DE102015207333A1

DE102015207333A1 - Method and device for generating a steering angle

Info

Publication number: DE102015207333A1
Application number: DE102015207333.5A
Authority: DE
Inventors: Ingo Swieter
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2015-04-22
Filing date: 2015-04-22
Publication date: 2016-10-27
Anticipated expiration: 2035-04-23
Also published as: DE102015207333B4

Abstract

Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Generieren des Lenkwinkels einer elektrischen Lenkung eines Fahrzeugs wird zur Bestimmung des aktuellen Lenkwinkels an der Eingangswelle das Lenkwinkeläquivalent des Motorlagesensors durch einen Korrekturwinkel ergänzt. Dabei weist die elektrische Lenkung eine Eingangswelle, einen an der Eingangswelle angeordneten Lenkmomentsensor, eine Zahnstange, einen auf die Zahnstange wirkenden elektrischen Motor und einen Motorlagesensor auf, wobei aus den Signalen des Motorlagesensors ein Lenkwinkeläquivalent abgeleitet wird.In a method and a device for generating the steering angle of an electric steering of a vehicle, the steering angle equivalent of the engine position sensor is supplemented by a correction angle for determining the current steering angle on the input shaft. In this case, the electric steering on an input shaft, arranged on the input shaft steering torque sensor, a rack, an acting on the rack electric motor and a motor position sensor, wherein from the signals of the motor position sensor, a steering angle equivalent is derived.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Generieren des Lenkwinkels der elektrischen Lenkung eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine entsprechende Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7. The invention relates to a method for generating the steering angle of the electric steering of a vehicle according to the preamble of claim 1 and to a corresponding device according to the preamble of claim 7.

Bei heutigen Fahrzeugen wird der Lenkwinkel innerhalb der Lenkung generiert bzw. bestimmt. Eine kostengünstige Möglichkeit dazu ist, den Lenkwinkel aus der Motorlagen-Sensorik der elektrischen Lenkung abzuleiten. Um bei dieser Lösung ein entsprechendes Sicherheitsniveau zu erlangen wird der Lenkwinkel der Motorlage-Sensorik mittels einer Index-Position an der Lenkwelle der Lenkung gegengeprüft. Diese Index-Position ist in der Regel im an der Lenkwelle befindlichen Drehmomentsensor integriert, wozu ein Magnet und ein Hallschalter benutzt werden. Kommt der Magnet über den Lenkwinkelbereich am Hallschalter vorbei, so wird als Referenzmarke ein binäres Signal erzeugt, welches im Lenkungssteuergerät ausgewertet wird. In today's vehicles, the steering angle is generated or determined within the steering. An inexpensive way to do this is to derive the steering angle from the engine position sensor system of the electric steering. In order to obtain a corresponding safety level in this solution, the steering angle of the engine position sensor system is checked by means of an index position on the steering shaft of the steering. This index position is usually integrated in the torque sensor located on the steering shaft, using a magnet and a Hall switch. If the magnet passes the Hall switch over the steering angle range, then a binary signal is generated as reference mark, which is evaluated in the steering control unit.

In der DE 11 2012 002 732 T5 wird eine Drehwinkelmessvorrichtung mit einem nicht magnetischen Leiter in der Nähe des Magnetflussgenerators oder des Magnetsensors beschrieben, die einen Magnetfeldwinkel oder einen Drehwinkel messen kann, selbst wenn der Magnetflussgenerator mit hoher Geschwindigkeit rotiert. Die Drehwinkelmessvorrichtung ist mit einem Magnetsensor ausgebildet, der auf einen Magnetfeldwinkel reagiert, und einer Detektionseinheit, die die Information des Magnetsensors verarbeitet. Die Drehwinkelmessvorrichtung wird mit einem rotierbaren Körper, der mit einem Magnetflussgenerator ausgestattet ist, verwendet. Die Information des Magnetsensors ist ein Rohwinkelsignalsatz, der dem Magnetfeldwinkel entspricht. Die Detektionseinheit gibt einen korrigierten Winkel aus, nachdem die Wirkung eines nicht magnetischen Sensors, der in der Nähe des Magnetsensors angeordnet ist, korrigiert wurde, wobei ein Korrekturwert herangezogen wird, der von einer Korrekturfunktion mit der Rotationsgeschwindigkeit des rotierbaren Körpers als Argument ausgegeben wird. In the DE 11 2012 002 732 T5 For example, there is described a rotation angle measuring apparatus having a nonmagnetic conductor in the vicinity of the magnetic flux generator or the magnetic sensor, which can measure a magnetic field angle or a rotation angle even if the magnetic flux generator rotates at high speed. The rotation angle measuring device is formed with a magnetic sensor responsive to a magnetic field angle and a detection unit processing the information of the magnetic sensor. The rotation angle measuring device is used with a rotatable body equipped with a magnetic flux generator. The information of the magnetic sensor is a raw angle signal set corresponding to the magnetic field angle. The detection unit outputs a corrected angle after correcting for the effect of a non-magnetic sensor disposed in the vicinity of the magnetic sensor using a correction value output from a correction function with the rotational speed of the rotatable body as an argument.

Die Genauigkeit des Lenkwinkelsignals ist allerdings abhängig von einer Vielzahl von mechanischen Toleranzen des Systemaufbaus der elektrischen Lenkung, insbesondere der Elastizität der Winkelbewegungsübertragung durch beispielsweise Riemenantriebe, Kugelgewindetriebe, Schneckentriebe, Ritzel und Zahnstangenverbindungen. Da die Kenntnis des aktuellen Lenkwinkels für einige Fahrerassistenzsysteme, wie beispielsweise einem Parklenkassistenten, einer automatischen Fahrfunktion zum Ausführen eines Nothalts oder einem Spurhalteassistenten notwendig ist, ist es für diese Systeme unabdingbar, den aktuellen Lenkwinkel mit hoher Genauigkeit zu kennen. However, the accuracy of the steering angle signal is dependent on a variety of mechanical tolerances of the system structure of the electric steering, in particular the elasticity of the angular movement transmission through, for example, belt drives, ball screws, worm gears, pinions and rack joints. Since the knowledge of the current steering angle is necessary for some driver assistance systems, such as a park assist, an automatic driving function for executing an emergency stop or a lane departure warning, it is essential for these systems to know the current steering angle with high accuracy.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Generieren des Lenkwinkels der elektrischen Lenkung eines Fahrzeugs zu schaffen, bei dem das Lenkwinkelsignal mit höherer Genauigkeit zur Verfügung gestellt wird. The invention is therefore based on the object to provide a method for generating the steering angle of the electric steering of a vehicle, in which the steering angle signal is provided with higher accuracy.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. This object is achieved by a method having the features of claim 1 and by a device for carrying out the method having the features of claim 7. Preferred embodiments of the invention are subject of the dependent claims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Generieren des Lenkwinkels einer elektrischen Lenkung eines Fahrzeugs wird zur Bestimmung des aktuellen Lenkwinkels an der Eingangswelle das Lenkwinkeläquivalent des Motorlagesensors durch einen Korrekturwinkel ergänzt. Dabei weist die elektrische Lenkung eine Eingangswelle, einen an der Eingangswelle angeordneten Lenkmomentsensor, eine Zahnstange, einen auf die Zahnstange wirkenden elektrischen Motor und einen Motorlagesensor auf, wobei aus den Signalen des Motorlagesensors ein Lenkwinkeläquivalent abgeleitet wird. In the method according to the invention for generating the steering angle of an electric steering of a vehicle, the steering angle equivalent of the engine position sensor is supplemented by a correction angle for determining the current steering angle on the input shaft. In this case, the electric steering on an input shaft, arranged on the input shaft steering torque sensor, a rack, an acting on the rack electric motor and a motor position sensor, wherein from the signals of the motor position sensor, a steering angle equivalent is derived.

Mit anderen Worten, der an der Motor-Ausgangswelle des Elektromotors gemessene Motorlagenwinkel wird durch einen Korrekturwinkel ergänzt, der die mechanische Elastizität ausgleicht, wodurch das Lenkwinkeläquivalent des Motorlagesensors aufgrund von Toleranzen in dem Kraft-Übertragungsweg von der Eingangswelle zu der Motor-Ausgangswelle gegenüber dem an der Eingangswelle anliegenden Lenkwinkel verzögert ist. In other words, the motor position angle measured at the motor output shaft of the electric motor is supplemented by a correction angle that compensates the mechanical elasticity, whereby the steering angle equivalent of the engine position sensor due to tolerances in the power transmission path from the input shaft to the motor output shaft relative to the the input shaft adjacent steering angle is delayed.

Es wird die Gesamtelastizität aufgrund von Toleranzen in dem Kraft-Übertragungsweg korrigiert, indem in Abhängigkeit vom aufgegebenen Moment ein Korrekturwinkel dem eigentlich gemessenen Winkel des Motorlagesensors, d.h. dem Lenkwinkeläquivalent, überlagert wird. Das Moment am Motor wird durch die Lenkunterstützung selbst generiert und ist innerhalb der Lenkungs-Software bekannt. Das Moment an der Lenkwelle wird durch den vorhandenen Lenkmomentsensor zur Ermittlung des Fahrerwunsches gemessen und liegt somit auch in der Lenkungs-Software vor, sodass sich das erfindungsgemäße Verfahren ohne zusätzliche Maßnahmen verwirklichen lässt. The total elasticity due to tolerances in the force transmission path is corrected by varying a correction angle with the actually measured angle of the motor position sensor, i.e., depending on the applied torque. the steering angle equivalent, is superimposed. The torque on the engine is generated by the steering assistance itself and is known within the steering software. The torque on the steering shaft is measured by the existing steering torque sensor to determine the driver's request and is therefore also in the steering software, so that the inventive method can be realized without additional measures.

Vorzugsweise ist der Korrekturwinkel eine Funktion des an der Eingangswelle anliegenden Lenkmoments und des Lenkwinkeläquivalent des Motorlagesensors des Elektromotors. The correction angle is preferably a function of the steering torque applied to the input shaft and of the steering angle equivalent of the motor position sensor of the electric motor.

Weiter bevorzugt wird der Korrekturwinkel mit dem Anliegen eines Lenkmoments an der Eingangswelle zu einem ersten Zeitpunkt erzeugt und erreicht seinen maximalen Winkelwert zu einem Zeitpunkt, an welchem das an der Eingangswelle anliegende Lenkmoment wieder abnimmt. More preferably, the correction angle is generated with the concern of a steering torque to the input shaft at a first time and reaches its maximum angle value at a time at which the torque applied to the input shaft steering torque decreases again.

Vorzugsweise wird der Korrekturwinkel ab dem Zeitpunkt vermindert, ab dem der Motorlagesensor ein Lenkwinkeläquivalent detektiert, d.h. das Handmoment des Fahrers beim Elektromotor zum Aufbau eines unterstützenden Moments angekommen ist. Mit anderen Worten, in dem Maß, indem der Motorlage-Sensor ein Lenkwinkeläquivalent detektiert, nimmt der Korrekturwert ab. Preferably, the correction angle is decreased from the time when the engine position sensor detects a steering angle equivalent, i. the manual torque of the driver has arrived at the electric motor to build a supporting moment. In other words, to the extent that the engine position sensor detects a steering angle equivalent, the correction value decreases.

Weiter bevorzugt nimmt der Korrekturwinkel ab dem Zeitpunkt den Wert Null an, ab dem das Lenkmoment den Wert Null erreicht. Mit anderen Worten, wenn kein Lenkmoment mehr anliegt wird der Korrekturwert auf Null gesetzt. Zu diesem Zeitpunkt hat der Motorlagesensor das maximale Lenkwinkeläquivalent erreicht. More preferably, the correction angle takes from the time the value zero, from which the steering torque reaches zero. In other words, when no more steering torque is applied, the correction value is set to zero. At this time, the engine position sensor has reached the maximum steering angle equivalent.

Weiter bevorzugt werden zur Bestimmung des aktuellen Lenkwinkels an der Eingangswelle das Lenkwinkeläquivalent und der Korrekturwinkel für gleiche Zeitpunkte addiert, wodurch der zeitliche Versatz ausgeglichen wird. More preferably, the steering angle equivalent and the correction angle for the same time points are added to determine the current steering angle at the input shaft, whereby the time offset is compensated.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Generieren des Lenkwinkels einer elektrischen Lenkung eines Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung zur Durchführung des im Vorangegangenen erläuterten Verfahrens eingerichtet und ausgelegt ist, weist einen Motorlagesensor zur Bestimmung eines Lenkwinkeläquivalents, einen Lenkmomentsensor an der Eingangswelle der elektrischen Lenkung und eine Einrichtung zur Bestimmung des Korrekturwinkels aus den Signalen des Motorlagesensors und des Lenkmomentsensors auf, wobei die Einrichtung zur Bestimmung des Korrekturwinkels den aktuellen Lenkwinkel an der Eingangswelle aus der Kombination des Korrekturwinkels und des Lenkwinkeläquivalents ermittelt. Dabei umfasst die elektrische Lenkung eine Eingangswelle, einen an der Eingangswelle angeordneten Lenkmomentsensor, eine Zahnstange, einen auf die Zahnstange wirkenden elektrischen Motor und einen Motorlagesensor, wobei aus den Signalen des Motorlagesensors ein Lenkwinkeläquivalent abgeleitet wird. The device according to the invention for generating the steering angle of an electric steering system of a vehicle, wherein the device for implementing the method explained above is set up and designed, has a motor position sensor for determining a steering angle equivalent, a steering torque sensor on the input shaft of the electric steering and a device for determining the Correction angle from the signals of the engine position sensor and the steering torque sensor, wherein the means for determining the correction angle determines the current steering angle on the input shaft from the combination of the correction angle and the steering angle equivalent. In this case, the electric steering comprises an input shaft, a steering torque sensor arranged on the input shaft, a rack, an electric motor acting on the rack, and a motor position sensor, wherein a steering angle equivalent is derived from the signals of the motor position sensor.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt A preferred embodiment of the invention will be explained below with reference to the drawings. It shows

1 eine schematische Darstellung einer elektrischen Lenkung mit Antrieb der Zahnstange, 1 a schematic representation of an electric steering with drive of the rack,

2 den Lenkwinkel an der Eingangswelle einer elektrischen Lenkung, 2 the steering angle at the input shaft of an electric steering,

3 das Lenkmoment an der Eingangswelle, 3 the steering torque on the input shaft,

4 das Lenkwinkeläquivalent an der Motorwelle, 4 the steering angle equivalent at the motor shaft,

5 den Korrekturwert des Lenkwinkels, 5 the correction value of the steering angle,

6 die Kurven der 1 bis 4 in einem gemeinsamen Diagramm, und 6 the curves of 1 to 4 in a common diagram, and

7 ein Blockdiagramm einer Einrichtung zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens. 7 a block diagram of a device for implementing the method according to the invention.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrischen Lenkung 1 mit einer Eingangswelle 2, auf die das von einem Fahrer mittels eines Lenkrads (nicht dargestellt) ausgeübtes Lenkmoment wirkt. Das vom Fahrer aufgebrachte Lenkmoment wird über einen Lenkantrieb 3, beispielswiese ein Ritzel, auf eine Zahnstange 4 aufgebracht, die den Lenkwunsch auf die angelenkten Räder (nicht dargestellt) überträgt. Zur Unterstützung des Fahrers ist ein Elektromotor 5 mit einem Steuergerät 6 vorgesehen, der über einen Antrieb 7 ein Motormoment zur Unterstützung des fahrerseitigen Lenkmoments auf die Zahnstange 4 der Lenkung 1 aufbringt. Der Elektromotor 5 weist ferner einen Motorlagesensor 8 auf, mittels dem der Lenkwinkel innerhalb der Lenkung generiert wird. Ferner weist die Eingangswelle 2 einen Lenkmomentsensor 9 auf, der das vom Fahrer auf die Eingangswelle 2 aufgebrachte Lenkmoment bestimmt. 1 shows a schematic representation of an electric steering 1 with an input shaft 2 to which the steering torque exerted by a driver by means of a steering wheel (not shown) acts. The steering torque applied by the driver is via a steering drive 3 , For example, a pinion on a rack 4 applied, which transmits the steering request to the articulated wheels (not shown). To assist the driver is an electric motor 5 with a control unit 6 provided by a drive 7 an engine torque to support the driver-side steering torque on the rack 4 the steering 1 applies. The electric motor 5 also has a motor position sensor 8th on, by means of which the steering angle is generated within the steering. Furthermore, the input shaft 2 a steering torque sensor 9 on, that of the driver on the input shaft 2 applied steering torque determined.

2 zeigt den von einer Fahreraktivität am Lenkrad hervorgerufenen Verlauf des Lenkwinkels φ an der Eingangswelle 2 der 1 einer elektrischen Lenkung mit einem den Lenkvorgang unterstützenden Elektromotor, der durch die Kurve I dargestellt ist. Zu einem Zeitpunkt t0 leitet der Fahrer einen Lenkvorgang ein, der zu einem späteren Zeitpunkt t2 den gewünschten Lenkwinkel erreicht, der ab diesem Zeitpunkt t2 für diese Betrachtung beibehalten wird. Im vorliegenden Beispiel beträgt der im Zeitpunkt t2 erreichte Lenkwinkel 10°. Die Kenntnis des aktuellen Lenkwinkels φ an der Eingangswelle ist für andere Assistenzsysteme wichtig und muss weiter gegeben werden. Bei aktuellen elektrischen Lenkungen wird jedoch der Lenkwinkel φ mittels des Motorlagesensors des an der Zahnstange angreifenden Elektromotors bestimmt, während an der Eingangswelle das vom Fahrer aufgebrachte Lenkmoment gemessen wird. Der vom Motorlagesensor gemessene Lenkwinkel, hier als Lenkwinkeläquivalent bezeichnet, weist also gegenüber dem vom Fahrer eingestellten Lenkwinkel φ einen zeitlichen Versatz auf. 2 shows the caused by a driver activity on the steering wheel course of the steering angle φ at the input shaft 2 of the 1 an electric steering with an electric motor assisting the steering operation passing through the turn I is shown. At a time t0, the driver initiates a steering operation which reaches the desired steering angle at a later time t2, which is maintained for this consideration from this time t2. In the present example, the steering angle reached at time t2 is 10 °. The knowledge of the current steering angle φ at the input shaft is important for other assistance systems and must be passed on. In current electric steering, however, the steering angle φ is determined by means of the motor position sensor of the electric motor acting on the rack, while measured at the input shaft, the steering torque applied by the driver. The steering angle measured by the engine position sensor, referred to here as the steering angle equivalent, thus has a time offset with respect to the steering angle φ set by the driver.

3 zeigt den Verlauf II des Lenkmoments θ an der Eingangswelle 2 der 1. Zum Zeitpunkt t0, d.h. mit dem Beginn des Lenkvorgangs, steigt das Lenkmoment θ bis zu einem Zeitpunkt t1, ab dem das vom Fahrer auf die Eingangswelle 2 ausgeübte Lenkmoment θ solange konstant bleibt, bis im Zeitpunkt t2 der gewünschte Lenkwinkel von 10° erreicht ist. Ab diesem Zeitpunkt t2 nimmt das auf die Eingangswelle aufgebrachte Lenkmoment θ wieder ab, um im Zeitpunkt t4 den Wert Null zu erreichen. 3 shows the course II of the steering torque θ at the input shaft 2 of the 1 , At time t0, ie, with the beginning of the steering operation, the steering torque θ increases until a time t1, from which the driver to the input shaft 2 exerted steering torque θ remains constant until at time t2 the desired steering angle of 10 ° is reached. From this point in time t2, the steering torque θ applied to the input shaft decreases again to reach zero at time t4.

4 zeigt den graphischen Verlauf III des Lenkwinkeläquivalents φM an der Motorwelle des Elektromotors 5 der 1, d.h. das von dem Motorlagesensor 8 genierte Lenkwinkelsignal. Bedingt durch die Elastizität der mechanischen Komponenten des Lenksystemaufbaus ist eine Winkeländerung an der Motorwelle erst zu einem Zeitpunkt t3 detektierbar, ab dem das Lenkwinkeläquivalent φM aufgrund des Lenkvorgangs bis zum vom Fahrer an der Eingangswelle eingestellten Lenkwinkel von 10° ansteigt, welcher zum Zeitpunkt t4 erreicht wird. 4 shows the graphic course III the steering angle equivalent φM on the motor shaft of the electric motor 5 of the 1 ie that of the motor position sensor 8th genierte steering angle signal. Due to the elasticity of the mechanical components of the steering system structure, an angle change on the motor shaft is detectable only at a time t3, from which the steering angle equivalent φM increases due to the steering operation to the steering angle set by the driver on the input shaft of 10 °, which is reached at time t4 ,

5 zeigt den Verkauf IV des Korrekturwinkels φK als Funktion der unterschiedlichen Zeitpunkte. Um den durch die Elastizität bedingten verspäteten Verlauf III des Lenkwinkeläquivalents φM zu kompensieren, wird der Korrekturwinkel φK dem Lenkwinkeläquivalent φM überlagert, d.h. die beiden Kurven II und IV werden addiert, so dass sich der an der Eingangswelle anliegende Lenkwinkel φ ergibt. Zum Zeitpunkt t0 steigt der Korrekturwinkel φK ausgehend von dem Wert Null bis zum Erreichen des an der Eingangswelle 2 der 1 anliegenden Lenkwinkels von 10° an, was zum Zeitpunkt t2 erreicht ist. Zwischen den beiden Zeitpunkten t2 und t3 verharrt der Korrekturwinkel auf dem Lenkwinkel von 10° und fällt zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 wieder auf den Wert Null zurück. 5 shows the sale IV the correction angle φK as a function of the different times. To the due to the elasticity delayed course III of the steering angle equivalent φM, the correction angle φK is superimposed on the steering angle equivalent φM, that is, the two curves II and IV are added so that the voltage applied to the input shaft steering angle φ results. At the time t0, the correction angle φK increases from the value zero until reaching the input shaft 2 of the 1 adjacent steering angle of 10 °, which is reached at time t2. Between the two times t2 and t3, the correction angle remains at the steering angle of 10 ° and falls between the times t3 and t4 back to the value zero.

6 zeigt nun eine Darstellung der Kurven I, II, III und IV in einem gemeinsamen Diagramm, um das Zusammenspiel des Lenkmoments θ der Eingangswelle, der Systemelastizität und dem sich in dem Lenkwinkeläquivalent φM an der Motorwelle widerspiegelnden Motormoment genauer zu verdeutlichen. 6 now shows a representation of the curves I . II . III and IV in a common diagram to more clearly illustrate the interaction of the steering torque θ of the input shaft, the system elasticity and the engine torque reflected in the steering angle equivalent φ M on the engine shaft.

Zum Zeitpunkt t0 nimmt das auf die Eingangswelle 2 seitens des Fahrers ausgeübte Lenkmoment θ gemäß Kurve II zu. Mit dem Auftreten des Lenkmoments θ wird ab dem Zeitpunkt t0 ein Korrekturwinkel φK erzeugt. Zum Zeitpunkt t1 erreicht das Lenkmoment θ an der Eingangswelle 2 sein Maximum und bleibt bis zum Zeitpunkt t2 konstant. Ab diesem Zeitpunkt t2 ist der gewünschte Lenkwinkel von hier im Beispiel 10° an der Eingangswelle erreicht. Folglich steigt die Korrekturfunktion φK der Kurve IV bis zu dem Zeitpunkt t2, an dem der gewünschte Lenkwinkel erreicht ist. Mit dem Erreichen des Lenkwinkels von 10° an der Eingangswelle 2 zum Zeitpunkt t2 nimmt das fahrerseitig ausgeübte und in Kurve II wiedergegebene Lenkmoment θ ab, und der Verlauf IV des Korrekturwinkels φK bleibt konstant bis zum Zeitpunkt t3. Mit dem Zeitpunkt t3 wird eine Winkeländerung an der Motorwelle des Elektromotors 5 detektierbar. In demselben Maß, wie die Winkelfunktion III des Lenkwinkeläquivalents φM zunimmt, nimmt die Korrekturfunktion IV ab, bis im Zeitpunkt t4 das Lenkwinkeläquivalent φM der Motorwelle den Lenkwinkel von 10° und die Korrekturfunktion IV den Wert Null erreicht hat. Durch die Addition der Korrekturkurve IV und der Winkelfunktion III des Lenkwinkeläquivalents φM ergibt sich folglich der Verlauf der an der Eingangswelle 2 anliegenden Lenkwinkel φ, wie er in der Kurve I der 1 dargestellt ist. At time t0, this takes on the input shaft 2 by the driver steering torque θ according to curve II to. With the occurrence of the steering torque θ, a correction angle φK is generated from the time t0. At time t1, the steering torque θ reaches the input shaft 2 its maximum and remains constant until time t2. From this point in time t2, the desired steering angle is reached from here in the example 10 ° at the input shaft. Consequently, the correction function φK of the curve increases IV until the time t2 at which the desired steering angle is reached. With reaching the steering angle of 10 ° at the input shaft 2 at time t2, the driver's side is exerting and cornering II reproduced steering torque θ, and the course IV of the correction angle φK remains constant until time t3. With the time t3 is an angle change to the motor shaft of the electric motor 5 detectable. In the same measure as the angle function III of the steering angle equivalent φ M takes the correction function IV until at time t4, the steering angle equivalent φM of the motor shaft, the steering angle of 10 ° and the correction function IV has reached zero. By adding the correction curve IV and the angle function III of the steering angle equivalent φM, consequently, the course of the results at the input shaft 2 adjacent steering angle φ, as in the curve I of the 1 is shown.

Es erfolgt also mit anderen Worten eine Kompensation der zeitlichen Verzögerung des Lenkwinkeläquivalents φM durch einen Momentenvergleich zwischen Motorwelle des Elektromotors und der Lenkwelle, d.h. der Schnittstelle zur Lenksäule. Das Moment am Motor wird durch die Lenkunterstützung selbst gebildet und ist innerhalb der Lenkungssoftware bekannt. Das Moment an der Lenkwelle wird durch den vorhandenen Lenkmomentsensor gemessen, d.h. der Fahrerwunsch ermittelt, und liegt somit auch in der Lenkungssoftware vor. In other words, there is a compensation of the time delay of the steering angle equivalent φM by a torque comparison between the motor shaft of the electric motor and the steering shaft, i. the interface to the steering column. The moment on the engine is formed by the steering assistance itself and is known within the steering software. The torque on the steering shaft is measured by the existing steering torque sensor, i. determines the driver's request, and is thus also in the steering software.

Der Winkelfehler durch die Elastizität, d.h. der zeitliche Verzug, wirkt vollständig, wenn man ein verspanntes System vorliegen hat, beispielsweise in dem Augenblick, in dem ein Handmoment vom Fahrer auf die Lenksäule aufgegeben und diese Bewegung komplett durch die Elastizität der Lenkung aufgenommen wird. In diesem Moment ist zwar eine Winkeländerung am Motor noch nicht detektierbar, aber das Handmoment des Fahrers liegt detektierbar vor und ist der Größe nach dem System bekannt. Die gesamte Elastizität des Systems muss vorherbestimmt werden, gegebenenfalls individuell für jede Lenkung und gegebenenfalls mit Temperaturverlauf, sodass in Abhängigkeit vom aufgegebenen Moment ein Zusatzwinkel dem eigentlich vom Motorlagesensor gemessenen Winkel überlagert werden kann. Im realen System entspannt sich die Verspannung zwischen den beiden Messpunkten, d.h. der Messung des Lenkmoments und der Messung des Lenkwinkeläquivalents, mit der Zeit und die Verspannung ist dynamisch. Entsprechend muss über den zeitlichen Verlauf die Überlagerung der Korrektur abhängig vom Handmoment hinzugefügt und wieder entfernt werden, da sich der Winkelversatz durch die Elastizität erst aufbaut und dann wieder abbaut. Die Verläufe zwischen dem momentenabhängigen Aufbau und Abbau des Korrekturwinkels sind zu dem potentiell temperaturabhängig und verschleißabhängig, sodass diese Parameter in eine Implementierung je nach gewünschtem Genauigkeitsgewinn mit berücksichtigt werden müssen. The angular error due to the elasticity, i. the time delay, works completely when you have a tense system, for example, at the moment in which a hand torque given up by the driver on the steering column and this movement is completely absorbed by the elasticity of the steering. Although an angular change in the engine is not yet detectable at this moment, the manual torque of the driver is detectable and is known by the size of the system. The entire elasticity of the system must be predetermined, possibly individually for each steering and possibly with a temperature profile, so that depending on the specified torque, an additional angle can be superimposed on the angle actually measured by the engine position sensor. In the real system, the stress relaxes between the two measurement points, i. The measurement of the steering torque and the measurement of the steering angle equivalent, with time and the tension is dynamic. Correspondingly, over the course of time, the superimposition of the correction has to be added and removed again, depending on the moment of the hand, since the angular offset first builds up due to the elasticity and then degrades again. The curves between the torque-dependent structure and degradation of the correction angle are potentially temperature-dependent and wear-dependent, so that these parameters must be taken into account in an implementation depending on the desired accuracy gain.

7 zeigt das Blockdiagramm einer Einrichtung 10 zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassend den Lenkmomentsensor 9 an der Eingangswelle 2 der elektrischen Lenkung 1, einen Motorlagesensor 8 an der Motorwelle des Elektromotors 5, und einen Prozessor 11, der die Ausgangssignale des Lenkmomentsensors 9 und des Motorlagesensors 8 miteinander verknüpft, aus diesen Signalen die Berechnung des Korrekturwinkels φK durchführt, den Korrekturwinkel φk mit dem Lenkwinkeläquivalent φM des Motorlagesensors 8 verknüpft und das korrigierte Signal als den aktuellen Lenkwinkel φ ausgibt. 7 shows the block diagram of a device 10 for implementing the method according to the invention comprising the steering torque sensor 9 at the input shaft 2 the electric steering 1 a motor position sensor 8th at the motor shaft of the electric motor 5 , and a processor 11 , the output signals of the steering torque sensor 9 and the engine position sensor 8th linked together, from these signals performs the calculation of the correction angle φK, the correction angle φk with the steering angle equivalent φM of the motor position sensor 8th linked and outputs the corrected signal as the current steering angle φ.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Elektrische Lenkung Electric steering
2 2: Eingangswelle input shaft
3 3: Lenkantrieb – Ritzel Steering drive - pinion
4 4: Zahnstange rack
5 5: Elektromotor electric motor
6 6: Steuergerät Elektromotor Control unit electric motor
7 7: Antrieb Motor – Zahnstange Drive motor - rack
8 8th: Motorlagesensor Motor position sensor
9 9: Lenkmomentsensor Steering torque sensor
10 10: Vorrichtung zur Lenkwinkelkorrektur Device for steering angle correction
11 11: Prozessor processor
t0 t0: Zeitpunkt Beginn Lenkvorgang – Aufbau Lenkmoment an der Eingangswelle Timing Start Steering - Build up steering torque on the input shaft
t1 t1: Zeitpunkt maximales Lenkmoment an der Eingangswelle Time maximum steering torque at the input shaft
t2 t2: Zeitpunkt maximaler Lenkwinkel – Abnahme des Lenkmoments an der Eingangswelle Time maximum steering angle - decrease of the steering torque at the input shaft
t3 t3: Zeitpunkt Beginn Lenkunterstützung an der Motorwelle – Aufbau Lenkmoment MotorwelleTime Start of steering assistance on the motor shaft - Structure of the steering torque of the motor shaft
t4 t4: Zeitpunkt Lenkmoment Eingangswelle Null – Lenkwinkeläquivalent Motorwelle maximaler WertTiming Steering torque Input shaft zero - Steering angle equivalent Motor shaft maximum value
φ φ: Lenkwinkel steering angle
φM φM: Lenkwinkeläquivalent an der Motorwelle Steering angle equivalent at the motor shaft
φK .phi.k: Korrekturwinkel correction angle
θ θ: Lenkmoment an der Eingangswelle Steering torque on the input shaft
II: Verlauf des Lenkwinkels an der Eingangswelle Course of the steering angle at the input shaft
IIII: Verlauf des Lenkmoments an der Eingangswelle Course of the steering torque at the input shaft
IIIIII: Verlauf des Lenkwinkeläquivalents an der Motorwelle Course of the steering angle equivalent at the motor shaft
IVIV: Verlauf der Korrekturfunktion Course of the correction function

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 112012002732 T5 [0003]

Claims

Method for generating the steering angle of an electric steering ( 1 ) of a vehicle, wherein the electric steering ( 1 ) an input shaft ( 2 ), one on the input shaft ( 2 ) arranged steering torque sensor ( 9 ), a rack ( 4 ), one on the rack ( 4 ) acting electric motor ( 5 ) and a motor position sensor ( 8th ), and from the signals of the motor position sensor ( 8th ) a steering angle equivalent (φM) is derived, characterized in that for determining the actual steering angle (φ) on the input shaft ( 2 ) the steering angle equivalent (φM) is supplemented by a correction angle (φK).

Method according to Claim 1, characterized in that the correction angle (φK) is a function of that on the input shaft ( 2 ) and the steering angle equivalent (φM).

Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the correction angle (φK) is generated with the application of a steering torque (θ) at a first point in time (t0) and reaches its maximum angle value at a point in time (t2) when the applied steering torque ( θ) decreases again.

A method according to claim 3, characterized in that the correction angle (φK) is reduced from the time (t3) at which the motor position sensor ( 8th ) detects a steering angle equivalent (φM).

A method according to claim 4, characterized in that the correction angle (φK) from the time (t4) assumes the value zero, at which the applied to the input shaft steering torque (θ) reaches zero.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that to determine the current steering angle (φ) on the input shaft, the steering angle equivalent (φM) and the correction angle (φK) are added for the same time points.

Device for generating the steering angle of an electric steering ( 1 ) of a vehicle, wherein the device for carrying out the method according to one of the preceding claims is set up and designed, wherein the electric steering ( 1 ) an input shaft ( 2 ), one on the input shaft ( 2 ) arranged steering torque sensor ( 9 ), a rack ( 4 ), one on the rack ( 4 ) acting electric motor ( 5 ) and a motor position sensor ( 8th ), and from the signals of the motor position sensor ( 8th ) a steering angle equivalent (φM) is derived, characterized in that the device comprises a device ( 11 ) for determining a correction angle (φK) from the signals of the motor position sensor ( 8th ) and the steering torque sensor ( 9 ), the device ( 11 ) for determining the correction angle (φK) the current steering angle (φ) on the input shaft ( 2 ) is determined from the combination of the correction angle (φK) and the steering angle equivalent (φM).