DE102019118831A1 - Schätzung der zahnstangenkraft für lenksysteme - Google Patents

Abstract

Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der hierin beschriebenen technischen Lösungen beinhaltet ein Verfahren zum Erzeugen von Drehmoment in einem Lenksystem das Berechnen einer Quergeschwindigkeit eines Fahrzeugs durch einen Controller unter Verwendung eines Fahrzeugmodells, das eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Oberflächenreibungsschätzung, einen Reifenwinkel und eine von einem Gierraten-Sensor gemessene Gierrate und/oder eine Querbeschleunigung verwendet. Das Verfahren beinhaltet ferner das Erzeugen eines Drehmomentbefehls durch den Controller zum Bereitstellen eines Hilfsdrehmoments für einen Fahrer, wobei der Drehmomentbefehl auf der berechneten Quergeschwindigkeit basiert. Das Verfahren beinhaltet ferner das Bereitstellen des Hilfsdrehmoments, das ein Drehmomentbetrag ist, der dem Drehmomentbefehl entspricht, durch einen Motor.

Description

• HINTERGRUND
• Die vorliegende Anmeldung bezieht sich im Allgemeinen auf das Schätzen eines Zahnstangenkraftwertes in Lenksystemen und insbesondere auf das Bereitstellen einer Zahnstangenkraftschätzung in Echtzeit und unabhängig von den Signalen des Lenksystems.
• Das elektrische Servolenkungssystem (EPS-System) trägt wesentlich zur (lateralen) dynamischen Leistung eines Fahrzeugs bei, das das EPS verwendet, indem es einem Fahrer eine Rückmeldung entsprechend den Fahrbahnoberflächenstörungen, der Reifenbelastung und anderen Kräften, die eine Fahrzeugzahnstange erlebt, liefert. Die Reaktion des EPS-Systems auf die Eingaben des Fahrers sowie auf externe Eingaben (z.B. Reifenkräfte) wirkt sich auf die Giergeschwindigkeit, die Rollgeschwindigkeit und die Querbewegung (Y) des Fahrzeugs sowie auf die von einem Fahrer wahrgenommenen Handradaußenrandkräfte aus. Darüber hinaus erzeugt das EPS ein Ausgleichsdrehmoment, um einige der Störungen zu beheben und dem Fahrer eine ruhigere Fahrt zu ermöglichen. Darüber hinaus erzeugt das EPS ein Hilfsdrehmoment, um den Kraftaufwand für den Fahrer beim Rangieren des Fahrzeugs und bei der Überwindung der äußeren Kräfte zu reduzieren. Dementsprechend beeinflusst eine genaue Kraftaufwandskommunikation und das Lenkgefühl unter allen Umgebungsbedingungen (z.B. vereiste Oberflächen und Bedingungen jenseits der Reifengrenzen, bei denen unerwünschtes Gierverhalten wie Übersteuern, Untersteuern usw. beobachtet wird) die Gesamtleistung des Fahrzeugs erheblich.
• ZUSAMMENFASSUNG
• Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der hierin beschriebenen technischen Lösungen beinhaltet ein Verfahren zum Erzeugen von Drehmoment in einem Lenksystem das Berechnen einer Quergeschwindigkeit eines Fahrzeugs durch einen Controller unter Verwendung eines Fahrzeugmodells, das eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Oberflächenreibungsschätzung, einen Reifenwinkel und eine von einem Gierraten-Sensor gemessene Gierrate und/oder eine Querbeschleunigung verwendet. Das Verfahren beinhaltet ferner das Erzeugen eines Drehmomentbefehls durch den Controller zum Bereitstellen eines Hilfsdrehmoments für einen Fahrer, wobei der Drehmomentbefehl auf der berechneten Quergeschwindigkeit basiert. Das Verfahren beinhaltet ferner das Bereitstellen des Hilfsdrehmoments, das ein Drehmomentbetrag ist, der dem Drehmomentbefehl entspricht, durch einen Motor.
• Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen beinhaltet ein Lenksystem einen Motor zum Erzeugen von Drehmoment, ein Quergeschwindigkeitsschätzmodul und ein Motorsteuerungssystem. Das Quergeschwindigkeitsschätzmodul berechnet eine Quergeschwindigkeit eines Fahrzeugs unter Verwendung eines Fahrzeugmodells, das eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Oberflächenreibungsschätzung, einen Reifenwinkel und eine Querbeschleunigung und/oder eine von einem Sensor gemessene Gierrate verwendet. Das Motorsteuerungssystem erzeugt einen Drehmomentbefehl, um einem Fahrer Hilfsdrehmoment zur Verfügung zu stellen, wobei der Drehmomentbefehl auf der berechneten Quergeschwindigkeit basiert. Darüber hinaus stellt der Motor ein Hilfsdrehmoment zur Verfügung, das ein Drehmomentbetrag ist, der dem Drehmomentbefehl entspricht.
• Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen beinhaltet ein Computerprogrammprodukt eine Speichervorrichtung mit darin gespeicherten computerausführbaren Anweisungen. Die computerausführbaren Anweisungen bewirken, wenn sie von eine Controller ausgeführt werden, das Erzeugen eines Drehmoments in einem Lenksystem. Das Erzeugen des Drehmoments beinhaltet das Berechnen einer Quergeschwindigkeit eines Fahrzeugs unter Verwendung eines Fahrzeugmodells, das eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Oberflächenreibungsschätzung, einen Reifenwinkel und eine Querbeschleunigung und/oder eine von einem Sensor gemessene Gierrate verwendet. Weiterhin beinhaltet das Erzeugen des Drehmoments das Erzeugen eines Drehmomentbefehls zum Bereitstellen eines Hilfsdrehmoments für einen Fahrer, wobei der Drehmomentbefehl auf der berechneten Quergeschwindigkeit basiert. Weiterhin beinhaltet das Erzeugen des Drehmoments das Bereitstellen des Hilfsdrehmoments, das ein Drehmomentbetrag ist, der dem Drehmomentbefehl entspricht, durch einen Motor.
• Diese und andere Vorteile und Merkmale werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen ersichtlich.
• KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung wird speziell offengelegt und in den Ansprüchen am Ende der Beschreibung separat beansprucht. Das Vorstehende und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den dazugehörigen Zeichnungen, in denen:
• 1 eine exemplarische Ausführungsform eines elektrischen Servolenkungssystems gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen ist;
• 2 eine Interaktion eines Fahrzeugs mit dem Lenksystem und der Straße anhand eines exemplarischen Szenarios darstellt;
• 3 ein Blockdiagramm eines Betriebsablaufs zum Schätzen der Zahnstangenkraft gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt;
• 4 eine exemplarische Variation eines pneumatischen Nachlaufs mit einem Schlupfwinkel und einer Oberflächenreibung zeigt; und
• 5 eine Drehmomenterzeugung unter Verwendung der geschätzten Zahnstangenkraft gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt.
• DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
• Nun unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen die vorliegende Offenbarung mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben wird, ohne diese einzuschränken, ist zu verstehen, dass die offenbarten Ausführungsformen nur ein Beispiel für die vorliegende Offenbarung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden kann. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können hervorgehoben oder minimiert sein, um Details zu bestimmten Komponenten anzuzeigen. Spezielle strukturelle und funktionale Details, die hier offenbart werden, sind daher nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als repräsentative Grundlage für die Unterrichtung des Fachmanns darüber, wie die vorliegende Offenbarung unterschiedlich angewendet werden kann.
• Wie hierin verwendet, beziehen sich die Begriffe Modul und Teilmodul auf eine oder mehrere Verarbeitungsschaltungen, wie beispielsweise eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert, oder Gruppe) und Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen. Wie zu erkennen ist, können die nachfolgend beschriebenen Teilmodule kombiniert und/oder weiter unterteilt werden.
• Es ist wünschenswert, dass ein Lenksystem eine Echtzeit-Schätzung der Zahnstangenkräfte durchführt. Unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen die technischen Lösungen in Bezug auf spezielle Ausführungsformen beschrieben werden, ohne diese einzuschränken, ist 1 eine exemplarische Ausführungsform eines elektrischen Servolenkungssystems (EPS) 40, das für die Umsetzung der offenbarten Ausführungsformen geeignet ist. Der Lenkmechanismus 36 ist ein System mit einer Zahnstange und einem Ritzel und beinhaltet eine mit Zähnen versehene Zahnstange (nicht dargestellt) in einem Gehäuse 50 und ein Ritzel (auch nicht dargestellt) unter einem Getriebegehäuse 52. Während die Bedienereingabe, im Folgenden als Lenkrad 26 (z.B. Handrad o.ä. bezeichnet) gedreht wird, dreht sich die obere Lenkwelle 29 und die untere Lenkwelle 51, die über ein Kreuzgelenk 34 mit der oberen Lenkwelle 29 verbunden ist, dreht das Ritzel. Die Drehung des Ritzels bewegt die Zahnstange, die die Spurstangen 38 (nur eine davon ist dargestellt) bewegt, wodurch wiederum Achsschenkel 39 (nur einer ist dargestellt) bewegt werden, die ein oder mehrere lenkbare Räder 44 (nur eines ist dargestellt) drehen bzw. einschlagen.
• Eine Unterstützung durch die elektrische Servolenkung wird durch die im Allgemeinen durch Bezugszeichen 24 bezeichnete Steuervorrichtung bereitgestellt und diese beinhaltet den Controller 16 und eine elektrische Maschine 19, die ein permanentmagnetischer Synchronmotor sein könnte und im Folgenden als Motor 19 bezeichnet wird. Der Controller 16 wird von der Stromversorgung 10 des Fahrzeugs über die Leitung 12 mit Strom versorgt. Den Controller 16 empfängt ein für die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentatives Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 14 von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 17. Ein Lenkwinkel wird durch einen Positionssensor 32 gemessen, der ein Sensor mit optischer Codierung, ein Sensor mit variablem Widerstand oder ein anderer geeigneter Typ von Positionssensor sein kann, und dem Controller 16 ein Positionssignal 20 liefert. Die Motordrehzahl kann mit einem Drehzahlmesser oder einer anderen Vorrichtung gemessen und als Motordrehzahlsignal 21 an den Controller 16 übertragen werden. Eine Motordrehzahl mit der Bezeichnung ω_m kann gemessen, berechnet oder durch eine Kombination daraus bestimmt werden. So kann beispielsweise die Motordrehzahl ω_m als die Änderung der Motorposition θ, gemessen von einem Positionssensor 32, über ein vorgegebenes Zeitintervall berechnet werden. Beispielsweise kann die Motordrehzahl ω_m als Ableitung der Motorposition θ aus der Gleichung ω_m=Δθ/Δt bestimmt werden, wobei Δt die Abtastzeit und Δθ die Positionsänderung während des Abtastintervalls ist. Alternativ kann die Motordrehzahl aus der Motorposition als die Geschwindigkeit der Positionsänderung in Bezug auf die Zeit abgeleitet werden. Es ist festzustellen, dass es zahlreiche gut bekannte Methoden gibt, um die Funktion einer Ableitung auszuführen.
• Während das Lenkrad 26 gedreht wird, erfasst ein Drehmomentsensor 28 das vom Fahrzeugführer auf das Lenkrad 26 ausgeübte Drehmoment. Der Drehmomentsensor 28 kann einen Torsionsstab (nicht dargestellt) und einen variablen Widerstandssensor (auch nicht dargestellt) beinhalten, der ein variables Drehmomentsignal 18 an den Controller 16 in Abhängigkeit von der Verdrehung des Torsionsstabes ausgibt. Obwohl es sich hierbei um eine Art von Drehmomentsensor handelt, genügt jede andere geeignete Drehmomentsensorvorrichtung, die mit bekannten Signalverarbeitungstechniken verwendet wird. Als Reaktion auf die verschiedenen Eingaben sendet der Controller einen Befehl 22 an den Elektromotor 19, der über eine Schnecke 47 und ein Schneckenrad 48 die Drehmomentunterstützung für das Lenksystem bereitstellt und Drehmomentunterstützung für die Fahrzeuglenkung bereitstellt.
• Es ist zu beachten, dass die offenbarten Ausführungsformen zwar mit Bezugnahme auf eine Motorsteuerung für elektrische Lenkanwendungen beschrieben werden, es jedoch festzustellen ist, dass diese Bezugnahmen nur veranschaulichend sind und die offenbarten Ausführungsformen auf jede Motorsteuerungsanwendung angewendet werden können, die einen Elektromotor verwendet, z.B. Lenkung, Ventilsteuerung und dergleichen. Darüber hinaus können die hierin enthaltenen Referenzen und Beschreibungen für viele Formen von Parametersensoren gelten, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Drehmoment, Position, Drehzahl und dergleichen. Es sei auch darauf hingewiesen, dass hierin auf elektrische Maschinen Bezug genommen wird, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Motoren, wobei im Folgenden aus Gründen der Kürze und Einfachheit, ohne Einschränkung nur auf Motoren Bezug genommen wird.
• In dem dargestellten Steuerungssystem 24 verwendet der Controller 16 das Drehmoment, die Position, die Drehzahl und dergleichen, um einen oder mehrere Befehle zu berechnen, um die erforderliche Ausgangsleistung zu liefern. Der Controller 16 ist in Verbindung mit den verschiedenen Systemen und Sensoren des Motorsteuerungssystems angeordnet. Der Controller 16 empfängt Signale von jedem der Systemsensoren, quantifiziert die empfangenen Informationen und stellt daraufhin ein oder mehrere Ausgangsbefehlssignale bereit, in diesem Fall beispielsweise an den Motor 19. Der Controller 16 ist konfiguriert, um die entsprechende(n) Spannung(en) aus einem Wechselrichter zu entwickeln (nicht dargestellt), der optional in den Controller 16 integriert sein kann und hierin als Controller 16 bezeichnet wird, so dass beim Anlegen an den Motor 19 das gewünschte Drehmoment oder die gewünschte Position erzeugt wird. In einem oder mehreren Beispielen arbeitet die Steuerung 24 in einem Rückkopplungs-Steuerungsmodus als Stromregler, um den Befehl 22 zu erzeugen. Alternativ arbeitet die Steuerung 24 in einem oder mehreren Beispielen in einem Vorsteuerungsmodus, um den Befehl 22 zu erzeugen. Da sich diese Spannungen auf die Position und Drehzahl des Motors 19 und das gewünschte Drehmoment beziehen, werden die Position und/oder Drehzahl des Rotors und das von einem Bediener aufgebrachte Drehmoment bestimmt. Ein Positionsgeber ist mit der Lenkwelle 51 verbunden, um die Winkelposition θ zu erfassen. Der Geber kann die Drehposition basierend auf optischer Erkennung, Magnetfeldänderungen oder anderen Methoden erfassen. Typische Positionssensoren beinhalten Potentiometer, Resolver, Synchros, Encoder und dergleichen sowie Kombinationen, die mindestens einen der vorgenannten Sensoren umfassen. Der Positionsgeber gibt ein Positionssignal 20 aus, das die Winkelposition der Lenkwelle 51 und damit die des Motors 19 anzeigt.
• Das gewünschte Drehmoment kann durch einen oder mehrere Drehmomentsensoren 28 bestimmt werden, die Drehmomentsignale 18 übertragen, die ein aufgebrachtes Drehmoment anzeigen. Eine oder mehrere exemplarische Ausführungsformen beinhalten einen solchen Drehmomentsensor 28 und das/die Drehmomentsignal(e) 18 davon, die auf einen nachgiebigen Drehstab, T-Stab, eine Feder oder ähnliche Vorrichtung (nicht dargestellt) reagieren können, die konfiguriert ist, um eine Reaktion bereitzustellen, die das aufgebrachte Drehmoment anzeigt.
• In einem oder mehreren Beispielen sind ein oder mehrere Temperatursensoren 23 an der elektrischen Maschine 19 angeordnet. Vorzugsweise ist der Temperatursensor 23 konfiguriert, um die Temperatur des Sensorabschnitts des Motors 19 direkt zu messen. Der Temperatursensor 23 sendet ein Temperatursignal 25 an den Controller 16, um die hierin vorgeschriebene Verarbeitung und Kompensation zu ermöglichen. Typische Temperatursensoren beinhalten Thermoelemente, Thermistoren, Thermostate und dergleichen sowie Kombinationen aus mindestens einem der vorgenannten Sensoren, die bei geeigneter Platzierung ein kalibrierbares Signal proportional zur jeweiligen Temperatur liefern.
• Das Positionssignal 20, das Geschwindigkeitssignal 21 und unter anderem ein oder mehrere Drehmomentsignale 18 werden an den Controller 16 angelegt. Der Controller 16 verarbeitet alle Eingangssignale, um Werte zu erzeugen, die jedem der Signale entsprechen, was zu einem Rotorpositionswert, einem Motordrehzahlwert und einem Drehmomentwert führt, der für die Verarbeitung in den hierin beschriebenen Algorithmen zur Verfügung steht. Messsignale, wie die oben genannten, werden häufig auch linearisiert, kompensiert und nach Belieben gefiltert, um die Eigenschaften zu verbessern oder unerwünschte Eigenschaften des erfassten Signals zu beseitigen. So können beispielsweise die Signale linearisiert werden, um die Verarbeitungsgeschwindigkeit zu verbessern oder um einen großen Dynamikbereich des Signals zu erreichen. Darüber hinaus kann eine frequenz- oder zeitabhängige Kompensation und Filterung eingesetzt werden, um Rauschen zu eliminieren oder unerwünschte spektrale Eigenschaften zu vermeiden.
• Um die beschriebenen Funktionen und die gewünschte Verarbeitung sowie die damit verbundenen Berechnungen (z.B. die Identifizierung von Motorparametern, Regelalgorithmen und dergleichen) durchzuführen, kann der Controller 16 einen oder mehrere Prozessoren, Computer, DSP(s), Arbeitsspeicher, Massenspeicher, Register, Zeitgeber, Interrupt(s), Kommunikationsschnittstelle(n), Ein-/Ausgabesignalschnittstellen und dergleichen sowie Kombinationen aus mindestens einer der vorgenannten Komponenten beinhalten. So kann beispielsweise der Controller 16 eine Eingangssignalverarbeitung und -filterung beinhalten, um eine genaue Abtastung und Umwandlung oder Erfassung solcher Signale von Kommunikationsschnittstellen zu ermöglichen. Zusätzliche Merkmale des Controllers 16 und bestimmte Prozesse darin werden zu einem späteren Zeitpunkt hierin ausführlich erläutert.
• Wie hierin beschrieben, ist es wünschenswert, dass das Lenksystem 12 eine Echtzeit-Schätzung von Zahnstangenkräften durchführt, um die Bereitstellung eines Hilfsdrehmoments für den Fahrer zu ermöglichen. Weiterhin kann die Zahnstangenkraftschätzung verwendet werden, um zumindest teilweise externe Kräfte zu mildern, die auf das Lenksystem 12 einwirken, um dem Fahrer eine ruhigere Fahrt zu ermöglichen, wie z.B. durch Kompensieren von Reifenbelastung, Straßenstörungen und dergleichen, durch Erzeugen eines entgegenwirkenden Drehmoments.
• Typischerweise stimmen die Ingenieure für die Lenkungsabstimmung das Lenksystem mit Algorithmen ab, die von einem gemessenen Fahrerdrehmoment, einem Handradwinkel und einer Lenkgeschwindigkeit abhängen, um eine gewünschte Lenkleistung zu erzielen. In solchen Fällen werden Verstärkungstabellen und Filter direkt auf das gemessene Fahrerdrehmoment angewendet, um ein Basisunterstützungsdrehmoment zu erhalten, das der wesentliche Teil des endgültigen Motorenddrehmoments unter den meisten Fahrbedingungen ist. Es gibt einen zunehmenden Trend zur Strukturierung von EPS-Algorithmen, bei denen die gewünschte Fahrerdrehmomentunterstützung über Fahrzeugzustände definiert wird (z.B. durch Verwendung der geschätzten Zahnstangenkraft). In einer solchen Struktur kann die Abstimmung so durchgeführt werden, dass die Handradkraftanstrengungen direkt auf den geschätzten Zahnstangenkräften basieren. Solche unterstützenden Befehlserzeugungsstrukturen sind anwendbar auf handraddrehmomentgesteuerte Lenkungssysteme mit geschlossenem Regelkreis, Steer-by-Wire-Systeme (SbW-Systeme) und auch auf konventionelle Lenksysteme.
• Eine technische Herausforderung für den Einsatz solcher Techniken im Lenksystem 12 ist das Abschätzen der Zahnstangenkraft. Typischerweise verwenden bekannte Techniken zur Berechnung von Zahnstangenkraftschätzungen Fahrzeugmodelle im offenen Regelkreis, die auf trockene Straßen abgestimmt sind, und bei einigen Reifengrenzbedingungen zu Abweichungen führen können. Alternativ verwenden bekannte Techniken, die eine Beobachter-basierte Zahnstangenkraftschätzung verwenden, EPS-Signale für die Schätzung. Ein solcher Ansatz schätzt die Zahnstangenkraft unter verschiedenen Bedingungen (trockene, nasse, vereiste Straßen) präzise und übermittelt dem Fahrer erfolgreich Straßenstörungen (Textur, Schlagloch, Reibungsänderung usw.), jedoch werden für Fahrerkraftaufwandberechnungen, die zu einem weicheren Lenkgefühl führen, die fahrzeugmodellbasierten Ansätze bevorzugt.
• Fahrzeugmodelle, wie das bekannte Fahrradmodell, sind nützlich, um die Fahrzeugdynamik und verschiedene Zustände des Fahrzeugs zu verstehen, die unter anderem die Quergeschwindigkeit, Schlupfwinkel und die Querbeschleunigung beinhalten. Fahrzeugmodelle liefern zwar solche Informationen, haben aber aufgrund ihres offenen Regelkreises eine geringere Bandbreite. Darüber hinaus sind die Fahrzeugmodelle in nichtlinearen Bereichen des Reifens nicht gültig und reagieren empfindlich auf Umgebungsbedingungen. So werden Ansätze beruhend auf Fahrzeugmodellen im offenen Regelkreis sehr abstimmungsintensiv auf die Gewährleistung der Robustheit abgestimmt, was eine technische Herausforderung bei der Verwendung eines fahrzeugmodellbasierten Ansatzes zur Schätzung der Zahnstangenkraft darstellt.
• Die hierin beschriebenen technischen Lösungen lösen solche technischen Herausforderungen, indem sie das Lenksystem 12 in die Lage versetzen, einen auf einem Fahrzeugmodell mit geschlossenem Regelkreis basierenden Beobachter einzusetzen, der verschiedene Fahrzeugzustände in Echtzeit schätzt. Der Beobachter verwendet ein Fahrzeugmodell, wie beispielsweise ein Fahrradmodell, zusammen mit Gierratenmessungen, um die Quergeschwindigkeit zu schätzen, aus der wiederum die Schlupfwinkel berechnet werden. Anschließend wird aus dem Schlupfwinkel die Querbeschleunigung und -kraft geschätzt, aus der dann die Zahnstangenkraft bestimmt wird. Während die Zahnstangenkraftschätzung verwendet werden kann, um Fahrerkraftaufwandkurven zu bestimmen und dadurch die gewünschte Lenkgefühlleistung zu erzeugen, können die verschiedenen Fahrzeugzustandsschätzungen weiterhin für mehrere andere Zwecke verwendet werden, einschließlich der Erkennung von Untersteuern und Übersteuern (Quergeschwindigkeit), des Abschwächens eines Handraddrehmoment-Unterstützungsverlusts (Querbeschleunigung), der kontinuierlichen Reibungsschätzung und anderer solcher Lenksystemfunktionen. Darüber hinaus ermöglicht die Beobachter-Schätzung mit geschlossenem Regelkreis der Zahnstangenkraft einschließlich Nichtlinearitäten auch eine zentrierte einheitliche Zahnstangenkrafterzeugung aufgrund der Gültigkeit des Fahrradmodells im linearen Bereich des Reifens. Darüber hinaus ermöglichen die technischen Lösungen eine genaue Schätzung der Zahnstangenkraft im nichtlinearen Reifenbereich. Die hierin beschriebenen technischen Lösungen gelten für höhere Fahrzeuggeschwindigkeiten (oberhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts, wie beispielsweise oberhalb von 20 MPH/32 km/h, 40 MPH/64 km/h und dergleichen) und verwenden Oberflächenreibungsinformationen, die mit einer bestehenden Reibschätzungstechnik gewonnen werden können.
• 2 stellt eine Interaktion eines Fahrzeugs mit dem Lenksystem und der Straße anhand eines exemplarischen Szenarios dar. Wie dargestellt, erfährt das Fahrzeug 10 von der Straße 7, auf der das Fahrzeug 10 fährt, externe Eingaben, wie beispielsweise Reifenkräfte. Weiterhin stellt der Fahrer 5 Eingangskräfte wie Motordrosselklappe, Bremsen, Lenkwinkel und dergleichen zur Verfügung. Dadurch werden eine oder mehrere Kräfte/Parameter über das Fahrzeug und seine Unterkomponenten, wie beispielsweise das Lenksystem 12, erzeugt und der Fahrer 5 erhält diese Kräfte/Parameter als Rückmeldung. So erlebt der Fahrer 5 beispielsweise Bewegungen in X-, Y- und Z-Richtung; Gier-, Neigungs- und Rollbewegungen; Rückmeldungen vom Handrad 26; und andere Arten von Rückmeldungen wie Federung usw.
• 3 stellt ein Blockdiagramm eines Betriebsablaufs zum Schätzen der Zahnstangenkraft gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Die Zahnstangenkraft wird unter Verwendung eines Beobachters mit geschlossenem Regelkreis unter Verwendung eines Fahrzeugmodells, wie beispielsweise eines Fahrradmodells, geschätzt. In einem oder mehreren Beispielen führt die Steuerung 24 das Verfahren zum Schätzen der Zahnstangenkraft aus. Alternativ oder zusätzlich implementiert ein Zahnstangenkraftschätzmodul das Verfahren, das die geschätzte Zahnstangenkraft dem Controller und/oder anderen Komponenten für weitere Funktionen bereitstellt.
• Das Verfahren verwendet einen Zustandsbeobachter, der auf einem Fahrzeugmodell, wie beispielsweise dem Fahrradmodell, basiert, um bei 120 die Quergeschwindigkeit V des Fahrzeugs 10 zu schätzen. Die Eingänge in den Zustandsbeobachter beinhalten eine gemessene Gierrate r, einen Oberflächenreibungskoeffizienten µ und einen (vorderen) Reifenwinkel δ_f. In einem oder mehreren Beispielen kann der Reifenwinkel aus dem Motorwinkel θ unter Verwendung eines kinematischen Modells des Reifens zusammen mit einer geeigneten Verzögerungskompensation bei 110 ermittelt werden. Der Motorwinkel kann mit einem Positionssensor für den Motor 19 oder auf andere Weise bestimmt werden.
• Die Zustandsgleichungen der Anlage, die für den Aufbau des Zustandsbeobachters verwendet wird, lauten wie folgt: $$\dot{x}=Ax+Bu$$

  

  $$\left[\begin{array}{c}\dot{V}\\ \dot{r}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\frac{C_{\alpha f}+C_{\alpha r}}{mU}& \frac{a{C}_{\alpha f}-b{C}_{\alpha r}}{mU}-U\\ \frac{a{C}_{\alpha f}-b{C}_{\alpha r}}{I_{zz}U}& \frac{a^2{C}_{\alpha f}+b^2{C}_{\alpha r}}{I_{zz}U}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}V\\ r\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}-\frac{C_{\alpha f}}{m}\\ -\frac{a{C}_{\alpha f}}{I_{zz}}\end{array}\right]{\delta }_f$$

  

  $$y=Cx$$

  

  $$\left[V\right]=\left[\begin{array}{cc}0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}V\\ r\end{array}\right]$$

  
• Hier ist m die Fahrzeugmasse, I_zz ist das Massenträgheitsmoment der z-Achse um den Schwerpunkt GC des Fahrzeugs, C_αf und C_αr sind die Steifigkeit der vorderen und hinteren Kurvenfahrt, a und b sind die Abstände der Vorder- und Hinterachsen entlang der x-Achse vom Schwerpunkt CG und U ist die Fahrzeuggeschwindigkeit. Diese Werte sind entweder bekannte Werte für das spezielle Fahrzeug 10, die dynamisch mit einem oder mehreren entsprechenden Sensoren gemessen werden und/oder dynamisch mit einer oder mehreren Sensormessungen berechnet werden. Die Zustandsbeobachterausgabe beinhaltet die Quergeschwindigkeit V und die Gierrate (r), wobei die Gierrate von einem Sensor gemessen wird.
• In einem oder mehreren Beispielen kann anstelle der Gierrate eine von einem Sensor gemessene Querbeschleunigung verwendet werden.
• In einem oder mehreren Beispielen wird die Quergeschwindigkeit V mit einer alternativen Beobachterstruktur geschätzt, die auf einem modifizierten Fahrradmodell basiert. Die Zustandsgleichungen für die Anlage, die in diesem Fall zum Bau des Beobachters verwendet wird, lauten wie folgt: $$\dot{x}=Ax+Bu$$

  

  $$x={\left[\begin{array}{ccc}V& \dot{V}& r\end{array}\right]}^T$$

  

  $$u={\left[\begin{array}{cc}{\delta }_f& {\dot{\delta }}_f\end{array}\right]}^T$$

  

  $$A=\left[\begin{array}{ccc}0& 1& 0\\ \left(\frac{a{C}_{\alpha f}-b{C}_{\alpha r}}{mU}-U\right)\left(\frac{a{C}_{\alpha f}-b{C}_{\alpha r}}{I_{zz}U}\right)& \frac{C_{\alpha f}+C_{\alpha r}}{mU}& \left(\frac{a{C}_{\alpha f}-b{C}_{\alpha r}}{mU}-U\right)\left(\frac{a^2{C}_{\alpha f}+b^2{C}_{\alpha r}}{I_{zz}U}\right)\\ \frac{a{C}_{\alpha f}-b{C}_{\alpha r}}{I_{zz}U}& 0& \frac{a^2{C}_{\alpha f}+b^2{C}_{\alpha r}}{I_{zz}U}\end{array}\right]$$

  

  $$B=\left[\begin{array}{cc}0& 0\\ \left(\frac{a{C}_{\alpha f}-b{C}_{\alpha r}}{mU}-U\right)\left(-\frac{a{C}_{\alpha f}}{I_{zz}}\right)& -\frac{C_{\alpha f}}{m}\\ -\frac{a{C}_{\alpha f}}{I_{zz}}& 0\end{array}\right]$$

  

  wobei δ̇_f die Reifengeschwindigkeit ist, welche die Ableitung des Reifenwinkels ist, und als zusätzliche Eingabe im erweiterten Modell modelliert ist und durch Differenzieren des Reifenwinkelsignals berechnet werden kann. Es ist zu beachten, dass die einzige tatsächliche Eingabe in das System der Reifenwinkel ist. Für die Zwecke der Beobachterkonstruktion unter Verwendung der erweiterten Zustandsmatrix, die die Querbeschleunigung als zusätzlichen Systemzustand beinhaltet, kann die Reifengeschwindigkeit jedoch als zusätzliche Eingabe modelliert werden. Darüber hinaus kann die Beobachterstruktur durch vereinfachende Annahmen, wie z.B. das Setzen der Reifengeschwindigkeit auf Null usw., weiter modifiziert werden.
• Die in den Berechnungen des Beobachters verwendeten Messungen können eine Gierrate (r) oder eine Querbeschleunigung (a_y) oder eine Kombination aus beidem beinhalten; diese Werte werden entweder von entsprechenden Sensoren gemessen oder wie hierin beschrieben unter Verwendung von Messsignalen des Lenksystems berechnet. Abhängig von dem bei den Zustandsgleichungsberechnungen verwendeten Messwert können die für den Beobachter verwendeten Ausgabematrizen eine der folgenden Mengen sein: $$y=Cx$$

  

  $$\left[{\text{a}}_{\text{y}}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0& 1& \text{U}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\text{V}\\ \dot{\text{V}}\\ \text{r}\end{array}\right];$$

  

  $$y=Cx$$

  

  $$\left[\text{r}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0& 0& \text{1}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\text{V}\\ \dot{\text{V}}\\ \text{r}\end{array}\right]$$

  

  oder $$y=Cx\left[\begin{array}{c}r\\ a_y\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0& 0& 1\\ 0& 1& U\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}V\\ \dot{V}\\ r\end{array}\right]$$

  
• In den obigen Berechnungen ist m die Fahrzeugmasse, I_zz ist das Massenträgheitsmoment der z-Achse um den Schwerpunkt (CG) des Fahrzeugs, C_αf und C_αr sind die Steifigkeit der vorderen und hinteren Kurvenfahrt, a und b sind die Abstände der Vorder- und Hinterachsen entlang der x-Achse vom CG, und U ist die Fahrzeuggeschwindigkeit. Weiterhin beinhalten die Eingaben an den Beobachter eine gemessene Querbeschleunigung a_y(und/oder) die gemessene Gierrate (die optional sein kann), den Oberflächenreibungskoeffizienten µ und einen vorderen Reifenwinkel δ_f. Der Reifenwinkel kann aus dem Motorwinkel θ unter Verwendung eines kinematischen Modells des Reifens zusammen mit einer geeigneten Verzögerungskompensation ermittelt werden.
• Der Zustandsbeobachter mit einer Verstärkungsmatrix L kann wie folgt aufgebaut sein: $$\begin{array}{c}\widehat{x}=A\widehat{x}+Bu+L\left(y-\widehat{y}\right)\\ =\left(A-LC\right)\widehat{x}+Bu+Ly\end{array}$$

  
• Die Übertragungsmatrix des Beobachters wird durch die Laplace-Transformation der obigen Gleichung erhalten. Es ist zu beachten, dass die Auswahl der Verstärkung des Beobachters durch eine der bekannten Methoden wie Polplatzierung, LQG usw. erfolgen kann. Alternativ oder zusätzlich können auch die Beobachterverstärkungen bestimmt werden, um eine spezielle Übertragungsfunktion für die Quergeschwindigkeitsschätzung in Abhängigkeit vom Reifenwinkel und/oder der Gierrate zu erreichen. Dementsprechend wird die Quergeschwindigkeit V mittels eines geschlossenen Regelkreises kontinuierlich geschätzt.
• Die Quergeschwindigkeitsschätzung wird dann bei 130 zusammen mit dem Reifenwinkel verwendet, um den vorderen und hinteren Schlupfwinkel α_f bzw. α_r zu erhalten. In einem oder mehreren Beispielen können die Schlupfwinkel mit den folgenden Ausdrücken bestimmt werden. $${\alpha }_f=\frac{V+ar}{U}-{\delta }_f$$

  

  $${\alpha }_r=\frac{V-br}{U}$$

  
• Weiterhin werden die Schlupfwinkelschätzungen verwendet, um bei 140 die Reifenquerkraft Fy zu berechnen. Obwohl lineare Reifenmodelle verwendet werden können, sind sie in der Regel unzureichend, um die gesamte Reifenkraft im Vergleich zu den Schlupfwinkelkurven (die im Wesentlichen nichtlinear sind, insbesondere bei höheren Schlupfwinkeln oberhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts) darzustellen. Nichtlineare Reifenmodelle, die die Oberflächenreibung berücksichtigen (die von anderen Schätzalgorithmen empfangen werden kann), beinhalten empirische Modelle oder auf Physik beruhende Modelle wie das Fiala-Reifenmodell, wie unten gezeigt. $$F_y=\{\begin{array}{ll}-C_{\alpha }\text{tan }\alpha +\frac{C_{\alpha }^2}{3}\left|\text{tan }\alpha \right|\text{tan }\alpha I_f-\frac{C_{\alpha }^3}{27}{\text{tan}}^3\alpha I_f^2,\hfill & \left|\alpha \right|\le {\alpha }_{sl}\hfill \\ -\frac{1}{I_f}\text{sgn }\alpha ,\hfill & \left|\alpha \right|>{\alpha }_{sl}\hfill \end{array}$$

  
• In einem oder mehreren Beispielen können die vorderen und hinteren Reifenkräfte F_yf, und F_yr unter Verwendung der vorderen und hinteren Kurvenfahrsteifigkeit C_αf und C_arbzw. α_f und α_r in der obigen Gleichung berechnet werden. Weiterhin werden der Gleitschlupfwinkel α_sl und eine inverse maximale Reifenquerkraft (Funktion der Reibung µ) wie folgt ausgedrückt. $${\alpha }_{sl}={\text{tan}}^{-1}\left(\frac{3}{C_{\alpha }{I}_f}\right)$$

  

  I_f = µN N wobei N die vertikale Belastung der Achse darstellt.
• Die Schätzung der Zahnstangenkraft wird bei 150 weiter berechnet. Die Zahnstangenkraft kann als Produkt aus der Querkraft der Vorderachse und dem pneumatischen Nachlauf geschätzt werden, d.h. dem Abstand zwischen der geometrischen Mitte der Reifenaufstandsfläche und der resultierenden Kraft durch den Seitenschlupf. In einem oder mehreren Beispielen wird der pneumatische Nachlauf entweder mit einem empirischen Modell oder einem auf Physik basierenden Modell wie dem Fiala-Modell modelliert, wie unten gezeigt. $$t_p=\{\begin{array}{ll}{t}_{po}\frac{1-3\left|{\theta }_y{\sigma }_y\right|+3{\left|{\theta }_y{\sigma }_y\right|}^2-{\left|{\theta }_y{\sigma }_y\right|}^3}{1-\left|{\theta }_y{\sigma }_y\right|+\frac{1}{3}{\left|{\theta }_y{\sigma }_y\right|}^2}\hfill & \left|\alpha \right|\le {\alpha }_{sl}\hfill \\ 0\hfill & \left|\alpha \right|>{\alpha }_{sl}\hfill \end{array}$$

  
• Hier ist σ_y=tanα und ${\mathrm{\theta }}_{\text{y}}=\frac{{\text{C}}_{\mathrm{\alpha }}{\text{I}}_{\text{f}}}{3}.$

  

  Da der pneumatische Nachlauf mit der Oberflächenreibung stark variiert, wird das Modell zusätzlich entsprechend angepasst. Die Variation des pneumatischen Nachlaufs abhängig von Schlupfwinkel und Oberflächenreibung ist in 4 dargestellt. Es versteht sich, dass das dargestellte Modell zur Variation des pneumatischen Nachlaufs mit Schlupfwinkel und Oberflächenreibung ein Beispiel ist und dass andere Modelle in anderen Beispielen verwendet werden können.
• Die Zahnstangenkraft wird als Produkt aus der Querkraft F_yf der Vorderachse und dem pneumatischen Nachlauf t_p wie folgt berechnet: $$T_r=t_p{F}_{yf}$$

  
• Die Ergebnisse der geschätzten Zahnstangenkraft gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu den tatsächlichen im Fahrzeug gesammelten Daten eines Manövers liefern eine genaue Schätzung aller Fahrzeugzustände sowie der Lenkungszahnstangenkraft. Die hierin beschriebenen technischen Lösungen bieten somit eine Zahnstangenkraftschätzung unabhängig von den Signalen des Lenksystems. Weiterhin hilft in einigen Ausführungsformen die Verwendung nichtlinearer Modelle beim Schätzen des einen oder der mehreren Signale, die zum Schätzen der Zahnstangenkraft verwendet werden, beim genauen Bestimmen von Systemzustandsschätzungen über einen breiteren Betriebsbereich des Fahrzeugs und des Lenksystems einschließlich der linearen und nichtlinearen Bereiche des Reifens im Vergleich zu einem linearen Modell.
• Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird der geschätzte Zahnstangenkraftwert vom Lenksystem 12 für eine oder mehrere Operationen verwendet.
• 5 stellt eine Drehmomenterzeugung unter Verwendung der geschätzten Zahnstangenkraft gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Im dargestellten Beispiel wird die Zahnstangenkraft unter Verwendung einer oder mehrerer der hierin beschriebenen Ausführungsformen bei 510 geschätzt. Die Zahnstangenkraft wird verwendet, um einen Referenzdrehmomentbefehl (T_ref) bei 520 zu erzeugen. In einem oder mehreren Beispielen wird der Referenzdrehmomentbefehl basierend auf einer Nachschlagetabelle erzeugt, die eine oder mehrere Referenzkurven enthält, die das für den geschätzten Zahnstangenkraftwert zu erzeugende gewünschte Referenzdrehmoment bereitstellen. Der Referenzdrehmomentbefehl wird vom Lenksystem 12 verwendet, um mit dem Motor 19 ein Hilfsdrehmoment am Handrad zu erzeugen.
• Weiterhin wird in einem oder mehreren Beispielen der Referenzdrehmomentbefehl durch ein Handraddrehmomentsignal (T_bar), gemessen am Handrad 26, bei 530 geändert. In einem oder mehreren Beispielen wird das gemessene Handraddrehmoment von den Referenzdrehmomentwerten subtrahiert und der resultierende Drehmomentfehler wird von einem Handraddrehmomentsteuersystem mit geschlossenem Regelkreis verwendet, um bei 540 einen Drehmomentbefehl zum Erzeugen des Hilfsdrehmoments für den Fahrer 5 über ein Motorsteuersystem (nicht dargestellt) zu erzeugen. Der Drehmomentbefehl kann an den Motor 19 in Form eines Strombefehls/Spannungsbefehls angelegt werden, um das Hilfsdrehmoment zu erzeugen. Ein Motorsteuerungssystem 550 wandelt den Drehmomentbefehl in den entsprechenden Spannungs-/Strombefehl um, der an den Motor 19 angelegt wird. In einem oder mehreren Beispielen wird das Motorsteuerungssystem von der Steuerung 24 bedient.
• Die hierin beschriebenen technischen Lösungen ermöglichen es demnach einem Beobachter mit geschlossenem Regelkreis, der Fahrzeugmodelle und -signale verwendet, eine breitbandige Schätzung der Zahnstangenkraft unter Verwendung des Fahrradmodells und der gemessenen Gierrate sowie andere Fahrzeugsignale bereitzustellen. Die Schätzung liefert weiterhin Schätzungen zusätzlicher Fahrzeugzustände, wie unter anderem z.B. Quergeschwindigkeit, Schlupfwinkel und Querkräfte. Die hierin enthaltenen technischen Lösungen liefern dementsprechend eine Zahnstangenkraftschätzung unabhängig von den Signalen des Lenksystems. Durch die Verwendung nichtlinearer Modelle zur Schätzung verschiedener Signale liefern die hierin beschriebenen technischen Lösungen Ergebnisse in den Systemzustandsschätzungen, die über den gesamten Betriebsbereich des Fahrzeugs und des Lenksystems - lineare und nichtlineare Bereiche - gültig sind. Die Schätzungen der Zahnstangenkraft werden daher mit einem Beobachter mit geschlossenem Regelkreis bereitgestellt, die genauer sind als geläufig verwendete Techniken, und zwar auch bei höherer Bandbreite und ohne intensives Abstimmen, das die typische Zahnstangenkraftschätzung erfordert. Die hierin beschriebenen technischen Lösungen verbessern die Schätzung der Zahnstangenkraft, die in typischen Lenksystemen verwendet wird.
• Obwohl die vorliegende Offenbarung nur im Zusammenhang mit einer begrenzten Anzahl von Ausführungsformen ausführlich beschrieben wurde, sollte leicht verständlich sein, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf solche offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr kann die vorliegende Offenbarung dahingehend geändert werden, dass sie eine beliebige Anzahl von Variationen, Änderungen, Substitutionen oder gleichwertigen Anordnungen beinhaltet, die bisher nicht beschrieben wurden, die aber im Umfang mit der vorliegenden Offenbarung übereinstimmen. Auch wenn verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben wurden, ist es außerdem zu verstehen, dass Aspekte der vorliegenden Offenbarung nur einige der beschriebenen Ausführungsformen oder Kombinationen der verschiedenen Ausführungsformen beinhalten können. Dementsprechend ist die vorliegende Offenbarung nicht als durch die vorstehende Beschreibung eingeschränkt anzusehen.

Claims (20)

1. Verfahren zum Erzeugen von Drehmoment in einem Lenksystem, wobei das Verfahren umfasst: Berechnen einer Quergeschwindigkeit eines Fahrzeugs durch einen Controller unter Verwendung eines Fahrzeugmodells, das eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Oberflächenreibungsschätzung, einen Reifenwinkel und eine von einem Gierratensensor gemessene Gierrate und/oder eine Querbeschleunigung verwendet; Erzeugen eines Drehmomentbefehls durch den Controller zum Bereitstellen eines Hilfsdrehmoments für einen Fahrer, wobei der Drehmomentbefehl auf der berechneten Quergeschwindigkeit basiert; und Bereitstellen des Hilfsdrehmoments, das ein Drehmomentbetrag ist, der dem Drehmomentbefehl entspricht, durch einen Motor.
2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Berechnen des Reifenwinkels eines Vorderreifens durch den Controller basierend auf einer Position des Motors.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Erzeugen des Drehmomentbefehls umfasst: Berechnen einer geschätzten Zahnstangenkraft basierend auf der Quergeschwindigkeit und eines pneumatischen Nachlaufwerts, der dynamisch berechnet wird, durch den Controller.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die geschätzte Zahnstangenkraft als Produkt aus einer Vorderachsen-Querkraft, die basierend auf der Quergeschwindigkeit berechnet wird, und dem pneumatischen Nachlaufwert berechnet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Berechnen der Querkraft ferner umfasst: Berechnen eines Schlupfwinkels durch den Controller basierend auf der Quergeschwindigkeit.
6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Quergeschwindigkeit unter Verwendung einer Berechnung mit geschlossenem Regelkreis berechnet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Querbeschleunigung unter Verwendung einer Berechnung mit geschlossenem Regelkreis berechnet wird.
8. Lenksystem, umfassend: einen Motor zum Erzeugen von Drehmoment; ein Quergeschwindigkeitsschätzmodul; und ein Motorsteuerungssystem; wobei: das Quergeschwindigkeitsschätzmodul eine Quergeschwindigkeit eines Fahrzeugs unter Verwendung eines Fahrzeugmodells berechnet, das eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Oberflächenreibungsschätzung, einen Reifenwinkel und eine Querbeschleunigung und/oder eine von einem Sensor gemessene Gierrate verwendet; das Motorsteuerungssystem einen Drehmomentbefehl erzeugt, um einem Fahrer Hilfsdrehmoment zur Verfügung zu stellen, wobei der Drehmomentbefehl auf der berechneten Quergeschwindigkeit basiert; und der Motor ein Hilfsdrehmoment bereitstellt, das ein Drehmomentbetrag ist, der dem Drehmomentbefehl entspricht.
9. Lenksystem nach Anspruch 8, ferner umfassend: ein Reifenwinkelschätzmodul, das den Reifenwinkel eines Vorderreifens basierend auf einer Position des Motors berechnet.
10. Lenksystem nach Anspruch 8, wobei das Erzeugen des Drehmomentbefehls umfasst: Berechnen einer geschätzten Zahnstangenkraft durch den Controller basierend auf der Quergeschwindigkeit und auf einem pneumatischen Nachlaufwert, der dynamisch berechnet wird.
11. Lenksystem nach Anspruch 10, wobei die Zahnstangenkraft als Produkt aus einer Vorderachsen-Querkraft, die basierend auf der Quergeschwindigkeit berechnet wird, und dem pneumatischen Nachlaufwert berechnet wird.
12. Lenksystem nach Anspruch 10, wobei das Berechnen der Querkraft ferner umfasst: Berechnen eines Schlupfwinkels durch den Controller basierend auf der Quergeschwindigkeit.
13. Lenksystem nach Anspruch 8, wobei die Quergeschwindigkeit unter Verwendung einer Berechnung mit geschlossenem Regelkreis berechnet wird.
14. Lenksystem nach Anspruch 8, wobei die Querbeschleunigung unter Verwendung einer Berechnung mit geschlossenem Regelkreis berechnet wird.
15. Computerprogrammprodukt, umfassend eine Massenspeichervorrichtung mit darin gespeicherten computerausführbaren Anweisungen, wobei die computerausführbaren Anweisungen, wenn sie von einem Controller ausgeführt werden, das Erzeugen eines Drehmoments in einem Lenksystem bewirken, wobei das Erzeugen umfasst: Berechnen einer Quergeschwindigkeit eines Fahrzeugs unter Verwendung eines Fahrzeugmodells, das eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Oberflächenreibungsschätzung, einen Reifenwinkel und eine Querbeschleunigung und/oder eine von einem Sensor gemessene Gierrate verwendet; Erzeugen eines Drehmomentbefehls zum Bereitstellen eines Hilfsdrehmoments für einen Fahrer, wobei der Drehmomentbefehl auf der berechneten Quergeschwindigkeit basiert; und Bereitstellen des Hilfsdrehmoments, das ein Drehmomentbetrag ist, der dem Drehmomentbefehl entspricht, durch einen Motor.
16. Computerprogrammprodukt nach Anspruch 15, wobei das Erzeugen des Drehmoments ferner umfasst: Berechnen des Reifenwinkels eines Vorderreifens basierend auf einer Position des Motors.
17. Computerprogrammprodukt nach Anspruch 15, wobei das Erzeugen des Drehmomentbefehls umfasst: Berechnen einer geschätzten Zahnstangenkraft basierend auf der Quergeschwindigkeit und einem pneumatischen Nachlaufwert, der dynamisch berechnet wird.
18. Computerprogrammprodukt nach Anspruch 17, wobei die geschätzte Zahnstangenkraft als Produkt aus einer Vorderachsen-Querkraft, die basierend auf der Quergeschwindigkeit berechnet wird, und dem pneumatischen Nachlaufwert berechnet wird.
19. Computerprogrammprodukt nach Anspruch 17, wobei das Berechnen der Querkraft ferner das Berechnen eines Schlupfwinkels basierend auf der Quergeschwindigkeit umfasst.
20. Computerprogrammprodukt nach Anspruch 15, wobei die Querbeschleunigung unter Verwendung einer Berechnung mit geschlossenem Regelkreis berechnet wird.

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