet ist. Das Lenkgetriebe 15 kann aber auch als Kugelumlaufgetriebe beziehungsweise als Kugelmuttergetriebe ausgebildet sein. In der folgenden Beschreibung wird überwiegend von einer Zahnstangenlenkung ausgegangen, wobei das Lenkgetriebe ein Ritzel 17 und eine Zahnstange 19 umfasst. Jedoch ist für die Erfindung die Art der Lenkung unerheblich. Die in 1 dargestellte Lenkvorrichtung 4 könnte statt als Zahnstangenlenkung beispielsweise als eine Kugelmutterlenkung oder eine Einzelradlenkung realisiert sein. Das Lenkgetriebe 15 ist über das Ritzel 17 und die Zahnstange 19 auf jeder Fahrzeugseite mit einem Lenkgestänge 21 verbunden, das mit einem Rad 23 zusammenwirkt. Selbstverständlich kann die Hilfskraftlenkung 8 alternativ oder zusätzlich zu der Anordnung des Getriebes 9 an dem Drehstab 11 auch einen weiteren Antrieb aufweisen, der mechanisch über ein weiteres Getriebe in mechanischer Wirkverbindung mit der Zahnstange 19 steht. The steering device 4 also has a steering gear 15 on, which is designed for example as a rack and pinion steering gear. The steering gear 15 but can also be designed as a recirculating ball gear or as a ball nut transmission. In the following description is mainly assumed by a rack and pinion steering, the steering gear a pinion 17 and a rack 19 includes. However, the type of steering is irrelevant to the invention. In the 1 illustrated steering device 4 could be realized instead of a rack and pinion steering, for example, as a ball nut steering or a single wheel steering. The steering gear 15 is over the pinion 17 and the rack 19 on each side of the vehicle with a steering linkage 21 connected with a wheel 23 interacts. Of course, the power steering system 8th alternatively or in addition to the arrangement of the transmission 9 on the torsion bar 11 also have a further drive, which mechanically via another gear in mechanical operative connection with the rack 19 stands.
Die Lenkvorrichtung 4 weist ferner einen Drehstabmomentensensor 14 zur Erfassung eines über eine Lenkwelle auf die Lenkung wirkenden Lenkmoments auf. Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird hierzu mittels des Drehstabmomentensensors 14 ein Drehstabmoment tor_TB erfasst, das dem oben genannten Lenkmoment entspricht und das nachfolgend auch als Ist-Lenkmoment bezeichnet wird. Die Lenkvorrichtung 4 weist auch einen Winkelsensor 18 zur Erfassung eines Rotorwinkels ang des Motors der Hilfskraftlenkung 8 auf. Der Rotorwinkel ang oder eine Position der Zahnstange 19 entspricht einem Lenkwinkel der Räder 23, da der Motor der Hilfskraftlenkung 8 über das Getriebe 15 mit dem Drehstab 11 und dieser über das Lenkgetriebe 15 und das Lenkgestänge 21 mit den Rädern 23 verbunden ist. Die mittels der Sensoren 14 und 18 erfassten Werte werden dem Steuergerät 6 zugeführt. Der Rotorwinkel ang wird nachfolgend auch als Ist-Lenkwinkel bezeichnet. The steering device 4 also has a torsion bar torque sensor 14 for detecting a steering torque acting on the steering via a steering shaft. According to the in 1 illustrated embodiment, this by means of the torsion bar torque sensor 14 detects a torsion bar torque tor_TB, which corresponds to the above-mentioned steering torque and which is also referred to below as the actual steering torque. The steering device 4 also has an angle sensor 18 for detecting a rotor angle ang of the motor of the power steering system 8th on. The rotor angle ang or a position of the rack 19 corresponds to a steering angle of the wheels 23 because the engine of the power steering system 8th over the transmission 15 with the torsion bar 11 and this over the steering gear 15 and the steering linkage 21 with the wheels 23 connected is. The means of the sensors 14 and 18 recorded values are the control unit 6 fed. The rotor angle ang is referred to below as the actual steering angle.
Die in 1 dargestellte Lenkvorrichtung 4 stellt somit eine von einer Vielzahl von möglichen Ausführungsformen von für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Lenkvorrichtungen dar. Demgemäß kann der Motor der Hilfskraftlenkung 8 auch derart angeordnet sein, dass er zusammen mit dem Drehstab 11 auf das in dem Lenkgetriebe 15 angeordnete Ritzel 17 wirkt oder aber direkt – mittels eines weiteren Ritzels – auf die Zahnstange 19 wirkt. In the 1 illustrated steering device 4 Thus, one of a variety of possible embodiments of suitable for carrying out the method according to the invention steering devices. Accordingly, the motor of the power steering system 8th be arranged so that it together with the torsion bar 11 on the in the steering gear 15 arranged pinions 17 acts or directly - by means of another pinion - on the rack 19 acts.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird statt des Rotorwinkels ang eine andere, eine die aktuelle Position der Lenkvorrichtung 4 beschreibende Größe ermittelt bzw. zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens herangezogen. Beispielsweise kann mittels eines Winkelsensors, der an dem Drehstab 11 angeordnet ist, der Lenkwinkel ermittelt werden. Eine aktuelle Position der Lenkvorrichtung 4 könnte ferner mittels eines Sensors erfasst werden, der an der Zahnstange 19 angeordnet ist. Grundsätzlich könnten hier eine Vielzahl bekannter Größen bestimmt bzw. herangezogen werden. Die Verwendung des Rotorwinkels ang hat jedoch den Vorteil, dass dieser sehr präzise bestimmbar ist und in modernen Lenkvorrichtungen häufig bereits zur Verfügung steht. According to a further embodiment, instead of the rotor angle ang another, the current position of the steering device 4 descriptive size determined or used for carrying out the method according to the invention. For example, by means of an angle sensor attached to the torsion bar 11 is arranged, the steering angle can be determined. A current position of the steering device 4 could also be detected by means of a sensor attached to the rack 19 is arranged. In principle, a multiplicity of known quantities could be determined or used here. However, the use of the rotor angle ang has the advantage that it is very precisely determinable and is often already available in modern steering devices.
Ferner weist ein Fahrzeug, in dem die Lenkvorrichtung 4 eingebaut ist, einen Geschwindigkeitssensor 25 auf, mit dem eine Geschwindigkeit v des Fahrzeugs erfasst werden kann. Das Steuergerät 6 hat Zugriff auf die mittels des Geschwindigkeitssensors 25 ermittelte Geschwindigkeit v. Furthermore, a vehicle in which the steering device 4 built-in, a speed sensor 25 on, with a speed v of the vehicle can be detected. The control unit 6 has access to the by means of the speed sensor 25 determined speed v.
2a zeigt ein schematisches Blockdiagramm 72 mit einem Block 20. Dem Block 20 werden der Ist-Lenkwinkel ang und ein Soll-Lenkwinkel ang_set zugeführt. Selbstverständlich können dem Block 20 weitere Größen zugeführt werden. In Abhängigkeit von dem Ist-Lenkwinkel ang und in Abhängigkeit von dem Soll-Lenkwinkel ang_set erzeugt der Block 20 ein Soll-Lenkmoment torTB_set. 2a shows a schematic block diagram 72 with a block 20 , The block 20 are the actual steering angle ang and a target steering angle ang_set supplied. Of course, the block 20 additional sizes are supplied. Depending on the actual steering angle ang and in dependence on the desired steering angle ang_set the block generated 20 a target steering torque torTB_set.
In einer Ausführungsform kann der Block 20 einem Regler und einer Additionsstelle entsprechen, wobei die Additionsstelle eine Lenkwinkeldifferenz aus dem Ist-Lenkwinkel ang und dem Soll-Lenkwinkel ang_set bildet und diese Lenkwinkeldifferenz dem Regler zuführt, und wobei der Regler das Soll-Drehstabmoment torTB_set in Abhängigkeit von der Lenkwinkeldifferenz erzeugt. In one embodiment, the block 20 correspond to a controller and an addition point, wherein the addition point forms a steering angle difference from the actual steering angle ang and the target steering angle ang_set and feeds this steering angle difference to the controller, and wherein the controller generates the desired torsion torque torTB_set in dependence on the steering angle difference.
2b zeigt ein schematisches Blockdiagramm 2 der Lenkvorrichtung 4 und das Steuergerät 6. 2b zeigt beispielhaft die Einbettung des Blocks 20. Selbstverständlich kann der Block 20 auch in anderer Form in dem Steuergerät 6 realisiert werden als in 2b gezeigt. Die Lenkvorrichtung 4 umfasst die Hilfskraftlenkung 8. Mittels der Hilfskraftlenkung 8 wird ein gewünschtes Moment entsprechend dem Soll-Lenkmoment torTB_set in die Lenkvorrichtung 4 eingebracht, um einen Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs zu beeinflussen. Ein Sensor 10 ist über eine Wirkverbindung 12 der Hilfskraftlenkung 8 zugeordnet und ermittelt ein Ist-Motormoment torM der Hilfskraftlenkung 8. Alternativ kann anstatt dem Vorsehen des Sensors 10 der dem Motor der Hilfskraftlenkung 8 zugeführte Strom der Stelle 26 zugeführt werden, wobei der Strom dem Ist-Motormoment torM entspricht. Der Hilfskraftlenkung 8 wird ein Stellmoment torAct zugeführt. Das Stellmoment torAct kann beispielsweise als Stellstrom dem Elektromotor der Hilfskraftlenkung 8 zugeführt werden. 2 B shows a schematic block diagram 2 the steering device 4 and the controller 6 , 2 B shows by way of example the embedding of the block 20 , Of course, the block 20 also in another form in the control unit 6 be realized as in 2 B shown. The steering device 4 includes the power steering system 8th , By means of the power steering system 8th is a desired torque corresponding to the target steering torque torTB_set in the steering device 4 introduced to influence a steering angle of the motor vehicle. A sensor 10 is via an active compound 12 the power steering system 8th assigned and determined an actual engine torque torM the power steering 8th , Alternatively, instead of providing the sensor 10 the motor of the power steering system 8th supplied stream of the site 26 be fed, the current corresponds to the actual engine torque torM. The power steering system 8th an actuating torque torAct is supplied. The actuating torque torAct can, for example, as a control current to the electric motor of the power steering system 8th be supplied.
Der Drehstabmomentensensor 14 ist an dem in 2b nicht dargestellten Drehstab 11 der Lenkvorrichtung 4 angeordnet. Des Weiteren ist der Drehstab 11 mit dem in 2b nicht dargestellten Lenkrad 13 verbunden, das allgemein als erstes Lenkmittel bezeichnet wird. Der Drehstabmomentensensor 14 ermittelt das Ist-Lenkmoment torTB. The torsion bar torque sensor 14 is at the in 2 B not shown torsion bar 11 the steering device 4 arranged. Furthermore, the torsion bar 11 with the in 2 B not shown steering wheel 13 connected, which is generally referred to as the first steering means. The torsion bar torque sensor 14 determines the actual steering torque torTB.
Die Lenkvorrichtung 4 umfasst den Lenkwinkelsensor 18, der den Ist-Lenkwinkel ang ermittelt. Der Ist-Lenkwinkel ang entspricht beispielsweise einem Drehwinkel eines oder mehrerer zu lenkender Räder 23. Bei dem Ist-Lenkwinkel ang handelt es sich vorzugsweise um einen gemessenen Radlenkwinkel der Lenkvorrichtung 4 oder um eine Messgröße, anhand derer sich der aktuelle Radlenkwinkel berechnen lässt. Alternativ hierzu kann als Ist-Lenkwinkel ang auch ein Fahrerlenkradwinkel, also ein Drehwinkel des Lenkrads vorgesehen sein, wobei der Fahrerlenkradwinkel vorzugsweise auf einen entsprechenden Radlenkwinkel umgerechnet werden kann. The steering device 4 includes the steering angle sensor 18 , which determines the actual steering angle ang. The actual steering angle ang corresponds for example to a rotation angle of one or more wheels to be steered 23 , The actual steering angle ang is preferably a measured wheel steering angle of the steering device 4 or a metric that can be used to calculate the current wheel steering angle. Alternatively, as an actual steering angle ang, a driver steering wheel angle, that is to say a rotational angle of the steering wheel, may be provided, wherein the driver steering wheel angle can preferably be converted to a corresponding wheel steering angle.
Dem Block 20 wird der Ist-Lenkwinkel ang und der Soll-Lenkwinkel ang_set zugeführt. Der Block 20 bildet, wie nachfolgend in den 3 bis 6 jeweils erläutert, aus dem ermittelten Soll-Lenkwinkel ang_set und dem ermittelten Ist-Lenkwinkel ang eine Lenkwinkeldifferenz. In Abhängigkeit von der Lenkwinkeldifferenz erzeugt der Block 20 ein Soll-Lenkmoment torTB_set, das einer Additionsstelle 22 zugeführt wird. Die Additionsstelle 22 erzeugt eine Lenkmomentdifferenz dtorTB, indem das Ist-Lenkmoment torTB von dem Soll-Lenkmoment torTB_set abgezogen wird. Selbstverständlich kann die Subtraktion bei entsprechend anderer Ausbildung des Steuergeräts 6 auch andersherum ausgeführt sein, indem das Soll-Lenkmoment torTB_set von dem Ist-Lenkmoment torTB abgezogen wird. Das Soll-Lenkmoment torTB_set wird allgemein auch als vorgegebenes Soll-Lenkmoment bezeichnet. The block 20 is the actual steering angle ang and the target steering angle ang_set supplied. The block 20 forms, as in the following 3 to 6 each explained, from the determined target steering angle ang_set and the determined actual steering angle ang a steering angle difference. Depending on the steering angle difference, the block generates 20 a target steering torque torTB_set, that of an addition point 22 is supplied. The addition point 22 generates a steering torque difference dtorTB by subtracting the actual steering torque torTB from the target steering torque torTB_set. Of course, the subtraction in accordance with other design of the controller 6 be executed the other way around by the target steering torque torTB_set is subtracted from the actual steering torque torTB. The target steering torque torTB_set is generally also referred to as a predetermined target steering torque.
Die Lenkmomentdifferenz dtorTB wird als Regeldifferenz einem Block 24 zugeführt, der ein Soll-Motormoment torM_set erzeugt und dieses einer Additionsstelle 26 zuführt. Der Block 24 wird gemeinsam mit der Additionsstelle 22 auch als Lenkmomentregelung bezeichnet. Die Additionsstelle 26 subtrahiert das Ist-Motormoment torM von dem Soll-Motormoment torM_set und erzeugt eine Motormomentdifferenz dtorM, die einem Block 28 als Regeldifferenz zugeführt wird. Der Block 28 erzeugt aus der Motormomentdifferenz dtorM das Stellmoment torAct, das der Hilfskraftlenkung 8 zugeführt wird. Der Block 28 wird gemeinsam mit der Additionsstelle 26 auch als Motormomentregelung bezeichnet. The steering torque difference dtorTB is a control difference a block 24 supplied, which generates a target engine torque torM_set and this an addition point 26 supplies. The block 24 will be shared with the addition site 22 Also referred to as steering torque control. The addition point 26 subtracts the actual engine torque torM from the target engine torque torM_set and generates a motor torque difference dtorM, which is a block 28 is supplied as a control difference. The block 28 generates from the motor torque difference dtorM the actuating torque torAct, that of the power steering system 8th is supplied. The block 28 will be shared with the addition site 26 also referred to as engine torque control.
Damit wird in Abhängigkeit von dem Soll-Lenkmoment torTB_set das Stellmoment torAct ermittelt. Selbstverständlich können die Blöcke 24 und 28 auch andersartig ausgeführt sein, wobei beispielsweise unmittelbar aus dem Soll-Lenkmoment torTB_set oder unmittelbar aus der Lenkmomentdifferenz dtorTB das Stellmoment torAct ermittelt wird. Mithin sind die Blöcke 24 und 28 nur beispielhaft. Insbesondere ist der Block 24 als Lenkmomentregler ausgebildet und der Block 28 ist als Motormomentregler ausgebildet. Thus, the actuating torque torAct is determined as a function of the target steering torque torTB_set. Of course, the blocks can 24 and 28 be performed differently, for example, directly from the target steering torque torTB_set or directly from the steering torque difference dtorTB the actuating torque torAct is determined. So the blocks are 24 and 28 only as an example. In particular, the block 24 designed as a steering torque controller and the block 28 is designed as a motor torque controller.
Der Block 20 wird allgemein als Ermittlung des Soll-Lenkmoments torTB_set bezeichnet. Da, wie zuvor ausgeführt, das vorgegebene Soll-Lenkmoment torTB_set sowohl vor dem Block 24 als auch vor dem Block 28 zugeführt werden kann, ist die Ermittlung des Soll-Lenkmoments torTB_set in einer Signalflussrichtung der Lenkmomentregelung und/oder der Motormomentregelung vorgelagert. The block 20 is generally considered Determination of the desired steering torque torTB_set designates. Since, as previously stated, the predetermined target steering torque torTB_set both before the block 24 as well as in front of the block 28 can be supplied, the determination of the target steering torque torTB_set upstream in a signal flow direction of the steering torque control and / or the engine torque control.
Zur Bedienung des Lenksystems 4 kann der Fahrzeuglenker das erste Lenkmittel bedienen, das in nicht gezeigter Form an dem Drehstab 11 der Lenkvorrichtung 4 angeordnet ist. Neben dem vorgesehenen ersten Lenkmittel beziehungsweise Lenkrad umfasst das Lenksystem 4 eine Lenkwinkelvorgabeeinheit 30, die einen weiteren Soll-Lenkwinkel ang_set_30 einem Block 32 zuführt. Der Block 32 erzeugt den Soll-Lenkwinkel ang_set, der dem Block 20 zugeführt wird. Des Weiteren wird dem Block 32 ein Null-Lenkwinkel ang_Null zugeführt. To operate the steering system 4 For example, the vehicle driver can operate the first steering means, which is not shown on the torsion bar 11 the steering device 4 is arranged. In addition to the intended first steering means or steering wheel includes the steering system 4 a steering angle specification unit 30 that another set steering angle ang_set_30 a block 32 supplies. The block 32 generates the desired steering angle ang_set, which is the block 20 is supplied. Furthermore, the block 32 a zero steering angle ang_Null supplied.
Die Lenkwinkelvorgabeeinheit 30 kann ein Fahrerassistenzsystem sein, wobei die Lenkwinkelvorgabeeinheit 30 dem Steuergerät 6 des Lenksystems 4 zugeordnet ist. Oder die Lenkwinkelvorgabeeinheit 30 ist als separate Einheit ausgeführt. In einem weiteren Fall kann die Lenkwinkelvorgabeeinheit 30 ein weiteres Lenkmittel umfassen, insbesondere einen Joystick, ein Smartphone und/oder einen Schalter, wobei die Lenkwinkelvorgabeeinheit 30 der Lenkvorrichtung 4 des Lenksystems 4 zugeordnet ist. Selbstverständlich kann es sich bei der Lenkwinkelvorgabeeinheit 30 auch um eine Kombination des Fahrerassistenzsystems und des weiteren Lenkmittels handeln. The steering angle specification unit 30 may be a driver assistance system, wherein the steering angle input unit 30 the control unit 6 of the steering system 4 assigned. Or the steering angle specification unit 30 is executed as a separate unit. In another case, the steering angle specification unit 30 comprise a further steering means, in particular a joystick, a smartphone and / or a switch, wherein the steering angle input unit 30 the steering device 4 of the steering system 4 assigned. Of course, it may be in the steering angle specification unit 30 also be a combination of the driver assistance system and the further steering means.
In einem Lenkwinkelvorgabe-Zustand des Lenksystems 4 gibt der Block 32 im Wesentlichen den Soll-Lenkwinkel ang_set_30 als Soll-Lenkwinkel ang_set an den Block 20 weiter. In einem Normal-Zustand des Lenksystems 4 hingegen ist die Lenkwinkelvorgabeeinheit 30 nicht aktiv beziehungsweise wird nicht ausgewertet und der Block 32 gibt den Null-Lenkwinkel ang_Null von im Wesentlichen 0°, was im Wesentlichen einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs entspricht, als Soll-Lenkwinkel ang_set an den Block 20 weiter. In a steering angle preset state of the steering system 4 gives the block 32 essentially the desired steering angle ang_set_30 as the desired steering angle ang_set to the block 20 further. In a normal state of the steering system 4 whereas the steering angle specification unit is 30 not active or not evaluated and the block 32 is the zero steering angle ang_Null of substantially 0 °, which corresponds essentially to a straight-ahead driving of the vehicle, as the target steering angle ang_set to the block 20 further.
In einer alternativen Ausführung kann insbesondere in dem Lenkwinkelvorgabe-Zustand des Lenksystems 4 ein vom Fahrer des Kraftfahrzeugs in den Drehstab 11 eingebrachtes Fahrermoment ermittelt werden. Das ermittelte Fahrermoment wird beispielsweise aus dem Signal des Drehstabmomentensensors 14 und zu berücksichtigenden Massen von Lenkrad 13 und Drehstab 11 ermittelt, womit eine Massenträgheiten-Kompensation durchgeführt wird. In Abhängigkeit von dem berechneten Fahrermoment können integrale Regelanteile des Winkelreglers ausgeblendet werden, womit ein verbessertes Verhalten mittels des Blocks 24 ermöglicht wird. In an alternative embodiment, in particular in the steering angle preset state of the steering system 4 one from the driver of the motor vehicle in the torsion bar 11 introduced driver torque can be determined. The determined driver torque is, for example, from the signal of the torsion bar torque sensor 14 and to take into account masses of steering wheel 13 and torsion bar 11 determines what a mass inertia compensation is performed. Depending on the calculated driver torque integral control components of the angle controller can be hidden, resulting in improved behavior by means of the block 24 is possible.
3 zeigt ein schematisches Blockdiagramm 34, das eine Ausführungsform des Blocks 20 zeigt. Der Ist-Lenkwinkel ang und der Soll-Lenkwinkel ang_set werden einer Additionsstelle 36 zugeführt, wobei die Additionsstelle 36 die Lenkwinkeldifferenz dang aus einer Subtraktion des Ist-Lenkwinkels ang von dem Soll-Lenkwinkel ang_set erzeugt. Die Lenkwinkeldifferenz dang wird sowohl einem Block 38 als auch einen Block 40 zugeführt. 3 shows a schematic block diagram 34 that is an embodiment of the block 20 shows. The actual steering angle ang and the target steering angle ang_set become an addition point 36 fed, the addition point 36 the steering angle difference dang from a subtraction of the actual steering angle ang generated by the target steering angle ang_set. The steering angle difference dang is both a block 38 as well as a block 40 fed.
Der Block 38 erzeugt in Abhängigkeit von der Lenkwinkeldifferenz dang eine erste Zahnstangenkraft f, die dem Block 40 zugeführt wird. Selbstverständlich können dem Block 38 noch weitere Werte wie beispielsweise eine Größe, die eine Seitenkraft auf das Fahrzeug charakterisiert, zugeführt werden, um die erste Zahnstangenkraft f zu berechnen. Für Werte der Lenkwinkeldifferenz dang ungleich Null, wird die erste Zahnstangenkraft f stets auf Werte Ungleich Null berechnet. Die erste Zahnstangenkraft f wird, beispielsweise mittels eines Fahrzeugmodells und entsprechenden Modellgleichungen, in Abhängigkeit von einer Fahrzeuggröße, die den Bewegungszustand des Fahrzeugs charakterisiert, beispielsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit, ermittelt. Hierbei kann insbesondere die gleiche Berechnungsmethode verwendet werden, wie wenn in Abhängigkeit von dem Ist-Lenkwinkel ang die erste Zahnstangenkraft f bestimmt wird. The block 38 generates depending on the steering angle difference dang a first rack force f, the block 40 is supplied. Of course, the block 38 Still other values, such as a magnitude that characterizes a lateral force on the vehicle, are supplied to calculate the first rack force f. For values of the steering angle difference dang not equal to zero, the first rack force f is always calculated to values not equal to zero. The first rack force f is determined, for example by means of a vehicle model and corresponding model equations, as a function of a vehicle size which characterizes the state of motion of the vehicle, for example the vehicle speed. In this case, in particular the same calculation method can be used as when the first rack force f is determined in dependence on the actual steering angle ang.
Der Block 40 ermittelt das Soll-Lenkmoment torTB_set, das als solches von dem Block 20 ausgegeben wird, in Abhängigkeit von der ersten Zahnstangenkraft f und der Lenkwinkeldifferenz dang. Selbstverständlich können dem Block 40 weitere Größen, wie beispielsweise eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Lenkgeschwindigkeit, der Ist-Lenkwinkel ang, etc., zugeführt werden. The block 40 determines the target steering torque torTB_set, as such from the block 20 is output, depending on the first rack force f and the steering angle difference dang. Of course, the block 40 other quantities, such as a vehicle speed, a steering speed, the actual steering angle ang, etc., are supplied.
Dementsprechend kann das Soll-Lenkmoment torTB_set selbstverständlich von diesen weiteren Größen abhängen. Bei dem Soll-Lenkmoment torTB_set kann es sich beispielsweise um ein Basismoment, um ein Rücklaufmoment, um ein Mittengefühlmoment, um ein Dämpfungsmoment, um ein weiteres Moment oder um eine Kombination der vorgenannten Momente handeln. Die Berechnung und Vorgabe des Basismoments, des Rücklaufmoments, des Mittengefühlmoments, des Dämpfungsmoments und/oder weiterer Momente durch den Block 40 wird allgemein als Lenkgefühlvorgabe bezeichnet. Der Block 40 kann insbesondere bezüglich der Winkeldifferenz dang die gleiche Berechnungsmethode aufweisen, wie bei einer Ermittlung des Soll-Lenkmoments torTB_set in Abhängigkeit von dem Ist-Lenkwinkel ang. Accordingly, the target steering torque torTB_set may of course depend on these other variables. The target steering torque torTB_set can be, for example, a base torque, a return torque, a center-torque, a damping torque, another torque, or a combination of the aforementioned moments. The calculation and specification of the basic torque, the return torque, the centering torque, the damping torque and / or other moments through the block 40 is commonly referred to as a steering feel preset. The block 40 can in particular with respect to the angular difference dang have the same calculation method, as in a determination of the target steering torque torTB_set as a function of the actual steering angle ang.
4 zeigt ein schematisches Blockdiagramm 80, das eine Ausführungsform des Blocks 20 zeigt. Im Unterschied zum Blockdiagramm 34 der 3 weist das Blockdiagramm 4 einen Regler 70 und einen Block 82 auf. Der Block 40 erzeugt ein erstes Soll-Lenkmoment torTB_set_40 in Abhängigkeit von der ersten Zahnstangenkraft f und in Abhängigkeit von der Lenkwinkeldifferenz dang. Ein zweites Soll-Lenkmoment torTB_set_70 wird mittels des Reglers 70 in Abhängigkeit von der Lenkwinkeldifferenz dang ermittelt. Das vorgegebene Soll-Lenkmoment torTB_set wird mittels des Blocks 82 in Abhängigkeit von dem ersten Soll-Lenkmoment torTB_set_40 und in Abhängigkeit von dem zweiten Soll-Lenkmoment torTB_set_70 ermittelt. Der Block 82 kann beispielsweise zwischen den Soll-Lenkmomenten torTB_set_40 und torTB_set_70 eines zur Weiterleitung als vorgegebenes Soll-Lenkmoment torTB_set auswählen. Oder aber der Block 82 bildet das vorgegebene Soll-Lenkmoment torTB_set aus Anteilen der Soll-Lenkmomente torTB_set_40 und torTB_set_70. 4 shows a schematic block diagram 80 that is an embodiment of the block 20 shows. Unlike the block diagram 34 of the 3 has the block diagram 4 a regulator 70 and a block 82 on. The block 40 generates a first target steering torque torTB_set_40 in dependence from the first rack force f and depending on the steering angle difference dang. A second target steering torque torTB_set_70 is by means of the controller 70 determined as a function of the steering angle difference dang. The predetermined target steering torque torTB_set is determined by means of the block 82 as a function of the first target steering torque torTB_set_40 and in dependence on the second target steering torque torTB_set_70 determined. The block 82 For example, one of the target steering torque torTB_set_40 and torTB_set_70 one for forwarding as a predetermined target steering torque torTB_set select. Or the block 82 forms the specified target steering torque torTB_set from shares of the target steering torque torTB_set_40 and torTB_set_70.
In einer Ausführungsform des Blocks 82 wird dem Block 82 die Fahrzeuggeschwindigkeit v zugeführt. Der Block 82 bestimmt den Anteil des ersten Lenkmoments torTB_set_40 in dem Soll-Lenkmoment torTB_set bei einer hohen Geschwindigkeit v des Fahrzeugs größer als den Anteil des zweiten Lenkmoments torTB_set_70. Der Anteil des zweiten Soll-Lenkmoments torTB_set_70 in dem Soll-Lenkmoment torTB_set wird durch den Block 82 bei einer niedrigen Geschwindigkeit v des Fahrzeugs größer bestimmt als der Anteil des ersten Soll-Lenkmoments torTB_set_40. Eine hohe Geschwindigkeit v des Fahrzeugs besteht insbesondere oberhalb von 10 km/h und eine niedrige Geschwindigkeit v unterhalb von 10 km/h. In one embodiment of the block 82 gets the block 82 the vehicle speed v supplied. The block 82 determines the proportion of the first steering torque torTB_set_40 in the target steering torque torTB_set at a high speed v of the vehicle greater than the proportion of the second steering torque torTB_set_70. The proportion of the second target steering torque torTB_set_70 in the target steering torque torTB_set is determined by the block 82 determined at a low speed v of the vehicle greater than the proportion of the first target steering torque torTB_set_40. In particular, a high speed v of the vehicle exists above 10 km / h and a low speed v below 10 km / h.
5 zeigt ein schematisches Blockdiagramm 58, das eine Ausführungsform des Blocks 20 zeigt. Der Ist-Lenkwinkel ang und der Soll-Lenkwinkel ang_set werden einer Additionsstelle 62 zugeführt, wobei die Additionsstelle 62 die Lenkwinkeldifferenz dang aus einer Subtraktion des Ist-Lenkwinkels ang von dem Soll-Lenkwinkel ang_set erzeugt. Die Lenkwinkeldifferenz dang wird sowohl einem Block 64 als auch einem Block 66 zugeführt. 5 shows a schematic block diagram 58 that is an embodiment of the block 20 shows. The actual steering angle ang and the target steering angle ang_set become an addition point 62 fed, the addition point 62 the steering angle difference dang from a subtraction of the actual steering angle ang generated by the target steering angle ang_set. The steering angle difference dang is both a block 64 as well as a block 66 fed.
Ein Block 60 erzeugt auf Basis eines Zahnstangenmodells in Abhängigkeit von dem Ist-Lenkwinkel ang eine zweite Zahnstangenkraft f, die dem Block 40 zugeführt wird. Die zweite Zahnstangenkraft f wird in Abhängigkeit von mindestens einer in der Lenkvorrichtung 4 auftretenden Kraft oder mindestens eines in der Lenkvorrichtung 4 auftretenden Moments ermittelt. In einer Ausführungsform erzeugt der Block 60 die zweite Zahnstangenkraft f mittels einer Schätzung insbesondere unter Berücksichtigung der Getriebeübersetzungen zwischen der Zahnstange 19 und dem Drehstab 11 und/oder zwischen dem Drehstab 11 und dem Antrieb der Hilfskraftlenkung 8 in Abhängigkeit von dem Ist-Lenkmoment torTB und dem Ist-Motormoment torAct. In dieser alternativen Ausführungsform des Blocks 60 werden dem Block 60 anstatt des Ist-Lenkwinkels ang oder zusätzlich zu dem Ist-Lenkwinkel ang das Ist-Lenkmoment torTB und das Ist-Motormoment torAct oder entsprechende Größen zugeführt. A block 60 generated on the basis of a rack model in dependence on the actual steering angle ang a second rack force f, the block 40 is supplied. The second rack force f becomes dependent on at least one in the steering device 4 occurring force or at least one in the steering device 4 ascertained moments. In one embodiment, the block generates 60 the second rack force f by means of an estimate, in particular taking into account the gear ratios between the rack 19 and the torsion bar 11 and / or between the torsion bar 11 and the drive of the power steering system 8th depending on the actual steering torque torTB and the actual engine torque torAct. In this alternative embodiment of the block 60 be the block 60 instead of the actual steering angle ang or in addition to the actual steering angle ang, the actual steering torque torTB and the actual engine torque torAct or corresponding quantities supplied.
Dem Block 64 werden die Zahnstangenkraft f und die Lenkwinkeldifferenz dang zugeführt. Der Block 64 erzeugt in Abhängigkeit von der Zahnstangenkraft f und der Lenkwinkeldifferenz dang ein drittes Soll-Lenkmoment torTB_set_64. Zusätzlich kann dem Block 64 noch das Ist-Lenkmoment torTB zugeführt werden. Dem Block 64 können in nicht gezeigter Form noch weitere Größen wie beispielsweise das Ist-Lenkmoment torTB zugeführt werden, um das dritte Soll-Lenkmoment torTB_set_64 zu erzeugen. The block 64 the rack force f and the steering angle difference dang are supplied. The block 64 generated in dependence on the rack force f and the steering angle difference dang a third target steering torque torTB_set_64. Additionally, the block 64 nor the actual steering torque torTB be supplied. The block 64 can be supplied in a form not shown, other variables such as the actual steering torque torTB to generate the third target steering torque torTB_set_64.
Dem Block 66 wird die Lenkwinkeldifferenz dang zugeführt. Der Block 66 ist ein Regler, wird auch als Winkelregler bezeichnet und kann beispielsweise als PID-Regler ausgeführt sein. Der Block 66 erzeugt in Abhängigkeit von der Lenkwinkeldifferenz dang ein viertes Soll-Lenkmoment torTB_set 66. Das Soll-Lenkmoment torTB_set_64 und das Soll-Lenkmoment torTB_set_66 werden einem Block 68 zugeführt, der in Abhängigkeit von dem Soll-Lenkmoment torTB_set_64 und dem Soll-Lenkmoment torTB_set_66 das Soll-Lenkmoment torTB_set ermittelt, wobei das Soll-Lenkmoment torTB_set von dem Block 20 ausgegeben wird. Die Funktion der Blöcke 68 und 82 sind im Wesentlichen gleich ausgestaltet. The block 66 the steering angle difference dang is supplied. The block 66 is a controller, is also referred to as an angle controller and can be designed for example as a PID controller. The block 66 generates a fourth target steering torque torTB_set 66 as a function of the steering angle difference dang. The target steering torque torTB_set_64 and the target steering torque torTB_set_66 become one block 68 supplied, which determines the target steering torque torTB_set in dependence on the target steering torque torTB_set_64 and the target steering torque torTB_set_66, wherein the target steering torque torTB_set from the block 20 is issued. The function of the blocks 68 and 82 are essentially the same.
In einer ersten Ausführungsform ist der Block 68 als Schalter ausgebildet, um in einem ersten Schaltzustand das Soll-Lenkmoment torTB_set_64 als Soll-Lenkmoment torTB_set auszugeben, und um in einem zweiten Schaltzustand das Soll-Lenkmoment torTB_set_66 als Soll-Lenkmoment torTB_set auszugeben. Selbstverständlich kann der Block 68 als Schalter einen Überblendmechanismus aufweisen, der bei einem Schaltvorgang zwischen den beiden Größen von der ersten Größe in die zweite Größe überblendet, um einen Sprung im Ausgangssignal, dem Soll-Lenkmoment torTB_set, zu vermeiden. In a first embodiment, the block is 68 designed as a switch to output the target steering torque torTB_set_64 as a target steering torque torTB_set in a first switching state, and to output the target steering torque torTB_set_66 as a target steering torque torTB_set in a second switching state. Of course, the block 68 as a switch having a cross-fading mechanism, which blends in a switching operation between the two sizes of the first size to the second size to avoid a jump in the output signal, the target steering torque torTB_set.
In einer zweiten Ausführungsform ist der Block 68 als Additionsstelle ausgebildet, wobei das Soll-Lenkmoment torTB_set als Addition des Soll-Lenkmoments torTB_set_64 und des Soll-Lenkmoments torTB_set_66 von dem Block 68 ausgegeben wird. Selbstverständlich kann auch entweder das Soll-Lenkmoment torTB_set_64 oder das Soll-Lenkmoment torTB_set_66 unter Vorzeichenumkehr dem Block 68 zugeführt werden. Des Weiteren kann eine Gewichtung der Soll-Lenkmomente torTB_set_64 und torTB_set_66 durchgeführt werden. Das dritte Soll-Lenkmoment torTB_set_64 wird auch als erstes Soll-Lenkmoment bezeichnet. Das vierte Soll-Lenkmoment torTB_set_66 wird auch als zweites Soll-Lenkmoment bezeichnet. In a second embodiment, the block is 68 designed as an addition point, wherein the target steering torque torTB_set as an addition of the target steering torque torTB_set_64 and the target steering torque torTB_set_66 of the block 68 is issued. Of course, either the target steering torque torTB_set_64 or the target steering torque torTB_set_66 under sign reversal the block 68 be supplied. Furthermore, a weighting of the nominal steering torque torTB_set_64 and torTB_set_66 can be carried out. The third target steering torque torTB_set_64 is also referred to as the first target steering torque. The fourth setpoint steering torque torTB_set_66 is also referred to as the second setpoint steering torque.
Ein integraler Anteil eines der Reglers 70, 74 oder 66, die beispielsweise als PID-Regler ausgebildet sind, wird verringert oder ausgeblendet, wenn der Fahrer des Fahrzeugs das erste Lenkmittel 13, das mit dem Drehstab 11 verbunden ist, berührt bzw. wenn die Berührung erkannt wird. Ein Fahrermoment torTB wird in Abhängigkeit von dem Ist-Lenkmoment torTB ermittelt und beträgt nach Einstellen des Soll-Lenkwinkels ang_set ohne Eingriff des Fahrers und nach der Kompensation von Masseträgheiten idealerweise 0 Nm. Ein Anstieg des Ist-Lenkmoments torTB unter Kompensation der Masseträgheiten u.a. des Drehstabs 11 kann beispielsweise als Indikation für einen Fahrereingriff genutzt werden. An integral part of one of the regulator 70 . 74 or 66 , for example, as a PID controller are formed is reduced or hidden when the driver of the vehicle, the first steering means 13 that with the torsion bar 11 connected, touched or when the touch is detected. A driver torque torTB is determined as a function of the actual steering torque torTB and is ideally 0 Nm after setting the target steering angle ang_set without intervention of the driver and after the compensation of inertia. An increase of the actual steering torque torTB with compensation of the inertia of the torsion bar 11 can for example be used as an indication for a driver intervention.
6 zeigt ein schematisches Blockdiagramm 76 als Ausführungsform des Blocks 20. Die Lenkwinkeldifferenz dang wird mittels der Additionsstelle 78 in Abhängigkeit von dem Ist-Lenkwinkel ang und in Abhängigkeit von dem Soll-Lenkwinkel ang_set ermittelt. Das vorgegebene Soll-Lenkmoment torTB_set wird mittels eines Reglers 74 in Abhängigkeit von der Lenkwinkeldifferenz dang ermittelt. 6 shows a schematic block diagram 76 as an embodiment of the block 20 , The steering angle difference dang is by means of the addition point 78 as a function of the actual steering angle ang and as a function of the desired steering angle ang_set determined. The predetermined target steering torque torTB_set is controlled by means of a controller 74 determined as a function of the steering angle difference dang.
7 zeigt ein schematisches Zustands-Übergangs-Diagramm 44. Von dem Normal-Zustand 46 wird bei Eintreten einer Bedingung 48 in den Lenkwinkelvorgabe-Zustand 50 gewechselt. Ausgehend von dem Lenkwinkelvorgabe-Zustand 50 wird bei Eintreten einer Bedingung 52 in den Normal-Zustand 46 gewechselt. Die Bedingung 48 tritt beispielsweise ein, wenn das weitere Lenkmittel bedient und ein von im Wesentlichen 0° unterschiedlicher Soll-Lenkwinkel ang_set_30 von der Lenkwinkelvorgabeeinheit 30 vorgegeben wird. In einer anderen Ausführung der Lenkwinkelvorgabeeinheit 30 als Fahrerassistenzsystem kann die Aktivierung des Fahrerassistenzsystems durch den Fahrzeuglenker den Eintritt der Bedingung 48 darstellen. In einer weiteren Ausführung ist die Bedingung 48 dann erfüllt, wenn der Soll-Lenkwinkel ang_set_30 sich von dem Null-Lenkwinkel ang_Null unterscheidet. Entsprechend kann der Eintritt der Bedingung 52 einer 0°-Position des weiteren Lenkmittels als Lenkwinkelvorgabeeinheit 30 sein. Im Falle eines Fahrerassistenzsystems ist der Eintritt der Bedingung 52 mit der Deaktivierung des Fahrerassistenzsystems durch den Fahrzeuglenker gleichzusetzen. 7 shows a schematic state transition diagram 44 , From the normal state 46 is when a condition occurs 48 in the steering angle default state 50 changed. Based on the steering angle default state 50 is when a condition occurs 52 in the normal state 46 changed. The condition 48 occurs, for example, when the further steering means is operated and an essentially different 0 ° desired steering angle ang_set_30 of the steering angle input unit 30 is given. In another embodiment of the steering angle specification unit 30 As a driver assistance system, activation of the driver assistance system by the vehicle driver can trigger the occurrence of the condition 48 represent. In another embodiment, the condition is 48 then satisfied when the target steering angle ang_set_30 is different from the zero steering angle ang_Null. Accordingly, the occurrence of the condition 52 a 0 ° position of the further steering means as steering angle input unit 30 be. In the case of a driver assistance system, the occurrence of the condition 52 equate to the deactivation of the driver assistance system by the vehicle driver.
In dem Normalzustand 46 wird durch den Block 32 im Wesentlichen ein Lenkwinkeln von 0° vorgegeben, wobei bei dem Übergang von dem Lenkwinkelvorgabezustand 50 in dem Normalzustand 46 ein Überblenden von dem Soll-Lenkwinkel ang_set_30 zu dem Null-Lenkwinkel ang_Null über einen bestimmten Zeitraum vorgesehen sein. Selbstverständlich kann auch bei Eintritt der Bedingung 48 ein derartiges Überblenden von dem Soll-Lenkwinkel ang_Null zu dem Soll-Lenkwinkel ang_set_30 vorgesehen sein. In the normal state 46 gets through the block 32 essentially given a steering angle of 0 °, wherein in the transition from the steering angle preset state 50 in the normal state 46 a transition from the desired steering angle ang_set_30 to the zero steering angle ang_Null be provided over a certain period. Of course, even if the condition 48 Such a cross-fading of the desired steering angle ang_Null be provided to the target steering angle ang_set_30.
8 zeigt einen Soll-Lenkmoment-Zeit-Diagramm 54 mit einem schematischen, beispielhaften Verlauf 56 des Soll-Lenkmoments torTB_set. Für das Soll-Lenkmoment torTB_set ist ein erster oberer Grenzwert +g und einer erster unterer Grenzwert –g aufgetragen, wobei die beiden Grenzwerte gemeinsam als erster Grenzwert g bezeichnet werden. Des Weiteren ist ein zweiter oberer Grenzwert +k und ein zweiter unterer Grenzwert –k aufgetragen. 8th shows a desired steering torque-time diagram 54 with a schematic, exemplary course 56 the target steering torque torTB_set. For the target steering torque torTB_set, a first upper limit value + g and a first lower limit value -g are plotted, the two limit values being collectively referred to as the first limit value g. Furthermore, a second upper limit + k and a second lower limit -k are plotted.
Von einem Zeitpunkt t1 bis zu einem Zeitpunkt t2 befindet sich das Lenksystem 4 in dem Normalzustand 46, in dem ein Betrag des Soll-Lenkmoments torTB_set durch den ersten Grenzwert g nach oben hin begrenzt wird. Ab dem Zeitpunkt t2 befindet sich das Lenksystem 4 in dem Lenkwinkelvorgabezustand 50, in dem der Betrag des Soll-Lenkmoments torTB_set durch den zweiten Grenzwert k nach oben hin begrenzt wird. Der Betrag des zweiten Grenzwerts k ist kleiner als der Betrag des ersten Grenzwerts g. Der erste Grenzwert g ist beispielsweise auf 10 Nm festgelegt, und der Betrag des zweiten Grenzwerts k ist auf einen Wert von 3 Nm, insbesondere auf 1 Nm festgelegt. From a time t1 to a time t2 is the steering system 4 in the normal state 46 in that an amount of the target steering torque torTB_set is limited by the first limit value g upwards. From the time t2 is the steering system 4 in the steering angle default state 50 in that the amount of the target steering torque torTB_set is limited by the second limit value k upwards. The magnitude of the second threshold k is less than the magnitude of the first threshold g. The first limit value g is set to, for example, 10 Nm, and the amount of the second limit value k is set to a value of 3 Nm, more preferably 1 Nm.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE 102011055339 A1 [0005] DE 102011055339 A1 [0005]
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DE 102011052881 A1 [0006] DE 102011052881 A1 [0006]
