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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems für ein Kraftfahrzeug, das einerseits eine von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs bedienbare Lenkhandhabe, insbesondere Lenkrad oder Lenkhebel, und einen der Lenkhandhabe zugeordneten Handmomentsteller aufweist, der dazu ausgebildet ist, eine der Bedienung durch den Fahrer entgegenwirkende Dämpferkraft auf die Lenkhandhabe auszuüben, und andererseits einen mit zumindest einem lenkbaren Rad des Kraftfahrzeugs gekoppelten Radwinkelsteller, der in Abhängigkeit von der Bedienung der Lenkhandhabe elektrisch dazu angesteuert wird, einen Lenkwinkel des zumindest einen Rads einzustellen.
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Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des oben genannten Verfahrens sowie ein Lenksystem, das eine solche Vorrichtung aufweist.
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Stand der Technik
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Lenksysteme, bei welchen eine direkte mechanische Kopplung zwischen den zu lenkenden Rädern und der von dem Benutzer zu bedienenden Lenkhandhabe unterbrochen ist, werden als Steer-by-Wire Lenksysteme bezeichnet, weil die Steuerung des Radlenkwinkels elektrisch erfolgt. Bei der Verwendung der Steer-by-Wire Technologie existiert ein Freiheitsgrad, der es erlaubt, dass die Lenkhandhabe unabhängig von dem zu lenkenden Rad zu bewegen. Der Handmomentsteller übt im Normalbetrieb eine dem Fahrer entgegenwirkende Kraft zur Erzeugung eines Lenkgefühls auf die Lenkhandhabe aus, um die Rückkopplung mit den zu lenkenden Rädern zu simulieren. Diese Kraft wird bei Bedarf, insbesondere wenn die Lenkgeschwindigkeit einen zulässigen Bereich verlässt, mit einer Dämpfungskraft oder einen Dämpfungsmoment überlagert. Dadurch wird das Fahrgefühl für den Fahrer optimiert, indem insbesondere das Fahrgefühl eines herkömmlichen, mechanischen Lenksystems simuliert wird.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 100 21 814 A1 ist ein derartiges Lenksystem bekannt, bei welchem außerdem bei einem Ausfall des Handmomentstellers die Verstellbewegung der Lenkhandhabe aktiv gedämpft wird, indem auf die Lenkhandhabe eine Dämpfungskraft ausgeübt wird, die als Dämpfungsmoment der Bedienkraft oder dem Bedienmoment des Benutzers beziehungsweise des Fahrers entgegenwirkt. Bei einem Ausfall des Handmomentstellers wird durch eine separate Schaltungsanordnung ein Dämpfungsmoment zwischen Rotor und Stator des elektromotorischen Handmomentstellers erzeugt. Aus der Offenlegungsschrift
DE 100 51 187 A1 ist ein Lenksystem bekannt, das auch bei Ausfall des Handmomentstellers den Betrieb des Lenksystems aufrechterhält. Hierzu sind ein Federelement und ein Dämpfungselement vorgesehen, die auf die Lenkhandhabe wirken, um die Verstellgeschwindigkeit der Lenkhandhabe zu beeinflussen. Auch die
US 2007/0257461 A1 offenbart ein Dämpfersystem für ein Steer-by-Wire Lenksystem und die Offenlegungsschrift
WO 2016/031058 A1 ein Lenksystem, bei welchem eine Abweichung zwischen der Lenkradbewegung und der Radwinkeleinstellung verhindert werden soll.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass das Lenkgefühl für den Fahrer weiter verbessert und damit die Fahrsicherheit und Beherrschbarkeit optimiert wird. Erfindungsgemäß wird dies durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht, wobei die von dem Handmomentsteller erzeugte Dämpferkraft in Abhängigkeit von einer aktuellen Leistungsfähigkeit des Radwinkelstellers erzeugt wird. Bei der Ansteuerung des Handmomentstellers wird also berücksichtigt, in wie weit der Radwinkelsteller dazu in der Lage ist, einen durch die Lenkhandhabe vorgegebenen Lenkwinkel an dem zumindest einen Rad umzusetzen. Dadurch erhält der Fahrer automatisch ein Feedback beziehungsweise eine Rückmeldung darüber, in wie weit das von ihm angeforderte Lenkmoment beziehungsweise der angeforderte Lenkwinkel umgesetzt werden. Insbesondere wird mit abnehmender Leistungsfähigkeit des Radwinkelstellers die Dämpferkraft durch den Handmomentsteller erhöht, sodass der Fahrer intuitiv wahrnimmt, dass das Erreichen des gewünschten Lenkwinkels an dem zumindest einen Rad eine Bedienung der Lenkhandhabe mit erhöhtem Bedienmoment oder mit erhöhter Bedienkraft verlangt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Leistungsfähigkeit in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen einem eingestellten Ist-Radwinkel und einem einzustellenden Soll-Radwinkel des Rads ermittelt. Der Soll-Radwinkel wird dem Radwinkelsteller als Zielgröße vorgegeben und der Ist-Radwinkel wird laufend überwacht, um die beiden miteinander vergleichen zu können. Mit zunehmender Differenz wird auf eine abnehmende Leistungsfähigkeit des Radwinkelstellers erkannt und vorzugsweise die Dämpferkraft erhöht, um den oben genannten Effekt zu erreichen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist bevorzugt vorgesehen, dass die Leistungsfähigkeit in Abhängigkeit von einem eingestellten Stellmoment und einem Soll-Moment des Radwinkelstellers ermittelt wird. Hierbei wird überwacht, ob der Radwinkelsteller in der Lage ist, das zum Erreichen des Soll-Radwinkels notwendige Stellmoment zur Verfügung zu stellen. Entspricht das eingestellte Stellmoment nicht dem erwarten Soll-Moment, wird auf eine abgenommene Leistungsfähigkeit erkannt und die Dämpferkraft entsprechend erhöht. Hierbei kann auf normalerweise ohnehin verfügbare Signale des Radwinkelstellers, welche das eingestellte Stellmoment beziehungsweise das Ist-Moment wiedergeben, zurückgegriffen werden. Hierzu wird beispielsweise der Betriebsstrom des Radwinkelstellers überwacht und mit einem erwarteten Betriebsstrom verglichen.
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Vorzugsweise wird die Dämpferkraft in Abhängigkeit von einem von dem Fahrer auf die Lenkhandhabe ausgeübten Betätigungsmoment bestimmt. Hierdurch wird erreicht, dass eine auf die Bedienung der Lenkhandhabe angepasste Dämpferkraft zur Verfügung gestellt wird, welche das Fahrverhalten für den Fahrer weiter verbessert. Insbesondere wird überwacht, ob überhaupt ein Betätigungsmoment auf die Lenkhandhabe ausgeübt wird.
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Bevorzugt wird eine Dämpferkraft nur dann erzeugt, wenn ein Betätigungsmoment erfasst wird. Wird kein Betätigungsmoment erfasst, liegt das Betätigungsmoment also bei null, so wird die Dämpferkraft nicht erzeugt. Hierdurch wird verhindert, dass ungewollte Lenkbewegungen durch den Handmomentsteller selbst eingeleitet werden. Darüber hinaus wird ein Energieverbrauch minimiert.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Dämpferkraft in Abhängigkeit von einer Bewegungsgeschwindigkeit der Lenkhandhabe bestimmt wird. Dadurch wird die Dämpferkraft an die Bedienung des Benutzers angepasst, wodurch die haptische Rückmeldung durch die Dämpferkraft umso natürlicher für den Fahrer wirkt, vergleichbar mit einem mechanischen Lenksystem.
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Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die Dämpferkraft mit zunehmender Bewegungsgeschwindigkeit stärker gedämpft wird. Dadurch wirkt dem Fahrer ein erhöhtes Gegenmoment entgegen, wenn er die Lenkhandhabe schneller betätigt, wodurch eine vorteilhafte Rückmeldung an den Fahrer erfolgt. Der Fahrer wird dabei außerdem beim Betätigen der Lenkhandhabe gebremst, um Differenz zwischen dem Soll-Radwinkel und dem Ist-Radwinkel einzuhalten beziehungsweise „einzufangen“. Dies ergibt sich insbesondere daraus, dass die Dämpferkraft in Abhängigkeit von der Leistungsfähigkeit und der Bewegungsgeschwindigkeit der Lenkhandhabe ermittelt wird. Bei hohen Bewegungsgeschwindigkeiten erhöht sich auch die Wahrscheinlichkeit, dass der Ist-Radwinkel von dem Soll-Radwinkel abweicht, sodass hier die erhöhte Dämpferkraft von Vorteil ist, um die Bewegung der Lenkhandhabe abzubremsen und damit durch das Einbremsen des Benutzers beziehungsweise Fahrers an der Lenkhandhabe das lenkbare Rad innerhalb gewährter Toleranzen folgen kann.
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Insbesondere erfolgt die Erhöhung der Dämpferkraft kontinuierlich oder stufenweise. Bei einer kontinuierlichen Erhöhung wird mit zunehmender Geschwindigkeit die Dämpferkraft korrespondierend erhöht. Erfolgt die Erhöhung stufenweise, so sind unterschiedliche Dämpferkräfte mit zunehmender Bewegungsgeschwindigkeit vom Fahrer erspürbar. Dadurch erhält der Fahrer beispielsweise eine Mitteilung darüber, in welchem Geschwindigkeitsbereich er sich befindet. Für ein optimales Fahrerlebnis wird die kontinuierliche Erhöhung bevorzugt. In einer weiteren Ausführungsform ist eine Kombination aus einer stufenweisen und kontinuierlichen Erhöhung vorgesehen, wobei dann zunächst bei niedrigen Bewegungsgeschwindigkeiten keine erhöhende Dämpferkraft erfolgt, mit Überschreiten einer Grenzgeschwindigkeit die Dämpferkraft zunächst angehoben und dann kontinuierlich mit weiter zunehmender Bewegungsgeschwindigkeit erhöht wird.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Dämpferkraft in Abhängigkeit von einer Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder einem Gradienten der Bewegungsgeschwindigkeit oder einer Radwinkelstellgeschwindigkeit beeinflusst wird. Hierdurch ist eine weitere Optimierung der Dämpferkraft und damit des Fahrgefühls für den Fahrer gewährleistet.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass eine Übersetzung zwischen der Lenkhandhabe und dem Radwinkelsteller in Abhängigkeit von der Bewegungsgeschwindigkeit der Lenkhandhabe eingestellt wird. Bei mechanischen Lenksystemen ist eine feste Übersetzung zwischen Lenkhandhabe und eingestelltem Radwinkel vorgesehen, bei der im laufenden Betrieb nicht abgewichen werden kann. Durch die vorgeschlagene Ausführungsform wird erreicht, dass im laufenden Betrieb die Übersetzung anpassbar ist, sodass sich der eingestellte Radwinkel im Verhältnis zum eingestellten Lenkwinkel an der Lenkhandhabe in Abhängigkeit von der Bewegungsgeschwindigkeit verändert. So ist insbesondere vorgesehen, dass mit zunehmender Bewegungsgeschwindigkeit der Lenkhandhabe und mit einem zunehmenden Soll-Radlenkwinkel ausgehend von einer neutralen Stellung die Übersetzung erhöht wird.
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Insbesondere wird bei Überschreiten einer vorgebbaren Grenzgeschwindigkeit der Bewegungsgeschwindigkeit die Übersetzung erhöht. Die Grenzgeschwindigkeit, die zweckmäßigerweise größer null ist, dient somit also als auslösender Faktor für das Einleiten einer Veränderung der Übersetzung. Erst bei Überschreiten der Grenzgeschwindigkeit wird die Übersetzung erhöht.
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Vorzugsweise wird die Übersetzung auf einen maximalen Wert begrenzt, insbesondere unabhängig von einer Bewegungsgeschwindigkeit der Lenkhandhabe. Dadurch wird sichergestellt, dass der Fahrer nicht durch einen unerwartet großen Lenkwinkel überrascht wird.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Übersetzung nur erhöht wird, wenn die Lenkhandhabe zum Erhöhen eines Radwinkels bedient wird. Das bedeutet, dass dann, wenn die Lenkhandhabe zum Reduzieren eines Radwinkels bedient wird, die Übersetzung nicht erhöht wird, unabhängig von der Bewegungsgeschwindigkeit. Eine Rücknahme der virtuell und indirekt eingestellten, erhöhten Übersetzung erfolgt beispielsweise beim Nulldurchgang des Radlenkwinkels, wenn das Rad aus einer ausgelenkten Position in eine neutrale Position oder eine über die neutrale Position hinausgehenden Position bewegt wird.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 zeichnet sich dadurch aus, dass das zumindest eine Steuergerät speziell dazu hergerichtet ist, bei bestimmungsgemäßem Gebrauch, also beim Betrieb des Kraftfahrzeugs, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Hierdurch ergeben sich die bereits genannten Vorteile. Gemäß einer ersten Ausführungsform ist ein Steuergerät vorhanden, dass sowohl den Handmomentsteller als auch den Radwinkelsteller betreibt. Alternativ sind gemäß einer weiteren Ausführungsform zwei Steuergeräte vorhanden, wobei eines den Radwinkelsteller und das andere den Handmomentsteller ansteuert. Außerdem ist gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass den beiden Steuergeräten ein übergeordnetes Steuergerät zugeordnet ist, welches die beiden Steuergeräte zum Betreiben des Handmomentstellers und des Radwinkelstellers koordiniert. Weitere Vorteile und bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen.
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Das erfindungsgemäße Lenksystem mit den Merkmalen des Anspruchs 15 zeichnet sich durch die erfindungsgemäße Vorrichtung aus. Es ergeben sich die bereits genannten Vorteile.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen
- 1 ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug in einer vereinfachten Darstellung,
- 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines vorteilhaften Verfahrens zum Betreiben des Lenksystems,
- 3 ein zweites Ausführungsbeispiel des Verfahrens und
- 4 ein drittes Ausführungsbeispiel des Verfahrens.
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1 zeigt in einer vereinfachten perspektivischen Darstellung ein vorteilhaftes Lenksystem 1, das eine von einem Fahrer eines Kraftfahrzeugs betätigbare Lenkhandhabe 2 aufweist, die gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als drehbar gelagertes Lenkrad 3 ausgebildet ist. Die Lenkhandhabe 2 ist mechanisch mit einem Handmomentsteller 4 verbunden, der dazu ausgebildet ist, einerseits die Drehposition des Lenkrads 3 zu überwachen und andererseits bei Bedarf eine Dämpferkraft, vorliegend in Form eines Dämpfungsmoments, auf die Lenkhandhabe 2 auszuüben, um einem von dem Fahrer auf das Lenkrad 3 aufgebrachten Bedienmoment entgegenzuwirken. Die Lenkhandhabe 2 und der Handmomentsteller 4 bilden zusammen eine Lenkeinheit 5, die dem Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs mit der Lenkhandhabe 2 zugeordnet ist.
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Das Lenksystem 1 weist weiterhin eine Lenkeinheit 6 auf, die zumindest eine mit verschwenkbar gelagerten Rädern des Kraftfahrzeugs gekoppelte oder koppelbare Spurstange 7 aufweist, welcher ein Radwinkelsteller 8 zugeordnet ist. Der Radwinkelsteller 8 weist beispielsweise einen elektromotorischen Aktuator auf, durch dessen Ansteuerung die Spurstange 7 zum Einstellen eines gewünschten Radwinkels an den Rädern verschoben wird. Der Radwinkelsteller 8 ist mit der Lenkeinheit 5 lediglich signaltechnisch gekoppelt. Hierzu ist insbesondere ein Steuergerät 9 vorhanden, das sowohl mit dem Handmomentsteller 4 als auch mit dem Radwinkelsteller 8 signaltechnisch verbunden ist. In Abhängigkeit von einem erfassten Drehwinkel der Lenkhandhabe 2 steuert das Steuergerät 9 den Radwinkelsteller 8 an, um die Spurstange 7 derart zu verschieben, dass ein durch die Lenkhandhabe 2 angeforderter Soll-Radwinkel durch den Radwinkelsteller 8 und das Verschieben der Spurstange 7 an den Rädern eingestellt wird. Während gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nur ein Steuergerät 9 vorhanden ist, ist gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel (hier nicht dargestellt) vorgesehen, dass sowohl für den Handmomentsteller 4 als auch für den Radwinkelsteller 8 jeweils ein eigenes Steuergerät vorhanden ist, wobei die Steuergeräte beispielsweise direkt miteinander kommunizieren und/oder durch ein weiteres übergeordnetes Steuergerät betrieben/angesteuert werden.
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Bei einer Lenkbewegung kann es dazu kommen, dass zwischen dem Soll-Radwinkel, der durch die Lenkhandhabe 2 vorgegeben wird, und dem tatsächlich eingestellten Ist-Radwinkel eine Abweichung entsteht. Hier wird von einem sogenannten Phasenaufbau gesprochen. Dabei kann der Phasenaufbau in Abhängigkeit des Betrags oder Lenkfrequenz bis zu einer Gegenphase in der Lenkbewegung am Lenkrad 3 und im Lenksystem 1 führen. Die Folgen daraus sind, dass bei einem Fahrmanöver, das eine schnelle Lenkradbewegung erfordert, wie beispielsweise bei einer Slalomfahrt, oder beim Abfangen einer Übersteuersituation, das Fahrzeugverhalten nur schwer beherrschbar ist. Um dies zu vermeiden ist vorliegend vorgeschlagen, dass zum Verhindern der Differenz zwischen Soll-Radwinkel und Ist-Lenkwinkel die Lenkbewegung der Lenkhandhabe korrespondierend in dem Maß gedämpft wird, wie das Lenksystem 1 dem angeforderten Soll-Radwinkel folgen kann. Hierzu wird in Abhängigkeit von der Bewegungsgeschwindigkeit und optional auch des Geschwindigkeitsgradienten, der Bedienung der Lenkhandhabe ein Gegenmoment an der Lenkhandhabe 2 durch das Erzeugen einer Dämpferkraft mittels des Handmomentstellers 4 erzeugt. Hierdurch erfolgt eine Reduktion der Bediengeschwindigkeit der Lenkhandhabe durch den Fahrer. Für eine Rotationsbewegung gilt, dass sich ein auf das rotierende Element wirkendes Dämpfungsmoment M aus der Multiplikation einer Dämpfungskonstante, die auf die Rotation wirkt, und der Lenkwinkel- beziehungsweise Bewegungsgeschwindigkeit ̇φ̇ ergibt. Daraus ergibt sich für die Anwendung für der in 2 gezeigte Soll-Verlauf für die wirkende Dämpferkraft beziehungsweise das dem Fahrer entgegenwirkende Dämpfungsmoment M in Abhängigkeit von der Bewegungsgeschwindigkeit φ̇.
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2 zeigt dabei, dass das Dämpfungsmoment erst ab einer vorgegebenen Grenzgeschwindigkeit φ̇G erhöht wird. Dadurch entsteht ein zulässiger Bereich I, innerhalb dessen mit zunehmender Lenkradwinkelgeschwindigkeit das Dämpfungsmoment nicht zunimmt oder nicht vorgegeben wird, bis die Grenzgeschwindigkeit φ̇G erreicht ist. Erst in dem anschließenden Bereich II wird der durch den Fahrer induzierten Bewegung der Lenkhandhabe 2 entgegengewirkt. Der Verlauf des Momentenaufbaus des Dämpfungsmoments M kann linear oder nicht linear erfolgen. Neben der reinen Abhängigkeit von der Bewegungsgeschwindigkeit ̇φ̇ der Lenkhandhabe 2 können außerdem Abhängigkeiten von der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Gradient der Erhöhungsgeschwindigkeit als zusätzliche Parameter bei der Einstellung des Dämpfungsmoments M beziehungsweise der Dämpferkraft berücksichtigt werden. Als unabhängige Größe kann analog auch die Radwinkelbewegung herangezogen werden, da diese ohne Abhängigkeit von einer gegebenenfalls eingestellten Übersetzung zwischen Lenkeinheit 4 und Lenkeinheit 5 vergleichbar ist.
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3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Betreiben des Lenksystems 1. Dabei wird eine sogenannte Catch-up oder Einfangfunktion realisiert. Unter dem Einfangen wird das Verhärten, also der Anstieg der Dämpferkraft bezeichnet, wenn die Leistung des Radwinkelstellers nicht der erwarteten Leistung entspricht, um der externen, also der von dem Fahrer aufgebrachten Kraft entgegenzuwirken. Weil der Fahrer jedoch weiterhin eine Lenkbewegung anfordert, wird er entsprechend mehr Momente aufbringen, um die Bewegung trotz der externen Kraft zu realisieren. Im Fall von keiner mechanischen Verbindung zwischen Lenkrad 3 und Radwinkelsteller an den Rädern muss das Einfangen auf anderem Weg hergestellt werden. Die vorliegend beschriebene Funktion soll bei reduzierter Leistung beziehungsweise nicht ausreichender Leistung des Radwinkelstellers die Eingabe durch den Fahrer, also das auf das Lenkrad ausgeübte Bedienmoment erhöhen. Im Unterschied zu einer reinen Dämpfung, wie sie zuvor beschrieben wurde, wird nunmehr auch die Leistungsfähigkeit des Radwinkelstellers berücksichtigt.
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3 zeigt hierzu die Struktur der Einfangfunktion. Eine erste Komponente a stellt eine Einblendung beziehungsweise einen Momentenanteil in Abhängigkeit eines Leistungsverlustes des Radwinkelstellers dar. Das Gütekriterium ist hierbei bevorzugt die Differenz zwischen der einzustellenden Soll-Radlenkwinkelgeschwindigkeit anvRWSoll zu der tatsächlich vorliegenden Ist-Radlenkwinkelgeschwindigkeit anvRWIst. Auch die Radlenkwinkelgeschwindigkeit oder die erkannte Reduktion des zur Verfügung stellbaren Bewegungsmoment des Radwinkelstellers können ausschlaggebend für die Beurteilung des Leistungsverlusts beziehungsweise der Leistungsfähigkeit des Radwinkelstellers 2 sein. Vorzugsweise ist das Ausgangssignal der Komponente a ein stetiges Signal im Wertebereich 0 bis 1.
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Eine Komponente b stellt eine Einblendung in Abhängigkeit eines Bedienmoments durch den Fahrer an der Lenkhandhabe 2 dar. Hier wird das durch den Fahrer auf die Lenkhandhabe 2 ausgeübte Bedienmoment torDriver berücksichtigt. Dabei soll vermieden werden, dass eine zusätzliche Dämpfung erfolgt, wenn der Fahrer nicht aktiv lenkt und beispielsweise seine Hände von dem Lenkrad genommen hat. Nur wenn ein bestimmtes Bedienmoment am Bedienelement anliegt, soll die Dämpfung beziehungsweise das Einfangen wirksam sein, um ein ungewolltes Verstellen der Lenkhandhabe zu vermeiden. Optional wird zusätzlich die Fahrzeuggeschwindigkeit velFzg berücksichtigt.
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Eine weitere Komponente c stelle die eigentliche momtenbildende Funktion dar. Durch die Komponente c wird auf Basis der Bewegungsgeschwindigkeit ̇φ̇ der Lenkhandhabe 2, die sich aus dem aufgebrachten Bedienmoment torDriver ergibt, ein Dämpfungsmoment berechnet, analog zu dem zuvor beschriebenen Dämpfungsmoment. Die Dämpfungskonstante wird dabei bevorzugt in Abhängigkeit von einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Lenkgeschwindigkeit, einem aktuellen Lenkradwinkel oder einer Lenkbewegung und deren Bezug zur Neutralstellung der Lenkhandhabe 2 vorgegeben. Je nachdem, ob der Fahrer das Lenkrad 3 weiter zum Endanschlag auslenkt oder das Bedienelement zur Mitte zurückführt, wird die Dämpfungskonstante bevorzugt variiert.
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Aus den drei Komponenten a, b und c ergibt sich das Gesamt-Dämpfungsmoment torCatchUp.
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4 zeigt ein weiteres Diagramm zur Erläuterung einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens. Dabei ist über die Soll-Radlenkgeschwindigkeit ωSoll eine gewünschte Übersetzung i zwischen Lenkeinheit 5 und Lenkeinheit 6 eingezeichnet. Grundsätzlich wird für Steer-by-Wire Systeme eine berechnete Gesamtlenkübersetzung eingestellt. Diese kann stark nicht-linear durch Zahnstangenhub, Fahrzeuggeschwindigkeit oder weitere Größen abhängig sein. Heutige Lenksysteme haben Gesamtlenkübersetzungen von ca. 15. Dies bedeutet, es werden ca. 15° Lenkwinkel am Lenkrad 3 benötigt, um 1° Radlenkwinkel zu erzeugen. Eine Erhöhung der Übersetzung bedeutet, die Übersetzung wird indirekter, das heißt die Radlenkgeschwindigkeit wird bei gleicher Lenkradwinkelgeschwindigkeit reduziert.
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Durch das vorliegende Verfahren wird die Lenkübersetzung i bei kleineren Fahrzeuggeschwindigkeiten indirekter ausgelegt. Die genannte direkte Übersetzung führt dazu, dass der Fahrer weniger Lenkarbeit in Lenkweg und Lenkgeschwindigkeit aufbringen muss, um eine entsprechende Radlenkbewegung an dem jeweiligen Rad und damit eine entsprechende Fahrzeugreaktion im Betrieb zu erzeugen. Gleichzeitig bedeutet es, dass die Leistung nicht mehr auf eine maximale Lenkradwinkelgeschwindigkeit bezogen werden kann, da durch die direkte Übersetzung i das System überdimensioniert wäre.
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Bevorzugt wird bei Erkennen einer hohen Bewegungsgeschwindigkeit an der Lenkhandhabe 2 die Übersetzung i zwischen Lenkeinheit 5 und Lenkeinheit 6 erhöht, um einen optimierten Betrieb des Lenksystems 1 zu erlauben. Dabei wird eine Erhöhung bevorzugt nur beim Auslenken, also beim Verstellen der Räder aus einer neutralen Ausgangsposition (in Geradeausfahrt) erlaubt. Die Erhöhung wird dabei außerdem auf einen vorgegebenen Maximalwert imax begrenzt, um einen sicheren Betrieb des Lenksystems 1 zu gewährleisten. Eine Rücknahme der virtuellen beziehungsweise indirekten Übersetzung des Lenksystems 1 erfolgt beispielsweise bei einem Nulldurchgang des Radlenkwinkels.
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Auch in dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel liegt somit ein Bereich III vor, in welchem das Lenkverhalten nicht beeinflusst wird, und ein Bereich IV, in welchem die Übersetzung erhöht wird. Von dem Bereich III wird in dem Bereich VI vorzugsweise dann übergegangen, wenn die vorgegebenen Grenzgeschwindigkeit φ̇G überschritten wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10021814 A1 [0004]
- DE 10051187 A1 [0004]
- US 2007/0257461 A1 [0004]
- WO 2016/031058 A1 [0004]
