DE102019202017A1

DE102019202017A1 - Verfahren zur Überwachung einer Lenkvorrichtung

Info

Publication number: DE102019202017A1
Application number: DE102019202017.8A
Authority: DE
Inventors: Axel Hauber; Philipp Riek
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-02-14
Filing date: 2019-02-14
Publication date: 2020-08-20
Also published as: CN113412215B; US20220105980A1; CN113412215A; WO2020164773A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Überwachung einer Lenkvorrichtung, wobei die Lenkvorrichtung ein Lenkgetriebe (10), zumindest einen ersten Lenkaktuator (12), zumindest einen zweiten Lenkaktuator (14), zumindest einen ersten Zugmitteltrieb (16) mit wenigstens einem ersten Zugmittel (18) zur Anbindung des ersten Lenkaktuators (12) an das Lenkgetriebe (10) und zumindest einen zweiten Zugmitteltrieb (20) mit wenigstens einem zweiten Zugmittel (22) zur Anbindung des zweiten Lenkaktuators (14) an das Lenkgetriebe (10) umfasst, und wobei zumindest eine erste Lagekenngröße (α₁) des ersten Lenkaktuators (12) und wenigstens eine zweite Lagekenngröße (α₂) des zweiten Lenkaktuators (14) ermittelt wird.
Es wird vorgeschlagen, dass durch Auswertung der Lagekenngrößen (α₁, α₂) eine ungewollte Lageänderung des ersten Zugmittels (18) und/oder des zweiten Zugmittels (22) ermittelt und die ungewollte Lageänderung eindeutig einem der Zugmitteltriebe (16, 20) zugeordnet wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Überwachung einer Lenkvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Zudem betrifft die Erfindung ein Steuergerät mit einer Recheneinheit zur Durchführung eines solchen Verfahrens sowie eine Lenkvorrichtung mit einer Recheneinheit zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Aus dem Stand der Technik, wie beispielsweise der DE 100 52 275 A1 , sind Lenkvorrichtungen bekannt, welche ein Lenkgetriebe, zumindest einen ersten Elektromotor, zumindest einen zweiten Elektromotor, zumindest einen ersten Riementrieb zur Anbindung des ersten Elektromotors an das Lenkgetriebe und zumindest einen zweiten Riementrieb zur Anbindung des zweiten Elektromotors an das Lenkgetriebe umfassen. Derartige Lenkvorrichtungen werden beispielsweise in redundanten, konventionellen Lenksystemen mit mechanischem Durchgriff zwischen Lenkrad und Lenkgetriebe, in sogenannten Steer-by-Wire-Lenksystemen ohne mechanischen Durchgriff zwischen Lenkrad und Lenkgetriebe und/oder in Lenksystemen für Nutzfahrzeuge mit einer elektrischen Lenkunterstützung eingesetzt.
Bei der Verwendung von Riementrieben oder anderen Zugmitteltrieben besteht jedoch das Problem, dass im Betrieb und unter bestimmten Bedingungen ungewollte Lageänderungen der verwendeten Zugmittel, beispielsweise in Form eines Schlupfes und/oder eines Riemensprungs, auftreten können. Bei konventionellen Lenksystemen führen diese ungewollten Lageänderungen typischerweise zu einem schiefstehenden Lenkrad bei einer Geradeausfahrt. Bei Steer-by-Wire-Lenksystemen oder autonomen Fahrzeugen ohne Lenkrad fehlt eine derartige visuelle Fehlererkennung hingegen, sodass ohne hinreichend genaue Detektion der ungewollten Lageänderung sicherheitskritische Fahrsituationen entstehen können. Weitere Probleme entstehen beispielsweise bei der Verwendung eines Lenksystems mit einem Software-Endanschlag für einen Lenkwinkel. Im Gegensatz zu einem Lenksystem mit einem mechanischen Endanschlag kann bei einem Software-Endanschlag eine ungewollte Lageänderung eines Zugmittels zu einer Beeinträchtigung einer Funktionalität des Software-Endanschlags und insbesondere bei Nutzfahrzeugen mit relativ groß dimensionierten Elektromotoren auch zu einer mechanischen Beschädigung des Fahrzeugs führen.
Aus diesem Grund wird beispielsweise in der DE 10 2008 021 849 A1 der Einsatz einer Riemensprung-Erkennungseinrichtung vorgeschlagen, welche durch Auswertung eines am Lenkrad aufgebrachten Handmoments, eines am Lenkrad aufgebrachten Handwinkels und eines Lenkwinkels der Fahrzeugräder einen Riemensprung erkennt. Eine Erkennung eines Riemensprungs anhand eines erfassten Handmoments führt jedoch beispielsweise bei Steer-by-Wire-Lenksystemen oder autonomen Fahrzeugen ohne Lenkrad zu Problemen. Zudem kann insbesondere beim Einsatz von mehreren Riementrieben nicht sicher erfasst werden, welcher der entsprechenden Riemen gesprungen ist, wodurch insbesondere Reparatur- und/oder Wartungskosten erhöht werden.
Ausgehend davon besteht die Aufgabe der Erfindung insbesondere darin, ein Verfahren und eine Lenkvorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Effizienz bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 13 und 14 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Überwachung einer Lenkvorrichtung, wobei die Lenkvorrichtung ein Lenkgetriebe, zumindest einen ersten Lenkaktuator, zumindest einen zweiten Lenkaktuator, zumindest einen ersten Zugmitteltrieb mit wenigstens einem ersten Zugmittel zur Anbindung des ersten Lenkaktuators an das Lenkgetriebe und zumindest einen zweiten Zugmitteltrieb mit wenigstens einem zweiten Zugmittel zur Anbindung des zweiten Lenkaktuators an das Lenkgetriebe umfasst, und wobei zumindest eine erste Lagekenngröße des ersten Lenkaktuators und wenigstens eine zweite Lagekenngröße des zweiten Lenkaktuators ermittelt wird.
Es wird vorgeschlagen, dass durch Auswertung der Lagekenngrößen, insbesondere der ersten Lagekenngröße und der zweiten Lagekenngröße, eine ungewollte Lageänderung des ersten Zugmittels und/oder des zweiten Zugmittels ermittelt und die ungewollte Lageänderung eindeutig einem der Zugmitteltriebe, insbesondere dem ersten Zugmitteltrieb oder dem zweiten Zugmitteltrieb, zugeordnet wird. Insbesondere wird die ungewollte Lageänderung des ersten Zugmittels und/oder des zweiten Zugmittels dabei durch Auswertung der Lagekenngrößen derart ermittelt, dass die ungewollte Lageänderung eindeutig einem der Zugmitteltriebe zuordenbar ist. Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere eine Effizienz, insbesondere eine Wartungseffizienz, eine Zeiteffizienz, eine Bauteileeffizienz, eine Recheneffizienz und/oder eine Kosteneffizienz, verbessert werden. Zudem kann insbesondere eine besonders robuste Erkennung und/oder Auswertung der ungewollten Lageänderung erreicht und insbesondere auch bei Einsatz eines Software-Endanschlags für einen Lenkwinkel eine besonders hohe Betriebssicherheit gewährleistet werden. Ferner kann insbesondere durch Auswertung der Lagekenngrößen der Lenkaktuatoren eine besonders hohe Flexibilität und/oder Variabilität erreicht werden, sodass das Verfahren vorteilhaft in vielen unterschiedlichen Fahrzeugen, insbesondere mit konventionellen Lenksystemen und/oder Steer-by-Wire-Lenksystemen einsetzbar ist. Darüber hinaus kann insbesondere durch die eindeutige Zuordnung zu einem der Zugmitteltriebe eine Reparatur und/oder eine Wartung vereinfacht werden.
Unter einer „Lenkvorrichtung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines Lenksystems, insbesondere eines Fahrzeugs, vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs und besonders bevorzugt eines Nutzfahrzeugs, verstanden werden. Insbesondere kann die Lenkvorrichtung auch das gesamte Lenksystem umfassen. Zudem umfasst die Lenkvorrichtung insbesondere eine Recheneinheit, welche dazu vorgesehen ist, das Verfahren zur Überwachung der Lenkvorrichtung auszuführen. Darüber hinaus kann die Lenkvorrichtung weitere Bauteile und/oder Baugruppen umfassen, wie beispielsweise ein Steuergerät, eine erste Lagesensoreinheit zur Erfassung der ersten Lagekenngröße und/oder eine zweite Lagesensoreinheit zur Erfassung der zweiten Lagekenngröße. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
Des Weiteren soll unter einem „Lenkaktuator“ insbesondere eine, insbesondere elektrisch ausgebildete, Aktuatoreinheit verstanden werden, welche insbesondere eine Wirkverbindung mit dem Lenkgetriebe aufweist und insbesondere dazu vorgesehen ist, ein Lenkmoment an das Lenkgetriebe zu übertragen und hierdurch vorteilhaft eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs zu beeinflussen. Vorzugsweise ist der Lenkaktuator dazu vorgesehen, ein Lenkmoment zur Unterstützung eines an einer Lenkhandhabe aufgebrachten Handmoments und/oder ein Lenkmoment zur selbsttätigen und/oder autonomen Steuerung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs bereitzustellen. Dazu kann der Lenkaktuator wenigstens einen Elektromotor umfassen. Der Elektromotor ist dabei vorteilhaft als bürstenloser Motor und bevorzugt als Asynchronmotor oder als permanenterregter Synchronmotor ausgebildet. Im vorliegenden Fall sind der erste Lenkaktuator und der zweite Lenkaktuator insbesondere dazu vorgesehen, zur Bereitstellung des Lenkmoments zusammenzuwirken, wobei der erste Lenkaktuator und der zweite Lenkaktuator insbesondere einzeln und/oder vorteilhaft gleichzeitig betrieben werden können. Ferner soll unter einem „Zugmitteltrieb“ insbesondere eine, insbesondere mit dem ersten Lenkaktuator und dem Lenkgetriebe oder dem zweiten Lenkaktuator und dem Lenkgetriebe in Wirkverbindung stehende, Getriebeeinheit verstanden werden, welche insbesondere dazu vorgesehen ist, eine Antriebskraft und/oder ein Lenkmoment von dem ersten Lenkaktuator oder dem zweiten Lenkaktuator an das Lenkgetriebe zu übertragen. Dazu umfasst der Zugmitteltrieb wenigstens ein Zugmittel. Zudem kann der Zugmitteltrieb insbesondere wenigstens ein, insbesondere dem entsprechenden Lenkaktuator zugeordnetes und vorteilhaft als Antriebsrad und/oder Antriebswelle ausgebildetes, Antriebselement und/oder wenigstens ein, insbesondere dem Lenkgetriebe zugeordnetes und vorteilhaft als Abtriebsrad und/oder Abtriebswelle ausgebildetes, Abtriebselement aufweisen. Besonders vorteilhaft sind ein Abtriebselement des ersten Zugmitteltriebs und ein Abtriebselement des zweiten Zugmitteltriebs identisch miteinander, insbesondere derart, dass das erste Zugmittel und das zweite Zugmittel mit demselben Abtriebselement gekoppelt sind und/oder auf dasselbe Abtriebselement wirken. Zudem könnte der Zugmitteltrieb insbesondere als kraftschlüssiger Zugmitteltrieb ausgebildet sein. Vorteilhaft ist der Zugmitteltrieb jedoch als formschlüssiger Zugmitteltrieb ausgebildet.
Darüber hinaus soll unter einer „Recheneinheit“ insbesondere eine elektrische und/oder elektronische Einheit verstanden werden, welche einen Informationseingang, eine Informationsverarbeitung und eine Informationsausgabe aufweist. Vorteilhaft weist die Recheneinheit ferner zumindest einen Prozessor, zumindest einen Betriebsspeicher, zumindest ein Ein- und/oder Ausgabemittel, zumindest ein Betriebsprogramm, zumindest eine Regelroutine, zumindest eine Steuerroutine, zumindest eine Berechnungsroutine und/oder zumindest eine Auswerteroutine auf. Insbesondere ist die Recheneinheit dazu vorgesehen, zumindest eine erste Lagekenngröße des ersten Lenkaktuators und wenigstens eine zweite Lagekenngröße des zweiten Lenkaktuators zu ermitteln und/oder zu empfangen und insbesondere zur Überwachung der Lenkvorrichtung auszuwerten. Zudem ist die Recheneinheit insbesondere dazu vorgesehen, durch Auswertung der Lagekenngrößen eine ungewollte Lageänderung des ersten Zugmittels und/oder des zweiten Zugmittels zu ermitteln und die ungewollte Lageänderung eindeutig einem der Zugmitteltriebe zuzuordnen. Vorteilhaft ist die Recheneinheit ferner in das Steuergerät integriert. Des Weiteren soll unter einer „Lagekenngröße“ insbesondere eine Kenngröße verstanden werden, welche mit einer Lage, insbesondere einer Position, einer Orientierung und/oder einer Stellung, des entsprechenden Lenkaktuators und insbesondere eines Rotorelements eines Elektromotors des entsprechenden Lenkaktuators korreliert ist. Insbesondere kann wenigstens anhand der Lagekenngröße auf eine aktuelle Lage des entsprechenden Lenkaktuators und insbesondere des Rotorelements geschlossen und/oder eine aktuelle Lage des entsprechenden Lenkaktuators und insbesondere des Rotorelements bestimmt werden. Bevorzugt ist die Lagekenngröße eine Rotorlage und/oder Winkellage des entsprechenden Lenkaktuators und insbesondere des Rotorelements. Ferner soll unter einer „ungewollten Lageänderung“ eines Zugmittels insbesondere eine Lageänderung des Zugmittels, insbesondere relativ zu dem Antriebselement, dem Abtriebselement, dem entsprechenden Lenkaktuator und/oder dem Lenkgetriebe, verstanden werden, welche einen normalen Betrieb der Lenkvorrichtung und/oder des Fahrzeugs beeinträchtigt. Die ungewollte Lageänderung kann dabei beispielsweise einem Durchrutschen, einem Schlupf, insbesondere einem Gleitschlupf, und/oder einem Sprung des entsprechenden Zugmittels entsprechen.
Der erste Zugmitteltrieb und/oder der zweite Zugmitteltrieb kann insbesondere als Kettentrieb mit einem Zugmittel in Form einer Kette ausgebildet sein. Vorteilhaft wird jedoch vorgeschlagen, dass der erste Zugmitteltrieb und/oder der zweite Zugmitteltrieb als Riementrieb mit einem Zugmittel in Form eines Riemens ausgebildet ist. In diesem Zusammenhang könnte das erste Zugmittel und/oder das zweite Zugmittel beispielsweise als Flachriemen, als Rundriemen, als Keilriemen und/oder als Keilrippenriemen ausgebildet sein. Besonders bevorzugt wird jedoch vorgeschlagen, dass als Zugmittel ein Zahnriemen verwendet wird. In diesem Fall ist das erste Zugmittel und/oder das zweite Zugmittel folglich als Zahnriemen ausgebildet. Ferner entspricht die ungewollte Lageänderung in diesem Fall insbesondere einem Riemensprung. Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere ein ruhiger und geräuscharmer Lauf des ersten Zugmitteltriebs und/oder des zweiten Zugmitteltriebs und eine einfache und/oder geringe Wartung erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass wenigstens eine Stellkenngröße der Lenkvorrichtung ermittelt wird und die Auswertung der Lagekenngrößen einen Abgleich der ersten Lagekenngröße und/oder der zweiten Lagekenngröße mit der Stellkenngröße, vorteilhaft mittels einer Differenzbildung, umfasst. Unter einer „Stellkenngröße“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Kenngröße verstanden werden, welche mit einem Ausgangssignal und/oder einem Stellsignal des Lenkgetriebes, welches insbesondere dazu vorgesehen ist, einen Lenkwinkel von lenkbaren Fahrzeugrädern des Fahrzeugs zu verändern und/oder eine Lenkbewegung der Fahrzeugräder zu bewirken, korreliert ist. Insbesondere kann wenigstens anhand der Stellkenngröße auf das Ausgangssignal und/oder das Stellsignal des Lenkgetriebes geschlossen und/oder das Ausgangssignal und/oder das Stellsignal des Lenkgetriebes bestimmt werden. Bevorzugt umfasst die Lenkvorrichtung in diesem Fall eine, vorzugsweise dem Lenkgetriebe zugeordnete, Sensoreinheit mit wenigstens einem, insbesondere als Relativsensor oder Absolutsensor, ausgebildeten, Sensorelement zur Erfassung der Stellkenngröße. Besonders bevorzugt entspricht die Stellkenngröße einem Erfassungssignal, insbesondere in Form eines Winkelsignals, der Sensoreinheit. Hierdurch kann insbesondere eine besonders einfache Auswertung der Lagekenngrößen, insbesondere unter Verwendung eines besonders simplen Rechenalgorithmus, erreicht werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Stellkenngröße mittels einer dem Lenkgetriebe zugeordneten Sensoreinheit, insbesondere der bereits zuvor genannten Sensoreinheit, ermittelt und eine Auflösung, insbesondere eine Winkelauflösung, der Sensoreinheit bei der Auswertung der Lagekenngrößen berücksichtigt wird. Insbesondere kann die Auflösung der Sensoreinheit dabei zumindest bei einer Ermittlung eines Werts der ungewollten Lageänderung des entsprechenden Zugmittels und vorteilhaft einer Anzahl übersprungener Zähne bei einem als Zahnriemen ausgebildeten Zugmittel berücksichtigt werden. Ferner kann insbesondere eine Auswertemethode zur Auswertung der Lagekenngrößen in Abhängigkeit der Auflösung der Sensoreinheit angepasst und/oder variiert werden. Hierdurch kann insbesondere eine besonders genaue und/oder sichere Auswertung der Lagekenngrößen erreicht werden.
In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass wenigstens eine Übersetzungskenngröße zwischen dem ersten Lenkaktuator und der Sensoreinheit und/oder zwischen dem zweiten Lenkaktuator und der Sensoreinheit bei der Auswertung der Lagekenngrößen berücksichtigt wird. Unter einer „Übersetzungskenngröße“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Kenngröße verstanden werden, welche mit einer Übersetzung, insbesondere einer Getriebeübersetzung, zwischen dem ersten Lenkaktuator und der Sensoreinheit und/oder zwischen dem zweiten Lenkaktuator und der Sensoreinheit korreliert ist. Insbesondere kann wenigstens anhand der Übersetzungskenngröße auf die Übersetzung zwischen dem ersten Lenkaktuator und der Sensoreinheit und/oder zwischen dem zweiten Lenkaktuator und der Sensoreinheit geschlossen und/oder die Übersetzung zwischen dem ersten Lenkaktuator und der Sensoreinheit und/oder zwischen dem zweiten Lenkaktuator und der Sensoreinheit bestimmt werden. Vorteilhaft wird dabei wenigstens eine erste Übersetzungskenngröße zwischen dem ersten Lenkaktuator und der Sensoreinheit und wenigstens eine zweite Übersetzungskenngröße zwischen dem zweiten Lenkaktuator und der Sensoreinheit bei der Auswertung der Lagekenngrößen berücksichtigt. Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere eine Übersetzung in der Lenkvorrichtung berücksichtigt werden, wodurch vorteilhaft eine besonders flexible und leicht anpassbare Methodik bereitgestellt werden kann.
Ein besonders robustes Verfahren kann insbesondere bereitgestellt werden, wenn zumindest in Abhängigkeit der ersten Lagekenngröße und der Sensorkenngröße und/oder in Abhängigkeit der zweiten Lagekenngröße und der Sensorkenngröße wenigstens eine initiale Offsetkenngröße ermittelt und die initiale Offsetkenngröße bei der Auswertung der Lagekenngrößen berücksichtigt wird. Unter einer „initialen Offsetkenngröße“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Kenngröße verstanden werden, welche mit einer anfänglichen Abweichung, insbesondere einer bei einem Systemstart der Lenkvorrichtung, des Lenksystems und/oder des Fahrzeugs auftretenden und/oder anliegenden Abweichung, zwischen der ersten Lagekenngröße und der Sensorkenngröße und/oder zwischen der zweiten Lagekenngröße und der Sensorkenngröße korreliert ist und vorteilhaft mittels einer Differenzbildung aus einer ersten initialen Lagekenngröße und einer initialen Stellkenngröße und/oder einer zweiten initialen Lagekenngröße und einer initialen Stellkenngröße ermittelt wird. Bevorzugt wird die initiale Offsetkenngröße in regelmäßigen zeitlichen Abständen, wie beispielsweise stündlich, täglich und/oder bevorzugt bei jedem Systemstart, ermittelt. Ferner wird vorteilhaft wenigstens eine erste initiale Offsetkenngröße in Abhängigkeit der ersten Lagekenngröße und der Sensorkenngröße und wenigstens eine zweite initiale Offsetkenngröße in Abhängigkeit der zweiten Lagekenngröße und der Sensorkenngröße ermittelt und bei der Auswertung der Lagekenngrößen berücksichtigt.
Ferner wird vorgeschlagen, dass zumindest eine Winkelsegmentierung wenigstens eines Abtriebselements des ersten Zugmitteltriebs und/oder des zweiten Zugmitteltriebs bei der Auswertung der Lagekenngrößen berücksichtigt wird. Unter einer „Winkelsegmentierung“ soll dabei insbesondere ein Winkel zwischen zwei Zähnen des Abtriebselements und/oder eine Winkelauflösung des Abtriebselements verstanden werden. Hierdurch kann insbesondere ein besonders einfacher Auswertealgorithmus bereitgestellt werden.
Alternativ oder zusätzlich wird vorgeschlagen, dass die Auswertung der Lagekenngrößen einen Abgleich der ersten Lagekenngröße mit der zweiten Lagekenngröße, vorteilhaft mittels einer Differenzbildung, umfasst. Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere eine besonders ressourcensparende und/oder robuste Auswertung der Lagekenngrößen erreicht und gleichzeitig eine Betriebssicherheit erhöht werden. Dabei kann eine Auswertung der Lagekenngrößen insbesondere auch dann erreicht werden, wenn eine Sensoreinheit zur Erfassung einer Stellkenngröße, insbesondere die bereits zuvor genannte Sensoreinheit, eine zu geringe Auflösung, eine Störung und/oder einen Defekt aufweist und/oder wenn auf eine derartige Sensoreinheit verzichtet wird.
Ferner kann insbesondere auch in diesem Fall eine Robustheit erhöht werden, wenn in Abhängigkeit der ersten Lagekenngröße und der zweiten Lagekenngröße wenigstens eine weitere initiale Offsetkenngröße ermittelt und die weitere initiale Offsetkenngröße bei der Auswertung der Lagekenngrößen berücksichtigt wird. Die weitere initiale Offsetkenngröße ist, insbesondere analog zu der initialen Offsetkenngröße, mit einer anfänglichen Abweichung, insbesondere einer bei einem Systemstart der Lenkvorrichtung, des Lenksystems und/oder des Fahrzeugs auftretenden und/oder anliegenden Abweichung, zwischen der ersten Lagekenngröße und der zweiten Lagekenngröße korreliert und wird vorteilhaft mittels einer Differenzbildung aus der ersten initialen Lagekenngröße und der zweiten initialen Lagekenngröße ermittelt. Die weitere initiale Offsetkenngröße wird dabei vorzugsweise auf eine zu der initialen Offsetkenngröße analoge Weise und somit vorteilhaft in regelmäßigen zeitlichen Abständen, bevorzugt bei jedem Systemstart, ermittelt.
Ferner wird vorgeschlagen, dass auch in diesem Fall zumindest eine Winkelsegmentierung, insbesondere die bereits zuvor genannte Winkelsegmentierung, wenigstens eines Abtriebselement des ersten Zugmitteltriebs und/oder des zweiten Zugmitteltriebs bei der Auswertung der Lagekenngrößen berücksichtigt wird, wodurch insbesondere ein besonders einfacher Auswertealgorithmus bereitgestellt werden kann.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Auswertung der Lagekenngrößen und/oder die eindeutige Zuordnung der ungewollten Lageänderung zu einem der Zugmitteltriebe einen Abgleich einer ersten Geschwindigkeitskenngröße des ersten Lenkaktuators mit einer zweiten Geschwindigkeitskenngröße des zweiten Lenkaktuators umfasst. Unter einer „Geschwindigkeitskenngröße“ soll dabei insbesondere eine Kenngröße verstanden werden, welche mit einer Geschwindigkeit, insbesondere einer Betriebsgeschwindigkeit, des entsprechenden Lenkaktuators und insbesondere eines Rotorelements eines Elektromotors des entsprechenden Lenkaktuators korreliert ist. Insbesondere kann wenigstens anhand der Geschwindigkeitskenngröße auf eine aktuelle Geschwindigkeit des entsprechenden Lenkaktuators und insbesondere des Rotorelements geschlossen und/oder eine aktuelle Geschwindigkeit des entsprechenden Lenkaktuators und insbesondere des Rotorelements bestimmt werden. Bevorzugt ist die Geschwindigkeitskenngröße dabei eine Rotorgeschwindigkeit und/oder Winkelgeschwindigkeit des entsprechenden Lenkaktuators und insbesondere des Rotorelements. Zudem wird die erste Geschwindigkeitskenngröße vorzugsweise mittels einer Ableitung der ersten Lagekenngröße und/oder die zweite Geschwindigkeitskenngröße vorzugsweise mittels einer Ableitung der zweiten Lagekenngröße ermittelt. Hierdurch kann insbesondere eine besonders einfache und/oder kostengünstige Zuordnung der ungewollten Lageänderung zu einem der Zugmitteltriebe erreicht werden.
Das Verfahren zur Überwachung der Lenkvorrichtung, das Steuergerät und die Lenkvorrichtung sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können das Verfahren zur Überwachung der Lenkvorrichtung, das Steuergerät und die Lenkvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
Figurenliste
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Aspekte der Erfindung. Der Fachmann wird diese Aspekte zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:

1 zumindest ein Teil eines Lenksystems mit einer beispielhaften Lenkvorrichtung in einer schematischen Darstellung und
2 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Überwachung der Lenkvorrichtung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
1 zeigt zumindest ein Teil eines Lenksystems 32 mit einer beispielhaften Lenkvorrichtung in einer schematischen Darstellung. Das Lenksystem 32 ist im vorliegenden Fall als elektrisch unterstütztes Lenksystem ausgebildet. Ferner ist das Lenksystem 32 zu einem Einsatz in einem Fahrzeug (nicht dargestellt), vorteilhaft einem Nutzfahrzeug, vorgesehen. Das Lenksystem 32 weist in einem eingebauten Zustand eine Wirkverbindung mit Fahrzeugrädern des Fahrzeugs auf und ist zur Beeinflussung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs vorgesehen. Ferner kann das Lenksystem 32 als konventionelles Lenksystem mit einem mechanischen Durchgriff oder als sogenanntes Steer-by-Wire-Lenksystem, bei welchem ein Lenkbefehl ausschließlich elektrisch an die Fahrzeugräder weitergeleitet wird, ausgebildet sein. Darüber hinaus kann das Lenksystem 32 im vorliegenden Fall insbesondere auch einen Software-Endanschlag für einen Lenkwinkel umfassen. Alternativ könnte ein Fahrzeug jedoch auch als ein Personenkraftfahrzeug oder dergleichen ausgebildet sein. Zudem ist denkbar auf einen Software-Endanschlag zu verzichten und beispielsweise einen mechanischen Endanschlag zu verwenden.
Die Lenkvorrichtung weist ein Lenkgetriebe 10 auf. Das Lenkgetriebe 10 ist im vorliegenden Fall als an sich bekanntes Lenkgetriebe, insbesondere Nutzfahrzeug-Lenkgetriebe, ausgebildet. Das Lenkgetriebe 10 weist eine Wirkverbindung mit zumindest zwei der Fahrzeugräder, insbesondere lenkbaren Fahrzeugrädern und vorteilhaft Vorderrädern des Fahrzeugs, auf. Das Lenkgetriebe 10 ist dazu vorgesehen, ein Ausgangssignal und/oder ein Stellsignal bereitzustellen, um eine Schwenkbewegung und/oder Drehbewegung der Fahrzeugräder zu bewirken.
Ferner weist die Lenkvorrichtung mehrere Lenkaktuatoren 12, 14, im vorliegenden Fall insbesondere einen ersten Lenkaktuator 12 und einen zweiten Lenkaktuator 14, auf. Die Lenkaktuatoren 12, 14 sind getrennt voneinander ausgebildet und beabstandet voneinander angeordnet. Die Lenkaktuatoren 12, 14 sind beispielhaft baugleich zueinander ausgebildet. Grundsätzlich ist jedoch auch denkbar Lenkaktuatoren 12, 14 unterschiedlich auszubilden. Zudem weisen die Lenkaktuatoren 12, 14 jeweils eine Wirkverbindung mit dem Lenkgetriebe 10 auf. Jeder der Lenkaktuatoren 12, 14 ist dazu vorgesehen, ein Lenkmoment zur Erzeugung und/oder Beeinflussung des Ausgangssignals und/oder des Stellsignals des Lenkgetriebes 10 bereitzustellen und an das Lenkgetriebe 10 zu übertragen. Im vorliegenden Fall sind die Lenkaktuatoren 12, 14 dazu vorgesehen, zur Bereitstellung eines Gesamtlenkmoments zusammenzuwirken, wobei die Lenkaktuatoren 12, 14 insbesondere gleichzeitig betrieben werden.
Dazu weist jeder der Lenkaktuatoren 12, 14 wenigstens einen Elektromotor 34, 36 auf. Die Elektromotoren 34, 36 sind als Rotationsmotoren ausgebildet und weisen jeweils ein Rotorelement (nicht dargestellt) auf. Die Elektromotoren 34, 36 sind im vorliegenden Fall als permanenterregte Synchronmotoren ausgebildet. Prinzipiell könnte wenigstens einer der Elektromotoren 34, 36 jedoch auch als anderer, von einem permanenterregten Synchronmotor abweichender Elektromotor ausgebildet sein. Ferner könnte wenigstens einer der Lenkaktuatoren 12, 14 auch mehrere Elektromotoren oder einen Elektromotor mit mehreren separat und/oder getrennt bestrombaren Wicklungen umfassen.
Zur Anbindung der Lenkaktuatoren 12, 14 an das Lenkgetriebe 10, umfasst die Lenkvorrichtung ferner mehrere Zugmitteltriebe 16, 20, im vorliegenden Fall insbesondere einen ersten Zugmitteltrieb 16 zur Anbindung des ersten Lenkaktuators 12 an das Lenkgetriebe 10 und einen zweiten Zugmitteltrieb 20 zur Anbindung des zweiten Lenkaktuators 14 an das Lenkgetriebe 10. Die Zugmitteltriebe 16, 20 sind getrennt voneinander ausgebildet. Die Zugmitteltriebe 16, 20 sind beispielhaft baugleich zueinander ausgebildet und weisen folglich insbesondere dieselbe Zugmittelübersetzung auf. Grundsätzlich ist jedoch auch denkbar Zugmitteltriebe 16, 20 unterschiedlich auszubilden. Die Zugmitteltriebe 16, 20 sind im vorliegenden Fall jeweils als Riementrieb ausgebildet. Ferner sind die Zugmitteltriebe 16, 20 jeweils als formschlüssiger Zugmitteltrieb ausgebildet. Die Zugmitteltriebe 16, 20 sind jeweils dazu vorgesehen, das Lenkmoment des entsprechenden Lenkaktuators 12, 14 an das Lenkgetriebe 10 zu übertragen. Alternativ könnte wenigstens einer der Zugmitteltriebe 16, 20 jedoch auch als Kettentrieb und/oder kraftschlüssiger Zugmitteltrieb ausgebildet sein.
Der erste Zugmitteltrieb 16 umfasst ein dem ersten Lenkaktuator 12 zugeordnetes und als Antriebswelle ausgebildetes erstes Antriebselement 38. Das erste Antriebselement 38 ist getrennt von dem ersten Lenkaktuator 12 ausgebildet und an diesem befestigt. Grundsätzlich könnte ein erstes Antriebselement jedoch auch einstückig mit einem ersten Lenkaktuator ausgebildet sein. Ferner umfasst der erste Zugmitteltrieb 16 ein dem Lenkgetriebe 10 zugeordnetes und als Abtriebsrad ausgebildetes Abtriebselement 26. Zudem weist der erste Zugmitteltrieb 16 ein erstes Zugmittel 18 auf. Das erste Zugmittel 18 ist als Riemen, im vorliegenden Fall insbesondere als Zahnriemen, ausgebildet. Das erste Zugmittel 18 verbindet das erste Antriebselement 38 und das Abtriebselement 26 miteinander und dient zu einer Kraftübertragung zwischen dem ersten Antriebselement 38 und dem Abtriebselement 26.
Der zweite Zugmitteltrieb 20 umfasst ein dem zweiten Lenkaktuator 14 zugeordnetes und als Antriebswelle ausgebildetes zweites Antriebselement 40. Das zweite Antriebselement 40 ist getrennt von dem zweiten Lenkaktuator 14 ausgebildet und an diesem befestigt. Grundsätzlich könnte ein zweites Antriebselement jedoch auch einstückig mit einem zweiten Lenkaktuator ausgebildet sein. Ein Abtriebselement des zweiten Zugmitteltriebs 20 ist mit dem Abtriebselement 26 des ersten Zugmitteltriebs 16 identisch. Zudem weist der zweite Zugmitteltrieb 20 ein zweites Zugmittel 22 auf. Das zweite Zugmittel 22 ist als Riemen, im vorliegenden Fall insbesondere als Zahnriemen, ausgebildet. Das zweite Zugmittel 22 verbindet das zweite Antriebselement 40 und das Abtriebselement 26 miteinander und dient zu einer Kraftübertragung zwischen dem zweiten Antriebselement 40 und dem Abtriebselement 26. Alternativ ist auch denkbar, wenigstens eines der Zugmittel 18, 22 als Flachriemen, als Rundriemen, als Keilriemen und/oder als Keilrippenriemen auszubilden. Zudem könnte ein Abtriebselement eines ersten Zugmitteltriebs und ein Abtriebselement eines zweiten Zugmitteltriebs unterschiedlich und/oder getrennt voneinander ausgebildet sein.
Darüber hinaus umfasst die Lenkvorrichtung mehrere Lagesensoreinheiten 42, 44, insbesondere eine dem ersten Lenkaktuator 12 zugeordnete erste Lagesensoreinheit 42 und eine dem zweiten Lenkaktuator 14 zugeordnete zweite Lagesensoreinheit 44. Die Lagesensoreinheiten 42, 44 sind baugleich zueinander und jeweils als Relativsensor ausgebildet. Im vorliegenden Fall sind die Lagesensoreinheiten 42, 44 jeweils als Rotorlagesensor ausgebildet. Die erste Lagesensoreinheit 42 ist dabei zur Erfassung einer ersten Lagekenngröße α₁ des ersten Lenkaktuators 12 vorgesehen. Die erste Lagekenngröße α₁ entspricht im vorliegenden Fall einer Rotorlage und/oder Winkellage des ersten Lenkaktuators 12. Die zweite Lagesensoreinheit 44 ist zur Erfassung einer zweiten Lagekenngröße α₂ des zweiten Lenkaktuators 14 vorgesehen. Die zweite Lagekenngröße α₂ entspricht im vorliegenden Fall einer Rotorlage und/oder Winkellage des zweiten Lenkaktuators 14. Prinzipiell ist jedoch auch denkbar auf wenigstens eine der Lagesensoreinheiten 42, 44 zu verzichten. Zudem könnte eine Lagekenngröße auch einer von einer Rotorlage und/oder Winkellage abweichenden Größe eines entsprechenden Lenkaktuators entsprechen. Ferner ist denkbar, wenigstens eine Lagesensoreinheit als Absolutsensor auszubilden.
Des Weiteren weist die Lenkvorrichtung im vorliegenden Fall eine dem Lenkgetriebe 10 zugeordnete Sensoreinheit 24 auf. Die Sensoreinheit 24 ist als Absolutsensor ausgebildet. Die Sensoreinheit 24 ist als kombinierter Drehmoment- und Drehwinkelsensor ausgebildet. Die Sensoreinheit 24 ist zur Erfassung einer, insbesondere mit dem Ausgangssignal und/oder dem Stellsignal des Lenkgetriebes 10 korrelierten, Stellkenngröße α_S der Lenkvorrichtung vorgesehen. Grundsätzlich könnte auf die Sensoreinheit 24 jedoch auch verzichtet werden. Zudem ist denkbar, eine Sensoreinheit als einen von einem kombinierten Drehmoment- und Drehwinkelsensor abweichenden Sensor, beispielsweise als reinen Drehmomentsensor oder Drehwinkelsensor, und/oder als Absolutsensor auszubilden.
Weiter weist die Lenkvorrichtung wenigstens ein Steuergerät 28 auf. Das Steuergerät 28 weist eine Wirkverbindung mit den Lenkaktuatoren 12, 14 und/oder den Lagesensoreinheiten 42, 44 auf. Zudem weist das Steuergerät 28 eine Wirkverbindung mit dem Lenkgetriebe 10 und/oder der Sensoreinheit 24 auf. Das Steuergerät 28 ist zumindest dazu vorgesehen, die erste Lagekenngröße α₁ und die zweite Lagekenngröße α₂ zu empfangen und auszuwerten. Zudem ist das Steuergerät 28 im vorliegenden Fall dazu vorgesehen, die Stellkenngröße α_S zu empfangen und auszuwerten.
Dazu umfasst das Steuergerät 28 eine Recheneinheit 30. Die Recheneinheit 30 umfasst zumindest einen Prozessor (nicht dargestellt), beispielsweise in Form eines Mikroprozessors, und zumindest einen Betriebsspeicher (nicht dargestellt). Zudem umfasst die Recheneinheit 30 zumindest ein im Betriebsspeicher hinterlegtes Betriebsprogramm mit zumindest einer Berechnungsroutine, zumindest einer Steuerroutine und zumindest einer Auswerteroutine. Prinzipiell ist jedoch auch denkbar, ein Steuergerät getrennt von einer Lenkvorrichtung auszubilden. In diesem Zusammenhang könnte ein Fahrzeug beispielsweise ein einzelnes zentrales Steuergerät mit einer zentralen Recheneinheit aufweisen. Ferner könnte eine Lenkvorrichtung mehrere, insbesondere getrennte, Steuergeräte und/oder mehrere, insbesondere getrennte, Recheneinheiten umfassen, welche insbesondere kommunizierend miteinander verbunden sein können. In diesem Zusammenhang ist beispielsweise denkbar, jedem Lenkaktuator ein eigenes Steuergerät zuzuordnen.
Bei der Verwendung von Zugmitteltrieben, wie beispielsweise der eingangs genannten Zugmitteltriebe 16, 20, besteht das Problem, dass im Betrieb und unter bestimmten Bedingungen ungewollte Lageänderungen der entsprechenden Zugmittel, im vorliegenden Fall insbesondere in Form eines Riemensprungs, auftreten können. Derartige ungewollte Lageänderungen können ohne hinreichend genaue Detektion zu sicherheitskritischen Fahrsituationen führen. Ferner können insbesondere bei der Verwendung mehrerer Zugmitteltriebe Reparatur- und/oder Wartungskosten signifikant reduziert werden, wenn die ungewollten Lageänderungen eindeutig einem der Zugmitteltriebe zugeordnet werden können.
Zur Ermittlung und Zuordnung derartiger ungewollter Lageänderungen der Zugmittel 18, 22 der Zugmitteltriebe 16, 20, wird deshalb ein Verfahren zur Überwachung der Lenkvorrichtung vorgeschlagen. Im vorliegenden Fall ist dabei insbesondere die Recheneinheit 30 dazu vorgesehen, insbesondere mittels der Berechnungsroutine und/oder der Auswerteroutine, das Verfahren auszuführen und weist dazu insbesondere ein Computerprogramm mit entsprechenden Programmcodemitteln auf.
Erfindungsgemäß wird zur Überwachung der Lenkvorrichtung die erste Lagekenngröße α₁ des ersten Lenkaktuators 12 und die zweite Lagekenngröße α₂ des zweiten Lenkaktuators 14 ermittelt. Durch Auswertung der Lagekenngrößen α₁, α₂ wird dann eine ungewollte Lageänderung, im vorliegenden Fall insbesondere ein Riemensprung, des ersten Zugmittels 18 und/oder des zweiten Zugmittels 22 ermittelt und eindeutig einem der Zugmitteltriebe 16, 20 zugeordnet.
Die Auswertung der Lagekenngrößen α₁, α₂ kann im vorliegenden Fall zudem mittels zweier unterschiedlicher Auswertemethoden erfolgen, welche insbesondere auch miteinander kombiniert werden können, wodurch insbesondere eine besonders sichere und/oder robuste Auswertung erreicht werden kann.
Gemäß einer ersten Auswertemethode wird, insbesondere zusätzlich zu den Lagekenngrößen α₁, α₂, mittels der Sensoreinheit 24 die Stellkenngröße α_S der Lenkvorrichtung ermittelt. In diesem Fall umfasst die Auswertung der Lagekenngrößen α₁, α₂ einen Abgleich der ersten Lagekenngröße α₁ mit der Stellkenngröße α_S und einen Abgleich der zweiten Lagekenngröße α₂ mit der Stellkenngröße α_S. Hierzu werden die folgenden Ungleichungen verwendet: $| α_{1} \cdot i_{G} - α_{S} | - Δ_{L S 1} > (W S \cdot \frac{i_{G}}{i_{Z}}) \cdot x$
$| α_{2} \cdot i_{G} - α_{S} | - Δ_{L S 2} > (W S \cdot \frac{i_{G}}{i_{Z}}) \cdot y$
mit $i_{G} = \frac{i_{Z} \cdot i_{L G}}{i_{S}}$
$Δ_{L S 1} = | α_{1, i n i t} \cdot i_{G} - α_{s, i n i t} |$
$Δ_{L S 2} = | α_{2, i n i t} \cdot i_{G} - α_{s, i n i t} |$
$W S = \frac{360 °}{n}$
Die Größe i_G beschreibt eine Übersetzung zwischen dem ersten Lenkaktuator 12 und der Sensoreinheit 24 und/oder zwischen dem zweiten Lenkaktuator 14 und der Sensoreinheit 24 und definiert im vorliegenden Fall eine Übersetzungskenngröße zwischen dem ersten Lenkaktuator 12 und der Sensoreinheit 24 und/oder zwischen dem zweiten Lenkaktuator 14 und der Sensoreinheit 24. Ferner beschreibt i_Z die Zugmittelübersetzung der beiden Zugmitteltriebe 16, 20, wobei im vorliegenden Fall zur Vereinfachung angenommen wird, dass die Zugmittelübersetzung der Zugmitteltriebe 16, 20 identisch ist (i_Z1 = i_Z2 = i_Z). Des Weiteren beschreibt i_LG eine Übersetzung des Lenkgetriebes 10 und i_S eine Übersetzung der Sensoreinheit 24. Demzufolge wird bei der Auswertung der Lagekenngrößen α₁, α₂ wenigstens eine Übersetzungskenngröße zwischen dem ersten Lenkaktuator 12 und der Sensoreinheit 24 und/oder zwischen dem zweiten Lenkaktuator 14 und der Sensoreinheit 24 berücksichtigt. Grundsätzlich können eine Zugmittelübersetzung eines ersten Zugmitteltriebs und eines zweiten Zugmitteltriebs auch voneinander abweichen, wodurch insbesondere auch eine Übersetzung zwischen einem ersten Lenkaktuator und einer Sensoreinheit und zwischen einem zweiten Lenkaktuator und einer Sensoreinheit voneinander abweichen können.
Die Größe Δ_LS1 beschreibt eine erste initiale Offsetkenngröße und wird in Abhängigkeit der ersten Lagekenngröße α₁ und der Sensorkenngröße α_s ermittelt. Im vorliegenden Fall wird die erste initiale Offsetkenngröße Δ_LS1 mittels einer Differenzbildung aus einer ersten initialen Lagekenngröße α_1,init und einer initialen Stellkenngröße α_s,init ermittelt, wobei die erste initiale Lagekenngröße α_1,init und die initiale Stellkenngröße a_s,init und folglich die erste initiale Offsetkenngröße Δ_LS1 vorteilhaft bei jedem Systemstart ermittelt werden. Analoges gilt für die Größe Δ_LS2, welche eine zweite initiale Offsetkenngröße beschreibt und in Abhängigkeit der zweiten Lagekenngröße α₂ und der Sensorkenngröße α_s ermittelt wird. Die zweite initiale Offsetkenngröße Δ_LS2 wird mittels einer Differenzbildung aus einer zweiten initialen Lagekenngröße α_2,init und der initialen Stellkenngröße α_s,init ermittelt, wobei die zweite initiale Lagekenngröße α_2,init und die initiale Stellkenngröße α_s,init und folglich die zweite initiale Offsetkenngröße Δ_LS2 vorteilhaft bei jedem Systemstart ermittelt werden. Demzufolge wird bei der Auswertung der Lagekenngrößen α₁, α₂ wenigstens eine initiale Offsetkenngröße, insbesondere die erste initiale Offsetkenngröße Δ_LS1 und die zweite initiale Offsetkenngröße Δ_LS2, berücksichtigt. Alternativ könnte wenigstens eine initiale Offsetkenngröße auch lediglich einmalig, insbesondere bei einer Herstellung und/oder Montage einer Lenkvorrichtung, ermittelt und beispielsweise bei einer Abschaltung und/oder einem Systemende der Lenkvorrichtung gespeichert werden. In diesem Zusammenhang könnte die Lenkvorrichtung und/oder eine Recheneinheit insbesondere auch einen sogenannten „sleep mode counter“ umfassen, welcher dazu vorgesehen ist, Veränderungen einer ersten Lagekenngröße, einer zweiten Lagekenngröße und/oder einer Stellkenngröße zumindest in einem inaktiven Zustand und/oder einem abgeschalteten Zustand der Lenkvorrichtung zu überwachen.
Die Größe WS definiert eine Winkelsegmentierung des Abtriebselements 26 und beschreibt folglich einen Winkel zwischen zwei Zähnen des Abtriebselements 26 und/oder eine Winkelauflösung des Abtriebselements 26. Dabei beschreibt n insbesondere eine Anzahl an Zähnen des Abtriebselements 26. Demzufolge wird bei der Auswertung der Lagekenngrößen α₁, α₂ wenigstens eine Winkelsegmentierung des Abtriebselements 26 berücksichtigt. Alternativ ist jedoch auch denkbar, die Größe WS bzw. die entsprechenden Gleichungen auf die Antriebselemente 38, 40 zu beziehen.
Des Weiteren definieren die Größen x und y vorab applizierte Werte und werden gemäß folgender Gleichungen einmalig ermittelt: $x = ⌈ \frac{k_{S}}{W S \cdot \frac{i_{G}}{i_{Z}}} ⌉$
$y = ⌈ \frac{k_{S}}{W S \cdot \frac{i_{G}}{i_{Z}}} ⌉$
Dabei kennzeichnet $w = ⌈ z ⌉ : = min {w \in ℤ | w \geq z}$
die sogenannte Aufrundungsfunktion. Zudem beschreibt k_s eine Auflösung, insbesondere eine Winkelauflösung, der Sensoreinheit 24. Demzufolge wird bei der Auswertung der Lagekenngrößen α₁, α₂ wenigstens eine Auflösung der Sensoreinheit 24 berücksichtigt.
Beispielsweise gilt bei einer beispielhaften Auflösung der Sensoreinheit 24 von k_s = 1°, einem Übersetzungsverhältnis von $\frac{i_{G}}{i_{Z}} = 7$
und einer Anzahl an Zähnen des Abtriebselements 26 von n = 70: $x, y = ⌈ \frac{1 °}{\frac{360 °}{70} \cdot 7} ⌉ = ⌈ 0,0278 ⌉ = 1$
Die Anzahl an, insbesondere im Rahmen der Auflösung der Sensoreinheit 24 detektierbaren, übersprungenen Zähnen N₁, N₂ kann anschließend im Rahmen der Auflösung der Sensoreinheit 24 als ganzzahliges Vielfaches von x und/oder y abgeschätzt werden und/oder anhand der folgenden Gleichungen berechnet werden: $| α_{1} \cdot i_{G} - α_{S} | - Δ_{L S 1} = (W S \cdot \frac{i_{G}}{i_{Z}}) \cdot x \cdot N_{1}$
$| α_{2} \cdot i_{G} - α_{S} | - Δ_{L S 2} = (W S \cdot \frac{i_{G}}{i_{Z}}) \cdot y \cdot N_{2}$
Anhand der Ungleichungen (1) und (2) oder der Gleichungen (10) und (11) und/oder einem Vergleich der Ungleichungen (1) und (2) oder der Gleichungen (10) und (11) miteinander, kann die ungewollte Lageänderung eindeutig dem ersten Zugmitteltrieb 16 oder dem zweiten Zugmitteltrieb 20 zugeordnet werden. Ferner kann zumindest bei der Verwendung eines als Zahnriemen ausgebildeten Zugmittels 18, 22 und im Rahmen der Auflösung der Sensoreinheit 24 die Anzahl an übersprungenen Zähnen N₁, N₂ angegeben werden.
Gemäß einer zweiten Auswertemethode, welche insbesondere mit der ersten Auswertemethode kombiniert werden kann, umfasst die Auswertung der Lagekenngrößen α₁, α₂ einen Abgleich der ersten Lagekenngröße α₁ mit der zweiten Lagekenngröße α₂. Durch diese Auswertemethode kann eine Auswertung der Lagekenngrößen α₁, α₂ insbesondere auch dann erreicht werden, wenn die Sensoreinheit 24 eine zu geringe Auflösung, eine Störung und/oder einen Defekt aufweist und/oder wenn auf eine derartige Sensoreinheit verzichtet wird. Hierzu wird die folgende Ungleichung verwendet: $| α_{1} - α_{2} | - Δ_{L L} > W S$
mit $Δ_{L L} = | α_{1, i n i t} - α_{2, i n i t} |$
Die Größe Δ_LL beschreibt eine weitere initiale Offsetkenngröße und wird in Abhängigkeit der ersten Lagekenngröße α₁ und der zweiten Lagekenngröße α₂ ermittelt. Im vorliegenden Fall wird die weitere initiale Offsetkenngröße Δ_LL mittels einer Differenzbildung aus der ersten initialen Lagekenngröße α_1,init und der zweiten initialen Lagekenngröße a_2,init ermittelt, wobei die erste initiale Lagekenngröße α_1,init und die zweite initiale Lagekenngröße α_2,init und folglich die weitere initiale Offsetkenngröße Δ_LL vorteilhaft bei jedem Systemstart ermittelt werden. Demzufolge wird auch in diesem Fall bei der Auswertung der Lagekenngrößen α₁, α₂ wenigstens eine initiale Offsetkenngröße, insbesondere die weitere initiale Offsetkenngröße Δ_LL, berücksichtigt. Alternativ könnte die weitere initiale Offsetkenngröße Δ_LL auch lediglich einmalig, insbesondere bei einer Herstellung und/oder Montage einer Lenkvorrichtung, ermittelt und beispielsweise bei einer Abschaltung und/oder einem Systemende der Lenkvorrichtung gespeichert werden. In diesem Zusammenhang könnte die Lenkvorrichtung und/oder eine Recheneinheit insbesondere auch einen sogenannten „sleep mode counter“ umfassen, welcher dazu vorgesehen ist, Veränderungen einer ersten Lagekenngröße und/oder einer zweiten Lagekenngröße zumindest in einem inaktiven Zustand und/oder einem abgeschalteten Zustand der Lenkvorrichtung zu überwachen.
Die Größe WS definiert wiederum die Winkelsegmentierung des Abtriebselements 26. Demzufolge wird auch in diesem Fall bei der Auswertung der Lagekenngrößen α₁, α₂ wenigstens eine Winkelsegmentierung des Abtriebselements 26 berücksichtigt.
Durch die Ungleichung (12) kann das Vorliegen einer ungewollten Lageänderung des ersten Zugmittels 18 und/oder des zweiten Zugmittels 22 ermittelt werden.
Um ferner eine eindeutige Zuordnung der ungewollten Lageänderung zu dem ersten Zugmitteltrieb 16 oder dem zweiten Zugmitteltrieb 20 zu erreichen, erfolgt zudem ein Abgleich einer ersten Geschwindigkeitskenngröße ν₁ des ersten Lenkaktuators 12 mit einer zweiten Geschwindigkeitskenngröße ν₂ des zweiten Lenkaktuators 14. Im vorliegenden Fall wird dabei eine Differenz zwischen einem Betrag der ersten Geschwindigkeitskenngröße ν₁ und einem Betrag der zweiten Geschwindigkeitskenngröße ν₂ gebildet und mit einem vorab applizierten Schwellwert T_ν verglichen, wobei der Schwellwert T_ν insbesondere in Abhängigkeit einer Ausgestaltung der Lenkvorrichtung angepasst und/oder ausgewählt wird. Dabei gilt: $| v_{1} | - | v_{2} | \geq T_{v}$
$| v_{1} | - | v_{2} | < T_{v}$
Ist die Differenz zwischen dem Betrag der ersten Geschwindigkeitskenngröße ν₁ und dem Betrag der zweiten Geschwindigkeitskenngröße ν₂ größer oder gleich dem Schwellwert T_ν bzw. ist die Ungleichung (14) erfüllt, kann daraus geschlossen werden, dass die ungewollte Lageänderung in dem ersten Zugmitteltrieb 16 aufgetreten ist. Ist die Differenz zwischen dem Betrag der ersten Geschwindigkeitskenngröße ν₁ und dem Betrag der zweiten Geschwindigkeitskenngröße ν₂ hingegen kleiner als der Schwellwert T_ν bzw. ist die Ungleichung (15) erfüllt, kann daraus geschlossen werden, dass die ungewollte Lageänderung in dem zweiten Zugmitteltrieb 20 aufgetreten ist.
Folglich kann durch die Auswertung der Ungleichungen (12), (14) und (15) die ungewollte Lageänderung eindeutig dem ersten Zugmitteltrieb 16 oder dem zweiten Zugmitteltrieb 20 zugeordnet werden.
Die erste Geschwindigkeitskenngröße v₁ entspricht im vorliegenden Fall ferner einer Rotorgeschwindigkeit und/oder einer Winkelgeschwindigkeit des ersten Lenkaktuators 12. Analog entspricht die zweite Geschwindigkeitskenngröße ν₂ einer Rotorgeschwindigkeit und/oder einer Winkelgeschwindigkeit des zweiten Lenkaktuators 14. Vorzugsweise wird die erste Geschwindigkeitskenngröße ν₁ mittels einer Ableitung der ersten Lagekenngröße α₁ und die zweite Geschwindigkeitskenngröße ν₂ mittels einer Ableitung der zweiten Lagekenngröße α₂ ermittelt, wodurch vorteilhaft auf zusätzliche Geschwindigkeitssensoreinheiten verzichtet werden kann. Grundsätzlich ist jedoch auch denkbar wenigstens eine der Geschwindigkeitskenngrößen ν₁, ν₂ mittels einer Geschwindigkeitssensoreinheit zu ermitteln.
Ein beispielhaftes Ablaufdiagramm des Verfahrens zur Überwachung der Lenkvorrichtung ist in 2 dargestellt.
In einem Verfahrensschritt 50 wird die erste Lagekenngröße α₁ des ersten Lenkaktuators 12 und die zweite Lagekenngröße α₂ des zweiten Lenkaktuators 14 ermittelt.
In einem Verfahrensschritt 52 wird, insbesondere zusätzlich zu den Lagekenngrößen α₁, α₂, mittels der Sensoreinheit 24 die Stellkenngröße α_s der Lenkvorrichtung ermittelt.
In einem Verfahrensschritt 54 wird unter Verwendung der ersten Auswertemethode die erste Lagekenngröße α₁ mit der Stellkenngröße α_s und die zweite Lagekenngröße α₂ mit der Stellkenngröße α_s abgeglichen. Wird dabei eine ungewollte Lageänderung, im vorliegenden Fall insbesondere ein Riemensprung, des ersten Zugmittels 18 und/oder des zweiten Zugmittels 22 ermittelt, so folgt ein Verfahrensschritt 56. Wird hingegen keine ungewollte Lageänderung des ersten Zugmittels 18 und/oder des zweiten Zugmittels 22 ermittelt, so folgt ein Verfahrensschritt 58.
Im Verfahrensschritt 56 wird, insbesondere durch die Ungleichungen (1) und (2) oder die Gleichungen (10) und (11) und/oder einen Vergleich der Ungleichungen (1) und (2) oder der Gleichungen (10) und (11) miteinander, die ungewollte Lageänderung eindeutig dem ersten Zugmitteltrieb 16 oder dem zweiten Zugmitteltrieb 20 zugeordnet. Anschließend kann beispielsweise eine Warnmeldung erzeugt und/oder ein Notlauf des Fahrzeugs eingeleitet werden.
Im Verfahrensschritt 58 wird von der ersten Auswertemethode auf die zweite Auswertemethode gewechselt.
Im Verfahrensschritt 60 wird unter Verwendung der zweiten Auswertemethode die erste Lagekenngröße α₁ mit der zweite Lagekenngröße α₂ abgeglichen. Hierdurch kann eine Auswertung der Lagekenngrößen α₁, α₂ insbesondere auch dann erreicht werden, wenn die Sensoreinheit 24 eine zu geringe Auflösung, eine Störung und/oder einen Defekt aufweist. Wird dabei eine ungewollte Lageänderung, im vorliegenden Fall insbesondere ein Riemensprung, des ersten Zugmittels 18 und/oder des zweiten Zugmittels 22 ermittelt, so folgen ein Verfahrensschritt 62 und ein Verfahrensschritt 64. Wird hingegen keine ungewollte Lageänderung des ersten Zugmittels 18 und/oder des zweiten Zugmittels 22 ermittelt, so folgt ein Verfahrensschritt 66.
Im Verfahrensschritt 62 wird eine erste Geschwindigkeitskenngröße ν₁ des ersten Lenkaktuators 12, insbesondere durch Ableitung der ersten Lagekenngröße α₁, und eine zweite Geschwindigkeitskenngröße ν₂ des zweiten Lenkaktuators 14, insbesondere durch Ableitung der zweiten Lagekenngröße α₂, ermittelt.
Anschließend wird im Verfahrensschritt 64 die erste Geschwindigkeitskenngröße ν₁ mit der zweiten Geschwindigkeitskenngröße ν₂ abgeglichen, um, insbesondere mittels der Ungleichungen (14) und (15), eine eindeutige Zuordnung der ungewollten Lageänderung zu dem ersten Zugmitteltrieb 16 oder dem zweiten Zugmitteltrieb 20 zu erreichen. Daraufhin kann beispielsweise eine Warnmeldung erzeugt und/oder ein Notlauf des Fahrzeugs eingeleitet werden.
Im Verfahrensschritt 66 wird das Verfahren beendet und es wird festgestellt, dass zumindest im Rahmen der vorliegenden Auswertemethodik keine ungewollte Lageänderung des ersten Zugmittels 18 und/oder des zweiten Zugmittels 22 erfolgt ist.
Das beispielhafte Ablaufdiagramm in 2 soll dabei insbesondere lediglich beispielhaft ein Verfahren zur Überwachung der Lenkvorrichtung beschreiben. Insbesondere können einzelne Verfahrensschritte und/oder eine Abfolge der Verfahrensschritte auch variieren. Dabei ist insbesondere auch denkbar auf die Verfahrensschritte 52, 54 und 56 oder die Verfahrensschritte 58, 60, 62 und 64 zu verzichten. Ferner könnten weitere optionale Verfahrensschritte hinzukommen.
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 10052275 A1 [0002]
DE 102008021849 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Überwachung einer Lenkvorrichtung, wobei die Lenkvorrichtung ein Lenkgetriebe (10), zumindest einen ersten Lenkaktuator (12), zumindest einen zweiten Lenkaktuator (14), zumindest einen ersten Zugmitteltrieb (16) mit wenigstens einem ersten Zugmittel (18) zur Anbindung des ersten Lenkaktuators (12) an das Lenkgetriebe (10) und zumindest einen zweiten Zugmitteltrieb (20) mit wenigstens einem zweiten Zugmittel (22) zur Anbindung des zweiten Lenkaktuators (14) an das Lenkgetriebe (10) umfasst, und wobei zumindest eine erste Lagekenngröße (α₁) des ersten Lenkaktuators (12) und wenigstens eine zweite Lagekenngröße (α₂) des zweiten Lenkaktuators (14) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass durch Auswertung der Lagekenngrößen (α₁, α₂) eine ungewollte Lageänderung des ersten Zugmittels (18) und/oder des zweiten Zugmittels (22) ermittelt und die ungewollte Lageänderung eindeutig einem der Zugmitteltriebe (16, 20) zugeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Zugmittel (18, 22) ein Zahnriemen verwendet wird und die ungewollte Lageänderung ein Riemensprung ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Stellkenngröße (α_s) der Lenkvorrichtung ermittelt wird und die Auswertung der Lagekenngrößen (α₁, α₂) einen Abgleich der ersten Lagekenngröße (α₁) und/oder der zweiten Lagekenngröße (α₂) mit der Stellkenngröße (α_s) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellkenngröße (α_s) mittels einer dem Lenkgetriebe (10) zugeordneten Sensoreinheit (24) ermittelt und eine Auflösung der Sensoreinheit (24) bei der Auswertung der Lagekenngrößen (α₁, α₂) berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Übersetzungskenngröße zwischen dem ersten Lenkaktuator (12) und der Sensoreinheit (24) und/oder zwischen dem zweiten Lenkaktuator (14) und der Sensoreinheit (24) bei der Auswertung der Lagekenngrößen (α₁, α₂) berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in Abhängigkeit der ersten Lagekenngröße (α₁) und der Sensorkenngröße (α_s) und/oder in Abhängigkeit der zweiten Lagekenngröße (α₂) und der Sensorkenngröße (α_s) wenigstens eine initiale Offsetkenngröße ermittelt und die initiale Offsetkenngröße bei der Auswertung der Lagekenngrößen (α₁, α₂) berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Winkelsegmentierung wenigstens eines Abtriebselements (26) des ersten Zugmitteltriebs (16) und/oder des zweiten Zugmitteltriebs (20) bei der Auswertung der Lagekenngrößen (α₁, α₂) berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung der Lagekenngrößen (α₁, α₂) einen Abgleich der ersten Lagekenngröße (α₁) mit der zweiten Lagekenngröße (α₂) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der ersten Lagekenngröße (α₁) und der zweiten Lagekenngröße (α₂) wenigstens eine weitere initiale Offsetkenngröße ermittelt und die weitere initiale Offsetkenngröße bei der Auswertung der Lagekenngrößen (α₁, α₂) berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Winkelsegmentierung wenigstens eines Abtriebselement (26) des ersten Zugmitteltriebs (16) und/oder des zweiten Zugmitteltriebs (20) bei der Auswertung der Lagekenngrößen (α₁, α₂) berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung der Lagekenngrößen (α₁, α₂) einen Abgleich einer ersten Geschwindigkeitskenngröße des ersten Lenkaktuators (12) mit einer zweiten Geschwindigkeitskenngröße des zweiten Lenkaktuators (14) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Geschwindigkeitskenngröße mittels einer Ableitung der ersten Lagekenngröße (α₁) und die zweite Geschwindigkeitskenngröße mittels einer Ableitung der zweiten Lagekenngröße (α₂) ermittelt wird.
Steuergerät (28) mit einer Recheneinheit (30) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Lenkvorrichtung mit einem Lenkgetriebe (10), mit zumindest einem ersten Lenkaktuator (12), mit zumindest einem zweiten Lenkaktuator (14), mit zumindest einem ersten Zugmitteltrieb (16), welcher wenigstens ein erstes Zugmittel (18) zur Anbindung des ersten Lenkaktuators (12) an das Lenkgetriebe (10) umfasst, mit zumindest einem zweiten Zugmitteltrieb (20), welcher wenigstens ein zweites Zugmittel (22) zur Anbindung des zweiten Lenkaktuators (14) an das Lenkgetriebe (10) umfasst, und mit einer Recheneinheit (30) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12.