DE102017126672A1

DE102017126672A1 - Lenksystem mit aktiver kompensation von strassenunebenheiten

Info

Publication number: DE102017126672A1
Application number: DE102017126672.0A
Authority: DE
Inventors: Joseph Park; Jan Bremkens; Lodewijk Wijffels; Oliver Nehls
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-11-14
Filing date: 2017-11-13
Publication date: 2018-05-30
Also published as: US20180134312A1; US10501112B2

Abstract

Ein Fahrzeug beinhaltet ein adaptives Frontlenksystem einschließlich eines Hilfsmotors, der einen Overlay-Winkel bereitstellt, der einem Lenkradwinkel überlagert wird. Das externe Drehmoment für den Hilfsmotor wird von einer Steuerung geschätzt und bewertet, um zu bestimmen, ob es aus einer externen Störung resultiert. Wenn ja, bewertet die Steuerung, ob die externe Störung eine Straßenunebenheit ist, z. B. durch Bestimmen, dass die Laufraddrehzahl von der Fahrzeuggeschwindigkeit abweicht, oder dass ein Aufprallort in den Ausgaben der externen Sensoren des Fahrzeugs vorhanden ist. Wenn bestimmt wird, dass eine Straßenunebenheit aufgetreten ist, kann Compliance eingeführt werden, um die Übertragung von Drehmoment auf das Lenkrad zu verringern. Compliance kann eingeführt werden durch Anpassen des Stroms für den Hilfsmotor, eines Sollwinkels für den Hilfsmotor, Reduzieren des Verstärkungsfaktors im Steuerungssystem für den Hilfsmotor oder das Kurzschließen von Leitungen für den Hilfsmotor.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft Servolenksysteme und insbesondere adaptive Servolenksysteme.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Aktive Lenksysteme können die Beziehung zwischen den Lenkeingaben eines Fahrers am Lenkrad und dem Winkel der gelenkten Laufräder (d. h. den Laufradwinkel (RWA)) des Fahrzeugs kontinuierlich und intelligent ändern. Ein aktives Lenksystem variiert zum Beispiel den Grad, in dem sich die Laufräder als Reaktion auf die Lenkraddrehung über ein mechatronisches Hilfssystem drehen. Bei niedrigeren Geschwindigkeiten kann diese Technologie den Betrag verringern, um den das Lenkrad gedreht werden muss (wodurch das Verhalten in Situationen wie Einparken und anderen Verkehrsmanövern in Stadtgebieten verbessert wird), und bei höheren Geschwindigkeiten trägt das System dazu bei, eine durch die erhöhten Geschwindigkeiten erhöhte Reaktionsschnelle der Lenkung zu verhindern (wodurch eine verbesserte Lenkstabilität bereitgestellt wird).
Beispiele für aktive Lenksysteme beinhalten, sind jedoch nicht beschränkt auf ein Steer-by-Wire-System, in dem es keine mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad und dem Lenken der Laufräder gibt, und ein überlagertes Lenksystem, in dem der Lenkwinkel, der durch den Fahrer am Lenkrad generiert wird, auf einen Lenkwinkel überlagert wird, der von einem Servomotor in einem Überlagerungsgetriebe generiert wird, und die Summe der beiden Lenkwinkel auf die Lenkung der Laufräder übertragen wird. Derartige aktive Lenksysteme bieten verschiedene Vorteile, einschließlich zum Beispiel der Fähigkeit, den Winkel der gelenkten Laufräder zu ändern, ohne dass der Eingriff für den Fahrer direkt wahrnehmbar ist.
Das System und die Verfahren, die in diesem Schriftstück offenbart werden, stellen einen verbesserten Ansatz zum Implementieren eines aktiven Lenksystems dar, um mit Straßenunebenheiten umzugehen, die Drehmoment auf die Hände des Fahrers übertragen könnten.
Figurenliste
Um die Vorteile der Erfindung ohne Weiteres verständlich zu machen, erfolgt eine spezifischere Beschreibung der oben kurz dargestellten Erfindung unter Bezugnahme auf die in den beigefügten Zeichnungen dargestellten speziellen Ausführungsformen. Mit der Maßgabe, dass diese Zeichnungen nur typische Ausführungsformen der Erfindung veranschaulichen und somit nicht als Einschränkung ihres Geltungsbereichs anzusehen sind, wird die Erfindung mit eingehenderer Spezifik und Detailliertheit unter Verwendung der beiliegenden Zeichnungen beschrieben und erklärt, in denen Folgendes zu sehen ist:

1 ist eine Schemazeichnung, die die Struktur eines Ausführungsbeispiels eines Systems aufzeigt, das Lenk-Offsets in einem Fahrzeug entsprechend der vorliegenden Offenbarung korrigiert;
2 ist ein Prozessablaufdiagramm eines Verfahrens zum Kompensieren von Straßenunebenheiten nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ist ein Prozessablaufdiagramm eines Verfahrens zum Messen eines externen Drehmoments, das auf ein Lenksystem ausgeübt wird, nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ist ein Prozessablaufdiagramm eines Verfahrens zum Identifizieren extern verursachter Störungen nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 ist ein Prozessablaufdiagramm eines weiteren Verfahrens zum Identifizieren extern verursachter Störungen nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 ist ein Prozessablaufdiagramm noch eines weiteren Verfahrens zum Identifizieren extern verursachter Störungen nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
7 ist eine Schemazeichnung, die ein Szenario veranschaulicht, in dem potenzielle Straßenunebenheiten erkannt werden können.

Obwohl sich die folgende detaillierte Beschreibung auf die dargestellten Ausführungen bezieht, sind für den Fachmann zahlreiche Alternativen, Modifikationen und Variationen davon ersichtlich. Folglich ist beabsichtigt, dass der beanspruchte Gegenstand weit gefasst zu sehen ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es wird nun detailliert auf die verschiedenen Ausführungsformen eingegangen, wofür Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Allerdings ist beabsichtigt, dass diese verschiedenen Ausführungsbeispiele die Offenbarung nicht einschränken. Im Gegenteil ist beabsichtigt, dass die Offenbarung Alternativen, Änderungen und Äquivalente abdeckt.
Ein aktives Lenksystem, wie zum Beispiel Aktive Frontlenkung (AFS), stellt eine elektronisch gesteuerte Überlagerung eines Winkels zum Lenkradwinkel bereit, der vom Fahrer des Fahrzeugs bereitgestellt wird. Der Betrag dieses Überlagerungswinkels („nachstehend bezeichnet als der Überlagerungswinkel“) wird vom AFS-System basierend auf dem Lenkzustand des Lenksystems bestimmt.
So wie der Begriff „Lenkzustand“ in diesem Schriftstück verwendet wird, bezieht er sich auf einige oder alle der Begriffe Lenkradwinkel, Lenkrad-Drehrichtung, Lenkradwinkel-Veränderungsrate, Laufradwinkel, Laufradwinkel-Veränderungsrate, Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeugbeschleunigung, Fahrzeug-Querbeschleunigung und Gierrate zu einem spezifischen Zeitpunkt (d. h. die vom Fahrer des Fahrzeugs zu einem bestimmten Zeitpunkt geschaffene Lenksituation).
Verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung betrachten verschiedene Fahrzeugsensoren, um Signale an eine Steuerung bereitzustellen, und die Steuerung nutzt dann die Signale, um sowohl den Lenkzustand zu bestimmen, als auch Unebenheiten zu entdecken und ihnen entgegenzuwirken. Die Fahrzeugsensoren können bestehende Fahrzeugsensoren beinhalten, soweit verfügbar, wie z. B. aktive Lenksensoren, wie z. B. AFS-Sensor(en), Antiblockier-Bremssystem- (ABS) -Sensor(en), Lenkradwinkel sensoren, Lenkradgeschwindigkeitssensoren, Raddrehzahl sensoren, Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren und einen Stellantriebswinkelsensor, einen Ritzelwinkelsensor oder eine Kombination davon. Da die meisten bestehenden Fahrzeuge die vorstehenden Sensoren bereits beinhalten, betrachten bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung nur die Verwendung bestehender Fahrzeugsensoren. Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung betrachten auch Systeme und Verfahren, die zusätzliche Sensoren nach Bedarf beinhalten und nutzen, um die Signaleingänge bereitzustellen, die in den Systemen und Verfahren der vorliegenden Offenbarung verwendet werden.
Um nun die Zeichnungen zu betrachten, zeigt 1 die Struktur eines Ausführungsbeispiels eines Systems 20 zum Korrigieren von Lenk-Offsets entsprechend der vorliegenden Offenbarung. Ein Kraftfahrzeug 1 beinhaltet ein aktives Lenksystem, wie z. B. ein Aktives Frontlenk- (AFS) -System (dargestellt durch individuell bezeichnete Komponenten). Beim Einsatz kann ein Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 die Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs 1 mit einem Lenkrad 2 steuern, wodurch das Lenkrad 2 um einen Betrag, der gleich einem Lenkradwinkel 3 ist, abgelenkt (d. h. gedreht) wird. Das AFS-System kann zum Beispiel ein Überlagerungsgetriebe 4 beinhalten, das den Lenkradwinkel 3 mit einem Überlagerungswinkel 6 (d. h. einen Overlay-Winkel 6) durch einen Stellantrieb, wie z. B. einen Elektromotor 5, überlagert. Ein resultierender kompensierter Lenkwinkel 7, der den Lenkwinkel 3 und den Überlagerungswinkel 6 beinhaltet, bewegt ein Lenkgetriebe 8, das zwei der Räder 9-1, 9-2, 9-3, 9-4 in eine gewünschte Richtung (d. h. den gewünschten RWA) bewegt. Wie in der Ausführungsform von 1 dargestellt bewirkt in einem Fahrzeug mit Vorderachslenkung der kompensierte Lenkwinkel 7, dass das Lenkgetriebe 8 die Vorderräder 9-1, 9-2 (d. h. die gelenkten Laufräder) des Fahrzeugs 1 bewegt. Das Lenkgetriebe 8 kann einen Hilfsmotor oder ein Hydrauliksystem beinhalten, der/das Unterstützung zum Verändern des Winkels der Laufräder 9-1, 9-2 entsprechend des kompensierten Lenkwinkels 7 bietet.
In verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann das System 20 einen oder mehrere bereits vorhandene Fahrzeugsensoren beinhalten, die innerhalb der verschiedenen Teilsysteme des Fahrzeugs 1 ausgeführt sind, und eine Steuerung 12, die dazu konfiguriert ist, Signale von den Sensoren zu empfangen, einen Lenkzustand basierend auf den Signalen zu bestimmen.
In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das aktive Lenksystem zum Beispiel einen Lenkradwinkelsensor 10, der den Lenkradwinkel 3 zum Bestimmen eines gewünschten Laufradwinkels (RWA) erkennen kann. Insbesondere überlagert das aktive Lenksystem den Lenkradwinkel 3 mit einem Winkel, um einen gewünschten RWA wie nach dem Stand der Technik bekannt zu erreichen.
Das System 20 kann ferner verschiedene zusätzliche Sensoren zum Erkennen und Kompensieren von Straßenunebenheiten beinhalten. Zum Beispiel kann ein Stellantriebswinkelsensor 15 den Überlagerungswinkel 6 erkennen, der vom Elektromotor 5 bereitgestellt wird. Die Sensoren können ferner einen Ritzelwinkelsensor 11, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 13, Raddrehzahlsensoren 14, die mit jedem der Vorderräder 9-1, 9-2 des Fahrzeugs 1 verbunden sind, und/oder einen Lenkradgeschwindigkeitssensor 16 umfassen. Derartige Sensoren können in verschiedenen zusätzlichen Teilsystemen des Fahrzeugs 1 vorliegen, einschließlich zum Beispiel dem Antiblockier-Bremssystem (ABS, nicht abgebildet).
Wie nachstehend beschrieben, kann das vom Elektromotor 5 generierte Drehmoment dazu genutzt werden, äußere Störungen auf die gelenkten Räder 9-1, 9-2 zu erkennen und zu kompensieren. In einigen Ausführungsformen kann das Drehmoment ausgehend vom Strom durch den Motor 5 geschätzt werden. Folglich kann ein Stromsensor 17 diesen Strom messen und einen Ausgang bereitstellen, der diesen Strom der Steuerung 12 anzeigt. Der Stromsensor 17 kann innerhalb des Elektromotors 5 angeordnet oder an anderer Stelle innerhalb des Fahrzeugs 1 platziert sein.
Der Durchschnittsfachmann versteht, dass das in 1 dargestellte System 20 nur als Beispiel dient und beabsichtigt, eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zu veranschaulichen. Folglich können Systeme und Fahrzeuge, die derartige Systeme nach der vorliegenden Offenbarung umfassen, verschiedene Typen, Zahlen und/oder Konfigurationen von Stellantrieben, Steuerungen und/oder Sensoren aufweisen, ohne vom Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung und Ansprüche abzuweichen. Obwohl zum Beispiel das in Bezug auf 1 veranschaulichte und beschriebene System 20 ein AFS-System beinhaltet, berücksichtigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung die Dämpfung von Straßenunebenheiten in Verbindung mit jedem Typ und/oder jeder Konfiguration des aktiven Lenksystems.
Wie in 1 dargestellt, erhält die Steuerung 12 Signale von einigen oder allen von Lenkradwinkelsensor 10, Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 13, Raddrehzahlsensoren 14, Stellantriebswinkelsensor 15, Lenkradgeschwindigkeitssensor 16 und Stromsensor 17. Die Steuerung 12 kann zum Beispiel eine bestehende Fahrzeugsteuerung, wie z. B. die Elektronische Steuereinheit (ECU) des Fahrzeugs 1, oder eine spezifische Steuerung beinhalten, oder die Steuerung kann auf mehr als eine Fahrzeugsteuerung verteilt sein, wie dem Durchschnittsachmann verständlich.
Bezüglich 2 zeigt das dargestellte Verfahren 200 einen grundlegenden Ansatz zur Verringerung der Übertragung von Straßenunebenheiten auf das Lenkrad 2 und die Hände des Fahrers. Als Reaktion auf das Erkennen 202 einer Störung von der Straße, wie z. B. durch ein Schlagloch, Abfall, Bordstein usw., wird zusätzliche Compliance 204 in das System 20 eingeführt. Insbesondere insofern eine Entkopplung zwischen dem Lenkrad 2 und den Laufrädern 9-1, 9-2 besteht, können der Überlagerungswinkel 6 und das vom Elektromotor 5 bereitgestellte Drehmoment gesteuert werden, um die Übertragung von Störungen auf das Lenkrad 2 zu reduzieren.
Die Art und Weise, wie die Straßenunebenheiten erkannt werden 202, kann den Verfahren von einigen oder allen der 3 bis 6 entsprechen.
Die Einführung 204 von Compliance kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. In einem Beispiel ändert die Steuerung 12 den Sollwinkel für den Elektromotor 5. Wenn zum Beispiel der Elektromotor 5 im Uhrzeigersinn dreht und ein externes Drehmoment erkannt wird, das ebenfalls eine Drehung im Uhrzeigersinn verursacht, kann die Steuerung den Sollwinkel für den Motor 5 so anpassen, dass dieser eine Verminderung der Drehung im Uhrzeigersinn anfordert. Wenn in einem anderen Beispiel der Elektromotor 5 im Uhrzeigersinn dreht und eine Straßenunebenheit erkannt wird, die eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn verursacht, kann die Steuerung den Sollwinkel für den Motor 5 anpassen, damit dieser eine Erhöhung der Drehung im Uhrzeigersinn anfordert.
In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 12 durch Anpassung des Stroms zum Motor 5 Compliance einführen. Wenn zum Beispiel eine Straßenunebenheit dazu führt, dass der Motor 5 mehr Drehmoment generiert, um einen Sollwinkel zu erreichen, z. B. die Unebenheit die Laufräder in eine der vom Motordrehmoment induzierten Bewegung entgegengesetzte Richtung zwingt, kann der Strom für den Motor 5 erhöht werden. Wenn eine Straßenunebenheit dazu führt, dass der Motor 5 weniger Drehmoment generiert, z. B. die Laufräder in dieselbe Richtung wie die vom Motordrehmoment induzierte Bewegung zwingt, kann der Strom für den Motor 5 reduziert werden.
In noch einer anderen Ausführungsform kann das Induzieren von Compliance das Reduzieren des Verstärkungsfaktors der Steuerung 12 als Reaktion auf eine Straßenunebenheit beinhalten und so das Lenksystem anpassungsfähiger machen. Dadurch wird die Wirkung von Drehmomentspitzen aufgrund von Straßenunebenheiten reduziert, aber das Fahrzeug 1 folgt noch immer der gewünschten Bahn. Insbesondere kann die Funktion, durch die der Überlagerungswinkel 6 als eine Funktion des Lenkradwinkels 3 bestimmt wird, modifiziert werden, sodass der Überlagerungswinkel 6 als Reaktion auf eine erkannte Straßenunebenheit im Vergleich zum Überlagerungswinkel 6 reduziert wird, der von der Steuerung 12 bei Fehlen der erkannten Straßenunebenheit für einen gegebenen Lenkzustand bestimmt wird.
In noch einer anderen Ausführungsform kann das Dämpfen der Straßenunebenheiten durch Kurzschließen der Leitungen des Elektromotors 5 erreicht werden. Insbesondere bei einem Drehstrommotor führt das Kurzschließen der Leitungen zu einer Dämpfung des an den Motor 5 angelegten Drehmoments, das mit der Drehzahl, mit der der Motor 5 läuft, zunimmt.
In einigen Ausführungsformen können einer oder mehrere dieser Ansätze entsprechend den unterschiedlichen Umständen verwendet werden. Die Steuerung 12 kann zum Beispiel entsprechend einer Größenordnung einer erkannten Straßenunebenheit einen der vorgenannten Ansätze, oder eine Kombination von zwei oder mehr der vorgenannten Ansätze auswählen.
In Bezug auf 3 kann das dargestellte Verfahren 300 dazu verwendet werden, das auf das Lenksystem 20 ausgeübte externe Drehmoment zu schätzen, wie zum Beispiel durch Erkennen des an den Motor 5 angelegten externen Drehmoments. In der Praxis steuert die Steuerung 12 den Überlagerungswinkel 6 durch Anlegen eines Drehmoments an den Motor 5, z. B. durch Versorgung mit einer Strommenge oder Bereitstellen eines Drehmomentsteuerungssignals, das den Motor anweist, einen bestimmten Drehmomentbetrag zu generieren. In einigen Ausführungsformen berechnet die Steuerung 12 dieses Drehmoment als eine Funktion einer Differenz aus einem tatsächlichen Motorwinkel, einem Sollmotorwinkel (z. B. um den gewünschten Überlagerungswinkel zu erreichen) und der Motordrehzahl. Wenn ein externes Drehmoment auf das Lenksystem 20 angelegt wird, wird die Differenz aus dem tatsächlichen und dem Sollwinkel größer, bis ein Drehmomentgleichgewicht zwischen dem externen Drehmoment, dem Motordrehmoment und der Motorbeschleunigung erreicht ist. Infolge dieses Phänomens ist es möglich, zu schätzen, wie groß der externe Drehmomenteingang ist, und auch, ob der Drehmomenteingang vom Fahrer oder von den Laufrädern induziert wird. Das Verfahren 300 stellt einen Ansatz zum Bestimmen des externen Drehmoments auf das Lenksystem 20 bereit. Die 4 bis 7 stellen Ansätze für die Verarbeitung des externen Drehmoments dar, um zu bestimmen, ob es von einer Straßenunebenheit verursacht wurde, sodass zusätzliche Compliance im Lenksystem induziert werden sollte.
Das Verfahren 300 kann das Messen 302 des vom Elektromotor 5 bezogenen Stroms beinhalten, z. B. durch Verwendung des Stromsensors 17 oder eines anderen Mittels. Der gemessene Strom kann als eine Schätzung der Drehmomentabgabe durch den Motor verwendet werden. Zum Beispiel kann der Motor 5 unter verschiedenen Lastzuständen und Eingangsströmen gemessen werden, um eine Funktion abzuleiten, die das Drehmoment als eine Funktion des Eingangsstroms und der Winkelgeschwindigkeit des Motors schätzt. Die Drehzahl des Motors 5 kann von Ausgängen des Stellantriebswinkelsensors 15 abgeleitet werden.
Das Verfahren 300 kann das Schätzen 304 der Reibung beinhalten. Reibung ist eine im Allgemeinen konstante Kraft im Lenksystem 20. Entsprechend kann sie experimentell für das Lenksystem 20 für eine Vielfalt von Situationen (Fahrzeuggeschwindigkeit, Lenkradwinkelgeschwindigkeit, Lenkradwinkel usw.) bestimmt werden. Eine Schätzung der Reibung kann dann basierend auf den Stromwerten für diese Parameter und der experimentell bestimmten Beziehung zwischen diesen Parametern und der Reibung erhalten werden. Alternativ kann die Reibung auch basierend auf Messungen der aktuellen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs bestimmt werden.
Reibung kann zum Beispiel durch Verwendung eines Reibungsmodells (z. B. Coulomb-Modell, Stribeck-Modell) geschätzt werden. Die für diese Modelle erforderlichen Parameter können entweder online oder offline geschätzt werden. Eine weitere Möglichkeit, um Reibung zu schätzen, ist die Beobachtung des Systemverhaltens während spezifischer Betriebsbedingungen, wenn das externe Drehmoment bekannt ist (z. B. Systemhochlauf, Bandende-Kalibrierung).
Das Verfahren 300 kann ferner das Messen 306 einer Winkelposition des Elektromotors 5 beinhalten, z. B. von einem Ausgang des Stellantriebswinkelsensors 15. Ausgänge des Stellantriebswinkelsensors 15 im Zeitverlauf können verwendet werden, um die Drehzahl des Motors zu berechnen 308 und seine Beschleunigung zu berechnen 310. Alternativ können einer oder mehrere separate Sensoren einen oder beide dieser Werte direkt erfassen.
Ein externes Drehmoment kann dann entsprechend den in Schritt 302, 304, 308 und 310 bestimmten Werten berechnet werden 312. Zum Beispiel kann das externe Drehmoment berechnet werden als: $T_{E} = I * a_{M} + D * W_{M} - T_{F} + T_{M},$
wobei T_E das externe Drehmoment ist, I die Rotationsträgheit des Motors, a_M die Beschleunigung des Motors, W_M die Winkelgeschwindigkeit des Motors ist, D der Dämpfung im System (z. B. viskose Reibung) entspricht, T_F das Drehmoment aufgrund der Reibung, T_M das vom Motor 5 ausgeübte Drehmoment ist, wie es ausgehend vom Motorstrom geschätzt wird.
In einigen Ausführungsformen kann eine weniger präzise Schätzung des externen Drehmoments verwendet werden, das noch immer akzeptable Ergebnisse liefern kann. Zum Beispiel können Reibung und Trägheit ignoriert werden oder das externe Drehmoment kann einfach näherungsweise ermittelt werden als das Motordrehmoment, das aufgrund des vom Motor bezogenen Stroms geschätzt wird.
In Bezug auf 4 kann das veranschaulichte Verfahren 400 dazu verwendet werden, Störungen zu erkennen, die durch Aufprall auf die Laufräder 9-1, 9-2 verursacht werden. Das Verfahren 400 kann das Bestimmen 402 des an das Lenksystem 20 angelegten externen Drehmoments oder des an den Elektromotor 5 angelegten externen Drehmoments beinhalten. Zum Beispiel kann das externe Drehmoment nach dem Verfahren 300 von 3 berechnet werden.
Das Verfahren 400 kann ferner das Vergleichen 404 des externen Drehmoments mit einem für den gegenwärtigen Lenkzustand erwarteten externen Drehmoment beinhalten. Spezifisch kann das Drehmoment am Elektromotor 5 für einen gegebenen Lenkzustand konsistent sein. Zum Beispiel können das durch das Lenkrad auf den Elektromotor 5 ausgeübte Drehmoment und das an den Elektromotor 5 von den Laufrädern 9-1, 9-2 für einen gegebenen Lenkzustand übertragene Drehmoment aufgrund von experimentellen Messungen unter verschiedenen Lenkzuständen bekannt sein. Zum Beispiel kann eine Kurvenanpassung, die ein angenähertes externes Drehmoment als eine Funktion einiger oder aller dieser Parameter, die den Lenkzustand definieren, ausgibt, bestimmt werden.
Das Verfahren 400 kann das Bewerten 406 beinhalten, ob die Differenz zwischen dem externen Drehmoment von Schritt 402 und dem erwarteten Drehmoment von Schritt 404 eine Störung anzeigt. Wenn zum Beispiel das externe Drehmoment das erwartete Drehmoment um einen Schwellenbetrag überschreitet, der vom Schwellenwert abhängig sein kann. Bei niedrigen Geschwindigkeiten macht ein Fahrer häufig starke Drehungen am Lenkrad 2, während bei hohen Geschwindigkeiten die Anpassungen kleiner und langsamer erfolgen, da große Bewegungen zu einem Steuerungsverlust führen würden. Folglich kann die Differenz mit einem Schwellenbetrag verglichen werden, der basierend auf der Geschwindigkeit variiert, z. B. abnimmt.
Falls Schritt 406 eine Störung anzeigt, kann das Verfahren 400 eine Bewertung 408 beinhalten, ob die Störung vom Fahrer oder durch einen Aufprall auf die Laufräder 9-1, 9-2 generiert wurde. Beispiele der Verfahren zum Bestimmen, ob eine Störung auf eine Straßenunebenheit zurückzuführen ist, sind nachstehend beschrieben unter den 5 bis 7.
Wenn festgestellt wird 408, dass die Störung nicht vom Fahrer verursacht wurde, wird die Compliance eingeführt 410, wie vorstehend in Bezug auf Schritt 204 von 2 beschrieben.
Wenn keine Störung angezeigt 406 wird oder festgestellt 408 wird, dass die Störung vom Fahrer verursacht wurde, dann wird Compliance nicht eingeführt 410 und das AFS arbeitet auf konventionelle Weise. Ebenso, wenn keine Störung angezeigt 406 wird oder festgestellt 408 wird, dass die Störung vom Fahrer erzeugt wird, wird eine in einer früheren Iteration des Verfahrens 400 eingeführte Compliance 410 möglicherweise aufgehoben. In einigen Ausführungsformen kann die zusätzliche Compliance zu einer Abweichung zwischen einer gewünschten Beziehung zwischen dem Laufradwinkel und dem Lenkradwinkel führen. Entsprechend kann diese Abweichung allmählich umgekehrt werden, um die Stabilität des Fahrzeugs 1 nicht zu beeinträchtigen. Das Aufheben dieser Abweichung kann das Implementieren der Verfahren beinhalten, die in der U.S.-Anmeldung Nr. 14/558,427 eingereicht am 27. Februar 2014, mit dem Titel SYSTEMS AND METHODS FOR CORRECTING STEERING OFFSETS offenbart sind, das durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit in dieses Schriftstück eingeschlossen ist.
Die 5 bis 7 zeigen Ansätze zum Schätzen, ob eine erkannte Störung vom Fahrer verursacht wurde oder das Ergebnis einer Straßenunebenheit ist. Die Ansätze der 5 bis 7 können getrennt oder kombiniert verwendet werden. Wenn zum Beispiel einer der Ansätze der 5 bis 7 eine Straßenunebenheit statt einer Fahrereingabe anzeigt, kann bestimmt werden, dass eine Straßenunebenheit auftritt.
Unter spezifischer Bezugnahme auf 5 kann das veranschaulichte Verfahren 500 Signalausgänge von den Sensoren 14 nutzen, die an oder nahe den Laufrädern 9-1, 9-2 angebaut sind, wie z. B. am Achsschenkel. Die Sensoren 14 können Parameter wie z. B. Raddrehzahl, Achsschenkelbeschleunigung (z. B. aufgrund von Aufprall durch die Straße) oder andere Parameter erkennen.
Das Verfahren 500 kann das Empfangen 502 der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1, z. B. vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 13, sowie das Empfangen 504 der Raddrehzahlen für die Laufräder 9-1, 9-2 von den Sensoren 14 beinhalten. Schritt 504 kann ferner das Empfangen einer Beschleunigungsmessung von den Sensoren 14, z. B. eine vertikale Beschleunigung der Laufräder 9-1, 9-2, beinhalten.
Das Verfahren 500 kann die Bewertung 506 beinhalten, ob die Geschwindigkeit von Schritt 502 und die Sensorausgänge von Schritt 504 Schlupf anzeigen. Insbesondere dort, wo die Raddrehzahl von Schritt 504 für eines der Laufräder 9-1, 9-2 um einen Schwellenbetrag langsamer oder schneller ist als die Fahrzeuggeschwindigkeit von Schritt 502, kann bestimmt 508 werden, dass eine Straßenunebenheit anzuzeigen ist. Ebenso kann, wenn festgestellt 506 wird, dass die Geschwindigkeit eines Rades von der Geschwindigkeit des anderen Rades aufgrund des aktuellen Kurvenradius des Fahrzeugs 1 um einen darüberliegenden Schwellenbetrag abweicht, eine anzuzeigende Straßenunebenheit festgestellt 508 werden. Wo die vertikale Beschleunigung der Laufräder 9-1, 9-2 gemessen wird, kann bestimmt werden 508, dass ein Wert der vertikalen Beschleunigung in einem oder beiden Laufrädern, von dem festgestellt wird 506, dass er über dem Schwellenwert liegt, eine Straßenunebenheit anzeigt.
In Bezug auf 6 unter gleichzeitiger Bezugnahme auf 7 kann ein Verfahren 600 das Erkennen von Straßenunebenheiten durch den Einsatz von einer oder mehreren nach vorne gerichteten Kameras 702a, 702b oder sonstiger Sensoren 704a, 704b beinhalten, die an einem Fahrzeug 700 angebaut sind, einschließlich der Steuerung 12 und eines Lenksystems 20, wie vorstehend beschrieben. Zum Beispiel können die Sensoren 704a, 704b RADAR- (radio distancing and ranging) -Sensoren, LIDAR- (light distancing and ranging) -Sensoren, SONAR-(sound navigation and ranging) -Sensoren, Ultraschallsensoren und Ähnliches beinhalten.
Das Verfahren 600 kann das Empfangen 602 von Ausgängen der Sensorvorrichtungen 702a, 702b, 704a, 704b und die Analyse 604 von Ausgängen der Sensorvorrichtungen 702a, 702b, 704a, 704b für Merkmale beinhalten, die Radaufprallstellen anzeigen. Zum Beispiel kann die Steuerung 12 ein Bodenniveau in den Sensordaten, Löcher oder Vorsprünge 706 auf diesem Bodenniveau identifizieren. Löcher oder Vorsprünge, die sich in den Bahnen 708a, 708b der Laufräder 9-1, 9-2 befinden, können während der Analyseschritte 604 identifiziert werden. Wenn ein Loch oder ein Vorsprung 706 identifiziert wird und festgestellt wird 606, dass es/er wahrscheinlich einen Aufprall der Laufräder 9-1, 9-2 verursachen wird, dann kann eine erkannte Störung unmittelbar nach dem Erkennen als eine Straßenunebenheit bestimmt 608 werden, z. B. wenn sie innerhalb eines zeitlichen Schwellenwerts erkannt wird, den die Laufräder 9-1, 9-2 benötigen, um am Ort des erkannten Lochs oder Vorsprungs 706 anzukommen.
In der vorstehenden Offenbarung wurde auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen, die Bestandteil dieses Schriftstücks sind und in denen bildhaft spezifische Ausführungen dargestellt sind, in denen die Offenbarung betrieben werden kann. Es versteht sich, dass andere Ausführungen verwendet und strukturelle Änderungen durchgeführt werden können, ohne vom Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Verweise in der Spezifikation auf „eine einzige Ausführungsform“, „eine Ausführungsform“, „ein Ausführungsbeispiel“ usw. zeigen an, dass die beschriebene Ausführungsform ein/e besondere/s Merkmal, Struktur oder Eigenschaft umfassen kann, aber nicht notwendigerweise jede Ausführungsform das besondere Merkmal, die besondere Struktur oder Eigenschaft umfasst. Darüber hinaus beziehen sich derartige Ausdrücke nicht notwendigerweise auf dieselbe Ausführungsform. Ferner, wenn ein besonderes Merkmal, eine besondere Struktur oder Eigenschaft im Zusammenhang mit einer Ausführungsform beschrieben wird, wird vorgebracht, dass es innerhalb des Kenntnisbereichs eines Fachmanns liegt, das derartige Merkmal, die derartige Struktur oder Eigenschaft im Zusammenhang mit anderen Ausführungsformen zu beeinflussen, egal ob dies ausdrücklich beschrieben ist oder nicht.
Ausführungen der in diesem Schriftstück offenbarten Systeme, Geräte und Verfahren können einen Spezial- oder Allzweckcomputer, einschließlich Computerhardware, wie zum Beispiel einen oder mehrere Prozessoren und den Systemspeicher, wie in diesem Schriftstück behandelt, enthalten oder verwenden. Ausführungen innerhalb des Geltungsbereichs der vorliegenden Offenbarung können auch physische oder andere computerlesbare Speichermedien zum Transportieren oder Speichern von computerausführbaren Befehlen und/oder Datenstrukturen enthalten. Derartige computerlesbare Speichermedien können beliebige verfügbare Medien sein, auf die ein Allzweck- oder Spezialcomputersystem zugreifen kann. Die computerlesbaren Medien, die die computerausführbaren Befehle speichern, sind Computerspeichermedien (Geräte). Die computerlesbaren Medien, auf denen sich die computerausführbaren Befehle befinden, sind Übertragungsmedien. Somit können Ausführungen der Offenbarung beispielhaft und nicht zum Zweck der Einschränkung mindestens zwei deutlich verschiedene Arten von computerlesbaren Medien umfassen: Computerspeichermedien (Geräte) und Übertragungsmedien.
Zu den Computerspeichermedien (Geräten) zählen RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM, Solid-State-Laufwerke („SSD“) (z. B. basierend auf RAM), Flashspeicher, Phasenwechselspeicher („PCM“), sonstige Speichertypen, sonstige optische Plattenspeicher oder sonstige magnetische Speichergeräte, oder jedes andere Medium, das zum Speichern von gewünschten Programmcodemitteln in Form von computerausführbaren Befehlen oder Datenstrukturen verwendet werden kann und auf das ein Allzweck- oder Spezialcomputer zugreifen kann.
Eine in diesem Schriftstück offenbarte Ausführung der Geräte, Systeme und Verfahren kann über ein Computernetzwerk kommunizieren. Ein „Netzwerk“ ist als eine oder mehrere Datenverbindungen definiert, die den Transport von elektronischen Daten zwischen Computersystemen und/oder Modulen und/oder anderen elektronischen Geräten ermöglichen. Wenn Informationen über ein Netzwerk oder eine andere Kommunikationsverbindung (entweder festverdrahtet, drahtlos oder eine Kombination davon) an einen Computer übertragen oder übermittelt werden, so betrachtet der Computer die Verbindung korrekterweise als ein Übertragungsmedium. Übertragungsmedien können ein Netzwerk und/oder Datenverbindungen umfassen, die dazu verwendet werden können, ein gewünschtes Programmcodemittel in Form von computerausführbaren Befehlen oder Datenstrukturen zu transportieren, und auf die ein Allzweck- oder Spezialcomputer zugreifen kann. Kombinationen des oben Genannten sind ebenfalls in den Geltungsbereich der computerlesbaren Medien aufzunehmen.
Computerausführbare Anweisungen enthalten zum Beispiel Befehle und Daten, die bei Ausführung auf einem Prozessor einen Allzweckcomputer, einen Spezialcomputer oder eine Spezialverarbeitungsvorrichtung veranlassen, eine bestimmte Funktion oder Gruppe von Funktionen auszuführen. Die computerausführbaren Befehle können zum Beispiel Binärprogramme, Zwischenformatbefehle, wie z. B. Assemblersprache oder sogar Quellcode sein. Obwohl der Gegenstand in einer Sprache beschrieben wurde, die spezifisch für strukturelle Merkmale und/oder methodische Handlungen ist, versteht es sich, dass der in den angehängten Ansprüchen definierte Gegenstand nicht notwendigerweise auf die beschriebenen Merkmale oder vorstehend beschriebenen Handlungen beschränkt ist. Vielmehr werden die beschriebenen Merkmale und Handlungen als beispielhafte Formen für das Umsetzen der Ansprüche offenbart.
Fachleute werden anerkennen, dass die Offenbarung in Netzwerkrechnerumgebungen mit vielen Arten von Computersystemkonfigurationen, einschließlich im Armaturenbrett integrierten Bordcomputern, Personalcomputern, Desktopcomputern, Laptopcomputern, Nachrichtenprozessoren, Handheld-Geräten, Multiprozessorsystemen, Datennetzen, mikroprozessorbasierter oder programmierbarer Unterhaltungselektronik, Netzwerk-PCs, Minicomputern, Großrechnern, Mobiltelefonen, PDAs, Tablets, Pagern, Routern, Switches, verschiedenen Speichergeräten und dergleichen praktiziert werden kann. Die Offenbarung kann auch in dezentralisierten Systemumgebungen praktiziert werden, wo sowohl lokale als auch räumlich abgesetzte Computersysteme, die (entweder durch festverdrahtete Datenverbindungen, drahtlose Datenverbindungen oder durch eine Kombination von festverdrahteten und drahtlosen Datenverbindungen) über ein Netzwerk verbunden sind, Aufgaben ausführen. In einer dezentralisierten Systemumgebung können Programmmodule sowohl in lokalen als auch in räumlich abgesetzten Speichervorrichtungen angeordnet sein.
Ferner können die in diesem Schriftstück beschriebenen Funktionen, soweit zutreffend, in einem oder mehreren von: Hardware, Software, Firmware, digitalen Komponenten oder analogen Komponenten ausgeführt werden. Zum Beispiel können ein oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASIC) programmiert werden, um das eine oder die mehreren der in diesem Schriftstück beschriebenen Systeme und Verfahren auszuführen. Bestimmte Begriffe werden in der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen verwendet, um auf besondere Systemkomponenten zu verweisen. Wie ein Fachmann erkennt, können Komponenten durch unterschiedliche Bezeichnungen benannt werden. Dieses Dokument beabsichtigt nicht, zwischen Komponenten zu unterscheiden, die sich in der Bezeichnung, nicht aber in der Funktion unterscheiden.
Es ist zu beachten, dass die vorstehend erörterten Sensorausführungsformen Computerhardware, Software, Firmware oder irgendeine Kombination davon umfassen können, um mindestens einen Teil ihrer Funktionen auszuführen. Zum Beispiel kann ein Sensor einen Computercode umfassen, der dazu konfiguriert ist, auf einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt zu werden, und er kann Hardwarelogik-/Stromkreise umfassen, die durch den Computercode gesteuert werden. Diese Beispielgeräte werden in diesem Dokument zu Veranschaulichungszwecken bereitgestellt und bezwecken nicht einschränkend zu sein. Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können in weiteren Arten von Geräten umgesetzt werden, wie einschlägigen Fachleuten bekannt sein dürfte.
Mindestens einige Ausführungsformen der Offenbarung sind auf Computerprogrammprodukte gerichtet, die eine derartige auf einem beliebigen auf dem Computer einsetzbaren Medium gespeicherte Logik (z. B. in Form von Software) umfassen. Derartige Software veranlasst bei Ausführung auf einem oder mehreren Datenverarbeitungsgeräten ein Gerät, wie in diesem Schriftstück beschrieben zu arbeiten.
Während verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung vorstehend beschrieben wurden, sollte es sich verstehen, dass sie nur beispielhaft vorgelegt wurden, und nicht als Einschränkung. Für Fachleute ist es offensichtlich, dass daran verschiedene Änderungen in Form und Detail durchgeführt werden können, ohne vom Wesen und Geltungsbereich der Offenbarung abzuweichen. Somit sollte die Breite und der Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht auf eine der vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt werden, sondern sollten nur gemäß den folgenden Ansprüchen und deren Äquivalenten definiert werden. Die vorstehende Beschreibung wurde zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung vorgelegt. Sie bezweckt nicht erschöpfend zu sein oder die Offenbarung auf die konkret offenbarte Form zu beschränken. Zahlreiche Änderungen und Varianten sind angesichts der vorstehenden Lehre möglich. Ferner ist zu beachten, dass beliebige oder alle der vorstehend erwähnten alternativen Ausführungen in jeder gewünschten Kombination zur Bildung zusätzlicher Hybridausführungen der Offenbarung verwendet werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 14558427 [0037]

Claims

Verfahren, umfassend: Erkennen einer externen Störung für die Laufräder eines Fahrzeugs durch eine Steuerung; und als Reaktion auf das Erkennen der externen Störung, Anpassen der für einen Hilfsmotor bereitgestellten Leistung, damit dieser wirksam Compliance zwischen den Laufrädern und einem Lenkrad einführen kann.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einführen von Compliance das Anpassen eines Sollwinkels für den Hilfsmotor beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einführen von Compliance das Anpassen des Stroms für den Hilfsmotor beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einführen von Compliance das Reduzieren des Stroms für den Hilfsmotor beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einführen von Compliance das Kurzschließen der Leitungen des Hilfsmotors beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Erkennen der externen Störung für die Laufräder umfasst: Bestimmen eines externen, an den Hilfsmotor angelegten Drehmoments; und Bestimmen, dass das externe Drehmoment aus einer externen Störung resultiert.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Bestimmen des externen, an den Hilfsmotor angelegten Drehmoments umfasst: Berechnen des externen Drehmoments als Funktion der Beschleunigung, der Rotationsträgheit und Motordrehzahl und der Reibung in einem Lenksystem, bei dem das Lenkrad mit den Laufrädern gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Bestimmen, dass das externe Drehmoment aus einer externen Störung resultiert, umfasst: Bestimmen, dass eine Drehzahl von einem oder mehreren der Laufräder von einer Fahrzeuggeschwindigkeit abweicht.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Bestimmen, dass das externe Drehmoment aus einer externen Störung resultiert, umfasst: Bestimmen, dass ein Drehmomentausgang durch den Hilfsmotor für eine Differenz zwischen einem Istwinkel des Hilfsmotors und einem von der Steuerung bestimmten Sollwinkel von einem erwarteten Drehmomentausgang abweicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das durch eine Steuerung erfolgte Erkennen der externen Störung für die Laufräder des Fahrzeugs umfasst: Bestimmen eines Hindernisses unter Verwendung eines am Fahrzeug angebrachten Sensors; und Bestimmen, dass das Hindernis auf einer Bahn von einem der Laufräder liegt.
Fahrzeug, umfassend: ein Lenkrad; einen mit dem Lenkrad gekoppelten Lenkradsensor, der dazu konfiguriert ist, die Drehung des Lenkrads zu erfassen; Laufräder, die am Fahrzeug angebaut sind; ein Lenksystem, mit dem das Lenkrad an die Laufräder gekoppelt ist; einen Hilfsmotor, der an das Lenksystem gekoppelt ist; eine Steuerung, die an den Lenkradsensor und den Hilfsmotor gekoppelt ist, wobei die Steuerung dazu programmiert ist, eine externe Störung für die Laufräder eines Fahrzeugs zu erkennen; und als Reaktion auf das Erkennen der externen Störung die für einen Hilfsmotor bereitgestellte Leistung anzupassen, der die Einführung von Compliance zwischen den Laufrädern und dem Lenkrad bewirkt.
System nach Anspruch 11, wobei die Steuerung dazu programmiert ist, Compliance durch Anpassung eines Sollwinkels für den Hilfsmotor einzuführen.
System nach Anspruch 11, wobei die Steuerung dazu programmiert ist, Compliance durch Anpassung des Stroms für den Hilfsmotor einzuführen.
System nach Anspruch 11, wobei die Steuerung dazu programmiert ist, Compliance durch Reduzierung des Stroms für den Hilfsmotor einzuführen.
System nach Anspruch 11, wobei die Steuerung dazu programmiert ist, Compliance durch Kurzschließen der Leitungen für den Hilfsmotor einzuführen.
System nach Anspruch 11, wobei die Steuerung dazu programmiert ist, die externe Störung für die Laufräder zu erkennen durch: Bestimmen eines externen, an den Hilfsmotor angelegten Drehmoments; und Bestimmen, dass das externe Drehmoment aus einer externen Störung resultiert.
System nach Anspruch 16, wobei die Steuerung dazu programmiert ist, das externe, an den Hilfsmotor angelegte Drehmoments zu bestimmen durch Berechnen des externen Drehmoments als Funktion der Beschleunigung, der Rotationsträgheit und Motordrehzahl und der Reibung in einem Lenksystem, bei dem das Lenkrad mit den Laufrädern gekoppelt ist.
System nach Anspruch 17, wobei die Steuerung dazu programmiert ist, zu bestimmen, dass das externe Drehmoment aus einer externen Störung resultiert, durch: Bestimmen, dass eine Drehzahl von einem oder mehreren der Laufräder von einer Fahrzeuggeschwindigkeit abweicht.
System nach Anspruch 17, wobei die Steuerung dazu programmiert ist, zu bestimmen, dass das externe Drehmoment aus einer externen Störung resultiert, durch: Bestimmen, dass ein Drehmomentausgang durch den Hilfsmotor für eine Differenz zwischen einem Istwinkel des Hilfsmotors und einem von der Steuerung bestimmten Sollwinkel von einem erwarteten Drehmomentausgang abweicht.
System nach Anspruch 11, wobei die Steuerung dazu programmiert ist, die externe Störung für die Laufräder des Fahrzeugs zu erkennen durch: Bestimmen eines Hindernisses unter Verwendung eines am Fahrzeug angebrachten Sensors; und Bestimmen, dass das Hindernis auf einer Bahn von einem der Laufräder liegt.