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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steer-By-Wire-Lenksystem sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Steer-By-Wire-Lenksystems.
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Steer-By-Wire-Lenksysteme (SBW-Lenksysteme) verfügen über keine direkte mechanische Verbindung zwischen dem menschlichen Fahrer und den lenkbaren Straßenrädern, stattdessen wird eine Eingabe von dem menschlichen Fahrer an die Straßenräder unter Verwendung eines oder mehrerer elektrischer Signale übermittelt, die das Erzeugen und das Aufbringen von Drehmoment auf die Stra-ßenräder bewirken. Der Fahrer interagiert mit einem Lenkradaktor (HWA) und die Straßenräder werden durch einen Straßenradaktor (RWA) gelenkt. Diese beiden Systeme sind nur auf elektrische Weise gekoppelt (durch Drähte).
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DE 101 09 085 A1 offenbart ein Steer-By-Wire-Lenksystem, bei welchem bei Erreichen eines maximalen Radwinkels eine mechanische Verbindung zwischen einem Rad und einem Lenkrad hergestellt wird.
DE 10 2013 014 122 A1 lehrt ein Steer-By-Wire-Lenksystem, welches einem Fahrer bei einem überraschend auftretenden Ende eines Lenkbereichs des Lenkrads ein Signal über das Lenkrad übermittelt.
DE 103 05 132 A1 beschreibt ein Steer-By-Wire-Lenksystem, bei dem der Kontakt eines Rads mit einem Bordstein simuliert wird.
DE 10 2010 030 986 A1 offenbart ein elektrisches Servolenksystem, bei welchem ein detektierter Überoder Untersteuerungszustand über ein Lenkrad an den Fahrer rückgemeldet wird.
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Eine der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist es, ein verbessertes Steer-By-Wire-Lenksystem sowie ein Verfahren zum Betreiben eines entsprechenden Steer-By-Wire-Lenksystems bereitzustellen.
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Als Lösung werden ein Steer-By-Wire-Lenksystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Es sind hier technische Lösungen beschrieben, damit Steer-By-Wire-Lenksysteme (SBW-Lenksysteme) eine dynamische Verfahrendebedingung dynamisch detektieren und in Ansprechen darauf ein Lenkraddrehmoment für einen Fahrer erzeugen können.
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In Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen enthält ein Steer-By-Wire-Lenksystem einen ersten Controller, der eine Vielzahl von Drehmomentbefehlen erzeugt. Das Erzeugen der Vielzahl von Drehmomentbefehlen umfasst das Erzeugen eines Randsteindrehmomentbefehls in Ansprechen auf das Detektieren einer Randsteinbedingung, bei welcher Straßenräder trotz einer Veränderung bei der Lenkradposition stationär bleiben, und das Erzeugen eines Verfahrendedrehmomentbefehls in Ansprechen auf das Detektieren einer Verfahrendebedingung. Das Steer-By-Wire-Lenksystem enthält ferner ein Arbitrierungsmodul , das einen Benachrichtigungsdrehmomentbefehl durch Arbitrieren zwischen der Vielzahl von Drehmomentbefehlen, welche den Randsteindrehmomentbefehl und den Verfahrendedrehmomentbefehl umfasst, bestimmt. Das Steer-By-Wire-Lenksystem enthält ferner einen zweiten Controller, der unter Verwendung des Benachrichtigungsdrehmomentbefehls ein Benachrichtigungsdrehmoment erzeugt.
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In Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst ein Verfahren, dass von einem ersten Controller eine Vielzahl von Drehmomentbefehlen erzeugt wird. Das Erzeugen der Vielzahl von Drehmomentbefehlen umfasst das Erzeugen eines Randsteindrehmomentbefehls in Ansprechen auf das Detektieren einer Randsteinbedingung, bei welcher Straßenräder trotz einer Veränderung bei der Lenkradposition stationär bleiben, und das Erzeugen eines Verfahrendedrehmomentbefehls in Ansprechen auf das Detektieren einer Verfahrendebedingung. Das Verfahren umfasst ferner, dass durch ein Arbitrierungsmodul ein Benachrichtigungsdrehmomentbefehl bestimmt wird, indem zwischen der Vielzahl von Drehmomentbefehlen arbitriert wird, welche den Randsteindrehmomentbefehl und den Verfahrendedrehmomentbefehl umfasst. Das Verfahren umfasst ferner, dass durch einen zweiten Controller ein Benachrichtigungsdrehmoment unter Verwendung des Benachrichtigungsdrehmomentbefehls erzeugt wird.
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Der Gegenstand, der als die Erfindung betrachtet wird, wird in den Ansprüchen am Ende der Beschreibung beansprucht. Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden genauen Beschreibung, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird, in denen:
- 1 ein Fahrzeug mit einem Lenksystem in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen veranschaulicht;
- 2 ein Blockdiagramm zur Erzeugung eines zusätzlichen Drehmomentbefehls für einen Handradaktor in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen darstellt;
- 3 eine Verfahrendedetektion in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen darstellt;
- 4 eine Untersteuerungs-/Übersteuerungs-Detektion in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen darstellt; und
- 5 eine Randsteindetektion in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen darstellt.
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Es werden mehrere Ausführungsformen von Steer-By-Wire-Lenksystemen (SBW-Lenksystemen) und deren Komponenten beschrieben, insbesondere zur Bereitstellung der Detektion einer Verfahrendebedingung für SBW-Lenksysteme.
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Wenn ein Fahrzeug gefahren wird, können verschiedene Fahrmanöver und Umgebungsbedingungen (z.B. eine Oberfläche mit geringer Reibung) dazu führen, dass eine oder mehrere Reifenkräfte grenznahe Bedingungen erreichen. Bei derartigen Bedingungen kann das Fahrzeug ein ungewünschtes Gierverhalten aufweisen. Ein derartiges Verhalten wird oft als eine Untersteuerungsbedingung (das Fahrzeug giert weniger als gewünscht) oder als eine Übersteuerungsbedingung (das Fahrzeug giert mehr als gewünscht) beschrieben. Obwohl die Gesellschaft der Kraftfahrzeugingenieure (SAE) diese Bedingungen in stationären Situationen definiert hat, treten die Situationen sowohl bei einem stationären als auch bei einem transienten (dynamischen) Zustand auf. Eine elektronische Stabilitätsregelung verwendet typischerweise ein selektives Bremsen und andere Techniken, um das Fahrzeug zu steuern, wenn Untersteuerungs- oder Übersteuerungsbedingungen detektiert werden. Jedoch reagieren diese Techniken auf Fahrermanöver bei der Untersteuerungs- und Übersteuerungsbedingung.
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Folglich ist es wünschenswert, ein Lenksystem des Fahrzeugs derart zu verbessern, dass das Lenksystem ein proaktives Unterstützen des Fahrers bei Manövern im Fall von Fahrzeugbewegungszuständen wie etwa den Untersteuerungs- und Übersteuerungsbedingungen ermöglichen kann. In einem oder mehreren Beispielen werden die Untersteuerungs-/Übersteuerungs-Bedingungen in Lenksystemen unter Verwendung einer Drehmomentregelung detektiert und behandelt, indem korrekte Reifen-/Straßenlasten mithilfe einer Gierrate übermittelt werden. In einem oder mehreren Beispielen wird auch ein Gierbeschleunigungsdetektionssystem verwendet, welches Lenksäulenmotordrehmomente in dem Lenksystem modifiziert.
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Zusätzlich zu der Untersteuerungs-/Übersteuerungs-Steuerung stellen Lenksysteme auch eine Verfahrendesteuerung (EoT-Steuerung) bereit, die verwendet wird, um eine EoT-Softstopp-Funktion bereitzustellen, die in SBW- und anderen Lenksystemanwendungen verwendet wird. Diese Funktionen unterstützen das Steuern der HWA-Drehmomentniveaus, wenn sich das Lenksystem seiner mechanischen Grenze nähert. Beispielsweise wird ein Drehmoment, das in dem HWA erzeugt wird, bei Annäherung an das Verfahrende (EoT) erhöht, um die Drehmomente „zu mildern“, die durch das HWA im SBW wahrgenommen werden, und in Basis-EPS wird die Motorunterstützung für ein derartiges Mildern verringert.
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Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen dynamischen Zuständen ist eine technische Herausforderung, die bei SBW-Systemen existiert, die Detektion und Handhabung von Randsteinen/Spurrillen oder anderen Hindernissen. Wenn ein Fahrzeug Umgebungsbedingungen unterworfen ist, die den Zahnstangenweg begrenzen, kann es sein, dass der Fahrer aufgrund des Fehlens von mechanischen Verbindungen zwischen der Zahnstange und dem Handrad nicht realisiert, dass sich das Fahrzeug in einer Situation befindet, bei der sein/ihr Manöver des Handrads nicht bewirkt, dass sich die Straßenräder bewegen. Es ist festzustellen, dass der Begriff „Randstein“ so, wie er hier verwendet und definiert wird, alle Arten von Hindernissen in der Umgebung bezeichnen kann, denen ein oder mehrere Straßenräder begegnen, die eine Begrenzung des Zahnstangenwegs verursachen würden, und er nicht nur als ein physikalischer Straßenrandstein interpretiert werden darf. In Beispielen ohne Einschränkung kann der Begriff „Randstein“, so wie er hier verwendet wird, jedes Hindernis in der Umgebung bezeichnen, etwa einen physikalischen Randstein, eine Spurrille, eine Rampe, einen erhöhten oder versenkten Kanaldeckel, einen kleinen Graben oder eine Bodenwelle usw. Die hier beschriebenen technischen Lösungen ermöglichen das Detektieren einer derartigen Bedingung und in Ansprechen darauf das Bewirken eines Drehmomentanstiegs in dem HWA. Ein derartiges erhöhtes Drehmoment kann dem Fahrer erhöhte Zahnstangenbelastungen an dem RWA anzeigen.
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Mit Bezug nun auf die Figuren, in denen die Erfindung mit Bezugnahme auf spezielle Ausführungsformen beschrieben wird, ohne sie einzuschränken, ist in 1 ein Steer-By-Wire-Lenksystem (SBW-System) 40 in einem Fahrzeug 100 dargestellt. Es ist festzustellen, dass das gezeigte und beschriebene SBW-System 40 in einem autonomen oder halbautonomen Fahrzeug oder in einem herkömmlicheren Fahrzeug verwendet werden kann. Das SBW-System 40 enthält einen Handradaktor (HWA) 10 und einen Straßenradaktor (RWA) 20.
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Der RWA enthält eine oder mehrere mechanische Komponenten 22, etwa eine Lenkzahnstange und/oder ein Ritzelzahnrad, das mit einem Motor/Umrichter durch eine Kugelmutter/Kugelrollspindel(getriebe)anordnung gekoppelt ist, und die Zahnstange ist mit den Straßenrädern/Reifen des Fahrzeugs durch Spurstangen verbunden. Der RWA 20 enthält einen ersten Controller 24, der die Arbeitsweise der mechanischen Komponenten 22 steuert. Der erste Controller 24 empfängt und/oder erzeugt Drehmoment über die eine oder die mehreren mechanischen Komponenten 22.
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Der HWA 10 enthält eine oder mehrere mechanische Komponenten 12, etwa ein Handrad (Lenkrad), eine Lenksäule und einen Motor/Umrichter, der an der Lenksäule entweder durch einen Getriebemechanismus oder durch ein Direktantriebssystem angebracht ist. Der HWA 10 enthält ferner einen zweiten Controller 14, der die Arbeitsweise der mechanischen Komponenten 12 steuert. Der zweite Controller 14 empfängt und/oder erzeugt Drehmoment über die eine oder die mehreren mechanischen Komponenten 12.
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Der zweite Controller 14 und der erste Controller 24 sind durch elektrische Verbindungen gekoppelt, die ermöglichen, dass Signale übertragen/empfangen werden. Ein Controller kann, so wie er hier bezeichnet wird, eine Kombination aus dem zweiten Controller 14 und dem ersten Controller 24 oder einen beliebigen Mikrocontroller enthalten.
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In einem oder mehreren Beispielen kommunizieren der zweite Controller 14 und der erste Controller 24 des SBW-Systems 40 miteinander durch eine CAN-Schnittstelle (oder andere ähnliche digitale Kommunikationsprotokolle). Eine Führung des Fahrzeugs 100, das mit dem SBW-System 40 ausgestattet ist, wird durch Verwendung des Lenkgetriebes mit einer Eingabewelle, die von dem RWA 20 gedreht wird, etwa einem Servoaktor, ausgeführt. Der RWA 20 empfängt ein elektronisches Kommunikationssignal der Drehung des Lenkrads durch den Fahrer. Ein Fahrer steuert das Lenkrad, um die Richtung des Fahrzeugs 100 zu steuern. Der Winkel von dem HWA 10 wird an den RWA 20 gesendet, der eine Positionssteuerung ausführt, um einen Zahnstangenweg zur Lenkung des Straßenrads zu steuern. Aufgrund des Fehlens einer mechanischen Verbindung zwischen dem Lenkrad und den Straßenrädern jedoch wird der Fahrer ohne eine Drehmomentrückmeldung (im Gegensatz zu dem früher beschriebenen Fall eines EPS) nicht mit einem Gefühl für die Straße versorgt.
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In einem oder mehreren Beispielen simuliert der HWA 10, der mit der Lenksäule und dem Lenkrad gekoppelt ist, das Gefühl des Fahrers für die Straße. Der HWA 10 kann eine taktile Rückmeldung in der Form von Drehmoment auf das Lenkrad aufbringen. Der HWA 10 empfängt ein Zahnstangenkraftsignal von dem RWA 20, um ein geeignetes Drehmomentgefühl für den Fahrer zu erzeugen. Alternativ können auch der Lenkradwinkel und die Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet werden, um ein gewünschtes Drehmomentgefühl für den Fahrer zu erzeugen.
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Wie vorstehend beschrieben wurde, kann der Fahrer bei einer elektrischen Servolenkung (EPS) mit mechanischen Verbindungen zwischen dem Straßenrad und dem Handrad Effekte von Straßenradbedingungen wahrnehmen, etwa eine Randstein/Spurrillenbedingung, Übersteuern/Untersteuern, EoT und dergleichen. Ferner sind im Fall einer derartigen EPS zahlreiche Algorithmen bekannt, welche den Effekt derartiger Störungen, die der Fahrer erfährt (d.h. Lenkgefühl), steuern oder abschwächen, beispielsweise ein Unterstützungsdrehmoment begrenzen, das von der EPS erzeugt wird.
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2 stellt ein Blockdiagramm zum Erzeugen eines zusätzlichen Drehmomentbefehls für den HWA in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen dar. Der erste Controller 24 erzeugt einen RWA-Rückmeldungsdrehmomentbefehl 245, der für den HWA 10 bereitgestellt wird. Der RWA-Rückmeldungsdrehmomentbefehl 245 beruht auf einer Position der Straßenräder (oder der Zahnstange). Der HWA 10 verwendet den RWA-Rückmeldungsdrehmomentbefehl 245 zusätzlich zu einem Eingabedrehmoment 205 von dem Bediener, um eine befohlene Position für die Straßenräder (oder die Zahnstange) zu erzeugen. Die befohlene Position wird dann an den RWA-Controller 24 gesendet.
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Zusätzlich zu dem RWA-Rückmeldungsdrehmomentbefehl 245 erzeugen hier beschriebene technische Lösungen einen Benachrichtigungsdrehmomentbefehl 255 zur Benachrichtigung des Bedieners über eine oder mehrere dynamische Bedingungen, die ein EoT, ein Untersteuern, ein Übersteuern, eine Randsteindetektion und dergleichen umfassen. Der Benachrichtigungsdrehmomentbefehl 255 wird von dem HWA 10 verwendet, um ein zusätzliches Drehmoment am Handrad 12 oder einer anderen Eingabevorrichtung des SBW-Systems 40 zu erzeugen. In einem oder mehreren Beispielen kann der Drehmomentbetrag, der entsprechend dem Benachrichtigungsdrehmomentbefehl 255 erzeugt wird, bewirken, dass der Bediener zusätzliche Bemühungen zum Bewegen des Handrads 12 bereitstellt. Alternativ oder zusätzlich kann das Benachrichtigungsdrehmoment, das erzeugt wird, bewirken, dass das Handrad 12 vibriert oder zittert. Alternativ oder zusätzlich wird der Benachrichtigungsdrehmomentbefehl subtrahiert und bewirkt, dass der HWA 10 einen geringeren Drehmomentbetrag erzeugt als denjenigen, der dem RWA-Rückmeldungsdrehmomentbefehl 245 entspricht. Es sei darauf hingewiesen, dass in den hier beschriebenen Beispielen für die technischen Lösungen der Benachrichtigungsdrehmomentbefehl 255 zwar zu dem RWA-Rückmeldungsdrehmomentbefehl 245 addiert wird, in einem oder mehreren Beispielen jedoch der Benachrichtigungsdrehmomentbefehl 255 vor dieser Addition skaliert, gesättigt und/oder gefiltert werden kann, und ferner, dass in einem oder mehreren Beispielen der Benachrichtigungsdrehmomentbefehl 255 unter Verwendung verschiedener Techniken mit dem RWA-Rückmeldungsdrehmomentbefehl 245 vermischt werden kann.
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Wie in 2 dargestellt ist, wird der Benachrichtigungsdrehmomentbefehl 255 beruhend auf einem oder mehreren Drehmomentbefehlen erzeugt, die entsprechend einer oder mehreren dynamischen Bedingungen erzeugt werden, welche von dem ersten Controller 24 detektiert werden. Ein Arbitrierungsmodul 240 erzeugt den Benachrichtigungsdrehmomentbefehl 255 beruhend auf einem EoT-Drehmomentbefehl 215, einem Untersteuerdrehmomentbefehl 225, einem Übersteuerdrehmomentbefehl 227 und einem Randsteindrehmomentbefehl 235. Es soll erwähnt werden, dass in anderen Beispielen andere, weniger oder zusätzliche Drehmomentbefehle beruhend auf anderen dynamischen Bedingungen, die von dem ersten Controller 24 detektiert werden, in den Arbitrierungsmodul 240 eingegeben werden können.
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2 stellt separate Bedingungsdetektionsmodule dar, etwa ein EoT-Detektionsmodul 210, ein Untersteuer-/Übersteuer-Detektionsmodul (USOS-Detektionsmodul) 220, ein Randsteindetektionsmodul 230, jedoch kann es in einem oder mehreren Beispielen sein, dass der erste Controller 24 nicht für jede zu detektierende Bedingung separate Module aufweist. Der Arbitrierungsmodul 240 kann auch mit einem oder mehreren der Detektionsmodule kombiniert sein und in einem oder mehreren Beispielen können alle dargestellten Module Teil einer einzigen Komponente sein.
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3 stellt eine EoT-Detektion in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen dar. Das EoT-Detektionsmodul 210 vergleicht eine tatsächliche Zahnstangenposition mit vorbestimmten Begrenzungen der Lenksäule und der Zahnstange, um zu bestimmen, ob ein mechanisches EoT erreicht worden ist (320). Die tatsächliche Zahnstangenposition kann sich von der von dem HWA 10 befohlenen Zahnstangenposition 255' unterscheiden. Wenn die EoT-Bedingung nicht erfüllt ist, d.h. die tatsächliche Zahnstangenposition innerhalb der vorbestimmten Begrenzungen liegt, wird der EoT-Drehmomentbefehl 215 nicht erzeugt (oder weist im Wesentlichen einen Wert von 0 auf). Andernfalls erzeugt das EoT-Detektionsmodul 210 den EoT-Drehmomentbefehl 215. In einem oder mehreren Beispielen beruht der EoT-Drehmomentbefehl 215 auf einer Differenz zwischen der tatsächlichen Zahnstangenposition und den nächstgelegenen vorbestimmten Begrenzungen. Zum Beispiel wird eine Nachschlagetabelle verwendet, die einen EoT-Drehmomentbefehl bereitstellt, der abhängig davon erzeugt werden soll, um wie viel die tatsächliche Zahnstangenposition die Begrenzung überschreitet.
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4 stellt eine USOS-Detektion in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen dar. Das USOS-Detektionsmodul 220 vergleicht die tatsächliche Zahnstangenposition mit einem oder mehreren vorbestimmten USOS-Schwellenwerten, um zu bestimmen, ob ein Untersteuern oder Übersteuern detektiert wird. Jede der bekannten Techniken zum Detektieren von Untersteuern und/oder Übersteuern kann verwendet werden. In dem dargestellten Beispiel wird zunächst ein Untersteuern detektiert (410), beispielsweise indem der Schwellenwert mit einem USOS-Index verglichen wird, der auf Gierraten und/oder Gierbeschleunigungen beruht. In einem oder mehreren Beispielen werden die Gierraten- und Gierbeschleunigungswerte unter Verwendung eines oder mehrerer Sensoren gemessen oder beruhend auf anderen Parameterwerten geschätzt. Wenn die Untersteuerungsbedingung existiert, erzeugt das USOS-Detektionsmodul 220 den US-Drehmomentbefehl 225. Ein Wert des US-Drehmomentbefehls 225 kann beruhend auf dem USOS-Indexwert unter Verwendung einer Nachschlagetabelle bestimmt werden.
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Wenn eine Untersteuerbedingung nicht detektiert wird (410), bestimmt das USOS-Detektionsmodul 220, ob eine Übersteuerbedingung existiert (420). Wenn weder eine Untersteuerungs- noch eine Übersteuerungs-Bedingung existiert, werden weder der US-Drehmomentbefehl 225 noch der OS-Drehmomentbefehl 227 erzeugt (oder sie weisen im Wesentlichen einen Wert von 0 auf). Wenn alternativ die Übersteuerbedingung (beruhend auf dem USOS-Index) detektiert wird, erzeugt das USOS-Detektionsmodul 220 den OS-Drehmomentbefehl 227. Ein Wert des OS-Drehmomentbefehls 227 kann beruhend auf dem USOS-Index unter Verwendung einer Nachschlagetabelle bestimmt werden. Das USOS-Detektionsmodul 220 übermittelt entsprechend Reifen-/Straßenlasten über ein Gierraten- und Gierbeschleunigungs-Detektionssystem, welches das HWA-Drehmoment modifiziert.
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5 stellt eine Randsteindetektion in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen dar. In einem oder mehreren Beispielen vergleicht das Randsteindetektionsmodul 230 die tatsächliche Zahnstangenposition mit einer von dem HWA 10 befohlenen Zahnstangenposition. Jede andere Technik zum Detektieren eines Randsteins kann verwendet werden. Wenn kein Randstein detektiert wird, wird der Randsteindrehmomentbefehl 235 nicht erzeugt (oder weist im Wesentlichen einen Wert von 0 auf). Wenn alternativ die Randsteinbedingung detektiert wird, erzeugt das Randsteindetektionsmodul 230 den Randsteindrehmomentbefehl 235, beispielsweise beruhend auf einer Differenz zwischen der tatsächlichen Zahnstangenposition und der befohlenen Zahnstangenposition. Zum Beispiel kann eine auf der Differenz beruhende Nachschlagetabelle verwendet werden, um einen Wert des Randsteindrehmomentbefehls 235 zu bestimmen.
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Es sei darauf hingewiesen, dass vorstehend beschriebene Beispiele für die Verfahrendedetektion, die Randsteindetektion und die Untersteuer-/Übersteuer-Detektion nur ein paar Beispiele sind. In einer oder mehreren hier beschriebenen Ausführungsformen der technischen Lösungen können die Bedingungen unter Verwendung anderer Techniken detektiert werden, ohne von den hier beschriebenen Merkmalen der technischen Lösungen abzuweichen.
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Mit Bezug auf 2 empfängt der Arbitrierungsmodul 240 den EoT-Drehmomentbefehl 215, den US-Drehmomentbefehl 225, den OS-Drehmomentbefehl 227 und den Randsteindrehmomentbefehl 235. Nach dem Empfangen des einen oder der mehreren Drehmomentbefehle von den entsprechenden Bedingungsdetektionsmodulen erzeugt der Arbitrierungsmodul 240 den Benachrichtigungsdrehmomentbefehl 255. Zum Beispiel wählt der Arbitrierungsmodul 240 den Drehmomentbefehl, der den größten zu erzeugenden Drehmomentbetrag aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann der Arbitrierungsmodul 240 einen zu erzeugenden durchschnittlichen Drehmomentbetrag beruhend auf den Eingabedrehmomentbefehlen berechnen und einen Benachrichtigungsdrehmomentbefehl 255 senden, der dem durchschnittlichen Drehmomentbetrag entspricht. In einem oder mehreren Beispielen kann der Durchschnittswert ein gewichteter Durchschnittswert beruhend auf vorbestimmten Gewichtungswerten sein. Jede andere Technik kann zum Bestimmen des Benachrichtigungsdrehmomentwerts durch den Arbitrierungsmodul 240 verwendet werden.
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In einem oder mehreren Beispielen kann der Arbitrierungsmodul 240 eine Amplitude des Benachrichtigungsdrehmomentbefehls 255 beruhend auf den Eingabedrehmomentbefehlen bestimmen und eine Richtung des Benachrichtigungsdrehmomentbefehls so einstellen, dass er in entgegengesetzter Richtung zu einem Eingabedrehmoment verläuft, das von dem Bediener aufgebracht wird. Auf diese Weise veranlasst der Benachrichtigungsdrehmomentbefehl 255, dass der Bediener einen zusätzlichen Aufwand aufbringt, um das Lenkrad 12 zu manövrieren, und er wird daher benachrichtigt, dass das Straßenrad (oder die Zahnstange) gerade eine oder mehrere der vorstehend beschriebenen Bedingungen erfährt, die eine weitere Bewegung verhindern oder behindern. In einem oder mehreren Beispielen bewirkt der Benachrichtigungsdrehmomentbefehl 255 eine Vibration des Handrads 12, welche die Benachrichtigung für den Bediener bereitstellt.
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Folglich nutzt der erste Controller 24 mehrere dynamische Bedingungen, die der RWA 20 erfährt, um einen Benachrichtigungsdrehmomentbefehl für das Handrad 12 zu implementieren.
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Verschiedene gegenwärtige SBW-Systeme, die eine Drehmomentregelung in dem HWA 10 verwenden, beruhen auf Algorithmen, welche einen Drehmomentbefehl innerhalb eines vorbestimmten Bereichs erzeugen. Der vorbestimmte Bereich ist auf Drehmomenterfassungskapazitäten des RWA 20 beschränkt, typischerweise 10 Nm. Wenn jedoch bei langsameren Fahrzeuggeschwindigkeiten unter einem vorbestimmten Schwellenwert (etwa 32 km/h, 8 km/h oder dergleichen) gefahren wird, können Drehmomentbefehle von den Drehmomentregelungsalgorithmen Drehmomentbefehle mit Werten, die kleiner als der vorbestimmte Bereich sind, unabhängig von geschätzten Zahnstangenlasten erzeugen. Wenn sich das Fahrzeug daher in einer „Spurrille“ oder an einem „Randstein“ befindet, werden die Zahnstangenlasten in dem HWA 10 nicht repräsentiert. In diesen Fällen kann der Bediener den Handradwinkel erhöhen und die Zahnstange folgt dem nicht (sie kann sich aufgrund des Randsteins oder der Spurrille nicht bewegen). Durch Anwenden der Benachrichtigungsdrehmomenterzeugung in diesen Szenarien erzeugt das SBW-System 40 mehr Drehmoment als der Erfassungsbereich (> 10 Nm). Die Drehmomenterzeugung ist nun nur durch die Drehmomentkapazitäten des HWA 10 begrenzt. Zum Beispiel kann ein typischer HWA auf Wunsch ein Drehmoment bis hin zu 65 Nm erzeugen. Durch Detektieren der dynamischen Bedingungen, etwa derjenigen, die hier beschrieben sind, und durch Erhöhen des Handraddrehmomentniveaus unter Verwendung des Benachrichtigungsdrehmomentbefehls ermöglichen es die hier beschriebenen technischen Lösungen, dass das SBW-System 40 den Fehler in Positionen des HWA 10 und des RWA 20 minimieren kann und die Neusynchronisation erleichtern kann, um den HWA 10 und den RWA 20 auszurichten, wenn die eine oder die mehreren Bedingungen nicht mehr existieren und es zu normalen Betriebsbedingungen zurückkehrt.
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Die hier beschriebenen technischen Lösungen verbessern den Betrieb eines SBW-Systems, indem sie zusätzliches Drehmoment in dem HWA für variierende Fahrzeugsituationen erzeugen. Das zusätzliche Drehmoment, das erzeugt wird, wird vom Bediener in einem oder mehreren Beispielen über die Eingabevorrichtung, etwa ein Handrad der SBW, wahrgenommen. Folglich wird der Bediener über die eine oder die mehreren Fahrzeugsituationen benachrichtigt. Zudem ermöglicht das zusätzliche Drehmoment eine Neusynchronisation von RWA und HWA. Des Weiteren ermöglichen die hier beschriebenen technischen Lösungen, dass der Bediener mit dem zusätzlichen Drehmoment benachrichtigt wird, welches bis hin zu einem größeren Bereich erzeugt werden kann, statt den Drehmomentbereich auf Erfassungskapazitäten zu begrenzen.
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Wenn und falls der Bediener beispielsweise Eingaben befiehlt, welche das Fahrzeug in ein Untersteuern (geringere Gierrate als gewünscht) oder ein Übersteuern (mehr Gieren als gewünscht) versetzen, unterstützt das Modifizieren des Lenkraddrehmoments den Bediener beim Zurückbringen des Fahrzeugs in einen wünschenswerten Lenkwinkelbereich, um das Fahrzeug dynamisch zu stabilisieren. Wenn das Fahrzeug alternativ oder zusätzlich Umgebungsbedingungen unterworfen ist, welche den Zahnstangenweg begrenzen (z.B. eine „Spurrille“, ein „Randstein“ usw.), kann die Erhöhung des Drehmoments für den HWA verwendet werden, um dem Bediener anzuzeigen, was hinsichtlich von Zahnstangenlasten bei dem RWA gerade passiert.
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Folglich justieren die hier beschriebenen technischen Lösungen das Handraddrehmoment, welches der HWA gerade erzeugt, unter Verwendung des Benachrichtigungsdrehmomentbefehls, welchen der RWA-Controller bereitstellt. Der Benachrichtigungsdrehmomentbefehl beruht wie hier beschrieben auf einer oder mehreren Zahnstangenbegrenzungsbedingungen, die detektiert werden.
