DE102018217474B4

DE102018217474B4 - Verfahren zum Schutz eines elektrisch unterstützten Lenksystems, insbesondere vor einer Fehlfunktion und/oder einem zumindest teilweisen Ausfall

Info

Publication number: DE102018217474B4
Application number: DE102018217474.1A
Authority: DE
Inventors: Michael Friedel; Sebastian Dambacher; Stefan Kersten Weber; Wolfgang Baierl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-10-12
Filing date: 2018-10-12
Publication date: 2022-05-05
Anticipated expiration: 2038-10-13
Also published as: DE102018217474A1

Abstract

Verfahren zum Schutz eines elektrisch unterstützten Lenksystems (10), insbesondere vor einer Fehlfunktion und/oder einem zumindest teilweisen Ausfall, wobei das Lenksystem (10) wenigstens einen Lenkaktuator (22) umfasst, wobei wenigstens eine mit einem Betrieb des Lenkaktuators (22) korrelierte Reibungskenngröße ermittelt wird, wobei eine Änderung der Reibungskenngröße durch eine in das Lenksystem (10) eindringende Fremdsubstanz bewirkt ist, und wobei in wenigstens einem Betriebszustand, in welchem die Reibungskenngröße und/oder eine Abweichung zwischen der Reibungskenngröße und einer Referenzkenngröße einen Grenzwert übersteigt, wenigstens eine Aktion zum Schutz des Lenksystems (10) ausgeführt wird,dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert spezifisch für die Fremdsubstanz ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz eines elektrisch unterstützten Lenksystems, insbesondere vor einer Fehlfunktion und/oder einem zumindest teilweisen Ausfall, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zudem betrifft die Erfindung ein Steuergerät zur Durchführung eines solchen Verfahrens sowie ein Lenksystem mit einem solchen Steuergerät.
Aus der DE 10 2006 051 799 A1 ist ein elektrisch unterstütztes Lenksystem bekannt, welches ein Lenkgetriebe, eine elektrisch ausgebildete Unterstützungseinheit zur Erzeugung und/oder Bereitstellung einer Lenkunterstützung sowie eine Sensoreinrichtung zur Flüssigkeitseintrittserkennung aufweist. Die Sensoreinrichtung ist dabei hauptsächlich zur Erfassung eines Wassereintritts in ein Servomotor-Gehäuse vorgesehen. Derartige Sensoreinrichtungen sind jedoch vergleichsweise teuer, wodurch Produktionskosten und/oder Herstellungskosten von Lenksystemen erhöht werden.
Ferner sind aus der DE 10 2014 201 952 A1 , der DE 10 2006 017 775 A1 sowie der DE 10 2014 113 614 B3 gattungsgemäße Verfahren zum Schutz eines elektrisch unterstützten Lenksystems bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, ein Verfahren zum Schutz eines elektrisch unterstützten Lenksystems mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Effizienz, insbesondere einer Kosteneffizienz, bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 8 und 9 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Offenbarung der Erfindung
Es wird ein Verfahren zum Schutz eines elektrisch unterstützten Lenksystems, insbesondere wenigstens eines elektrischen und/oder elektronischen Bauteils des Lenksystems, insbesondere vor einer Fehlfunktion und/oder einem zumindest teilweisen Ausfall, vorgeschlagen, wobei das Lenksystem wenigstens einen Lenkaktuator umfasst, wobei wenigstens eine mit einem Betrieb des Lenkaktuators korrelierte Reibungskenngröße ermittelt wird, und wobei in wenigstens einem Betriebszustand, in welchem die Reibungskenngröße und/oder eine Abweichung zwischen der Reibungskenngröße und einer, insbesondere vorab festgelegten und/oder applizierten, Referenzkenngröße einen Grenzwert übersteigt, wenigstens eine Aktion zum Schutz des Lenksystems ausgeführt wird. Insbesondere ist ein Grenzwert, welcher der Referenzgröße, insbesondere direkt, zugeordnet ist, dabei verschieden von einem weiteren Grenzwert, welcher der Abweichung zwischen der Reibungskenngröße und der Referenzkenngröße zugeordnet ist. Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere eine Effizienz, insbesondere eine Bauteileeffizienz, eine Bauraumeffizienz und/oder eine Kosteneffizienz, verbessert werden. Ferner kann insbesondere ein vorteilhafter Schutz des Lenksystems und/oder eines Insassen erreicht werden.
Unter einem „Lenksystem“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines Fahrzeugs und vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs verstanden werden. Insbesondere ist das Lenksystem dabei zumindest zu einer Beeinflussung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs vorgesehen. Dabei umfasst das Fahrzeug vorteilhaft zumindest zwei unterschiedliche Fahrmodi, insbesondere einen konventionellen und/oder manuellen Fahrmodus und einen autonomen und/oder teilautonomen Fahrmodus. Ferner soll unter einem „elektrisch unterstützten Lenksystem“ insbesondere ein Lenksystem mit wenigstens einer elektrischen und/oder elektronischen Baugruppe, insbesondere einem Steuergerät und/oder einem Lenkaktuator zur Erzeugung und/oder Bereitstellung eines Lenkmoments, verstanden werden. Unter einem „Lenkaktuator“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine, insbesondere elektrisch und/oder elektronisch ausgebildete, Aktuatoreinheit verstanden werden, welche vorteilhaft eine direkte Wirkverbindung mit einem Lenkungsstellelement des Lenksystems, wie beispielsweise einer Zahnstange, aufweist und insbesondere dazu vorgesehen ist, ein Lenkmoment an das Lenkungsstellelement zu übertragen und hierdurch vorteilhaft eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs zu beeinflussen. Vorzugsweise ist der Lenkaktuator dazu vorgesehen, ein Lenkmoment zur Unterstützung eines an einer Lenkhandhabe des Lenksystems aufgebrachten Handmoments und/oder ein Lenkmoment zur, insbesondere direkten, Verstellung der Fahrzeugräder und hierdurch insbesondere zur selbsttätigen und/oder autonomen Steuerung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs bereitzustellen. Dazu kann der Lenkaktuator wenigstens einen, vorteilhaft als Rotationsmotor ausgebildeten, Elektromotor und/oder wenigstens ein Kopplungsgetriebe, insbesondere zur Kopplung des Elektromotors mit dem Lenkungsstellelement, umfassen. Der Elektromotor ist vorteilhaft als bürstenloser Motor und bevorzugt als Asynchronmotor oder als permanenterregter Synchronmotor ausgebildet. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
Zudem umfasst das Lenksystem insbesondere wenigstens ein, insbesondere mit dem Lenkaktuator in Wirkverbindung stehendes und/oder vernetztes, Steuergerät mit wenigstens einer Recheneinheit, wobei die Recheneinheit, insbesondere dazu vorgesehen ist, das Verfahren zum Schutz des elektrisch unterstützten Lenksystems durchzuführen. Unter einer „Recheneinheit“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine elektrische und/oder elektronische Einheit verstanden werden, welche einen Informationseingang, eine Informationsverarbeitung und eine Informationsausgabe aufweist. Vorteilhaft weist die Recheneinheit ferner zumindest einen Prozessor, zumindest einen Betriebsspeicher, zumindest ein Ein- und/oder Ausgabemittel, zumindest ein Betriebsprogramm, zumindest eine Steuerroutine, zumindest eine Regelroutine und/oder zumindest eine Berechnungsroutine auf. Insbesondere ist die Recheneinheit dazu vorgesehen, wenigstens eine mit einem Betrieb des Lenkaktuators korrelierte Reibungskenngröße zu ermitteln. Zudem ist die Recheneinheit insbesondere dazu vorgesehen, die Reibungskenngröße mit einem Grenzwert zu vergleichen und in wenigstens einem Betriebszustand, in welchem die Reibungskenngröße den Grenzwert übersteigt, wenigstens eine Aktion zum Schutz des Lenksystems auszuführen und/oder auszulösen. Alternativ oder zusätzlich ist die Recheneinheit insbesondere dazu vorgesehen, eine Abweichung zwischen der Reibungskenngröße und einer, insbesondere vorab festgelegten und/oder applizierten, Referenzkenngröße zu ermitteln, die ermittelte Abweichung mit einem weiteren Grenzwert zu vergleichen und in wenigstens einem Betriebszustand, in welchem die Abweichung den weiteren Grenzwert übersteigt, wenigstens eine Aktion zum Schutz des Lenksystems auszuführen und/oder auszulösen.
Unter einer „Reibungskenngröße“ soll ferner insbesondere eine Kenngröße verstanden werden, welche mit einer im Betrieb des Lenkaktuators auftretenden Reibung, insbesondere des Elektromotors und/oder des Kopplungsgetriebes, korreliert ist. Insbesondere kann wenigstens anhand der Reibungskenngröße auf eine Höhe, auf eine Art, auf eine Stärke und/oder auf eine Ursache der Reibung geschlossen und/oder eine Höhe, eine Art, eine Stärke und/oder eine Ursache der Reibung ermittelt werden. Die Reibungskenngröße kann dabei beispielsweise einem, insbesondere definierten, Frequenzwert und/oder Amplitudenwert eines aus der erfassten Reibung ermittelten Frequenzspektrums entsprechen. Vorteilhaft kann die Reibungskenngröße jedoch auch direkt ein im Betrieb des Lenkaktuators auftretender Reibungswert und/oder Reibwert des Lenkaktuators, insbesondere des Elektromotors und/oder des Kopplungsgetriebes, sein. Des Weiteren soll unter einer „Referenzkenngröße“ insbesondere eine Kenngröße verstanden werden, welche ein intaktes und/oder voll funktionsfähiges Lenksystem abbildet und/oder kennzeichnet und bevorzugt in dem Betriebsspeicher der Recheneinheit hinterlegt ist. Die Referenzkenngröße kann dabei insbesondere mittels Testmessungen und/oder mittels spezieller Algorithmen ermittelt werden und vorzugsweise von dem Lenksystem selbst und/oder von weiteren Lenksystemen, welche vorteilhaft baugleich zu dem Lenksystem sind, stammen. Die Referenzkenngröße kann beispielsweise einem, insbesondere definierten, Frequenzwert und/oder Amplitudenwert eines, insbesondere mit dem zuvor genannten Frequenzspektrum korrelierten, Referenz-Frequenzspektrums entsprechen. Alternativ oder zusätzlich kann die Referenzkenngröße jedoch auch ein im Betrieb des Lenkaktuators auftretender Referenz-Reibungswert und/oder Referenz-Reibwert des Lenkaktuators, insbesondere des Elektromotors und/oder des Kopplungsgetriebes, sein.
Vorteilhaft kann wenigstens anhand der Reibungskenngröße und insbesondere mittels eines Abgleichs der Reibungskenngröße mit dem Grenzwert und/oder eines Abgleichs einer Abweichung zwischen der Reibungskenngröße und der Referenzkenngröße mit dem weiteren Grenzwert auf einen Zustand und/oder einen möglichen Fehler und/oder Defekt des Lenksystems geschlossen werden und/oder ein Zustand und/oder ein möglicher Fehler und/oder Defekt des Lenksystems ermittelt werden. Vorteilhaft ist die Recheneinheit dazu vorgesehen, in zumindest einem Anwendungszustand anhand der Reibungskenngröße und insbesondere mittels eines Abgleichs der Reibungskenngröße mit dem Grenzwert und/oder eines Abgleichs einer Abweichung zwischen der Reibungskenngröße und der Referenzkenngröße mit dem weiteren Grenzwert auf eine bestimmte Fehlerart und/oder einen bestimmten Fehlertyp, wie beispielsweise das Eindringen einer Fremdsubstanz, zu schließen und/oder eine bestimmte Fehlerart und/oder einen bestimmten Fehlertyp, wie beispielsweise das Eindringen einer Fremdsubstanz, zu ermitteln.
Darüber hinaus soll unter einer „Aktion zum Schutz des Lenksystems“ insbesondere ein bestimmtes Verhalten und/oder eine bestimmte Reaktion der Recheneinheit und/oder des Lenksystems verstanden werden, welches/welche in dem Betriebszustand ausgelöst und/oder ausgeführt wird, insbesondere zur Vermeidung einer Fehlfunktion und/oder eines zumindest teilweisen Ausfalls des Lenksystems und/oder einer Gefährdung eines Insassen des Fahrzeugs. Insbesondere können zum Schutz des Lenksystems auch mehrere Aktionen ausgeführt werden, welche insbesondere gleichzeitig und/oder zeitlich nacheinander ausgelöst und/oder ausgeführt werden.
Vorliegend ist eine Änderung der Reibungskenngröße durch eine in das Lenksystem, insbesondere ein Gehäuse des Lenksystems, wie beispielsweise ein Lenkgetriebegehäuse und/oder ein Lenkaktuatorgehäuse, eindringende Fremdsubstanz bewirkt und der Grenzwert, insbesondere der Grenzwert, welcher der Reibungskenngröße zugeordnet ist, und/oder der der weitere Grenzwert, welcher der Abweichung zwischen der Reibungskenngröße und der Referenzkenngröße zugeordnet ist, spezifisch für die Fremdsubstanz. Zudem könnte der Grenzwert spezifisch für die Fremdsubstanz gewählt und/oder eingestellt werden. Hierdurch kann vorteilhaft eine in das Lenksystem eindringende Fremdsubstanz erfasst und als Reaktion auf die Erfassung der Fremdsubstanz eine entsprechende Maßnahme getroffen werden, wie beispielsweise eine Komplettabschaltung des Lenksystems, eine Degradierung des Lenksystems, ein Wechsel in einen bestimmten Fahrmodus und/oder lediglich ein Erzeugen einer Hinweismeldung und/oder Warnmeldung.
Die Fremdsubstanz könnte insbesondere ein Gas, wie beispielsweise ein Abgas, ein Verbrennungsgas, beispielsweise von schmorenden Kabeln, und/oder eine, insbesondere erhöhte, Luftfeuchtigkeit sein. Ferner könnte die Fremdsubstanz insbesondere auch ein Feststoff, wie beispielsweise Staub und/oder Sand, sein. Vorteilhaft wird jedoch vorgeschlagen, dass die Fremdsubstanz eine in das Lenksystem, insbesondere das Gehäuse des Lenksystems, eindringende Flüssigkeit, insbesondere eine Kühlerflüssigkeit, eine Bremsflüssigkeit, ein Öl und/oder insbesondere Wasser, ist. Durch diese Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Betriebssicherheit erhöht und eine in das Lenksystem eindringende Flüssigkeit detektiert werden.
Die Reibungskenngröße könnte insbesondere in einem Hochmomentbereich des Lenkaktuators ermittelt werden. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird jedoch vorgeschlagen, dass die Reibungskenngröße in einem Niedermomentbereich des Lenkaktuators, in welchem insbesondere die Auswirkungen einer Fremdsubstanz auf die Reibungskenngröße besonders signifikant sind, ermittelt wird. Insbesondere weist das Kopplungsgetriebe in diesem Fall eine Übersetzung größer Eins (i > 1) auf. Der Niedermomentbereich des Lenkaktuators ist dabei insbesondere einer dem Elektromotor zugewandten Seite des Lenkaktuators und/oder einer dem Lenkungsstellelement abgewandten Seite des Lenkaktuators zugeordnet und entspricht insbesondere einer Niedermomentseite und/oder Antriebsseite des Lenkaktuators. Im Gegensatz dazu ist der Hochmomentbereich des Lenkaktuators insbesondere einer dem Elektromotor abgewandten Seite des Lenkaktuators und/oder einer dem Lenkungsstellelement zugewandten Seite des Lenkaktuators zugeordnet und entspricht insbesondere einer Hochmomentseite und/oder Abtriebsseite des Lenkaktuators. Insbesondere ist die Recheneinheit dazu vorgesehen, die Reibungskenngröße in dem Niedermomentbereich des Lenkaktuators zu ermitteln. Hierdurch kann insbesondere ein Zustand und/oder ein möglicher Fehler und/oder Defekt des Lenksystems vorteilhaft präzise ermittelt werden. Insbesondere eine in das Lenksystem eindringende Flüssigkeit, insbesondere Wasser, kann hierdurch besonders einfach und/oder verlässlich detektiert werden.
Die Reibungskenngröße und/oder eine Abweichung zwischen der Reibungskenngröße und der Referenzkenngröße könnte beispielsweise kontinuierlich ermittelt werden. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird jedoch vorgeschlagen, dass die Reibungskenngröße und/oder die Abweichung zwischen der Reibungskenngröße und der Referenzkenngröße in regelmäßigen zeitlichen Abständen ermittelt wird, wodurch eine besonders hohe Effizienz erreicht werden kann und insbesondere vorhandene Rechenkapazitäten entlastet werden können. Vorteilhaft wird die Reibungskenngröße und/oder die Abweichung zwischen der Reibungskenngröße und der Referenzkenngröße dabei bei jedem Fahrzeugstart und/oder Systemstart ermittelt und/oder in regelmäßigen Abständen von einigen Stunden, einigen Tagen und/oder einigen Wochen. Insbesondere ist die Recheneinheit dazu vorgesehen, die Reibungskenngröße und/oder die Abweichung zwischen der Reibungskenngröße und der Referenzkenngröße in regelmäßigen zeitlichen Abständen zu ermitteln.
In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass bei der wenigstens einen Aktion zum Schutz des Lenksystems ein aktueller Fahrmodus, insbesondere aus einer Gruppe unterschiedlicher Fahrmodi umfassend zumindest einen konventionellen und/oder manuellen Fahrmodus und einen autonomen und/oder teilautonomen Fahrmodus, berücksichtigt wird und die, insbesondere auszulösende und/oder auszuführende, Aktion zum Schutz des Lenksystems in Abhängigkeit von dem aktuellen Fahrmodus angepasst wird. Vorteilhaft fällt somit eine Aktion zum Schutz des Lenksystems unterschiedlich aus, je nachdem ob der aktuelle Fahrmodus ein konventioneller und/oder manueller Fahrmodus oder ein autonomer und/oder teilautonomer Fahrmodus ist. Besonders bevorzugt führt die zumindest eine Aktion zum Schutz des Lenksystems dabei in zumindest einem Betriebszustand, in welchem ein aktueller Fahrmodus ein autonomer und/oder teilautonomer Fahrmodus ist, zu einem Verlassen des autonomen und/oder teilautonomen Fahrmodus. Insbesondere ist die Recheneinheit dazu vorgesehen, den wenigstens einen aktuellen Fahrmodus des Fahrzeugs zu ermitteln und entsprechend zu berücksichtigen. Durch diese Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Betriebssicherheit erhöht werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die wenigstens eine Aktion zum Schutz des Lenksystems eine Komplettabschaltung des Lenksystems, eine Degradierung des Lenksystems, insbesondere ein Abschalten bestimmter Bauteile und/oder Baugruppen des Lenksystems und/oder ein Betrieb mit verminderter Leistung, einen Wechsel und/oder ein Verlassen eines aktuellen Fahrmodus und/oder ein Erzeugen einer, insbesondere akustischen, haptischen und/oder optischen, Hinweismeldung umfasst. Hierdurch kann insbesondere eine besonders flexible und/oder benutzerfreundliche Reaktion des Lenksystems auf einen möglichen Fehler und/oder Defekt des Lenksystems erreicht werden.
Eine nahezu bauraumneutrale Ausgestaltung und/oder eine besonders kosteneffiziente Lösung, da vorteilhaft auf zusätzliche Komponenten verzichtet werden kann, kann insbesondere erreicht werden, wenn die Reibungskenngröße durch interne Messsignale einer Recheneinheit des Lenksystems, insbesondere der bereits zuvor genannten Recheneinheit, ermittelt wird und eine Ermittlung der Reibungskenngröße somit insbesondere ohne zusätzliche Sensorik, wie beispielsweise einen zusätzlichen Reibungssensor oder dergleichen, erfolgt.
Das Verfahren zum Schutz des elektrisch unterstützten Lenksystems, das Steuergerät und das Lenksystem sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können das Verfahren zum Schutz des elektrisch unterstützten Lenksystems, das Steuergerät und das Lenksystem zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
Figurenliste
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Aspekte der Erfindung. Der Fachmann wird diese Aspekte zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:

1 zumindest ein Teil eines beispielhaften Lenksystems in einer perspektivischen Darstellung und
2 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Schutz des Lenksystems.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
1 zeigt zumindest einen Teil eines beispielhaften Lenksystems 10 in einer perspektivischen Darstellung. Das Lenksystem 10 ist im vorliegenden Fall als elektrisch unterstütztes Lenksystem ausgebildet. Ferner ist das Lenksystem 10 zu einem Einsatz in einem Fahrzeug (nicht dargestellt), insbesondere einem Personenkraftfahrzeug, vorgesehen. Das Fahrzeug umfasst dabei beispielhaft zumindest zwei unterschiedliche Fahrmodi, insbesondere einen konventionellen und/oder manuellen Fahrmodus und einen autonomen und/oder teilautonomen Fahrmodus. Das Lenksystem 10 weist in einem eingebauten Zustand eine Wirkverbindung mit Fahrzeugrädern des Fahrzeugs auf und ist zur Beeinflussung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs vorgesehen. Ferner kann das Lenksystem 10 insbesondere als konventionelles Lenksystem mit einem mechanischen Durchgriff oder als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildet sein. Alternativ könnte ein Fahrzeug jedoch auch genau einen Fahrmodus, insbesondere einen konventionellen und/oder manuellen Fahrmodus oder einen autonomen und/oder teilautonomen Fahrmodus aufweisen. Zudem könnte ein Fahrzeug grundsätzlich auch als Nutzfahrzeug ausgebildet sein.
Das Lenksystem 10 umfasst ein beispielhaft als Zahnstangenlenkgetriebe ausgebildetes Lenkgetriebe 24, welches dazu vorgesehen ist, eine Lenkvorgabe in eine Lenkbewegung der, vorteilhaft als Vorderräder ausgebildeten, Fahrzeugräder umzusetzen. Dazu umfasst das Lenkgetriebe 24 ein, insbesondere als Au-ßengehäuse ausgebildetes, Lenkgetriebegehäuse 32 und wenigstens ein, insbesondere beweglich in dem Lenkgetriebegehäuse 32 gelagertes, Lenkungsstellelement (nicht dargestellt). Prinzipiell könnte ein Lenkgetriebe jedoch auch als Schneckenlenkgetriebe und/oder als Schraubenspindellenkgetriebe oder dergleichen ausgebildet sein.
Zudem umfasst das Lenksystem 10 eine Dichteinheit 38, insbesondere mit zumindest einem Faltenbalg 40. Im vorliegenden Fall umfasst das Lenksystem 10 auf jeder Fahrzeugseite eine entsprechende Dichteinheit 38, welche das Lenkgetriebegehäuse 32 fluidtechnisch abdichtet. Grundsätzlich ist jedoch auch denkbar, eine Dichteinheit andersartig auszubilden und dabei beispielsweise auf einen Faltenbalg zu verzichten.
Darüber hinaus umfasst das Lenksystem 10 einen Lenkaktuator 22. Der Lenkaktuator 22 ist zumindest teilweise elektrisch ausgebildet. Der Lenkaktuator 22 weist eine Wirkverbindung mit dem Lenkgetriebe 24 auf. Der Lenkaktuator 22 ist dazu vorgesehen, ein Lenkmoment bereitzustellen und in das Lenkgetriebe 24 einzubringen. Im vorliegenden Fall ist der Lenkaktuator 22 zumindest dazu vorgesehen, in einem manuellen Fahrbetriebsmodus ein Lenkmoment in Form eines Unterstützungsmoments zur Unterstützung eines von einem Fahrer aufgebrachten Handmoments und in einem teilautonomen und/oder autonomen Fahrbetriebsmodus ein Lenkmoment zur direkten Verstellung der, insbesondere als Vorderräder ausgebildeten, Fahrzeugräder und hierdurch insbesondere zur selbsttätigen und/oder autonomen Steuerung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs bereitzustellen. Dazu umfasst der Lenkaktuator 22 ein, insbesondere als Außengehäuse ausgebildetes, Lenkaktuatorgehäuse 42 und wenigstens einen, insbesondere in dem Lenkaktuatorgehäuse 42 angeordneten, Elektromotor 50. Der Elektromotor 50 ist als Servomotor, im vorliegenden Fall insbesondere als permanenterregter Synchronmotor, ausgebildet. Der Elektromotor 50 ist mit dem Lenkgetriebe 24 gekoppelt, beispielsweise mittels eines Kopplungsgetriebes (nicht dargestellt) des Lenkaktuators 22, und zur Erzeugung des Lenkmoments vorgesehen. Prinzipiell könnte ein Lenkaktuator natürlich auch mehrere Elektromotoren aufweisen, welche vorteilhaft zur Erzeugung eines Lenkmoments zusammenwirken können.
Des Weiteren weist das Lenksystem 10 ein Steuergerät 20 auf. Das Steuergerät 20 weist eine Wirkverbindung mit dem Lenkaktuator 22 auf und ist dazu vorgesehen den Lenkaktuator 22 zum Betrieb anzusteuern. Das Steuergerät 20 umfasst ein, insbesondere als Außengehäuse ausgebildetes, Steuergehäuse 48. Im vorliegenden Fall ist das Steuergehäuse 48 unmittelbar mit dem Lenkaktuatorgehäuse 42 gekoppelt. Dabei bilden das Steuergerät 20 und der Lenkaktuator 22 eine gemeinsame Baugruppe aus. Das Steuergerät 20 umfasst ferner eine Recheneinheit 26. Die Recheneinheit 26 umfasst zumindest einen Prozessor (nicht dargestellt), beispielsweise in Form eines Mikroprozessors, und zumindest einen Betriebsspeicher (nicht dargestellt). Zudem umfasst die Recheneinheit 26 zumindest ein im Betriebsspeicher hinterlegtes Betriebsprogramm mit zumindest einer Steuerroutine, zumindest einer Regelroutine, zumindest einer Berechnungsroutine und zumindest einer Auswerteroutine.
Darüber hinaus kann das Lenksystem 10 weitere Bauteile und/oder Baugruppen umfassen, wie beispielsweise wenigstens eine, vorzugsweise als Lenkrad ausgebildete, Lenkhandhabe und/oder wenigstens eine, insbesondere mit dem Lenkgetriebe gekoppelte, Lenksäule.
Ein Problem bei derartigen elektrisch unterstützten Lenksystemen 10 stellt nun insbesondere ein Eindringen von Fremdsubstanzen, wie beispielsweise Wasser, in das Lenksystem 10 und insbesondere in das Lenkgetriebegehäuse 32, das Lenkaktuatorgehäuse 42 und/oder das Steuergehäuse 48 dar, wobei die Fremdsubstanz in der Regel erst ganz am Schluss in das Steuergehäuse 48 eindringt, sodass die Gefahr eines Eindringens der Fremdsubstanz in das Lenkgetriebegehäuse 32 oder das Lenkaktuatorgehäuse 42 normalerweise höher ist. Wird eine eindringende Fremdsubstanz, wie insbesondere Wasser, jedoch nicht rechtzeitig erkannt, kann die Fremdsubstanz auch in das Steuergehäuse 48 eindringen, wodurch entsprechende Kurzschlüsse im Steuergerät 20 auftreten können.
Aus diesem Grund wird im Folgenden ein Verfahren zum Schutz des elektrisch unterstützten Lenksystems 10 vor einer Fehlfunktion und/oder einem zumindest teilweisen Ausfall beschrieben, welches es zumindest erlaubt, mit ausreichend hoher Wahrscheinlichkeit eine in das Lenksystem 10 eindringende Fremdsubstanz zu ermitteln. Dabei ist Recheneinheit 26 dazu vorgesehen, das Verfahren auszuführen und weist dazu insbesondere ein Computerprogramm mit entsprechenden Programmcodemitteln auf.
Zum Schutz des Lenksystems 10 wird nun vorgeschlagen, dass wenigstens eine mit einem Betrieb des Lenkaktuators 22 korrelierte Reibungskenngröße ermittelt und in wenigstens einem Betriebszustand, in welchem die Reibungskenngröße einen Grenzwert übersteigt, wenigstens eine Aktion zum Schutz des Lenksystems 10 ausgeführt wird. Die wenigstens eine Aktion zum Schutz des Lenksystems 10 kann dabei beispielsweise eine Komplettabschaltung des Lenksystems 10, eine Degradierung des Lenksystems 10, einen Wechsel und/oder ein Verlassen eines aktuellen Fahrmodus und/oder ein Erzeugen einer Hinweismeldung umfassen. Zudem wird in diesem Zusammenhang ein aktueller Fahrmodus berücksichtigt und die Aktion zum Schutz des Lenksystems 10 in Abhängigkeit von dem aktuellen Fahrmodus angepasst. So ist beispielsweise bevorzugt, wenn die zumindest eine Aktion zum Schutz des Lenksystems 10 in einem Betriebszustand, in welchem ein aktueller Fahrmodus ein autonomer und/oder teilautonomer Fahrmodus ist, zu einem Verlassen des autonomen und/oder teilautonomen Fahrmodus führt. Grundsätzlich kann auf eine Erfassung eines aktuellen Fahrmodus jedoch auch verzichtet werden. Zudem ist auch denkbar, in einem Betriebszustand, in welchem die Reibungskenngröße einen Grenzwert übersteigt, mehrere Aktionen zum Schutz eines Lenksystems auszuführen.
Im vorliegenden Fall entspricht die Reibungskenngröße einem im Betrieb des Lenkaktuators 22 auftretenden Reibungswert des Lenkaktuators 22 und insbesondere des Elektromotors 50. Die Reibungskenngröße wird dabei durch interne Messsignale der Recheneinheit 26 ermittelt und insbesondere nicht durch eine etwaige zusätzliche Sensorik, wie beispielsweise einen zusätzlichen Reibungssensor oder dergleichen. Zudem wird ausgenutzt, dass die in das Lenksystem 10 und insbesondere das Lenkaktuatorgehäuse 42 und/oder das Lenkgetriebegehäuse 32 eindringende Fremdsubstanz, bei welcher es sich im vorliegenden Fall beispielhaft um Wasser handelt, eine Änderung der Reibungskenngröße, insbesondere in Form einer Erhöhung des Reibungswerts des Lenkaktuators 22 bewirkt. Zusammen mit der Tatsache, dass der Grenzwert im vorliegenden Fall derart gewählt wird, dass dieser spezifisch für die genannte Fremdsubstanz, insbesondere Wasser, ist, kann hierdurch eine in das Lenksystem 10 eindringende Fremdsubstanz, insbesondere in Form von Wasser, erfasst und als Reaktion auf die Erfassung der Fremdsubstanz eine entsprechende Maßnahme zum Schutz des Lenksystems 10 getroffen werden.
Um die Fremdsubstanz noch präziser zu erfassen, wird die Reibungskenngröße im vorliegenden Fall zudem im Niedermomentbereich des Lenkaktuators 22 und somit insbesondere im Bereich des Lenkaktuatorgehäuses 42, ermittelt, da in diesem Bereich die Auswirkungen der Fremdsubstanz auf die Reibungskenngröße am Größten sind. Zudem wird die Reibungskenngröße in regelmäßigen zeitlichen Abständen, wie beispielsweise bei jedem Fahrzeugstart und/oder Systemstart, ermittelt, wodurch eine besonders hohe Betriebssicherheit erreicht und vorhandene Rechenkapazitäten entlastet werden können. Grundsätzlich könnte eine Reibungskenngröße alternativ oder zusätzlich auch in einem Hochmomentbereich eines Lenkaktuators ermitteln werden. Zudem ist denkbar, eine Reibungskenngröße kontinuierlich oder in regelmäßigen Abständen von einigen Stunden oder einigen Tagen zu ermitteln.
Alternativ oder zusätzlich kann zudem auch eine Abweichung zwischen einer Reibungskenngröße und einer, insbesondere vorab festgelegten und/oder applizierten, Referenzkenngröße ermittelt werden und in wenigstens einem Betriebszustand, in welchem die Abweichung zwischen der Reibungskenngröße und der Referenzkenngröße einen Grenzwert übersteigt, wenigstens eine Aktion zum Schutz eines Lenksystems ausgeführt werden. Ein derartiger Abgleich der Reibungskenngröße mit der Referenzkenngröße bietet sich insbesondere an, wenn zum Schutz des Lenksystems und/oder zur Ermittlung der Fremdsubstanz eine Analyse eines Frequenzspektrums einer im Betrieb des Lenkaktuators auftretenden Reibung durchgeführt wird.
2 zeigt ein beispielhaftes Ablaufdiagramm mit Hauptverfahrensschritten des Verfahrens zum Schutz des Lenksystems 10.
In einem Verfahrensschritt 74 wird der Lenkaktuator 22 normal betrieben.
In einem Verfahrensschritt 76 wird die mit dem Betrieb des Lenkaktuators 22 korrelierte Reibungskenngröße ermittelt. Die Reibungskenngröße wird im vorliegenden Fall im Niedermomentbereich des Lenkaktuators 22, in welchem die Auswirkungen einer Fremdsubstanz auf die Reibungskenngröße besonders signifikant sind, ermittelt.
In einem Verfahrensschritt 78 wird die Reibungskenngröße mit dem Grenzwert verglichen. Wird dabei festgestellt, dass die Reibungskenngröße unterhalb des Grenzwertes liegt, so folgt der Verfahrensschritt 74, in welchem der Lenkaktuator 22 normal weiterbetrieben wird. Wird hingegen festgestellt, dass die Reibungskenngröße den Grenzwert übersteigt, wird auf eine in das Lenksystem 10 eindringende Fremdsubstanz, insbesondere in Form von Wasser, geschlossen und es folgt ein Verfahrensschritt 80 zum Schutz des Lenksystems 10 vor einer Fehlfunktion und/oder einem zumindest teilweisen Ausfall.
In dem Verfahrensschritt 80 wird wenigstens eine Aktion zum Schutz des Lenksystems 10, wie beispielsweise eine Komplettabschaltung des Lenksystems 10, eine Degradierung des Lenksystems 10, einen Wechsel und/oder ein Verlassen eines aktuellen Fahrmodus und/oder ein Erzeugen einer Hinweismeldung, ausgeführt.
Das beispielhafte Ablaufdiagramm in 2 soll dabei insbesondere lediglich beispielhaft ein Verfahren zum Schutz des Lenksystems 10 beschreiben. Insbesondere können einzelne Verfahrensschritte und/oder eine Abfolge der Verfahrensschritte variieren. In diesem Zusammenhang könnte beispielsweise auf eine Ermittlung der Reibungskenngröße im Niedermomentbereich des Lenkaktuators 22 verzichtet werden und eine Ermittlung stattdessen im Hochmomentbereich des Lenkaktuators 22 erfolgen. Zudem könnte auch eine Abweichung zwischen der Reibungskenngröße und einer Referenzkenngröße ermittelt werden und die Abweichung mit einem Grenzwert abgeglichen werden. Ferner können vorteilhafte weitere Verfahrensschritte hinzukommen, wie beispielsweise die Ermittlung und Berücksichtigung eines aktuellen Fahrmodus.

Claims

Verfahren zum Schutz eines elektrisch unterstützten Lenksystems (10), insbesondere vor einer Fehlfunktion und/oder einem zumindest teilweisen Ausfall, wobei das Lenksystem (10) wenigstens einen Lenkaktuator (22) umfasst, wobei wenigstens eine mit einem Betrieb des Lenkaktuators (22) korrelierte Reibungskenngröße ermittelt wird, wobei eine Änderung der Reibungskenngröße durch eine in das Lenksystem (10) eindringende Fremdsubstanz bewirkt ist, und wobei in wenigstens einem Betriebszustand, in welchem die Reibungskenngröße und/oder eine Abweichung zwischen der Reibungskenngröße und einer Referenzkenngröße einen Grenzwert übersteigt, wenigstens eine Aktion zum Schutz des Lenksystems (10) ausgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert spezifisch für die Fremdsubstanz ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fremdsubstanz eine in das Lenksystem (10) eindringende Flüssigkeit, insbesondere Wasser, ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungskenngröße in einem Niedermomentbereich des Lenkaktuators (22) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungskenngröße und/oder die Abweichung zwischen der Reibungskenngröße und der Referenzkenngröße in regelmäßigen zeitlichen Abständen ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der wenigstens einen Aktion zum Schutz des Lenksystems (10) ein aktueller Fahrmodus berücksichtigt wird und die Aktion zum Schutz des Lenksystems (10) in Abhängigkeit von dem aktuellen Fahrmodus angepasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Aktion zum Schutz des Lenksystems (10) eine Komplettabschaltung des Lenksystems (10), eine Degradierung des Lenksystems (10), einen Wechsel und/oder ein Verlassen eines aktuellen Fahrmodus und/oder ein Erzeugen einer Hinweismeldung umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungskenngröße durch interne Messsignale einer Recheneinheit (26) des Lenksystems (10) ermittelt wird und eine Ermittlung der Reibungskenngröße ohne zusätzliche Sensorik erfolgt.
Steuergerät (20) eines Lenksystems (10) mit einer Recheneinheit (26) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Lenksystem (10), insbesondere elektrisch unterstütztes Lenksystem, mit zumindest einem Lenkaktuator (22) und mit einem Steuergerät (20) nach Anspruch 8.