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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Lenksysteme mit magnetfeldsensitiven Sensoreinrichtungen sind allgemein bekannt. Ebenso bekannt ist es, dass eine Störfeldkompensation bezüglich des Sensorsignals der magnetfeldsensitiven Sensoreinrichtung durchgeführt wird.
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Aus der
DE 10 2010 040 584 A1 ist ein Verfahren zur Störfeldkompensation bekannt, bei dem eine Wirkung eines magnetischen Störfeldes auf ein Sensorsignal vor Inbetriebnahme eines Elektromotors ermittelt wird. Ein dafür erzeugtes Kompensationssignal wird nach Inbetriebnahme des Elektromotors beaufschlagt.
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Aus der
DE 10 2009 047 633 A1 ist ein Verfahren zur Störfeldkompensation bei einem Sensorsignal bekannt. Das von einer Sensoranordnung erzeugte Sensorsignal wird mit einem Kompensationssignal beaufschlagt. Das Kompensationssignal wird mittels einer Addition zweier frequenzgleicher sinusförmiger Signale erzeugt. Die Signale werden aus Antriebsströmen eines Elektromotors abgeleitet.
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Mithin ist es auch Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, bei dem die Störfeldkompensation verbessert wird.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems eines Kraftfahrzeugs nach dem Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich 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.
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Einer Hilfskraftlenkung zur Einbringung eines Lenkmoments in ein Lenkgetriebe sind eine erste magnetfeldsensitive Sensoreinrichtung und eine zweite magnetfeldsensitive Sensoreinrichtung zugeordnet. Ein nichtstörmagnetfeldkompensiertes Sensorsignal wird mittels der ersten Sensoreinrichtung ermittelt. Ein weiteres Sensorsignal wird mittels der zweiten Sensoreinrichtung ermittelt. Eine störmagnetfeldkompensierte Größe wird in Abhängigkeit von dem nicht nichtstörmagnetfeldkompensierten Sensorsignal und in Abhängigkeit von dem weiteren Sensorsignal ermittelt. Damit kann vermieden werden, dass nicht ideal ermittelte Störfeldkoeffizienten aufgrund eines nicht bekannten tatsächlichen Nutzmagnetfeldes die störmagnetfeldkompensierte Größe nachteilig beeinflussen. Insbesondere dadurch, dass das Störmagnetfeld von Lenksystem zu Lenksystem variiert, kann die störmagnetfeldkompensierte Größe durch das weitere Sensorsignal auf das jeweilige Lenksystem angepasst werden. Ein Abstand zwischen einem Sensormagneten und einer Aufnahmeeinrichtung der ersten magnetfeldsensitiven Einrichtung ist Schwankungen im Produktionsprozess unterworfen. Gleiches gilt für den Sensormagneten, bei denen sich die Magnetfeldstärke über einer Betriebstemperatur verändert. Des Weiteren sind die Sensormagneten einem Alterungsprozess unterworfen, der Einfluss auf die Magnetfeldstärke hat. Insgesamt kann durch die Berücksichtigung des weiteren Sensorsignals eine Über- oder Unterkompensation der störmagnetfeldkompensierten Größe durch magnetische Störfelder verhindert werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst eine Antriebseinrichtung einen Elektromotor, der in Abhängigkeit von der störmagnetfeldkompensierten Größe betrieben wird. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, dass akustische Auffälligkeiten bei der Ansteuerung des Elektromotors vermieden werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die störmagnetfeldkompensierte Größe in Abhängigkeit von einer typenspezifischen Größe ermittelt. Hierdurch kann vorteilhaft eine erwartete magnetische Flussdichte für alle Lenksysteme bzw. Antriebseinrichtungen desselben Typs vorgesehen werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die typenspezifische Größe eine applizierte Größe. Vorteilhaft kann somit durch eine Bedatung des Lenksystems die Störmagnetfeldkompensation erreicht bzw. unterstützt werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform wird das weitere Sensorsignal bei einem Start des Lenksystems ermittelt. Dadurch können vorteilhaft Startroutinen dazu verwendet werden, um eine Sicherheitsprüfung bezüglich des weiteren Sensorsignals vorzunehmen und einen sicheren Betrieb des Lenksystems mittels des weiteren Sensorsignals zu garantieren.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform wird eine Korrekturgröße in Abhängigkeit von dem weiteren Sensorsignal und in Abhängigkeit von der typenspezifischen Größe ermittelt. Die störmagnetfeldkompensierte Größe wird in Abhängigkeit von dem nichtstörmagnetfeldkompensierten Sensorsignal und der Korrekturgröße ermittelt. Hierdurch kann auf einfache Art und Weise der Einfluss von Störmagnetfeldern kompensiert werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die erste magnetfeldsensitive Sensoreinrichtung ein MR-Sensor.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das nichtstörfeldkompensierte Sensorsignal ein Drehwinkel des Elektromotors.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die zweite magnetfeldsensitive Sensoreinrichtung ein Hall-Sensor.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform entspricht das weitere Sensorsignal einer magnetischen Flussdichte.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform entspricht die typenspezifische Größe einer magnetischen Flussdichte.
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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. Es werden für funktionsäquivalente Größen und Merkmale in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung zeigen:
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1 ein schematisch dargestelltes Lenksystem;
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2 ein schematisch dargestellter Teil einer Hilfskraftlenkung;
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3 ein schematisches Signalflussdiagramm; und
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4 ein schematisches Diagramm.
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1 zeigt in schematischer Form ein Lenksystem 2 mit einer Hilfskraftlenkung 4. Des Weiteren kann das Lenksystem 2 – wie gezeigt – auch eine Überlagerungslenkung 6 umfassen. Das Lenksystem 2 weist ein Lenkgetriebe 8 auf, das beispielsweise als Zahnstangenlenkgetriebe ausgebildet ist. Ebenso kann das Lenkgetriebe 8 auch als Kugelumlaufgetriebe bzw. Kugelmuttergetriebe ausgebildet sein. In dieser Beschreibung wird überwiegend von einer Zahnstangenlenkung ausgegangen, wobei das Lenkgetriebe 8 ein Ritzel 10 und eine Zahnstange 12 umfasst. Das Lenkgetriebe 8 ist über das Ritzel 10 und die Zahnstange 12 auf jeder Fahrzeugseite mit einem Lenkgestänge 14 verbunden, das jeweils mit einem Rad 16 zusammenwirkt. Grundsätzlich stellt das System 2 in 1 eine von einer Vielzahl möglicher Ausführungsformen für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtungen dar. Andere Ausführungsformen können beispielsweise durch andere Lenkgetriebe oder durch eine andere Anordnung von Antrieben ausgeführt sein. Ferner können weitere Sensoren in dem Lenksystem angeordnet sein, auf deren Anordnung und Ausführung an dieser Stelle nicht eingegangen wird.
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An einem Drehstab 18 ist ein Lenkmittel 20, beispielsweise ein Lenkrad angeordnet. Mittels der Überlagerungslenkung 6 kann ein vom Fahrzeugführer aufgebrachter Lenkwinkel hin zu dem Lenkgetriebe 8 vergrößert oder verkleinert werden. Diese Lenkmitteldifferenz, die von der Überlagerungslenkung 6 in das Lenkgetriebe 8 eingebracht wird, wird auch als Zusatzlenkwinkel bezeichnet. Selbstverständlich kann anstatt eines Drehstabes 18 auch eine Lenksäule zwischen dem Lenkmittel 20 und der Überlagerungslenkung 6 angeordnet sein. In dieser Ausführungsform ist der Drehstab 18 zwischen der Überlagerungslenkung 6 und der Hilfskraftlenkung 4 bzw. dem Lenkgetriebe 8 angeordnet.
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Die Hilfskraftlenkung 4 umfasst einen Elektromotor 22 und ein Getriebe 24. Ein Steuergerät 26 ist der Hilfskraftlenkung 4 zugeordnet. Der Elektromotor 22 wirkt über das Getriebe 24 auf die Zahnstange 12. Das Steuergerät 26 weist ein digitales Rechengerät 28 auf, das über eine Datenleitung mit einem Speichermedium 30 verbunden ist. Auf dem digitalen Rechengerät 28 können die hier beschriebenen Verfahren ausgeführt werden. Auf dem Speichermedium 30 sind die hier beschriebenen Verfahren als Computerprogramm abgespeichert.
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Der Hilfskraftlenkung 4 ist eine erste magnetfeldsensitive Sensoreinrichtung 32 und eine zweite magnetfeldsensitive Sensoreinrichtung 34 zugeordnet. Mittels der ersten Sensoreinrichtung 32 wird ein nicht-störmagnetfeldkompensiertes Sensorsignal 36 ermittelt. Mittels der zweiten Sensoreinrichtung wird ein weiteres Sensorsignal 38 ermittelt. Die beiden Sensorsignale 36 und 38 werden dem Steuergerät 26 zugeführt. Von dem Steuergerät wird eine störmagnetfeldkompensierte Größe in Abhängigkeit von dem Sensorsignal 36 und 38 ermittelt und der Elektromotor 22 wird in Abhängigkeit von der störmagnetfeldkompensierten Größe betrieben. Die Ermittlung der störmagnetfeldkompensierten Größe wird nachgehend erläutert. Aus der störmagnetfeldkompensierten Größe wird beispielsweise ein Unterstützungsmoment 39 ermittelt, das dem Elektromotor 22 zugeführt wird.
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2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung der Hilfskraftlenkung 4. Der Elektromotor 22 umfasst eine Statorvorrichtung 40, die mit einer Rotorvorrichtung 42 zu einer Bewegung einer Motorwelle 44 um eine Mittenlängsachse 46 ausgebildet ist. In Richtung eines Pfeils 48 ist das Getriebe 24 aus 1 angeordnet. Entgegen dem Pfeil 48 ist ein Sensormagnet 50 feststehend mit der Motorwelle 44 verbunden. Der Sensormagnet 50 erzeugt ein Nutzmagnetfeld 52, das auf einen Messwertaufnehmer 54 wirkt. Der Messwertaufnehmer 54 und der Sensormagnet 50 stellen die erste magnetfeldsensitive Sensoreinrichtung 32 zur Ermittlung des nicht-störmagnetfeldkompensierten Sensorsignals 36 dar.
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Mittels einer Haltevorrichtung 56, die beispielsweise als Stanzgitter ausgebildet sein kann, ist eine Trägervorrichtung 58 beispielsweise in Form einer Leiterplatte zu dem Elektromotor 22 angeordnet. Auf der Trägervorrichtung 58 ist das Steuergerät 26 und eine Leistungselektronik 60 zum Betrieb des Elektromotors 22 angeordnet. Des Weiteren ist der Messwertaufnehmer 54 auf der Trägervorrichtung 58 angeordnet. Das Steuergerät 26 erzeugt ein erstes Störmagnetfeld 62. Die Leistungselektronik 60 erzeugt ein zweites Störmagnetfeld 64. Das erste und das zweite Störmagnetfeld 62 und 64 wirken auf den Messwertaufnehmer 54 ein, der zur Messung des Nutzmagnetfeldes 52 vorgesehen ist. Mithin können sich beispielsweise bei einem erhöhten Strom in der Leistungselektronik 60 oder in dem Steuergerät 26 erhöhte Störmagnetfelder 62 und 64 ausbilden, die das nicht-störmagnetkompensierte Sensorsignal 36, das von dem Messwertaufnehmer 54 ausgegeben wird, verfälschen. Zur Kompensation der Störmagnetfelder 62 und 64 ist im Bereich des Messwertaufnehmers 54 die zweite Sensoreinrichtung 34 auf der Trägervorrichtung 58 angeordnet, die beispielsweise als linearer Hall-Sensor ausgebildet ist. Selbstverständlich kann die Sensoranordnung auch zwei beispielsweise um 90° versetzte Hall-Sensoren aufweisen, um die Güte der magnetischen Nutzmagnetflussdichte zu verbessern.
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Ein Abstand d zwischen dem Sensormagnet 50 und dem Messwertaufnehmer 54 ist in entscheidend für den Wert des nicht-störmagnetfeldkompensierten Sensorsignals 36. Da der Abstand d starken Produktionsschwankungen unterliegt, ergibt sich für jede Hilfskraftlenkung 4 eine individuelle Störung des Ausgangs des Messwertaufnehmers 54.
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In 3 ist ein schematischer Signallaufplan 66 zur Ermittlung der störmagnetfeldkompensierten Größe 68 gezeigt. Der Signallaufplan 66 ist in dem Steuergerät 28 ausführbar. Das nicht-störmagnetfeldkompensierte Sensorsignal 36 wird beispielsweise als Winkel einer Additionsstelle 70 zugeführt. Die störmagnetfeldkompensierte Größe 68 in Form eines störmagnetfeldkompensierten Winkels ergibt sich aus der Addition des nicht-störmagnetfeldkompensierten Sensorsignals 36 und einer Korrekturgröße 72, die beispielsweise einen Korrekturwinkel darstellt. Die Korrekturgröße 72 ergibt sich aus einer Multiplikation eines gemessenen Stromes 74, der beispielsweise in dem Steuergerät 26 oder der Leistungselektronik 60 fließt, einem vorab ermittelten Kompensationsparameter 76, der beispielsweise zuvor appliziert wurde, einem temperaturabhängigen Skalierungsfaktor 78 und einem Nutzfeldskalierungsfaktor 80 an der Multiplikationsstelle 82. Mit Hilfe des Nutzfeldskalierungsfaktors 80 werden die Größen 74, 76 und 78 skaliert.
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Der Nutzfeldskalierungsfaktor 80 ergibt sich aus durch eine Division einer typenspezifischen Größe 84 durch das weitere Sensorsignal 38 an einer Multiplikationsstelle 86. Die typenspezifische Größe 84 wird bevorzugt vorab in Form einer applizierten Größe ermittelt und stellt beispielsweise eine magnetische Flussdichte für den Typ der Hilfskraftlenkung 4 dar. Durch das weitere Sensorsignal 38 wird das für jede Hilfskraftlenkung 4 individuelle Störmagnetfeld berücksichtigt, womit sich vorteilhaft die störmagnetfeldkompensierten Größe 68 ergibt, die anderen Komponenten, beispielsweise einer Komponente zum Betrieb des Elektromotors 22 zur Verfügung gestellt wird.
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4 zeigt ein schematisches Diagramm, bei dem die Distanz d aus 2 über der mittels des Messwertaufnehmers 54 gemessenen magnetischen Flussdichte B aufgetragen ist. Es ist ein Verlauf 88 gezeigt, der gemäß dem Stand der Technik in einem ersten Bereich 90 überkompensiert und in einem zweiten Bereich 92 unterkompensiert durch einen Nominalpunkt 94 verläuft. Der Nominalpunkt 94 ergibt sich aus einem Nominalabstand dn bei einem festen Wert Bf der magnetischen Flussdichte, die bei einem bestimmten Winkel bzw. feststehenden Winkel der Motorwelle 44 erwartet wird. Die vorangehend erläuterte Verwendung des Nutzfeldskalierungsfaktors 80 sorgt dafür, dass der Linearitätsfehler, der insbesondere durch den Abstand d erzeugt wird, kompensiert wird. Mithin wird nicht das Magnetfeld gemäß der magnetischen Flussdichte B verändert, sondern durch den Nutzfeldskalierungsfaktor 80 wird störmagnetfeldkompensierte Größe 68 so ermittelt als würde ein Magnetfeld mit der Flussdichte Bf vorherrschen. Dies ist gemäß der Pfeile 96 und 98 angedeutet, die den Verlauf 88 in schematischer Form in einen störmagnetfeldkompensierten Verlauf 100 überführen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010040584 A1 [0003]
- DE 102009047633 A1 [0004]
