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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Lenksystems für ein Kraftfahrzeug und ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug zur Durchführung des Verfahrens.
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In Lenksystemen für Kraftfahrzeuge, bei denen keine feste Zuordnung zwischen der an einer Lenkhandhabe eingestellten Handhabestellung und der Radstellung der gelenkten Räder besteht, können ungewollt Stellungsabweichungen zwischen der Handhabestellung und der Radstellung auftreten. Zu solchen Lenksystemen zählen insbesondere aktive Lenksysteme mit Überlagerungslenkung zur stufenlosen Anpassung der Lenkübersetzung, und Steer-by-Wire Lenksysteme, bei denen keine mechanische Verbindung zwischen der Lenkhandhabe und den gelenkten Rädern besteht.
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Steer-by-Wire-Lenksysteme sind die Nachfolgesysteme von konventionellen elektrischen Servolenkungen (EPAS), die hauptsächlich zur Realisierung von verschiedenen Fahrsicherheitsfunktionen und für das automatisierte Fahren entwickelt wurden. Steer-by-Wire-Lenksysteme umfassen zwei Hauptelemente: einen Lenksteller zum Einstellen eines Radlenkwinkels der gelenkten Räder, und einen Feedback-Aktuator zum Bereitstellen einer Lenkbetätigungskraft an der Lenkhandhabe des Fahrzeugs. Zwischen diesen Elementen werden Steuerungsbefehle auf elektronischem Wege übertragen. In Steer-by-Wire-Lenksystemen können Stellungsabweichungen zwischen der Stellung des Lenkhandhabe und der Stellung der Räder insbesondere dadurch auftreten, dass die Lenkhandhabe bei ausgeschalteter Zündung betätigt wird. Ferner kann eine verminderte Leistungsfähigkeit des Lenkstellers beispielsweise aufgrund von zu niedriger Batteriespannung oder erhöhten Temperaturen, oder ein zeitweises Blockieren des Lenkstellers, beispielsweise durch einen Bordstein, zu Stellungsabweichungen führen.
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Da der Lenkradwinkel in vielen Fahrzeugassistenzsystemen eine wichtige Eingangsgröße ist, können solche auch als Lenkradwinkel-Offset bezeichneten Stellungsabweichungen zu Komforteinbußen führen. Beispielsweise kann es bei einer aktiven Dämpferregelung in Kurvenfahrten zu erhöhten Wankbewegungen kommen, wenn die Dämpferregelung von einem Lenkwinkel ausgeht, der nicht mehr der tatsächlichen Fahrspur entspricht.
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Aus
DE 10 2008 026 233 B4 ist daher ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Lenkradwinkel-Offsetkompensation in einem Kraftfahrzeug mit einer Fahrzeugmodell-Einheit bekannt, in der ein Fahrzeugmodell abgelegt ist, mittels dessen in Abhängigkeit eines erfassten Lenkradwinkels, einer Fahrzeuggeschwindigkeit und eines angenommenen Lenkradwinkel-Offsets eine Gierrate berechnet wird. Die berechnete Gierrate wird mit einer gemessenen Gierrate in einer Fehlerberechnungseinheit verglichen, wobei deren Differenz eine Fehler-gleichung bildet, aus der dann ein Lenkradwinkel-Offset bestimmt wird, der dann in das Fahrzeugmodell zurückgeführt wird. Auf diese Weise kann der Lenkradwinkel-Offset iterativ bestimmt und signaltechnisch kompensiert werden. Nachteilig ist, dass durch die signaltechnische Kompensation des Lenkradwinkel-Offsets hingenommen werden muss, dass die Neutralstellung des Lenkrads nicht mehr der Geradeausfahrt entspricht. Dies kann beim Fahrer zu Irritationen und unbeabsichtigtem Lenkverhalten führen, wodurch die Sicherheit von Fahrer und Fahrzeug beeinträchtigt ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung eines Lenksystems für ein Kraftfahrzeug und ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, durch das die Steuerbarkeit des Kraftfahrzeugs verbessert und dessen Sicherheit erhöht wird.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung eines Lenksystems mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Lenksystem mit den Merkmalen des Anspruchs 14.
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In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung genannt.
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Entsprechend dem Anspruch 1 wird ein Verfahren zur Steuerung eines Lenksystems für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, wobei das Lenksystem eine elektronische Steuereinrichtung zur Ansteuerung eines auf gelenkte Räder wirkenden Lenkstellers mittels eines Stellsignals, um die gelenkten Räder gemäß einer wählbaren Zuordnungsfunktion in Abhängigkeit einer an einer Lenkhandhabe aufgebrachten Handhabestellung zu verschwenken, aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst
- a) Erfassen der Handhabestellung und einer Lenkgeschwindigkeit der Lenkhandhabe,
- b) Erfassen einer Radstellung der gelenkten Räder,
- c) Bestimmen einer Stellungsabweichung zwischen der Handhabestellung und der Radstellung unter Berücksichtigung der Zuordnungsfunktion,
- d) wenn eine vorgebbare Mindestlenkgeschwindigkeit und/oder eine vorgebbare Mindestfahrgeschwindigkeit überschritten wird, Anpassen der Radstellung durch Beaufschlagen des Stellsignals für den Lenksteller mit einem Korrektursignal, das die Stellungsabweichung mit einer vorgebbaren Korrekturfunktion reduziert.
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Die Korrekturfunktion kann auch als Korrekturgeschwindigkeit dargestellt sein. Wenn im Folgenden einfach von Korrekturgeschwindigkeit gesprochen wird, ist mit dem Begriff auch eine komplexe Korrekturfunktion mit umfasst.
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Es kann vorgesehen sein, die Stellungsabweichung zu tolerieren und kein Korrektursignal zur Reduktion der Stellungsabweichung zu generieren, solange eine vorgebbare Mindestfahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und eine vorgebbare Mindestlenkgeschwindigkeit der Lenkhandhabe nicht überschritten wird.
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Hierdurch wird ein Verfahren zur Steuerung eines Lenksystems geschaffen, bei dem ein automatischer Ausgleich einer Stellungsabweichung zwischen der Handhabestellung und der tatsächlich gefahrenen Radstellung hergestellt wird, damit die Handhabestellung unter Berücksichtigung der gültigen Zuordnungsfunktion mit der Radstellung korrespondiert. Der automatische Ausgleich erfolgt durch Beaufschlagen des Stellsignals des Lenkstellers mit einem Korrektursignal, wodurch das Fahrzeug zu jeder Zeit steuerbar bleibt und die Sicherheit erhöht ist.
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Um Irritationen beim Fahrer zu vermeiden, die durch Lenkeingriffe entgegen der Absicht des Fahrers erzeugt werden könnten, ist vorgesehen, dass der Ausgleich nur dann erfolgt, wenn der Fahrer ohnehin die Absicht hat, den Fahrzustand des Fahrzeugs zu ändern. Der Ausgleich erfolgt deshalb unter der Bedingung, dass die Fahrgeschwindigkeit und/oder die Lenkgeschwindigkeit einen vorgebbaren Mindestwert überschreitet. Auf diese Weise können Lenkeingriffe weitgehend unbemerkt vom Fahrer erfolgen. Im Hinblick auf Lenkkomfort und Betriebssicherheit kritische Situationen eines Lenkeingriffs unmittelbar nach dem Start der Zündung oder des Motors bei stehendem, ungelenktem Fahrzeug werden vermieden.
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Vorzugsweise wird abhängig davon, ob die Lenkgeschwindigkeit größer als die vorgegebene Mindestlenkgeschwindigkeit ist oder nicht, die vorzugebende Korrekturfunktion mittels unterschiedlicher Berechnungsvorschriften bestimmt. Dadurch kann der Lenkeingriff zum Ausgleich der Stellungsabweichung situationsangepasst so durchgeführt werden, dass der Lenkeingriff für den Fahrer kaum spürbar ist und zugleich eine möglichst geringe Abweichung von der gewünschten Fahrspur gewährleistet ist.
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Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn oberhalb der vorgegebenen Mindestlenkgeschwindigkeit die Korrekturfunktion als eine Korrekturgeschwindigkeit gemäß einem linearen oder nicht-linearen, monoton steigenden Zusammenhang abhängig von der Lenkgeschwindigkeit vorgegeben wird. Durch die Abhängigkeit der Korrekturgeschwindigkeit von der Lenkgeschwindigkeit werden Stellungsabweichungen besonders effektiv und zugleich für den Fahrer unbemerkt ausgeglichen, beispielsweise bei Parkmanövern, die hohe Lenkgeschwindigkeiten erfordern. Vorteilhaft ist, dass insbesondere Ausparkmanöver häufig kurz nach dem Start des Fahrzeugs durchgeführt werden, so dass der Ausgleich frühzeitig bereits vor Beginn der eigentlichen Fahrt erfolgt.
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Vorzugsweise wird bei Lenkgeschwindigkeiten oberhalb der vorgegebenen Mindestlenkgeschwindigkeit die Korrekturfunktion als eine Korrekturgeschwindigkeit gemäß einem linearen oder nicht-linearen, monoton fallenden Zusammenhang abhängig von der Fahrgeschwindigkeit vorgegeben. Durch die Reduzierung der Korrekturgeschwindigkeit bei höheren Fahrgeschwindigkeiten wird sichergestellt, dass der Fahrer in jeder Fahrsituation die Kontrolle über das Fahrzeug behält und der Lenkeingriff zu keiner Gefährdung führt.
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Insbesondere kann sich die Korrekturfunktion als eine Korrekturgeschwindigkeit aus der Multiplikation eines von der Lenkgeschwindigkeit und eines von der Fahrgeschwindigkeit abhängigen Geschwindigkeitsanteils berechnen.
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Es kann ferner vorgesehen sein, dass bei einer Lenkgeschwindigkeit oberhalb der vorgegebenen Mindestlenkgeschwindigkeit die Korrekturfunktion durch eine Korrekturgeschwindigkeit ausgebildet ist, die auf 50%, bevorzugt auf 30% und besonders bevorzugt auf 15% einer durch das Stellsignal bewirkten Stellgeschwindigkeit begrenzt wird.
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Vorzugsweise kann die Korrekturfunktion mit einem positiven oder entsprechend einem negativen Vorzeichen relativ zu der erfassten Lenkgeschwindigkeit vorgegeben werden, abhängig davon, ob die Lenkgeschwindigkeit in Richtung einer Vergrößerung oder entsprechend einer Verkleinerung der Stellungsabweichung wirkt.
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Bei Lenkgeschwindigkeiten kleiner oder gleich der vorgegebenen Mindestlenkgeschwindigkeit ist es vorteilhaft, wenn die Korrekturgeschwindigkeit einen festen, vorbestimmten Wert annimmt. Hierdurch wird erreicht, dass auch bei Beginn einer Fahrt ohne Lenkmanöver eine durch die zwischenzeitliche Abschaltung des Lenksystems verursachte Stellungsabweichung frühzeitig ausgeglichen wird.
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Vorzugsweise ist die Mindestfahrgeschwindigkeit im Bereich von 0-6 km/h gewählt. Die Mindestlenkgeschwindigkeit der Lenkhandhabe ist vorzugsweise im Bereich von 0-5 Winkelgrad/Sekunde gewählt.
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Das Anpassen der Radstellung kann beispielsweise beendet werden, wenn die Stellungsabweichung einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet.
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Für einen beschleunigten Ausgleich von Stellungsabweichungen ist es zudem vorteilhaft, wenn die Lenkhandhabe während des Schritts des Anpassens von einem Feedback-Aktuator des Lenksystems mit einem Drehmoment beaufschlagt wird, das auf eine zusätzliche Reduzierung der Stellungsabweichung durch Anpassung der Handhabestellung hinwirkt. Dadurch wird das Rückstellmoment der Lenkhandhabe in die Neutralstellung so beeinflusst, dass bei der Rückstellung zugleich ein Ausgleich der Stellungsabweichung erfolgt. Das für den Fahrer gewohnte Rückstellmoment des Lenkrads wird somit vorteilhaft genutzt zum unbemerkten Ausgleich von Stellungsabweichungen. Das Lenksystem kann insbesondere ein Steer-by-Wire-Lenksystem sein.
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Die vorgenannte Aufgabe wird vorrichtungsmäßig gelöst durch ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug umfassend:
- - eine Lenkhandhabe mit mindestens einem Handhabesensor zur Erfassung einer Handhabestellung und einer Lenkgeschwindigkeit der Lenkhandhabe,
- - einen auf gelenkte Räder wirkenden, elektronisch geregelten Lenksteller zur Verschwenkung der gelenkten Räder,
- - einen Positionssensor zur Erfassung einer Radstellung der gelenkten Räder,
- - einen Geschwindigkeitssensor zur Bestimmung der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs,
- - eine mit dem Handhabesensor, dem Positionssensor, dem Geschwindigkeitssensor und dem Lenksteller verbundene elektronische Steuereinrichtung zur Ansteuerung des Lenkstellers in Abhängigkeit der von dem Handhabesensor erfassten Handhabestellung und der Lenkgeschwindigkeit, der von dem Positionssensor erfassten Radstellung und der von dem Geschwindigkeitssensor erfassten Fahrgeschwindigkeit,
wobei das Lenksystem dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Verfahrensschritte auszuführen.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen. Die Erfindung wird nachstehend anhand des in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
- 1 zeigt schematisch den Aufbau eines Lenksystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, das eingerichtet ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 2 zeigt schematisch ein mit dem Lenksystem gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 1 ausgestattetes Fahrzeug in Draufsicht,
- 3 zeigt schematisch eine Frontalansicht des Lenksystems gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 1,
- 4 zeigt schematisch die Reduzierung einer Stellungsabweichung bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In 1 ist schematisch ein Lenksystem 1 für ein Kraftfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Das Lenksystem 1 umfasst eine Lenkhandhabe 3 mit mindestens einem Handhabesensor 19 (vgl. 3) zur Erfassung einer Handhabestellung α und einer Lenkgeschwindigkeit der Lenkhandhabe 3, einen auf gelenkte Räder 10 wirkenden Lenksteller 9 zur Verschwenkung der gelenkten Räder 10, einen Positionssensor 15 zur Erfassung einer Radstellung β der gelenkten Räder 10 und einen Geschwindigkeitssensor 14 zur Bestimmung der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs. Das Lenksystem 1 weist ferner eine elektronische Steuereinrichtung 7 auf, die mit dem Handhabesensor 19 über Signalleitung 6, dem Positionssensor 15 über Signalleitung 17, dem Geschwindigkeitssensor 14 über Signalleitung 16 und dem Lenksteller 9 über Signalleitung 8 verbunden ist. Die elektronische Steuereinrichtung 7 ist zur Ansteuerung des Lenkstellers 9 in Abhängigkeit der von dem Handhabesensor erfassten Handhabestellung α und der Lenkgeschwindigkeit, der von dem Positionssensor 15 erfassten Radstellung β und der von dem Geschwindigkeitssensor 14 erfassten Fahrgeschwindigkeit ausgebildet.
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Das in 1 dargestellte Lenksystem 1 ist ein Steer-by-Wire-Lenksystem. An einer Lenkwelle 2 ist ein Drehwinkelsensor als Handhabesensor 19 angebracht, der über eine Signalleitung 6 mit der Steuereinrichtung 7 verbunden ist. Der Drehwinkelsensor erfasst einen Lenkradwinkel der vom Fahrer durch Drehen der als Lenkrad ausgebildeten Lenkhandhabe 3 aufgebracht wird. Daraus kann eine Lenkradwinkelgeschwindigkeit bestimmt werden. Alternativ kann die Lenkradwinkelgeschwindigkeit auch direkt gemessen werden. Zusätzlich kann auch ein Lenkmoment erfasst werden.
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An der Lenkwelle 2 ist ein Feedback-Aktuator 4 angebracht, welcher dazu dient, die Rückwirkungen von der Fahrbahn 5 auf das Lenkrad 3 zu simulieren und somit dem Fahrer eine Rückmeldung über das Lenk- und Fahrverhalten des Fahrzeugs zu geben.
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Der Fahrerlenkwunsch wird über den vom Drehwinkelsensor gemessenen Drehwinkel der Lenkwelle 2 über die Signalleitung 6 an die Steuereinrichtung 7 übertragen. Die Steuereinrichtung 7 überträgt den Fahrerlenkwunsch unter Berücksichtigung einer wählbaren Zuordnungsfunktion zwischen dem Lenkradwinkel und einem Radlenkwinkel in Form eines Stellsignals über eine Signalleitung 8 an den elektrischen Lenksteller 9, welcher die Stellung der gelenkten Räder 10 steuert. Der Lenksteller 9 wirkt über ein Lenkstangen-Lenkgetriebe 11, wie im Beispiel als ein Zahnstangen-Lenkgetriebe ausgebildet, sowie über Spurstangen 12 mittelbar auf die gelenkten Räder 10, die um den Radlenkwinkel verschwenkt sind.
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Die Steuereinheit 7 übernimmt bevorzugt auch die Ansteuerung des Feedback-Aktuators 4 über die Signalleitung 13. Der Feedback-Aktuator 4 ist dazu ausgebildet, beim Überschreiten eines vordefinierten Verdrehwinkels der Lenkwelle 2 ein weiteres Verdrehen der Lenkwelle 2 zu blockieren. Der Feedback-Aktuator 4 stellt somit einen Endanschlag für die Lenkwelle 2 bzw. das Lenkrad bereit.
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Die Steuereinheit 7 ist weiterhin über eine Signalleitung 16 mit dem Fahrgeschwindigkeitssensor 14 verbunden, der ein Fahrgeschwindigkeitssignal übermittelt. Abhängig von der erfassten Fahrgeschwindigkeit kann die Steuereinheit eine Zuordnungsfunktion zwischen der erfassten Handhabestellung α und der Radstellung β auswählen, um die Lenkübersetzung der Fahrsituation anzupassen.
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Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Stellung der gelenkten Räder 10 über einen Positionssensor 15 an der Zahnstange 18 erfasst. Das entspricht dem gewohnten Lenkgefühl des Fahrers am meisten. Alternativ kann die Radstellung β der gelenkten Räder 10 beispielsweise aber auch durch einen Rotorpositionssensor im Lenksteller 9 bestimmt werden.
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2 und 3 veranschaulichen die Radstellung der gelenkten Räder in Form des Radlenkwinkels β im Vergleich zur Handhabestellung in Form des Lenkradlenkwinkels α. Bei einem Verdrehen des Lenkrads 3 um den Lenkradlenkwinkel α bewirkt die Steuereinrichtung 7 eine Verschiebung der Zahnstange 18 um eine Wegstrecke dX, die einer Auslenkung der Räder 10 auf den Radlenkwinkel β entspricht. Wie in 3 dargestellt wird der Lenkradwinkel α durch einen Handhabesensor 19 erfasst. Der Motor M des Lenkstellers 9 wird solange aktiviert bis der Positionssensor 15 eine Verschiebung der Zahnstange 18 um eine Wegstrecke dX registriert hat, die dem Radlenkwinkel β entspricht.
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Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben, das mittels des in den 1 bis 3 dargestellten Lenksystems ausgeführt werden kann.
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Wie bereits vorstehend ausgeführt, weist das Lenksystem 1 für Kraftfahrzeuge eine elektronische Steuereinrichtung 7 zur Ansteuerung des auf die gelenkten Räder 10 wirkenden Lenkstellers 9 mittels eines Stellsignals auf, um die gelenkten Räder 10 gemäß einer wählbaren Zuordnungsfunktion in Abhängigkeit von der an der Lenkhandhabe 3 aufgebrachten Handhabestellung α zu verschwenken. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die folgenden Verfahrensschritte ausgeführt:
- a) Erfassen der Handhabestellung α und einer Lenkgeschwindigkeit der Lenkhandhabe 3,
- b) Erfassen einer Radstellung β der gelenkten Räder 10,
- c) Bestimmen einer Stellungsabweichung A zwischen der Handhabestellung α und der Radstellung β unter Berücksichtigung der Zuordnungsfunktion, wobei im Beispiel vorgesehen ist, die Stellungsabweichung zu tolerieren, solange eine vorgebbare Mindestfahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und eine vorgebbare Mindestlenkgeschwindigkeit der Lenkhandhabe 3 nicht überschritten werden,
- d) wenn die Mindestlenkgeschwindigkeit und/oder die Mindestfahrgeschwindigkeit überschritten wird, Anpassen der Radstellung β durch Beaufschlagen des Stellsignals für den Lenksteller 9 mit einem Korrektursignal, das die Stellungsabweichung A mit einer vorgebbaren Korrekturfunktion oder Korrekturgeschwindigkeit reduziert.
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Die Schritte a) und b) können dabei auch in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden.
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Zur Erfassung der Stellungsabweichung A wird bevorzugt die Handhabestellung α zunächst gemäß der gewählten Zuordnungsfunktion in eine Soll-Radstellung γ umgerechnet und die Stellungsabweichung A dann als Differenz zwischen Soll-Radstellung γ und Radstellung β bestimmt (vgl. 4). Alternativ kann aber auch aus der Radstellung β zunächst eine Soll-Handhabestellung berechnet werden. In diesem Fall ergibt sich die Stellungsabweichung A als Differenz aus Soll-Handhabestellung und Handhabestellung α.
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Vorzugsweise wird die vorzugebende Korrekturfunktion bzw. Korrekturgeschwindigkeit mittels unterschiedlicher Berechnungsvorschriften bestimmt, abhängig davon, ob die Lenkgeschwindigkeit größer als die vorgegebene Mindestlenkgeschwindigkeit ist oder nicht.
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Bei einer Lenkgeschwindigkeit oberhalb der vorgegebenen Mindestlenkgeschwindigkeit kann die Korrekturgeschwindigkeit gemäß einem linearen oder nicht-linearen, monoton steigenden Zusammenhang abhängig von der Lenkgeschwindigkeit vorgegeben werden.
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Alternativ oder zusätzlich dazu kann bei einer Lenkgeschwindigkeit oberhalb der vorgegebenen Mindestlenkgeschwindigkeit die Korrekturgeschwindigkeit gemäß einem linearen oder nicht-linearen, monoton fallenden Zusammenhang abhängig von der Fahrgeschwindigkeit vorgegeben werden. Insbesondere kann die Korrekturgeschwindigkeit sich aus der Multiplikation eines von der Lenkgeschwindigkeit und eines von der Fahrgeschwindigkeit abhängigen Geschwindigkeitsanteils berechnen. Dadurch wird eine Resynchronisierung von Lenkhandhabe und gelenkten Rädern auf Grundlage der Fahrgeschwindigkeit und der Lenkeingabe erzielt, die schnell und sicher unter Aufrechterhaltung der Lenkbarkeit des Fahrzeugs erfolgt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bei einer Lenkgeschwindigkeit oberhalb der vorgegebenen Mindestlenkgeschwindigkeit die Korrekturgeschwindigkeit auf 50%, bevorzugt auf 30% und besonders bevorzugt auf 15% der durch das Stellsignal bewirkten Stellgeschwindigkeit begrenzt. Dadurch, dass der Lenkeingriff auf einen Bruchteil der vom Fahrer selbst beabsichtigten Lenkbewegung begrenzt wird, ist sichergestellt, dass der Lenkeingriff vom Fahrer nicht als störend empfunden und in vielen Fällen sogar unbemerkt bleibt.
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Die Korrekturgeschwindigkeit wird vorzugsweise mit einem positiven oder entsprechend einem negativen Vorzeichen relativ zu der erfassten Lenkgeschwindigkeit vorgegeben, abhängig davon, ob die Lenkgeschwindigkeit in Richtung einer Vergrößerung oder entsprechend einer Verkleinerung der Stellungsabweichung A wirkt. Dadurch kann die Stellungsabweichung A bei Lenkeingaben in beiden Drehrichtungen effektiv verringert werden, indem die Zahnstange entweder schneller oder langsamer bewegt wird als es der erfassten Lenkgeschwindigkeit entspricht. Wenn die Korrekturgeschwindigkeit zusätzlich auf einen Bruchteil der vom Stellsignal bewirkten Stellgeschwindigkeit begrenzt wird, kann sichergestellt werden, dass der Lenkeingriff zum Ausgleich der Stellungsabweichung A zu keinem Verstellen der gelenkten Räder entgegen der vom Fahrer beabsichtigten Lenkrichtung führt.
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Weiterhin kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Korrekturgeschwindigkeit bei Lenkgeschwindigkeiten kleiner oder gleich der vorgegebenen Mindestlenkgeschwindigkeit einen festen, vorgebbaren Wert annimmt. Insbesondere ist in diesem Fall ein schneller Ausgleich der Stellungsabweichung wünschenswert. Der vorgebbare Wert für die Korrekturgeschwindigkeit des Radlenkwinkels wird daher vorzugsweise im Bereich von 5 Winkelgrad pro Sekunde bis 10 Winkelgrad pro Sekunde gewählt. Der vorgebbare Wert für die Korrekturgeschwindigkeit kann auch auf Basis einer Adaptionszeit bestimmt werden, innerhalb derer die Stellungsabweichung auszugleichen ist. Die Adaptionszeit wird vorzugsweise im Bereich von 0-30 Sekunden, besonders bevorzugt im Bereich von 0-10 Sekunden gewählt.
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Die Mindestfahrgeschwindigkeit wird vorzugsweise im Bereich von 0-6 km/h gewählt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Mindestfahrgeschwindigkeit als die kleinste von dem Fahrgeschwindigkeitssensor detektierbare Geschwindigkeit gewählt. Der Ausgleich der Stellungsabweichung erfolgt dann sobald eine Bewegung des Fahrzeugs detektiert wird.
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Die Mindestlenkgeschwindigkeit der Lenkhandhabe 3 ist vorzugsweise im Bereich von 0-5 Winkelgrad pro Sekunde, bevorzugt im Bereich von 0-1 Winkelgrad pro Sekunde gewählt. Es ist jedoch denkbar und möglich die Mindestlenkgeschwindigkeit auf 0 Winkelgrad pro Sekunde festzulegen.
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Das Anpassen der Radstellung β wird vorzugsweise beendet, wenn die Stellungsabweichung A einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet. Vorzugsweise werden die Verfahrensschritte a) bis e) zyklisch wiederholt, um eine kontinuierliche Überwachung und Rückführung der Stellungsabweichung A zu erreichen.
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In 4 ist die Wirkung des Verfahrens zur Verringerung der Stellungsabweichung A im Zeitverlauf dargestellt. Die Stellungsabweichung A ergibt sich in diesem Fall aus der Differenz des Soll-Radwinkels γ und des Radwinkels β. Eine zum Zeitpunkt t0 festgestellte Stellungsabweichung A wird zunächst toleriert, um ungewollte, irritierende Lenkeingriffe zu vermeiden. Während des Zeitraums des Tolerierens kann der Wert der Stellungsabweichung A zyklisch neu erfasst und berechnet werden. Ab dem Zeitpunkt t1, in dem die Lenkgeschwindigkeit die Mindestlenkgeschwindigkeit überschreitet, wird begonnen die Stellungsabweichung auszugleichen. Zunächst bestimmt die Steuereinrichtung 7 dazu gemäß der gewählten Zuordnungsfunktion ein Steuersignal, um eine der an der Lenkhandhabe erfassten Lenkbewegung entsprechende Verstellung der Zahnstange 8 anzuweisen. Der Ausgleich der Stellungsabweichung erfolgt dadurch, dass das Steuersignal mit einem Korrektursignal beaufschlagt wird, das die Zahnstange 18 sich entweder langsamer oder schneller als es der Lenkgeschwindigkeit entspricht, bewegen lässt, um die Stellungsabweichung A zu reduzieren. Wie aus 4 ersichtlich kann die Korrekturgeschwindigkeit in einem monoton steigenden Zusammenhang zur Lenkgeschwindigkeit stehen, wodurch sich die Stellungsabweichung im Intervall [t2, t3] (schnelle Lenkbewegung) wesentlich stärker reduziert als im Intervall [t3, t4] oder [t4, t5] (langsamere Lenkbewegung). Zum Zeitpunkt t5 ist die Stellungsabweichung vollständig ausgeglichen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Lenkhandhabe 3 während des Schritts des Anpassens von dem Feedback-Aktuator 4 des Lenksystems 1 mit einem Drehmoment beaufschlagt wird, das auf eine zusätzliche Reduzierung der Stellungsabweichung A durch Anpassung der Handhabestellung α hinwirkt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lenksystem
- 2
- Lenkwelle
- 3
- Lenkhandhabe
- 4
- Feedback-Aktuator
- 5
- Fahrbahn
- 6
- Signalleitung
- 7
- Steuereinheit
- 8
- Signalleitung
- 9
- Lenksteller
- 10
- Räder
- 11
- Lenkgetriebe
- 12
- Spurstangen
- 13
- Signalleitung
- 14
- Geschwindigkeitssensor
- 15
- Positionssensor
- 16
- Signalleitung
- 17
- Signalleitung
- 18
- Zahnstange
- 19
- Handhabesensor
- α
- Handhabestellung
- β
- Radstellung
- γ
- Soll-Radstellung
- dX
- Wegstrecke
- M
- Motor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008026233 B4 [0005]
