DE102018202483B4 - Method for operating a steering system and steering system - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems (10) eines Kraftfahrzeugs, das eine Hilfskraftlenkung (26) aufweist, insbesondere eine elektromechanische Hilfskraftlenkung, die dazu ausgebildet ist, mittels eines Hilfskraftmotors (28) einen unteren Teil des Lenksystems (10) mit einem Hilfsmoment zu beaufschlagen, mit den folgenden Schritten:- Ermitteln einer Stellgröße (u) mittels eines Handmomentreglers;- Ermitteln eines Sollhandmoments (TS), mit dem ein Lenkelement (12) des Lenksystems (10) beaufschlagt werden soll;- Ermitteln eines aktuellen Handmoments (TH), das auf das Lenkelement (12) wirkt;- Vergleichen des ermittelten Handmoments (TH) mit dem Sollhandmoment (TS), wobei ermittelt wird, ob das ermittelte Handmoment (TH) um mehr als einen Toleranzwert (ΔT) vom Sollhandmoment (TS) abweicht; und- Anpassen der Stellgröße (u) des Handmomentreglers basierend auf dem Vergleich des ermittelten Handmoments (TH) mit dem Sollhandmoment (TS) und basierend darauf, ob das ermittelte Handmoment (TH) um mehr als den Toleranzwert (ΔT) vom Sollhandmoment (TS) abweicht.Method for operating a steering system (10) of a motor vehicle which has a power steering system (26), in particular an electromechanical power steering system, which is designed to apply an auxiliary torque to a lower part of the steering system (10) by means of a power-assisted motor (28). the following steps: - determining a manipulated variable (u) using a manual torque controller; - determining a target manual torque (TS) with which a steering element (12) of the steering system (10) is to be applied; - determining a current manual torque (TH) that the steering element (12) acts;- comparing the determined manual torque (TH) with the setpoint manual torque (TS), it being determined whether the determined manual torque (TH) deviates from the setpoint manual torque (TS) by more than a tolerance value (ΔT); and- Adjusting the manipulated variable (u) of the manual torque controller based on the comparison of the determined manual torque (TH) with the target manual torque (TS) and based on whether the determined manual torque (TH) by more than the tolerance value (ΔT) from the target manual torque (TS) deviates.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems eines Kraftfahrzeugs, das eine Hilfskraftlenkung aufweist, ein solches Lenksystem für ein Kraftfahrzeug sowie ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for operating a steering system of a motor vehicle which has power steering, such a steering system for a motor vehicle and a computer program for carrying out the method.
Handmomentregler für Hilfskraftlenkungen von Kraftfahrzeugen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei soll je nach Fahrsituation ein gewisses Moment (Sollhandmoment) auf das Lenkrad wirken, um dem Fahrer ein gewünschtes Lenkgefühl zu vermitteln.Manual torque controllers for power steering systems in motor vehicles are known from the prior art. Depending on the driving situation, a certain torque (target manual torque) should act on the steering wheel in order to give the driver the desired steering feel.
Beispielsweise offenbart die
Die
Bei einer Fehlfunktion des Handmomentreglers, die beispielsweise durch eine Fehlfunktion in der Hardware oder der Software eines Steuergeräts des Lenksystems verursacht wird, soll jedoch vermieden werden, dass ein für den Fahrer schwer kontrollierbares Handmoment auf das Lenkrad wirkt.In the event of a malfunction of the manual torque controller, which is caused for example by a malfunction in the hardware or the software of a control unit of the steering system, it should be avoided that a manual torque that is difficult for the driver to control acts on the steering wheel.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems eines Kraftfahrzeugs, das eine Hilfskraftlenkung aufweist, sowie ein solches Lenksystem bereitzustellen, bei dem solche unerwünschten Handmomente vermieden werden. Aufgabe der Findung ist es ferner, ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen.The object of the invention is therefore to provide a method for operating a steering system of a motor vehicle which has power steering, and such a steering system in which such undesired manual torques are avoided. The object of the finding is also to provide a computer program for carrying out the method.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 8 sowie durch ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is achieved by a method for operating a steering system of a motor vehicle having the features of claim 1, by a steering system for a motor vehicle having the features of claim 8 and by a computer program with program code means having the features of claim 9. Advantageous developments result from the subclaims.
Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf dem Grundgedanken, den Handmomentregler mittels einer zweiten Instanz zu überwachen, die insbesondere vom Handmomentregler unabhängig ist. Dadurch kann eine Fehlfunktion des Handmomentreglers erkannt und dessen Stellgröße entsprechend angepasst werden, sodass keine für den Fahrer schwer kontrollierbaren Handmomente am Lenkrad auftreten. Wird basierend auf dem Vergleich des ermittelten ten Handmoments mit dem Sollhandmoment festgestellt, dass eine Fehlfunktion des Handmomentreglers vorliegt, so wird die Stellgröße in einen sicheren Bereich gebracht, insbesondere auf null reduziert. Die Stellgröße des Handmomentreglers kann dabei eine Sollgröße für einen Hilfskraftmotorregler sein. Es handelt sich also beispielsweise um ein Sollhilfsmoment, mit dem der untere Teil des Lenksystems (wenn das Lenksystem ein Zahnstangengetriebe aufweist, ist dies die Zahnstange) beaufschlagt werden soll. Bei dem Lenkelement handelt es sich um eine Einrichtung, mittels derer der Fahrer das Kraftfahrzeug lenken kann, beispielsweise um ein Lenkrad.The method according to the invention is based on the basic idea of monitoring the manual torque controller using a second instance, which is independent of the manual torque controller in particular. As a result, a malfunction of the manual torque controller can be detected and its manipulated variable adjusted accordingly, so that manual torques that are difficult for the driver to control do not occur on the steering wheel. If, based on the comparison of the determined th manual torque with the setpoint manual torque, it is determined that there is a malfunction in the manual torque controller, the manipulated variable is brought into a safe range, in particular reduced to zero. The manipulated variable of the manual torque controller can be a target variable for an auxiliary motor controller. It is therefore, for example, a target auxiliary torque with which the lower part of the steering system (if the steering system has a rack and pinion gear, this is the rack) should be applied. The steering element is a device by which the driver can steer the motor vehicle, for example a steering wheel.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Stellgröße des Handmomentreglers angepasst, insbesondere reduziert, wenn das ermittelte Handmoment um mehr als den gewissen Toleranzwert vom Sollhandmoment abweicht. Anders ausgedrückt wird festgestellt, dass eine Fehlfunktion des Handmomentreglers vorliegt, wenn das ermittelte Handmoment um mehr als den gewissen Toleranzwert vom Sollhandmoment abweicht.According to one embodiment of the invention, the manipulated variable of the manual torque controller is adjusted, in particular reduced, if the determined manual torque deviates from the setpoint manual torque by more than the certain tolerance value. In other words, it is determined that there is a malfunction in the manual torque controller if the determined manual torque deviates from the setpoint manual torque by more than the certain tolerance value.
Vorzugsweise wird die Stellgröße des Handmomentreglers angepasst, insbesondere reduziert, wenn das ermittelte Handmoment durchgehend über eine gewisse Zeitspanne hinweg um mehr als den Toleranzwert vom Sollhandmoment abweicht. Die Stellgröße wird also nicht sofort angepasst, wenn das ermittelte Handmoment außerhalb eines Toleranzfeldes (Sollhandmoment ± Toleranzwert) liegt. Vielmehr wird erst eine Fehlfunktion des Handmomentreglers erkannt, wenn das ermittelte Handmoment über die gewisse Zeitspanne hinweg außerhalb des Toleranzfeldes liegt. Solche kurzfristigen Abweichungen des ermittelten Handmoments vom Toleranzfeld können bei korrekt funktionierendem Handmomentregler durch statistische Schwankungen bedingt sein. Der Einfluss solcher statistischen Schwankungen auf die Überwachung des Handmomentreglers wird dementsprechend in dieser Ausgestaltung der Erfindung reduziert.The manipulated variable of the manual torque controller is preferably adjusted, in particular reduced, if the determined manual torque continuously deviates from the target manual torque by more than the tolerance value over a certain period of time. The manipulated variable is therefore not adjusted immediately if the determined manual torque is outside a tolerance range (set manual torque ± tolerance value). Rather, a malfunction of the manual torque controller is only detected when the determined manual torque is outside the tolerance zone over a certain period of time. Such short-term deviations of the determined manual torque from the tolerance zone can be caused by statistical fluctuations when the manual torque controller is functioning correctly. The influence of such statistical fluctuations on the monitoring of the manual torque controller is correspondingly reduced in this embodiment of the invention.
Weiter bevorzugt wird eine Kontrollgröße ermittelt, indem ein Anteil des ermittelten Handmoments, der sich außerhalb eines durch das Sollhandmoment und den Toleranzwert definierten Toleranzfeldes befindet, über die Zeit integriert wird, wobei die Stellgröße des Handmomentreglers angepasst wird, insbesondere reduziert, wenn die Kontrollgröße einen gewissen Grenzwert übersteigt. Große Abweichungen vom Toleranzfeld gehen dementsprechend stärker gewichtet in die Kontrollgröße ein als kleine Abweichungen. Dadurch ist der Einfluss statistischer Schwankungen auf die Überwachungen des Handmomentreglers weiter reduziert. Es kann vorgesehen sein, dass die Kontrollgröße entsprechend dekrementiert wird, solange sich das ermittelte Handmoment innerhalb des Toleranzfeldes befindet. Beispielsweise wird die Kontrollgröße immer dann, wenn sich das ermittelte Handmoment für eine definierten Zeitraum innerhalb des Toleranzfeldes befindet, um einen definierten Wert dekrementiert, insbesondere schrittweise bis auf null.More preferably, a control variable is determined by integrating a proportion of the determined manual torque that is outside of a tolerance zone defined by the setpoint manual torque and the tolerance value over time, with the manipulated variable of the manual torque controller being adjusted, in particular reduced, if the control variable has a certain exceeds limit. Large deviations from the tolerance field go accordingly weighted more heavily in the control variable than small deviations. This further reduces the influence of statistical fluctuations on the monitoring of the manual torque controller. Provision can be made for the control variable to be decremented accordingly as long as the manual torque determined is within the tolerance field. For example, whenever the determined manual torque is within the tolerance zone for a defined period of time, the control variable is decremented by a defined value, in particular gradually down to zero.
Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass der Toleranzwert abhängig von Betriebsparametern des Lenksystems und/oder des Kraftfahrzeugs bestimmt wird. Bei den Betriebsparametern handelt es sich beispielsweise um eine Position (Drehwinkel) des Lenkelements, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Lenkgeschwindigkeit und/oder eine Motormomentreduktion des Hilfskraftmotors. Dadurch wird die Überwachung des Handmomentreglers an die jeweilige Fahrsituation angepasst. Beispielsweise wird der Toleranzwert mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger gewählt, sodass besonders bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten ein vom Fahrer unerwartetes und/oder schwer kontrollierbares Verhalten des Lenksystems zuverlässig vermieden wird.A further aspect provides that the tolerance value is determined as a function of operating parameters of the steering system and/or the motor vehicle. The operating parameters are, for example, a position (angle of rotation) of the steering element, a vehicle speed, a steering speed and/or a motor torque reduction of the auxiliary motor. This adapts the monitoring of the manual torque controller to the respective driving situation. For example, the tolerance value is selected to be lower as the vehicle speed increases, so that behavior of the steering system that is unexpected and/or difficult for the driver to control is reliably avoided, particularly at high vehicle speeds.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird das Sollhandmoment auf eine andere, unabhängige Art und Weise ermittelt als ein zweites Sollhandmoment, das vom Handmomentregler zur Berechnung der Stellgröße herangezogen wird. Das zweite Sollhandmoment wird im Folgenden auch als Sollwert bezeichnet. Die Überwachung ist also komplett unabhängig vom Handmomentregler, wodurch auch systematische Fehler in Hard- und/oder Software des Handmomentreglers zuverlässig erkannt werden können.According to one embodiment of the invention, the setpoint manual torque is determined in a different, independent manner than a second setpoint manual torque, which is used by the manual torque controller to calculate the manipulated variable. The second setpoint manual torque is also referred to as setpoint in the following. The monitoring is therefore completely independent of the manual torque controller, which means that systematic errors in the hardware and/or software of the manual torque controller can also be reliably detected.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das Sollhandmoment aus einer hinterlegten Sollhandmomentunterstützungskennlinie ermittelt. Insbesondere ist die Sollhandmomentunterstützungskennlinie in einem Steuergerät des Lenksystems hinterlegt. Es kann sich dabei auch um ein Kennlinienfeld handeln. Insbesondere wird das Sollhandmoment durch Addition mehrerer Kennlinien oder Kennlinienfelder ermittelt. Bei den Kennlinien und Kennlinienfeldern handelt es sich beispielsweise um eine oder mehrere der folgenden Größen: Grundunterstützung als Funktion der notwendigen Lenkkraft oder Zahnstangenkraft, Hysterese als Funktion des Lenkwinkels und Rücklaufmoment als Funktion des Lenkwinkels und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit. Die Kennlinienfelder können auch noch von weiteren Betriebsparametern des Lenksystems und/oder des Kraftfahrzeugs abhängen, insbesondere von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs.According to a further embodiment of the invention, the setpoint manual torque is determined from a stored setpoint manual torque assistance characteristic. In particular, the setpoint manual torque assistance characteristic is stored in a control unit of the steering system. It can also be a family of characteristic curves. In particular, the setpoint manual torque is determined by adding a number of characteristic curves or characteristic curve fields. The characteristic curves and characteristic curve fields are, for example, one or more of the following variables: basic support as a function of the necessary steering force or rack force, hysteresis as a function of the steering angle and reverse torque as a function of the steering angle and/or the vehicle speed. The family of characteristic curves can also depend on other operating parameters of the steering system and/or the motor vehicle, in particular the speed of the motor vehicle.
Vorzugsweise sind die Größen, die nicht zur Ermittlung des Sollhandmoments aus einer hinterlegten Kennlinie bestimmt werden, divers implementiert. Divers implementiert bedeutet, dass diese Größen für die Überwachung des Handmomentreglers auf eine andere, unabhängige Art und Weise ermittelt werden als bei der Ermittlung des Sollwerts des Handmomentreglers. Insbesondere sind in dieser Ausgestaltung der Erfindung Kompensationsmomente (beispielsweise durch eine Dämpfung oder durch Reibung in Teilen des Lenksystems verursacht) divers implementiert. Da nicht alle Größen, die zum Sollhandmoment beitragen, divers implementiert sind, ist ein Rechenaufwand reduziert. Ferner kann dadurch die Betriebssicherheit des Verfahrens verbessert werden.The variables that are not determined from a stored characteristic curve for determining the setpoint manual torque are preferably implemented in various ways. Implemented differently means that these variables for monitoring the manual torque controller are determined in a different, independent manner than when determining the setpoint of the manual torque controller. In particular, in this embodiment of the invention, compensation moments (caused, for example, by damping or by friction in parts of the steering system) are implemented in diverse ways. Since not all variables that contribute to the setpoint manual torque are implemented differently, the computing effort is reduced. Furthermore, the operational reliability of the method can be improved as a result.
Eine alternative Ausgestaltung sieht vor, dass das Sollhandmoment aus einem Sollwert des Handmomentreglers ermittelt wird. Der Sollwert setzt sich dabei aus einem vorläufig ermittelten Sollhandmoment und gegebenenfalls weiteren Momenten zusammen. Das vorläufige Sollhandmoment wird beispielsweise aus der Sollhandmomentunterstützungskennlinie (kann auch ein Kennlinienfeld sein) ermittelt. Das vorläufige Sollhandmoment kann auch, wie oben erläutert, aus mehreren Kennlinien und/oder Kennlinienfeldern ermittelt werden. Die weiteren Momente können Kompensationsmomente (beispielsweise durch eine Dämpfung oder durch Reibung in Teilen des Lenksystems verursacht) umfassen. Ferner können die weiteren Momente von Fahrerassistenzsystemen und/oder wenigstens teilweise automatisierten Fahrsystemen angeforderte Momente umfassen. Der Rechenaufwand wird dadurch weiter reduziert, da weniger Größen divers implementiert sind. Dadurch kann auch die Betriebssicherheit des Verfahrens noch weiter verbessert werden.An alternative embodiment provides that the target manual torque is determined from a target value of the manual torque controller. The setpoint is made up of a provisionally determined setpoint manual torque and, if necessary, other torques. The provisional setpoint manual torque is determined, for example, from the setpoint manual torque assistance characteristic (can also be a family of characteristics). As explained above, the provisional setpoint manual torque can also be determined from a plurality of characteristic curves and/or characteristic curve fields. The other moments can include compensation moments (caused, for example, by damping or by friction in parts of the steering system). Furthermore, the additional torques can include torques requested by driver assistance systems and/or at least partially automated driving systems. This further reduces the computing effort, since fewer variables are implemented in diverse ways. As a result, the operational reliability of the method can also be further improved.
Die Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß gelöst durch ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug, mit einer Hilfskraftlenkung, die insbesondere eine elektromechanische Hilfskraftlenkung ist, wobei die Hilfskraftlenkung dazu ausgebildet ist, einen unteren Teil des Lenksystems mit einem Hilfsmoment zu beaufschlagen, und einer Messeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, ein auf ein Lenkelement des Lenksystems wirkendes Handmoment zu erfassen. Ferner weist das Lenksystem ein Steuergerät auf, das dazu ausgebildet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Unter „Ermitteln eines aktuellen Handmoments“ ist dabei in diesem Kontext zu verstehen, dass das aktuelle Handmoment vom Steuergerät aus Messdaten der Messeinrichtung ermittelt wird. Dies umfasst auch den Fall, dass die Messdaten lediglich vom Steuergerät empfangen werden, wenn sie das aktuelle Handmoment bereits enthalten. The object is also achieved according to the invention by a steering system for a motor vehicle, with a power steering system, which is in particular an electromechanical power steering system, wherein the power steering system is designed to apply an auxiliary torque to a lower part of the steering system, and a measuring device that is designed for this purpose to detect a manual torque acting on a steering element of the steering system. Furthermore, the steering system has a control unit that is designed to carry out a method according to the invention. In this context, “determining a current manual torque” is to be understood as meaning that the current manual torque is determined by the control unit from measurement data from the measuring device. This also includes the case that the measurement data is only received from the control unit if they already contain the current hand moment.
Insbesondere ist das Steuergerät der Hilfskraftlenkung zugeordnet und dazu ausgebildet, den Hilfskraftmotor zu regeln. Bezüglich der Vorteile wird auf die obigen Erläuterungen verwiesen.In particular, the control unit is assigned to the power steering system and is designed to regulate the power-assisted motor. With regard to the advantages, reference is made to the explanations above.
Die Aufgabe wird außerdem erfindungsgemäß gelöst durch ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit ausgeführt wird, insbesondere einer Recheneinheit eines Steuergeräts eines erfindungsgemäßen Lenksystems.The object is also achieved according to the invention by a computer program with program code means to carry out all steps of a method according to the invention when the computer program is executed on a computer or a corresponding processing unit, in particular a processing unit of a control unit of a steering system according to the invention.
Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In diesen zeigen:
- -
1 schematisch ein erfindungsgemäßes Lenksystem; - -
2 ein schematisches Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens; - -
3 eine Detailansicht der Handmomentregelung von2 ; - -
4 ein beispielhaftes Diagramm eines Sollhandmoments aufgetragen gegen einen Lenkelementwinkel; und - -
5 ein beispielhaftes Diagramm eines ermittelten Handmoments aufgetragen gegen die Zeit.
- -
1 schematically a steering system according to the invention; - -
2 a schematic flowchart of the method according to the invention; - -
3 a detailed view of the manual torque control from2 ; - -
4 an exemplary diagram of a target manual torque plotted against a steering element angle; and - -
5 an exemplary diagram of a determined manual torque plotted against time.
Das Lenksystem 10 weist ein Lenkelement 12 auf, das insbesondere ein Lenkrad ist. Beaufschlagt ein Fahrer das Lenkelement 12 mit einem Drehmoment, so wird dieses über eine Lenksäule 14 und einen Torsionsstab 16 auf ein Lenkgetriebe 18 übertragen, das die Drehung des Lenkelements 12 in eine Drehung von Rädern 20 des Kraftfahrzeugs umsetzt.The
In der gezeigten Ausführungsform umfasst das Lenkgetriebe 18 eine Zahnstange 22 und ein Ritzel 24, es handelt sich also um ein Zahnstangengetriebe. Jedoch kann das Lenkgetriebe 18 alternativ auch als Kugelgewindetrieb ausgebildet sein.In the embodiment shown, the
Das Lenksystem 10 weist eine elektromechanische Hilfskraftlenkung 26 mit einem Hilfskraftmotor 28 auf, der dazu ausgebildet ist, einen unteren Teil des Lenksystems 10 (in der in
Dies geschieht beispielsweise in Abhängigkeit von einem mittels einer Messeinrichtung 32 ermittelten Drehwinkel ϕ des Lenkelements 12. Es können jedoch auch weitere Betriebsparameter des Lenksystems 12 und/oder des Kraftfahrzeugs zur Ermittlung des Hilfsmoments herangezogen werden, wie unten noch näher erläutert wird. Der Drehwinkel ϕ kann dabei beispielsweise direkt gemessen oder aus einer Relativverdrehung zwischen den beiden Enden des Torsionsstabs 16 und dessen Federkonstante bestimmt werden. Der ermittelte Drehwinkel ϕ wird an ein Steuergerät 34 übertragen, das ein vom Hilfskraftmotor 28 benötigtes Hilfsmoment vollautomatisch einstellt. Das Steuergerät 34 kann als eine einzelne Einheit oder als funktioneller Zusammenschluss mehrerer Steuergeräteinheiten gebildet sein. Es muss sich also nicht zwingend um ein einzelnes, abgeschlossenes Bauteil handeln.This occurs, for example, as a function of a rotation angle φ of steering
Insbesondere ist auf dem Steuergerät 34 ein Handmomentregler integriert, der dazu ausgebildet ist, ein für den Fahrer am Lenkelement 12 spürbares Handmoment zu regeln, um dem Fahrer abhängig von der Fahrsituation ein gewisses Fahrgefühl zu vermitteln. Das am Lenkelement 12 spürbare Handmoment umfasst dabei unter anderem folgende Komponenten: ein Rückstellmoment, das aufgrund einer Verdrehung des Torsionsstabs 16 wirkt, Momente, die aufgrund der Trägheitsmomente der einzelnen Teile des Lenksystems 10 auftreten und/oder durch in den einzelnen Teilen des Lenksystems 10 wirkende Dämpfungen auftretende Momente.In particular, a manual torque regulator is integrated on the
Das Steuergerät 34 steuert den Hilfskraftmotor 28 dabei derart an, dass er ein passendes Hilfsmoment auf die Zahnstange 22 erzeugt, sodass ein gewünschtes Handmoment auf das Lenkelement 12 zurückwirkt.The
Das Steuergerät 34 ist ferner dazu ausgebildet, ein im Folgenden beschriebenes Verfahren zum Betreiben des Lenksystems 10 durchzuführen, dessen schematisches Ablaufdiagramm in
Mittels des Handmomentreglers wird zunächst eine Stellgröße u ermittelt (Schritt S1). Bei der Stellgröße u handelt es sich dabei insbesondere um eine Sollgröße für einen Hilfskraftmotorregler. Es handelt sich also beispielsweise um ein Sollhilfsmoment, mit dem der untere Teil des Lenksystems (hier die Zahnstange 22) beaufschlagt werden soll.A manipulated variable u is first determined by means of the manual torque controller (step S1). The manipulated variable u is, in particular, a setpoint variable for an auxiliary power motor controller. It is therefore, for example, a target auxiliary torque with which the lower part of the steering system (here the rack 22) is to be acted upon.
Ein detaillierteres, schematisches Ablaufdiagramm dieses Schritts ist in
Die Sollhandmomentunterstützungskennlinie kann dabei im Steuergerät 34 hinterlegt sein. Insbesondere handelt es sich um ein Kennlinienfeld, wobei das Sollhandmoment TS eine Funktion des Drehwinkels ϕ des Lenkelements 12 sowie von weiteren Betriebsparametern des Lenksystems 10 und/oder des Kraftfahrzeugs ist, insbesondere der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs.The setpoint manual torque support characteristic can be stored in
Insbesondere wird das vorläufige Sollhandmoment durch Addition mehrerer solcher Kennlinien oder Kennlinienfelder ermittelt. Bei den Kennlinien und Kennlinienfeldern handelt es sich beispielsweise um eine oder mehrere der folgenden Größen: Grundunterstützung als Funktion der notwendigen Lenkkraft oder Zahnstangenkraft, Hysterese als Funktion des Lenkwinkels ϕ und Rücklaufmoment als Funktion des Lenkwinkels ϕ und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit. Die Kennlinienfelder können auch noch von weiteren Betriebsparametern des Lenksystems 10 und/oder des Kraftfahrzeugs abhängen, insbesondere von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs.In particular, the provisional setpoint manual torque is determined by adding a plurality of such characteristic curves or characteristic curve fields. The characteristic curves and characteristic curve fields are, for example, one or more of the following variables: basic assistance as a function of the necessary steering force or rack force, hysteresis as a function of the steering angle ϕ and reverse torque as a function of the steering angle ϕ and/or the vehicle speed. The family of characteristic curves can also depend on other operating parameters of the
Dieses vorläufige Sollhandmoment wird dann mit weiteren Momenten überlagert (Schritt S1b), um einen Sollwert TR des Handmomentreglers zu bilden (Schritt S1c). Die weiteren Momente können Kompensationsmomente (beispielsweise durch eine Dämpfung oder durch Reibung in einem Teil des Lenksystems 10 verursacht) umfassen. Ferner können die weiteren Momente von Fahrerassistenzsystemen und/oder wenigstens teilweise automatisierten Fahrsystemen geforderte Momente umfassen.This provisional setpoint manual torque is then overlaid with further torques (step S1b) in order to form a setpoint T R of the manual torque controller (step S1c). The additional moments can include compensation moments (caused, for example, by damping or by friction in a part of the steering system 10). Furthermore, the additional torques can include torques required by driver assistance systems and/or at least partially automated driving systems.
Der Sollwert TR wird mit einem von der Messeinrichtung 32 erfassten Handmoment verglichen (Schritt S1d). Dabei handelt es sich insbesondere um das ermittelte aktuelle Handmoment TH. Basierend auf dem Vergleich wird die Stellgröße u ermittelt (Schritt S1e).The target value T R is compared with a manual torque recorded by the measuring device 32 (step S1d). This is in particular the determined current manual torque T H . The manipulated variable u is determined based on the comparison (step S1e).
Der oben näher erläuterte Schritt S1 bezieht sich also auf den Handmomentregler. Parallel dazu ist das Steuergerät 34 dazu eingerichtet, eine Überwachung des Handmomentreglers durchzuführen, die im Folgenden beschrieben wird.Step S1 explained in more detail above therefore relates to the manual torque controller. In parallel with this,
Zunächst wird ein Sollhandmoment TS ermittelt, mit dem das Lenkelement 12 beaufschlagt werden soll (Schritt S2). Dies kann auf verschiedene Arten und Weisen geschehen. First, a target manual torque T S is determined, with which the
Gemäß einer ersten Variante wird das Sollhandmoment TS vom Handmomentregler unabhängig ermittelt, insbesondere auf eine andere Art und Weise. Genauer gesagt wird das Sollhandmoment TS also unabhängig vom Sollwert TR des Handmomentreglers ermittelt, insbesondere berechnet. Anders ausgedrückt sind alle Momente, die zum Sollhandmoment TS beitragen, divers implementiert.According to a first variant, the setpoint manual torque T S is determined independently by the manual torque controller, in particular in a different way. More precisely, the setpoint manual torque T S is determined, in particular calculated, independently of the setpoint T R of the manual torque controller. In other words, all torques that contribute to the setpoint manual torque T S are implemented differently.
Gemäß einer weiteren Variante wird das Sollhandmoment TS aus einer hinterlegten Sollhandmomentunterstützungskennlinie ermittelt, wie sie exemplarisch in
Insbesondere wird das Sollhandmoment TS durch Addition mehrerer solcher Kennlinien oder Kennlinienfelder ermittelt. Bei den Kennlinien und Kennlinienfeldern handelt es sich beispielsweise um eine oder mehrere der folgenden Größen: Grundunterstützung als Funktion der notwendigen Lenkkraft oder Zahnstangenkraft, Hysterese als Funktion des Lenkwinkels ϕ und Rücklaufmoment als Funktion des Lenkwinkels ϕ und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit. Die Kennlinienfelder können auch noch von weiteren Betriebsparametern des Lenksystems 10 und/oder des Kraftfahrzeugs abhängen, insbesondere von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs.In particular, the setpoint manual torque T S is determined by adding a plurality of such characteristic curves or characteristic curve fields. The characteristic curves and characteristic curve fields are, for example, one or more of the following variables: basic assistance as a function of the necessary steering force or rack force, hysteresis as a function of the steering angle ϕ and reverse torque as a function of the steering angle ϕ and/or the vehicle speed. The family of characteristic curves can also depend on other operating parameters of the
In dieser Variante wird ein Teil der Momente, die zum Sollhandmoment TS beitragen, divers implementiert, während die verbleibenden Momente aus den gleichen Kennlinienfeldern bestimmt werden wie das vorläufige Sollhandmoment für den Handmomentregler.In this variant, some of the torques that contribute to the setpoint manual torque T S are implemented differently, while the remaining torques are determined from the same family of characteristics as the provisional setpoint manual torque for the manual torque controller.
Insbesondere sind in dieser Variante die Kompensationsmomente divers implementiert. Alternativ können die Kompensationsmomente auch nur einmal ermittelt und sowohl zur Bestimmung des Sollwerts TR als auch zur Bestimmung des Sollhandmoments TS herangezogen werden.In particular, the compensation torques are implemented differently in this variant. Alternatively, the compensation torques can also be determined only once and used both to determine the setpoint T R and to determine the setpoint manual torque T S .
Eine alternative Variante sieht vor, dass das Sollhandmoment TS aus dem Sollwert des Handmomentreglers ermittelt wird. Genauer gesagt wird in dieser Variante das Sollhandmoment TS für die Überwachung des Handmomentreglers gleich dem Sollwert TR des Handmomentreglers gesetzt.An alternative variant provides that the setpoint manual torque T S is determined from the setpoint of the manual torque controller. More precisely, in this variant, the setpoint manual torque T S for monitoring the manual torque controller is set equal to the setpoint T R of the manual torque controller.
Außerdem wird ein aktuelles Handmoment TH ermittelt (Schritt S3), das auf das Lenkelement 12 wirkt. Unter „ermitteln“ ist dabei zu verstehen, dass das aktuelle Handmoment TH vom Steuergerät 34 aus Messdaten der Messeinrichtung 32 bestimmt wird. Dies umfasst auch den Fall, dass die Messdaten lediglich vom Steuergerät 34 empfangen werden, wenn sie das aktuelle Handmoment TH bereits enthalten.In addition, a current manual torque T H is determined (step S3), which acts on the
Nun wird das Sollhandmoment TS mit dem ermittelten aktuellen Handmoment TH verglichen (Schritt S4). In diesem Schritt wird überprüft, ob das ermittelte Handmoment TH um mehr als einen Toleranzwert ΔT vom Sollhandmoment TS abweicht (siehe
Basierend auf dem Vergleich in Schritt S4 wird nun überprüft, ob ein gewisses Vergleichskriterium erfüllt ist (Schritt S5). Hierbei gibt es wiederum verschiedene Varianten, wobei im Folgenden drei Beispiele aufgeführt werden.Based on the comparison in step S4, it is now checked whether a certain comparison criterion is met (step S5). Again, there are different variants, with three examples being listed below.
Eine Variante sieht vor, dass das Vergleichskriterium erfüllt ist, wenn das ermittelte Handmoment TH um mehr als den gewissen Toleranzwert ΔT vom Sollhandmoment abweicht.One variant provides that the comparison criterion is met when the determined manual torque T H deviates from the setpoint manual torque by more than the certain tolerance value ΔT.
Eine weitere Variante sieht vor, dass das Vergleichskriterium erfüllt ist, wenn das ermittelte Handmoment TH über eine gewisse Zeitspanne Δt hinweg um mehr als den Toleranzwert ΔT vom Sollhandmoment TS abweicht (siehe
Gemäß einer bevorzugten Variante wird eine Kontrollgröße ermittelt, indem ein Anteil des ermittelten Handmoments TH, der sich außerhalb eines durch das Sollhandmoment TS und den Toleranzwert ΔT definierten Toleranzfeldes (Toleranzfeld = Sollhandmoment ± Toleranzwert) befindet, über die Zeit integriert wird, insbesondere numerisch integriert (siehe auch
Ist das Vergleichskriterium nicht erfüllt, so bleibt die Stellgröße u unverändert (Schritt S6). Die Stellgröße wird dann an den Hilfskraftmotorregler übergeben.If the comparison criterion is not met, the manipulated variable u remains unchanged (step S6). The manipulated variable is then transferred to the auxiliary motor controller.
Ist das Vergleichskriterium jedoch erfüllt, so wird von einer Fehlfunktion des Handmomentreglers ausgegangen und die Stellgröße u des Handmomentreglers wird angepasst (Schritt S7). Die angepasste Stellgröße wird dann an den Hilfskraftmotorregler übergeben. Insbesondere wird der Wert der Stellgröße u in einen in Bezug auf den Betrieb des Kraftfahrzeugs sicheren Wertebereich gebracht.However, if the comparison criterion is met, then a malfunction of the manual torque controller is assumed and manipulated variable u of the manual torque controller is adjusted (step S7). The adjusted manipulated variable is then transferred to the auxiliary motor controller. In particular, the value of the manipulated variable u is brought into a value range that is safe with regard to the operation of the motor vehicle.
Handelt es sich bei der Stellgröße u um ein Sollhilfsmoment des Hilfskraftmotors 28, so wird die Stellgröße u reduziert, insbesondere auf null.If the manipulated variable u is a setpoint auxiliary torque of the
Insbesondere umfasst das Steuergerät 34 eine Recheneinheit 36 und eine Speichereinheit 38. Auf der Speichereinheit 38 ist ein Computerprogramm abgespeichert. Das Computerprogramm umfasst Programmcodemittel, um alle oben beschriebenen Schritte des Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf der Recheneinheit 36 des Steuergeräts 34 ausgeführt wird.In particular,
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Lenksystemsteering system
- 1212
- Lenkelementsteering element
- 1414
- Lenksäulesteering column
- 1616
- Torsionsstabtorsion bar
- 1818
- Lenkgetriebesteering gear
- 2020
- Räderwheels
- 2222
- Zahnstangerack
- 2424
- Ritzelpinion
- 2626
- elektromechanische Hilfskraftlenkungelectromechanical power steering
- 2828
- Hilfskraftmotorauxiliary motor
- 3030
- Hilfskraftgetriebeauxiliary gear
- 3232
- Messeinrichtungmeasuring device
- 3434
- Steuergerätcontrol unit
- 3636
- Recheneinheitunit of account
- 3838
- Speichereinheitstorage unit
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-
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