DE102017214027B4 - Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems und Lenksystem - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems (2) eines Kraftfahrzeugs, das Verfahren umfassend:- Ermitteln (204; 418; 420) eines Roh-Winkels (φ0) zu einem Zählerwechsel-Zeitpunkt (t0) in Abhängigkeit von einem Sensorsignal (42) eines Winkelgebers (40);- Ermitteln (205; 442) eines Schätzfehlers (φdiff_e(0)) zu dem Zählerwechsel-Zeitpunkt (t0);- Ermitteln (207; 305) eines Korrekturwerts (φdiff_corre) in Abhängigkeit von dem Schätzfehler (φdiff_e(0)), wobei der Korrekturwert (φdiff_corre) in Abhängigkeit von einer Zeitdauer (t_elapsed), welche seit dem Zählerwechsel-Zeitpunkt (t0) vergangen ist, reduziert wird; und- Ermitteln (208; 308) eines Ist-Winkels (φ_estim) in Abhängigkeit von dem Roh-Winkel (φ0) und in Abhängigkeit von dem Korrekturwert (φdiff_corre).

Description

• Stand der Technik
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems sowie ein Lenksystem. Zudem betrifft die Erfindung ein Computerprogramm und ein Steuergerät zum Ausführen eines solchen Verfahrens sowie ein Speicherelement zum Abspeichern eines solchen Computerprogramms.
• Winkelgeber zur Erfassung eines Drehwinkels eines Rotors sind allgemein bekannt. Beispielsweise lässt sich mit einer Anzahl von Hall-Sensoren und einem Magnetsensorring ein derartiger Winkelgeber realisieren. Beispielhaft wird auf die DE 10 2013 109 877 A1 verwiesen. Dort wird vorgeschlagen, einen Magnetsensorring mit einer erhöhten Auflösung zu verwenden.
• Derartige Winkelgeber liefern zu Zählerwertwechsel-Zeitpunkten ein neues Zählersignal, auf Basis dessen beispielsweise ein zugeordneter Elektromotor angetrieben wird. Da die Winkelgeber eine begrenzte Auflösung haben, hat das vom Winkelgeber ausgegebene Signal einen treppenförmigen Verlauf. Je besser der tatsächliche Drehwinkel geschätzt werden kann, desto besser kann eine Ansteuerung des Elektromotors erfolgen.
• Ferner ist aus der DE 10 2008 000 707 A1 ein Verfahren zum Betreiben eines Elektromotors, welcher insbesondere auch als Lenkmotor ausgebildet sein kann, bekannt, wobei zur Bestimmung einer Rotorposition, mithin eines Roh-Winkels, ein Sensorsignal einer Einrichtung zur Bestimmung der Rotorposition ermittelt wird und ein Winkelversatz zwischen einer idealen Kommutierungsposition des Elektromotors und dem Sensorsignal berücksichtigt wird. Mithin wird in diesem Fall ein Ist-Winkel in Abhängigkeit von dem Roh-Winkel und in Abhängigkeit von einem Korrekturwert ermittelt.
• Zudem offenbart die DE 600 11 684 T2 eine elektrische Servolenkung mit einem bürstenlosen Motorsensor, um das Schalten oder die Kommutation von Motorwicklungen zu steuern, wobei ein Sensorsignal ermittelt und eine Messgenauigkeit durch Berücksichtigung der Motorgeschwindigkeit und/oder der Zeit seit dem letzten Motorwinkelsensorübergang verbessert werden kann. Auch in diesem Fall wird somit im weitesten Sinne ein Ist-Winkel in Abhängigkeit von einem Roh-Winkel und in Abhängigkeit von einem Korrekturwert ermittelt.
• Mithin könnte es Aufgabe der vorliegenden Erfindung sein, ein Verfahren und ein Lenksystem anzugeben, welche eine Schätzung für einen Drehwinkel verbessern.
• Offenbarung der Erfindung
• Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Computerprogamm mit den Merkmalen des Anspruchs 10, durch ein Speicherelement mit den Merkmalen des Anspruchs 11, durch ein Steuergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 12 und durch ein Lenksystem mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems vorgeschlagen. Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Lenksystem vorgeschlagen. Beide Aspekte betreffen die folgenden Maßnahmen: Ermitteln eines Roh-Winkels zu einem Zählerwechsel-Zeitpunkt in Abhängigkeit von einem Sensorsignal eines Winkelgebers; Ermitteln eines Schätzfehlers zu dem Zählerwechselzeitpunkt; Ermitteln eines Korrekturwerts in Abhängigkeit von dem Schätzfehler, wobei der Korrekturwert in Abhängigkeit von einer Zeitdauer, welche seit dem Zählerwechselzeitpunkt vergangen ist, reduziert wird; und Ermitteln eines Ist-Winkels in Abhängigkeit von dem Roh-Winkel und in Abhängigkeit von dem Korrekturwert.
• Durch die Reduktion des Korrekturwerts und damit indirekt des Schätzfehlers ist es möglich, den Ist-Winkel besser zu ermitteln. Insbesondere bei geringen Drehzahlen und in einem Umkehrpunkt führen große Differenzen zwischen geschätztem Ist-Winkel und tatsächlichem Ist-Winkel dazu, dass sich diese Differenz, soweit ein Elektromotor in Abhängigkeit von dem Ist-Winkel angetrieben wird, in der Haptik für den Fahrzeuglenker in ungewünschter Form niederschlägt. Durch das vorgeschlagene Verfahren und das vorgeschlagene Lenksystem liegt der ermittelte und damit geschätzte Ist-Winkel näher am tatsächlichen Winkel und eine als negativ empfundene Rückmeldung an den Fahrzeuglenker, beispielsweise durch eine ruckhafte Bewegung des Lenkrads, wird vorteilhaft verhindert. Der Fahrzeuglenker könnte die vorgenannte, verhinderte ruckhafte Bewegung des Lenkrads einen Defekt vermuten. Die vorgeschlagene Lösung erlaubt es somit, die vorgenannte Differenz zu reduzieren und so die Haptik für den Fahrzeuglenker zu verbessern. Weitergehend wird auch das sogenannte Hall-Flattern, d. h. ein Springen zwischen zwei Zuständen bei geringen Drehzahlen, wirksam reduziert, da die vorgeschlagene Lösung einen im wesentlichen stetigen Verlauf des Ist-Winkels bereitstellt.
• Durch die vorgeschlagene Lösung können Winkelgeber verwendet werden, die eine geringe Auflösung haben. So wird ein besseres Kosten-Nutzen-Verhältnis ermöglicht und das gesamte Lenksystem kann mit einem weniger komplexen und damit günstigeren Winkelgebern ausgestattet werden, ohne dass auf Lenkkomfort verzichtet werden müsste.
• Weitere Eigenschaften, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in der Figur der Zeichnung dargestellt sind. Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
• 1 ein Lenksystem in schematischer Form;
• 2 ein schematisches Blockdiagramm;
• 3 und 4 jeweils ein schematisches Ablaufdiagramm; und
• 5 ein schematisches Winkel-Zeit-Diagramm.
• 1 zeigt in schematischer Form ein Lenksystem 2, das eine Überlagerungslenkung 4 und eine Hilfskraftlenkung 6 umfasst. Das Lenksystem 2 weist ein Lenkgetriebe 8 auf, das beispielsweise als Zahnstangenlenkgetriebe ausgebildet ist. Das Lenkgetriebe 8 kann ebenso als Kugelumlaufgetriebe beziehungsweise als Kugelmuttergetriebe ausgebildet sein. In dieser Beschreibung wird überwiegend von einer Zahnstangenlenkung ausgegangen, wobei das Lenkgetriebe ein Ritzel 10 und eine Zahnstange 12 umfasst. Das Lenkgetriebe 8 ist über das Ritzel 10 und die Zahnstange 12 auf jeder Fahrzeugseite mit einem Lenkgestänge 14 verbunden, das jeweils mit einem Rad 16 zusammenwirkt. Grundsätzlich stellt das dargestellte Lenksystem 2 eine von einer Vielzahl möglicher Ausführungsformen für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtungen dar. Andere Ausführungsformen können beispielsweise durch andere Lenkgetriebe oder durch eine andere Anordnung der nachfolgend beschriebenen Motoren beziehungsweise Antriebe ausgeführt sein. Ferner können Sensoren in dem Lenksystem angeordnet sein, auf deren Anordnung und Ausführungen an dieser Stelle nicht eingegangen wird.
• Die Überlagerungslenkung 4 weist ein Steuergerät 20, einen Motor 22 und ein Getriebe 24 auf. Der Motor 22 ist beispielsweise als Elektromotor ausgebildet und wirkt über das Getriebe 24 auf einen Drehstab 26. An einem Rotor des Motors 22 ist ein Winkelgeber 40 angeordnet, der in Abhängigkeit von der Rotorposition Sensorwerte 42 an das Steuergerät 20 übermittelt. Bei dem Winkelgeber 40 handelt es sich beispielsweise um eine Hall-Sensorvorrichtung umfassend einen auf dem Rotor des Motors 22 angeordneten Magnetring, dessen Position mittels einer Anzahl von beispielsweise drei im Abstand von 22,5° voneinander angeordneten Hall-Sensoren ermittelt wird. Durch die Beabstandung von 22,5° ergibt sich eine Auflösung von 7,5°. In Abhängigkeit von den Signalen der Hall-Sensoren im Sinne der Sensorwerte 42 wird im Steuergerät 20 ein Zählerwert ermittelt. Der Zählerwert enthält eine Rohinformation über den tatsächlichen Rotationswinkel des Rotors. Der Zählerwert kann immer dann aktualisiert werden, wenn von dem Winkelgeber 40 ermittelte neue Sensorwerte 42 vorliegen. Sobald neue Sensorwerte 42 vorliegen, wird ein neuer Zählerwert bestimmt. Somit wird beispielsweise zu oder nach einem Zählerwertwechsel-Zeitpunkt ein neuer Zählerwert bestimmt.
• An dem Drehstab 26 ist ein Lenkmittel 28, beispielsweise ein Lenkrad, angeordnet. Mittels der Überlagerungslenkung 4 kann der vom Fahrzeugführer aufgebrachte Lenkmittelwinkel in einem Normalbetrieb des Lenksystems 2 hin zum Lenkgetriebe 8 vergrößert oder verkleinert werden. Diese Lenkwinkeldifferenz, die von der Überlagerungslenkung 4 in das Lenkgetriebe 8 eingebracht wird, wird auch als Zusatzlenkwinkel bezeichnet. Selbstverständlich kann anstatt eines Drehstabes 26 auch eine Lenksäule zwischen dem Lenkmittel 28 und der Überlagerungslenkung 4 angeordnet sein. In dieser Ausführungsform ist der Drehstab zwischen der Überlagerungslenkung 4 und der Hilfskraftlenkung 6 angeordnet.
• Die Hilfskraftlenkung 6 umfasst ein weiteres Steuergerät 30, einen weiteren Motor 32 und ein weiteres Getriebe 34. Der weitere Motor 32 wirkt über das weitere Getriebe 34 auf die Zahnstange 12. Das Steuergerät 20 weist einen Mikroprozessor 36 auf, der über eine Datenleitung mit einem Speicherelement 37 verbunden ist. Das weitere Steuergerät 30 weist einen weiteren Mikroprozessor 38 auf, der über eine weitere Datenleitung mit einem weiteren Speicherelement 39 verbunden ist. Das Steuergerät 20 übermittelt in Abhängigkeit von zugeführten Größen eine Stellgröße S_20, die das Steuergerät 20 dem Motor 22 zuführt. Das weitere Steuergerät 30 übermittelt in Abhängigkeit von zugeführten Größen eine weitere Stellgröße S_30, die das weitere Steuergerät 30 dem weiteren Motor 32 zuführt. Die Steuergeräte 20 und 30 können dazu ausgebildet sein, ein vorgegebenes Soll-Lenkmoment und einen vorgegebenen Soll-Lenkwinkel einzuregeln. Hierbei kann ein weiteres nicht gezeigtes übergeordnetes Steuergerät entsprechende Größen den Steuergeräten 20 und 30 zuführen. Selbstverständlich sind auch andere Ausführungen denkbar, bei denen die Steuergeräte 20 und 30 auf einem einzigen Steuergerät vereint sind. Mithin sind auch Überschneidungen insbesondere hinsichtlich der Steuergerätefunktion bezüglich der Überlagerungslenkung 4 und der Hilfskraftlenkung 6 möglich.
• 2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm zur Ermittlung eines Ist-Winkels φ_estim. Ein Block 202 ermittelt einen zeitlich in der Vergangenheit liegenden Zustand Z des Winkelgebers 40 aus 1. Der Zustand Z wird beispielsweise auf Basis von in der Vergangenheit erfassten Zählerwerten ermittelt. Die Zählerwerte werden zumindest temporär abgespeichert. Ein Block 204 ermittelt einen Roh-Winkel φ0 des Winkelgebers 40 aus 1 zu einem Zählerwertwechsel-Zeitpunkt des Winkelgebers 40 aus 1. Der Roh-Winkel φ0 stellt damit einen Basiswert bereit, auf Basis dessen der Ist-Winkel φ_estim berechnet wird. Ein Block 205 ermittelt einen Schätzfehler φdiff_e(0) zu einem Zählerwechsel-Zeitpunkt. Ein Block 207 ermittelt in Abhängigkeit von dem Schätzfehler φdiff_e(0) einen Korrekturwert φdiff_corre, welcher ausgehend von dem Zählerwechsel-Zeitpunkt reduziert wird und dem Block 208 zugeführt wird. Der Korrekturwert φdiff_corre wird nach dem Zählerwechsel-Zeitpunkt auf den Wert des Schätzfehlers φdiff_e(0) gesetzt und anschließend wird der Korrekturwert φdiff_corre über der Zeit reduziert. Ein Block 206 ermittelt eine Ist-Winkelveränderung φdiff zu einem zeitlich nach dem letzten Zählerwechsel-Zeitpunkt liegenden Ermittlungszeitpunkt in Abhängigkeit von dem ermittelten zeitlich in der Vergangenheit liegenden Zustand Z. Dadurch wird aus einem in der Vergangenheit liegenden Verlauf von Zählerwerten des Winkelgebers 40 aus 1 auf die Zukunft geschlossen. Ein Block 208 ermittelt den Ist-Winkel φ_estim in Abhängigkeit von dem Roh-Winkel φ0 der Ist-Winkelveränderung φdiff und dem Korrekturwert φdiff_corre. Der Block 208 ermittelt somit den Ist-Winkels φ_estim in Abhängigkeit von dem Roh-Winkel φ0 und in Abhängigkeit von dem Schätzfehler φ diff_e(0). Damit erfolgt auf Basis des Roh-Winkels φ0 ein Nachführen des Ist-Winkels φ_estim mithilfe der Ist-Winkelveränderung φdiff und dem vorteilhaften Abbau des Schätzfehlers durch den Korrekturwert φdiff_corre.
• 3 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm. In regelmäßigen Zeitabständen von beispielsweise 1ms, d.h., zyklisch, wird der Ablauf in einem Schritt 302 gestartet. In einem Schritt 303 wird überprüft, ob eine Zeitdauer t_elapsed, welche seit dem letzten Zählerwechsel-Zeitpunkt vergangen ist, kleiner oder gleich einem Zeitdauer-Schwellwert T_sector_estim ist. Ist dies der Fall, wird zu einem Schritt 305 gewechselt. Ist dies nicht der Fall, wird der Korrekturwert φdiff_corre in einem Schritt 307 auf Null gesetzt. Wird der Schritt 307 ausgeführt, so ist ein Schätzfehlers φdiff_e(0) im aktuellen Zeitintervall abgebaut. Der Zeitdauer-Schwellwert T_sector_estim bestimmt eine Geschwindigkeit des Abbaus des Schätzfehlers im aktuellen Zeitintervall zwischen zwei Zählerwechsel-Zeitpunkten. In dem Schritt 305 wird der Korrekturwert φdiff_corre gemäß der nachfolgenden Gleichung 1 ermittelt, wobei es sich bei φdiff_e(0) um den Schätzfehler zum letzten Zählerwechsel-Zeitpunkt handelt. In der Klammer Rechterhand erfolgt gemäß der Gleichung 1 eine Dekrementierung um eins. $$\mathrm{\phi }\text{diff}\_\text{corre}=\mathrm{\phi }\text{diff}\_\text{e}\left(0\right)*\left(\text{t}\_\text{elapsed/T}\_\text{sector}\_\text{estim}-1\right)$$

  
• In einem Schritt 304 erfolgt eine Berechnung der Ist-Winkelveränderung φdiff in Abhängigkeit von einer Winkelbeschleunigung Aacell(0) zu dem letzten Zählerwertwechsel-Zeitpunkt, in Abhängigkeit von der Zeitdauer t_elapsed, die seit dem letzten Zählerwertwechsel-Zeitpunkt vergangen ist, und in Abhängigkeit von einer Winkelgeschwindigkeit Ω(0) zu dem letzten Zählerwechsel-Zeitpunkt. Die Ist-Winkelveränderung φdiff bestimmt sich nach der nachfolgenden Gleichung 2. $$\mathrm{\phi }\text{diff}=\mathrm{0,5}*\text{Aacell}\left(0\right)*\text{t}\_\text{elapsed}2+\mathrm{\Omega }\left(0\right)*\text{t}\_\text{elapsed}$$

  
• In einem Schritt 306 wird die Ist-Winkelveränderung φdiff auf ein positives oder negatives Maximum eines Zählerwertinkrements h beschränkt, wodurch verhindert wird, dass der Ist-Winkel φ_estim einen Wert annimmt, der außerhalb eines Bereichs um den letzen Zählerwert liegt. In einem Schritt 308 wird der Ist-Winkel φ_estim als Schätzwert aus einer Addition des Roh-Winkels φ0, der Ist-Winkelveränderung φdiff und dem sich über die Zeit abbauenden Korrekturwert φdiff_corre ermittelt. In einem Schritt 310 erfolgt eine optionale Umrechnung des Ist-Winkels φ_estim in Grad. Der umgerechnete Ist-Winkel φ_estim in Grad wird in einem Schritt 312 in einen Ausgabespeicherbereich geschrieben. In einem Schritt 314 wird der Ablauf beendet.
• 4 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm. Sobald von dem Winkelgeber 40 aus 1 neue Sensorwerte 42 zu einem jeweiligen Zählerwertwechsel-Zeitpunkt vorliegen, wird in einem Schritt 402 der Ablauf gestartet. Die Sensorwerte 42 sind disrekte Zählerwerte, welche zu dem jeweiligen Zählerwechsel-Zeitpunkt zur Verfügung stehen. Zwischen zwei benachbarten Sensorwerten 42 ist ein tatsächlicher Winkel zu bestimmen. Zunächst werden in einem Schritt 404 die aus einem zeitlich zuvor durchgeführten Ablauf ermittelten Werte gespeichert. So wird beispielsweise der zuvor ermittelte Zählerwert N(0) als Zählerwert N(1) gespeichert. Ebenfalls wird die zuvor ermittelte Drehrichtung Direction(0) als Drehrichtung Direction(1) gespeichert. Auch wird die zuvor ermittelte Winkelgeschwindigkeit Ω(0) als Ω(1) gespeichert.
• Aus dem vorliegenden Sensorwert 42 des Sensorsignals wird ein aktueller ganzzahliger Zählerwert N(0) in einem Schritt 406 ermittelt. Der aktuelle Zählerwert N(0) wird mit dem Zählerwert N(1) des vorigen Zählerwertwechsel-Zeitpunkts in einem Schritt 408 verglichen. Ergibt sich aus dem Vergleich, dass der aktuelle Zählerwert N(0) kleiner oder gleich dem letzten Zählerwert N(1) ist, wird die aktuelle Drehrichtung Direction(0) im einem Schritt 410 auf Null gesetzt. Ergibt sich aus dem Vergleich, dass der aktuelle Zählerwert N(0) größer als der zuletzt, also der vorhergehend ermittelte Zählerwert N(1) ist, so wird in einem Schritt 412 die aktuelle Drehrichtung Direction (0) auf Eins gesetzt.
• Je nach Drehrichtung wird in den Schritten 418 und 420 der Roh-Winkel φ0 nach den Gleichungen 3 oder 4 bestimmt wobei der Roh-Winkel(φ0 in Abhängigkeit von dem vorhergehend ermittelten Zählerwert N(0) des Winkelgebers 40 aus 1 ermittelt wird. Der ganzzahlige Zählwert N(0) wird um 0,5 verringert oder erhöht und die resultierende Zahl mit dem Zählerwertinkrement h multipliziert. Der Roh-Winkel φ0 stellt damit einen festen Ausgangswert für die Berechnung des Ist-Winkels φ_estim in dem folgenden Zeitintervall, in dem kein Zählerwert N(0) ermittelbar ist, bereit. $$\mathrm{\phi }0=\left(\text{N}\left(0\right)-\mathrm{0,5}\right)*\text{h}$$

  

  $$\mathrm{\phi }0=\left(\text{N}\left(0\right)+\mathrm{0,5}\right)*\text{h}$$

  
• In einem Schritt 414 werden die aktuelle Drehrichtung Direction(0) und die zuvor ermittelte Drehrichtung Direction(1), d.h. die Drehrichtung zum letzten Zählerweichselzeitpunkt t0 und zum vorletzten Zählerwechsel-Zeitpunkt, miteinander verglichen. Fand keine Drehrichtungsänderung statt, so wird in einem Schritt 422 der zu 2 erläuterte Zustand Z in Form der Winkelgeschwindigkeit Ω(0) bei dem letzten Zählerwertwechsel-Zeitpunkt und die Winkelbeschleunigung Aacell(0) bei dem letzten Zählerwertwechsel-Zeitpunkt ermittelt. Der Zustand Z umfasst die Winkelgeschwindigkeit Ω(0) und die Winkelbeschleunigung Aacell(0). Wird in dieser Beschreibung auf den letzten Zählerwechsel-Zeitpunkt Bezug genommen, so ist der Zählerwechsel-Zeitpunkt gemeint, der den Ablauf im Schritt 402 auslöst. Die Winkelgeschwindigkeit Ω(0) ergibt sich beispielsweise nach der Gleichung 5, wobei eine Zeitdauer DeltaT(0) die Zeitdauer zwischen dem letzten und dem vorletzten Zählerwertwechsel-Zeitpunkt ist. Die Winkelbeschleunigung Aacell(0) ergibt sich aus den letzten beiden Winkelgeschwindigkeiten Ω(0) und Ω(1) nach Gleichung 6. $$\mathrm{\Omega }\left(0\right)=\text{h/DeltaT}\left(0\right)$$

  

  $$\text{Aacell}\left(0\right)=\left(\mathrm{\Omega }\left(0\right)-\mathrm{\Omega }\left(1\right)\right)\text{/DeltaT}\left(0\right)$$

  
• In einem Schritt 436 wird der Zeitdauer-Schwellwert T_sector_estim gemäß der Gleichung 7 ermittelt. In einem Schritt 438 wird - sollte der Zeitdauer-Schwellwert T_sector_estim größer als der Maximalwert T_estim_max von beispielsweise 64 ms sein - der Zeitdauer-Schwellwert T_sector_estim auf diesen Maximalwert T_estim_max begrenzt. $$\text{T}\_\text{sector}\_\text{estim}=\text{h/}\left|\mathrm{\Omega }\left(0\right)\right|$$

  
• Hat allerdings ein Richtungswechsel stattgefunden, so wird - ausgehend von dem Schritt 414 - in einen Schritt 432 wechselt, gemäß dem die Winkelgeschwindigkeit Ω(0) und die Winkelbeschleunigung Aacell(0) jeweils auf einen Wert von Null gesetzt werden. In einem Schritt 440 wird der Zeitdauer-Schwellwert T_sector_estim auf den Maximalwert T_estim_max gesetzt.
• In einem Schritt 442 wird der Schätzfehler φdiff_e(0) gemäß der Gleichung 8 in Abhängigkeit von dem Roh-Winkel φ0 und dem vor dem Zählerwechsel-Zeitpunkt zuletzt berechneten Ist-Winkel φ_estim ermittelt. Der Schätzfehler φdiff_e(0) zu dem Zählerwechsel-Zeitpunkt ergibt sich also aus einer Differenz zwischen dem Roh-Winkel φ0 und dem Ist-Winkel φ_estim, welcher ein Schätzwert ist. In einem Schritt 434 wird der Ablauf beendet. Nach dem Durchlauf des Verfahrens nach 4 stehen die zur zyklischen Berechnung des Ist-Winkels φ_estim nötigen Werte, welche in Abhängigkeit von dem Sensorsignal des Winkelgebers 40 aus 1 ermittelt werden, zur Verfügung. $$\mathrm{\phi }\text{diff}\_\text{e}\left(0\right)=\mathrm{\phi }0-\mathrm{\phi }\_\text{estim}$$

  
• 5 zeigt ein schematisches Winkel-Zeit-Diagramm zur Erläuterung des in den 2, 3 und 4 beschriebenen Verfahrens. Es ist eine Drehrichtungsumkehr gezeigt, bei der das Verfahren seine Vorteile zur Berechnung des Ist-Winkels φ_estim ausspielen kann und sehr nah an einem tatsächlichen Verlauf 500 des Winkels des Winkelgebers 40 aus 1 ist. Das Verfahren geht von einem treppenförmigen Verlauf 502 der Zählerwerte N aus. Der aktuelle Zählerwert N(0) ändert sich beispielsweise zu einem Zählerwertwechsel-Zeitpunkt t0. Zu dem Zählerwertwechsel-Zeitpunkt t0 wird das Verfahren nach 4 gestartet. Ausgehend von den mittels des Verfahrens nach 4 aktualisierten Werten wird zu einem Ermittlungszeitpunkt t2, welcher zeitlich nach dem Zählerwertwechsel-Zeitpunkt t0 liegt, der Ist-Winkel φ_estim ermittelt. Entsprechend ergibt sich der Verlauf 504 für den Ist-Winkel φ_estim.
• Ab einem Zeitpunkt t4 wird der Ist-Winkel φ_estim auf ein halbes Zählerwertinkrement h um den aktuellen Zählerwert N gemäß dem Verlauf 502 beschränkt. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass ein Betrag der Ist-Winkelveränderung φdiff ein halbes Zählerinkrement nicht überschreitet. Das bedeutet, dass der Betrag der Ist-Winkelveränderung φdiff nicht über das halbe Zählerinkrement anwächst. Der Betrag der Ist-Winkelveränderung φdiff wird also auf ein halbes Zählerinkrement h um den dem letzten Zählerwert N(0) entsprechenden Winkel begrenzt. Diese Beschränkung ermöglicht vorteilhaft, dass der Verlauf 504 nahe am tatsächlichen Verlauf 500 ist und nicht wesentlich, hier beispielsweise nach oben, davon abweicht.
• Ab einem Zeitpunkt t4 beginnt in dem tatsächlichen Verlauf 500 des Winkels eine Richtungsumkehr, was über den Winkelgeber 40 aus 1 und im Verlauf 502 erst zu dem Zählerwertwechsel-Zeitpunkt t5 erkennbar ist. Nach Durchlaufen des Ablaufs nach 4 zum Zählerwertwechsel-Zeitpunkt t5 wird der Verlauf 504 durch Berechnungen gemäß 2, 3 und 4 angepasst. Es erfolgt also ein schneller, aber nicht treppenartiger Abbau des Schätzfehlers bis zu einem Zeitpunkt t6, um zum nächsten Zählerwertwechsel-Zeitpunkt t7 wieder nah am tatsächlichen Verlauf 500 zu sein. Ab dem Zeitpunkt t6 ist der Schwellwert T_sector_estim aus dem Schritt 303 in 3 erreicht und zwischen den Zeitpunkten t6 und t7 wird lediglich die Ist-Winkelveränderung φdiff im Schritt 304 verändert.

Claims (14)

1. Ein Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems (2) eines Kraftfahrzeugs, das Verfahren umfassend: - Ermitteln (204; 418; 420) eines Roh-Winkels (φ0) zu einem Zählerwechsel-Zeitpunkt (t0) in Abhängigkeit von einem Sensorsignal (42) eines Winkelgebers (40); - Ermitteln (205; 442) eines Schätzfehlers (φdiff_e(0)) zu dem Zählerwechsel-Zeitpunkt (t0); - Ermitteln (207; 305) eines Korrekturwerts (φdiff_corre) in Abhängigkeit von dem Schätzfehler (φdiff_e(0)), wobei der Korrekturwert (φdiff_corre) in Abhängigkeit von einer Zeitdauer (t_elapsed), welche seit dem Zählerwechsel-Zeitpunkt (t0) vergangen ist, reduziert wird; und - Ermitteln (208; 308) eines Ist-Winkels (φ_estim) in Abhängigkeit von dem Roh-Winkel (φ0) und in Abhängigkeit von dem Korrekturwert (φdiff_corre).
2. Das Verfahren nach dem Anspruch 1 gekennzeichnet durch die Schritte: - Ermitteln (202) eines zeitlich in der Vergangenheit liegenden Zustandes (Z) des Winkelgebers (40); - Ermitteln (206) einer Ist-Winkelveränderung (φdiff) zu einem zeitlich nach dem Zählerwechsel-Zeitpunkt (t0) liegenden Ermittlungszeitpunkt (t2) in Abhängigkeit von dem ermittelten zeitlich in der Vergangenheit liegenden Zustand (Z); und - Ermitteln (208) des Ist-Winkels (φ_estim) in Abhängigkeit von dem Roh-Winkel (φ0), der Ist-Winkelveränderung (φdiff) und dem Korrekturwert (φdiff_corre).
3. Das Verfahren nach dem Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitlich in der Vergangenheit liegende Zustand (Z) des Winkelgebers (40) in Abhängigkeit von Zählerwerten (N(0), N(1)) zweier zeitlich in der Vergangenheit liegender Zählerwechsel-Zeitpunkte (t0, t1) ermittelt wird.
4. Das Verfahren nach dem Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitlich in der Vergangenheit liegende Zustand (Z) eine Winkelgeschwindigkeit (Ω(0)) bei dem vorhergehenden Zählerwertwechsel-Zeitpunkt (t0) und eine Winkelbeschleunigung (Aaccell(0)) bei dem vorhergehenden Zählerwertwechsel-Zeitpunkt (t0) umfasst.
5. Das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Roh-Winkel (φ0) in Abhängigkeit von dem vorhergehend ermittelten Zählerwert (N(0)) des Winkelgebers (40) ermittelt wird.
6. Das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Winkelveränderung (φdiff) begrenzt wird.
7. Das Verfahren nach dem Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betrag der Ist-Winkelveränderung (φdiff) auf ein halbes Zählerinkrement (h) um einen dem vorhergehenden Zählerwert (N(0)) entsprechenden Winkel begrenzt wird.
8. Das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelgeber (40) an einem Rotor eines Motors (22) angeordnet ist, und wobei der Motor (22) in Abhängigkeit von dem ermittelten Ist-Winkel (φ_estim) betrieben wird.
9. Das Verfahren nach dem Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (22) Teil einer Überlagerungslenkung (4) des Lenksystems (2) ist.
10. Ein Computerprogramm, das dazu ausgebildet ist, das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche auszuführen.
11. Ein Speicherelement (37), auf dem das Computerprogramm nach dem Anspruch 10 abgespeichert ist.
12. Ein Steuergerät (20), welches zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.
13. Ein Lenksystem (2) eines Kraftfahrzeugs, wobei das Lenksystem (2) dazu ausgebildet ist, - einen Roh-Winkel (φ0) zu einem Zählerwechsel-Zeitpunkt (t0) in Abhängigkeit von einem Sensorsignal (42) eines Winkelgebers (40) zu ermitteln; - einen Schätzfehler (φdiff_e(0)) zu dem Zählerwechsel-Zeitpunkt (t0) zu ermitteln; - einen Korrekturwert (φdiff_corre) in Abhängigkeit von dem Schätzfehler (φdiff_e(0)) zu ermitteln, wobei der Korrekturwert (φdiff_corre) in Abhängigkeit von einer Zeitdauer (t_elapsed), welche seit dem Zählerwechsel-Zeitpunkt (t0) vergangen ist, reduziert wird; und - einen Ist-Winkel (φ_estim) in Abhängigkeit von dem Roh-Winkel (φ0) und in Abhängigkeit von dem Korrekturwert (φdiff_corre) zu ermitteln.
14. Das Lenksystem (2) nach dem Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es dazu ausgebildet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9 auszuführen.

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