DE102017213415A1

DE102017213415A1 - Verfahren zum Betrieb einer Lenkvorrichtung

Info

Publication number: DE102017213415A1
Application number: DE102017213415.1A
Authority: DE
Inventors: Thomas Seibold; Florian Mueller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-08-02
Filing date: 2017-08-02
Publication date: 2019-02-07
Anticipated expiration: 2037-08-03
Also published as: DE102017213415B4; WO2019025061A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betrieb einer Lenkvorrichtung, wobei zur zumindest teilweisen Kompensation von Störschwingungen, insbesondere von Lenkraddrehschwingungen während eines Betriebs der Lenkvorrichtung in einem Fahrzeug (10a), wenigstens eine mit der Störschwingung korrelierte Störkenngröße (12a-d) ermittelt und einer Übertragungsfunktion, welche zur Erzeugung eines Kompensationssignals (14a-d) vorgesehen ist, zugeführt wird.Es wird vorgeschlagen, dass die Störkenngröße (12a-d) unter Verwendung zumindest einer ersten Vibrationskenngröße (16a) wenigstens eines ersten Fahrzeugrads (20a) und zumindest einer zweiten Vibrationskenngröße (18a) wenigstens eines zweiten Fahrzeugrads (22a) ermittelt wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betrieb einer Lenkvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zudem betrifft die Erfindung ein Steuergerät gemäß Anspruch 11, eine Lenkvorrichtung gemäß Anspruch 12 sowie ein Fahrzeug gemäß Anspruch 13.
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zum Betrieb von Lenkvorrichtungen bekannt, wobei zur zumindest teilweisen Kompensation von Störschwingungen, wie insbesondere Lenkraddrehschwingungen, ein mit der Störschwingung korreliertes lenkspindelseitiges Drehmomentsignal ermittelt und einer Übertragungsfunktion als Eingangssignal zugeführt wird. Die Übertragungsfunktion berechnet anschließend auf Basis des Drehmomentsignals ein aktives Gegenmoment und führt dieses Gegenmoment einem Elektromotor der Lenkvorrichtung zu. Die Übertragungsfunktion wird dabei in der Regel iterativ anhand einzelner Fahrzeuge einer bestimmten Fahrzeugvariante bestimmt und während einer Herstellung eines Fahrzeugs in einem Steuergerät abgespeichert. Derartige bekannte Verfahren weisen jedoch mehrere Nachteile auf.
Einerseits streut das Verhalten der Übertragungsfunktion aufgrund fertigungsbedingter Toleranzen und/oder Alterungserscheinungen über die Zeit sowie die Fahrzeuge der Fahrzeugvariante stark, sodass eine Anpassung und/oder Optimierung der Übertragungsfunktion durchgeführt werden muss, um ein korrektes Kompensationsverhalten zu gewährleisten. Eine Anpassung und/oder Optimierung der Übertragungsfunktion während eines normalen Fahrbetriebs ist jedoch nur schwer möglich, da die genauen Ursachen für die Streuung der Übertragungsfunktion nicht bekannt sind und/oder während des normalen Fahrbetriebs nicht ermittelt werden. Dies führt dazu, dass erst durch Versuche und Rücksprachen Reklamationen Bereiche bekannt werden, in welchen die Übertragungsfunktion angepasst werden muss.
Darüber hinaus verfügen Fahrzeuge heutzutage oftmals über einen autonomen und/oder teilautonomen Fahrmodus, bei welchen das Fahrzeug zumindest temporär ohne die Hände am Lenkrad gefahren werden kann. In diesem Fall ist das lenkspindelseitige Drehmomentsignal, welches insbesondere der Übertragungsfunktion als Eingangssignal dient, meist geringer, da das Moment primär nicht mehr von der Handkraft, sondern von der Trägheit des Lenkrads aufgebracht wird. Dies und auch die dadurch veränderte Übertragungsstrecke kann die Kompensation von Lenkraddrehschwingungen erschweren.
Analoges gilt auch für sogenannte Steer-by-Wire-Lenksysteme, welche ohne eine direkte mechanische Verbindung zwischen Lenkrad und gelenkten Rädern auskommen und bei welchen ein Lenkbefehl ausschließlich elektrisch weitergeleitet wird. Die fehlende mechanische Verbindung führt auch in diesem Fall dazu, dass anhand des lenkspindelseitigen Drehmomentsignals Störschwingungen, insbesondere in einem shimmykritischen Frequenzbereich und/oder in einem Frequenzbereich der Lenkraddrehschwingungen, im Lenksystem nicht erkannt und folglich auch nicht kompensiert werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, ein Verfahren mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Kompensationswirkung bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 sowie die Merkmale der Ansprüche 11, 12 und 13 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betrieb einer Lenkvorrichtung, wobei zur zumindest teilweisen Kompensation von Störschwingungen, insbesondere während eines Betriebs der Lenkvorrichtung in einem Fahrzeug, wenigstens eine mit der Störschwingung korrelierte Störkenngröße ermittelt und einer Übertragungsfunktion, welche zur Erzeugung eines Kompensationssignals vorgesehen ist, zugeführt wird.
Es wird vorgeschlagen, dass die Störkenngröße unter Verwendung zumindest einer ersten Vibrationskenngröße wenigstens eines ersten Fahrzeugrads, vorteilhaft eines ersten Vorderrads, und zumindest einer zweiten Vibrationskenngröße wenigstens eines zweiten Fahrzeugrads, vorteilhaft eines zweiten Vorderrads, ermittelt wird. Insbesondere werden dabei zur Ermittlung der Störkenngröße zumindest die erste Vibrationskenngröße und die zweite Vibrationskenngröße miteinander kombiniert und/oder miteinander verrechnet und zu der Störkenngröße zusammengefasst. Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere ein besonders flexibles Verfahren bereitgestellt werden, welches eine Wirksamkeit einer Kompensation der Störschwingungen verbessert. Darüber hinaus kann vorteilhaft eine Effizienz, insbesondere eine Herstelleffizienz, eine Wartungseffizienz, eine Kompensationseffizienz und/oder eine Kosteneffizienz, verbessert werden.
Unter einer „Lenkvorrichtung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines Lenksystems, insbesondere eines Fahrzeugs und vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs, verstanden werden. Insbesondere kann die Lenkvorrichtung auch das gesamte Lenksystem umfassen. Zudem umfasst die Lenkvorrichtung insbesondere eine Recheneinheit, welche dazu vorgesehen ist, das Verfahren zum Betrieb der Lenkvorrichtung auszuführen. Darüber hinaus kann die Lenkvorrichtung weitere Bauteile und/oder Baugruppen umfassen, wie beispielsweise wenigstens eine, vorzugsweise als Lenkrad ausgebildete, Lenkeinheit, wenigstens eine Lenksäule, insbesondere mit zumindest einer Lenkspindel, wenigstens ein Lenkgetriebe, eine, insbesondere mit dem Lenkgetriebe in Wirkverbindung stehende, Unterstützungseinheit zur Erzeugung und/oder Bereitstellung einer Lenkunterstützung und/oder wenigstens ein Fahrdynamikregelsystem. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
Zudem soll unter einer „Recheneinheit“ insbesondere eine elektronische Einheit verstanden werden, welche einen Informationseingang, eine Informationsverarbeitung und eine Informationsausgabe aufweist. Vorteilhaft weist die Recheneinheit ferner zumindest einen Prozessor, zumindest einen Speicher, zumindest ein Ein- und/oder Ausgabemittel, zumindest ein Betriebsprogramm, zumindest eine Regelroutine, zumindest eine Steuerroutine, zumindest eine Kompensationsroutine, zumindest eine Berechnungsroutine und/oder zumindest eine Auswerteroutine auf. Insbesondere ist die Recheneinheit zumindest dazu vorgesehen, insbesondere mittels der Kompensationsroutine und einer vorzugsweise innerhalb des Speichers der Recheneinheit hinterlegten Übertragungsfunktion, insbesondere der bereits zuvor genannten Übertragungsfunktion, die Störschwingungen zumindest teilweise zu kompensieren. Dazu wird in zumindest einem Betriebszustand in Abhängigkeit der Störkenngröße und unter Verwendung der Übertragungsfunktion ein Kompensationssignal, insbesondere ein Kompensationsmotormoment, erzeugt, welches zur zumindest teilweisen Kompensation der Störschwingungen der Unterstützungseinheit, insbesondere dem Motor der Unterstützungseinheit, oder alternativ einem, insbesondere zusätzlichen, weiteren Motor der Lenkvorrichtung zugeführt wird. Besonders vorteilhaft umfasst die Lenkvorrichtung und bevorzugt die Recheneinheit ferner eine Aktivierungseinheit, welche dazu vorgesehen ist, eine Kompensation der Störschwingungen, insbesondere mittels der Kompensationsroutine und der Übertragungsfunktion, in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Fahrzeugs und/oder der Lenkvorrichtung, wie beispielsweise einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit, eines aktuellen Lenkwinkels und/oder einer aktuellen Auslastung eines Bordnetzes, zu aktivieren und/oder zu deaktivieren. Vorzugsweise ist die Recheneinheit zudem in ein Steuergerät der Lenkvorrichtung integriert.
Darüber hinaus soll unter einer „Störschwingung“ insbesondere eine in der Lenkvorrichtung und/oder im Lenksystem auftretende Schwingung, vorzugsweise in einem shimmykritischen Frequenzbereich und/oder in einem für Lenkraddrehschwingungen üblichen Frequenzbereich, verstanden werden, welche insbesondere auf einer Fahrzeugstörung beruht und beispielsweise durch eine Unwucht und/oder Störung in zumindest einer Bremsscheibe C,brake judder“) und/oder eine Unwucht und/oder Störung in zumindest einem Fahrzeugrad („shimmy“) verursacht ist. Die Störschwingung kann dabei insbesondere in oder an der Lenksäule, im oder am Lenkgetriebe und/oder in oder an der Lenkeinheit auftreten, wobei in letzterem Fall die Störschwingung als Lenkraddrehschwingung ausgebildet sein kann. Ferner soll unter einer „Störkenngröße“ insbesondere eine mit der Störschwingung korrelierte Kenngröße verstanden werden, welche von der Übertragungsfunktion zumindest bei der Erzeugung des Kompensationssignals berücksichtigt und/oder verwendet wird. Darüber hinaus soll unter einer „Vibrationskenngröße“ insbesondere eine Kenngröße verstanden werden, welche insbesondere zumindest einem, vorzugsweise genau einem, der Fahrzeugräder zugeordnet ist und insbesondere mit einer Vibration des entsprechenden Fahrzeugrads korreliert ist. Vorzugsweise stammt die Vibrationskenngröße dabei von einem der Fahrzeugräder direkt und/oder von einem mit dem Fahrzeugrad in Verbindung stehenden Bauteil, insbesondere der Bremsscheibe.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass zur Optimierung der zumindest teilweisen Kompensation der Störschwingungen wenigstens ein, insbesondere interner, Kompensationsparameter der Übertragungsfunktion, welcher insbesondere mit einem Kompensationsverhalten der Übertragungsfunktion korreliert ist, unter Verwendung der Störkenngröße angepasst wird. Hierdurch kann insbesondere eine Anpassung und/oder Optimierung der Übertragungsfunktion, insbesondere im Betrieb, durchgeführt werden, wodurch vorteilhaft ein korrektes Kompensationsverhalten gewährleistet werden kann und insbesondere fertigungsbedingte Toleranzen und/oder Alterungserscheinungen ausgeglichen werden können.
Alternativ oder zusätzlich wird vorgeschlagen, dass die Störkenngröße der Übertragungsfunktion zur Erzeugung des Kompensationssignals als Eingangssignal zugeführt wird. Insbesondere entspricht das Kompensationssignal dabei einem Ausgangssignal der Übertragungsfunktion, sodass die Störkenngröße in diesem Fall mittels der Übertragungsfunktion in das Kompensationssignal umgesetzt wird. Die Störkenngröße kann der Übertragungsfunktion dabei insbesondere direkt als Eingangssignal zugeführt werden. Vorzugsweise wird die Störkenngröße jedoch vor einem Zuführen auf Basis einer Radfrequenz wenigstens eines der Fahrzeugräder gefiltert. Die Radfrequenz wird dabei vorteilhaft aus einem aktuellen Raddrehzahlsignal eines einzelnen Fahrzeugrads des Fahrzeugs oder einer aus zumindest zwei Fahrzeugrädern des Fahrzeugs ermittelten, vorzugsweise berechneten, Größe, bevorzugt einem Mittelwert der Raddrehzahlen der Fahrzeugräder, ermittelt. Bevorzugt erfolgt die Filterung ferner mittels eines, vorteilhaft frequenzveränderlichen, Bandpasses, dessen Resonanzfrequenz vorzugsweise unter Verwendung der Radfrequenz, des Raddrehzahlsignals, einer aktuellen Radgeschwindigkeit und/oder einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt wird. Hierdurch kann insbesondere eine von einem lenkspindelseitigen Drehmomentsignal unabhängige Kompensation der Störschwingungen erreicht werden. Zudem kann das Verfahren in diesem Fall auch vorteilhaft bei sogenannten Steer-by-Wire-Lenksystemen eingesetzt werden, bei welchen ein lenkspindelseitiges Drehmomentsignal keine Rückschlüsse über Störschwingungen im Lenksystem liefert.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die erste Vibrationskenngröße auf Basis eines ersten Raddrehzahlsignals des ersten Fahrzeugrads und die zweite Vibrationskenngröße auf Basis eines zweiten Raddrehzahlsignals des zweiten Fahrzeugrads ermittelt wird. Vorteilhaft wird die erste Vibrationskenngröße dabei aus dem ersten Raddrehzahlsignal und die zweite Vibrationskenngröße aus dem zweiten Raddrehzahlsignal extrahiert und/oder bestimmt. Darüber hinaus werden das erste Raddrehzahlsignal und/oder das zweite Raddrehzahlsignal vorzugsweise mittels einer Sensoreinheit, welche vorzugsweise mehrere Raddrehzahlsensoren aufweisen kann, erfasst und/oder aus einem Fahrzeugsteuergerät oder Fahrzeug-Bus-System abgerufen. Hierdurch können die Vibrationskenngrößen insbesondere vorteilhaft schnell, insbesondere um die Störung zu berechnen, und/oder einfach ermittelt werden.
Die Lenkvorrichtung könnte beispielsweise eine zusätzliche Funktionseinheit umfassen, welche ausschließlich zur Ermittlung der Vibrationskenngrößen und/oder der Störkenngröße vorgesehen ist. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird jedoch vorgeschlagen, dass ein Fahrdynamikregelsystem zur Ermittlung der Störkenngröße verwendet wird. Insbesondere ist das Fahrdynamikregelsystem dabei zumindest dazu vorgesehen, die erste Vibrationskenngröße aus dem ersten Raddrehzahlsignal und die zweite Vibrationskenngröße aus dem zweiten Raddrehzahlsignal zu extrahieren und zu der Störkenngröße zusammenzufassen. Hierdurch können die Vibrationskenngrößen insbesondere vorteilhaft kostengünstig ermittelt werden, da insbesondere auf die Verwendung zusätzlicher Funktionseinheiten und/oder Sensoren verzichtet werden kann.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Störkenngröße zumindest zur Ermittlung eines an einer Lenkeinheit auftretenden und insbesondere von einem Fahrer unabhängigen Stör-Handmoments verwendet wird. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhafte Analyse und/oder Auswertung des mit der Störschwingung korrelierten Stör-Handmoments erreicht werden.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die erste Vibrationskenngröße zumindest mit einer Fahrzeugradunwucht des ersten Fahrzeugrads und die zweite Vibrationskenngröße zumindest mit einer Fahrzeugradunwucht des zweiten Fahrzeugrads korreliert ist. Hierdurch können insbesondere Fahrzeugradunwuchten, welche für einen Großteil der Störschwingungen verantwortlich sind, bei der Kompensation der Störschwingungen berücksichtigt werden.
Eine vorteilhaft einfache und/oder exakte Kompensation der Störschwingungen und/oder Optimierung eines Kompensationsverhaltens der Übertragungsfunktion kann insbesondere erreicht werden, wenn die Störkenngröße zumindest eine erste Amplitude und/oder eine erste Phase einer Fahrzeugradunwucht des ersten Fahrzeugrads und eine zweite Amplitude und/oder eine zweite Phase einer Fahrzeugradunwucht des zweiten Fahrzeugrads umfasst und zur zumindest teilweisen Kompensation der Störschwingungen und/oder zur Optimierung der zumindest teilweisen Kompensation der Störschwingungen die erste Amplitude und die zweite Amplitude und/oder die erste Phase und die zweite Phase miteinander verglichen werden. Vorteilhaft wird ferner eine Abweichung zwischen der ersten Amplitude und der zweiten Amplitude und/oder der ersten Phase und der zweiten Phase ermittelt und zur zumindest teilweisen Kompensation der Störschwingungen und/oder zur Optimierung der zumindest teilweisen Kompensation der Störschwingungen berücksichtigt. Insbesondere umfasst die erste Vibrationskenngröße dabei die erste Amplitude und/oder die erste Phase und die zweite Vibrationskenngröße die zweite Amplitude und/oder die zweite Phase.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in wenigstens einem Betriebszustand, wenigstens eine mit der Störschwingung korrelierte weitere Störkenngröße, insbesondere ein lenkspindelseitiges Drehmomentsignal, ermittelt und der Übertragungsfunktion, vorzugsweise als Eingangssignal, zugeführt wird. Hierdurch kann insbesondere eine Komplexität eines Steueralgorithmus reduziert und/oder eine Genauigkeit eines Kompensationsverhaltens erhöht werden. Die weitere Störkenngröße kann der Übertragungsfunktion dabei insbesondere direkt, vorzugsweise als Eingangssignal, zugeführt werden. Vorteilhaft wird die weitere Störkenngröße jedoch vor einem Zuführen auf Basis der Radfrequenz wenigstens eines der Fahrzeugräder gefiltert. Bevorzugt erfolgt die Filterung dabei mittels eines, vorteilhaft frequenzveränderlichen, Bandpasses, besonders vorteilhaft des bereits zuvor genannten Bandpasses.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die weitere Störkenngröße und die Störkenngröße der Übertragungsfunktion zur Erzeugung des Kompensationssignals als gemeinsames Eingangssignal zugeführt werden. Insbesondere werden die weitere Störkenngröße und die Störkenngröße dabei miteinander kombiniert und/oder verrechnet, um das gemeinsame Eingangssignal zu erzeugen. Hierdurch kann insbesondere eine Genauigkeit und/oder eine Betriebssicherheit erhöht werden. Zudem kann eine vorteilhafte Plausibilisierung erreicht werden.
Eine besonders hohe Flexibilität kann insbesondere erreicht werden, wenn ein aktueller Fahrmodus, insbesondere aus einer Gruppe unterschiedlicher Fahrmodi umfassend zumindest einen konventionellen und/oder manuellen Fahrmodus und einen autonomen und/oder teilautonomen Fahrmodus, ermittelt und zur zumindest teilweisen Kompensation der Lenkraddrehschwingungen und/oder zur Optimierung der zumindest teilweisen Kompensation der Lenkraddrehschwingungen berücksichtigt wird. Vorteilhaft kann dabei zumindest in Abhängigkeit des aktuellen Fahrmodus das Eingangssignal der Übertragungsfunktion variiert und/oder an den aktuellen Fahrmodus angepasst werden. Besonders vorteilhaft wird in zumindest einem Betriebszustand, in welchem der aktuelle Fahrmodus ein autonomer und/oder teilautonomer Fahrmodus ist, die Störkenngröße als Eingangssignal der Übertragungsfunktion verwendet. Zudem wird vorteilhaft in zumindest einem Betriebszustand, in welchem der aktuelle Fahrmodus ein konventioneller und/oder manueller Fahrmodus ist, die Störkenngröße und/oder die weitere Störkenngröße als Eingangssignal der Übertragungsfunktion verwendet.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass zumindest die Störkenngröße zur Erzeugung einer Hinweismeldung verwendet wird, falls bei einer Analyse der Störkenngröße ein von einem Normalzustand abweichendes Verhalten detektiert wird, beispielsweise bei Überschreiten definierter Schwellwerte für die Störschwingung und/oder die Störkenngröße. Die Hinweismeldung kann dabei insbesondere mittels einer Anzeigeeinheit des Fahrzeugs und/oder der Lenkvorrichtung, wie beispielsweise einer Warnlampe, angezeigt und/oder an eine externe elektronische Einheit, wie beispielsweise die Analyseeinheit, eine Diagnoseeinheit, einen Laptop und/oder ein Smartphone oder dergleichen, gesendet werden. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhafte Hinweisfunktion und/oder Warnfunktion realisiert werden. Insbesondere können hierdurch Informationen, insbesondere über Mängel in einem Fahrwerk des Fahrzeugs und/oder im Lenksystem, wie beispielsweise Wuchtgewicht verloren, Spurstangenspiel oder Rad gelöst, detektiert werden und an einen Fahrer und/oder eine Werkstatt übermittelt werden.
Das Verfahren zum Betrieb der Lenkvorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann das Verfahren zum Betrieb der Lenkvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:

1a-b ein beispielhaftes Fahrzeug mit einem Lenksystem umfassend eine Lenkvorrichtung in einer vereinfachten Darstellung,
2a-b eine schematische Darstellung eines Signalflussdiagramms zum Betrieb der Lenkvorrichtung und zur zumindest teilweisen Kompensation von Störschwingungen,
3 ein beispielhaftes Schaubild von Vibrationskenngrößen und einer mit den Vibrationskenngrößen korrelierten Störschwingung, 4 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm mit Hauptverfahrensschritten eines Verfahrens zum Betrieb der Lenkvorrichtung,
5 eine schematische Darstellung eines Signalflussdiagramms eines weiteren Ausführungsbeispiels zum Betrieb einer Lenkvorrichtung und zur zumindest teilweisen Kompensation von Störschwingungen,
6 eine schematische Darstellung eines Signalflussdiagramms eines weiteren Ausführungsbeispiels zum Betrieb einer Lenkvorrichtung und zur zumindest teilweisen Kompensation von Störschwingungen und
7 eine schematische Darstellung eines Signalflussdiagramms eines weiteren Ausführungsbeispiels zum Betrieb einer Lenkvorrichtung und zur zumindest teilweisen Kompensation von Störschwingungen.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die 1a und 1b zeigen ein beispielhaft als Kraftfahrzeug ausgebildetes Fahrzeug 10a mit mehreren Fahrzeugrädern 20a, 22a, insbesondere zumindest einem als Vorderrad ausgebildeten ersten Fahrzeugrad 20a und einem als weiteres Vorderrad ausgebildeten zweiten Fahrzeugrad 22a, und mit einem Lenksystem 46a in einer vereinfachten Darstellung. Das Lenksystem 46a weist eine Wirkverbindung mit den Fahrzeugrädern 20a, 22a auf und ist zur Beeinflussung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs 10a vorgesehen. Ferner ist das Lenksystem 46a als elektrisch unterstütztes Lenksystem ausgebildet und weist demnach eine elektrische Hilfskraftunterstützung auf. Prinzipiell ist jedoch auch denkbar, ein Lenksystem als hydraulisch unterstütztes Lenksystem, insbesondere mit einer hydraulischen Hilfskraftunterstützung, auszubilden.
Das Lenksystem 46a umfasst eine Lenkvorrichtung. Die Lenkvorrichtung weist ein Lenkgetriebe 48a auf. Das Lenkgetriebe 48a ist als an sich bekanntes Zahnstangenlenkgetriebe ausgebildet. Das Lenkgetriebe 48a umfasst ein Lenkritzel 50a und eine mit dem Lenkritzel 50a mechanisch gekoppelte Zahnstange 52a. Das Lenkgetriebe 48a weist eine Wirkverbindung mit zumindest zwei der Fahrzeugräder 20a, 22a, insbesondere dem ersten Fahrzeugrad 20a und dem zweiten Fahrzeugrad 22a, auf. Das Lenkgetriebe 48a ist dazu vorgesehen, eine Schwenkbewegung und/oder Drehbewegung der Fahrzeugräder 20a, 22a zu bewirken und insbesondere eine Lenkvorgabe in eine Lenkbewegung der Fahrzeugräder 20a, 22a umzusetzen. Prinzipiell könnte ein Lenkgetriebe jedoch auch als Schneckenlenkgetriebe, als Schraubenspindellenkgetriebe und/oder als Kugelumlauflenkgetriebe ausgebildet sein.
Die Lenkvorrichtung umfasst ferner zumindest ein Lenkgestänge 54a. Im vorliegenden Fall umfasst die Lenkvorrichtung auf jeder Fahrzeugseite ein Lenkgestänge 54a, welches das Lenkgetriebe 48a, insbesondere die Zahnstange 52a, mechanisch mit einem der Fahrzeugräder 20a, 22a verbindet. Grundsätzlich ist jedoch auch denkbar, auf ein Lenkgestänge zu verzichten und/oder ein Lenkgestänge in ein Lenkgetriebe zu integrieren.
Darüber hinaus umfasst die Lenkvorrichtung eine, im vorliegenden Fall insbesondere als Lenkrad ausgebildete, Lenkeinheit 56a. Die Lenkeinheit 56a ist zur manuellen Steuerung der Fahrtrichtung des Fahrzeugs 10a, insbesondere durch einen Fahrer, vorgesehen und dient insbesondere zum Aufbringen eines manuellen Lenkmoments. Die Lenkeinheit 56a ist dazu vorgesehen, das manuelle Lenkmoment in das Lenkgetriebe 48a einzubringen und hierdurch auf die Fahrzeugräder 20a, 22a zu übertragen. Alternativ könnte eine Lenkeinheit auch als Lenkhebel oder dergleichen ausgebildet sein. Auch könnte eine Lenkvorrichtung prinzipiell frei von einer Lenkeinheit sein, insbesondere beispielsweise bei einem rein autonom fahrenden Fahrzeug.
Zur Verbindung der Lenkeinheit 56a mit dem Lenkgetriebe 48a umfasst die Lenkvorrichtung ferner eine Lenksäule 58a. Im vorliegenden Fall verbindet die Lenksäule 58a die Lenkeinheit 56a dauerhaft mit dem Lenkgetriebe 48a, insbesondere mechanisch. Die Lenksäule 58a ist zumindest dazu vorgesehen, das, insbesondere von dem Fahrer aufgebrachte, manuelle Lenkmoment an das Lenkgetriebe 48a zu übertragen. Ferner umfasst die Lenksäule 58a zumindest ein Torsionselement 60a, im vorliegenden Fall insbesondere einen Drehstab, sowie eine Lenkspindel 62a zur Aufnahme des Torsionselements 60a. Alternativ könnte eine Lenksäule auch lediglich zeitweise eine Lenkeinheit mit einem Lenkgetriebe verbinden, wie beispielsweise bei einem Fahrzeug mit einem autonomen Fahrbetrieb und/oder einem Steer-by-Wire-Lenksystem mit mechanischer Rückfallebene. Zudem ist prinzipiell auch denkbar, auf eine Lenkspindel und/oder ein Torsionselement zu verzichten. Zudem könnte eine Lenkvorrichtung zusätzlich zumindest eine Zwischenwelle umfassen.
Des Weiteren umfasst die Lenkvorrichtung im vorliegenden Fall eine Unterstützungseinheit 64a zur Erzeugung und/oder Bereitstellung einer Lenkunterstützung. Die Unterstützungseinheit 64a ist elektrisch ausgebildet. Die Unterstützungseinheit 64a weist eine Wirkverbindung mit dem Lenkgetriebe 48a auf. Die Unterstützungseinheit 64a umfasst einen, im vorliegenden Fall insbesondere als Elektromotor ausgebildeten, Motor 66a sowie ein mit der Zahnstange 52a mechanisch gekoppeltes Antriebsritzel 68a. Die Unterstützungseinheit 64a ist dazu vorgesehen, ein Unterstützungsmoment in das Lenkgetriebe 48a einzubringen, insbesondere über das Antriebsritzel 68a. Die Unterstützungseinheit 64a ist dazu vorgesehen, das, insbesondere von dem Fahrer aufgebrachte, manuelle Lenkmoment zu unterstützen. Alternativ könnte eine Unterstützungseinheit jedoch auch zumindest teilweise hydraulisch ausgebildet sein. Darüber hinaus könnte eine Unterstützungseinheit, insbesondere anstatt eines Antriebsritzels, beispielsweise einen Riemen, vorzugsweise mit einem Kugelgewindetrieb, umfassen. Zudem könnte eine Unterstützungseinheit auch dazu vorgesehen sein, ein Unterstützungsmoment in eine Lenksäule einzubringen.
Ferner weist die Lenkvorrichtung eine Erfassungseinheit 70a auf. Die Erfassungseinheit 70a ist in einem Bereich des Torsionselements 60a und/oder der Lenkspindel 62a angeordnet. Die Erfassungseinheit 70a weist eine Wirkverbindung mit dem Torsionselement 60a und/oder der Lenkspindel 62a auf. Die Erfassungseinheit 70a ist zu einer, insbesondere kontaktlosen, Erfassung einer weiteren Störkenngröße 40a, im vorliegenden Fall insbesondere eines lenkspindelseitigen Drehmomentsignals, vorgesehen. Dazu umfasst die Erfassungseinheit 70a beispielhaft genau ein, insbesondere als Drehmomentsensor ausgebildetes, Erfassungselement 72a. Alternativ könnte eine Erfassungseinheit jedoch auch mehrere Erfassungselemente umfassen und/oder zur Erfassung eines Rotorlagewinkels, einer Rotorgeschwindigkeit, eines Motoristmoments und/oder eines Raddrehzahlsignals vorgesehen sein. Zudem ist prinzipiell auch denkbar, auf eine Erfassungseinheit zur Erfassung einer weiteren Störkenngröße vollständig zu verzichten.
Darüber hinaus weist die Lenkvorrichtung ein Steuergerät 42a auf. Das Steuergerät 42a umfasst eine Recheneinheit 44a. Die Recheneinheit 44a umfasst zumindest einen Prozessor 74a, beispielsweise in Form eines Mikroprozessors, und zumindest einen Speicher 76a. Zudem umfasst die Recheneinheit 44a zumindest ein im Speicher 76a hinterlegtes Betriebsprogramm mit zumindest einer Berechnungsroutine, zumindest einer Steuerroutine, zumindest einer Auswerteroutine und zumindest einer Kompensationsroutine.
Das Steuergerät 42a weist eine Wirkverbindung mit einem Fahrdynamikregelsystem 28a des Fahrzeugs 10a auf. Im vorliegenden Fall ist das Steuergerät 42a elektrisch mit dem Fahrdynamikregelsystem 28a verbunden, beispielsweise mittels einer Datenverbindung und/oder einem Bussystem. Die Recheneinheit 44a ist im vorliegenden Fall dazu vorgesehen, wenigstens eine Störkenngröße 12a von dem Fahrdynamikregelsystem 28a zu empfangen und/oder abzurufen. Alternativ könnte auf ein Fahrdynamikregelsystem jedoch auch verzichtet werden. Zudem könnte eine Störkenngröße prinzipiell auch von einer von einem Fahrdynamikregelsystem abweichenden Funktionseinheit stammen.
Das Steuergerät 42a weist ferner eine Wirkverbindung mit der Erfassungseinheit 70a auf. Im vorliegenden Fall ist das Steuergerät 42a elektrisch mit der Erfassungseinheit 70a verbunden, beispielsweise mittels einer Datenverbindung und/oder einem Bussystem. Die Recheneinheit 44a ist dabei dazu vorgesehen, die weitere Störkenngröße 40a von der Erfassungseinheit 70a zu empfangen.
Darüber hinaus weist das Steuergerät 42a eine Wirkverbindung mit der Unterstützungseinheit 64a auf. Im vorliegenden Fall ist das Steuergerät 42a elektrisch mit der Unterstützungseinheit 64a verbunden, beispielsweise mittels einer Datenverbindung und/oder einem Bussystem. Die Recheneinheit 44a ist dabei zumindest zu einer Ansteuerung des Motors 66a und somit insbesondere zu einer Einstellung des Unterstützungsmoments, insbesondere in Abhängigkeit von der Störkenngröße 12a und/oder der weiteren Störkenngröße 40a, vorgesehen.
Während eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs 10a können nun, insbesondere in einem kritischen Geschwindigkeitsbereich zwischen 80 km/h und 140 km/h, Störschwingungen, wie insbesondere Lenkraddrehschwingungen, auftreten. Die Störschwingungen sind beispielsweise durch eine Unwucht oder Störung in einer Bremsscheibe C,brake judder“) und/oder eine Unwucht oder Störung in einem der Fahrzeugräder 20a, 22a („shimmy“) verursacht. Derartige Störschwingungen werden vom Fahrer in der Regel als störend empfunden und daher vorteilhafterweise mittels verschiedener Maßnahmen zumindest teilweise kompensiert.
Ein Signalflussdiagramm zur zumindest teilweisen Kompensation der Störschwingungen während eines Betriebs der Lenkvorrichtung ist in den 2a und 2b dargestellt.
Im vorliegenden Fall ist die Recheneinheit 44a zumindest dazu vorgesehen, insbesondere mittels der Kompensationsroutine und einer innerhalb des Speichers 76a hinterlegten Übertragungsfunktion, die Störschwingungen zumindest teilweise zu kompensieren und weist dazu insbesondere ein Computerprogramm mit entsprechenden Programmcodemitteln auf.
Dabei wird die weitere Störkenngröße 40a, welche insbesondere mit den Störschwingungen korreliert ist, mittels der Erfassungseinheit 70a erfasst und zur Filterung einer Filtereinheit 78a der Lenkvorrichtung zugeführt. Zudem wird eine aktuelle Radfrequenz 80a ermittelt und ebenfalls der Filtereinheit 78a zugeführt.
Die Filtereinheit 78a ist als ein frequenzveränderlicher Bandpass ausgebildet, dessen Resonanzfrequenz unter Verwendung der Radfrequenz 80a eingestellt wird.
Die aktuelle Radfrequenz 80a wird vorteilhaft mittels einer Berechnungseinheit 82a der Lenkvorrichtung ermittelt und entspricht vorzugsweise einem Mittelwert eines ersten Raddrehzahlsignals 24a des ersten Fahrzeugrads 20a und eines zweiten Raddrehzahlsignals 26a des zweiten Fahrzeugrads 22a, wobei das erste Raddrehzahlsignal 24a und das zweite Raddrehzahlsignal 26a mittels einer Sensoreinheit (nicht dargestellt) erfasst oder aus einem Fahrzeugsteuergerät (nicht dargestellt) oder Fahrzeug-Bus-System (nicht dargestellt) abgerufen werden können. Im vorliegenden Fall können die Filtereinheit 78a und/oder die Berechnungseinheit 82a beispielsweise in die Erfassungseinheit 70a oder das Steuergerät 42a integriert sein. Alternativ können die Filtereinheit 78a und die Berechnungseinheit 82a jedoch auch separat von der Erfassungseinheit 70a und dem Steuergerät 42a ausgebildet sein.
Die weitere Störkenngröße 40a wird demnach mittels der Filtereinheit 78a auf Basis der Radfrequenz 80a gefiltert und anschließend einer Kompensationseinheit 84a der Recheneinheit 44a, in welcher die Kompensationsroutine hinterlegt ist, als Eingangssignal zugeführt. Die Kompensationseinheit 84a erzeugt unter Verwendung der Übertragungsfunktion ein Kompensationssignal 14a, insbesondere ein Kompensationsmotormoment, welches zur zumindest teilweisen Kompensation der Störschwingungen der Unterstützungseinheit 64a zugeführt wird. Prinzipiell könnte ein Kompensationssignal jedoch auch einem, insbesondere zusätzlichen und von einem Motor einer Unterstützungseinheit abweichenden, weiteren Motor zugeführt werden. Zudem ist denkbar, auf eine Filterung einer weiteren Störkenngröße zu verzichten.
Darüber hinaus ist die Recheneinheit 44a dazu vorgesehen, ein Verfahren zum Betrieb der Lenkvorrichtung auszuführen, welches im vorliegenden Fall insbesondere zur Optimierung der zumindest teilweisen Kompensation der Störschwingungen während eines Betriebs der Lenkvorrichtung im Fahrzeug 10a dient. Dazu weist die Recheneinheit 44a ein weiteres Computerprogramm mit entsprechenden weiteren Programmcodemitteln auf.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Kompensationseinheit 84a und insbesondere der darin hinterlegten Übertragungsfunktion ferner die Störkenngröße 12a, welche insbesondere mit den Störschwingungen korreliert ist, aus dem Fahrdynamikregelsystem 28a zugeführt. Die Störkenngröße 12a ergibt sich durch Kombination einer ersten Vibrationskenngröße 16a, welche mit einer Fahrzeugradunwucht des ersten Fahrzeugrads 20a korreliert und auf Basis des ersten Raddrehzahlsignals 24a ermittelt wird, und einer zweiten Vibrationskenngröße 18a, welche mit einer Fahrzeugradunwucht des zweiten Fahrzeugrads 22a korreliert und auf Basis des zweiten Raddrehzahlsignals 26a ermittelt wird. Jede der Vibrationskenngrößen 16a, 18a umfasst dabei eine Amplitude und eine Phase einer Fahrzeugradunwucht des jeweiligen Fahrzeugrads 20a, 22a. Die erste Vibrationskenngröße 16a umfasst demnach eine erste Amplitude und eine erste Phase einer Fahrzeugradunwucht des ersten Fahrzeugrads 20a und die zweite Vibrationskenngröße 18a eine zweite Amplitude und eine zweite Phase einer Fahrzeugradunwucht des zweiten Fahrzeugrads 22a. Folglich umfasst die Störkenngröße 12a die erste Amplitude und die erste Phase der Fahrzeugradunwucht des ersten Fahrzeugrads 20a und die zweite Amplitude und die zweite Phase der Fahrzeugradunwucht des zweiten Fahrzeugrads 22a.
Im vorliegenden Fall ist somit das Fahrdynamikregelsystem 28a dazu vorgesehen, die erste Vibrationskenngröße 16a aus dem ersten Raddrehzahlsignal 24a und die zweite Vibrationskenngröße 18a aus dem zweiten Raddrehzahlsignal 26a zu extrahieren und zu der Störkenngröße 12a zusammenzufassen. Dazu umfasst das Fahrdynamikregelsystem 28a insbesondere beispielhaft eine erste Extraktionseinheit 86a, eine zweite Extraktionseinheit 88a sowie eine Kombinationseinheit 90a (vgl. insbesondere 2b). Prinzipiell könnte eine Störkenngröße jedoch auch von einer von einem Fahrdynamikregelsystem abweichenden Funktionseinheit ermittelt werden.
Zur Optimierung der zumindest teilweisen Kompensation der Störschwingungen wird nun wenigstens ein interner Kompensationsparameter der Übertragungsfunktion unter Verwendung der Störkenngröße 12a angepasst. Dazu werden die erste Amplitude und die zweite Amplitude sowie die erste Phase und die zweite Phase miteinander verglichen und eine Abweichung zwischen der ersten Amplitude und der zweiten Amplitude sowie der ersten Phase und der zweiten Phase ermittelt. Je größer die Abweichung zwischen einer Phasenlage der ersten Phase und der zweiten Phase und/oder zwischen einem Wert der ersten Amplitude und der zweiten Amplitude, desto größer sind auch die resultierenden Störschwingungen. Durch die Berücksichtigung der Vibrationskenngrößen 16a, 18a und insbesondere der jeweiligen Phasen und Amplituden bei der Optimierung der zumindest teilweisen Kompensation der Störschwingungen können vorteilhaft fertigungsbedingte Toleranzen und Alterungserscheinungen ausgeglichen werden, wodurch insbesondere ein korrektes Kompensationsverhalten gewährleistet werden kann.
3 zeigt ein beispielhaftes Schaubild eines zeitlichen Verlaufs der Vibrationskenngrößen 16a, 18a und einer mit den Vibrationskenngrößen 16a, 18a korrelierten Störschwingung.
Eine Ordinatenachse 92a ist als Größenachse ausgebildet. Auf einer Abszissenachse 94a ist eine Zeit in [s] dargestellt. Ein erste Kurve 96a zeigt die erste Vibrationskenngröße 16a. Eine zweite Kurve 98a zeigt die zweite Vibrationskenngröße 18a. Eine dritte Kurve 100a zeigt eine aus einer Kombination der ersten Vibrationskenngröße 16a und der zweiten Vibrationskenngröße 18a resultierende Störschwingung, welche insbesondere ein an der Lenkeinheit 56a auftretendes Stör-Handmoment abbildet.
Relevant für die Störschwingung sind insbesondere die Amplitude und die Phase der Unwuchten der beiden Fahrzeugräder 20a, 22a zueinander. Anhand 3 lässt sich erkennen, dass die Störschwingungen umso stärker sind, je größer die Abweichung zwischen der ersten Phase der ersten Vibrationskenngröße 16a und der zweiten Phase der zweiten Vibrationskenngröße 18a ist, wobei die Störschwingung bei einer Phasendifferenz zwischen der ersten Phase und der zweiten Phase von 180° ein Maximum aufweist. Eine derartige Phasendifferenz wird dabei insbesondere durch eine Kurvenfahrt, Reibwertdifferenzen und/oder Bremsmanöver begünstigt. Bei einer Phasengleichheit zwischen der ersten Phase und der zweiten Phase tritt hingegen kaum eine Störschwingung auf, sodass ein Fahrer selbst von den Unwuchten in der Lenkeinheit 56a in diesem Fall kaum etwas merkt.
4 zeigt ferner ein beispielhaftes Ablaufdiagramm mit Hauptverfahrensschritten des Verfahrens zum Betrieb der Lenkvorrichtung.
In einem Verfahrensschritt 110a werden das erste Raddrehzahlsignal 24a und das zweite Raddrehzahlsignal 26a erfasst.
In einem Verfahrensschritt 112a wird aus dem erste Raddrehzahlsignal 24a die erste Vibrationskenngröße 16a und aus dem zweiten Raddrehzahlsignal 26a die zweite Vibrationskenngröße 18a extrahiert.
In einem Verfahrensschritt 114a werden die erste Vibrationskenngröße 16a und die zweite Vibrationskenngröße 18a zur Störkenngröße 12a zusammengefasst.
In einem Verfahrensschritt 116a wird die Störkenngröße 12a der Kompensationseinheit 84a und insbesondere der darin hinterlegten Übertragungsfunktion zur Anpassung des Kompensationsparameters der Übertragungsfunktion zugeführt, um eine Kompensation der Störschwingungen zu optimieren.
In den 5 bis 7 sind weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 4, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 4 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der 5 bis 7 ist der Buchstabe a durch die Buchstaben b bis d ersetzt.
5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dem Ausführungsbeispiel der 5 ist der Buchstabe b nachgestellt. Das weitere Ausführungsbeispiel der 5 unterscheidet sich von dem vorherigen Ausführungsbeispiel zumindest im Wesentlichen durch eine Verwendung einer Störkenngröße 12b.
Im vorliegenden Fall wird eine, insbesondere mit einer Störschwingung korrelierte, Störkenngröße 12b aus einem Fahrdynamikregelsystem 28b einer Kompensationseinheit 84b und insbesondere einer darin hinterlegten Übertragungsfunktion als Eingangssignal zugeführt, wodurch insbesondere eine von einem lenkspindelseitigen Drehmomentsignal unabhängige Kompensation der Störschwingungen erreicht werden kann.
Dabei wird die Störkenngröße 12b zunächst zur Filterung einer Filtereinheit 78b der Lenkvorrichtung zugeführt. Zudem wird eine aktuelle Radfrequenz 80b mittels einer Berechnungseinheit 82b aus einem ersten Raddrehzahlsignal 24b und einem zweiten Raddrehzahlsignal 26b ermittelt und ebenfalls der Filtereinheit 78b zugeführt. Die Filtereinheit 78b ist als ein frequenzveränderlicher Bandpass ausgebildet, dessen Resonanzfrequenz unter Verwendung der Radfrequenz 80b eingestellt wird.
Die Störkenngröße 12b wird demnach mittels der Filtereinheit 78b auf Basis der Radfrequenz 80b gefiltert und anschließend der Kompensationseinheit 84b, in welcher die Kompensationsroutine hinterlegt ist, als Eingangssignal zugeführt. Die Kompensationseinheit 84b erzeugt dann unter Verwendung der Übertragungsfunktion ein Kompensationssignal 14b, welches zur zumindest teilweisen Kompensation der Störschwingungen verwendet wird. Im vorliegenden Fall könnte das Kompensationssignal 14a dabei einem Motor einer Unterstützungseinheit oder einem, insbesondere zusätzlichen und von dem Motor der Unterstützungseinheit abweichenden, weiteren Motor zugeführt werden. Zudem ist denkbar, auf eine Filterung einer Störkenngröße zu verzichten und/oder eine Störkenngröße mittels einer von einem Fahrdynamikregelsystem abweichenden Funktionseinheit zu ermitteln.
Eine derartige Ausgestaltung kann beispielsweise bei sogenannten Steer-by-Wire-Lenksystemen eingesetzt werden, welche ohne eine direkte mechanische Verbindung zwischen einer Lenkeinheit und gelenkten Rädern auskommt und bei welchem ein lenkspindelseitiges Drehmomentsignal somit keine Rückschlüsse über Störschwingungen im Lenksystem liefert.
In 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Dem Ausführungsbeispiel der 6 ist der Buchstabe c nachgestellt. Das weitere Ausführungsbeispiel der 6 unterscheidet sich von den vorherigen Ausführungsbeispielen zumindest im Wesentlichen durch eine Verwendung einer Störkenngröße 12c.
Im vorliegenden Fall wird eine, insbesondere mit einer Störschwingung korrelierte, Störkenngröße 12c aus einem Fahrdynamikregelsystem 28c, welches die Störkenngröße 12c auf Basis zweier Raddrehzahlsignale 24c, 26c ermittelt, einer Kompensationseinheit 84c und insbesondere einer darin hinterlegten Übertragungsfunktion als Eingangssignal und zur Anpassung wenigstens eines Kompensationsparameters der Übertragungsfunktion zugeführt.
Dabei wird die Störkenngröße 12c der Übertragungsfunktion zur Anpassung des Kompensationsparameters einerseits direkt zugeführt und andererseits mittels einer Filtereinheit 78c auf Basis einer Radfrequenz 80c gefiltert und anschließend der Übertragungsfunktion als Eingangssignal zugeführt. Die Übertragungsfunktion erzeugt dann unter Verwendung der Störkenngröße 12c ein Kompensationssignal 14c, welches zur zumindest teilweisen Kompensation der Störschwingungen verwendet wird.
7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dem Ausführungsbeispiel der 7 ist der Buchstabe d nachgestellt. Das weitere Ausführungsbeispiel der 7 unterscheidet sich von den vorherigen Ausführungsbeispielen zumindest im Wesentlichen durch eine Verwendung einer Störkenngröße 12d.
Im vorliegenden Fall umfasst das Fahrzeug beispielhaft zumindest zwei unterschiedliche Fahrmodi, insbesondere einen konventionellen und/oder manuellen Fahrmodus und einen autonomen und/oder teilautonomen Fahrmodus.
Ferner wird in diesem Fall eine, insbesondere mit einer Störschwingung korrelierte, Störkenngröße 12d aus einem Fahrdynamikregelsystem 28d, welches die Störkenngröße 12d auf Basis zweier Raddrehzahlsignale 24d, 26d ermittelt, einer Kompensationseinheit 84d und insbesondere einer darin hinterlegten Übertragungsfunktion als Eingangssignal zugeführt.
Zudem wird in wenigstens einem Betriebszustand wenigstens eine mit der Störschwingung korrelierte weitere Störkenngröße 40d, insbesondere ein lenkspindelseitiges Drehmomentsignal, ermittelt und der Kompensationseinheit 84d und insbesondere der darin hinterlegten Übertragungsfunktion ebenfalls als Eingangssignal zugeführt.
Dabei werden die Störkenngröße 12d und die weitere Störkenngröße 40d zunächst einer Funktionseinheit 102d zugeführt, welche zur Filterung der Störkenngröße 12d und/oder der weiteren Störkenngröße 40d auf Basis einer Radfrequenz 80d, zur Kombination der Störkenngröße 12d und der weiteren Störkenngröße 40d und/oder zum Wechsel zwischen der Störkenngröße 12d und der weiteren Störkenngröße 40d vorgesehen ist.
Im vorliegenden Fall können die Störkenngröße 12d und die weitere Störkenngröße 40d der Übertragungsfunktion nun einerseits zur Erzeugung des Kompensationssignals 14d als gemeinsames Eingangssignal zugeführt werden, wodurch insbesondere eine Genauigkeit sowie eine Betriebssicherheit erhöht und/oder eine vorteilhafte Plausibilisierung erreicht werden kann.
Anderseits kann im vorliegenden Fall ein aktueller Fahrmodus ermittelt und zur zumindest teilweisen Kompensation der Störschwingungen und/oder zur Optimierung der zumindest teilweisen Kompensation der Störschwingungen berücksichtigt werden. Vorteilhaft kann dabei zumindest in Abhängigkeit des aktuellen Fahrmodus das Eingangssignal der Übertragungsfunktion variiert und/oder an den aktuellen Fahrmodus angepasst werden. Dabei wird in zumindest einem Betriebszustand, in welchem der aktuelle Fahrmodus ein autonomer und/oder teilautonomer Fahrmodus ist, die Störkenngröße 12d als Eingangssignal der Übertragungsfunktion verwendet und in zumindest einem weiteren Betriebszustand, in welchem der aktuelle Fahrmodus ein konventioneller und/oder manueller Fahrmodus ist, die weitere Störkenngröße 40d oder eine Kombination aus der Störkenngröße 12d und der weiteren Störkenngröße 40d als Eingangssignal der Übertragungsfunktion verwendet, wodurch insbesondere eine vorteilhafte Flexibilität erreicht werden kann.

Claims

Verfahren zum Betrieb einer Lenkvorrichtung, wobei zur zumindest teilweisen Kompensation von Störschwingungen, insbesondere von Lenkraddrehschwingungen während eines Betriebs der Lenkvorrichtung in einem Fahrzeug (10a), wenigstens eine mit der Störschwingung korrelierte Störkenngröße (12a-d) ermittelt und einer Übertragungsfunktion, welche zur Erzeugung eines Kompensationssignals (14a-d) vorgesehen ist, zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Störkenngröße (12a-d) unter Verwendung zumindest einer ersten Vibrationskenngröße (16a) wenigstens eines ersten Fahrzeugrads (20a) und zumindest einer zweiten Vibrationskenngröße (18a) wenigstens eines zweiten Fahrzeugrads (22a) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Optimierung der zumindest teilweisen Kompensation der Störschwingungen wenigstens ein Kompensationsparameter der Übertragungsfunktion unter Verwendung der Störkenngröße (12a; 12c; 12d) angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Störkenngröße (12b-d) der Übertragungsfunktion zur Erzeugung des Kompensationssignals (14b-d) als Eingangssignal zugeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vibrationskenngröße (16a) auf Basis eines ersten Raddrehzahlsignals (24a-d) des ersten Fahrzeugrads (20a) und die zweite Vibrationskenngröße (18a) auf Basis eines zweiten Raddrehzahlsignals (26a-d) des zweiten Fahrzeugrads (22a) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fahrdynamikregelsystem (28a-d) zur Ermittlung der Störkenngröße (12a-d) verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vibrationskenngröße (16a) zumindest mit einer Fahrzeugradunwucht des ersten Fahrzeugrads (20a) und die zweite Vibrationskenngröße (18a) zumindest mit einer Fahrzeugradunwucht des zweiten Fahrzeugrads (22a) korreliert ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Störkenngröße (12a-d) zumindest eine erste Amplitude und/oder eine erste Phase einer Fahrzeugradunwucht des ersten Fahrzeugrads (20a) und eine zweite Amplitude und/oder eine zweite Phase einer Fahrzeugradunwucht des zweiten Fahrzeugrads (22a) umfasst und zur zumindest teilweisen Kompensation der Störschwingungen und/oder zur Optimierung der zumindest teilweisen Kompensation der Störschwingungen die erste Amplitude und die zweite Amplitude und/oder die erste Phase und die zweite Phase miteinander verglichen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem Betriebszustand wenigstens eine mit der Störschwingung korrelierte weitere Störkenngröße (40a; 40d), insbesondere ein lenkspindelseitiges Drehmomentsignal, ermittelt und der Übertragungsfunktion zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Störkenngröße (40d) und die Störkenngröße (12d) der Übertragungsfunktion zur Erzeugung des Kompensationssignals (14d) als gemeinsames Eingangssignal zugeführt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein aktueller Fahrmodus ermittelt und zur zumindest teilweisen Kompensation der Störschwingungen und/oder zur Optimierung der zumindest teilweisen Kompensation der Störschwingungen berücksichtigt wird.
Steuergerät (42a) einer Lenkvorrichtung mit einer Recheneinheit (44a) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Lenkvorrichtung mit einer Recheneinheit (44a), welche zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 vorgesehen ist.
Fahrzeug (10a) mit zumindest einem ersten Fahrzeugrad (20a), mit zumindest einem zweiten Fahrzeugrad (22a) und mit einer Lenkvorrichtung nach Anspruch 12.