DE102018132004A1

DE102018132004A1 - Systeme und verfahren zum ermitteln der lenkleistung

Info

Publication number: DE102018132004A1
Application number: DE102018132004.3A
Authority: DE
Inventors: Ian Y. Hwa; Bo Yu
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-12-13
Filing date: 2018-12-12
Publication date: 2019-06-13
Anticipated expiration: 2038-12-13
Also published as: CN109916642B; DE102018132004B4; CN109916642A; US20190176876A1; US10532767B2

Abstract

Es sind Verfahren und Vorrichtungen zum Ermitteln der Lenkleistung vorgesehen. Das Verfahren beinhaltet: Erzeugen eines Drehmomentstörsignals; Anwenden des Drehmomentstörsignals auf einen Drehmomentbefehl des Lenksystems; Messen eines Drehmomentwerts am Lenksystem; Aufzeichnen des Messwerts und eines dem Drehmomentstörsignal zugeordneten Werts; Berechnen mindestens einer Leistungsmetrik des Lenksystems basierend auf dem aufgezeichneten Messwert und einem aufgezeichneten, dem Drehmomentstörsignal zugeordneten Wert; und selektives Verbessern eines Lenksystems basierend auf der mindestens einen Leistungsmetrik.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen Lenksysteme, und insbesondere Systeme und Verfahren zum Ermitteln der Leistung eines elektrischen Servolenkungssystems.
HINTERGRUND
Viele Fahrzeuge beinhalten ein Lenksystem, das es dem Bediener ermöglicht, das Fahrzeug zu manövrieren oder zu lenken. In einem Beispiel beinhaltet das Lenksystem ein Lenkgetriebe, das mit einem Handrad gekoppelt ist. Das Lenkgetriebe überträgt die Bedienereingaben vom Handrad auf ein oder mehrere Straßenräder. In einigen Fällen können Lenkgetriebe Vibrationen von einem oder mehreren Straßenrädern auf den Bediener übertragen. Diese Vibrationen können für den Bediener unerwünscht sein.
In einigen Fällen können aufgrund von geringen Stabilitätsmargen unbeabsichtigte Vibrationen im Lenksystem auftreten. Diese Art von Schwingungen wird durch Resonanzfrequenzen in den elektromechanischen Komponenten des Lenksystems, des elektronischen Steuerungssystems, des Designs der Steuerungs- und Kommunikationssysteme und/oder durch das Ändern der elektromechanischen Eigenschaften während eines Lebenszyklus eines Fahrzeugs verursacht. Eine Instabilität des Lenksystems kann zu übermäßigen Vibrationen führen, die für den Bediener unerwünscht sein können.
Dementsprechend ist es wünschenswert, Systeme und Verfahren zum Ermitteln der Lenkleistung bereitzustellen, um unerwünschte Vibrationen zu reduzieren. Ferner werden andere wünschenswerte Funktionen und Merkmale der vorliegenden Erfindung aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, sowie mit dem vorangehenden technischen Gebiet und Hintergrund ersichtlich offensichtlich.
KURZDARSTELLUNG
In einer Ausführungsform ist ein Verfahren zum Ermitteln der Leistung eines Lenksystems vorgesehen. Das Verfahren beinhaltet: Erzeugen eines Drehmomentstörsignals; Anwenden des Drehmomentstörsignals auf einen Drehmomentbefehl des Lenksystems; Messen eines Drehmomentwerts am Lenksystem; Aufzeichnen des Messwerts und eines dem Drehmomentstörsignal zugeordneten Werts; Berechnen mindestens einer Leistungsmetrik des Lenksystems basierend auf dem aufgezeichneten Messwert und einem aufgezeichneten, dem Drehmomentstörsignal zugeordneten Wert; und selektives Verbessern eines Lenksystems basierend auf der mindestens einen Leistungsmetrik.
In einer Ausführungsform beinhaltet ein System eine Drehmomentstörquelle, die ein Drehmomentstörsignal erzeugt; eine gemessene Drehmomentquelle, die gemessene Drehmomentdaten basierend auf einem vom Lenksystem gemessenen Drehmoment erzeugt; und ein Diagnosemodul, das durch einen Prozessor das Drehmomentstörsignal und die gemessenen Drehmomentdaten empfängt, mindestens eine Leistungskennzahl des Lenksystems basierend auf dem Drehmomentstörsignal und den gemessenen Drehmomentdaten berechnet und ein oder mehrere Signale ausgibt, die zum Verbessern der Steuerung des Lenksystems basierend auf der mindestens einen Leistungskennzahl verwendet werden.
Figurenliste
Die exemplarischen Ausführungsformen werden nachfolgend in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen beschrieben, worin gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und worin gilt:

1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Systems eines Fahrzeugs zum Ermitteln der Lenkleistung gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
2 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Systems zum Ermitteln der Lenkleistung gemäß verschiedenen Ausführungsformen; Die 3 und 4 sind Grafiken, die exemplarische Bode-Diagramme veranschaulichen, die vom System zum Ermitteln der Lenkleistung gemäß verschiedenen Ausführungsformen; und
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren veranschaulicht, das vom System zum Ermitteln der Lenkleistung gemäß verschiedenen Ausführungsformen ausgeführt werden kann.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende ausführliche Beschreibung dient lediglich als Beispiel und soll die Anwendung und Verwendung in keiner Weise einschränken. Weiterhin besteht keine Absicht, im vorstehenden technischen Bereich, Hintergrund, der Kurzzusammenfassung oder der folgenden ausführlichen Beschreibung an eine ausdrücklich oder implizit vorgestellte Theorie gebunden zu sein. Der hierin verwendete Begriff „Modul“ bezieht sich auf alle Hardware-, Software-, Firmwareprodukte, elektronische Steuerkomponenten, auf die Verarbeitungslogik und/oder Prozessorgeräte, einzeln oder in Kombinationen, unter anderem umfassend, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder gruppiert) und einen Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten ausführt, die die beschriebene Funktionalität bieten.
Ausführungen der vorliegenden Offenbarung können hierin als funktionale und/oder logische Blockkomponenten und verschiedene Verarbeitungsschritte beschrieben sein. Es ist zu beachten, dass derartige Blockkomponenten aus einer beliebigen Anzahl an Hardware-, Software- und/oder Firmware-Komponenten aufgebaut sein können, die zur Ausführung der erforderlichen Funktionen konfiguriert sind. Zum Beispiel kann eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eines Systems oder einer Komponente verschiedene integrierte Schaltungskomponenten, beispielsweise Speicherelemente, digitale Signalverarbeitungselemente, Logikelemente, Wertetabellen oder dergleichen, einsetzen, die mehrere Funktionen unter der Steuerung eines oder mehrerer Mikroprozessoren oder anderer Steuervorrichtungen durchführen können. Zudem werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in Verbindung mit einer beliebigen Anzahl von Lenksystemen eingesetzt werden können und dass das hierin beschriebene System lediglich eine exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
Der Kürze halber sind konventionelle Techniken in Verbindung mit der Signalverarbeitung, Datenübertragung, Signalgebung, Steuerung und weiteren funktionalen Aspekten der Systeme (und den einzelnen Bedienelementen der Systeme) hierin ggf. nicht im Detail beschrieben. Weiterhin sollen die in den verschiedenen Figuren dargestellten Verbindungslinien exemplarische Funktionsbeziehungen und/oder physikalische Verbindungen zwischen den verschiedenen Elementen darstellen. Es sollte beachtet werden, dass viele alternative oder zusätzliche funktionale Beziehungen oder physikalische Verbindungen in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vorhanden sein können.
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Beispiel für ein System 10 zum Ermitteln von Leistungsmetriken eines Lenksystems 112 dargestellt. Wie im Folgenden näher erläutert wird, ermöglicht das System 10 das Ermitteln von Leistungsmetriken des Lenksystems 112. Das System 10 ermöglicht ferner das Verwenden der ermittelten Leistungsmetriken, um die Steuerung des Lenksystems 112 zu verbessern.
In verschiedenen Ausführungsformen ist das Lenksystem 112 dem Fahrzeug 100 zugeordnet. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 100 ein Automobil, ein Flugzeug, ein Raumfahrzeug, ein Wasserfahrzeug, ein Geländewagen oder jede andere Art von Fahrzeug sein. Zu exemplarischen Zwecken wird die Offenbarung im Kontext des Lenksystems 112 erläutert, das mit einem Automobil verwendet wird. Wie in 1 abgebildet beinhaltet das Fahrzeug 100 im Allgemeinen ein Fahrgestell 104, eine Karosserie 106, Vorderräder 108, Hinterräder 110, das Lenksystem 112 und ein Steuermodul 116. Die Karosserie 106 ist auf dem Fahrgestell 104 angeordnet und umschließt im Wesentlichen die anderen Komponenten des Fahrzeugs 100. Die Karosserie 106 und das Fahrgestell 104 können gemeinsam einen Rahmen bilden. Die Räder 108-110 sind jeweils im Fahrgestell 104 in der Nähe einer jeden Ecke der Karosserie 106 drehbar verbunden.
Wie zu erkennen ist, kann das Fahrzeug 100 eines aus einer Reihe verschiedener Automobiltypen sein, zum Beispiel eine Limousine, ein Kombi, ein Lastwagen oder ein SUV, und kann einen Zweiradantrieb (2WD) (d. h. Heck- oder Frontantrieb), zuschaltbaren Vierradantrieb (4WD) oder Allradantrieb (AWD) haben. Das Fahrzeug 100 kann weiterhin ein -oder eine Kombination von mehreren- aus einer Anzahl unterschiedlicher Antriebssysteme umfassen, beispielsweise einen mit Benzin oder Diesel betriebenen Verbrennungsmotor, einen „Flexfuel“-Motor (FFV) (d. h. Verwendung von einer Mischung aus Benzin und Ethanol), einen mit einer gasförmigen Verbindung (z. B. Wasserstoff oder Erdgas) betriebenen Motor, einen Verbrennungs-/Elektro-Hybridmotor und einen Elektromotor.
Das Lenksystem 112 beinhaltet eine Lenksäule 118 und ein Lenkrad 120. In unterschiedlichen Ausführungsformen beinhaltet das Lenksystem 112 ferner verschiedene andere Merkmale (nicht in 1 abgebildet), wie etwa ein Lenkgetriebe, Verbindungswellen zwischen der Säule und dem Getriebe, entweder flexible oder starre Anschlussgelenke, welche die erwünschten Beugewinkel zwischen den dazwischenliegenden Verbindungswellen ermöglichen, sowie Spurstangen. Das Lenkgetriebe wiederum umfasst eine Zahnstange, eine Eingangswelle und eine Innenverzahnung. In verschiedenen Ausführungsformen können die vorstehend beschriebenen Verfahren und Systeme auch für Steer-by-Wire-Systeme implementiert werden. Steer-by-Wire-Systeme verwenden elektrische und/oder elektromechanische Systeme zum Steuern des Fahrzeugs (z. B. Lenken) anstelle von herkömmlichen mechanischen Verbindungen. So kann beispielsweise ein Steer-by-Wire-System elektromechanische Stellglieder und Mensch-Maschine-Schnittstellen (z. B. einen Lenkgefühl-Emulator, usw.) zum Steuern des Fahrzeugs verwenden. Dementsprechend sind mechanische Komponenten, wie beispielsweise die Lenkzwischenwelle und andere zugehörige Komponenten, zum Steuern des Fahrzeugs nicht erforderlich.
In verschiedenen Ausführungsformen ist die Lenkung 112 eine elektrische Servolenkung (EPS) mit einem an das Lenksystem 112 gekoppelten Motor 122, der Drehmoment oder Kraft auf ein drehbares oder translatorisches Element des Lenksystems 112 überträgt (bezeichnet als Unterstützungsdrehmoment). Der Motor 122 kann an der drehbaren Welle der Lenksäule 118 oder der Zahnstange des Lenkgetriebes angebaut sein. Im Fall eines drehenden Motors ist der Motor 122 in der Regel über eine zahnrad- oder riemengetriebene Konfiguration angeschlossen, welche ein günstiges Übersetzungsverhältnis der Motorwellendrehung entweder gegenüber der Säulenwellendrehung oder der linearen Bewegung der Zahnstange zulässt. Während des Lenkvorgangs beeinflusst das Lenksystem 112 die lenkbaren Vorderräder 108 basierend auf dem Unterstützungsdrehmoment des Motors 122 in Zusammenwirkung mit der vom Fahrer des Fahrzeugs 100 über das Lenkrad 120 ausgeübten Lenkkraft.
Das Lenksystem 112 beinhaltet weiterhin einen oder mehrere Sensoren zum Erfassen der beobachtbaren Bedingungen des Lenksystems 112. In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Lenksystem 112 einen Drehmomentsensor 124 und einen Lenkpositionssensor 125. Der Drehmomentsensor 124 erfasst ein auf das Lenksystem ausgeübtes Drehmoment, beispielsweise wenn der Fahrer des Fahrzeugs 100 das Lenkrad 120 betätigt und somit ein drehmomentgestütztes Signal erzeugt. Der Lenkpositionssensor 125 erfasst eine Winkelposition des Lenksystems 112 und erzeugt basierend darauf ein Sensorsignal. Das Steuermodul 116 empfängt die Sensorsignale und steuert den Betrieb des Lenksystems 112 basierend darauf. Im Allgemeinen erzeugt das Steuermodul 116 Steuersignale an den Motor, um die Höhe des Motordrehmoments zu steuern, das dem Lenksystem 112 zugeführt wird. Das Steuermodul 116 beinhaltet in verschiedenen Ausführungsformen beliebig viele Module, die über einen Kommunikationsbus kommunikativ gekoppelt sind, wobei sich die Steuerlogik des Lenksystems 112 auf einem der Steuermodule befinden kann.
In verschiedenen Ausführungsformen erzeugt das Steuermodul 116 die Steuersignale basierend auf den ermittelten Leistungsmetriken direkt und/oder auf Werten, die aus den Verfahren und Systemen der vorliegenden Offenbarung abgeleitet werden. Im Falle einer geringen Stabilitätsmarge kann sowohl 136 als auch 116 modifiziert werden, um die Stabilitätsmarge zu verbessern. Im Allgemeinen werden die Änderungen von 136 und 116 nicht in Echtzeit durchgeführt. Stattdessen führt die Änderung zu einer weiteren Design-Iteration. Wenn beispielsweise eine geringe Stabilitätsmarge erkannt wird, können die Stabilitätsmargen durch Ändern der Kalibrierungen, die durch Lenksteuerungsalgorithmen implementiert wurden, durch Verbessern der Funktionen des Regelalgorithmus und/oder durch Ändern der mechanischen Eigenschaften des Lenksystems 112, wie beispielsweise Dämpfer und/oder Buchsen, verbessert werden.
Insbesondere, wie in Bezug auf 2 näher dargestellt ist, beinhaltet das System 10 eine Drehmomentstörquelle 126, mindestens eine gemessene Drehmomentquelle 128 und ein Diagnosemodul 130. In verschiedenen Ausführungsformen können das System 10 und das Lenksystem 112 direkt mit dem Fahrzeug 100 gekoppelt werden, wie in 1 dargestellt. Bei der Kopplung mit dem Fahrzeug 100 sind beispielsweise die Drehmomentstörquelle 126 und/oder das Diagnosemodul 130 mit einem dem Steuermodul 116 zugeordneten Kommunikationsbus gekoppelt und können Nachrichten lesen und erzeugen, die dem Lenksystem zugeordnet sind.
In verschiedenen weiteren Ausführungsformen können das System 10 und das Lenksystem 112 mit einer Prüfstruktur, wie beispielsweise einem Prüfstand, gekoppelt werden (nicht dargestellt). Wenn beispielsweise das Lenksystem 112 mit der Prüfstruktur gekoppelt ist und die Prüfungen in einem Labor durchgeführt werden, wird es in seiner fahrzeuginternen Position am Prüfstand angebracht. Linearstellglieder (nicht dargestellt) werden mit den Spurstangen des Lenksystems so verbunden, dass repräsentative Reaktionslasten aufgebracht werden können. Die Lenkeingangswelle wird durch ein korrekt dimensioniertes Trägheitsrad und einen nachgiebigen Drehstab geerdet. Das System 10 wird dann über einen Kommunikationsbus oder direkt mit einer Lenksteuerung gekoppelt und kann Nachrichten lesen und erzeugen, die dem Lenksystem 112 zugeordnet sind.
In jeder der Ausführungsformen erzeugt die Drehmomentstörquelle 126 bei bestromten Systemen 10, 112 ein Stördrehmoment 132, 137 in Form einer sinusförmigen Welle mit einer geeigneten Amplitude. Das Stördrehmoment 132, 137 wird durch Summieren mit einem Drehmomentbefehl 134, der von einem Drehmomentunterstützungssystem 136 (das Teil einer anderen Steuerung sein kann) empfangen wird, beispielsweise über einen Kommunikationsbus, und/oder durch Summieren mit einem gemessenen Drehmomentbefehl 138 von einer gemessenen Drehmomentquelle 128 auf das Lenksystem 112 aufgebracht. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Drehmomentunterstützungssystem 136 andere Funktionen beinhalten, die hierin nicht beschrieben sind, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf, die Rücklauf-zu-Mittensteuerung, die Spurhalteunterstützung, usw. In verschiedenen Ausführungsformen variiert die Drehmomentstörquelle 126 die Frequenz des Stördrehmoments 132, 137 innerhalb eines interessierenden Bereichs (z. B. im Bereich von fünf bis dreißig Hz, mit 1 Hz Intervallen). In verschiedenen Ausführungsformen variiert die Drehmomentstörquelle 126 die Amplitude des Stördrehmoments in einem interessierenden Bereich (z. B. 1 Nm, 2 Nm, 3Nm). Wie zu erkennen ist, können andere Verfahren zum Erzeugen des Stördrehmoments 132, 137 in verschiedenen Ausführungsformen implementiert werden.
Die gemessene Drehmomentquelle 128 kann den Drehmomentsensor 124 des Lenksystems 112 beinhalten. Die gemessene Drehmomentquelle 128 misst das Drehmoment am Lenksystem 112, beispielsweise am Torsionsstab oder an einer anderen Stelle. Die gemessene Drehmomentquelle 128 erzeugt Sensorsignale 138, die direkt vom Diagnosemodul 130 oder indirekt über den Kommunikationsbus empfangen werden. Die gemessene Drehmomentquelle 128 übermittelt auch Messwerte, wie beispielsweise Lenkradwinkel, Fahrzeuggeschwindigkeit usw., die dem Drehmomentunterstützungssystem 136 bereitgestellt werden.
Das Diagnosemodul 130 empfängt das erzeugte Stördrehmoment 132, 137 und die Sensorsignale 135, 138 und bestimmt die Stabilitätsmargen 140 (z. B. Verstärkungs- und Phasenmargen in einem Bode-Diagramm und Stabilitätsmargen in einem Niquist-Diagramm) des Lenksystems 112. In den hierin erläuterten exemplarischen Ausführungsformen sind die Stabilitätsmargen 140 dem Drehmoment des Lenksystems 112 zugeordnet. Wie zu erkennen ist, können in verschiedenen anderen Ausführungsformen dieselben oder ähnliche Verfahren und Systeme verwendet werden, um die Stabilitätsmargen anderer Parameter des Lenksystems zu ermitteln, da die Offenbarung nicht auf die vorliegenden Beispiele beschränkt ist. Wie ferner zu erkennen ist, können in verschiedenen Ausführungsformen dieselben oder ähnliche Verfahren und Systeme verwendet werden, um die Stabilitätsmargen in anderen Systemen zu ermitteln, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf Steer-by-Wire-Systeme.
In verschiedenen Ausführungsformen empfängt und verarbeitet das Diagnosemodul 130 die Informationen, ohne die bestehende Regelung 142 des Lenksystems 112 zu verändern. Insbesondere wird, wie in 2 dargestellt, die Übertragungsfunktion des Signals 139 bis 138 als Übertragungsfunktion des Lenkmomentregelkreises bezeichnet. Die Übertragungsfunktion vom Signal 135 zum Signal 134 wird als Übertragungsfunktion des Motordrehmomentregelkreises bezeichnet. Dementsprechend wendet das Diagnosemodul 130 zwei Drehmomentstörungen, Signal 132 und Signal 137, an, um die beiden Übertragungsfunktionen zu identifizieren.
So zeichnet beispielsweise das Diagnosemodul 130 einen Satz von Parametern auf, die aus den empfangenen Signalen 132, 135, 137, 138 interpretiert werden, einschließlich des Motordrehmomentbefehls und des Torsionsstabmoments, bei jeder Frequenz. Das Diagnosemodul 130 berechnet dann unter Verwendung von Bode-Diagrammen und Nyquist-Diagrammen der aufgezeichneten Daten eine Verstärkungsmarge, eine Phasenmarge und Stabilitätsmargen.
Wie in den exemplarischen Diagrammen der 3 und 4 dargestellt, wird eine schnelle Fourier-Transformation oder Transformationsschätzung verwendet, um eine Reaktion des gemessenen Drehmoments 138 (bezogen auf das Lenkmoment) auf das Stördrehmoment 137 wie folgt zu bestimmen: ${\tilde{d}}_{1} (s) = \frac{T - bar Messung (en)}{T - Bar Drehmomentstörung} = \frac{S i g n a l 138 (s)}{S i g n a l 137 (s)}$
Wie zu erkennen ist, können andere Techniken als die schnelle Fourier-Transformation, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf Systemidentifikationsalgorithmen, verwendet werden, um die Reaktion in verschiedenen Ausführungsformen zu ermitteln. Li(s), wird das Bode-Diagramm im offenen Regelkreis aus dem Frequenz-Sweep-Signal dann wie folgt berechnet: $L_{1} (s) = \frac{- {\tilde{d}}_{1} (s)}{1 + {\tilde{d}}_{1} (s)} = \frac{S i g n a l 138 (s)}{S i g n a l 137 (s)};$
und die Verstärkungsmarge und die Phasenmarge werden unter Verwendung von Li(s) berechnet. Wie zu erkennen ist, können andere Signale als das Sweep-Signal, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf Multisinus- oder Weißrauschen, in verschiedenen Ausführungsformen verwendet werden.
Ebenso wird eine schnelle Fourier-Transformation oder Transformationsschätzung verwendet, um eine Reaktion des gemessenen Drehmoments 135 (bezogen auf das Motordrehmoment) auf das Stördrehmoment 132 wie folgt zu bestimmen: ${\tilde{d}}_{2} (s) = \frac{S i g n a l 135 (s)}{S i g n a l 132 (s)} .$
Wie zu erkennen ist, können andere Techniken als die schnelle Fourier-Transformation, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf Systemidentifikationsalgorithmen, verwendet werden, um die Reaktion in verschiedenen Ausführungsformen zu ermitteln. L₂(s), wird das Bode-Diagramm im offenen Regelkreis aus dem Frequenz-Sweep-Signal dann wie folgt berechnet: $L_{2} (s) = \frac{1 - {\tilde{d}}_{2} (s)}{{\tilde{d}}_{2} (s)} = L_{2} (s) = \frac{- S i g n a l 134 (s)}{S i g n a l 135 (s)};$
und die Verstärkungsmarge und die Phasenmarge werden unter Verwendung von L₂(s) berechnet. Wie zu erkennen ist, können andere Signale als das Sweep-Signal, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf Multisinus- oder Weißrauschen, in verschiedenen Ausführungsformen verwendet werden.
Die Stabilitätsmargen können dann beispielsweise aus einem Nyquist-Diagramm ermittelt werden. So kann beispielsweise die Stabilitätsmarge als kürzester Abstand zu einem kritischen Punkt auf einem Nyquist-Diagramm ermittelt werden. Die Verstärkungs- und Phasenmargen und die Stabilitätsmargen 140 werden dann verwendet, um die Steuerung durch das Steuermodul 116 des Lenksystems 112 entweder direkt oder indirekt zu verbessern.
Unter Bezugnahme auf 5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 200 zum Ermitteln von Lenkleistungsmetriken und zum Steuern eines darauf basierenden Lenksystems gemäß exemplarischen Ausführungsformen dargestellt. Das Verfahren 200 kann mit dem Fahrzeug 100 und dem system 10 aus den 1 und 2 gemäß den exemplarischen Ausführungsformen verwendet werden. Wie aus der Offenbarung ersichtlich, ist die Abfolge der Vorgänge innerhalb der Verfahren nicht, wie in 5 veranschaulicht, auf die sequenzielle Abarbeitung beschränkt, sondern kann, soweit zutreffend, in einer oder mehreren unterschiedlichen Reihenfolgen gemäß der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden.
Wie in 5 abgebildet kann das Verfahren bei 205 beginnen. Die Drehmomentstörung wird bei 210 gemäß den verschiedenen Frequenz- und Amplituden-Sweeps, wie vorstehend erläutert, erzeugt. Die Drehmomentstörung und das gemessene Drehmoment werden empfangen und bei 220 aufgezeichnet. Die Bode Diagramme werden dann beispielsweise, wie vorstehend erläutert, bei 230 berechnet und die Stabilitätsmargen werden aus den Bode-Diagrammen und einem Nyquist-Diagramm beispielsweise, wie vorstehend erläutert, bei 240 berechnet. Danach wird das Lenksystem unter Verwendung von Leistungsvariablen oder basierend auf Konstruktionsänderungen gesteuert, die sich aus den Stabilitätsmargen bei 250 ergeben, und das Verfahren kann bei 260 enden.
Während mindestens eine exemplarische Ausführungsform in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung dargestellt wurde, versteht es sich, dass es eine große Anzahl an Varianten gibt. Es versteht sich weiterhin, dass die exemplarische Ausführungsform oder die exemplarischen Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration dieser Offenbarung in keiner Weise einschränken sollen. Die vorstehende ausführliche Beschreibung stellt Fachleuten auf dem Gebiet vielmehr einen zweckmäßigen Plan zur Implementierung der exemplarischen Ausführungsform bzw. der exemplarischen Ausführungsformen zur Verfügung. Es versteht sich, dass verschiedene Veränderungen an der Funktion und der Anordnung von Elementen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung, wie er in den beigefügten Ansprüchen und deren rechtlichen Entsprechungen aufgeführt ist, abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Ermitteln einer Leistung eines Lenksystems, umfassend: Erzeugen eines Drehmomentstörsignals; Anwenden des Drehmomentstörsignals auf einen Drehmomentbefehl des Lenksystems; Messen eines Drehmomentwerts am Lenksystem; Aufzeichnen des gemessenen Werts und eines dem Drehmomentstörsignal zugeordneten Werts; Berechnen mindestens einer Leistungsmetrik des Lenksystems basierend auf dem aufgezeichneten gemessenen Wert und dem aufgezeichneten Wert, der dem Drehmomentstörsignal zugeordnet ist; und Selektives Verbessern des Lenksystems basierend auf der mindestens einen Leistungsmetrik.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Erzeugen des Drehmomentstörsignals das Erzeugen des Drehmomentstörsignals bei einer Anzahl von Frequenzen innerhalb eines Bereichs umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Erzeugen des Drehmomentstörsignals das Erzeugen des Drehmomentstörsignals bei einer Anzahl von Amplituden innerhalb eines Bereichs umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Erzeugen des Drehmomentstörsignals das Erzeugen des Drehmomentstörsignals bei einer Anzahl von Frequenzen innerhalb eines ersten Bereichs für eine Anzahl von Amplituden innerhalb eines zweiten Bereichs umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Messen des Drehmomentwerts das Messen des Drehmoments, das auf einen Torsionsstab des Lenksystems aufgebracht wird, und den Drehmomentbefehl für ein Steuermodul beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Berechnen der Leistungsmetriken auf Bode-Diagrammen und Nyquist-Diagrammen basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die mindestens eine Leistungsmetrik Stabilitätsmargen beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 7, worin die Stabilitätsmargen eine Verstärkungsmarge beinhalten.
Verfahren nach Anspruch 7, worin die Stabilitätsmargen eine Phasenmarge beinhalten.
System zum Ermitteln der Leistung eines Lenksystems, umfassend: eine Drehmomentstörquelle, die ein Drehmomentstörsignal erzeugt; eine gemessene Drehmomentquelle, die gemessene Drehmomentdaten basierend auf einem vom Lenksystem gemessenen Drehmoment erzeugt; und ein Diagnosemodul, das durch einen Prozessor das Drehmomentstörsignal und die gemessenen Drehmomentdaten empfängt, mindestens eine Leistungskennzahl des Lenksystems basierend auf dem Drehmomentstörsignal und den gemessenen Drehmomentdaten berechnet und ein oder mehrere Signale ausgibt, die zum Verbessern der Steuerung des Lenksystems basierend auf der mindestens einen Leistungsmetrik verwendet werden.