DE102014204461B4 - Verfahren zur Verbesserung des Geradeauslaufs eines Fahrzeugs - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Verbesserung des Geradeauslaufs eines Fahrzeugs mit einem Lenksystem, welches ein PDC-System (1) und eine aktive Lenkunterstützung (2) aufweist, mit folgenden Schritten:a) Erfassen von Daten zur Fahrdynamik;b) Identifizieren eines Zustands eines Geradeauslaufs aus den erfassten Daten zur Fahrdynamik durch das PDC-System (1), wobei wenigstens ein Wert der erfassten Daten zur Fahrdynamik oder ein aus diesen Daten zur Fahrdynamik abgeleiteter Wert unter oder über einen Schwellenwert für einen vorgegebenen Zeitraum oder eine vorgegebene Strecke fällt;c) Messen eines an dem Lenksystem anliegenden Drehmoments (T_bar) zumindest bei Geradeauslauf des Fahrzeugs;d) Berechnen eines finalen Kompensationsdrehmoments (T_a);e) Ansteuern der aktiven Lenkunterstützung (2) mit dem finalen Kompensationsdrehmoment (T_a) zur Gegenkompensation des am Lenksystem anliegenden, in Schritt c) gemessenen, anliegenden Drehmoments (T_bar), gekennzeichnet durch die Schritte:f) Bereitstellung eines Momentenwerts (T_alt) auf Basis einer in Schritt a) erfassten Querbeschleunigung (a_l) des Fahrzeugs;g) Berechnen eines Momentenbestandteils (T_f) aus dem in Schritt c) gemessenen, anliegenden Drehmoment (T_bar) abzüglich des in Schritt f) bereitgestellten Momentenwerts (T_alt);h) Berechnen eines vorläufigen Kompensationsdrehmoments (T_pd) auf Basis des zuvor in Schritt g) berechneten Momentenbestandteils (T_f) durch das PDC-System (1);i) Berechnen des finalen Kompensationsdrehmoments (T_a) in Schritt d) aus der Summe des in Schritt h) durch das PDC-System (1) berechneten vorläufigen Kompensationsdrehmoments (T_pd) und dem in Schritt f) bereitgestellten Momentenwert (T_alt).

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung des Geradeauslaufs eines Fahrzeugs mit einem Lenksystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Unterstützungs- sowie Assistenzsysteme für die Lenkvorrichtungen von Fahrzeugen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, sind hinreichend bekannt. Diese reichen von mittlerweile nahezu vollständig etablierten Servolenkungen bis hin zu selbsttätig agierenden Lenksystemen, beispielsweise in Einparksituationen. Überdies greifen derartige Systeme vermehrt auch während der Fahrt aktiv in den Lenkvorgang ein, um den Fahrkomfort und die Sicherheit für die Insassen zu erhöhen.
• Servolenkungen unterscheiden sich in der Form ihres Antriebes. Übliche hydraulisch betriebene Servolenkungen (HPS = „Hydraulic Power Steering“) dienen primär der reinen Lenkkraftunterstützung. Diese weisen eine Hydraulikpumpe auf, welche mit dem Fahrzeugmotor Drehmoment übertragend gekoppelt ist. Die Hydraulikpumpe fördert einen ständigen Volumenstrom durch einen Hydraulikzylinder, welcher einen beidseitig mit Druck beaufschlagbaren Kolben besitzt. In Geradeausfahrt wird dieser nahezu drucklos gehalten. Bei einem Lenkeinschlag kann der Druck in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit einseitig bedarfsweise erhöht werden, um so die Bewegung der Lenkvorrichtung in die erforderliche Richtung zu erleichtern.
• Neuartige Systeme weisen hingegen eine Servolenkung mit einem elektrisch angetriebenen Motor auf (EPS = „Electric Power Steering“). Durch den Wegfall der ansonsten erforderlichen Hydraulikpumpe bieten diese Systeme entsprechende energetische Vorteile. Hinzu kommt, dass deren Elektromotor nur bei Bedarf zugeschaltet wird, so dass kein durchgehender Leistungsverlust für den im Betrieb befindlichen Fahrzeugmotor vorliegt.
• Durch den Einsatz von EPS-Systemen ergibt sich die Möglichkeit der Kombination mit weiteren Assistenzsystemen. Auf diese Weise können über das Assistenzsystem erkannte Fahrzustände beispielsweise an den Fahrer gemeldet werden. Überdies kann einem solchen System gestattet werden, auch aktive Eingriffe in den Lenkvorgang vorzunehmen, um den Fahrer zu unterstützen und/oder zu entlasten. Derartige Systeme werden ebenfalls in ihrer Antriebsart unterschieden. Neben einem elektrohydraulischen Betrieb (EHPS = „Electro-Hydraulic Power Steering“) ist ferner die rein elektromechanische Umsetzung bekannt (EPAS = „Electro Power Assisted Steering“). EHPS-Systeme behalten dabei das hydraulisch unterstützte Lenksystem bei. Gegenüber einfachen EPS-Systeme sehen diese allerdings eine von dem Fahrzeugmotor unabhängig agierende, elektrisch betriebene Hydraulikpumpe vor. EPAS-Systeme hingegen verzichten gänzlich auf ein hydraulisches System, indem diese einen direkt mit der Lenkung gekoppelten Elektromotor aufweisen.
• Die DE 197 45 733 A1 offenbart hierzu eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug. Die Lenkvorrichtung weist ein Lenkrad und einen wenigstens eine Spurstange verschiebend antreibenden Lenkgetriebemechanismus auf. Dieser ist durch einen Stellmotor unterstützt (EPAS). Weiterhin ist eine Kompensationseinrichtung vorgesehen, um bei vollständigem Erhalt der Wirkung einer aktiven Lenkung gierkritische Fahrzeugbewegungen auszuregeln und um die Fahrzeugagilität zu erhöhen. Die Kompensationseinrichtung wird in Abhängigkeit von der aktuellen Stellgröße des Stellmotors durch eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung gesteuert, so dass über diese ein Kompensations-Drehmoment auf das Lenkrad übertragen werden kann. Die Kompensationseinrichtung kann im Bereich der Lenkstange oder innerhalb der Servounterstützung des Lenkgetriebemechanismus angeordnet sein. Hierdurch wird gewährleistet, dass die das Fahrzeug lenkende Person keinerlei durch Zusatzlenkwinkel hervorgerufene Lenkmomente am Lenkrad spürt. Auf diese Weise wird die Systemfunktion nicht durch die lenkende Person beeinträchtigt. Gleichzeitig wird sie in gewohnter Weise auch weiterhin über die Kraftschlussverhältnisse zwischen Fahrzeug und Fahrbahn informiert.
• In der FR 2801270 A1 ist ein Verfahren zur automatischen Korrektur der Fahrtrichtung eines Fahrzeugs beschrieben. Dieses umfasst ein Lenksystem mit elektrischem Hilfsmotor (EPAS) sowie ein System zum Aussortieren von Störgrößen infolge der Straßenverhältnisse, um einen korrigierenden Lenkeinschlag der Räder durchführen zu können. Weiterhin ist ein zusätzliches System zum Annullieren des Aufkommens von Störungen im Lenkrad aufgrund der Prüfung des korrigierenden Lenkeinschlages vorgesehen, einschließlich eines bemessenden Rechengerätes.
• Dieses dient der Messung des Lenkwinkels der Räder in Abhängigkeit vom Lenkeinschlag, der Winkelkorrektur der Räder und der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs. Weiterhin übernimmt das Rechengerät, gemäß der Kartierung gespeicherter Einstellungen, die Messung des Lenkdrehmoments als Funktion des Lenkwinkels der Räder und der Geschwindigkeit sowie die Messung der Veränderung des Lenkdrehmoments durch die Korrektur des Lenkeinschlages der Räder unter Berücksichtigung des Lenksystems. Als zu korrigierende Störungen werden Bodenunebenheiten, Straßenneigung sowie Seitenwind oder eine unnormale Auflage genannt, durch welche das Fahrzeug aufgrund von Korrekturen seitens der lenkenden Person einen unerwünschten Versatz erfährt.
• Die US 5,481,457 A zeigt ein Lenksystem für ein Fahrzeug, welches ein Lenkrad zum manuellen Lenken der Räder sowie ein Antriebsmittel (EPAS) zum Anlegen eines Lenkmoments an die lenkbaren Räder beinhaltet. Durch das in Abhängigkeit eines Wertes über das Antriebsmittel anlegbare Lenkmoment wird das querdynamische Verhalten des Fahrzeugs beeinflusst. Das durch das Antriebsmittel angelegte Lenkmoment wird dabei durch eine Steuereinrichtung überwacht, um das querdynamische Verhalten des Fahrzeugs gegenüber äußeren Einflüssen zu steuern. Das querdynamische Verhalten beinhaltet wenigstens eine Gierrate sowie eine Querbeschleunigung des Fahrzeugs. Das durch das Antriebsmittel anlegbare Lenkmoment resultiert aus einer mathematischen Funktion, welche eine Summe aus einem ersten Term und aus einem zweiten Term beinhaltet. Der erste Term besteht dabei aus dem Produkt des Wertes für das querdynamische Verhalten und einem ersten Koeffizienten. Der zweite Term besteht aus dem Produkt der Winkelgeschwindigkeit des Lenkrades und einem zweiten Koeffizienten.
• Der US 5,528,497 A ist ebenfalls ein Lenksystem für ein Fahrzeug zu entnehmen. Dieses umfasst eine Kombination aus einer die Lenkbewegungen der lenkenden Person unterstützenden Servolenkung zur Erzeugung eines ersten Stellmoments und einem aktiven Mittel zur Erzeugung eines zweiten Stellmoments (EPAS). Besagtes Mittel wird über eine die Querbewegungen erkennende Erfassungseinrichtung angesteuert, um die Drehbewegung des Fahrzeugs zu steuern. Während der Fahrt wird das Lenksystem über die Summe des ersten und zweiten Stellmoments geregelt.
• Aus der US 5,774,819 A ist bekannt, das zweite Stellmoment entsprechend einer Abweichung der tatsächlichen Querdynamik des Fahrzeugs von einer Referenz-Querdynamik zu ermitteln. Die Referenz-Querdynamik wird für jeden gegebenen Lenkeinschlag berechnet. Zudem sind Mittel zum Erfassen eines Untersteuerungszustandes aus dieser Abweichung vorgesehen, so dass das zweite Stellmoment unterdrückt wird, sofern ein stabiler Untersteuerungszustand vorliegt. Im Übrigen handelt es sich auch hierbei um ein EPAS-System.
• In der US 5,828,972 A ist ein EPAS-Lenksystem für ein Motorfahrzeug beschrieben, welches einen Giersensor und einen Querbeschleunigungssensor umfasst. Diese dienen der Detektion der Giergeschwindigkeit und einer Querbeschleunigung des Motorfahrzeugs. Die detektierte Gier- und Querbeschleunigung werden gemäß vorgegebenen Funktionen zur Festlegung eines Steuersignals verarbeitet, welches dann in einen Motor zur Drehung eines Steuerrades eingespeist wird. Die lenkbaren Räder werden sodann über einen Lenkmechanismus in einer Richtung im Sinne einer Unterdrückung eines Stör-Motorfahrzeugverhaltens gelenkt, welches durch die Giergeschwindigkeit und die Querbeschleunigung hervorgerufen wird.
• Aus der US 6,098,296 A bzw. der EP 1 006 338 A2 geht ein Verfahren zur Ausrichtung der lenkbaren Räder eines Fahrzeuges hervor. Das Fahrzeug ist hierfür mit einem Steer-by-Wire-Lenksystem ausgestattet. Insofern handelt es sich um eine rein elektrische Verbindung zwischen Lenkrad und lenkbaren Rädern unter Wegfall einer mechanischen Verbindung in Form einer Lenkstange. Das Verfahren umfasst die Schritte des Messens einer wahren Winkelstellung des Fahrzeugrads und des Erfassen seiner Radwinkelstellung. Weiterhin wird ein Wert des Ausrichtungsversatzes als die Differenz zwischen der gemessenen wahren Winkelstellung und der erfassten Radwinkelstellung bestimmt. Ein weiterer Verfahrensschritt sieht das Einstellen einer Winkelstellung des Fahrzeugrads als Funktion des Wertes des Ausrichtungsversatzes vor.
• Die US 5,864,493 A ist auf ein Verfahren sowie auf ein System zum Erzeugen eines Ausgangssignals gerichtet, welches einen geschätzten Mittelwert eines Eingangssignals bezeichnet. Hierfür entnimmt ein Sensor das Eingangssignal für N Eingangssignalproben und bestimmt einen aktuellen doppelten Mittelwert der einzelnen Eingangssignalproben. Der jeweilige doppelte Mittelwert entspricht der halben Summe zweier Teile. Der erste Teil beträgt das Doppelte des Mittelwertes der ersten N/2 Eingangssignalproben, während der zweite Teil dem Doppelten des Mittelwertes der letzten N/2 Eingangssignalproben entspricht. Anschließend vergleicht der Sensor den aktuellen doppelten Mittelwert mit einem vorherigen doppelten Mittelwert. Dann speichert der Sensor den aktuellen doppelten Mittelwert als den vorherigen doppelten Mittelwert, erhöht die Anzahl N mit einer Potenz von zwei, entnimmt die Eingangssignalprobe für die nächsten N/2 Eingangsproben, bestimmt den aktuellen doppelten Mittelwert der erhöhten N-ten Eingangssignalproben und vergleicht den aktuellen doppelten Mittelwert mit dem vorherigen doppelten Mittelwert, bis der aktuelle doppelte Mittelwert mehrfach hintereinander innerhalb einer vorgegebenen Toleranz des vorherigen doppelten Mittelwertes liegt. Anschließend generiert der Sensor ein Ausgangssignal, welches den geschätzten Mittelwert des Eingangssignals bezeichnet. Der geschätzte Mittelwert entspricht der Hälfte des aktuellen doppelten Mittelwertes.
• Die zuvor aufgezeigten, im Stand der Technik bekannten Verfahren und Systeme entlasten und unterstützen den Fahrer in Bezug auf den aufzuwendenden Kraftaufwand sowie bei der Kontrolle eines so ausgestatteten Fahrzeugs während der Fahrt. Insbesondere wechselnde äußere Einflüsse stellen nach wie vor hohe Anforderungen an derartige Systeme, um ein durchgehend angepasstes und sich ergänzendes Zusammenspiel von Aktionen sowie Reaktionen seitens des Fahrers und besagter Hilfssysteme zu ermöglichen.
• So können insbesondere bei Fahrzeugen mit einem EPAS-System bereits bei normaler Geradeausfahrt anspruchsvolle Situationen für die das Fahrzeug lenkende Person entstehen, sofern keine zusätzliche automatische Korrektur der Zugwirkung sowie der Kompensation des Abdriftens (PDC = „Pull Drift Compensation“) vorgenommen wird. Unter der Zugwirkung wird hierbei ein unakzeptabler Halteaufwand am Lenkrad verstanden, um die Geradeausfahrt zu ermöglichen. Abdriften meint die Bereitschaft des Fahrzeugs, bei freihändiger Fahrt zu schnell von der geraden Fahrtrichtung abzukommen. So ist die lenkende Person insbesondere auf seitlich abfallenden, bauchigen Straßen sowie bei einer generell starken Straßenneigung gezwungen, ein konstantes Drehmoment über das Lenkrad in Form von Gegenlenken aufzuwenden. Um den hierfür erforderlichen Aufwand zu reduzieren, wurden entsprechende PDC-Systeme als Eigenschaft in modernen EPAS-Systemen eingebunden.
• Grundsätzlich ist bei den seitens der lenkenden Person oder des jeweiligen Systems aufzubringenden Drehmomenten zwischen langfristigen und kurzfristigen Korrekturen zu unterscheiden. Langfristige Korrekturen beziehen sich auf unvermeidbare, dem Fahrzeug immanente Auswirkungen einer fehlerhaften beziehungsweise fehlerhaft gewordenen Fahrzeugabstimmung. Diese können beispielsweise aus unterschiedlichen Reifenluftdrücken oder einer Verstellung der Lenkgeometrie resultieren. Kurzfristige Korrekturen sind zumeist durch äußere Einflüsse bedingt, wie beispielsweise durch plötzlich auftretenden Seitenwind oder eine Straßenwölbung oder Straßenneigung. Diese Einflüsse können sich derart auf die Fahrdynamik auswirken, dass es zum Abdrift des Fahrzeugs kommt.
• In diesem Zusammenhang ist aus der US 2003/0055543 A1 eine Steuerung für ein Fahrzeugsystem mit einem Lenkrad sowie einem Elektromotor zur Lenkunterstützung bekannt. Hierbei handelt es sich um ein EPAS-System. Die Steuerung umfasst die Schritte des Empfanges eines Signals, welches aus einem auf das Lenkrad aufgebrachten Momentes resultiert, des Bereitstellens einer Anweisung zur Drehmomentunterstützung an den Elektromotor als Reaktion auf das zuvor empfangene Signal, des Erfassens eines Freigabesignals, der Quantifizierung einer Lenkkraftlage als Antwort auf die zuvor empfangenen sowie erfassten Signale und des Anpassens der Anweisung zur Drehmomentunterstützung an den Motor mittels eines der quantifizierten Lenkkraftlage entsprechenden Ausgleichs.
• Die US 6,574,539 B1 sowie die GB 2 370 260 A beschreiben ein reines Erfassungssystem für eine Lenkvorrichtung, um eine Fehlausrichtung des Fahrzeugs zu registrieren. Dieses beinhaltet eine Speicher/Logik-Schaltung sowie mehrere Sensoren zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Lenkrad-Drehmoments, des Lenkwinkels, der Querbeschleunigung und der Gierrate. Die über die Sensoren erzeugten Signale werden zwischengespeichert. Wird eine Abweichung gegenüber der gewünschten Geradeausfahrt erkannt, erfolgt eine Prüfung, ob die das Fahrzeug lenkende Person etwaige Gegenmaßnahmen eingeleitet hat. Sofern entsprechende Korrekturen vorliegen und diese trotz bereits wieder erreichter Geradeausfahrt einen vorbestimmten Schwellenwert überschreiten, wird eine Fehlausrichtung des Fahrzeugs angenommen. Über diese Fehlausrichtung kann die jeweilige Person dann informiert werden.
• Der US 2005/0182542 A1 ist ein Verfahren für eine Lenkunterstützung bei Fahrzeugen mit einer elektromechanischen Lenkung (EPAS) zu entnehmen. Hierbei sind die lenkbaren Räder mit einer durch die lenkende Person sowie durch einen elektrischen Servomotor beeinflussbaren Steuervorrichtung gekoppelt. Die Steuervorrichtung beinhaltet Sensoren zur Erfassung der Fahrgeschwindigkeit, des Lenkwinkels, der Geschwindigkeit des Lenkwinkels sowie der Motorunterstützung. Das Verfahren umfasst die Schritte einer Bestimmung des Lenkwinkels und/oder der Motorunterstützung, eines Beziehens des unterstützenden Winkels und/oder der Motorunterstützung durch den Servomotor sowie eines Formierens des unterstützenden Winkels und/oder der Motorunterstützung durch einen langfristigen Korrekturwert für eine Langzeitkorrektur und/oder durch einen kurzfristigen Korrekturwert für eine Kurzzeitkorrektur. Weiterhin umfasst das Verfahren den Schritt der Bestimmung eines Differenzwinkels zwischen dem Lenkwinkel und einer Geradeausfahrt sowie der Bestimmung eines entsprechenden Korrekturwertes in Abhängigkeit von dem Differenzwinkel. In Abhängigkeit von dem Fahrzustand kann die Langzeitkorrektur und/oder die Kurzzeitkorrektur ein- oder ausgeschaltet werden, wobei unter Berücksichtigung des Lenkwinkels, der Geschwindigkeit des Lenkwinkels und/oder der Geschwindigkeit des Fahrzeugs der jeweilige Fahrzustand in der Recheneinheit bestimmt wird.
• Die US 6,250,421 B1 offenbart eine Servolenkung für ein Fahrzeug, welches lenkbare, vordere Luftreifen besitzt. Hierbei handelt es sich ebenfalls um ein EPAS-System. Die Servolenkung umfasst ein übliches Lenkelement, um das Fahrzeug über eine manuelle Eingabe seitens der lenkenden Person zu steuern. Eine Reihe von Komponenten melden Kräfte zwischen dem Lenkelement und den vorderen Luftreifen weiter. Als Reaktion auf eine Lenkeingabe über das Lenkelement wird ein Motor aktiviert, um die zur Steuerung der Luftreifen erforderliche Lenkkraft zu unterstützen. Weiterhin ist wenigstens ein Reifendruck-Sensor vorgesehen, welcher den Reifendruck wenigstens eines der vorderen Luftreifen überwacht. Als Reaktion auf den überwachten Luftdruck bestimmt und steuert eine Steuerung eine dementsprechend kompensierende Lenkkraft auf die lenkbaren vorderen Luftreifen. Ziel ist es, die sich aufgrund des Druckzustandes in den lenkbaren Luftreifen ergebenden Kräfte in ihrer Weiterleitung an das Lenkelement und somit an den Fahrer abzuschwächen.
• Aus der EP 0 822 130 A1 geht der Aufbau einer Lenkung für ein Fahrzeug mit Servounterstützung hervor, welche mittels eines hydraulischen Systems (HPS) betrieben wird. Um die Neigung zur Zugwirkung im Lenkrad und/oder zum Abdriften des Fahrzeugs während der normalen Geradeausfahrt zu überwinden, wird eine gesteuerte Leckage innerhalb des Servolenksystems vorgeschlagen.
• Der EP 1 247 723 A1 ist eine hydraulische Servolenkeinrichtung (HPS) für ein Kraftfahrzeug zu entnehmen, welche eine Kompensationseinrichtung gegen das Seitwärtsziehen aufgrund äußerer Einflüsse umfasst. Weiterhin wird ein Verfahren zur Kompensation des Seitwärtsziehens aufgezeigt. Die Servolenkeinrichtung weist einen in einem hydraulischen Kreislauf montierten hydraulischen Betätiger auf, welcher über eine Lenksteuerung gesteuert wird. Kennzeichnend ist das Hervorrufen eines Widerstandes gegen das Strömen des Fluid innerhalb des hydraulischen Kreislaufs, welcher in Strömungsrichtung des Fluid größer ist als in dessen entgegengesetzte Richtung. Hierdurch wird eine Kraft zur Kompensation des Seitwärtsziehens und somit eine Korrektur der Zugwirkung erzeugt.
• Die US 6,073,065 A offenbart ein Verfahren zur Feststellung des Neigungswinkels eines sich bewegenden Fahrzeuges. Hierfür wird zunächst ein erstes Signal bereitgestellt, welches einer Querbeschleunigung des Fahrzeugs entspricht. Dieses erste Signal wird genutzt, um daraus eine abhängige Neigungswinkel-Abschätzung zu berechnen. Weiterhin wird ein zweites Signal bereitgestellt, welches einer Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs entspricht. Auf Basis dieses zweiten Signals erfolgt ebenfalls die Berechnung einer abhängigen Neigungswinkel-Abschätzung. Zudem werden das erste und das zweite Signal genutzt, um aus diesen zusammen eine dritte abhängige Neigungswinkel-Abschätzung zu berechnen. Die erfolgten drei Neigungswinkel-Abschätzungen werden anschließend als Grundlage für die Berechnung einer Neigungswinkel-Vorbelastungsabschätzung genutzt, wobei letztlich als Funktion der dritten Neigungswinkel-Abschätzung und der Neigungswinkel-Vorbelastungsabschätzung eine abschließende Neigungswinkel-Abschätzung berechnet wird.
• Der US 6,351,694 B1 ist ebenfalls ein Verfahren zur Feststellung des Neigungswinkels eines sich bewegenden Fahrzeuges zu entnehmen. Bei diesem werden ebenfalls die zuvor aufgezeigten zwei Signale erfasst, welche hier der Querbeschleunigung und der Gierrate des Fahrzeugs entsprechen. Besagte Signale werden für die Berechnung von Neigungswinkel-Abschätzungen genutzt. Auch wird eine dritte Neigungswinkel-Abschätzung auf Basis der beiden erfassten Signale berechnet. Anschließend erfolgt die Berechnung eines dynamischen Kompensationsfaktors als eine Funktion auf Basis der ersten, zweiten und dritten Neigungswinkel-Abschätzung. Dabei wird die dritte Neigungswinkel-Abschätzung in eine Vielzahl von dritten Neigungswinkel Frequenzschichten zerlegt, welche über einen Multiplikationsfaktor reduziert werden. Der Multiplikationsfaktor stellt eine Funktion des dynamischen Kompensationsfaktors dar, um mehrere reduzierte dritte Neigungswinkel zu erhalten. Letztlich wird eine abschließende Ausrichtung der Neigungswinkel-Abschätzung berechnet, welche auf einer Summe der reduzierten dritten Neigungswinkel basiert.
• Aus der US 7,725,227 B2 ist ein Verfahren zur verbesserten Kompensation des notwendigen Gegenlenkens bekannt. Hierbei dient es dem Kompensieren des auftretenden Lenkzuges im Lenkrad eines Lenksystems. Das Verfahren umfasst das Überwachen des Fahrzeugs derart, ob dieses sich aktuell in Geradeausfahrt entlang eines im Wesentlichen linearen Pfades befindet. In diesem Fall wird das Lenkradmoment gemessen und als Drehmomentsignal erfasst. Hierdurch wird die Höhe des bestehenden Lenkzuges am Lenkrad bestimmt. Weiterhin umfasst das Verfahren auch das Erzeugen eines unterstützenden Drehmoments als Reaktion auf das erfasste Drehmomentsignal. Hierfür wird ein Offset-Signal berechnet, um das ansonsten erforderliche Gegenlenken im Wesentlichen auf null zu reduzieren. Zudem beinhaltet jenes Verfahren das Erzeugen eines modifizierten Signals zur Drehmomentunterstützung, welches durch das Addieren des Offset-Signals zu dem Drehmomentsignal erfolgt und so an die Fahrzeuglenkung weitergegeben werden kann.
• In der gattungsbildenden DE 10 2006 022 663 B4 wird ein Verfahren zur Verbesserung des Geradeauslaufs eines Fahrzeugs beschrieben, welches ein Lenksystem mit aktiver Lenkunterstützung besitzt. Hierbei kann es sich beispielsweise um EPAS- oder EHPS-Systeme handeln. Die einzelnen Schritte umfassen das Erfassung von Daten zur Fahrdynamik sowie die Identifikation eines Zustands eines Geradeauslaufs aus den erfassten Daten. Hierbei fällt wenigstens ein Wert der erfassten Daten oder ein aus den Daten abgeleiteter Wert unter oder über einen vorgegebenen Schwellenwert für einen vorgegebenen Zeitraum oder eine vorgegebene Strecke. Weiterhin erfolgt die Messung wenigstens eines an dem Lenksystem anliegenden Drehmoments bei Geradeauslauf und die Berechnung eines Kompensationsdrehmoments aus dem zuvor gemessenen Drehmoment. Letztlich erfolgt dann die Ansteuerung der aktiven Lenkunterstützung mit dem berechneten Kompensationsdrehmoment, um eine Gegenkompensation des am Lenksystem anliegenden, gemessenen Drehmoments zu erhalten. Bei der Berechnung des erforderlichen Kompensationsdrehmoments werden ferner Reibungskräfte und/oder Rückstellkräfte berücksichtigt. Dies erfolgt beispielsweise derart, dass von dem im Geradeauslauf gemessenen Drehmomentbetrag der Reibungsdrehmomentbetrag subtrahiert und das Rückstelldrehmoment addiert werden.
• Aus der DE 10 2006 057 084 A1 geht ein Verfahren zum Betreiben einer Hilfskraftlenkung für ein Fahrzeug hervor. Ziel ist eine möglichst gute Kompensierung des am Lenkrad aufzubringenden Handmoments, welches insbesondere bei seitlich geneigtem Untergrund (hängende Fahrbahn) oder Seitenwind zur Beibehaltung des Geradeauslaufs erforderlich ist. Hierzu ist ein mit einem Servoantrieb verbundenes Steuergerät vorgesehen, welches über einen bestimmten Zeitraum das bei Geradeausfahrt notwendige Handmoment misst. Dieses wird in Form eines Integrationswerts zunächst unverändert an den Servoantrieb weitergeleitet, so dass dessen Elektromotor zur Lenkunterstützung entsprechend angesteuert wird. Aufgrund dieses Integrationswertes berechnet der Servoantrieb anschließend einen Kompensationswert. Die Generierung des Kompensationswertes erfolgt dabei unter Berücksichtigung von erfassten Daten zur Fahrdynamik wie etwa des Lenkwinkels und der Lenkgeschwindigkeit sowie der Querbeschleunigung und/oder der Gierrate des Fahrzeugs. Der so insbesondere auf Basis der Querbeschleunigung ermittelte Kompensationswert wird abschließend mit dem aktuell aufgebrachten Handmoment zu einem endgültigen Lenkmoment verrechnet, mit welchem der Elektromotor dann weiter angesteuert wird. Durch die gewollt verzögerte Hinzufügung des Integrationswertes zu dem jeweils aktuellen Handmoment ist nur eine entsprechend träge Reaktion auf sich ändernde Einflüsse gegeben.
• Als Nachteil der für die Korrektur der Zugwirkung sowie der Kompensation des Abdriftens vorgesehenen PDC-Implementierungen hat sich in der Praxis deren Unfähigkeit herausgestellt, in kurzer Zeit auf sich plötzlich ändernde Straßenverhältnisse zu reagieren. Hieraus ergibt sich insbesondere bei Überholmanövern auf Straßen mit starker Neigung ein unsymmetrisches Lenkgefühl.
• Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung eines EPAS-Systems mit einem PDC-System für eine Lenkvorrichtung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs dahingehend zu verbessern, dass deren Reaktionszeit auf eine Änderung der jeweiligen Einflüsse verkürzt wird. Weiterhin soll ein zugehöriges Lenksystem für ein Fahrzeug sowie ein entsprechendes Fahrzeug aufgezeigt werden, welche eine verbesserte Fahrdynamik und ein verbessertes subjektives Fahrverhalten für die das Fahrzeug steuernde Person aufweisen.
• Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweiligen Unteransprüche.
• Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
• Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verbesserung eines Geradeauslaufs bzw. der Spurtreue betrifft Fahrzeuge mit einem Lenksystem, welche eine aktive Lenkunterstützung sowie ein PDC-System aufweisen. Bei diesen aktiven Lenkunterstützungen kann es sich beispielsweise um ein EPAS- oder EHPS-System handeln. Bevorzugt ist das Verfahren derart ausgelegt, dass es mit einer elektromechanischen Lenkunterstützung (EHPS) zu kombinieren ist, da diese aufgrund des vergleichsweise preiswerten Aufbaus weit verbreitet sind und besonders genau ansteuerbar sind. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Daten zur Fahrdynamik erfasst. Bevorzugt handelt es sich dabei um Daten, die Bewegungs- bzw. Belastungszustände des Fahrzeugs repräsentieren.
• Noch bevorzugter sind diese Daten aus der folgenden Gruppe einzeln oder in Kombination ausgewählt:
• Giergeschwindigkeit, Querbeschleunigung, Lenkwinkel, Umdrehungsgeschwindigkeit der Räder, Fahrzeuggeschwindigkeit, Torsionsstabdrehmoment, Lenkradstellwinkel, Zahnstangenverschiebung und Zahnstangengeschwindigkeit.
• Meist bevorzugt werden Giergeschwindigkeit, Querbeschleunigung und Lenkradstellwinkel als Daten für die Erfassung der Fahrzeugdynamik und zur nachfolgenden Identifikation eines Geradeauslaufs verwendet.
• Die Daten werden möglichst momentan erfasst, damit das erfindungsgemäße Verfahren möglichst ohne zeitliche Verzögerung etwaige ungewollte Änderungen der Fahrdynamik erfassen kann.
• Hierbei obliegt es dem Fachmann, die Abtastrate der Datenerfassung entsprechend der anvisierten Drehmomentkompensation anzupassen. Gemäß einer besonderen Ausgestaltung erfolgt die Erfassung mit einer vergleichsweise hohen Abtastrate, von beispielsweise 10 ms bis 100 ms, um beispielsweise während eines Geradeauslaufs mehrere Kompensationsdrehmomente in Abfolge zu ermitteln. Auf diese Weise wird eine nachfolgend beschriebene Kurzzeitkompensation erreicht.
• Weiterhin kann der Fachmann die passende Abtastrate einstellen. Selbstverständlich kann die Einstellung der Abtastrate auch in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs erfolgen. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung werden die Daten mittels bekannter und zumeist bereits im Fahrzeug vorhandener Einrichtungen ermittelt. Beispielweise werden Giergeschwindigkeit und Querbeschleunigung mittels eines im Fahrzeug vorhandenen Systems mit elektronischem Stabilitätsprogramm ESP bestimmt und ausgegeben, um durch das erfindungsgemäße Verfahren verwendet zu werden. Derartige Stabilitätsprogramme sind auch unter dem Kürzel ESC oder DSC bekannt.
• Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird aus den erfassten Daten zunächst der Zustand eines Geradeauslaufs des Fahrzeugs durch das PDC-System identifiziert. Der Zustand wird anhand der erfassten Daten identifiziert, nämlich, dass wenigstens ein Wert der erfassten Daten oder ein aus den Daten abgeleiteter Wert unter oder über einen vorgegebenen Schwellenwert für einen vorgegebenen Zeitraum oder eine vorgegebene Strecke fällt. Der Zeitraum oder die Strecke kann beispielsweise in Abhängigkeit der Geschwindigkeit vorgegeben sein.
• Im Zustand des Geradeauslaufs wird das am Lenksystem anliegende bzw. aufzubringende Drehmoment gemessen, welches seitens der das Fahrzeug lenkenden Person aufgebracht wird, um den Geradeauslauf des Fahrzeugs beizubehalten. So kann das jeweilige Drehmoment beispielsweise bei einer Lenkung am Torsionsstab oder am zugehörigen Steuerritzel gemessen werden.
• Aus dem gemessenen Drehmoment wird ein finales Kompensationsdrehmoment berechnet. Die aktive Lenkunterstützung wird mit dem finalen Kompensationsdrehmoment zur Gegenkompensation des am Lenksystem anliegenden und zuvor gemessenen Drehmoments angesteuert, um die lenkende Person bei der Einhaltung des Geradeauslaufs zu unterstützen. Damit wird erreicht, dass sich die Fahrdynamik und gegebenenfalls das subjektive Fahrempfinden der das Fahrzeug steuernden Person verbessern. Dieses positive Fahrempfinden beruht im Wesentlichen darauf, dass zur Aufrechterhaltung des Geradeauslaufs des Fahrzeugs von der lenkenden Person keine Lenkkräfte aufgebracht werden müssen. Zudem wird damit die Fahrsicherheit erhöht, da sich das Fahrzeug entsprechend der visuell wahrgenommen Erwartung der lenkenden Person verhält.
• Erfindungsgemäß wird zur Verbesserung des Geradeauslaufs ein Momentenwert bereitgestellt, welcher auf einer erfassten Querbeschleunigung des Fahrzeugs basiert. Dieser wird zur Berechnung eines Momentenbestandteils genutzt, indem der Momentenwert von dem seitens der lenkenden Person aufgebrachten und gemessenen Drehmoment abgezogen bzw. subtrahiert wird. Die Erfindung sieht hierbei zunächst die Generierung eines vorläufigen Kompensationsdrehmoments durch das PDC-System vor. Dessen Berechnung erfolgt derart, dass hierzu neben den zuvor erfassten und gemessenen Daten der zuvor berechnete Momentenbestandteil genutzt wird.
• Mit anderen Worten findet im Sinne des Erfindungsgedankens eine lineare Filterung des seitens der lenkenden Person aufgebrachten Drehmoments statt, während der auf Basis der Querbeschleunigung bereitgestellte Momentenwert von diesem Drehmoment abgezogen wird. Besonders bevorzugt wird hierfür ein bereits vorhandenes Stabilitätsprogramm (ESP) genutzt, näherhin dessen Komponenten zur Erfassung der Querbeschleunigung. Deren Standard-PDC-Algorithmus kann folglich sowohl zur Kompensierung bzw. Korrektur von Fehlstellungen des Fahrzeugs als auch von Zug-Drift-Störeinflüssen genutzt werden. Hierbei repräsentiert der so berechnete Momentenbestandteil jenen Störeinfluss, welches seitens des PDC-Systems zu kompensieren bzw. zu korrigieren ist.
• Folglich findet das durch die lenkende Person aufgebrachte und gemessene Drehmoment keinen direkten Eingang in die Berechnung des finalen Kompensationsdrehmoments durch das PDC-System, sondern wird zunächst um den bereitgestellten Momentenwert auf Basis der Querbeschleunigung des Fahrzeugs bereinigt. Der verbleibende und an das PDC-System geleitete Momentenbestandteil beinhaltet dabei noch jene zu korrigierende bzw. zu kompensierenden Anteile, welche aus der Fehlstellung des Fahrzeugs und den Zug- und Drift-Zuständen her resultieren.
• Durch das PDC-System wird hieraus ein vorläufiges Kompensationsdrehmoment auf Basis des zuvor berechneten Momentenbestandteils berechnet. Dieses setzt sich somit aus dem aufgebrachten Drehmoment und dem in Abzug gebrachten bereitgestellten Momentenwerts aus der Querbeschleunigung zusammen. Um nun ein finales Kompensationsdrehmoment zu erhalten, werden das vorläufige Kompensationsdrehmoment und der aus der gemessenen Querbeschleunigung bereitgestellte Momentenwert miteinander addiert. Erst dieses besagte finale Kompensationsdrehmoment wird abschließend zur Ansteuerung der aktiven Lenkunterstützung (EPAS oder EHPS) genutzt, um eine Gegenkompensation des am Lenksystem anliegenden, durch die lenkende Person aufgebrachten Drehmoments zu erwirken.
• In vorteilhafter Weise nutzt die erfindungsgemäße Lösung somit das Signal aus der gemessenen Querbeschleunigung des Fahrzeugs, um den langfristigen Zug von dem beispielsweise aus der Straßenneigung her resultierenden kurzfristigen Zug zu unterscheiden. Auf diese Weise wird die Reaktionszeit des Systems deutlich erhöht, da es auf sich verändernde Umstände zeitnah reagieren kann. Um die erkannten Nachteile eines PDC-Systems auszugleichen, sieht die vorliegende Erfindung somit eine enge Verknüpfung zwischen der Fahrdynamik und dem durch das PDC-System berechneten Kompensationsdrehmoment vor. Hierdurch wird in diesem Sinne ein dynamisches Zug-Drift Kompensierungs- bzw. Korrektursystem etabliert (DPDC = „Dynamic Pull Drift Compensation“), um sich ändernden Straßengegebenheiten und Fehlausrichtungen des Fahrzeugs während des Geradeauslaufs zu begegnen. Durch die Nutzung des bereits fahrzeugseitig vorhandenen ESP-Systems bzw. dessen Sensor für die Querbeschleunigung des Fahrzeugs kommt die erfindungsgemäße Lösung ohne zusätzlich erforderliche Komponenten aus.
• Bevorzugt beinhaltet der bereitgestellte Momentenwert einen Ablehnungsfaktor. Dieser ist im Zusammenhang mit einem Spurwechsel auf einer bauchigen Straße notwendig, während sich das Fahrzeug auf der Überholspur befindet, um eine Asymmetrie im Lenkverhalten beim Wechsel zurück auf die ursprüngliche Fahrspur zu vermeiden.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die erfassten Daten einer Tiefpassfilterung unterzogen, um hochfrequente Störungen zu eliminieren.
• Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Ansteuerung der aktiven Lenkunterstützung erst dann erfolgt, wenn das berechnete Kompensationsdrehmoment über einem vorgegebenen Schwellenwert liegt und/oder die Ansteuerung der aktiven Lenkunterstützung auf einen Grenzwert beschränkt ist. Der Grenzwert, d. h. der Maximalwert des berechneten Kompensationsdrehmoments ist in einer Ausgestaltung vorgesehen, um eine übermäßige Kompensation und damit eine zu starke Störung der Lenkgeometrie zu verhindern. Eine zu starke Kompensation kann zum Beispiel zu einer zu großen Asymmetrie im Lenkverhalten führen, wodurch das Lenkverhalten in Kurven beeinträchtigt ist. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass in dem Fall, wo das berechnete Kompensationsdrehmoment den Grenzwert erreicht oder überschreitet, ein Fehler und/oder eine akustische und/oder visuelle Warnmeldung ausgegeben wird. Hierdurch kann die lenkende Person oder beispielsweise das Servicepersonal bei einer Wartung des Fahrzeugs gewarnt werden.
• Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass im Schritt zur Berechnung des Kompensationsdrehmoments etwaige Rückstellkräfte berücksichtigt werden. Dadurch kann in besonderem Maße einerseits die Fahrdynamik und das subjektive Fahrempfinden der das Fahrzeug steuernden Person verbessert werden. Andererseits wird dadurch erreicht, dass das Verfahren erheblich beschleunigt und/oder genauer wird. Das tatsächlich aufzubringende Kompensationsdrehmoment, d. h. jenes Kompensationsdrehmoment, welches den Geradeauslauf des Fahrzeugs ohne Eingriff durch den Fahrer herstellt, wird somit mit höherer Genauigkeit erreicht. Ferner wird bei Ermittlung des Kompensationsdrehmoments in mehreren Schritten, beispielsweise bei der nachfolgend beschriebenen Mittelwertbildung, das Verfahren erheblich beschleunigt. Es werden so weniger Schritte benötigt, um das tatsächlich aufzubringende, d. h. das angestrebte Kompensationsdrehmoment zu erhalten.
• Etwaige Reibungskräfte zur Berechnung des Kompensationsdrehmoments bleiben im Rahmen der Erfindung unberücksichtigt.
• Vorliegend wird somit die Erfassung der Querbeschleunigung über wenigstens einen Querbeschleunigungssensor genutzt, um den PDC-Algorithmus unempfindlicher beispielsweise gegenüber plötzlichen Veränderungen der Straßenneigung zu gestalten. Hierdurch wird ein insgesamt stabileres Fahrverhalten ermöglicht, wobei die Lenkunterstützung sich in verbesserter Weise an den realen Verhältnissen sowie Einflüssen orientiert. Bevorzugt ist hierfür ein Beobachter-Modul vorgesehen, an welches etwaige von einem Beschleunigungsmesser erfasste Werte einer Querbeschleunigung des Fahrzeugs gemeldet werden. Das Beobachter-Modul ist dazu ausgebildet, einen entsprechenden Momentenwert aus diesen Werten abzuleiten, welcher dann in die Berechnung der Lenkunterstützung mit einfließen kann. Das Beobachter-Modul kann als Berechnungsgrundlage eine beliebig komplexe Funktion der Querbeschleunigung nutzen. In seiner Ausgestaltung kann das Beobachter-Modul beispielsweise als Filter, insbesondere als FIR-Filter ausgebildet sein.
• Nachfolgend wird eine Ausführungsform beschrieben, bei der das von der aktiven Lenkunterstützung aufgebrachte Unterstützungsdrehmoment und etwaige Rückstelldrehmomente berücksichtigt werden.
• Die aufzubringende Kompensationskraft F_a an der Zahnstange wird in dieser Ausführungsform gemäß der folgenden Formel bestimmt: $${\text{F\_a=F}}_{\text{rd}}+{\text{F}}_{\text{a}}+{\text{F}}_{\text{rst}}$$

  

  in zugehörige Drehmomente umgerechnet entspricht dies: $${\text{T\_a=T}}_{\text{rd}}+{\text{T}}_{\text{a}}+{\text{T}}_{\text{rst}}-\text{T\_alt}$$

  
• Demnach bestimmt sich das Kompensationsdrehmoment T_δ wie folgt:
• Es wird die an der Lenkmechanik, beispielsweise an der Zahnstange der Lenkung anliegende Kraft F_rd oder alternativ das am Torsionsstab anliegende Drehmoment gemessen und daraus das an der der Lenkmechanik anliegende Drehmoment T_rd geschätzt. Wie nachfolgend erläutert werden wird, kann alternativ das entsprechende Drehmoment durch die aktive Lenkunterstützung gemessen und ausgegeben werden; in diesem Fall wird nachfolgend die Bezeichnung T_tb gewählt und der Ausdruck ist in obiger Formel (1) entsprechend zu ersetzen. Es wird ferner das von der aktiven Lenkunterstützung aufgebrachte Unterstützungsdrehmoment T_a zur Aufrechterhaltung des Geradeauslaufs ermittelt.
• In einer Ausgestaltung wird das von der aktiven Lenkunterstützung aufgebrachte Unterstützungsdrehmoment T_a anhand des an einem Motor der elektrisch betriebenen, aktiven Lenkunterstützung anliegenden Stroms ermittelt. In einer weiteren Ausgestaltung wird das in die aktive Lenkunterstützung eingespeiste Drehmoment T_a ohne zusätzliche Messung von Drehmomenten auf Grundlage der Verstärkungskurve der aktiven Lenkunterstützung unter Verwendung des zuvor gemessenen oder geschätzten, an der Lenkmechanik, beispielsweise der Zahnstange der Lenkung, anliegenden Drehmoments T_rd und der momentanen Geschwindigkeit des Fahrzeugs geschätzt und zu dem zuvor genannten T_rd addiert. Ferner werden auf der Querbeschleunigung beruhende Drehmomente T_alt subtrahiert und ein auf Rückstellkräften der Räder beruhendes Drehmoment T_rst addiert. Das so erhaltene Kompensationsdrehmoment T_a wird in zeitlicher Nachfolge der Berechnung in die aktive Lenkunterstützung eingespeist, um den Geradeauslauf des Fahrzeugs ohne Einwirkung des Fahrers zu erzwingen.
• Die Rückstellkräftewerte werden beispielsweise in einem Fahrzustand des Fahrzeugs gemessen oder aus gemessenen Werten abgeschätzt oder die Werte der Rückstellkräfte können fest vorgegeben sein. Die Rückstellkräfte beruhen beispielsweise auf der mechanischen Auslegung der Radaufhängung und auf Abrolleigenschaften der Reifen.
• Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das berechnete Kompensationsdrehmoment gespeichert. Beispielsweise kann das gespeicherte Kompensationsdrehmoment von einem aktuelleren Wert im Speicher überschrieben werden.
• Beispielsweise ist ferner vorgesehen, das berechnete Kompensationsdrehmoment zurückzusetzen. Ist der schlechte Geradeauslauf auf einen fahrzeugimmanenten Fehler, beispielsweise eine Fehljustierung des Lenksystems zurückzuführen, ist es beispielsweise von Vorteil, nach Beseitigung dieser fahrzeugseitigen Störung den gespeicherten Wert des Kompensationsdrehmoments zurückzusetzen. Hierbei kann dieser auf null oder auf einen sonstigen vorgegebenen Wert eingestellt werden.
• Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden mehrere Kompensationsdrehmomente über mehrere Geradeauslaufzustände oder zu mehreren Zeitpunkten während eines Geradeauslaufs gemittelt, um ein mittleres Langzeitkompensationsdrehmoment zu erhalten. Für die Mittelwertbildung können unterschiedliche statistische Verfahren verwendet werden. Durch die Mittelwertbildung wird verhindert, dass temporäre kurzfristige Einwirkungen die Berechnung des Kompensationsdrehmoments zu stark beeinflussen. Bevorzugt handelt es sich um eine gleitende Mittelwertbildung. Eine Mittelwertbildung gemäß der folgenden Formel hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen: $${\overline{X}}_k=\frac{{}^{\left(k-1\right)\cdot }\overline{X}{}_{k-1}+X_k}{k}+T_{\_alt}$$

  

  wobei X_k der momentane Wert (T_a + alter Kompensationswert), X _k-1 der vorhergehende Mittelwert, k der laufende Index, k - 1 der vorhergehende Index und X _k der ermittelte neue Mittelwert ist.
• Bei einer weiteren Ausführungsform wird zusätzlich zum mittleren Langzeitkompensationsdrehmoment über mehrere Geradeauslaufzustände jeweils nur ein Kompensationsdrehmoment während eines Geradeauslaufzustand berechnet, der für eine momentane Kompensation, als ein so genanntes Kurzzeitkompensationsdrehmoment, verwendet wird. Dieses wird dazu verwendet, eine kurzfristige, insbesondere nicht fahrzeugimmanente Störung des Geradeauslaufs durch Ansteuerung der aktiven Lenkunterstützung mit dem Kurzzeitkompensationsdrehmoment zusätzlich zu kompensieren.
• Beispielsweise handelt es sich dabei um eine kurzfristige äußere Einwirkung auf das Fahrzeug, wie Seitenwind, Wölbung oder Neigung der Fahrbahnoberfläche.
• Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird das Kurzzeitkompensationsdrehmoment unabhängig von dem Langzeitkompensationsdrehmoment, beispielsweise in Zwischenschritten, berechnet, damit die Langzeitkompensation unabhängig von der Kurzzeitkompensation erfolgt.
• Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird in einem zusätzlichen Zwischenschritt in Schritt d) oder h) ermittelt, wie und/oder ob das ermittelte Kurzzeitkompensationsdrehmoment in die Berechnung des mittleren Langzeitkompensationsdrehmoments eingeht. Beispielsweise wird anhand eines vorgegebenen Grenzwertes für das gemessene Drehmoment oder eines Grenzwerts für die Abweichung zwischen dem vorliegenden Mittelwert der Langzeitkompensation und der Kurzzeitkompensation entschieden, ob der gerade bestimmte Wert in die Langzeitkompensation einfließt oder nicht.
• Bei einer weiteren Ausführungsform wird anhand dieser Abweichung entschieden, welcher Anteil des ermittelten Wertes in die Bestimmung des Mittelwertes, d. h. in die Langzeitkompensation einfließt und welcher Anteil für eine zusätzliche Kurzzeitkompensation verwendet wird. Durch diese Maßnahmen wird sichergestellt, dass kurzfristige, nicht-fahrzeugimmanente Störungen der Spurtreue in die Bestimmung des Langzeitkompensationsdrehmoments nicht eingehen.
• Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird zeitabhängig bei der Ansteuerung der aktiven Lenkunterstützung das in die Lenkunterstützung eingespeiste Drehmoment auf das berechnete Kompensationsdrehmoment gesteigert. Dadurch wird erreicht, dass dem Fahrer eine Gewöhnungsphase an das durch die Kompensation bewirkte Fahrempfinden bereitgestellt wird. Der Fahrer wird geringer durch das veränderte Lenkverhalten überrascht. Die Dauer der Anpassung, d. h. Steigerung, des Drehmoments auf das berechnete Kompensationsdrehmoment kann geschwindigkeitsabhängig oder in Abhängigkeit des Betragsunterschieds zwischen dem vorhergehenden Kompensationsdrehmoment und dem neu berechneten Kompensationsdrehmoment erfolgen. In einer Ausführungsform erfolgt die Anpassung während der Mittelwertbildung, indem das ermittelte Kompensationsdrehmoment mit einem Faktor kleiner als 1 multipliziert wird, so dass das Kompensationsdrehmoment im Laufe der Mittelwertbildung allmählich gesteigert wird.
• Ein Lenksystem umfasst:
• Eine aktive Lenkunterstützung, Mittel zu Erfassung von Daten zur Fahrdynamik; Mittel zur Identifikation eines Zustands eines Geradeauslaufs aus den erfassten Daten; Mittel zur Messung eines an dem Lenksystem anliegenden Drehmoments wenigstens im Geradeauslaufzustand; Mittel zur Berechnung eines vorläufigen Kompensationsdrehmoments oder eines erforderlichen finalen Kompensationsdrehmoments bei einem Kräftegleichgewicht im Geradeauslaufzustand aus dem gemessenen Drehmoment; Mittel zur Ansteuerung der aktiven Lenkunterstützung mit dem finalen Kompensationsdrehmoment zur Gegenkompensation des am Lenksystem anliegenden, gemessenen Drehmoments, sowie Mittel zur Speicherung und/oder Erfassung von Daten zu Rückstellkräften des Lenksystems, die bei der Berechnung des Kompensationsdrehmoments berücksichtigt werden.
• Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand eines in der nachfolgenden Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
• 1 stellt schematisch den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer besonderen Ausführungsform dar. Dieses umfasst ein PDC-System 1, welches aufgrund von erfassten und gemessenen Eingangssignalen und Eingangsdaten zur Ansteuerung einer aktiven Lenkunterstützung 2 dient. Vorliegend handelt es sich bei der aktiven Lenkunterstützung 2 um ein EPAS-System.
• Wie zu erkennen, ist weiterhin ein Beobachter-Modul 3 vorhanden, welchem von einem Beschleunigungsmesser 4 etwaige Werte einer Querbeschleunigung a_l des Fahrzeugs gemeldet werden. Auf Basis der Querbeschleunigung a_l wird seitens des Beobachter-Moduls 3 ein Momentenwert T_alt bereitgestellt.
• Eine über eine das Fahrzeug lenkende Person 5, näherhin einen Fahrer oder eine Fahrerin aufgebrachte Kraft auf das Lenkrad wird ebenfalls registriert. Ein daraus resultierendes, an dem Lenksystem anliegendes Drehmoment T_bar wird gemessen und mit dem bereitgestellten Momentenwert T_alt verrechnet. Hierfür wird von dem Drehmoment T_bar der Momentenwert T_alt in Abzug gebracht, woraus ein Momentenbestandteil T_f berechnet wird. Dieser Momentenbestandteil T_f wird dem PDC-System 1 zugeleitet.
• Auf Basis des Momentenbestandteils T_f und etwaiger weiterer Eingangssignale bzw. Eingangsdaten wird seitens des PDC-Systems 1 ein vorläufiges Kompensationsdrehmoment T_pd berechnet, welches so allerdings noch nicht zur Ansteuerung der Lenkunterstützung 2 (EPAS) dient. Vielmehr wird das vorläufige Kompensationsdrehmoment T_pd mit dem zuvor bereitgestellten Momentenwert T_alt verrechnet, indem diese zu einem finalen Kompensationsdrehmoment T_a miteinander addiert werden.
• Erst dieses finale Kompensationsdrehmoment T_a dient der Ansteuerung der aktiven Lenkunterstützung 2 in Form des EPAS-Systems.
• Das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren zur Verbesserung des Geradeauslaufs eines Fahrzeugs mit einem Lenksystem sowie das erfindungsgemäße Lenksystem und das erfindungsgemäße Fahrzeug sind nicht auf die hierin offenbarten Maßnahmen und Ausführungsformen beschränkt, sondern umfassen selbstverständlich auch gleich wirkende weitere Maßnahmen und Ausführungsformen.
• Bezugszeichenliste

1

PDC-System

2

Lenkunterstützung, aktiv (EPAS-System)

3

Beobachter-Modul

4

Beschleunigungsmesser

5

Lenkende Person (Fahrer / Fahrerin)

a_l

Querbeschleunigung

EPAS

Electric Power Assisted Steering

PDC

Pull Drift Compensation

T_a

Kompensationsdrehmoment, final

T_alt

Momentenwert

T_bar

Drehmoment

T_f

Momentenbestandteil

T_pd

Kompensationsdrehmoment, vorläufig

Claims (11)

1. Verfahren zur Verbesserung des Geradeauslaufs eines Fahrzeugs mit einem Lenksystem, welches ein PDC-System (1) und eine aktive Lenkunterstützung (2) aufweist, mit folgenden Schritten: a) Erfassen von Daten zur Fahrdynamik; b) Identifizieren eines Zustands eines Geradeauslaufs aus den erfassten Daten zur Fahrdynamik durch das PDC-System (1), wobei wenigstens ein Wert der erfassten Daten zur Fahrdynamik oder ein aus diesen Daten zur Fahrdynamik abgeleiteter Wert unter oder über einen Schwellenwert für einen vorgegebenen Zeitraum oder eine vorgegebene Strecke fällt; c) Messen eines an dem Lenksystem anliegenden Drehmoments (T_bar) zumindest bei Geradeauslauf des Fahrzeugs; d) Berechnen eines finalen Kompensationsdrehmoments (T_a); e) Ansteuern der aktiven Lenkunterstützung (2) mit dem finalen Kompensationsdrehmoment (T_a) zur Gegenkompensation des am Lenksystem anliegenden, in Schritt c) gemessenen, anliegenden Drehmoments (T_bar), gekennzeichnet durch die Schritte: f) Bereitstellung eines Momentenwerts (T_alt) auf Basis einer in Schritt a) erfassten Querbeschleunigung (a_l) des Fahrzeugs; g) Berechnen eines Momentenbestandteils (T_f) aus dem in Schritt c) gemessenen, anliegenden Drehmoment (T_bar) abzüglich des in Schritt f) bereitgestellten Momentenwerts (T_alt); h) Berechnen eines vorläufigen Kompensationsdrehmoments (T_pd) auf Basis des zuvor in Schritt g) berechneten Momentenbestandteils (T_f) durch das PDC-System (1); i) Berechnen des finalen Kompensationsdrehmoments (T_a) in Schritt d) aus der Summe des in Schritt h) durch das PDC-System (1) berechneten vorläufigen Kompensationsdrehmoments (T_pd) und dem in Schritt f) bereitgestellten Momentenwert (T_alt).
2. Verfahren zur Verbesserung des Geradeauslaufs eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) oder h) Rückstellkräfte (F_rst) berücksichtigt werden, beispielsweise indem zu dem im Geradeauslauf gemessenen Betrag des gemessenen, anliegenden Drehmoments (T_bar) ein Betrag des auf den Rückstellkräften beruhenden Drehmoments (T_rst) addiert wird.
3. Verfahren zur Verbesserung des Geradeauslaufs eines Fahrzeugs nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Werte der Rückstellkräfte (F_rst) in einem Fahrzustand des Fahrzeugs gemessen werden oder geschätzt werden.
4. Verfahren zur Verbesserung des Geradeauslaufs eines Fahrzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) oder h) das von der aktiven Lenkunterstützung (2) aufgebrachte Unterstützungsdrehmoment (T_a) berücksichtigt wird.
5. Verfahren zur Verbesserung des Geradeauslaufs eines Fahrzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) das finale Kompensationsdrehmoment (T_a) und/oder das in Schritt h) das vorläufige Kompensationsdrehmoment (T_pd) aus den gemessenen Drehmomenten über mehrere Geradeauslaufzustände oder zu mehreren Zeitpunkten während eines Geradeauslaufs berechnet und gemittelt wird, um ein mittleres Langzeitkompensationsdrehmoment zu erhalten.
6. Verfahren zur Verbesserung des Geradeauslaufs eines Fahrzeugs nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) oder h) zusätzlich zum mittleren Langzeitkompensationsdrehmoment jeweils ein Kompensationsdrehmoment über einen Geradeauslaufzustand berechnet wird, um ein Kurzzeitkompensationsdrehmoment zu erhalten.
7. Verfahren zur Verbesserung des Geradeauslaufs eines Fahrzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zusätzlichen Zwischenschritt in Schritt d) oder h) ermittelt wird, wie und/oder ob das ermittelte Kurzzeitkompensationsdrehmoment in die Berechnung des mittleren Langzeitkompensationsdrehmoments eingeht.
8. Verfahren zur Verbesserung des Geradeauslaufs eines Fahrzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) die Daten zur Fahrdynamik aus der Gruppe, bestehend aus Giergeschwindigkeit, Querbeschleunigung (a_l), Lenkwinkel, Umdrehungsgeschwindigkeit der Räder, Fahrzeuggeschwindigkeit, Torsionsstabdrehmoment, Lenkradstellwinkel, Zahnstangenverschiebung und Zahnstangengeschwindigkeit, einzeln oder in Kombination ausgewählt sind.
9. Verfahren zur Verbesserung des Geradeauslaufs eines Fahrzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) die Identifikation des Geradeauslaufzustands dadurch ermittelt wird, dass die erfassten Daten zur Fahrdynamik unter einen vorgegebenen Schwellenwert für einen vorgegebenen Zeitraum oder eine vorgegebene Strecke fallen.
10. Verfahren zur Verbesserung des Geradeauslaufs eines Fahrzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt e) bei der Ansteuerung der aktiven Lenkunterstützung (2) die Ansteuerung allmählich auf das jeweilige berechnete finale Kompensationsdrehmoment (T_a) gesteigert wird.
11. Verfahren zur Verbesserung des Geradeauslaufs eines Fahrzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der in Schritt f bereitgestellte Momentenwert (T_alt) einen Ablehnungsfaktor beinhaltet

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