DE102015112360B4

DE102015112360B4 - Modul zur radunwuchtabweisung

Info

Publication number: DE102015112360B4
Application number: DE102015112360.6A
Authority: DE
Inventors: Joel E. Birsching; Anthony J. Champagne; Michael K. Hales
Original assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Current assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Priority date: 2014-07-30
Filing date: 2015-07-29
Publication date: 2020-07-09
Anticipated expiration: 2035-07-30
Also published as: US9862411B2; DE102015112360A1; CN105313962A; US20160031481A1; CN105313962B

Abstract

Verfahren zur Unterdrückung von Vibration in einem Handrad (14) eines Fahrzeugservolenksystems (12) mit einer magnetischen Drehmomentüberlagerung (MTO), wobei das Verfahren umfasst:
Ermitteln eines Drehmoment-Basisbefehls;
Weiterleiten von zumindest dem Drehmoment-Basisbefehl an ein Störungskompensationsmodul (60); und
Erzeugen eines finalen Drehmomentbefehls durch Modifizieren des Drehmoment-Basisbefehls, um die Vibration zu unterdrücken,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Störungskompensationsmodul (60) den Drehmoment-Basisbefehl auf Basis einer ersten und zweiten Raddrehzahl einer ersten und zweiten Fahrzeuglaufrades (28, 30) modifiziert.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterdrückung von Vibrationen in einem Handrad eines Fahrzeugservolenksystems mit einer magnetischen Drehmomentüberlagerung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein System zum Steuern eines Fahrzeugservolenksystems mit einer magnetischen Drehmomentüberlagerung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10. Insbesondere werden unerwünschter Vibrationen in dem Handrad des Fahrzeugs aufgrund einer Störung in dessen Vorderlaufrädern (z.B. Laufradunwucht) unterdrückt.
HINTERGRUND
Ein Fahrzeug unterliegt einem gewissen Grad von Störung in dessen Vorderlaufrädern (z.B. Laufradunwucht). Diese Störung kann von einem Fahrer wahrnehmbare unerwünschte Vibrationen in dem Lenkrad oder Handrad verursachen. Diese Vibrationen stehen in direktem Zusammenhang mit der durchschnittlichen Drehgeschwindigkeit der Laufräder. Die Stärke der Vibrationen an dem Handrad hängt sowohl von dem Störungsausmaß als auch von dem Fahrgestell sowie der Lenkgestaltung ab.
Vibrationen am Lenkrad können grundsätzlich unterdrückt werden, indem die Störungsquelle, nämlich die Radunwucht, beseitigt wird. Allerdings weist diese Herangehensweise praktische Einschränkungen auf. Beispielsweise ändert sich die Laufradunwucht infolge der Reifen- und Radabnutzung.
Ein anderer Ansatz besteht darin, die Übertragbarkeit der Störung an den Fahrer zu minimieren. Die Übertragbarkeit wird durch die physikalische Gestaltung des Fahrgestells und des Lenksystems und der Abstimmung des Lenksystems beeinflusst. Allerdings gibt es Einschränkungen einer derartigen Minimierung wegen Abwägungen mit anderen Gestaltungsbetrachtungen.
In Fahrzeugen, die mit einer elektrischen Servolenkung ausgestattet sind, besteht noch ein Ansatz darin, die Übertragbarkeit der Laufradunwucht durch bestimmte Algorithmen zu reduzieren, die auf die Kompensation einer durch eine Laufradunwucht bedingten Störung gerichtet sind. Mit einer derartigen Herangehensweise ist es möglich, die Störung mit minimaler Auswirkung auf andere Aspekte der Systemleistungsfähigkeit zu kompensieren. In Fahrzeugen, die mit einer hydraulischen Servolenkung ausgestattet sind, kann die Übertragbarkeit durch mechanische Mittel reduziert werden, wie zum Beispiel durch die Wahl der Torsionssteifigkeit der T-Balken oder durch erhöhte Reibung und Aufhängungssteifigkeit.
DE 10 2005 007 307 A1 und DE 196 16 437 C1 offenbaren jeweils ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Steuerungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens und eines Steuerungssystems zur einfachen und zuverlässigen Unterdrückung unerwünschter Vibration in einem Handrad eines Fahrzeugs aufgrund einer Störung in dessen Vorderlaufrädern (z.B. Laufradunwucht) in einem Servolenksystem mit einer magnetischen Drehmomentüberlagerung.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie das Steuerungssystem gemäß Anspruch 10
Figurenliste
Der Gegenstand, der als die Erfindung betrachtet wird, ist in den Ansprüchen am Ende des Anmeldetextes besonders hervorgehoben und eindeutig beansprucht. Die Vorteile der Erfindung werden deutlich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, in Zusammenschau mit der begleitenden Zeichnung, in der:

1 ein schematisches Diagramm ist, das eine nicht einschränkende, beispielhafte Ausführungsform eines Fahrzeugs darstellt, das ein hydraulisches Servolenksystem umfasst;
2 ein Datenflussdiagramm ist, das eine nicht einschränkende, beispielhafte Ausführungsform eines Steuerungsmoduls gemäß dem Servolenksystem von 1 darstellt;
3 ein Blockdiagramm ist, das ein Steuerungssystem für ein Servolenksystem darstellt, das eine magnetische Drehmomentüberlagerüng umfasst;
4 ein Blockdiagramm ist, das eine nicht einschränkende, beispielhafte Ausführungsform eines Steuerungssystems darstellt, das eine erfindungsgemäße Störungskompensatibh für das Servolenksystem umfasst;
5 ein Blockdiagramm ist, das eine nicht einschränkende, beispielhafte Ausführungsform eines Störungskompensationsmoduls gemäß dem Steuerungssystem von 4 darstellt;
6 ein Blockdiagramm ist, das eine Anwendung einer nicht einschränkenden, beispielhaften Ausführungsform eines Kerbfilters gemäß dem Störungskompensationsmodul von 5 darstellt;
7 ein Blockdiagramm ist, das eine Anwendung einer nicht einschränkenden, beispielhaften Ausführungsform einer Kerbfilterverstärkung gemäß dem Kerbfilter von 6 darstellt;
8 ein Blockdiagramm ist, das eine Anwendung einer nicht einschränkenden, beispielhaften Ausführungsform eines Subsystems zur Störungskompensation gemäß dem Störungskompensationsmodul von 5 darstellt;
9 ein Blockdiagramm ist, das eine Anwendung einer nicht einschränkenden, beispielhaften Ausführungsform von adaptiven Filtern gemäß dem Subsystem zur Störungskompensation von 8 darstellt;
10 ein Blockdiagramm ist, das eine Anwendung einer nicht einschränkenden, beispielhaften Ausführungsform eines phasenangepassten Subsystems gemäß dem Subsystem zur Störungskompensation von 8 darstellt;
11 ein Blockdiagramm ist, das eine andere, nicht einschränkende, beispielhafte Ausführungsform des Moduls zur Störungskompensation darstellt;
12 ein Blockdiagramm ist, das eine Anwendung einer nicht einschränkenden, beispielhaften Ausführungsform eines Subsystems zur Reduzierung der Handradbewegung gemäß dem Störungskompensationsmodul von 11 darstellt;
13 ein Blockdiagramm ist, das eine Anwendung einer nicht einschränkenden, beispielhaften Ausführungsform eines Verstärkungs- und Polstellengrößensubsystems gemäß dem Subsystem zur Reduzierung der Handradbewegung von 12 darstellt; und
14 ein Flussdiagramm ist, das eine nicht einschränkende, beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens für das Servolenksystem darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Entsprechende Bezugszeichen zeigen in den Zeichnungen durchwegs gleiche oder entsprechende Teile an. Nun Bezug nehmend auf die Figuren wird die Erfindung mit Bezug auf spezielle, beispielhafte Ausführungsformen von dieser beschrieben werden, ohne selbige einzuschränken. 1 ist ein schematisches Diagramm, das eine nicht einschränkende, beispielhafte Ausführungsform eines Fahrzeugs 10 darstellt, das ein hydraulisches Servolenksystem 12 umfasst.
Wie in 1 dargestellt ist, umfasst das Servolenksystem 12 ein Lenkrad oder Handrad 14, das an eine Lenkwelle 16 des Fahrzeugs 10 angekoppelt ist, und eine Lenkunterstützungseinheit 18, die an die Lenkwelle 16 und Spurstangen 20, 22 des Fahrzeugs 10 ankoppelt. Während des Betriebs, wenn das Handrad 14 durch einen Fahrer des Fahrzeugs 10 gedreht wird, stellt die Lenkunterstützungseinheit 18 ein Unterstützungsdrehmoment bereit, um die Spurstangen 20, 22 zu bewegen, welche wiederum die entsprechenden Lenkachsschenkel 24, 26 bewegen, die an die Vorderlaufräder 28, 30 des Fahrzeugs 10 angekoppelt sind.
Das Fahrzeug 10 umfasst ferner verschiedene Sensoren 32, 34, 36, die jeweilige Eingangsgrößen des Lenksystems 12 und/oder Fahrzeugs 10 detektieren und messen. Die Sensoren 32, 34, 36 erzeugen Sensorsignale, die auf den Eingangsgrößen basieren. Die Sensoren 32, 34, 36 können zum Beispiel einen Lastsensor, einen Fahrerdrehmomentsensor und/oder einen Positionssensor umfassen. Ein Steuerungsmodul 38 steuert den Betrieb des Servolenksystems 12 und/oder des Fahrzeugs 10 basierend auf einem oder mehreren der Sensorsignale und des Steuerungssystems und -verfahrens der vorliegenden Offenbarung. Allgemein gesprochen wird eine dynamische Reaktion des Servolenksystems 12 gemessen oder berechnet, und Steuerbefehle an das Servolenksystem 12 werden modifiziert, so dass gewünschte Ergebnisse erreicht werden. Ein Störungskompensationsbefehl wird derart modifiziert, dass, wenn er auf ein Drehmomentsignal angewendet wird, das Fahrzeug 10 in einer gewünschten Art gesteuert wird, um einer Störung in das Servolenksystem 12 (insbesondere die Laufräder 28, 30) zu kompensieren. Laufradunwucht ist ein Beispiel einer derartigen Störung.
Das Steuerungsobjekt, zum Beispiel bei der Störungskompensation, ist die Lenkunterstützungseinheit 18. Es sollte leicht zu verstehen sein, dass, obwohl hier nicht gezeigt, das System und das Verfahren, auch auf anderen Variablen des Servolenksystems 12 basieren können. Einige Beispiele umfassen ein Drehmoment des Handrads 14 und eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10.
2 ist ein Datenflussdiagramm, das eine nicht einschränkende, beispielhafte Ausführungsform eines Steuerungsmoduls 38 zur Steuerung des Servolenksystems 12. Das Steuerungsmodul 38 kann zumindest ein Submodul und einen Datenspeicher umfassen. Wie hierin benutzt, beziehen sich die Ausdrücke „Modul“ und „Submodul“ auf einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), einen elektronischen Schaltkreis, einen (geteilten, zugehörigen oder Gruppen-) Prozessor und einen Speicher, der zumindest ein Software- oder Firmwareprogramm ausführt, einen kombinatorischen Logikschaltkreis und/oder andere geeignete Komponenten, die für die beschriebene Funktionalität sorgen. Es sollte leicht zu verstehen sein, dass die Submodule kombiniert und/oder weiter geteilt werden können, um eine Lenkdrehmomentvariation zu reduzieren, und als ein einzelnes Steuerungsmodul 38 (wie gezeigt) oder mehrfache Steuerungsmodule (nicht gezeigt) implementiert werden können. Eingaben an das Steuerungsmodul 38 können von den Sensoren 32, 34, 36 erzeugt, innerhalb des Steuerungsmoduls 38 modelliert [z.B. durch andere Submodule (nicht gezeigt)], von anderen Steuerungsmodulen (nicht gezeigt) empfangen und/oder vorher festgelegt werden.
Wie in 2 gezeigt, umfasst das Steuerungsmodul 38 ein Servolenkmodul 40. Das Servolenkmodul 40 verrichtet Steuerungsverfahren - wie zum Beispiel, aber nicht darauf beschränkt, Lenkunterstützungsverfahren und Dämpfungsverfahren. Abhängig von den Steuerungsverfahren kann die Ausgabe des Servolenkmoduls 40 ein Steuerungssignal 42 sein, das ein Drehmoment anfordert.
Ein hydraulisches Servolenksystem 12, das eine magnetische Lenkdrehmomentüberlagerung (Magnasteer) umfasst, enthält einen magnetischen Aktuator in einer Hydraulikventilanordnung. Dies ermöglicht es, erweiterte Funktionen in dem MTO-Lenksystem 12 zu implementieren, wie zum Beispiel variablen Kraftaufwand, Spur- und Schrägziehkorrektur, aktive Dämpfung und aktive Rückführung. In vielen Fällen erhöht die Abstimmung dieser erweiterten Funktionen, die für ein optimales Gefühl der Lenkung des Fahrzeugs 10 erwünscht sind, die Übertragbarkeit der Störung in das Servolenksystem 12 - insbesondere in den Laufrädern 28, 30.
Die Störung kann unerwünschte Vibrationen in dem Handrad 14 verursachen, die von dem Fahrer wahrnehmbar sind. Diese Vibrationen stehen direkt im Zusammenhang mit der durchschnittlichen Drehgeschwindigkeit der Laufräder 28, 30. Die Stärke der Vibrationen an dem Handrad 14 hängt vom Störungsausmaß, vom Fahrgestell und von der Steuerungsgestaltung ab.
3 ist ein Blockdiagramm, das ein Steuerungssystem 50 für ein Servolenksystem mit einer magnetischen Drehmomentüberlagerung darstellt. In dem Steuerungssystem 50 wird, wie in 3 gezeigt ist, ein Drehmoment-Basisbefehl in einem Drehmomentbefehlsmodul 52 ermittelt oder erzeugt. Genauer gesagt können eine Messung des Differentialdrucks über einen Kolben (nicht dargestellt) in dem Servolenksystem und verschiedene Signale des Fahrzeugs 10 und eine Abschätzung der Drehmomentsignale von dem Fahrer zur Erzeugung des Drehmoment-Basisbefehls benutzt werden. Zu diesem Zweck können die Fahrzeugsignale die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 (d.h. der Laufräder 28, 30) und den Winkel des Handrads 14 umfassen. Der Drehmoment-Basisbefehl wird an ein Strombefehlsmodul 54 bereitgestellt, das den Drehmoment-Basisbefehl in einen Strombefehl umwandelt. Der Strombefehl wird an eine Spule (nicht dargestellt) eines magnetischen Aktuators (nicht dargestellt) in einem Lenkgetriebe (nicht dargestellt) der Lenkunterstützungseinheit des Servolenksystems 12 angelegt. Der Strombefehl und der gemessene Differentialdruck werden benutzt, um in einem Modul zur Abschätzung des Fahrerdrehmoments 56 eine Abschätzung des Drehmoments von dem Fahrer zu erzeugen.
4 - 13 veranschaulichen eine nicht einschränkende, beispielhafte Ausführungsform eines Steuerungssystems 58 für das erfindungsgemäße Servolenksystem 12. Das Steuerungssystem 58 umfasst eine Störungskompensation zur Unterdrückung der unerwünschten Vibrationen in dem Handrad 14 aufgrund der Störung in den Laufrädern 14 (d.h. der Laufradunwucht). Zu diesem Zweck umfasst das Steuerungsmodul 38 (1 und 2) auch einen Algorithmus oder ein Störungskompensationsmodul 60 - insbesondere ein Radunwucht-Kompensationsmodul 60. Das Radunwucht-Kompensationsmodul 60 ermittelt zum Beispiel eine Kraft einer Störung, die auf die Lenkunterstützungseinheit 18 (1) wirkt, und erzeugt ein Frequenzsignal 62 (wie zum Beispiel, aber nicht darauf beschränkt, einen Radunwucht-Kompensationsbefehl oder einen Handradbewegungsbefehl). In 4 - 13 ist eine Logik gezeigt, die in dem Radunwucht-Kompensationsmodul 60 angewendet wird.
Genauer gesagt ist 4 ein Blockdiagramm des Steuerungssystems 58 mit dem Radunwucht-Kompensationsmodul 60. In dem Steuerungssystem 58 wird, wie in 4 gezeigt ist, ein Drehmoment-Basisbefehl in einem Drehmomentbefehlsmodul 64 ermittelt oder erzeugt.. Gemäß einem Aspekt der Ausführungsform werden eine Messung des Differentialdrucks über den Kolben in dem Servolenksystem 12 und verschiedene Signale des Fahrzeugs 10 und eine Abschätzung des Drehmomentsignals von dem Fahrer benutzt, um den Drehmoment-Basisbefehl zu erzeugen. Gemäß einer Variante dieses Aspekts umfassen die Fahrzeugsignale die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 (d.h. der Laufräder 28, 30) und den Winkel des Handrads 14. Zumindest der Drehmoment-Basisbefehl wird an das Radunwucht-Kompensationsmodul 60 geleitet. Gemäß einer anderen Variante können die Abschätzung des Fahrerdrehmomentsignals, der Handradwinkel und die Fahrzeuggeschwindigkeit auch an das Radunwucht-Kompensationsmodul 60 geleitet werden. Das Radunwucht-Kompensationsmodul 60 modifiziert den Drehmoment-Basisbefehl, um die Vibration an dem Handrad 40 zu unterdrücken. Ein resultierender finaler Drehmomentbefehl, d.h. der durch das Radunwucht-Kompensationsmodul 60 modifizierte Drehmoment-Basisbefehl, wird an ein Strombefehlsmodul 66 bereitgestellt, das den Drehmoment-Basisbefehl in einen Strombefehl umwandelt. Der Strombefehl wird an die Spule des magnetischen Aktuators in dem Lenkgetriebe des Servolenksystems 12 angelegt. Zumindest der Strombefehl wird benutzt, um in einem Modul zur Abschätzung des Fahrerdrehmoments 68 eine Abschätzung des Drehmoments von dem Fahrer zu erzeugen. Gemäß noch einer anderen Variante wird auch der gemessene Differentialdruck benutzt, um die Abschätzung des Fahrerdrehmoments zu erzeugen.
5 ist ein Blockdiagramm, das eine nicht einschränkende, beispielhafte Ausführungsform des Radunwucht-Kompensationsmoduls 60 darstellt. Wie in 5 gezeigt ist, werden in Modulen zur rechten und linken Raddrehzahlumwandlung und Filterung 70, 72 Signale für entsprechende individuelle Raddrehzahlen skaliert und tiefpassgefiltert, um ein Signal für eine gefilterte Frequenz zu bereitzustellen, und ein Signal für eine ungefilterte Frequenz wird in Radiant pro Sekunde skaliert. Gefilterte Frequenzen der rechten und linken Raddrehzahl werden gemittelt, um ein Signal für die abgeschätzte Frequenz zu ermitteln. Der Drehmomentbefehl durchläuft einen Kerbfilter 74, um den Frequenzinhalt des Drehmomentbefehls bei der abgeschätzten Frequenz der Raddrehzahlen zu entfernen. Raddrehzahlfrequenzsignale und ein Handradwinkelsignal werden bereitgestellt an ein Radunwucht-Kompensationssubsystem 76. Auf diese Weise wird der Drehmomentbefehl erzeugt, um bei der Reduzierung oder Beseitigung von unerwünschter Vibration an dem Handrad 14 aufgrund von Radunwucht zu unterstützen.
6 ist ein Blockdiagramm, das eine Anwendung einer nicht einschränkenden, beispielhaften Ausführungsform des Kerbfilters 74 darstellt. Wie in 6 gezeigt ist, wird eine abgeschätzte Frequenz benutzt, um Koeffizienten eines Einsverstärkungsresonanzfilters 78 zu ermitteln, wobei eine Polstelle bei einer Radunwuchtfrequenz einer momentanen Betriebsdrehzahl lokalisiert ist. Der Drehmomentbefehl durchläuft den Einsverstärkungsresonanzfilter 78, um den Inhalt bei der Radunwuchtfrequenz zu extrahieren. Die abgeschätzte Durchschnittsfrequenz und das abgeschätzte Drehmoment des Handrads 14 durchlaufen ein Modul zur Kerbfilterverstärkung 80. Der gefilterte Drehmomentbefehl wird mit einem Verstärkungswert (z.B. 0 bis 1) multipliziert und das resultierende Produkt wird von dem ursprünglichen Signal abgezogen, um den gefilterten Frequenzinhalt von einem finalen Befehl zu entfernen. Ein Verstärkungswert ermöglicht es, den Kerbfilter 74 nur dann anzuwenden, wenn die Bedingungen es erfordern.
7 ist ein Blockdiagramm, das eine Anwendung einer nicht einschränkenden beispielhaften Ausführungsform des Moduls zur Kerbfilterverstärkung 80 darstellt. 7 zeigt eine Anwendung, bei der eine Nachschlagetabelle, die auf einem gefilterten Wert eines abgeschätzten Fahrerdrehmoments basiert, und eine Nachschlagetabelle, die auf einer abgeschätzten Frequenz basiert, benutzt werden, um den Kerbfilter 74 zu aktivieren, wenn sowohl das Fahrerdrehmoment und die Radfrequenz in einem gewünschten Bereich liegen. Nochmals Bezug nehmend auf 5 wird der Befehl, der durch das Radunwucht-Kompensationssubsystem 76 erzeugt wird, zu dem kerbgefilterten Drehmomentbefehl addiert, um einen finalen Drehmomentbefehl zu erzeugen. Es sollte leicht verständlich sein, dass eine beliebige geeignete Signalart benutzt werden kann, um die Verstärkung zu ändern.
8 ist ein Blockdiagramm, das eine Anwendung einer nicht einschränkenden, beispielhaften Ausführungsform des Radunwucht-Kompensationssubsystems 76 darstellt. Wie in der Figur gezeigt ist, werden ungefilterte rechte und linke Raddrehzahlen durch individuelle Einsverstärkungsresonanzfilter 78 geleitet. Gefilterte Radgeschwindigkeiten werden benutzt, um die Filterkoeffizienten für die Einsverstärkungsresonanzfilter 78 zu bestimmen, wobei eine Polstelle bei einer Radunwuchtfrequenz für eine momentane Betriebsdrehzahl lokalisiert ist. Die Ausgabe von jedem Filter wird durch eine Verzögerung mit Abgriffen geleitet, um eine vorgegebene Anzahl von Abtastwerten als ein Referenzsignal an einen rechten oder linken adaptiven Filter 82, 84 bereitzustellen. Das Handradwinkelsignal wird zuerst durch einen Hochpassfilter 86 geleitet, um den Gleichstrominhalt zu entfernen, und dann zur Berechnung der Koeffizienten für die individuellen adaptiven Filter 82, 84 benutzt. Die adaptiven Filter 82, 84 sorgen für einen Befehl, um den Frequenzinhalt des Handradwinkelsignals zu minimieren, der mit dem Referenzsignal (d.h. gefilterte Raddrehzahl) korreliert. Die adaptiven Filter 82, 84 können mit einem Freigabesignal an- und ausgeschaltet werden. Die Figur zeigt ein Freigabesignal, das durch eine Nachschlagetabelle erzeugt wird, die auf der abgeschätzten Radfrequenz basiert.
9 ist ein Blockdiagramm, das eine Anwendung einer nicht einschränkenden, beispielhaften Ausführungsform der adaptiven Filter 82, 84 darstellt. Das gezeigte Beispiel basiert auf einem Kleinsten-Mittleren-Quadrate-Algorithmus (LMS-Algorithmus). Der LMS-Algorithmus ändert die gefilterten abgegriffenen Gewichtungen, so dass der Fehler (eps) in einem Mittleren-Quadrat-Sinn minimiert wird. Es sollte leicht zu verstehen sein, dass, obwohl der LMS-Algorithmus hier aufgrund seiner rechnerischen Effizienz angewendet wird, andere iterative Suchalgorithmen verwendet werden können. Es sollte leicht zu verstehen sein, dass eine beliebige geeignete Signalart benutzt werden kann, um die Verstärkung zu ändern.
In 9 wird eine PrevEpsilon-Eingabe als ein Fehlersignal zum Lernen benutzt (z.B. der Handradwinkel). Es sollte leicht zu verstehen sein, dass die Handradgeschwindigkeit und -beschleunigung auch geeignete Fehlersignale sind (da die Oszillation innerhalb des Signals relevant ist). Die Referenzsignaleingabe x Ref (8) ist die gefilterte Radgeschwindigkeit. Das Lernen ist aktiv, wenn die Freigabe nicht Null ist. Die Freigabe ist normalerweise „1“, wenn ein Lernen gewünscht wird. Allerdings sollte es leicht zu verstehen sein, dass andere Werte für die Freigabe benutzt werden können, wenn eine zusätzliche Frequenzskalierung gewünscht wird. Eine Grundfunktion ist, x Ref zu filtern, um eine Ausgabe zu erzeugen. Dies wird bei jedem Zeitschritt durch Multiplizieren der Vektorenelemente x Ref mit einem Vektor, der die Filtergewichtung repräsentiert, erreicht. Eine Anzahl von Elementen in den Vektoren wird durch rechte und linke Verzögerungsblöcke mit Abgriffen 88, 90 ermittelt (8). Die Filterlerngeschwindigkeit wird durch ein konstantes AdaptiveMu multipliziert mit Zwei gesteuert. Die Ausgänge der zwei adaptiven Filter 82, 84 werden zur Bereitstellung eines Drehmomentbefehls summiert, der eine mit der gemessenen Radunwucht korrelierenden Handradvibration kompensiert. Der Drehmomentbefehl wird durch ein Phasenanpassungssubsystem 92 (8) geleitet, um den Gleichgewichtszustandssystemverzögerungen zwischen dem Drehmomentbefehl und dem erzeugten physikalischen Drehmoment Rechnung zu tragen. Die zwei Einsverstärkungsresonanzfilter 78 (8) können auch gleichermaßen zusammengebracht werden und durch den Verzögerungsblock mit Abgriffen 88 und die adaptiven Filter 82 geleitet werden.
10 ist ein Blockdiagramm, das eine Anwendung einer nicht einschränkenden, beispielhaften Ausführungsform des Phasenanpassungssubsystems 92 darstellt. Bei dieser Anwendung kann der Betrag der Phasenanpassung durch eine Nachschlagetabelle variiert werden, die auf einer Durchschnittsradfrequenz basiert. Nochmals Bezug nehmend auf 8 wird die Ausgabe des Phasenanpassungssubsystems 92 limitiert und skaliert, um eine finale Ausgabe des Radunwucht-Kompensationssubsystems 76 zu erzeugen.
11 ist ein Blockdiagramm, das eine andere nicht einschränkende, beispielhafte Ausführungsform des Störungskompensationsmoduls 94. Wie in 11 gezeigt, unterscheidet sich diese Ausführungsform darin, dass das Radunwucht-Kompensationssubsystem 76 durch ein Subsystem zur Reduzierung der Handradbewegung 96 ersetzt ist. Ein abgeschätztes Raddrehzahlfrequenzsignal, ein abgeschätztes Fahrerdrehmomentsignal und ein Handradwinkelsignal werden an das Subsystem zur Reduzierung der Handradbewegung 96 bereitgestellt, um einen Drehmomentbefehl zu erzeugen, um bei der Reduzierung oder Beseitigung von unerwünschter Vibration in dem Handrad 14 aufgrund von Radunwucht zu unterstützen. Der Drehmomentbefehl, der durch das Subsystem zur Reduzierung der Handradbewegung 96 erzeugt wird, wird zum kerbgefilterten Drehmomentbefehl addiert, um einen finalen Drehmomentbefehl zu erzeugen.
12 ist ein Blockdiagramm, das eine Anwendung einer nicht einschränkenden beispielhaften Ausführungsform eines Subsystems zur Reduzierung der Handradbewegung 96 darstellt. Wie in 12 gezeigt ist, werden in einem Verstärkungs- und Polstellengrößensubsystem 98 eine Raddrehzahlfrequenz und ein abgeschätztes Fahrerdrehmoment benutzt, um die Polstellengröße des Einsverstärkungsresonanzfilters 78 und die Verstärkung des Subsystems zur Reduzierung der Handradbewegung 96 zu ermitteln.
13 ist ein Blockdiagramm, das eine Anwendung einer nicht einschränkenden, beispielhaften Ausführungsform des Verstärkungs- und Polstellengrößensubsystems 98 darstellt. Bei dieser Anwendung werden Nachschlagetabellen, die auf dem Fahrerdrehmoment, der Raddrehzahlfrequenz und der Raddrehzahlfrequenzänderung basieren, benutzt, um eine Verstärkung und eine gefilterte Polstellengröße zu modifizieren.
Nochmals Bezug nehmend auf 12 werden die Polstellengröße und die Radgeschwindigkeitsfrequenz benutzt, um die Filterkoeffizienten für einen Einsverstärkungsresonanzfilter 78 mit einer Polstelle, die bei der Radunwuchtfrequenz einer momentanen Betriebsdrehzahl lokalisiert ist, zu berechnen. Ein Handradwinkelsignal wird durch den Einsverstärkungsresonanzfilter 78 geleitet, um für einen Betrag der Handradvibration bei der Radunwuchtfrequenz zu sorgen. Die Ausgabe des Einsverstärkungsresonanzfilters 78 wird durch ein Phasenanpassungssubsystem 92 geleitet. Die Ausgabe des Phasenanpassungssubsystems 92 wird mit einer Verstärkung multipliziert, die zuvor in dem Verstärkungs- und Polstellengrößensubsystem 98 ermittelt wurde, und das resultierende Produkt wird begrenzt, um eine finale Ausgabe des Subsystems zur Reduzierung der Handradbewegung 96 zu erzeugen.
Mit weiterem Bezug auf 1 und 2 ist 14 ein Flussdiagramm, das eine nicht einschränkende, beispielhafte Ausführungsform eines Steuerungsverfahrens 100 für das Servolenksystem 12 darstellt. Das Verfahren 100 kann durch das Steuerungsmodul 38 von 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung durchgeführt werden. Im Licht der vorliegenden Offenbarung versteht es sich, dass die Reihenfolge des Arbeitsablaufs innerhalb des Verfahrens 100 nicht auf die in 14 dargestellte sequentielle Ausführung beschränkt ist, sondern in zumindest einer abweichenden Reihenfolge durchgeführt werden kann, wie anwendbar und gemäß der vorliegenden Offenbarung. Das Verfahren 100 kann angelegt sein, um basierend auf vorgegebenen Ereignissen ausgeführt zu werden und/oder während des Betriebs des Servolenksystems 12 kontinuierlich ausgeführt zu werden.
Das Verfahren 100 umfasst bei Schritt 102 das Ermitteln und Erzeugen des Drehmoment-Basisbefehls in dem Drehmomentbefehlsmodul 64, bei Schritt 104 das Weiterleiten von zumindest dem Drehmoment-Basisbefehl an das Radunwucht-Kompensationsmodul 60, bei Schritt 106 das Modifizieren des Drehmoment-Basisbefehls durch das Radunwucht-Kompensationsmodul 60 und bei Schritt 108 das Minimieren der Vibration an dem Handrad 14. Weiter umfasst das Verfahren bei Schritt 110 das Bereitstellen des resultierenden finalen Drehmomentbefehls an das Strombefehlsmodul 66, bei Schritt 112 das Umwandeln des Drehmoment-Basisbefehls in den Strombefehl und bei Schritt 114 das Anlegen des Strombefehls an die Spule des magnetischen Aktuators in dem Lenkgetriebe des Servolenksystems 12. Bei Schritt 116 wird zumindest der Strombefehl benutzt, um in dem Modul zur Abschätzung des Fahrerdrehmoments 68 die Abschätzung des Drehmoments von dem Fahrer zu erzeugen.
Gemäß einem Aspekt dieser Ausführungsform umfasst das Verfahren 100 ferner bei Schritt 118 das Benutzen der Messung des Differentialdrucks über den Kolben in dem Servolenksystem 12 und verschiedene Signale des Fahrzeugs 10 und die Abschätzung der Drehmomentsignale des Fahrers, um den Drehmoment-Basisbefehl zu erzeugen. Gemäß einer Variante dieses Aspekts umfasst das Verfahren 100 ferner bei Schritt 120 das Umfassen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 (d.h. der Laufräder 28, 30) und des Winkels des Handrads 14 als Fahrzeugsignale. Gemäß einem anderen Aspekt umfasst das Verfahren bei Schritt 122 auch das Weiterleiten der Abschätzung des Fahrerdrehmomentsignals, des Handradwinkels und der Fahrzeuggeschwindigkeit an das Radunwucht-Kompensationsmodul 60. Gemäß noch einem anderen Aspekt umfasst das Verfahren 100 ferner bei Schritt 124 das Benutzen des gemessenen Differentialdrucks, auch um die Abschätzung des Fahrerdrehmoments zu erzeugen.
Das System 52 und Verfahren 100 minimieren oder beseitigen in dem Servolenksystem 12 unerwünschte Vibrationen in dem Handrad 14 des Fahrzeugs 10 aufgrund einer Störung in den Laufrädern 28, 30 (z.B. einer Laufradunwucht).
Während die Erfindung im Zusammenhang mit nur einer beschränkten Anzahl von Ausführungsformen im Detail beschrieben wurde, sollte es leicht zu verstehen sein, dass die Erfindung nicht auf derartige, offenbarte Ausführungsformen eingeschränkt ist. Vielmehr kann die Erfindung modifiziert werden, um eine beliebige Anzahl von Variationen, Änderungen, Substitutionen oder vergleichbare Anordnungen zu enthalten, die bisher nicht beschrieben wurden, aber die dem Geist und Rahmen der Erfindung entsprechen. Während verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, versteht es sich außerdem, dass Aspekte der Erfindung nur einige der beschriebenen Ausführungsformen umfassen können. Entsprechend soll die Erfindung nicht durch die vorangegangene Beschreibung eingeschränkt sein.

Claims

Verfahren zur Unterdrückung von Vibration in einem Handrad (14) eines Fahrzeugservolenksystems (12) mit einer magnetischen Drehmomentüberlagerung (MTO), wobei das Verfahren umfasst: Ermitteln eines Drehmoment-Basisbefehls; Weiterleiten von zumindest dem Drehmoment-Basisbefehl an ein Störungskompensationsmodul (60); und Erzeugen eines finalen Drehmomentbefehls durch Modifizieren des Drehmoment-Basisbefehls, um die Vibration zu unterdrücken, dadurch gekennzeichnet, dass das Störungskompensationsmodul (60) den Drehmoment-Basisbefehl auf Basis einer ersten und zweiten Raddrehzahl einer ersten und zweiten Fahrzeuglaufrades (28, 30) modifiziert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dasss das Verfahren ferner umfasst: Bereitstellen des finalen Drehmomentbefehls an ein Strombefehlsmodul (66) zur Umwandlung in einen Strombefehl; Anlegen den Strombefehl an ein Lenkgetriebe einer Lenkunterstützungseinheit (18) des Servolenksystems (12); und Benutzen von zumindest dem Strombefehl, um eine Abschätzung des Drehmoments von einem Fahrer des Fahrzeugs (10) zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Differentialdruck über das Servolenksystems (12) und/oder zumindest ein Fahrzeugsignal gemessen werden, um den Drehmoment-Basisbefehl zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Differentialdruck über einen Kolben in dem Servolenksystem (12) vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Fahrzeugsignal eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs (10) und/oder einen Winkel des Handrads (14) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal die Drehzahl zumindest eines Vorderlaufrads (28, 30) des Fahrzeugs (10) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das geschätzte Drehmoment vom Fahrer des Fahrzeugs (10) benutzt wird, um den Drehmoment-Basisbefehl zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmoment-Basisbefehl in einem Drehmomentbefehlsmodul (64) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmoment-Basisbefehl durch ein Störungskompensationsmodul (60) modifiziert wird.
System zum Steuern eines Fahrzeugservolenksystems (12) mit einer magnetischen Drehmomentüberlagerung (MTO), wobei das Steuerungssystem umfasst: ein Störungskompensationsmodul (60), das konfiguriert ist, um eine Kraft einer Störung zu ermitteln, die auf das Lenksystem (12) wirkt, und einen Störungskompensationsbefehl zu erzeugen; und ein Drehmomentbefehlsmodul (64), das konfiguriert ist, um einen Drehmoment-Basisbefehl zu erzeugen, wobei der Drehmoment-Basisbefehl an das Störungskompensationsmodul (60) geleitet wird, gekennzeichnet durch einen Kerbfilter (74) des Störungskompensationsmoduls (60), den der Drehmoment-Basisbefehl durchläuft, um einen finalen Drehmomentbefehl zu erzeugen, wobei der Drehmoment-Basisbefehl als eine Funktion von einem abgeschätzten Raddrehzahlfrequenzsignal erzeugt wird.
Steuerungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Störungskompensationsmodul zumindest ein Modul (70, 72) zur Raddrehzahlumwandlung und Filterung umfasst, zumindest ein Signal für eine entsprechende Raddrehzahl skaliert und tiefpassfiltert, um ein Signal für eine gefilterte Frequenz zu erzeugen, und ein Signal für eine ungefilterte Frequenz zu skalieren.
Steuerungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die gefilterten Raddrehzahlfrequenzen gemittelt werden, um ein Signal für eine abgeschätzte Frequenz zu ermitteln, und der Kerbfilter (74) einen Frequenzinhalt des Drehmoment-Basisbefehls bei der abgeschätzten Frequenz der Raddrehzahl entfernt.
Steuerungssystem nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch ein Störungskompensationssubsystem (76), wobei das Raddrehzahlfrequenzsignal und das Handradwinkelsignal bereitgestellt werden an das Störungskompensationssubsystem (76), so dass ein störungsbezogener Drehmomentbefehl erzeugt wird, um bei der Reduzierung der Vibration in dem Servolenksystem (12) zu unterstützen.
Steuerungssystem nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch zumindest einen Einsverstärkungsresonanzfilter (78), durch den die ungefilterte Raddrehzahl geleitet wird, wobei die gefilterte Raddrehzahl benutzt wird, um einen Koeffizienten für den Filter (78) mit einer Polstelle, die bei einer Störungsfrequenz für eine momentane Betriebsdrehzahl lokalisiert ist, zu ermitteln; eine Verzögerung (88, 90) mit Abgriffen, durch welche die Ausgabe des Filters (78) geleitet wird, um eine vorgegebene Anzahl von Abtastwerten als ein Referenzsignal an einen adaptiven Filter (82, 84) bereitzustellen, insbesondere einen adaptiven Filter (82, 84), der auf einem Kleinsten-Mittleren-Quadrate-Algorithmus basiert, der die gefilterte abgegriffene Gewichtung ändert, so dass ein Fehler in einem Mittleren-Quadrat-Sinn minimiert wird; einen Hochpassfilter (86), durch welchen das Handradwinkelsignal geleitet wird, um einen Gleichstrominhalt zu entfernen, wobei das Handradwinkelsignal zur Berechnung des Koeffizienten benutzt wird; und einen Befehl, der durch den adaptiver! (84) Filter bereitgestellt wird, um den Frequenzinhalt des Handradwinkelsignals zu minimieren, das mit dem Referenzsignal korreliert.
Steuerungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kerbfilter (74) ein Modul (80) zur Kerbfilterverstärkung umfasst, bei dem eine Nachschlagetabelle, die auf einem gefilterten Wert eines abgeschätzten Fahrerdrehmoments basiert, und eine Nachschlagetabelle, die auf einer abgeschätzten Radfrequenz basiert, benutzt werden, um den Kerbfilter (74) zu aktivieren, wenn sowohl das Fahrerdrehmoment und die Radfrequenz in einem gewünschten Bereich liegen.