DE102018205537A1

DE102018205537A1 - Dämpfen eines Schwingens eines Überlagerungslenksystems

Info

Publication number: DE102018205537A1
Application number: DE102018205537.8A
Authority: DE
Inventors: Bastian Weigl; Andre Saal
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2018-04-12
Filing date: 2018-04-12
Publication date: 2019-10-17
Anticipated expiration: 2038-04-13
Also published as: US11377147B2; DE102018205537B4; CN110371181B; CN110371181A; US20190315397A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dämpfen eines Schwingens eines Überlagerungslenksystems eines Fahrzeugs, bei dem ein Sensor des Überlagerungslenksystems einen Ist-Lenkwinkel eines Motors des Überlagerungslenksystems detektiert und ein Steuergerät des Überlagerungslenksystems ein Schwingen des Überlagerungslenksystems als eine periodische Veränderung des detektierten Ist-Lenkwinkels feststellt und bei einem festgestellten Schwingen eine Maßnahme zum Dämpfen des Schwingens ergreift.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dämpfen eines Schwingens eines Überlagerungslenksystems eines Fahrzeugs, bei dem ein Sensor des Überlagerungslenksystems einen Ist-Lenkwinkel eines Motors des Überlagerungslenksystems detektiert und ein Steuergerät des Überlagerungslenksystems ein Schwingen des Überlagerungslenksystems als eine periodische Veränderung des detektierten Ist-Lenkwinkels feststellt und bei einem festgestellten Schwingen eine Maßnahme zum Dämpfen des Schwingens ergreift. Ferner betrifft die Erfindung ein Steuergerät für ein Überlagerungslenksystem und ein Überlagerungslenksystem mit einem Steuergerät.
Lenksysteme von Fahrzeugen dienen dazu, durch Lenken, d. h. ein Verdrehen von Rädern um eine vertikale Gierachse, während einer Fahrt eine Fahrtrichtung zu bestimmen. Dazu umfasst ein Lenksystem eines Fahrzeugs gewöhnlich einen Lenkstrang, welcher gelenkte Räder, zumeist Vorderräder des Fahrzeugs mit einem Drehmoment beaufschlagt, um diese um eine vertikale Gierachse zu verdrehen. Entsprechend weist das Lenksystem ein drehbares Betätigungsmittel auf, insbesondere ein Lenkrad, welches mit dem Lenkstrang drehfest verbunden ist und von einem Fahrer des Fahrzeugs zum Lenken des Fahrzeugs um einen Lenkwinkel verdreht wird. Ein von dem Fahrer durch Drehen des Lenkrads erzeugtes Drehmoment wird von dem Lenkstrang auf die gelenkten Räder übertragen.
Eine wesentliche Eigenschaft von Lenksystemen für Kraftfahrzeuge besteht darin, dass die gelenkten Räder bestimmungsgemäß mit einer Fahrbahn in Anlage sind, welche über die Räder mit einer Schwerkraft des Fahrzeugs beaufschlagt ist und diese aufnimmt. Sowohl Umfangsflächen der Räder, die gewöhnlich von luftgefüllten Reifen gebildet sind, als auch die Fahrbahn aus Gründen der Fahrsicherheit sind mit einer griffigen Oberfläche versehen. Infolgedessen wirkt jedem Verdrehen der gelenkten Räder um die Gierachse eine Reibungskraft entgegen. Diese ist wesentlich durch einen material- und oberflächenabhängigen Reibungskoeffizienten bestimmt.
Dabei sind ein Gleitreibungskoeffizient, welcher die Reibungskraft während eines Gleitens der Räder auf der Fahrbahn bestimmt, und ein Haftreibungskoeffizient, welcher die Reibungskraft während eines Übergangs von einer Ruhe der Räder zu einem Gleiten bestimmt, zu unterscheiden. Der Haftreibungskoeffizient ist im Allgemeinen größer als der Gleitreibungskoeffizient, weshalb die bei jedem Lenken anfänglich zu überwindende Reibungskraft stärker ist als die während des Lenkens zu überwindende Reibungskraft. Folglich kann sich für das Lenksystem ein ungünstiges Ansprechverhalten ergeben.
Zur Linderung dieses Problems offenbart die DE 10 2009 057 166 A1 ein Fahrzeuglenksystem mit einem verbesserten Ansprechverhalten. Das Fahrzeuglenksystem umfasst Mittel zum Erkennen einer Untätigkeit des Fahrers des Fahrzeugs, beispielsweise während einer Geradeausfahrt oder einer Kurvenfahrt mit konstantem Lenkwinkel, und Mittel zum Erzeugen einer Vibrationsschwingung geringer Amplitude, welche einem aktuellen Lenkwinkel unmerklich für den Fahrer überlagert wird, wenn eine Untätigkeit des Fahrers erkannt wird. Auf diese Weise wird das Fahrzeuglenksystem auch in Fahrtabschnitten mit konstantem Lenkwinkel minimal in Bewegung gehalten, so dass ein für ein schlechtes Ansprechverhalten wenigstens teilweise ursächlicher Übergang von einer Haftreibung zu einer Gleitreibung weitgehend eliminiert wird.
Aufgrund der Reibung zwischen den gelenkten Rädern und der Fahrbahn, kann ein Lenken des Fahrzeugs von dem Fahrer überdies eine große Kraftanstrengung erfordern. Sogenannte EPS (Electric Power Steering)-Systeme oder umgangssprachlich Servolenksysteme sollen dem entgegenwirken. Ein Servolenksystem umfasst ein Steuergerät, einen mit dem Steuergerät verbundenen Motor, vorzugsweise einen Servomotor, sowie einen mit dem Steuergerät verbundenen Sensor, zumeist einen Drehmomentsensor.
Durch ein Drehen des Lenkrads werden die gelenkten Räder jeweils mit einem Drehmoment um die Gierachse beaufschlagt. Währenddessen detektiert der Drehmomentsensor fortlaufend ein von dem Fahrer durch das Drehen des Lenkrads gestelltes Lenkmoment, das auch als Handmoment bezeichnet wird, und übermittelt das detektierte Lenkmoment an das Steuergerät. Ausgehend von dem übermittelten Lenkmoment berechnet das Steuergerät nach einem Regelmechanismus ein Unterstützungsdrehmoment und steuert den Motor entsprechend an. Das von dem Motor erzeugte Unterstützungsdrehmoment überlagert das von dem Fahrer mit dem Lenkrad gestellte Drehmoment, wodurch ein Lenken des Fahrzeugs für den Fahrer spürbar erleichtert ist.
Moderne Fahrzeuge weisen zudem sogenannte Überlagerungslenksysteme (Dynamiklenksysteme) auf. Ein Überlagerungslenksystem bestimmt einen Überlagerungswinkel, welcher dem Lenkwinkel des Lenkrads überlagert wird, um eine variable Übersetzung des Lenkwinkels zu erreichen. Auf diese Weise kann variabel eine direktere oder indirektere Lenkübersetzung erreicht werden. Beispielsweise können die zum Steuern des Fahrzeugs erforderlichen Lenkbewegungen verringert werden.
Allerdings kann es während des Betriebs des Überlagerungslenksystems aufgrund äußerer Störungen und/oder einer Konfiguration des Motors und/oder einer Konfiguration des Sensors zu einem Schwingen, d. h. Vibrieren oder Flattern, des Überlagerungslenksystems kommen. Der Fahrer nimmt dieses an seinen Händen und Armen wahr, da sich das von dem Motor erzeugte Drehmoment an dem Lenkrad und damit an Händen des Fahrers abstützt. Ein solches Schwingen wird im Allgemeinen und besonders in (quasi)stationären Fahrsituationen, wie einer Geradeausfahrt oder einer Kurvenfahrt mit konstantem Lenkwinkel, als störend oder unangenehm empfunden. Infolgedessen gehen Bestrebungen dahin, ein Schwingen von Überlagerungslenksystemen zu vermeiden oder wenigstens abzuschwächen.
So offenbart die DE 10 2004 051 338 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Dämpfen von Drehschwingungen eines Lenkrads eines Fahrzeugs. Die Vorrichtung umfasst einen Aktuator, welcher konfiguriert ist, einen mit dem Lenkrad verbundenen Lenkstrang des Fahrzeugs mit einem Drehmoment zu beaufschlagen. Bei dem Verfahren werden mittels des Aktuators Gegenschwingungen in den Lenkstrang eingeleitet, welche periodische Drehschwingungen des Lenkstrangs kompensieren und auf diese Weise das Lenkrad beruhigen. Unerwünschte Drehschwingungen des Lenkstrangs werden anhand ihrer Periodizität erkannt.
Entsprechend offenbart die DE 10 2011 086 295 A1 ein Servolenksystem für ein Fahrzeug. Das Servolenksystem umfasst einen elektrischen Servomotor zum Erzeugen eines eine Lenkbewegung eines Fahrers des Fahrzeugs unterstützenden Drehmoments und ein Steuergerät zum Steuern des elektrischen Servomotors durch Variieren einer Stärke eines Steuerstroms. Das Steuergerät ist mit einem Drehmomentsensor verbunden, welcher konfiguriert ist, ein störendes periodisches Schwingen zu detektieren und ein entsprechendes Signal an das Steuergerät zu liefern. Während des Betriebs der Vorrichtung überlagert das Steuergerät den Steuerstrom mit einem dem störenden periodischen Schwingen entgegen gerichteten Kompensationsstrom. Das von dem Servomotor daraufhin erzeugte unterstützende Drehmoment kompensiert entsprechend die Störschwingung, so dass der Fahrer das störende periodische Schwingen nicht wahrnimmt.
Bei dieser Lösung können allerdings bereits wenige schnell aufeinanderfolgende entgegengerichtete Auslenkungen des Lenkwinkels fälschlicherweise als ein störendes Schwingen festgestellt werden, so dass die Maßnahme gegen das Schwingen selbst als störend wahrgenommen wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Dämpfen eines Schwingens eines Überlagerungslenksystems vorzuschlagen, welches die beschriebenen Nachteile vermeidet. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Steuergerät für ein Überlagerungslenksystem und ein verbessertes Überlagerungslenksystem zu schaffen.
Ein Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Dämpfen eines Schwingens eines Überlagerungslenksystems eines Fahrzeugs, bei dem ein Sensor des Überlagerungslenksystems einen Ist-Lenkwinkel eines Motors des Überlagerungslenksystems detektiert und ein Steuergerät des Überlagerungslenksystems ein Schwingen des Überlagerungslenksystems als eine periodische Veränderung des detektierten Ist-Lenkwinkels feststellt und bei einem festgestellten Schwingen eine Maßnahme zum Dämpfen des Schwingens ergreift. Das Verfahren zielt darauf ab, einem unerwünschten Schwingen des Überlagerungslenksystems entgegenzuwirken. Dabei wird fortlaufend der Ist-Lenkwinkel des Motors detektiert, um ein Schwingen festzustellen. Durch adäquate Gegenmaßnahmen lässt sich ein Schwingen und/oder Vibrieren des Lenkrads verringern oder beseitigen. Infolgedessen wird es von einem Fahrer des Fahrzeugs über seine Hände und Arme nicht als unangenehm oder störend wahrgenommen, wodurch ein Lenkgefühl des Fahrers verbessert ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ergreift das Steuergerät die Maßnahme abhängig von einer Periodenzahl oder Halbperiodenzahl der periodischen Veränderung. Die Maßnahme wird also ergriffen, falls eine bestimmte zeitliche Bedingung erfüllt ist. Auf diese Weise muss also nicht jede Phase, während derer sich der Ist-Lenkwinkel periodisch ändert, mit einer Maßnahme einhergehen. Entsprechend wird eine überflüssige Maßnahme vermieden, welche von dem Fahrer ebenfalls als störend oder unangenehm wahrgenommen werden kann.
Bei einer bevorzugen Ausführungsführungsform zählt das Steuergerät Perioden oder Halbperioden der periodischen Veränderung und/oder beginnt das Steuergerät die Maßnahme, wenn die Periodenzahl oder Halbperiodenzahl einen vorbestimmten Aktivierungswert erreicht oder überschreitet, und/oder variiert die Maßnahme abhängig von den gezählten Perioden oder Halbperioden und/oder beendet das Steuergerät die Maßnahme, wenn es kein Schwingen des Überlagerungslenksystems mehr feststellt und/oder wenn wenigstens eine weitere Austrittsbedingung erfüllt ist und/oder setzt das Steuergerät einen Zähler zum Zählen der Perioden bzw. Halbperioden mit oder nach dem Ende der Maßnahme auf Null. Der Aktivierungswert bildet damit eine Startbedingung für die Maßnahme. Bei einem geeignet gewählten Aktivierungswert löst ein kurzes und damit kaum störendes oder unangenehmes Schwingen keine Maßnahme aus. Denn die Endbedingung ist bereits vor der Startbedingung erfüllt. Selbstverständlich muss der Zähler vor jedem Zählvorgang zurückgesetzt werden. Bei einem länger andauernden Schwingen kann zudem die Maßnahme beispielsweise abhängig von Betriebsparametern des Fahrzeugs variiert werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform stellt das Steuergerät ein Schwingen fest, wenn die Frequenz der periodischen Veränderung in einem vorbestimmten Frequenzbereich und/oder die Amplitude der periodischen Veränderung in einem vorbestimmten Amplitudenbereich liegt. Diese beiden Bedingungen für das Ergreifen einer Maßnahme stellen Filterbedingungen dar. Sie gewährleisten, dass ein Zählen von Perioden oder Halbperioden nur bei einem Schwingen erfolgt, welches sowohl stark genug als auch weder zu niederfrequent noch zu hochfrequent ist.
Bei anderen Ausführungsformen ergreift das Steuergerät die Maßnahme abhängig von wenigstens einem, insbesondere für eine vorgegebene Mindestdauer, erfüllten weiteren Kriterium, insbesondere abhängig von einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, einem Lenkradwinkel, einer Lenkradwinkelgeschwindigkeit, einer Regelabweichung eines Ist-Lenkwinkels von einem Soll-Lenkwinkel und/oder einem Lenkmoment. Das Verfahren wird dadurch weiter verbessert, dass das Ergreifen einer Maßnahme zusätzlich von einem oder mehreren Betriebsparametern des Fahrzeugs abhängig gemacht wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform schafft das Steuergerät zwischen einer Phase ohne Maßnahme und einer Phase mit Maßnahme einen stetigen Übergang, insbesondere mittels eines Filterns oder eines Begrenzens eines Gradienten bei dem Beginn und/oder dem Ende der Maßnahme. Mit anderen Worten wird ein abrupter Beginn und/oder Ende der Maßnahme vermieden, wodurch sich das Lenkgefühl für den Fahrer weiter verbessert.
Bei weiteren Ausführungsformen bestromt das Steuergerät als Maßnahme gegen das Schwingen den Motor mit einem gegenüber dem Normalbetrieb des Überlagerungslenksystems verringerten Steuerstrom. Eine Verringerung des Steuerstroms zieht ein entsprechend verringertes Drehmoment des Motors nach sich. Diese Modifikation kann bereits ausreichen, um das Schwingen des Überlagerungslenksystems zu beseitigen. Mit anderen Worten wird einer von mehreren für das Schwingen ursächlichen Betriebsparametern ausreichend verändert, um das Schwingen abzuschwächen.
Alternativ oder zusätzlich kann das Steuergerät als Maßnahme gegen das Schwingen den Motor mit einem dem Schwingen entgegenwirkenden Steuerstrom bestromen. Eine negative Interferenz zwischen dem Schwingen und dem Steuerstrom kann das Steuergerät dadurch erreichen, dass es den Steuerstrom gegenphasig zu dem Schwingen einstellt. Im Unterschied zu der vorgehend beschriebenen Maßnahme reduziert diese Maßnahme das Schwingen aktiv.
Abgesehen von den genannten Einflussnahmen auf den Motor fällt jede weitere die Ansteuerung des Motors betreffende Maßnahme, die zu einem Dämpfen des Schwingens beiträgt, unter den Schutzbereich der Erfindung, beispielsweise eine Pulsweitenmodulation (PWM) des den Motor antreibenden Steuerstroms oder ein dem Schwingen entgegenwirkendes elektromotorisch erzeugtes Brems-/Haltemoment.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Steuergerät für ein Überlagerungslenksystem eines Fahrzeugs, welches konfiguriert ist, ein Schwingen des Überlagerungslenksystems als eine periodische Veränderung eines Ist-Lenkwinkels eines mit dem Steuergerät verbundenen Motors des Überlagerungslenksystems festzustellen. Das Steuergerät stellt demnach ein Schwingen unmittelbar an dem Ist-Lenkwinkel des Motors des Überlagerungslenksystems fest. Dazu kann das Steuergerät beispielsweise einen Drehwinkelsensor umfassen oder mit einem Drehwinkelsensor verbindbar sein, der abtriebsseitig mit dem Motor gekoppelt ist.
Das erfindungsgemäße Steuergerät ist konfiguriert, bei einem festgestellten Schwingen abhängig von einer Periodenzahl oder Halbperiodenzahl der periodischen Veränderung eine Maßnahme gegen das Schwingen zu ergreifen, insbesondere in einem erfindungsgemäßen Verfahren. Die Maßnahme setzt also einerseits ein festgestelltes Schwingen voraus. Andererseits muss zusätzlich eine bestimmte zeitliche Bedingung erfüllt sein, die als Funktion der Periodenzahl oder Halbperiodenzahl der periodischen Veränderung des Ist-Lenkwinkels implementiert ist. Die Konfiguration des Steuergeräts ermöglicht vorteilhaft ein Ausführen des oben beschriebenen Verfahrens.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Steuergerät einen Zähler zum Zählen der Perioden bzw. Halbperioden und einen vorbestimmten Aktivierungswert auf und ist konfiguriert, die Maßnahme zu beginnen, wenn die Periodenzahl oder Halbperiodenzahl den vorbestimmten Aktivierungswert erreicht oder überschreitet, und/oder die Maßnahme abhängig von den gezählten Perioden oder Halbperioden zu variieren, die Maßnahme zu beenden, wenn es kein Schwingen mehr feststellt und/oder wenn wenigstens eine weitere Austrittsbedingung erfüllt ist, und den Zähler mit oder nach dem Ende der Maßnahme auf Null zu setzen. Weitere Austrittsbedingungen können ein veränderter Fahrzustand, eine veränderte Fahrsituation, eine Fahranforderung, beispielsweise eine Fahrereingabe durch Lenken sein. Die Berücksichtigung einer Austrittsbedingung zum Beenden der Maßnahme kann auch an eine bestimmte Mindestdauer des Vorliegens der Austrittsbedingung und/oder an ein Überschreiten bestimmter Grenzwerte geknüpft sein, beispielsweise Grenzwerte für eine Änderung eines Soll-Motorwinkels nach dem Beginnen der Maßnahme, eine Regelabweichung, eine Lenkwinkelgeschwindigkeit oder eine Änderung des Lenkwinkels. Durch die Berücksichtigung weiterer Austrittsbedingungen, d. h. Betriebsparameter des Fahrzeugs, kann das Verfahren weiter verbessert werden, indem ein zu frühes oder zu spätes Beenden der Maßnahme vermieden wird. Infolgedessen kann das Lenkgefühl des Fahrers einerseits, aber auch das Ansprechverhalten des Überlagerungslenksystems andererseits verbessert sein.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Überlagerungslenksystem, welches ein Steuergerät, insbesondere ein erfindungsgemäßes Steuergerät, einen mit dem Steuergerät verbundenen Motor und einen mit dem Steuergerät verbundenen Sensor zum Detektieren eines Ist-Lenkwinkels des Motors umfasst, bei dem das Steuergerät konfiguriert ist, ein Schwingen des Überlagerungslenksystems als eine periodische Veränderung des von dem Sensor detektierten Ist-Lenkwinkels festzustellen. Der Sensor kann als Drehwinkelsensor ausgebildet und/oder in das Steuergerät integriert sein. Vorteilhaft umfasst das Überlagerungssystem das oben beschriebene Steuersystem.
Das erfindungsgemäße Überlagerungslenksystem ist konfiguriert, bei einem festgestellten Schwingen abhängig von einer Periodenzahl oder einer Halbperiodenzahl der periodischen Veränderung eine Maßnahme gegen das Schwingen zu ergreifen, insbesondere in einem erfindungsgemäßen Verfahren. Die Maßnahme setzt also einerseits ein festgestelltes Schwingen voraus. Andererseits muss zusätzlich eine bestimmte zeitliche Bedingung erfüllt sein, die als Funktion der Periodenzahl oder Halbperiodenzahl der periodischen Veränderung des Ist-Lenkwinkels implementiert ist. Die Konfiguration des Überlagerungslenksystems ermöglicht vorteilhaft ein Ausführen des oben beschriebenen Verfahrens.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter beschrieben. Es zeigt:

1 in einer schematischen Ansicht ein Blockdiagramm eines Moduls einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steuergeräts für eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Überlagerungslenksystems;
2 in einem Diagramm einen Zeitverlauf eines Soll-Lenkwinkels und eines Ist-Lenkwinkels, welcher abschnittsweise ein Schwingen aufweist;
3 in einem Diagramm den der 2 entsprechenden Zeitverlauf einer Maßnahme entsprechend einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
4 in einem Diagramm den der 2 entsprechenden Zeitverlauf eines verringerten Steuerstroms gegen das Schwingen entsprechend einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

1 zeigt in einer schematischen Ansicht ein Blockdiagramm eines Moduls 10 einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steuergeräts für eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Überlagerungslenksystems eines Fahrzeugs.
Das Modul 10 ist als integrierter Schaltkreis ausgebildet und umfasst einen Ist-Lenkwinkel-Eingang 11, einen Soll-Lenkwinkel-Eingang 12, einen Maßnahmenaktivierungsausgang 13, einen Lenkradlenkwinkel-Eingang 14, einen Lenkradwinkelgeschwindigkeitseingang 15, einen Lenkraddrehmomenteingang 16, einen Fahrgeschwindigkeitseingang 17 und einen Gradienteneingang 18.
Das Überlagerungslenksystem umfasst das Steuergerät mit dem Modul 10, einen mit dem Steuergerät verbundenen Motor und einen mit dem Steuergerät verbundenen Sensor zum Detektieren eines in 2 gezeigten Ist-Lenkwinkels 100 des Motors.
Das Steuergerät ist konfiguriert, ein Schwingen 101, 102 des Überlagerungslenksystems als eine periodische Veränderung des von dem Sensor detektierten Ist-Lenkwinkels 100 festzustellen und bei einem festgestellten Schwingen 101, 102 abhängig von einer Periodenzahl oder einer Halbperiodenzahl der periodischen Veränderung eine in 3 gezeigte Maßnahme 120 gegen das Schwingen 101, 102 zu ergreifen. Dazu weist das Steuergerät einen Zähler zum Zählen der Perioden bzw. Halbperioden und einen vorbestimmten Aktivierungswert auf und ist konfiguriert, die Maßnahme 120 zu beginnen, wenn die Periodenzahl oder Halbperiodenzahl den vorbestimmten Aktivierungswert erreicht oder überschreitet, die Maßnahme 120 zu beenden, wenn es kein Schwingen mehr feststellt und/oder wenn eine wenigstens weitere Austrittsbedingung erfüllt ist, und den Zähler mit oder nach dem Ende 122 der Maßnahme 120 auf Null zu setzen.
Während des Betriebs des Überlagerungslenksystems detektiert der Sensor fortlaufend den Ist-Lenkwinkel 100 des Motors. Das Steuergerät stellt ein Schwingen 101, 102 des Überlagerungslenksystems als eine periodische Veränderung des detektierten Ist-Lenkwinkels 100 fest, wenn die Frequenz der periodischen Veränderung in einem vorbestimmten Frequenzbereich und die Amplitude der periodischen Veränderung in einem vorbestimmten Amplitudenbereich liegen.
Bei einem festgestellten Schwingen 101, 102 ergreift das Steuergerät abhängig von einer Periodenzahl oder Halbperiodenzahl der periodischen Veränderung eine Maßnahme 120 zum Dämpfen des Schwingens 101, 102.
Dazu zählt das Steuergerät Perioden oder Halbperioden der periodischen Veränderung und beginnt die Maßnahme 120, wenn die Periodenzahl oder Halbperiodenzahl den vorbestimmten Aktivierungswert überschreitet. Das Steuergerät beendet die Maßnahme 120, wenn es kein Schwingen 101, 102 des Überlagerungslenksystems mehr feststellt und/oder wenn eine weitere Austrittsbedingung erfüllt ist, und setzt den Zähler zum Zählen der Perioden bzw. Halbperioden nach dem Ende 122 der Maßnahme 120 auf Null.
Zusätzlich kann das Steuergerät das Ergreifen einer Maßnahme 120 von weiteren Kriterien, wie beispielsweise von einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, einem Lenkradwinkel, einer Lenkradwinkelgeschwindigkeit, einer Regelabweichung eines Ist-Lenkwinkels von einem Soll-Lenkwinkel und/oder einem Lenkmoment, abhängig machen. Das Ergreifen der Maßnahme 120 kann überdies daran geknüpft sein, dass die weiteren Kriterien für eine vorgegebene Mindestdauer erfüllt sind und/oder dass bestimmte Grenzwerte unterschritten oder überschritten sind.
Als Maßnahme 120 gegen das Schwingen 101, 102 bestromt das Steuergerät den Motor mit einem verringerten Steuerstrom. Alternativ oder zusätzlich kann das Steuergerät den Motor aber auch mit einem gegenüber dem Normalbetrieb des Überlagerungslenksystems dem Schwingen 101, 102 entgegenwirkenden Steuerstrom bestromen. Dabei schafft das Steuergerät mittels eines Filterns oder eines Begrenzens eines Gradienten bei dem Beginn 121 und dem Ende 122 einer Maßnahme 120 stetige Übergänge zwischen Phasen ohne Maßnahme 120 und Phasen einer Maßnahme 120.
Zur Veranschaulichung ist in den 2 bis 4 die Wirkungsweise des Verfahrens im Detail dargestellt.
2 zeigt in einem Diagramm 20 einen Zeitverlauf eines Soll-Lenkwinkels 110 und eines Ist-Lenkwinkels 100. Über der Ordinate 21 ist ein Winkelmaß und über der Abszisse 22 ein Zeitmaß abgetragen. Der Ist-Lenkwinkel 100 weist abschnittsweise periodische Veränderungen auf, die von dem Steuergerät als Schwingen 101, 102 festgestellt werden.
3 zeigt in einem Diagramm 30 den der 2 entsprechenden Zeitverlauf einer Maßnahme 120 entsprechend einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Über der Ordinate 31 ist eine Aktivität der Maßnahme und über der Abszisse 32 das in 2 gezeigte Zeitmaß aufgetragen. Dabei bedeutet der Aktivitätswert 0, dass keine Maßnahme gegen ein Schwingen aktiviert ist, und der Wert 1, dass die Maßnahme gegen ein Schwingen aktiviert ist. Aus dem Zeitverlauf der Maßnahme 120 geht hervor, dass die Maßnahme 120 in dem betrachteten Zeitabschnitt mehrere Male ergriffen und beendet wird, d. h. der Zeitverlauf weist eine alternierende Folge aus einem Beginn 121 der Maßnahme 120 und einem Ende 122 der Maßnahme 120 auf. Im Vergleich mit 2 wird deutlich, dass nicht jede periodische Veränderung des Ist-Lenkwinkels 100 den Beginn 121 einer Maßnahme 120 auslöst. Vielmehr wird eine Maßnahme 120 erst ergriffen, wenn die Zahl der Perioden bzw. der Halbperioden größer als der Aktivierungswert ist. So löst ein in 2 gezeigtes sehr kurzes Schwingen 101 keine Maßnahme 120 aus, während ein in 2 gezeigtes längeres Schwingen 102 eine Maßnahme 120 auslöst, welche allerdings erst durch die zweite Periode bzw. dritte Halbperiode des jeweiligen Schwingens 102 ausgelöst wird.
4 zeigt in einem Diagramm 40 den der 2 entsprechenden Zeitverlauf eines verringerten Steuerstroms 130 als Maßnahme gegen das Schwingen entsprechend einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Über der Ordinate 41 ist eine Stromstärke des verringerten Steuerstroms 130 und über der Abszisse 42 das in den 2 und 3 gezeigte Zeitmaß aufgetragen. Im Vergleich mit der 3 wird deutlich, dass der Motor des Überlagerungslenksystems genau in den Phasen mit einem verringerten Steuerstrom 130 bestromt wird, in welchen eine Maßnahme 120 aktiv ist, also jeweils zwischen einem Beginn 121 und einem Ende 122 einer Maßnahme 120.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, dass es unnötige Maßnahmen 120 gegen ein Schwingen des Überlagerungslenksystems vermeidet und auf diese Weise ein angenehmes Lenkgefühl für einen Fahrer des Fahrzeugs gewährleistet.
Bezugszeichenliste

10: Modul
11: Ist-Lenkwinkel-Eingang
12: Soll-Lenkwinkel-Eingang
13: Maßnahmenaktivierungsausgang
14: Lenkradlenkwinkel-Eingang
15: Lenkradwinkelgeschwindigkeitseingang
16: Lenkraddrehmomenteingang
17: Fahrgeschwindigkeitseingang
18: Gradienteneingang
20: Diagramm
21: Ordinate
22: Abszisse
30: Diagramm
31: Ordinate
32: Abszisse
40: Diagramm
41: Ordinate
42: Abszisse
100: Ist-Lenkwinkel
101: Schwingen
102: Schwingen
110: Soll-Lenkwinkel
120: Maßnahme
121: Beginn
122: Ende
130: Steuerstrom

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009057166 A1 [0005]
DE 102004051338 A1 [0010]
DE 102011086295 A1 [0011]

Claims

Verfahren zum Dämpfen eines Schwingens (101, 102) eines Überlagerungslenksystems eines Fahrzeugs, bei dem - ein Sensor des Überlagerungslenksystems einen Ist-Lenkwinkel (100) eines Motors des Überlagerungslenksystems detektiert, - ein Steuergerät ein Schwingen (101, 102) des Überlagerungslenksystems als eine periodische Veränderung des detektierten Ist-Lenkwinkels (100) feststellt, bei einem festgestellten Schwingen (101, 102) eine Maßnahme (120) zum Reduzieren des Schwingens (101, 102) ergreift, und bei dem - das Steuergerät die Maßnahme (120) abhängig von einer Periodenzahl oder Halbperiodenzahl der periodischen Veränderung ergreift.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Steuergerät Perioden oder Halbperioden der periodischen Veränderung zählt und/oder das Steuergerät die Maßnahme (120) beginnt, wenn die Periodenzahl oder Halbperiodenzahl einen vorbestimmten Aktivierungswert erreicht oder überschreitet und/oder das Steuergerät die Maßnahme (120) abhängig von den gezählten Perioden oder Halbperioden variiert und/oder das Steuergerät die Maßnahme (120) beendet, wenn es kein Schwingen (101, 102) des Überlagerungslenksystems mehr feststellt und/oder wenn wenigstens eine weitere Austrittsbedingung erfüllt ist und/oder das Steuergerät einen Zähler zum Zählen der Perioden bzw. Halbperioden mit oder nach dem Ende (122) der Maßnahme (120) auf Null setzt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei dem das Steuergerät ein Schwingen (101, 102) feststellt, wenn die Frequenz der periodischen Veränderung in einem vorbestimmten Frequenzbereich und/oder die Amplitude der periodischen Veränderung in einem vorbestimmten Amplitudenbereich liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3, bei dem das Steuergerät die Maßnahme (120) abhängig von wenigstens einem, insbesondere für eine vorgegebene Mindestdauer, erfüllten weiteren Kriterium ergreift, insbesondere abhängig von einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, einem Lenkradwinkel, einer Lenkradwinkelgeschwindigkeit, einer Regelabweichung eines Ist-Lenkwinkels von einem Soll-Lenkwinkel und/oder einem Lenkmoment.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Steuergerät zwischen einer Phase ohne Maßnahme (120) und einer Phase mit Maßnahme (120) einen stetigen Übergang schafft, insbesondere mittels eines Filterns oder eines Begrenzens eines Gradienten bei dem Beginn (121) und/oder dem Ende (122) der Maßnahme (120).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Steuergerät als Maßnahme (120) gegen das Schwingen (101, 102) den Motor mit einem gegenüber dem Normalbetrieb des Überlagerungslenksystems verringerten Steuerstrom bestromt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Steuergerät als Maßnahme (120) gegen das Schwingen (101, 102) den Motor mit einem dem Schwingen (101, 102) entgegenwirkenden Steuerstrom bestromt.
Steuergerät für ein Überlagerungslenksystem eines Fahrzeugs, welches konfiguriert ist, ein Schwingen (101, 102) des Überlagerungslenksystems als eine periodische Veränderung eines Ist-Lenkwinkels (100) eines mit dem Steuergerät verbundenen Motors des Überlagerungslenksystems festzustellen, und welches konfiguriert ist, bei einem festgestellten Schwingen (101, 102) abhängig von einer Periodenzahl oder Halbperiodenzahl der periodischen Veränderung eine Maßnahme (120) gegen das Schwingen (101, 102) zu ergreifen, insbesondere in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Steuergerät nach Anspruch 8, welches einen Zähler zum Zählen der Perioden bzw. Halbperioden und einen vorbestimmten Aktivierungswert aufweist und konfiguriert ist, die Maßnahme (120) zu beginnen, wenn die Periodenzahl oder Halbperiodenzahl den vorbestimmten Aktivierungswert erreicht oder überschreitet, und/oder die Maßnahme (120) abhängig von den gezählten Perioden oder Halbperioden zu variieren, die Maßnahme (120) zu beenden, wenn es kein Schwingen mehr feststellt und/oder wenn wenigstens eine weitere Austrittsbedingung erfüllt ist, und den Zähler mit oder nach dem Ende (122) der Maßnahme (120) auf Null zu setzen.
Überlagerungslenksystem, welches ein Steuergerät, insbesondere ein Steuergerät nach einem der Ansprüche 8 oder 9, einen mit dem Steuergerät verbundenen Motor und einen mit dem Steuergerät verbundenen Sensor zum Detektieren eines Ist-Lenkwinkels (100) des Motors umfasst, bei dem das Steuergerät konfiguriert ist, ein Schwingen (101, 102) des Überlagerungslenksystems als eine periodische Veränderung des von dem Sensor detektierten Ist-Lenkwinkels (100) festzustellen und bei einem festgestellten Schwingen (101, 102) abhängig von einer Periodenzahl oder einer Halbperiodenzahl der periodischen Veränderung eine Maßnahme (120) gegen das Schwingen (101, 102) zu ergreifen, insbesondere in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7.