DE102019135047A1

DE102019135047A1 - Steer-by-Wire-Lenksystem, Verfahren zum Betrieb eines Steer-by-Wire-Lenksystems und Fahrzeug

Info

Publication number: DE102019135047A1
Application number: DE102019135047.6A
Authority: DE
Inventors: Matthias SCHOELZEL; Johannes Albrecht
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2019-12-19
Filing date: 2019-12-19
Publication date: 2021-06-24
Also published as: WO2021122160A1; US20230017618A1; CN114728668A; US12084121B2; CN114728668B

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steer-by-Wire-Lenksystem für ein Fahrzeug, ein Verfahren zum Betrieb eines Steer-by-Wire-Lenksystems sowie ein Fahrzeug mit einem Steer-by-Wire-Lenksystem, wobei das Steer-by-Wire-Lenksystem eine Lenkeingabevorrichtung, eine Feedback-Aktuatoreinrichtung, eine mit wenigstens einem lenkbaren Fahrzeugrad verbindbare Lenkanordnung mit einer Lenkaktuatoreinrichtung, eine Steuerungseinrichtung und eine Feedback-Aktuator-Überwachungseinrichtung aufweist, wobei das Steer-by-Wire-Lenksystem ferner eine Synchronisierungs-Überwachungseinrichtung aufweist, die dazu ausgebildet und eingerichtet ist, in wenigstens einem Betriebszustand des Steer-by-Wire-Lenksystems einen Synchronisierungs-Versatz zwischen einer aktuellen Position der Lenkeingabevorrichtung und einer aktuellen Position der Lenkaktuatoreinrichtung und/oder des wenigstens einen lenkbaren Fahrzeugrades zu bestimmen, und wobei die Steuerungseinrichtung (50)ferner dazu ausgebildet und eingerichtet ist, in wenigstens einem Betriebszustand des Steer-by-Wire-Lenksystems (die Lenkaktuatoreinrichtung ferner in Abhängigkeit von dem von der Synchronisierungs-Überwachungseinrichtung ermittelten Synchronisierungs-Versatz anzusteuern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steer-by-Wire-Lenksystem für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug zum Lenken wenigstens eines lenkbaren Fahrzeugrades in einem funktionsgemäßen Einbauzustand des Steer-by-Wire-Lenksystems in einem Fahrzeug, wobei das Steer-by-Wire-Lenksystem eine Lenkeingabevorrichtung zur Lenkeingabe durch einen Fahrer, eine Feedback-Aktuatoreinrichtung zur Erzeugung eines definierten, von einer Lenkeingabe und/oder einem Fahrzustand abhängigen Feedback-Lenkmomentes an der Lenkeingabevorrichtung, eine mit wenigstens einem lenkbaren Fahrzeugrad verbindbare Lenkanordnung mit einer Lenkaktuatoreinrichtung, eine Steuerungseinrichtung und eine Feedback-Aktuator-Überwachungseinrichtung aufweist. Dabei ist die Feedback-Aktuator-Überwachungseinrichtung dazu ausgebildet und eingerichtet, in wenigstens einem Betriebszustand des Steer-by-Wire-Lenksystems wenigstens einen Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung zu erkennen, insbesondere wenigstens einen Fehlerzustand, und ein Zustandssignal zu erzeugen und auszugeben, und die Steuerungseinrichtung ist dazu ausgebildet und eingerichtet, in wenigstens einem Betriebszustand des Steer-by-Wire-Lenksystems die Lenkaktuatoreinrichtung abhängig von einer Lenkeingabe sowie in Abhängigkeit von einem Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung anzusteuern.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Steer-by-Wire-Lenksystems.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit einem vorgenannten Steer-by-Wire-Lenksystem.
Steer-by-Wire-Lenksysteme sowie entsprechende Verfahren zum Betrieb von Steer-by-Wire-Lenksystemen sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt, insbesondere Verfahren zum Betrieb von Steer-by-Wire-Lenksystem im Fehlerfall, beispielsweise aus der DE 10 2016 009 684 A1 , sowie Verfahren zur Synchronisierung einer Position der Lenkanordnung mit der Lenkeingabevorrichtung.
Unter anderem ist bekannt, beispielsweise aus der vorgenannten DE 10 2016 009 684 A1 , bei einem Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung und damit in einem Fehlerzustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung während der Fahrt und einem damit einhergehenden Abfall eines mittels der Feedback-Aktuatoreinrichtung an der Lenkeingabevorrichtung erzeugten Lenkmoments und einer infolgedessen unbeabsichtigten und unerwünschten, zu starken Lenkeingabe eines Fahrers, eine auf dieser zu starken Lenkeingabe basierende Ansteuerung der Lenkaktuatoreinrichtung abzuschwächen, d.h. zu reduzieren, oder sogar vollständig zu unterdrücken, um eine zu heftige, unangemessene und in dem Maße der tatsächlichen Lenkeingabe nicht gewünschte Fahrzeugreaktion zu vermeiden und möglichst eine dem eigentlichen Fahrerwunsch entsprechende Fahrzeugreaktion herbeizuführen. Unter anderem dabei kann es zur Entstehung eines Synchronisations-Versatzes zwischen Lenkeingabevorrichtung und einem oder mehreren der lenkbaren Räder kommen, welcher zu einer Irritation des Fahrers führen kann. In einigen Fällen kann es infolge des entstandenen Versatzes auch erforderlich sein, eine Funktionalität des Steer-by-Wire-Lenksystems einzuschränken und/oder dieses vollständig abschalten zu müssen, was mit einer eingeschränkten Verfügbarkeit einhergeht und unerwünscht ist.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives, insbesondere verbessertes, Steer-by-Wire-Lenksystem bereitzustellen, insbesondere ein Steer-by-Wire-Lenksystem, welches insbesondere auch im Fehlerfall einfach zu beherrschen ist und welches darüber hinaus vorzugsweise außerdem eine hohe Verfügbarkeit aufweist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein entsprechendes Verfahren zum Betrieb eines entsprechenden Steer-by-Wire-Lenksystems bereitzustellen sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Steer-by-Wire-Lenksystem.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Steer-by-Wire-Lenksystem mit den Merkmalen von Anspruch 1, durch ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Steer-by-Wire-Lenksystems mit den Merkmalen von Anspruch 15 sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen von Anspruch 18.
Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Ein Steer-by-Wire-Lenksystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, und zum Lenken wenigstens eines lenkbaren Fahrzeugrades in einem funktionsgemäßen Einbauzustand des Steer-by-Wire-Lenksystems in einem Fahrzeug ausgebildet, wobei ein erfindungsgemäßes Steer-by-Wire-Lenksystem eine Lenkeingabevorrichtung zur Lenkeingabe durch einen Fahrer, eine Feedback-Aktuatoreinrichtung zur Erzeugung eines definierten, von einer Lenkeingabe und/oder einem Fahrzustand abhängigen Feedback-Lenkmomentes an der Lenkeingabevorrichtung, eine mit wenigstens einem lenkbaren Fahrzeugrad verbindbare Lenkanordnung mit einer Lenkaktuatoreinrichtung, eine Steuerungseinrichtung und eine Feedback-Aktuator-Überwachungseinrichtung aufweist. Die Feedback-Aktuator-Überwachungseinrichtung ist dabei dazu ausgebildet und eingerichtet, in wenigstens einem Betriebszustand des Steer-by-Wire-Lenksystems wenigstens einen Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung zu erkennen, insbesondere wenigstens einen Fehlerzustand, und ein Zustandssignal zu erzeugen und auszugeben, im Fehlerfall vorzugsweise ein Fehlersignal, insbesondere an die Steuerungseinrichtung. Die Steuerungseinrichtung ist dazu ausgebildet und eingerichtet, in wenigstens einem Betriebszustand des Steer-by-Wire-Lenksystems die Lenkaktuatoreinrichtung abhängig von einer Lenkeingabe sowie in Abhängigkeit von einem Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung anzusteuern, insbesondere in Abhängigkeit von einem aktuellen Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung.
Ein Steer-by-Wire-Lenksystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist dabei dadurch gekennzeichnet, dass das Steer-by-Wire-Lenksystem ferner eine Synchronisierungs-Überwachungseinrichtung aufweist, wobei die Synchronisierungs-Überwachungseinrichtung dazu ausgebildet und eingerichtet ist, in wenigstens einem Betriebszustand des Steer-by-Wire-Lenksystems einen Synchronisierungs-Versatz, insbesondere einen aktuellen Synchronisierungs-Versatz, zwischen einer aktuellen Position der Lenkeingabevorrichtung und einer aktuellen Position der Lenkanordnung, der Lenkaktuatoreinrichtung und/oder des wenigstens einen lenkbaren Fahrzeugrades zu bestimmen, und wobei die Steuerungseinrichtung ferner dazu ausgebildet und eingerichtet ist, in wenigstens einem Betriebszustand des Steer-by-Wire-Lenksystems die Lenkaktuatoreinrichtung ferner in Abhängigkeit von dem von der Synchronisierungs-Überwachungseinrichtung ermittelten Synchronisierungs-Versatz anzusteuern, insbesondere in Abhängigkeit von dem aktuellen Synchronisierungs-Versatz, vorzugsweise zusätzlich.
Die Ansteuerung der Lenkaktuatoreinrichtung abhängig von einer Lenkeingabe sowie in Abhängigkeit von einem Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung anzusteuern, insbesondere in Abhängigkeit von einem aktuellen Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung, ermöglicht die Bereitstellung eines besonders vorteilhaften Steer-by-Wire-Lenksystems, insbesondere eines Steer-by-Wire-Lenksystems, welches eine unterschiedliche Ansteuerung der Lenkaktuatoreinrichtung in verschiedenen Zuständen der Feedback-Aktuatoreinrichtung ermöglicht, beispielsweise eine andere Ansteuerung der Lenkaktuatoreinrichtung in einem Fehlerzustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung als in einem fehlerfreien Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung. Hierdurch kann, eine in den jeweiligen Zuständen geeignete Ansteuerung der Lenkaktuatoreinrichtung vorausgesetzt, ein besonders gut beherrschbares Steer-by-Wire-System bereitgestellt werden.
Entsteht während eines Betriebs des Steer-by-Wire-Lenksystems ein Synchronisierungs-Versatz zwischen einer aktuellen Position der Lenkeingabevorrichtung und einer aktuellen Position der Lenkanordnung, der Lenkaktuatoreinrichtung und/oder des wenigstens einen lenkbaren Fahrzeugrades, so ermöglicht ein erfindungsgemäß ausgebildetes Steer-by-Wire-Lenksystem eine Korrektur dieses Synchronisierungs-Versatzes, in einigen Fällen sogar einen vollständigen (Wieder-)Ausgleich des entstandenen Synchronisierungs-Versatzes, insbesondere während eines Betriebes des Steer-by-Wire-Lenksystems. Hierdurch kann in vielen Fällen eine Abschaltung oder ein Notbetrieb des Steer-by-Wire-Lenksystems vermieden werden, was sich vorteilhaft auf die Verfügbarkeit auswirkt, die dadurch deutlich verbessert werden kann.
Unter einem „Synchronisierungs-Versatz“ wird vorliegend im Sinne der Erfindung insbesondere ein relativer Versatz zwischen der Position der Lenkeingabevorrichtung und der Position der Lenkanordnung, der Lenkaktuatoreinrichtung und/oder des wenigstens eines lenkbaren Rades jeweils relativ zum jeweils vorhandenen Bewegungsweg verstanden.
Ein Synchronisierungs-Versatz zwischen einer aktuellen Position der Lenkeingabevorrichtung und einer aktuellen Position der Lenkanordnung kann während des Betriebs eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems beispielsweise entstehen, wenn die Lenkanordnung, insbesondere die Lenkaktuatoreinrichtung und/oder wenigstens ein lenkbares Rad, einer Lenkbewegung und damit einer Position der Lenkeingabevorrichtung bei einer Lenkeingabe ausgehend von einer Ausgangsposition, beispielsweise einer Geradeausstellung, nicht folgen kann und infolgedessen die Lenkeingabevorrichtung beispielsweise 50% eines möglichen Lenkeingabewegs während einer Lenkeingabe zurücklegt, die lenkbaren Räder jedoch fälschlicherweise nur 45% statt angestrebter 50%. Wird nun anschließend eine Lenkeingabe aufgebracht, bei welcher die Lenkeingabevorrichtung um 50% des zur Verfügung stehenden Lenkeingabewegs wieder in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird, und können die lenkbaren Räder diesmal folgen, führt dies zu einer Radlenkbewegung bis über die Ausgangsposition hinaus, während die Lenkeingabevorrichtung sich nach der zweiten Lenkeingabe wieder in der Ausgangsposition befindet. Ein Synchronisierungsversatz zeigt sich insbesondere durch einen sogenannten Lenkradschiefstand, d.h. in einer „schiefen“ Stellung der Lenkeingabevorrichtung, wenn sich die lenkbaren Räder in Geradeausstellung befinden.
Ebenso kann ein Synchronisierungs-Versatz beispielsweise entstehen, wenn die Feedback-Aktuatoreinrichtung ausfällt und in einen Fehlerzustand wechselt und ein Fahrer in der Folge eine unangemessene und zu heftige Lenkeingabe vornimmt, welche insbesondere durch einen plötzlichen Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung und einem damit plötzlichem Lenkmomentenabfall an der Lenkeingabevorrichtung verursacht wird, und diese unangemessene heftige Lenkeingabe jedoch nur abgeschwächt, d.h. nur mit einem reduzierten Radlenkwinkel gegenüber einem eigentlich bei einer derartigen Lenkeingabe umzusetzenden Radlenkwinkel umgesetzt wird, und infolgedessen sich die Lenkeingabevorrichtung relativ zum verfügbaren Lenkeingabeweg an einer anderen Position befindet als ein lenkbares Fahrzeugrad relativ zum insgesamt verfügbaren Radeinschlagwinkel.
Ein erfindungsgemäßes Steer-by-Wire-Lenksystem kann dabei grundsätzlich sowohl für ein einspuriges Kraftfahrzeug ausgebildet sein als auch für ein zweispuriges Kraftfahrzeug. Je nachdem, für was für ein Fahrzeug das Lenksystem vorgesehen sein soll, ist eine entsprechend geeignete Lenkanordnung zu wählen.
Ein Steer-by-Wire-Lenksystem gemäß der vorliegenden Erfindung kann dabei grundsätzlich sowohl mit einer mechanischen Rückfallebene ausgebildet sein als auch ohne, wobei eine mechanische Rückfallebene, sofern vorhanden, vorzugsweise eine vollständige mechanische Entkopplung der Lenkeingabevorrichtung von der Lenkanordnung ermöglicht, beispielsweise mithilfe einer entsprechend geeigneten Kupplung.
Die Lenkeingabevorrichtung eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems kann auf verschiedene Art und Weise ausgebildet sein und beispielsweise ein Lenkrad, ein Joystick aufweisen oder sein, oder aber auch ein oder mehrere Lenkhörner oder dergleichen umfassen. Die Lenkeingabevorrichtung sollte lediglich für eine Lenkeingabe durch einen Fahrer geeignet sein, wobei vorliegend unter einer Lenkeingabe im Sinn der Erfindung vorzugsweise das Aufbringen einer Lenkanforderung durch einen Fahrer mittels der Lenkeingabevorrichtung, insbesondere durch eine entsprechende Bewegung der Lenkeingabevorrichtung, verstanden wird.
Die Feedback-Aktuatoreinrichtung eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems ist dabei insbesondere dazu ausgebildet, ein Widerstands- und/oder Rückstellmoment an der Lenkeingabevorrichtung zu erzeugen, insbesondere in Abhängigkeit von einer aufgebrachten Lenkeingabe und/oder einem aktuellen Fahrzustand. Hierdurch lässt sich, insbesondere in einem fehlerfreien Zustand des Steer-by-Wire-Lenksystems, eine besonders vorteilhafte Lenkungsrückstellung erreichen, insbesondere einstellen, und damit ein besonders angenehmes Lenkgefühl.
Ein Fahrzustand im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere in Fahrzeugzustand oder ein charakteristisches Fahrmanöver, welcher/welches vorzugsweise durch eine oder mehrere Fahrzustandsgrößen, wie beispielsweise eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Längs- Quer- und/oder Vertikalbeschleunigung, einen Gierwinkel und/oder eine Gierrate, einen Nickwinkel und/oder eine Nickrate, einen Wankwinkel und/oder eine Wankrate und/oder einen Schwimmwinkel charakterisierbar ist, beispielsweise eine Geradeausfahrt, eine Kurvenfahrt, ein Drift, eine Bremsmanöver, ein Ausweichmanöver, ein Beschleunigungsvorgang, ein Parkiermanöver oder ein Wendemanöver, wobei ein oder mehrere der vorgenannten Fahrzustände und/oder Fahrmanöver dabei noch weiter konkretisiert sein können, beispielsweise durch eine Charakterisierung der dabei auftretenden Fahrzeuggeschwindigkeit. So kann eine Geradeausfahrt beispielsweise in eine Geradeausfahrt bei hoher Geschwindigkeit, bei mittlerer Geschwindigkeit oder geringer Geschwindigkeit oder Parkiergeschwindigkeit konkretisiert werden, wobei eine hohe Geschwindigkeit beispielsweise durch eine Fahrzeuggeschwindigkeit v_x von mehr als 150 km/h sein kann, für eine mittlere Geschwindigkeit vorzugsweise $80 \frac{k m}{h} \leq v_{x} \leq 150 k m / h$
gilt, für eine geringe Geschwindigkeit vorzugsweise $25 \frac{k m}{h} \leq v_{x} \leq 80 k m / h$
und für eine Parkiergeschwindigkeit insbesondere v_x < 25 km/h.
Die Lenkanordnung eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems kann insbesondere ein Lenkgetriebe und/oder Spurstangen und gegebenenfalls weitere Übertragungselemente, wie beispielsweise weitere Lenker, Getriebekomponenten oder dergleichen, umfassen.
Zur Ermittlung einer Position der Lenkeingabevorrichtung weist ein erfindungsgemäßes Steer-by-Wire-Lenksystem ferner vorzugsweise eine Positionsermittlungseinrichtung zur Ermittlung einer Position der Lenkeingabevorrichtung auf, beispielsweise einen absolutgebenden Lenkwinkelsensor, insbesondere wenn die Lenkeingabevorrichtung ein Lenkrad ist.
Zur Ermittlung einer Position der Lenkaktuatoreinrichtung weist ein erfindungsgemäßes Steer-by-Wire-Lenksystem ferner vorzugsweise eine Positionsermittlungseinrichtung zur Ermittlung einer Position der Lenkanordnung, der Lenkaktuatoreinrichtung und/oder wenigstens eines, insbesondere mit der Lenkanordnung in einem funktionsgemäßen Einbauzustand in einem Fahrzeug verbundenen, lenkbaren Fahrzeugrades auf. Die Positionsermittlung der Lenkanordnung kann bei einer Lenkanordnung mit einem Zahnstangenlenkgetriebe beispielsweise mithilfe einer Positionsermittlungseinrichtung zur Ermittlung einer Zahnstangenposition erfolgen. Die Positionsermittlung der Lenkaktuatoreinrichtung kann beispielsweise mithilfe einer Positionsermittlungseinrichtung zur Ermittlung eines Rotorlagewinkel eines Rotors eines zugehörigen Lenkaktuators erfolgen. Die Positionsermittlung eines lenkbaren Rades kann beispielsweise mithilfe einer Berechnung basierend auf einem Einspurmodell erfolgen, insbesondere in Abhängigkeit von einem mittels eines absolutgebenden Lenkwinkelsensor an einer lenkgetriebeseitigen Lenkwelle erfassten Lenkwinkel.
Unter einer Feedback-Überwachungseinrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung wird eine Einrichtung verstanden, welche wenigstens eine Funktion zur Überwachung, insbesondere zur Erkennung, wenigstens eines Zustands der Feedback-Aktuatorvorrichtung in wenigstens einem Betriebszustand aufweist. Eine Synchronisierungs-Überwachungseinrichtung ist dementsprechend eine Einrichtung, welche wenigstens eine Funktion zur Überwachung, insbesondere zur Bestimmung, eines aktuellen Synchronisierungs-Versatzes zwischen einer aktuellen Position der Lenkeingabevorrichtung und einer aktuellen Position der Lenkanordnung, der Lenkaktuatoreinrichtung und/oder des wenigstens einen lenkbaren Fahrzeugrades aufweist.
Die Feedback-Überwachungseinrichtung und/oder die Synchronisierungs-Überwachungseinrichtung eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems können dabei jeweils separat ausgebildet sein, beispielsweise als ein separates Steuergerät, oder aber alternativ auch in die Steuerungseinrichtung oder in eine andere Steuerungseinrichtung oder eine andere Komponente integriert sein, insbesondere gemeinsam oder auch nur eine von ihnen. In einigen Fällen kann es insbesondere vorteilhaft sein, wenn die Feedback-Überwachungseinrichtung beispielsweise in die Feedback-Aktuatoreinrichtung integriert ist und/oder die Synchronisierungs-Überwachungseinrichtung in die Lenkaktuatoreinrichtung. Die Feedback-Überwachungseinrichtung und/oder die Synchronisierungs-Überwachungseinrichtung können jeweils auch auf mehrere Steuerungseinrichtungen, insbesondere mehrere Steuergeräte und/oder Komponenten verteilt sein.
Eine Steuerungseinrichtung im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Einrichtung zur zumindest teilweisen oder vollständigen Steuerung wenigstens einer Komponente, insbesondere zur zumindest teilweisen oder vollständigen Steuerung einer Komponente eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems, wobei die Steuerungseinrichtung wenigstens eine Funktion zur zumindest teilweisen oder vollständigen Steuerung wenigstens einer Komponente aufweist. Die Steuerungseinrichtung eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems kann dabei separat ausgebildet sein, beispielsweise als ein separates Steuergerät, oder aber alternativ mit einer oder mehreren anderen Überwachungs- und/oder Steuerungseinrichtungen in ein gemeinsames Steuergerät integriert sein, beispielsweise in ein zentrales Fahrwerksteuergerät. Auch können einzelne Funktionen und/oder Komponenten, insbesondere einzelne Hardware-Komponenten der Steuerungseinrichtung auch auf mehrere Steuerungseinrichtungen, insbesondere mehrere Steuergeräte verteilt sein.
Ein erfindungsgemäßes Steer-by-Wire-Lenksystem ist bevorzugt einerseits dazu ausgebildet und eingerichtet, in Abhängigkeit von einer Lenkeingabe eines Fahrers eine entsprechende Lenkanforderung zu ermitteln.
Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Steer-by-Wire-Lenksystem ferner selbstständig, d.h. unabhängig von einer Lenkeingabe eines Fahrers, d.h. insbesondere losgelöst von einer Lenkeingabe eines Fahrers, insbesondere die Steuerungseinrichtung eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems, dazu ausgebildet und eingerichtet, eine Lenkanforderung zu ermitteln, insbesondere automatisch. Eine Lenkanforderung kann aber auch von einer anderen Steuerungseinrichtung empfangen werden. Dies ermöglicht auf besonders einfache Art und Weise die Bereitstellung eines Steer-by-Wire-Lenksystems, welches ein autonomes Fahren ermöglicht.
Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Steer-by-Wire-Lenksystem, insbesondere die Steuerungseinrichtung, ferner zum Erfassen eines Fahrerwunsches hinsichtlich eines Fahrmodus ausgebildet, wobei der Fahrer insbesondere zwischen einem manuellen Steer-by-Wire-Betriebsmodus und einem autonomen Steer-by-Wire-Betriebsmodus wählen kann, wobei die Steuerungseinrichtung insbesondere dazu ausgebildet und eingerichtet ist, je nach erfasstem Fahrerwunsch die Lenkaktuatoreinrichtung und/oder die Feedback-Aktuatoreinrichtung entsprechend anzusteuern. Hierdurch kann ein besonders benutzerfreundliches Steer-by-Wire-Lenksystem bereitgestellt werden.
In einer besonderes bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Systems ist das Lenksystem insbesondere dazu ausgebildet in dem autonomen Steer-by-Wire-Betriebsmodus die Lenkeingabevorrichtung einzufahren, insbesondere in einer Instrumententafel oder dergleichen im Armaturenbrett vorzugsweise zu versenken, beispielsweise mithilfe einer Teleskopstange oder dergleichen, und im manuellen Steer-by-Wire-Betriebsmodus entsprechend bis in eine Lenkposition auszufahren. Hierdurch kann ein besonders benutzerfreundliches Steer-by-Wire-Lenksystem bereitgestellt werden.
Um ein Mitbewegen, insbesondere Mitdrehen der Lenkeingabevorrichtung im autonomen Steer-by-Wire-Betriebsmodus zu vermeiden, ist bei einem erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems insbesondere ein Arretieren der Lenkeingabevorrichtung bewirkbar, wobei vorzugsweise die Lenkeingabevorrichtung arretiert werden kann. Hierdurch kann ein besonders benutzerfreundliches Steer-by-Wire-Lenksystem bereitgestellt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung eines Steer-by-Wire-Lenksystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Steuerungseinrichtung ferner dazu ausgebildet und eingerichtet, in wenigstens einem Betriebszustand die Lenkaktuatoreinrichtung in Abhängigkeit von einem Fahrzustand anzusteuern, insbesondere zusätzlich, vorzugsweise in Abhängigkeit von einem aktuellen Fahrzustand. Hierdurch kann ein besonders vorteilhaftes Steer-by-Wire-Lenksystem bereitgestellt werden, insbesondere ein besonders gut beherrschbares Steer-by-Wire-Lenksystem.
Dazu weist das Steer-by-Wire-Lenksystem vorzugsweise ferner eine Fahrzustandserkennungseinrichtung auf, welche insbesondere dazu ausgebildet und eingerichtet ist, wenigstens eine Fahrzustandsgröße zu erfassen und/oder zu bestimmen, vorzugsweise wenigstens eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Querbeschleunigung, eine Längsbeschleunigung, eine Gierrate und/oder einen Schwimmwinkel, wobei die Fahrzustandserkennungseinrichtung insbesondere ferner dazu ausgebildet und eingerichtet ist, in Abhängigkeit von wenigstens einer erfassten oder bestimmten Fahrzustandsgröße, einen Fahrzustand zu erkennen. Darüber hinaus kann es in einigen Fällen vorteilhaft und/oder erforderlich sein, noch weitere Fahrzustandsgrößen zu erfassen, wie beispielsweise einen Gierwinkel und/oder eine Gierrate, einen Nickwinkel und/oder eine Nickrate, einen Wankwinkel und/oder eine Wankrate. Dies ermöglicht eine besonders vorteilhafte Ansteuerung der Lenkaktuatoreinrichtung in Abhängigkeit von einem Fahrzustand.
Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Steer-by-Wire-System, insbesondere die Fahrzustandserkennung dabei dazu ausgebildet und eingerichtet, ferner wenigstens ein den erkannten Fahrzustand charakterisierendes Fahrzustandssignal zu erzeugen und vorzugsweise auszugeben, insbesondere an die Steuerungseinrichtung, welche bevorzugt zum Empfangen und/oder Weiterverarbeiten des wenigstens einen Fahrzustandssignals ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine besonders einfache Ansteuerung der Lenkaktuatoreinrichtung in Abhängigkeit von einem Fahrzustand.
Besonders bevorzugt ist die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet und eingerichtet, in wenigstens einem Betriebszustand die Lenkaktuatoreinrichtung abhängig von einer Lenkeingabe sowie in Abhängigkeit von einem Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung und in Abhängigkeit von einem Fahrzustand, insbesondere in Abhängigkeit von wenigstens einem Fahrzustandssignal, anzusteuern und/oder in wenigstens einem Betriebszustand die Lenkaktuatoreinrichtung wenigstens in Abhängigkeit von einer Lenkeingabe sowie in Abhängigkeit von einem Synchronisierungs-Versatz und in Abhängigkeit von einem Fahrzustand, insbesondere in Abhängigkeit von wenigstens einem Fahrzustandssignal, anzusteuern.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines Steer-by-Wire-Lenksystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Steuerungseinrichtung insbesondere dazu ausgebildet und eingerichtet, in wenigstens einem Betriebszustand des Steer-by-Wire-Lenksystems die Lenkaktuatoreinrichtung in Abhängigkeit von einer aufgebrachten Lenkeingabe und wenigstens einer ermittelten Korrekturgröße anzusteuern, insbesondere in Abhängigkeit von einer Lenkeingabe-Korrekturgröße und/oder einer Fahrzustands-Korrekturgröße und/oder einer Synchronisierungs-Versatz-Korrekturgröße, zur Korrektur der eigentlich umzusetzenden definierten Radlenkbewegung, vorzugsweise in Abhängigkeit von einem Zustand des Steer-by-Wire-Lenksystems, insbesondere in Abhängigkeit von einem, insbesondere aktuellen, Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung, einem, insbesondere aktuellen, Fahrzustand und/oder einem, insbesondere aktuellen, Synchronisierungs-Versatz. Mittels einer Korrekturgröße kann auf besonders einfache Art und Weise eine Anpassung, insbesondere eine Korrektur, der Ansteuerung der Lenkaktuatoreinrichtung vorgenommen werden, um eine angemessene, insbesondere für die jeweilige Situation angemessene, insbesondere in der jeweiligen Situation besser passende, angemessenere Radlenkbewegung zu bewirken.
Jede Korrekturgröße kann dabei insbesondere eine Reduktionsgröße sein, d.h. einen die eigentliche Ansteuerung reduzierende Wirkung aufweisen, oder einen Verstärkungsgröße sein und eine die eigentliche Ansteuerung verstärkende Wirkung haben oder aber auch in einigen Fällen eine neutrale Wirkung aufweisen, d.h. im Ergebnis derart ermittelt worden sein, dass sich im Ergebnis weder eine reduzierende noch eine verstärkende Wirkung der eigentlichen, ursprünglichen, unkorrigierten Ansteuerung ergibt.
Jede Korrekturgröße dabei entweder beispielsweise ein linearer Offset, ein linearer oder nichtlinearer Faktor, eine Funktion oder ein Kennfeld oder eine Kombination daraus, wobei eine oder mehrere Korrekturgrößen besonders bevorzugt zumindest für einen Betriebszustand und/oder wenigstens einen Fahrzustand in Abhängigkeit von einem oder mehreren bedatbaren und/oder applizierbaren, jeweils hinterlegbaren Parametern ermittelt werden können. Hierdurch kann auf einfache Art und Weise eine gute Anpassung der Ansteuerung der Lenkaktuatoreinrichtung erreicht werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines Steer-by-Wire-Lenksystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Steuerungseinrichtung insbesondere dazu ausgebildet und eingerichtet, wenigstens eine Lenkeingabe-Korrekturgröße zu bestimmen, vorzugsweise zumindest teilweise in Abhängigkeit von einem Lenkeingabeweg, einer Lenkeingabegeschwindigkeit und/oder einer Lenkeingabebeschleunigung. Dadurch lässt sich eine besonders gute Anpassung beziehungsweise Korrektur der Ansteuerung der Lenkaktuatoreinrichtung erreichen. Insbesondere mithilfe der Lenkeingabegeschwindigkeit und/oder der Lenkeingabebeschleunigung lässt sich eine gute Anpassung/Korrektur und infolgedessen eine gute, einem tatsächlichen Fahrerwunsch nahekommende Ansteuerung erreichen, da die Lenkeingabegeschwindigkeit und/oder die Lenkeingabebeschleunigung ein gutes Maß darstellen, insbesondere in Verbindung mit dem genauen Fehlerzustands-Eintrittszeitpunkt der Feedback-Aktuatoreinrichtung, insbesondere bei einem Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung, wie abrupt und plötzlich die Lenkeingabe nach dem Eintritt des Fehlerzustands der Feedback-Aktuatoreinrichtung erfolgt ist, wobei insbesondere bei einer großen Differenz in diesen Größen vor dem Eintritt des Fehlerzustands und beim Eintritt und/oder unmittelbar nach Eintreten des Fehlerzustands der Feedback-Aktuatoreinrichtung eine nach Eintreten des Fehlerzustands vorgenommen Lenkeingabe mit hoher Wahrscheinlichkeit einen großen unerwünschten Teil aufweist, so dass in diesem Fall bevorzugt eine starke Korrektur erfolgt, während bei einer nur gerungen Differenz in diesen Größen insbesondere von einem nur kleinen, unerwünschten Anteil der Lenkeingabe ausgegangen werden kann, welcher nur eine geringe Korrektur erfordert.
Unter einem „Lenkeingabeweg“ wird dabei im Sinne der vorliegenden Erfindung der jeweils bei einer Lenkeingabe zurückgelegte Bewegungsweg der Lenkeingabevorrichtung verstanden, wobei der Lenkeingabeweg dabei grundsätzlich von der Art und Ausgestaltung der jeweiligen Lenkeingabevorrichtung abhängig ist und beispielsweise ein Lenkwinkel sein kann, z.B. bei einer drehbar gelagerten Lenkeingabevorrichtung wie einem Lenkrad oder dergleichen. Bei einem Schieber als Lenkeingabevorrichtung ist der Lenkeingabeweg hingegen bevorzugt eine gerade Strecke.
Entsprechend wird unter der „Lenkeingabegeschwindigkeit“ die Änderung des Lenkeingabewegs über der Zeit verstanden, d.h. die erste Ableitung des Lenkeingabewegs nach der Zeit.
Entsprechend wird unter der „Lenkeingabebeschleunigung“ die Änderung der Lenkeingabegeschwindigkeit über der Zeit verstanden, d.h. die zweite Ableitung des Lenkeingabewegs nach der Zeit.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines Steer-by-Wire-Lenksystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Steuerungseinrichtung insbesondere dazu ausgebildet und eingerichtet, wenigstens eine Lenkeingabe-Korrekturgröße zumindest teilweise oder vollständig in Abhängigkeit von einer vor dem Eintreten eines Fehlerzustands der Feedback-Aktuatoreinrichtung erfolgten und erfassten Lenkeingabe und/oder zumindest teilweise oder vollständig in Abhängigkeit von einer während eines Fehlerzustands der Feedback-Aktuatoreinrichtung erfolgten und erfassten Lenkeingabe zu bestimmen. Dadurch kann eine besonders gute Anpassung beziehungsweise Korrektur der Ansteuerung der Lenkaktuatoreinrichtung erreicht werden und trotz einer möglicherweise unangemessenen, nicht einem tatsächlichen Fahrerwunsch entsprechenden Lenkeingabe eine möglichst angemessene, einem tatsächlichen Fahrerwunsch entsprechende Radlenkbewegung bewirkt werden. Insbesondere lässt sich auf diese Weise in vielen Fällen gut auf eine tatsächlich gewünschte Lenkeingabe schließen, welche besonders bevorzugt einer Bestimmung wenigstens einer Lenkeingabe-Korrekturgröße zugrunde gelegt werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines Steer-by-Wire-Lenksystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Steuerungseinrichtung vorzugsweise dazu ausgebildet und eingerichtet, wenigstens eine Fahrzustands-Korrekturgröße zu bestimmen, vorzugsweise zumindest teilweise oder vollständig in Abhängigkeit von wenigstens einer erfassten Fahrzustandsgröße, insbesondere in Abhängigkeit von einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Querbeschleunigung, einer Längsbeschleunigung, einer Gierrate und/oder einem Schwimmwinkel. Darüber hinaus kann es in einigen Fällen vorteilhaft und/oder erforderlich sein, noch weitere Fahrzustandsgrößen zu erfassen, wie beispielsweise einen Gierwinkel und/oder eine Gierrate, einen Nickwinkel und/oder eine Nickrate, einen Wankwinkel und/oder eine Wankrate. Dies ermöglicht eine besonders vorteilhafte, korrigierte Ansteuerung der Lenkaktuatoreinrichtung in Abhängigkeit von einem Fahrzustand.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines Steer-by-Wire-Lenksystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Steuerungseinrichtung insbesondere dazu ausgebildet und eingerichtet, wenigstens eine Fahrzustands-Korrekturgröße zumindest teilweise oder vollständig in Abhängigkeit von einem vor dem Eintreten eines Fehlerzustands der Feedback-Aktuatoreinrichtung erfassten Fahrzustand und/oder zumindest teilweise oder vollständig in Abhängigkeit von einem während eines Fehlerzustands der Feedback-Aktuatoreinrichtung erfassten Fahrzustand zu bestimmen. Dadurch kann eine besonders gute Anpassung beziehungsweise Korrektur der Ansteuerung der Lenkaktuatoreinrichtung erreicht werden
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines Steer-by-Wire-Lenksystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Steuerungseinrichtung vorzugsweise ferner dazu ausgebildet und eingerichtet, wenigstens eine Versatz-Korrekturgröße zu bestimmen, insbesondere zumindest teilweise in Abhängigkeit von einer Größe des Synchronisierungs-Versatzes, einer absoluten Position der Lenkeingabevorrichtung und/oder einer absoluten Position der Lenkanordnung, der Lenkaktuatoreinrichtung und/oder des wenigstens einen lenkbaren Fahrzeugrades. Hierdurch kann auf besonders einfache und vorteilhafte Weise eine schnelle und situationsangepasste Synchronisierung erreicht werden.
Besonders bevorzugt ist die Steuerungseinrichtung eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems dabei dazu ausgebildet und eingerichtet, in wenigstens einem fehlerfreien Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung die Lenkaktuatoreinrichtung derart anzusteuern, dass auf eine im fehlerfreien Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung erfolgte Lenkeingabe hin, eine unkorrigierte, vordefinierte Radlenkbewegung bewirkt wird. Ist die zugehörige Korrekturgröße dabei ein Faktor, ist der Korrekturfaktor dabei vorzugweise gleich 1, im Falle eines Offsets vorzugsweise gleich 0.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines Steer-by-Wire-Lenksystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Steuerungseinrichtung insbesondere dazu ausgebildet und eingerichtet, in wenigstens einem Fehlerzustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung die Lenkaktuatoreinrichtung derart anzusteuern, insbesondere in Abhängigkeit von wenigstens einer Lenkeingabe-Korrekturgröße und/oder wenigstens einer Fahrzustands-Korrekturgröße, dass auf eine im Fehlerzustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung erfolgte Lenkeingabe hin eine korrigierte Radlenkbewegung bewirkt wird, insbesondere eine reduzierte Radlenkbewegung oder keine Radlenkbewegung. Dies hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, da es in den meisten Fällen beim Eintritt eines Fehlerzustands der Feedback-Aktuatoreinrichtung, insbesondere bei einem Ausfall, wenn plötzlich das Lenkmoment abfällt, zu einem „Überlenken“ kommt, was hierdurch reduziert bzw. in einigen Fällen sogar ganz vermieden werden kann.
Unter einer „reduzierten Radlenkbewegung“ wird dabei vorliegend eine Radlenkbewegung verstanden, die im Vergleich zu einer in einem fehlerfreien Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung auf die erfolgte Lenkeingabe hin eigentlich umzusetzenden, definierten Radlenkbewegung geringer ist, insbesondere definiert geringer, vorzugsweise um eine Korrekturgröße geringer. Ist die zugehörige Korrekturgröße dabei ein Faktor, ist der Korrekturfaktor dabei vorzugweise kleiner 1, im Falle eines Offsets vorzugsweise kleiner 0.
Wird keine Radlenkbewegung bewirkt, wird die Radlenkbewegung unterdrückt, d.h. die Lenkaktuatoreinrichtung insbesondere derart angesteuert, dass keine Radlenkbewegung bewirkt wird.
Besonders bevorzugt kann die Lenkaktuatoreinrichtung dabei in Abhängigkeit von wenigstens einer Lenkeingabe-Korrekturgröße und/oder wenigstens einer Fahrzustands-Korrekturgröße angesteuert werden, wobei die wenigstens eine Lenkeingabe-Korrekturgröße und/oder die wenigstens eine Fahrzustands-Korrekturgröße insbesondere derart gewählt sind, dass auf die im Fehlerzustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung erfolgte Lenkeingabe hin die gewünschte, korrigierte Radlenkbewegung bewirkt wird.
Durch eine fahrzustandsabhängige Korrektur kann auf einfache Art und Weise eine fahrsituationsabhängige Ansteuerung der Lenkaktuatoreinrichtung erreicht werden, insbesondere in einem Fehlerzustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung und damit eine zielgerichtetere und sicherere Ansteuerung. Dadurch kann beispielsweise die Gefahr reduziert oder sogar ganz vermieden werden, dass in bestimmten Situationen, z.B. bei Kurvenfahrt, eine Lenkeingabe und damit ein Fahrerwunsch zu Unrecht unterdrückt wird oder unerwünscht hoch umgesetzt wird, was beispielsweise bei dynamischer Fahrt auf einer kurvigen Landstraße gefährlich werden könnte.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines Steer-by-Wire-Lenksystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Steuerungseinrichtung insbesondere dazu ausgebildet und eingerichtet, in einem fehlerfreien Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung, insbesondere nur in einem fehlerfreien Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung, die Lenkaktuatoreinrichtung in Abhängigkeit von einer Lenkeingabe sowie in Abhängigkeit von einem Synchronisierungs-Versatz und/oder einer Versatz-Korrekturgröße anzusteuern. Hierdurch kann eine schnelle „Wieder-Synchronisation“ erreicht werden und damit eine höhere fehlerfreie Verfügbarkeit eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines Steer-by-Wire-Lenksystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Steuerungseinrichtung vorzugsweise dazu ausgebildet und eingerichtet, die Lenkaktuatoreinrichtung in Abhängigkeit von einem Synchronisierungs-Versatz und/oder einer Versatz-Korrekturgröße derart anzusteuern, dass auf eine bei einem bestehenden Synchronisierungs-Versatz im fehlerfreien Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung erfolgte Lenkeingabe hin, eine gegenüber einer in einem fehlerfreien Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung ohne einen Synchronisierungs-Versatz auf die erfolgte Lenkeingabe hin eigentlich umzusetzenden, definierten Radlenkbewegung korrigierte Radlenkbewegung bewirkt wird, insbesondere eine korrigierte Radlenkbewegung, die zu einer Verringerung des Synchronisierungs-Versatzes führt. Hierdurch lässt sich besonders einfache und vorteilhafte Ansteuerung der Lenkaktuatoreinrichtung erreichen.
Vorzugsweise kann die Lenkaktuatoreinrichtung dabei in Abhängigkeit von wenigstens einer Versatz-Korrekturgröße angesteuert werden, wobei die Versatz-Korrekturgröße besonders bevorzugt derart gewählt ist, dass auf eine im fehlerfreien Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung erfolgte Lenkeingabe hin die gewünschte, den Versatz verringernde korrigierte Radlenkbewegung bewirkt wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines Steer-by-Wire-Lenksystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Steuerungseinrichtung bevorzugt dazu ausgebildet und eingerichtet, die Lenkaktuatoreinrichtung in Abhängigkeit von einem Synchronisierungs-Versatz und/oder einer Versatz-Korrekturgröße derart anzusteuern, dass eine korrigierte Radlenkbewegung bewirkt wird, welche dazu führt, dass bei Erreichen einer Referenzposition der Lenkeingabevorrichtung, insbesondere bei Erreichen einer Geradeausfahr-Position der Lenkeingabevorrichtung, ein Synchronisierungs-Versatz ausgeglichen ist, wobei die Versatz-Korrekturgröße vorzugsweise derart gewählt ist, dass auf eine im fehlerfreien Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung erfolgte Lenkeingabe hin die gewünschte, den Versatz ausgleichende korrigierte Radlenkbewegung bewirkt wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines Steer-by-Wire-Lenksystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Steer-by-Wire-Lenksystem besonders bevorzugt derart ausgebildet, dass eine Radlenkbewegung zur Verringerung eines Synchronisierungs-Versatzes nur während oder unmittelbar in Folge einer von einem Fahrer aufgebrachten Lenkeingabe bewirkbar ist. D.h. vorzugsweise ist eine Radlenkbewegung grundsätzlich nur während einer Lenkeingabe bewirkbar. Dadurch kann ein Gefühl eines „Selbstlenkers“ vermieden werden, wodurch ein hohes Sicherheitsgefühl bei einem Fahrer erzeugt werden kann und eine hohe Akzeptanz des Steer-by-Wire-Lenksystems erreicht werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines Steer-by-Wire-Lenksystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Steer-by-Wire-Lenksystem ferner insbesondere derart ausgebildet, dass eine Radlenkbewegung zur Verringerung eines Synchronisierungs-Versatzes nur in gleichsinniger Richtung zu einer vom Fahrer aufgebrachten Lenkeingabe bewirkbar ist. D.h. vorzugsweise ist eine Radlenkbewegung grundsätzlich nur gleichsinnig möglich. Dadurch kann eine irritierende, entgegen der Lenkeingabe resultierende Fahrzeugreaktion und/oder ein Gefühl eines „Selbstlenkers“ vermieden werden, wodurch ein hohes Sicherheitsgefühl bei einem Fahrer erzeugt werden kann und eine hohe Akzeptanz des Steer-by-Wire-Lenksystems erreicht werden kann.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb eines funktionsgemäß in einem Fahrzeug eingebauten Steer-by-Wire-Lenksystems gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei wenigstens ein lenkbares Fahrzeugrad mit der Lenkaktuatoreinrichtung der Lenkanordnung verbunden ist, ist gekennzeichnet durch die Schritte:

- Prüfen des Zustands der Feedback-Aktuatoreinrichtung, insbesondere mittels der Feedback-Aktuator-Überwachungseinrichtung, und
- Ansteuern der Lenkaktuatoreinrichtung, insbesondere mittels der Steuerungseinrichtung, abhängig von einer Lenkeingabe sowie in Abhängigkeit vom Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung.

In einer vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, wenn ein Fehlerzustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung erkannt worden ist, die Lenkaktuatoreinrichtung vorzugsweise derart angesteuert, insbesondere mittels der Steuerungseinrichtung, dass eine korrigierte Radlenkbewegung bewirkt wird, insbesondere eine reduzierte Radlenkbewegung oder keine Radlenkbewegung, wobei die Lenkaktuatoreinrichtung dazu vorzugsweise ferner in Abhängigkeit von wenigstens einer Lenkeingabe-Korrekturgröße und/oder einer Fahrzustands-Korrekturgröße angesteuert wird. Dies hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, da es in den meisten Fällen beim Eintritt eines Fehlerzustands der Feedback-Aktuatoreinrichtung, insbesondere bei einem Ausfall, wenn plötzlich das Lenkmoment abfällt, zu einem „Überlenken“ kommt, was hierdurch reduziert bzw. in einigen Fällen sogar ganz vermieden werden kann. In einigen Fällen kann alternativ, aber auch verstärkte Radlenkbewegung vorteilhaft sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, wenn ein fehlerfreier Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung erkannt worden ist, ein Synchronisierungs-Versatz zwischen einer aktuellen Position der Lenkeingabevorrichtung und einer aktuellen Position der Lenkaktuatoreinrichtung und/oder des wenigstens einen lenkbaren Fahrzeugrades bestimmt, insbesondere mittels der Synchronisierungs-Überwachungseinrichtung, insbesondere in einem weiteren Schritt, und falls ein Synchronisierungs-Versatz vorliegt, die Lenkaktuatoreinrichtung ferner in Abhängigkeit von dem von der Synchronisierungs-Überwachungseinrichtung ermittelten Synchronisierungs-Versatz angesteuert, vorzugsweise in Abhängigkeit von einem Synchronisierungs-Versatz und einer Versatz-Korrekturgröße.
Vorzugsweise wird dabei, insbesondere in einem fehlerfreien Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung, insbesondere nur in einem fehlerfreien Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung, die Lenkaktuatoreinrichtung in Abhängigkeit von einer Lenkeingabe sowie in Abhängigkeit von einem Synchronisierungs-Versatz und/oder einer Versatz-Korrekturgröße angesteuert. Hierdurch kann eine schnelle „Wieder-Synchronisation“ erreicht werden und damit eine höhere fehlerfreie Verfügbarkeit eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems.
Besonders bevorzugt wird die Lenkaktuatoreinrichtung dabei in Abhängigkeit von einem Synchronisierungs-Versatz und/oder einer Versatz-Korrekturgröße derart angesteuert, dass auf eine bei einem bestehenden Synchronisierungs-Versatz im fehlerfreien Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung erfolgte Lenkeingabe hin, eine gegenüber einer in einem fehlerfreien Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung ohne einen Synchronisierungs-Versatz auf die erfolgte Lenkeingabe hin eigentlich umzusetzenden, definierten Radlenkbewegung korrigierte Radlenkbewegung bewirkt wird, insbesondere eine korrigierte Radlenkbewegung, die zu einer Verringerung des Synchronisierungs-Versatzes führt. Hierdurch lässt sich besonders einfache und vorteilhafte Ansteuerung der Lenkaktuatoreinrichtung erreichen.
Vorzugsweise wird die Lenkaktuatoreinrichtung dabei in Abhängigkeit von wenigstens einer Versatz-Korrekturgröße angesteuert, wobei die Versatz-Korrekturgröße besonders bevorzugt derart gewählt ist, dass auf eine im fehlerfreien Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung erfolgte Lenkeingabe hin die gewünschte, den Versatz verringernde korrigierte Radlenkbewegung bewirkt wird.
Vorzugsweise wird die Lenkaktuatoreinrichtung dabei in Abhängigkeit von einem Synchronisierungs-Versatz und/oder einer Versatz-Korrekturgröße derart angesteuert, dass eine korrigierte Radlenkbewegung bewirkt wird, welche dazu führt, dass bei Erreichen einer Referenzposition der Lenkeingabevorrichtung, insbesondere bei Erreichen einer Geradeausfahr-Position der Lenkeingabevorrichtung, ein Synchronisierungs-Versatz ausgeglichen ist, wobei die Versatz-Korrekturgröße vorzugsweise derart gewählt ist, dass auf eine im fehlerfreien Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung erfolgte Lenkeingabe hin die gewünschte, den Versatz ausgleichende korrigierte Radlenkbewegung bewirkt wird. Dies ermöglicht eine besonders bedienerfreundliche Synchronisation und irritiert einen Fahrer wenig.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Radlenkbewegung zur Verringerung eines Synchronisierungs-Versatzes nur während oder unmittelbar in Folge einer von einem Fahrer aufgebrachten Lenkeingabe bewirkbar wird. D.h. vorzugsweise wird eine Radlenkbewegung grundsätzlich nur während einer Lenkeingabe bewirkt. Dadurch kann ein Gefühl eines „Selbstlenkers“ vermieden werden, wodurch ein hohes Sicherheitsgefühl bei einem Fahrer erzeugt werden kann und eine hohe Akzeptanz des Steer-by-Wire-Lenksystems erreicht werden kann.
Weiter bevorzugt wird eine Radlenkbewegung zur Verringerung eines Synchronisierungs-Versatzes dabei nur in gleichsinniger Richtung zu einer vom Fahrer aufgebrachten Lenkeingabe bewirkt, insbesondere stets. D.h. vorzugsweise wird eine Radlenkbewegung grundsätzlich nur gleichsinnig umgesetzt. Dadurch kann eine irritierende, entgegen der Lenkeingabe resultierende Fahrzeugreaktion und/oder ein Gefühl eines „Selbstlenkers“ vermieden werden, wodurch ein hohes Sicherheitsgefühl bei einem Fahrer erzeugt werden kann und eine hohe Akzeptanz des Steer-by-Wire-Lenksystems erreicht werden kann.
Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung kann insbesondere ein Kraftfahrzeug sein und ist dadurch gekennzeichnet, dass es ein Steer-by-Wire-Lenksystem aufweist, das gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist und/oder das zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.
Die in Bezug auf ein erfindungsgemäßes Steer-by-Wire-Lenksystem beschriebenen, vorteilhaften Ausgestaltungen und deren Vorteile gelten entsprechend auch für ein erfindungsgemäßes Verfahren sowie für ein erfindungsgemäßes Fahrzeug und umgekehrt.
Die vorgenannten und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung auch aus den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich genommen schutzfähige Ausführungen darstellen können, sofern diese technisch möglich sind.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten, jedoch nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems sowie anhand eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens weiter erläutert, wobei die Erfindung dazu in den beigefügten Figuren schematisch und teilweise stark vereinfacht dargestellt ist. 1 zeigt in Prinzipdarstellung einen grundsätzlichen schematischen Aufbau eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems. 2 zeigt ein Flussdiagramm mit den einzelnen Schritten eines Ausführungsbeispiels zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren.
1 zeigt in Prinzipdarstellung exemplarisch einen schematischen Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems 100, welches eine Lenkeingabevorrichtung 10 aufweist, welche bei diesem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems 100 ein Lenkrad 10 ist, das drehfest mit einer fahrerseitigen bzw. lenkradseitigen Lenkwelle 11 verbunden ist und über welches durch eine entsprechende Bewegung, in diesem Fall durch eine Drehung um die Rotationsachse der lenkradseitigen Lenkwelle 11, eine Lenkanforderung, d.h. eine gewünschte Lenkeingabe, in diesem Fall eine vom Fahrer gewünschte Lenkeingabe, in diesem Fall ein Lenkradwinkel δ aufgebracht werden kann.
Des Weiteren weist das Steer-by-Wire-Lenksystem 100 erfindungsgemäß eine Feedback-Aktuatoreinrichtung 30, eine Steuerungseinrichtung 50 sowie eine Lenkanordnung 120 auf.
Mittels der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 kann bei diesem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems 100 dabei ein definiertes Feedback-Lenkmoment an der Lenkeingabevorrichtung 10 erzeugt werden, insbesondere ein Widerstands-Lenkmoment und/oder ein Rückstellmoment. Somit kann eine haptische Rückmeldung, insbesondere ein haptisches Feedback, an den Fahrer erzeugt werden, wodurch sich ein besonders vorteilhaftes Lenkgefühl erreichen lässt, insbesondere ein einem konventionellen, mechanischen Lenksystem ähnliches oder vergleichbares Lenkgefühl.
Zur Erzeugung des Feedback-Lenkmomentes kann die Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 von der Steuerungseinrichtung 50 entsprechend angesteuert werden, insbesondere über einen Signal- und Kommunikationspfad P2, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems 100 das Feedback-Lenkmoment insbesondere in Abhängigkeit von dem über das Lenkrad 10 aufgebrachten Lenkwinkel δ und in Abhängigkeit von mehreren Fahrzustandsgrößen, wie beispielsweise einer Fahrzeuggeschwindigkeit v_x , einer Längs- und oder Querbeschleunigung a_x bzw. a_y , einer Gierrate ψ̇ und/oder einem Schwimmwinkel β, erzeugt werden kann. Der Lenkwinkel δ kann in diesem Fall dabei mittels eines absolutgebenden Lenkwinkelsensors 40 erfasst werden und über einen Signal- und Kommunikationspfad P1 and die Steuerungseinrichtung 50 übermittelt werden.
Das Steer-by-Wire-Lenksystem 100 weist ferner erfindungsgemäß eine Lenkanordnung 120 auf, welche bei diesem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems 100 eine radseitige bzw. lenkgetriebeseitige Lenkwelle 60 aufweist, welche an ihrem einen Ende, in diesem Fall dem radseitigen Ende, mechanisch mit einer Zahnstange eines Lenkgetriebes 80 gekoppelt ist, welche wiederum über eine linke Spurstange 81 und eine rechte Spurstange 81 mit den lenkbaren Rädern 82 eines Fahrzeugs verbunden ist, beispielsweise mit den lenkbaren Vorderrädern. Die Lenkanordnung 120 umfasst ferner eine Lenkaktuatoreinrichtung 70, mittels welcher eine Lenkbewegung der lenkbaren Räder 82, insbesondere ein Verschwenken der lenkbaren Räder 82, insbesondere um einen Radlenkwinkel α, bewirkt werden kann, insbesondere gemäß einer von der Steuerungseinrichtung 50 ermittelten Sollvorgabe, welche bei diesem Ausführungsbeispiel über einen Signalpfad P4 mit der Lenkaktuatoreinrichtung 70 signal- und kommunikationsverbunden ist.
Die Steuerungseinrichtung 50 ist dabei insbesondere dazu ausgebildet und eingerichtet, die Lenkaktuatoreinrichtung 70 derart anzusteuern, dass eine gewünschte Radlenkbewegung bewirkt wird, wobei die Steuerungseinrichtung 50 bei diesem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lenksystems 100 dabei sowohl dazu ausgebildet ist, die Lenkaktuatoreinrichtung 70 in Abhängigkeit von einer durch einen Fahrer aufgebrachten Lenkeingabe, insbesondere in Abhängigkeit von einem aufgebrachten Lenkeingabeweg, in diesem Fall einem aufgebrachten Lenkwinkel δ, anzusteuern, als auch dazu, vorzugsweise in einem anderem Betriebsmodus des Steer-by-Wire-Lenksystems 100, insbesondere in einem „Autonomes-Fahren-Modus“, selbst eine entsprechende Lenkanforderung zu ermitteln, insbesondere ohne ein aktives Lenken des Fahrers, so dass mit diesem Steer-by-Wire-Lenksystem 100 auch ein hochautomatisiertes bzw. autonomes Fahren möglich ist.
Die Sollvorgabe zur Ansteuerung der Lenkaktuatoreinrichtung 70 wird bei diesem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems 100 dabei mithilfe entsprechender hinterlegter, insbesondere bedatbarer und/oder applizierbarer Funktionen, Parameter und Kennfeldern ermittelt, insbesondere in Abhängigkeit von einer durch einen Fahrer aufgebrachten Lenkeingabe oder einer automatisch ermittelten Lenkanforderung sowie in Abhängigkeit von einem erfassten Fahrzustand bzw. in Abhängigkeit von einer oder mehreren erfassten Fahrzustandsgrößen, wie beispielsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit v_x , der Längs- und oder Querbeschleunigung a_x bzw. a_y , der Gierrate ψ̇ und/oder dem Schwimmwinkel β und/oder in Abhängigkeit von einer oder mehreren weiteren Zustandsgrößen.
Das Übersetzungsverhältnis zwischen einer aufgebrachten Lenkeingabe, in diesem Fall einem aufgebrachten Lenkwinkel δ, und einer resultierenden, bewirkten Radlenkbewegung α muss dabei nicht konstant sein, sondern kann aufgrund der fehlenden mechanischen Verbindung zwischen der Lenkeingabevorrichtung 10 und den lenkbaren Rädern 82 jeweils an eine aktuelle Fahrsituation angepasst werden, was sich auf einfache Art und Weise durch eine entsprechende Ansteuerung der Lenkaktuatoreinrichtung 70 erreichen lässt.
Erfindungsgemäß weist das Steer-by-Wire-Lenksystem 100 ferner eine Feedback-Aktuator-Überwachungseinrichtung 51 zur Überwachung der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 auf, welche dazu ausgebildet und eingerichtet ist, wenigstens einen Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 zu erkennen, insbesondere wenigstens einen Fehlerzustand, und im Fehlerfall vorzugsweise ein Fehlersignal an die Steuerungseinrichtung 50 zu übermitteln, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel die Feedback-Aktuator-Überwachungseinrichtung 51 in die Steuerungseinrichtung 50 integriert ist. Alternativ könnte die Feedback-Aktuator-Überwachungseinrichtung 51 beispielsweise auch in die Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 oder eine andere, hier nicht gezeigte Steuerungseinrichtung integriert werden.
Die Steuerungseinrichtung 50 ist gemäß der vorliegenden Erfindung ferner dazu ausgebildet und eingerichtet, in wenigstens einem Betriebszustand des Steer-by-Wire-Lenksystems 100 die Lenkaktuatoreinrichtung 70 abhängig von einer Lenkeingabe und in Abhängigkeit von einem Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 anzusteuern, wobei bei diesem Steer-by-Wire-Lenksystem 100 die Steuerungseinrichtung 50 dazu ausgebildet und eingerichtet ist, in einem Fehlerzustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 die Lenkaktuatoreinrichtung 70 in Abhängigkeit von wenigstens einer Lenkeingabe-Korrekturgröße und wenigstens einer Fahrzustands-Korrekturgröße derart anzusteuern, dass auf eine im Fehlerzustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 erfolgte Lenkeingabe hin eine korrigierte Radlenkbewegung bewirkt wird, insbesondere eine reduzierte Radlenkbewegung oder keine Radlenkbewegung. Hierdurch kann auf besonders einfache Art und Weise ein unbeabsichtigtes „Überlenken“ beim Eintritt eines Fehlerzustands der Feedback-Aktuatoreinrichtung, insbesondere bei einem Ausfall, wenn plötzlich das Lenkmoment abfällt, reduziert bzw. in einigen Fällen sogar vollständig ausgeglichen oder unterdrückt werden und infolgedessen eine unerwünschte und für die jeweilige Fahrsituation unangemessene oder gegebenenfalls sogar gefährliche Fahrzeugreaktion vermieden werden.
Für eine besonders vorteilhafte Ansteuerung der Lenkaktuatoreinrichtung im Fehlerfall ist die Steuerungseinrichtung 50 bei diesem Steer-by-Wire-Lenksystems 100 dabei dazu ausgebildet und eingerichtet, wenigstens eine Lenkeingabe-Korrekturgröße in Abhängigkeit vom aufgebrachten Lenkwinkel δ, einer Lenkwinkelgeschwindigkeit δ̇ sowie einer Lenkeingabebeschleunigung δ̈ zu bestimmen, wobei wenigstens eine Lenkeingabe-Korrekturgröße dabei jeweils in Abhängigkeit von einem über eine definierte Zeit vor dem Eintritt des Fehlerzustands erfassten Lenkwinkel δ, einer über eine definierte Zeit vor dem Eintritt des Fehlerzustands erfassten Lenkwinkelgeschwindigkeit δ̇̇ und einer über eine definierte Zeit vor dem Eintritt des Fehlerzustands erfassten Lenkwinkelbeschleunigung δ̈ sowie jeweils in Abhängigkeit von einem beim oder nach dem Eintritt des Fehlerzustands über eine definierte Zeit erfassten Lenkwinkel δ, einer in dieser Zeit erfassten Lenkwinkelgeschwindigkeit δ̇ und einer in dieser Zeit erfassten Lenkwinkelbeschleunigung δ̈bestimmt werden kann.
Dadurch kann eine besonders gute, an eine eigentlich gewünschte Lenkeingabe angepasste Radlenkbewegung bewirkt werden.
Da es während des Betriebs eines vorbeschriebenen Steer-by-Wire-Lenksystems 100 zu einem Synchronisierungs-Versatz kommen kann, welcher sich nachteilig auf die Verfügbarkeit des Lenksystems 100 auswirken kann, weist das Steer-by-Wire-Lenksystem 100 ferner eine Synchronisierungs-Überwachungseinrichtung 52 auf, welche erfindungsgemäß dazu ausgebildet und eingerichtet ist, in wenigstens einem Betriebszustand des Steer-by-Wire-Lenksystems 100 einen Synchronisierungs-Versatz zwischen einer aktuellen Position der Lenkeingabevorrichtung 10 und einer aktuellen Position der Lenkanordnung 120, bei diesem Ausführungsbeispiel von der Zahnstange, und der Lenkaktuatoreinrichtung 70, in diesem Fall von einem zugehörigen Lenkaktuator, zu bestimmen und die Lenkaktuatoreinrichtung 70 in Abhängigkeit von dem von der Synchronisierungs-Überwachungseinrichtung 52 ermittelten Synchronisierungs-Versatz anzusteuern.
Zur Bestimmung der Position der Lenkanordnung und der Lenkaktuatoreinrichtung weist dieses Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems 100 ferner jeweils entsprechende, hier nicht dargestellte Positionsermittlungseinrichtungen auf, insbesondere eine Positionsermittlungseinrichtung zur Ermittlung einer absoluten Position s der Zahnstange und zur Ermittlung einer Rotorlageposition, insbesondere eines Rotorlagewinkels y des Lenkaktuators.
Die Synchronisierungs-Überwachungseinrichtung 52 ist bei diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls in die Steuerungseinrichtung 50 integriert, wobei die beiden Überwachungseinrichtungen 51 und 52 vorliegend über einen Signalpfad P3 auch miteinander signal- und kommunikationsverbunden sind. Die Synchronisierungs-Überwachungseinrichtung 52 könnte aber alternativ beispielsweise auch in die Lenkaktuatoreinrichtung 70 oder eine andere, hier nicht gezeigte Steuerungseinrichtung integriert sein.
Vorliegend ist die Steuerungseinrichtung 50 dazu ausgebildet und eingerichtet, die Lenkaktuatoreinrichtung 70 in Abhängigkeit von einem Synchronisierungs-Versatz sowie einer Versatz-Korrekturgröße anzusteuern, insbesondere derart, dass auf eine bei einem bestehenden Synchronisierungs-Versatz im fehlerfreien Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 erfolgte Lenkeingabe hin eine korrigierte Radlenkbewegung bewirkt wird, die zu einer Verringerung des Synchronisierungs-Versatzes führt, insbesondere derart, dass bei Erreichen einer Referenzposition der Lenkeingabevorrichtung 10, insbesondere bei (Wieder-)Erreichen einer Geradeausfahr-Position der Lenkeingabevorrichtung 10, ein Synchronisierungs-Versatz ausgeglichen ist.
Um eine Irritation eines Fahrers zu vermeiden, insbesondere das Gefühl eines Selbstlenkers, kann bei diesem Steer-by-Wire-Lenksystem 100 eine Radlenkbewegung zur Verringerung eines Synchronisierungs-Versatzes dabei nur während oder unmittelbar in Folge einer von einem Fahrer aufgebrachten Lenkeingabe bewirkt werden und nur gleichsinnig zur Lenkeingabe, d.h. nur in die gleiche Richtung.
2 zeigt ein Flussdiagramm mit den einzelnen Schritten S0, S1 und S2 eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems 100, wobei dieses Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens nach einem Start S0 einen ersten Schritt S1 aufweist, in welchem eine Lenkeingabe erfasst wird sowie einen zweiten Schritt S2, in welchem ein Fahrzustand erfasst wird, wobei die Schritte S1 und S2 auch gleichzeitig oder in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden können und/oder auch nach einem nächsten Schritt S3, in dem erfindungsgemäß ein Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 geprüft wird, insbesondere ob ein Fehlerzustand vorliegt oder nicht.
Liegt ein Fehlerzustand vor („+“), d.h. wird in Schritt S3 ein Fehlerzustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 erkannt, insbesondere ein Ausfall, wird in einem weiteren Schritt S5a wenigstens eine Korrekturgröße bestimmt, insbesondere wenigstens eine Lenkeingabe-Korrekturgröße, insbesondere in Abhängigkeit von einem Lenkeingabeweg, einer Lenkeingabegeschwindigkeit und einer Lenkeingabebeschleunigung, d.h. vorliegend insbesondere in Abhängigkeit von einem aufgebrachten Lenkwinkel δ, einer Lenkwinkelgeschwindigkeit δ̈ sowie einer Lenkeingabebeschleunigung δ, sowie wenigstens eine Fahrzustands-Korrekturgröße, insbesondere in Abhängigkeit von einer erfassten Fahrzustandsgröße, vorliegend insbesondere in Abhängigkeit von einer Fahrzeuggeschwindigkeit v_x , einer Längs- und oder Querbeschleunigung a_x bzw. a_y , einer Gierrate ψ̇ und/oder einem Schwimmwinkel β, und in einem weiteren Schritt S6a die Lenkaktuatoreinrichtung 70 entsprechend angesteuert, insbesondere in Abhängigkeit von einer aufgebrachten Lenkeingabe, einem aktuellen Fahrzustand und den ermittelten Korrekturgrößen, bevor das Verfahren in Schritt S7 endet. Die Korrekturgröße(n) wird/werden dabei derart bestimmt, dass die bewirkte Radlenkbewegung zu einer der Situation angemessenen Fahrzeugreaktion führt, insbesondere zu einer der eigentlichen, von einem Fahrer gewünschten Fahrzeugreaktion möglichst nahekommenden Fahrzeugreaktion.
Liegt kein Fehlerzustand vor („-“), d.h. wird in Schritt S3 ein fehlerfreier Zustand Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 erkannt, wird in einem Schritt S4 geprüft, ob ein Synchronisierungs-Versatz vorliegt. Falls ja („+), wird in einem nächsten Schritt S5b wenigstens eine Korrekturgröße bestimmt, insbesondere wenigstens eine Versatz-Korrekturgröße, und in einem weiteren Schritt S6b die Lenkaktuatoreinrichtung 70 entsprechend angesteuert, insbesondere in Abhängigkeit von einer aufgebrachten Lenkeingabe, einem aktuellen Fahrzustand und den ermittelten Korrekturgrößen, bevor das Verfahren in Schritt S7 endet.
Die Versatz-Korrekturgröße(n) wird/werden dabei derart bestimmt, dass auf eine bei einem bestehenden Synchronisierungs-Versatz im fehlerfreien Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 erfolgte Lenkeingabe hin eine korrigierte Radlenkbewegung bewirkt wird, die zu einer Verringerung des Synchronisierungs-Versatzes führt, insbesondere derart, dass bei Erreichen einer Referenzposition der Lenkeingabevorrichtung 10, insbesondere bei (Wieder-)Erreichen einer Geradeausfahr-Position der Lenkeingabevorrichtung 10, ein Synchronisierungs-Versatz ausgeglichen ist.
Um eine Irritation eines Fahrers zu vermeiden, insbesondere das Gefühl eines Selbstlenkers, wird eine Radlenkbewegung zur Verringerung eines Synchronisierungs-Versatzes dabei nur während oder unmittelbar in Folge einer von einem Fahrer aufgebrachten Lenkeingabe ausgelöst und nur gleichsinnig zur Lenkeingabe, d.h. nur in die gleiche Richtung.
Wird in Schritt S4 festgestellt, dass kein Synchronisierungs-Versatz vorliegt („-“), wird keine Versatz-Korrekturgröße bestimmt und die Lenkaktuatoreinrichtung 70 derart angesteuert, dass die eigentlich umzusetzende Radlenkbewegung bewirkt wird. Alternativ kann auch eine neutrale Versatz-Korrekturgröße bestimmt werden, d.h. eine Versatz-Korrekturgröße, welche weder zu einer Reduzierung noch zu einer Verstärkung der eigentlich umzusetzenden Radlenkbewegung führt, d.h. beispielsweise ein Korrekturfaktor von 1.
Die Schritte S1 bis S7 können dabei beliebig oft wiederholt werden.
Selbstverständlich ist eine Vielzahl an Abwandlungen, insbesondere von konstruktiven Abwandlungen, zu dem erläuterten Ausführungsbeispiel möglich, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.
Bezugszeichenliste

100: Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems
10: Lenkeingabevorrichtung, Lenkrad
11: lenkradseitige Lenkwelle
30: Feedback-Aktuatoreinrichtung
40: Lenkwinkelsensor
50: Steuerungseinrichtung
51: Feedback-Aktuator-Überwachungseinrichtung
52: Synchronisierungs-Überwachungseinrichtung
60: lenkgetriebeseitige Lenkwelle
70: Lenkaktuatoreinrichtung
80: Lenkgetriebe
81: Spurstange
82: lenkbares Fahrzeugrad
120: Lenkanordnung
ax: Längsbeschleunigung
ay: Querbeschleunigung
α: Radlenkwinkel
β: Schwimmwinkel
δ: Lenkwinkel an der Lenkeingabevorrichtung
δ̇: Lenkwinkelgeschwindigkeit an der Lenkeingabevorrichtung
δ̈̈: Lenkwinkelbeschleunigung an der Lenkeingabevorrichtung
ψ: Gierrate
P1... P4: Signalpfad
s: Zahnstangenposition
S0... S7: Verfahrensschritte
vx: Fahrzeuggeschwindigkeit
y: Lenkaktuator-Position
+: ,,ja“
-: „nein“

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102016009684 A1 [0004, 0005]

Claims

Steer-by-Wire-Lenksystem (100) für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug zum Lenken wenigstens eines lenkbaren Fahrzeugrades (82) in einem funktionsgemäßen Einbauzustand des Steer-by-Wire-Lenksystems (100) in einem Fahrzeug, aufweisend - eine Lenkeingabevorrichtung (10) zur Lenkeingabe durch einen Fahrer, - eine Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) zur Erzeugung eines definierten, von einer Lenkeingabe und/oder einem Fahrzustand abhängigen Feedback-Lenkmomentes an der Lenkeingabevorrichtung (10), - eine mit wenigstens einem lenkbaren Fahrzeugrad (82) verbindbare Lenkanordnung (120) mit einer Lenkaktuatoreinrichtung (70), - eine Steuerungseinrichtung (50) und - eine Feedback-Aktuator-Überwachungseinrichtung (51), wobei die Feedback-Aktuator-Überwachungseinrichtung (51) dazu ausgebildet und eingerichtet ist, in wenigstens einem Betriebszustand des Steer-by-Wire-Lenksystems (100) wenigstens einen Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) zu erkennen, insbesondere wenigstens einen Fehlerzustand, und wobei die Steuerungseinrichtung (50) dazu ausgebildet und eingerichtet ist, in wenigstens einem Betriebszustand des Steer-by-Wire-Lenksystems (100) die Lenkaktuatoreinrichtung (70) abhängig von einer Lenkeingabe sowie in Abhängigkeit von einem Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) anzusteuern, dadurch gekennzeichnet, dass das Steer-by-Wire-Lenksystem (100) (100) ferner eine Synchronisierungs-Überwachungseinrichtung (52) aufweist, wobei die Synchronisierungs-Überwachungseinrichtung (52) dazu ausgebildet und eingerichtet ist, in wenigstens einem Betriebszustand des Steer-by-Wire-Lenksystems (100) einen Synchronisierungs-Versatz zwischen einer aktuellen Position der Lenkeingabevorrichtung (10) und einer aktuellen Position der Lenkanordnung (120), der Lenkaktuatoreinrichtung (70) und/oder des wenigstens einen lenkbaren Fahrzeugrades (82) zu bestimmen, und wobei die Steuerungseinrichtung (50) ferner dazu ausgebildet und eingerichtet ist, in wenigstens einem Betriebszustand des Steer-by-Wire-Lenksystems (100) die Lenkaktuatoreinrichtung (70) ferner in Abhängigkeit von dem von der Synchronisierungs-Überwachungseinrichtung (52) ermittelten Synchronisierungs-Versatz anzusteuern.
Steer-by-Wire-Lenksystem (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (50) ferner dazu ausgebildet und eingerichtet ist, in wenigstens einem Betriebszustand die Lenkaktuatoreinrichtung (70) in Abhängigkeit von einem Fahrzustand anzusteuern, insbesondere zusätzlich.
Steer-by-Wire-Lenksystem (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (50) dazu ausgebildet und eingerichtet ist, in wenigstens einem Betriebszustand des Steer-by-Wire-Lenksystems (100) die Lenkaktuatoreinrichtung (70) in Abhängigkeit von einer aufgebrachten Lenkeingabe und wenigstens einer ermittelten Korrekturgröße anzusteuern, insbesondere in Abhängigkeit von einer Lenkeingabe-Korrekturgröße und/oder einer Fahrzustands-Korrekturgröße und/oder einer Synchronisierungs-Versatz-Korrekturgröße, zur Korrektur der eigentlich umzusetzenden definierten Radlenkbewegung, vorzugsweise in Abhängigkeit von einem Zustand des Steer-by-Wire-Lenksystems (100), insbesondere in Abhängigkeit von einem Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30), einem Fahrzustand und/oder einem Synchronisierungs-Versatz.
Steer-by-Wire-Lenksystem (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (50) dazu ausgebildet und eingerichtet ist, wenigstens eine Lenkeingabe-Korrekturgröße zu bestimmen, vorzugsweise zumindest teilweise in Abhängigkeit von einem Lenkeingabeweg (δ) einer Lenkeingabegeschwindigkeit (δ̇) und/oder einer Lenkeingabebeschleunigung (δ̈).
Steer-by-Wire-Lenksystem (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (50) dazu ausgebildet und eingerichtet ist, wenigstens eine Lenkeingabe-Korrekturgröße zumindest teilweise in Abhängigkeit von einer vor dem Eintreten eines Fehlerzustands der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) erfolgten und erfassten Lenkeingabe und/oder zumindest teilweise in Abhängigkeit von einer während eines Fehlerzustands der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) erfolgten und erfassten Lenkeingabe zu bestimmen.
Steer-by-Wire-Lenksystem (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (50) dazu ausgebildet und eingerichtet ist, wenigstens eine Fahrzustands-Korrekturgröße zu bestimmen, vorzugsweise zumindest teilweise in Abhängigkeit von wenigstens einer erfassten Fahrzustandsgröße (v_x, a_x, a_y, ψ̇, β), insbesondere in Abhängigkeit von einer Fahrzeuggeschwindigkeit (v_x), einer Querbeschleunigung (a_y), einer Längsbeschleunigung (a_x), einer Gierrate (ψ̇) und/oder einem Schwimmwinkel (β).
Steer-by-Wire-Lenksystem (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (50) dazu ausgebildet und eingerichtet ist, wenigstens eine Fahrzustands-Korrekturgröße zumindest teilweise in Abhängigkeit von einem vor dem Eintreten eines Fehlerzustands der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) erfassten Fahrzustand und/oder zumindest teilweise in Abhängigkeit von einem während eines Fehlerzustands der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) erfassten Fahrzustand zu bestimmen.
Steer-by-Wire-Lenksystem (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (50) dazu ausgebildet und eingerichtet ist, wenigstens eine Versatz-Korrekturgröße zu bestimmen, insbesondere zumindest teilweise in Abhängigkeit von einer Größe des Synchronisierungs-Versatzes, einer absoluten Position der Lenkeingabevorrichtung (10) und/oder einer absoluten Position der Lenkanordnung (120), der Lenkaktuatoreinrichtung (70) und/oder des wenigstens einen lenkbaren Fahrzeugrades (82).
Steer-by-Wire-Lenksystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (50) dazu ausgebildet und eingerichtet ist, in wenigstens einem Fehlerzustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) die Lenkaktuatoreinrichtung (70) derart anzusteuern, insbesondere in Abhängigkeit von wenigstens einer Lenkeingabe-Korrekturgröße und/oder wenigstens einer Fahrzustands-Korrekturgröße, dass auf eine im Fehlerzustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) erfolgte Lenkeingabe hin eine korrigierte Radlenkbewegung bewirkt wird, insbesondere eine reduzierte Radlenkbewegung oder keine Radlenkbewegung.
Steer-by-Wire-Lenksystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (50) dazu ausgebildet und eingerichtet ist, in einem fehlerfreien Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30), insbesondere nur in einem fehlerfreien Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30), die Lenkaktuatoreinrichtung (70) in Abhängigkeit von einer Lenkeingabe sowie in Abhängigkeit von einem Synchronisierungs-Versatz und/oder einer Versatz-Korrekturgröße anzusteuern.
Steer-by-Wire-Lenksystem (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (50) dazu ausgebildet und eingerichtet ist, die Lenkaktuatoreinrichtung (70) in Abhängigkeit von einem Synchronisierungs-Versatz und/oder einer Versatz-Korrekturgröße derart anzusteuern, dass auf eine bei einem bestehenden Synchronisierungs-Versatz im fehlerfreien Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) erfolgte Lenkeingabe hin, eine gegenüber einer in einem fehlerfreien Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) ohne einen Synchronisierungs-Versatz auf die erfolgte Lenkeingabe hin eigentlich umzusetzenden, definierten Radlenkbewegung korrigierte Radlenkbewegung bewirkt wird, insbesondere eine korrigierte Radlenkbewegung, die zu einer Verringerung des Synchronisierungs-Versatzes führt.
Steer-by-Wire-Lenksystem (100) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (50) dazu ausgebildet und eingerichtet ist, die Lenkaktuatoreinrichtung (70) in Abhängigkeit von einem Synchronisierungs-Versatz und/oder einer Versatz-Korrekturgröße derart anzusteuern, dass eine korrigierte Radlenkbewegung bewirkt wird, welche dazu führt, dass bei Erreichen einer Referenzposition der Lenkeingabevorrichtung (10), insbesondere bei Erreichen einer Geradeausfahr-Position der Lenkeingabevorrichtung (10), ein Synchronisierungs-Versatz ausgeglichen ist.
Steer-by-Wire-Lenksystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steer-by-Wire-Lenksystem (100) derart ausgebildet ist, dass eine Radlenkbewegung zur Verringerung eines Synchronisierungs-Versatzes nur während oder unmittelbar in Folge einer von einem Fahrer aufgebrachten Lenkeingabe bewirkbar ist.
Steer-by-Wire-Lenksystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steer-by-Wire-Lenksystem (100) derart ausgebildet ist, dass eine Radlenkbewegung zur Verringerung eines Synchronisierungs-Versatzes nur in gleichsinniger Richtung zu einer vom Fahrer aufgebrachten Lenkeingabe bewirkbar ist.
Verfahren zum Betrieb eines funktionsgemäß in einem Fahrzeug eingebauten Steer-by-Wire-Lenksystems, das nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ausgebildet ist, wobei wenigstens ein lenkbares Fahrzeugrad (82) mit der Lenkaktuatoreinrichtung (70) der Lenkanordnung (120) verbunden ist, gekennzeichnet durch die Schritte: - Prüfen (S3) des Zustands der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30), insbesondere mittels der Feedback-Aktuator-Überwachungseinrichtung (51), und - Ansteuern (S6a, S6b) der Lenkaktuatoreinrichtung (70), insbesondere mittels der Steuerungseinrichtung (50), abhängig von einer Lenkeingabe sowie in Abhängigkeit vom Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30).
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn ein Fehlerzustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) erkannt worden ist, die Lenkaktuatoreinrichtung (70) derart angesteuert wird, insbesondere mittels der Steuerungseinrichtung (50), dass eine korrigierte Radlenkbewegung bewirkt wird, insbesondere eine reduzierte Radlenkbewegung oder keine Radlenkbewegung, wobei die Lenkaktuatoreinrichtung (70) dazu vorzugsweise ferner in Abhängigkeit von wenigstens einer Lenkeingabe-Korrekturgröße und/oder einer Fahrzustands-Korrekturgröße angesteuert wird (S6a).
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn ein fehlerfreier Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) erkannt worden ist, ein Synchronisierungs-Versatz zwischen einer aktuellen Position der Lenkeingabevorrichtung und einer aktuellen Position der Lenkaktuatoreinrichtung und/oder des wenigstens einen lenkbaren Fahrzeugrades bestimmt wird, vorzugsweise mittels der Synchronisierungs-Überwachungseinrichtung (52), insbesondere in einem weiteren Schritt (S4), und falls ein Synchronisierungs-Versatz vorliegt, die Lenkaktuatoreinrichtung (70) ferner in Abhängigkeit von dem ermittelten Synchronisierungs-Versatz angesteuert wird (S6b), vorzugsweise in Abhängigkeit von einem Synchronisierungs-Versatz und einer Versatz-Korrekturgröße.
Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einem Steer-by-Wire-Lenksystem (100), dadurch gekennzeichnet, dass das Steer-by-Wire-Lenksystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ausgebildet ist und/oder zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 15 bis 17.