DE102019207615A1

DE102019207615A1 - Method for regulating a movement of a steering handle of a steering system

Info

Publication number: DE102019207615A1
Application number: DE102019207615.7A
Authority: DE
Inventors: Bartosz Kaepernick
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-05-23
Filing date: 2019-05-23
Publication date: 2020-11-26

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Regelung einer Bewegung einer Lenkhandhabe (10) eines Lenksystems (12) vorgeschlagen, wobei das Lenksystem (12) wenigstens einen Feedback-Aktuator (14) zur Erzeugung eines Lenkwiderstands und/oder eines Rückstellmoments auf die Lenkhandhabe (10) und zumindest zwei Reglereinheiten (16, 18), insbesondere eine erste Reglereinheit (16) und eine zweite Reglereinheit (18), zur Ansteuerung des Feedback-Aktuators (14) umfasst, und wobei in zumindest einem hochautomatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebsmodus die Reglereinheiten (16, 18) seriell miteinander verschaltet werden und zur Regelung der Bewegung der Lenkhandhabe (10) eine Ist-Bewegungskenngröße der Lenkhandhabe (10) mittels der seriell miteinander verschalteten Reglereinheiten (16, 18) auf eine Soll-Bewegungskenngröße (22) für die Lenkhandhabe (10) eingeregelt wird.

A method is proposed for regulating a movement of a steering handle (10) of a steering system (12), the steering system (12) having at least one feedback actuator (14) for generating a steering resistance and / or a restoring torque on the steering handle (10) and comprises at least two controller units (16, 18), in particular a first controller unit (16) and a second controller unit (18), for controlling the feedback actuator (14), and wherein in at least one highly automated and / or autonomous driving mode, the controller units (16 , 18) are interconnected in series and to regulate the movement of the steering handle (10) an actual movement parameter of the steering handle (10) by means of the serially interconnected control units (16, 18) to a target movement parameter (22) for the steering handle (10 ) is regulated.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Bewegung einer Lenkhandhabe eines Lenksystems. Zudem betrifft die Erfindung ein Steuergerät mit einer Recheneinheit zur Durchführung eines solchen Verfahrens, ein zugehöriges Lenksystem sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Lenksystem.The invention relates to a method for regulating a movement of a steering handle of a steering system. The invention also relates to a control device with a computing unit for carrying out such a method, an associated steering system and a vehicle with such a steering system.

Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeuge bekannt, welche ein konventionelles Lenksystem mit einer Lenkhandhabe beispielsweise in Form eines Lenkrads, einem Lenkgetriebe und einer Lenksäule zur mechanischen Verbindung der Lenkhandhabe mit dem Lenkgetriebe umfassen. Zudem sind Fahrzeuge mit Steer-by-Wire-Lenksystemen bekannt, welche ohne eine direkte mechanische Verbindung zwischen einer Lenkhandhabe und gelenkten Fahrzeugrädern auskommen und bei welchen eine Lenkvorgabe an der Lenkhandhabe ausschließlich elektrisch weitergeleitet wird.Vehicles are known from the prior art which comprise a conventional steering system with a steering handle, for example in the form of a steering wheel, a steering gear and a steering column for mechanically connecting the steering handle to the steering gear. In addition, vehicles with steer-by-wire steering systems are known which manage without a direct mechanical connection between a steering handle and steered vehicle wheels and in which a steering specification is passed on exclusively electrically to the steering handle.

Speziell für den Fall des hochautomatisierten und/oder autonomen Fahrens ist ferner der Einsatz von Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Bewegung der Lenkhandhabe eines Lenksystems sinnvoll, um, beispielsweise in einem Zustand, in welchem keine Berührung der Lenkhandhabe erfolgt (einem sogenannten Hands-Off-Zustand), eine unkontrollierte Bewegung der Lenkhandhabe zu verhindern. Insbesondere bei Steer-by-Wire-Lenksystemen lassen sich durch eine derartige Bewegungsregelung diverse Vorteile realisieren. So kann die Lenkhandhabe beispielsweise mittels einer Regelung in einer definierten Lage gehalten werden, beispielsweise in einer Nullstellung, wodurch eine Ablagemöglichkeit geschaffen wird. Zudem kann eine Bewegungsregelung auch derart umgesetzt werden, dass eine Bewegung der Lenkhandhabe einer Fahrzeugbewegung folgt, wodurch insbesondere eine Irritation des Fahrers verhindert und ein Übergang zwischen einem hochautomatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebsmodus und einem manuellen Fahrbetriebsmodus vereinfacht werden kann. In diesem Zusammenhang sei beispielsweise auch auf die DE 10 2017 112 311 A1 verwiesen.Especially in the case of highly automated and / or autonomous driving, the use of methods for controlling and / or regulating a movement of the steering handle of a steering system is also useful, for example in a state in which there is no contact with the steering handle (a so-called manual Off state) to prevent uncontrolled movement of the steering handle. In particular in the case of steer-by-wire steering systems, various advantages can be achieved through such a movement control. For example, the steering handle can be held in a defined position by means of a control system, for example in a zero position, whereby a storage option is created. In addition, a movement control can also be implemented in such a way that a movement of the steering handle follows a vehicle movement, which in particular prevents the driver from becoming irritated and a transition between a highly automated and / or autonomous driving mode and a manual driving mode can be simplified. In this context, for example, the DE 10 2017 112 311 A1 referenced.

Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, ein Verfahren zur Regelung einer Bewegung einer Lenkhandhabe mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Effizienz bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 7, 8 und 10 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.The object of the invention is in particular to provide a method for regulating a movement of a steering handle with improved properties with regard to efficiency. The object is achieved by the features of claims 1, 7, 8 and 10, while advantageous configurations and developments of the invention can be found in the subclaims.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird ein Verfahren zur Regelung einer Bewegung einer Lenkhandhabe eines Lenksystems vorgeschlagen, wobei das Lenksystem wenigstens einen Feedback-Aktuator zur Erzeugung eines Lenkwiderstands und/oder eines Rückstellmoments auf die Lenkhandhabe und zumindest zwei Reglereinheiten, insbesondere eine erste Reglereinheit und eine zweite Reglereinheit, zur Ansteuerung des Feedback-Aktuators umfasst, und wobei in zumindest einem hochautomatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebsmodus die Reglereinheiten seriell miteinander verschaltet werden und zur Regelung der Bewegung der Lenkhandhabe eine Ist-Bewegungskenngröße der Lenkhandhabe mittels der seriell miteinander verschalteten Reglereinheiten auf eine Soll-Bewegungskenngröße für die Lenkhandhabe eingeregelt wird. Insbesondere sind die Reglereinheiten somit in dem hochautomatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebsmodus zur Regelung der Bewegung der Lenkhandhabe in Reihe angeordnet und/oder hintereinandergeschaltet und weisen insbesondere eine Kaskadenstruktur auf. Zudem entspricht der hochautomatisierte und/oder autonome Fahrbetriebsmodus vorteilhaft einem Fahrbetriebsmodus, in welchem keine Berührung der Lenkhandhabe erfolgt und/oder stattfindet, insbesondere einem sogenannten Hands-Off-Zustand. Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere eine Effizienz, insbesondere eine Leistungseffizienz, eine Regeleffizienz und/oder eine Kosteneffizienz, verbessert werden. Zudem kann insbesondere durch die Verwendung zweier seriell miteinander verschalteter Reglereinheiten eine Komplexität der jeweiligen Reglereinheit und folglich eine Komplexität der gesamten Regelung reduziert werden. Darüber hinaus kann insbesondere eine vorteilhaft hohe Flexibilität und/oder Funktionsvielfalt erreicht werden.A method for regulating a movement of a steering handle of a steering system is proposed, the steering system at least one feedback actuator for generating a steering resistance and / or a restoring torque on the steering handle and at least two controller units, in particular a first controller unit and a second controller unit, for control of the feedback actuator, and wherein in at least one highly automated and / or autonomous driving mode, the controller units are interconnected in series and, for controlling the movement of the steering handle, an actual movement parameter of the steering handle is converted to a target movement parameter for the steering handle by means of the serially interconnected controller units is regulated. In particular, in the highly automated and / or autonomous driving mode for regulating the movement of the steering handle, the controller units are thus arranged in series and / or connected in series and in particular have a cascade structure. In addition, the highly automated and / or autonomous driving mode advantageously corresponds to a driving mode in which there is and / or no contact with the steering handle, in particular a so-called hands-off state. This configuration can in particular improve efficiency, in particular power efficiency, control efficiency and / or cost efficiency. In addition, the use of two series-connected controller units can reduce the complexity of the respective controller unit and consequently the complexity of the entire controller. In addition, an advantageously high flexibility and / or variety of functions can be achieved in particular.

Das Lenksystem umfasst insbesondere wenigstens eine Recheneinheit, welche insbesondere dazu vorgesehen ist, das Verfahren zur Regelung der Bewegung der Lenkhandhabe durchzuführen. Darüber hinaus kann das Lenksystem weitere Bauteile und/oder Baugruppen umfassen, wie beispielsweise wenigstens ein Steuergerät, wenigstens eine Lenkeingabeeinheit, welche vorteilhaft die Lenkhandhabe, den Feedback-Aktuator und/oder wenigstens ein, beispielsweise als Drehstab ausgebildetes, Torsionselement umfasst, wenigstens einen, beispielsweise als Lenkgetriebe ausgebildeten, Radlenkwinkelsteller und/oder wenigstens eine Sensoreinheit zur Erfassung der Ist-Bewegungskenngröße und/oder wenigstens einer mit der Ist-Bewegungskenngröße korrelierten Sensorgröße und/oder Rückführungsgröße. Das Lenksystem ist ferner vorteilhaft als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildet und insbesondere in zumindest einem Betriebszustand frei von einer direkten mechanischen Verbindung zwischen der Lenkeingabeeinheit und dem, insbesondere in diesem Fall auch als „Steering Rack Actuator“ bezeichneten, Radlenkwinkelsteller. 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.The steering system includes in particular at least one computing unit which is provided in particular to carry out the method for regulating the movement of the steering handle. In addition, the steering system can include further components and / or assemblies, such as at least one control unit, at least one steering input unit, which advantageously includes the steering handle, the feedback actuator and / or at least one torsion element, for example designed as a torsion bar, at least one, for example designed as a steering gear, wheel steering angle adjuster and / or at least one sensor unit for detecting the actual movement parameter and / or at least one sensor variable and / or feedback variable correlated with the actual movement parameter. The steering system is also advantageously designed as a steer-by-wire steering system and, in particular, in at least one operating state, it is free of a direct mechanical connection between the Steering input unit and the wheel steering angle adjuster, also referred to in this case as the “Steering Rack Actuator”. “Provided” is to be understood in particular as specifically programmed, designed and / or equipped. The fact that an object is provided for a specific function should be understood in particular to mean that the object fulfills and / or executes this specific function in at least one application and / or operating state.

Unter einem „Feedback-Aktuator“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine, insbesondere von dem Radlenkwinkelsteller verschiedene und vorzugsweise mit der Lenkhandhabe in direkter mechanischer Verbindung stehende, Aktuatoreinheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, Signale, Kräfte und/oder Momente von der Lenkhandhabe, insbesondere direkt, zu erfassen und/oder an die Lenkhandhabe, insbesondere direkt, zu übertragen. Insbesondere ist der Feedback-Aktuator dabei zumindest zur Erzeugung des Lenkwiderstands und/oder des Rückstellmoments auf die Lenkhandhabe vorgesehen. Ferner ist der Feedback-Aktuator insbesondere dazu vorgesehen, in dem hochautomatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebsmodus eine Kraft und/oder ein Moment an die Lenkhandhabe zu übertragen, um die Ist-Bewegungskenngröße der Lenkhandhabe auf die Soll-Bewegungskenngröße für die Lenkhandhabe einzuregeln. Zudem kann der Feedback-Aktuator vorzugsweise auch dazu vorgesehen sein, ein von einem Fahrer über die Lenkhandhabe wahrnehmbares Lenkgefühl anzupassen und/oder über die Lenkhandhabe dem Fahrer eine haptische Rückmeldung von einem Untergrund und/oder von Fahrzeugrädern des Fahrzeugs zu liefern. Dazu kann der Feedback-Aktuator wenigstens einen Elektromotor umfassen. Der Elektromotor ist vorteilhaft als bürstenloser Motor und bevorzugt als Asynchronmotor oder als permanenterregter Synchronmotor ausgebildet. Ferner soll unter einer „Reglereinheit“ insbesondere eine elektrische und/oder elektronische Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, eine Regelfunktionalität zum Betrieb des Feedback-Aktuators bereitzustellen. Bevorzugt werden die Reglereinheiten in dem hochautomatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebsmodus gemeinsam betrieben und/oder wirken zusammen, um die Ist-Bewegungskenngröße auf die Soll-Bewegungskenngröße einzuregeln, wobei die Soll-Bewegungskenngröße insbesondere einer Führungsgröße und die Ist-Bewegungskenngröße einer Regelgröße entspricht. Die erste Reglereinheit ist der zweiten Reglereinheit dabei insbesondere steuerungstechnisch vorgeschaltet und bildet vorteilhaft eine übergeordnete Reglereinheit, während die zweite Reglereinheit eine untergeordnete Reglereinheit bildet. Wenigstens eine der Reglereinheiten, vorzugsweise die erste Reglereinheit, ist zudem insbesondere speziell an den hochautomatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebsmodus angepasst und/oder speziell für den hochautomatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebsmodus appliziert und/oder bedatet. Vorzugsweise sind die Reglereinheiten ferner in ein Steuergerät des Fahrzeugs und vorteilhaft das Steuergerät des Lenksystems integriert.In this context, a “feedback actuator” should be understood to mean, in particular, an actuator unit that is different from the wheel steering angle adjuster and preferably in direct mechanical connection with the steering handle, which is provided to transmit signals, forces and / or torques from the steering handle, in particular directly, to be recorded and / or to be transmitted to the steering handle, in particular directly. In particular, the feedback actuator is provided at least for generating the steering resistance and / or the restoring torque on the steering handle. Furthermore, the feedback actuator is provided, in particular, to transmit a force and / or a moment to the steering handle in the highly automated and / or autonomous driving mode in order to regulate the actual movement parameter of the steering handle to the target movement parameter for the steering handle. In addition, the feedback actuator can preferably also be provided to adapt a steering feel that can be perceived by a driver via the steering handle and / or to provide the driver with haptic feedback from the ground and / or from vehicle wheels of the vehicle via the steering handle. For this purpose, the feedback actuator can comprise at least one electric motor. The electric motor is advantageously designed as a brushless motor and preferably as an asynchronous motor or as a permanent magnet synchronous motor. Furthermore, a “regulator unit” is to be understood in particular as an electrical and / or electronic unit which is provided to provide a regulating functionality for operating the feedback actuator. The controller units are preferably operated jointly in the highly automated and / or autonomous driving mode and / or work together to regulate the actual movement parameter to the target movement parameter, the target movement parameter corresponding in particular to a reference variable and the actual movement parameter to a controlled variable. The first regulator unit is connected upstream of the second regulator unit, particularly in terms of control technology, and advantageously forms a higher-level regulator unit, while the second regulator unit forms a subordinate regulator unit. At least one of the controller units, preferably the first controller unit, is also especially adapted to the highly automated and / or autonomous driving mode and / or applied and / or calibrated specifically for the highly automated and / or autonomous driving mode. The controller units are preferably also integrated into a control unit of the vehicle and advantageously the control unit of the steering system.

Des Weiteren 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 Steuerroutine, zumindest eine Regelroutine, zumindest eine Berechnungsroutine und/oder zumindest eine Auswerteroutine auf. Insbesondere ist die Recheneinheit dazu vorgesehen, zumindest in dem hochautomatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebsmodus eine Ist-Bewegungskenngröße der Lenkhandhabe zu ermitteln und/oder eine Soll-Bewegungskenngröße der Lenkhandhabe zu ermitteln und/oder bereitzustellen. Zudem ist die Recheneinheit insbesondere dazu vorgesehen, die Reglereinheiten in dem hochautomatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebsmodus seriell miteinander zu verschalten. Ferner ist die Recheneinheit insbesondere dazu vorgesehen, die Reglereinheiten zur Regelung der Bewegung der Lenkhandhabe derart anzusteuern, dass die Ist-Bewegungskenngröße der Lenkhandhabe mittels der seriell miteinander verschalteten Reglereinheiten auf die Soll-Bewegungskenngröße für die Lenkhandhabe eingeregelt wird. Vorzugsweise ist die Recheneinheit ferner in das Steuergerät des Fahrzeugs und/oder das Steuergerät des Lenksystems integriert. Unter einer „Ist-Bewegungskenngröße“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Kenngröße verstanden werden, welche mit einer Ist-Bewegung der Lenkhandhabe korreliert ist. Insbesondere kann wenigstens anhand der Ist-Bewegungskenngröße auf eine aktuelle und/oder tatsächliche Bewegung und/oder eine aktuelle und/oder tatsächliche Bewegungsänderung der Lenkhandhabe geschlossen werden. Die Ist-Bewegungskenngröße kann dabei insbesondere zumindest eine Ist-Position der Lenkhandhabe, eine Ist-Bewegungsgeschwindigkeit der Lenkhandhabe und/oder eine Ist-Bewegungsbeschleunigung der Lenkhandhabe umfassen. Besonders bevorzugt kann die Ist-Bewegungskenngröße beispielsweise mittels eines Ist-Drehmoments des Torsionselements der Lenkeingabeeinheit und/oder einer Ist-Lage des Elektromotors des Feedback-Aktautors ermittelt werden. Darüber hinaus soll unter einer „Soll-Bewegungskenngröße“ insbesondere eine Kenngröße verstanden werden, welche mit einer, insbesondere vorgegebenen und/oder mit einer Fahrzeugbewegung korrelierten, Soll-Bewegung der Lenkhandhabe korreliert ist. Die Soll-Bewegungskenngröße kann dabei insbesondere zumindest eine Soll-Position der Lenkhandhabe, eine Soll-Bewegungsgeschwindigkeit der Lenkhandhabe und/oder eine Soll-Bewegungsbeschleunigung der Lenkhandhabe umfassen. Vorteilhaft wird die Soll-Bewegungskenngröße dabei derart vorgegeben, dass die Bewegung der Lenkhandhabe einer Fahrzeugbewegung folgt. In diesem Fall kann die Soll-Bewegungskenngröße beispielsweise aus einer Abweichung zwischen einer Ist-Trajektorie des Fahrzeugs und einer Soll-Trajektorie des Fahrzeugs und/oder unter Verwendung eines Trajektoriengenerators ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Soll-Bewegungskenngröße jedoch auch derart vorgegeben werden, dass die Lenkhandhabe in einer definierten und/oder festen Soll-Lage, wie beispielsweise einer Nullstellung, gehalten wird. Insbesondere kann die Soll-Bewegungskenngröße in diesem Fall auch der definierten und/oder festen Soll-Lage entsprechen.Furthermore, a “computing unit” should be understood to mean in particular an electrical and / or electronic unit which has an information input, information processing and information output. The computing unit also advantageously has at least one processor, at least one operating memory, at least one input and / or output means, at least one operating program, at least one control routine, at least one control routine, at least one calculation routine and / or at least one evaluation routine. In particular, the computing unit is provided to determine an actual movement parameter of the steering handle and / or to determine and / or provide a target movement parameter of the steering handle at least in the highly automated and / or autonomous driving mode. In addition, the computing unit is provided in particular to interconnect the controller units in series with one another in the highly automated and / or autonomous driving operating mode. Furthermore, the computing unit is provided in particular to control the controller units for regulating the movement of the steering handle in such a way that the actual movement parameter of the steering handle is adjusted to the target movement parameter for the steering handle by means of the controller units connected in series. The computing unit is preferably also integrated into the control unit of the vehicle and / or the control unit of the steering system. In this context, an “actual movement parameter” is to be understood as meaning, in particular, a parameter which is correlated with an actual movement of the steering handle. In particular, a current and / or actual movement and / or a current and / or actual change in movement of the steering handle can be inferred at least on the basis of the actual movement parameter. The actual movement parameter can in particular include at least an actual position of the steering handle, an actual movement speed of the steering handle and / or an actual movement acceleration of the steering handle. The actual movement parameter can particularly preferably be determined, for example, by means of an actual torque of the torsion element of the steering input unit and / or an actual position of the electric motor of the feedback actuator. In addition, a “target movement parameter” is to be understood as meaning, in particular, a parameter which is correlated with a target movement of the steering handle, in particular predetermined and / or correlated with a vehicle movement. The target movement parameter can in particular include at least one target position of the steering handle, a target movement speed of the steering handle and / or a target movement acceleration of the steering handle. The nominal movement parameter is advantageously specified in such a way that the movement of the steering handle follows a vehicle movement. In this case, the nominal movement parameter can be determined, for example, from a deviation between an actual trajectory of the vehicle and a nominal trajectory of the vehicle and / or using a trajectory generator. Alternatively or in addition, however, the nominal movement parameter can also be specified in such a way that the steering handle is held in a defined and / or fixed nominal position, such as a zero position, for example. In particular, the nominal movement parameter can in this case also correspond to the defined and / or fixed nominal position.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Regelung der Bewegung der Lenkhandhabe, insbesondere im hochautomatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebsmodus, in zumindest zwei konsekutiven Schritten erfolgt, wobei in einem ersten Schritt mittels der ersten Reglereinheit und insbesondere unter Verwendung der Soll-Bewegungskenngröße eine Soll-Vorgabe, insbesondere in Form einer Führungsgröße, für die zweite Reglereinheit erzeugt wird und in einem zweiten Schritt mittels der zweiten Reglereinheit und insbesondere unter Verwendung der Soll-Vorgabe ein Ansteuersignal, insbesondere in Form einer Stellgröße, für den Feedback-Aktuator erzeugt wird. Besonders vorteilhaft werden die Reglereinheiten dabei mit derselben Rückführungsgröße, insbesondere dem Ist-Drehmoment des Torsionselements der Lenkeingabeeinheit und/oder der Ist-Lage des Elektromotors des Feedback-Aktautors, betrieben. Hierdurch kann insbesondere eine besonders einfach aufgebaute Schaltung bereitgestellt werden.It is also proposed that the control of the movement of the steering handle, in particular in the highly automated and / or autonomous driving mode, take place in at least two consecutive steps, in a first step by means of the first controller unit and in particular using the target movement parameter, a target specification, in particular in the form of a reference variable is generated for the second controller unit and in a second step a control signal, in particular in the form of a manipulated variable, is generated for the feedback actuator by means of the second controller unit and in particular using the target specification. The controller units are particularly advantageously operated with the same feedback variable, in particular the actual torque of the torsion element of the steering input unit and / or the actual position of the electric motor of the feedback actuator. In this way, a particularly simple circuit can be provided in particular.

Die Reglereinheiten könnten beispielsweise strukturell und/oder funktionell identisch zueinander sein und sich beispielsweise nur in einer unterschiedlichen Applizierung und/oder Bedatung voneinander unterscheiden. Vorteilhaft wird jedoch vorgeschlagen, dass die Reglereinheiten strukturell und/oder funktionell verschieden voneinander sind und sich somit insbesondere in zumindest einem Merkmal, beispielsweise einem inneren Aufbau, einem Regelverhalten und/oder einer Funktionsweise, voneinander unterscheiden. Bevorzugt ist die erste Reglereinheit dabei als Bewegungsregler und die zweite Reglereinheit als Momentenregler ausgebildet. Besonders vorteilhaft ist die erste Reglereinheit dazu vorgesehen, zumindest im hochautomatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebsmodus ein Ausgangsmoment bereitzustellen und insbesondere an die zweite Reglereinheit als Soll-Vorgabe, insbesondere in Form einer Führungsgröße, weiterzuleiten. Hierdurch kann insbesondere eine Komplexität reduziert werden, da die, insbesondere übergeordnete, erste Reglereinheit zumindest im Fall, dass die zweite Reglereinheit ihre Regelaufgabe hinreichend gut erfüllt, zur Ansteuerung einer effektiv einfacheren Regelstrecke dient.The controller units could, for example, be structurally and / or functionally identical to one another and, for example, only differ from one another in terms of different application and / or data. However, it is advantageously proposed that the controller units are structurally and / or functionally different from one another and thus differ from one another in at least one feature, for example an internal structure, a regulating behavior and / or a mode of operation. The first controller unit is preferably designed as a motion controller and the second controller unit as a torque controller. The first controller unit is particularly advantageously provided to provide an output torque at least in the highly automated and / or autonomous driving mode and in particular to forward it to the second controller unit as a target value, in particular in the form of a reference variable. This makes it possible in particular to reduce complexity, since the, in particular higher-level, first controller unit serves to control an effectively simpler controlled system, at least in the event that the second controller unit fulfills its control task sufficiently well.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die erste Reglereinheit in einem manuellen Fahrbetriebsmodus, in welchem eine Führung des Fahrzeugs insbesondere durch einen Fahrer erfolgt, inaktiv ist und/oder ausgeblendet wird und die zweite Reglereinheit in dem manuellen Fahrbetriebsmodus aktiv ist und/oder in einen aktiven Regelkreis eingebunden ist. Bevorzugt ist die zweite Reglereinheit in diesem Fall als Momentenregler ausgebildet und wird in dem manuellen Fahrbetriebsmodus zur Anpassung eines, insbesondere an der Lenkhandhabe wahrnehmbaren, Lenkgefühls verwendet. Besonders vorteilhaft wird in dem manuelten Fahrbetriebsmodus eine Soll-Vorgabe, insbesondere in Form einer Führungsgröße, für die zweite Reglereinheit von einem, insbesondere von der ersten Reglereinheit verschiedenen, Lenkgefühlsmodul des Lenksystems bereitgestellt. Bevorzugt ist das Lenkgefühlsmodul dabei im hochautomatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebsmodus inaktiv und/oder wird ausgeblendet. Hierdurch kann insbesondere die, insbesondere untergeordnete, zweite Reglereinheit im manuellen Fahrbetriebsmodus und im hochautomatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebsmodus verwendet werden, wodurch insbesondere eine besonders hohe Effizienz erreicht werden kann. Zudem kann insbesondere eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet werden, insbesondere auch bei einem plötzlichen Wechsel der Fahrbetriebsmodi. Zudem können vorteilhaft Sicherheitsfunktionen aus dem manuellen Fahrbetriebsmodus auch im hochautomatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebsmodus weiter genutzt werden.It is also proposed that the first controller unit be inactive and / or hidden in a manual driving mode, in which the vehicle is guided in particular by a driver, and that the second controller unit is active in the manual driving mode and / or in an active control loop is involved. In this case, the second regulator unit is preferably designed as a torque regulator and is used in the manual driving operating mode to adapt a steering feeling that is perceptible in particular on the steering handle. Particularly advantageously, in the manual driving mode, a target specification, in particular in the form of a reference variable, is provided for the second controller unit by a steering feel module of the steering system that is different in particular from the first controller unit. The steering feel module is preferably inactive and / or hidden in the highly automated and / or autonomous driving mode. As a result, in particular the, in particular subordinate, second controller unit can be used in the manual driving mode and in the highly automated and / or autonomous driving mode, whereby a particularly high level of efficiency can be achieved in particular. In addition, a high level of operational reliability can in particular be guaranteed, in particular also in the event of a sudden change in the driving modes. In addition, safety functions from the manual driving mode can also advantageously continue to be used in the highly automated and / or autonomous driving mode.

Das Verfahren, das Steuergerät, das Lenksystem und das Fahrzeug sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können das Verfahren, das Steuergerät, das Lenksystem und das Fahrzeug zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.The method, the control device, the steering system and the vehicle should not be restricted to the application and embodiment described above. In particular, the method, the control unit, the steering system and the vehicle can have a number of individual elements, components and units that differs from a number of individual elements, components and units mentioned herein in order to fulfill a mode of operation described herein.

FigurenlisteFigure list

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.Further advantages emerge from the following description of the drawings. In the drawings, an embodiment of the invention is shown. The drawings, description, and claims contain numerous aspects of the invention. The person skilled in the art will expediently also consider these aspects individually and combine them into meaningful further combinations.

Es zeigen:

1a-b ein Fahrzeug mit einem beispielhaft als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildeten Lenksystem in einer vereinfachten Darstellung,
2a-b eine vereinfachte Darstellung eines Teils eines Regelkreislaufs des Lenksystems in einem manuellen Fahrbetriebsmodus und in einem hochautomatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebsmodus,
3 ein gesamter Regelkreislauf des Lenksystems im hochautomatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebsmodus und
4 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm mit Hauptverfahrensschritten eines Verfahrens zur Regelung einer Bewegung einer Lenkhandhabe des Lenksystems.

Show it:

1a-b a vehicle with a steering system designed as a steer-by-wire steering system in a simplified representation,
2a-b a simplified representation of part of a control loop of the steering system in a manual driving mode and in a highly automated and / or autonomous driving mode,
3 an entire control loop of the steering system in the highly automated and / or autonomous driving mode and
4th an exemplary flow chart with main method steps of a method for regulating a movement of a steering handle of the steering system.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

1 zeigt ein beispielhaft als Personenkraftfahrzeug ausgebildetes Fahrzeug 32 mit mehreren Fahrzeugrädern 34 und mit einem Lenksystem 12 in einer vereinfachten Darstellung. Das Fahrzeug 32 umfasst dabei insbesondere einen manuellen Fahrbetriebsmodus und zumindest einen hochautomatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebsmodus (mindestens SAE-Level 3). Das Lenksystem 12 weist eine Wirkverbindung mit den Fahrzeugrädern 34 auf und ist zur Beeinflussung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs 32 vorgesehen. Ferner ist das Lenksystem 12 im vorliegenden Fall als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildet, bei welchem ein Lenkbefehl in zumindest einem Betriebszustand elektrisch an die Fahrzeugräder 34 weitergeleitet wird. 1 shows an example of a vehicle designed as a passenger vehicle 32 with multiple vehicle wheels 34 and with a steering system 12 in a simplified representation. The vehicle 32 includes in particular a manual driving mode and at least one highly automated and / or autonomous driving mode (at least SAE level 3 ). The steering system 12 has an operative connection with the vehicle wheels 34 on and is to influence a direction of travel of the vehicle 32 intended. Further is the steering system 12 in the present case designed as a steer-by-wire steering system in which a steering command is electrically transmitted to the vehicle wheels in at least one operating state 34 is forwarded.

Das Lenksystem 12 weist einen an sich bekannten Radlenkwinkelsteller 36 auf, welcher im vorliegenden Fall auch als „Steering Rack Actuator“ bezeichnet wird. Der Radlenkwinkelsteller 36 ist beispielhaft als Zentralsteller ausgebildet. Der Radlenkwinkelsteller 36 weist eine Wirkverbindung mit zumindest zwei der Fahrzeugräder 34, insbesondere zwei Vorderrädern, auf und ist dazu vorgesehen, einen Lenkbefehl in eine Lenkbewegung der Fahrzeugräder 34 umzusetzen. Dazu umfasst der Radlenkwinkelsteller 36 ein beispielhaft als Zahnstange ausgebildetes Lenkungsstellelement 38 und einen mit dem Lenkungsstellelement 38 zusammenwirkenden und als Elektromotor ausgebildeten Lenkmotor 40. Grundsätzlich könnte ein Radlenkwinkelsteller natürlich auch als Einzelradsteller ausgebildet sein.The steering system 12 has a known wheel steering angle adjuster 36 on, which in the present case is also referred to as the "Steering Rack Actuator". The wheel steering angle adjuster 36 is designed as a central actuator. The wheel steering angle adjuster 36 has an operative connection with at least two of the vehicle wheels 34 , in particular two front wheels, and is provided to convert a steering command into a steering movement of the vehicle wheels 34 to implement. The wheel steering angle adjuster includes this 36 a steering actuator designed as a rack, for example 38 and one with the steering actuator 38 cooperating and designed as an electric motor steering motor 40 . In principle, a wheel steering angle adjuster could of course also be designed as an individual wheel adjuster.

Darüber hinaus weist das Lenksystem 12 eine Lenkeingabeeinheit 42 auf. Die Lenkeingabeeinheit 42 ist rein elektrisch mit dem Radlenkwinkelsteller 36 verbunden. Die Lenkeingabeeinheit 42 umfasst eine Lenkhandhabe 10, beispielsweise in Form eines Lenkrads, zum Aufbringen eines Handmoments und einen, insbesondere mechanisch mit der Lenkhandhabe 10 gekoppelten, Feedback-Aktuator 14. Der Feedback-Aktuator 14 ist dazu vorgesehen, Signale, Kräfte und/oder Momente von der Lenkhandhabe 10, insbesondere direkt, zu erfassen und/oder an die Lenkhandhabe 10, insbesondere direkt, zu übertragen. Im vorliegenden Fall ist der Feedback-Aktuator 14 zumindest zur Erzeugung eines Lenkwiderstands und/oder eines Rückstellmoments auf die Lenkhandhabe 10 vorgesehen. Dazu umfasst der Feedback-Aktuator 14 wenigstens einen, insbesondere als Elektromotor ausgebildeten, Feedback-Motor (nicht dargestellt). Zudem umfasst die Lenkeingabeeinheit 42 zumindest ein Torsionselement 44, im vorliegenden Fall insbesondere einen Drehstab, welches zu einer Verdrehung in Abhängigkeit von einer Bewegung der Lenkhandhabe 10 vorgesehen ist. Alternativ könnte eine Lenkhandhabe auch als Lenkhebel und/oder Lenkkugel oder dergleichen ausgebildet sein. Ferner könnte ein Feedback-Aktuator auch mehrere Feedback-Motoren umfassen.In addition, the steering system 12 a steering input unit 42 on. The steering input unit 42 is purely electric with the wheel steering angle adjuster 36 connected. The steering input unit 42 includes a steering handle 10 , for example in the form of a steering wheel, for applying a manual torque and one, in particular mechanically, with the steering handle 10 coupled, feedback actuator 14th . The feedback actuator 14th is intended to receive signals, forces and / or moments from the steering handle 10 , in particular directly, to be recorded and / or to the steering handle 10 , especially directly. In the present case the feedback actuator is 14th at least to generate a steering resistance and / or a restoring torque on the steering handle 10 intended. This includes the feedback actuator 14th at least one feedback motor (not shown), in particular designed as an electric motor. The steering input unit also includes 42 at least one torsion element 44 , in the present case in particular a torsion bar, which causes a rotation as a function of a movement of the steering handle 10 is provided. Alternatively, a steering handle could also be designed as a steering lever and / or steering ball or the like. Furthermore, a feedback actuator could also include several feedback motors.

Ferner umfasst das Lenksystem 12 wenigstens eine Sensoreinheit 45. Die Sensoreinheit 45 ist der Lenkeingabeeinheit 42 zugeordnet. Die Sensoreinheit 45 ist im vorliegenden Fall zur Erfassung wenigstens einer mit einer Ist-Bewegungskenngröße der Lenkhandhabe 10 korrelierten Sensorgröße und/oder Rückführungsgröße 48, 50 vorgesehen. Grundsätzlich könnte eine Sensoreinheit jedoch auch zur, insbesondere direkten, Erfassung einer Ist-Bewegungskenngröße einer Lenkhandhabe, beispielsweise einer Ist-Position der Lenkhandhabe, einer Ist-Bewegungsgeschwindigkeit der Lenkhandhabe und/oder eine Ist-Bewegungsbeschleunigung der Lenkhandhabe vorgesehen sein. Zudem ist denkbar, mehrere Sensoreinheiten zu verwenden und/oder wenigstens eine Sensoreinheit in ein Torsionselement und/oder einen Feedback-Aktuator zu integrieren.The steering system also includes 12 at least one sensor unit 45 . The sensor unit 45 is the steering input unit 42 assigned. The sensor unit 45 is in the present case for the detection of at least one with an actual movement parameter of the steering handle 10 correlated sensor size and / or feedback size 48 , 50 intended. In principle, however, a sensor unit could also be provided for, in particular direct, detection of an actual movement parameter of a steering handle, for example an actual position of the steering handle, an actual movement speed of the steering handle and / or an actual movement acceleration of the steering handle. In addition, it is conceivable to use several sensor units and / or to integrate at least one sensor unit into a torsion element and / or a feedback actuator.

Des Weiteren weist das Lenksystem 12 ein Steuergerät 28 auf. Das Steuergerät 28 weist eine elektrische Verbindung mit dem Radlenkwinkelsteller 36 auf. Das Steuergerät 28 weist ferner eine elektrische Verbindung mit der Lenkeingabeeinheit 42 auf. Zudem weist das Steuergerät 28 eine elektrische Verbindung mit der Sensoreinheit 45 auf. Das Steuergerät 28 ist zur Steuerung eines Betriebs des Lenksystems 12 vorgesehen. Das Steuergerät 28 ist dazu vorgesehen, den Lenkaktuator 40 in Abhängigkeit von einem Signal der Sensoreinheit 45 und/oder der Lenkeingabeeinheit 42, beispielsweise in Abhängigkeit eines Lenkbefehls und/oder Handmoments, anzusteuern. Das Steuergerät 28 ist ferner dazu vorgesehen, den Feedback-Aktuator 14 in Abhängigkeit von einem Signal der Sensoreinheit 45 und/oder des Radlenkwinkelstellers 36 anzusteuern.Furthermore, the steering system 12 a control unit 28 on. The control unit 28 has an electrical connection with the wheel steering angle adjuster 36 on. The control unit 28 also has an electrical connection with the steering input unit 42 on. In addition, the control unit 28 an electrical connection with the sensor unit 45 on. The control unit 28 is for controlling an operation of the steering system 12 intended. The control unit 28 is intended for the steering actuator 40 depending on a signal from the sensor unit 45 and / or the steering input unit 42 , for example depending on a steering command and / or manual torque to control. The control unit 28 is also provided to the feedback actuator 14th depending on a signal from the sensor unit 45 and / or the wheel steering angle adjuster 36 head for.

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 Steuerroutine, zumindest einer Regelroutine, zumindest einer Berechnungsroutine und zumindest einer Auswerteroutine.To this end, the control unit includes 28 an arithmetic unit 30th . The arithmetic unit 30th includes at least one processor (not shown), for example in the form of a microprocessor, and at least one operating memory (not shown). The arithmetic unit also includes 30th at least one operating program stored in the operating memory with at least one control routine, at least one control routine, at least one calculation routine and at least one evaluation routine.

Ferner umfasst das Steuergerät 28 im vorliegenden Fall ein Lenkgefühlsmodul 46. Das Lenkgefühlsmodul 46 ist im manuellen Fahrbetriebsmodus des Fahrzeugs 32 aktiv und wird, vorteilhaft ausschließlich, in dem manuellen Fahrbetriebsmodus eingesetzt. Im hochautomatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebsmodus ist das Lenkgefühlsmodul 46 hingegen vorteilhaft inaktiv oder ausgeblendet. Das Lenkgefühlsmodul 46 ist dazu vorgesehen, zumindest in dem manuellen Fahrbetriebsmodus eine Soll-Vorgabe für ein, insbesondere an der Lenkhandhabe 10 wahrnehmbares, Lenkgefühl bereitzustellen. Alternativ ist jedoch auch denkbar, auf ein Lenkgefühlsmodul vollständig zu verzichten und/oder eine Funktionalität eines Lenkgefühlmoduls in eine Recheneinheit zu integrieren.The control device also includes 28 in the present case a steering feel module 46 . The steering feel module 46 is in the manual driving mode of the vehicle 32 active and is used, advantageously exclusively, in the manual driving mode. The steering feel module is in the highly automated and / or autonomous driving mode 46 in contrast, advantageously inactive or hidden. The steering feel module 46 is provided for this purpose, at least in the manual driving mode, a target specification for a, in particular on the steering handle 10 provide noticeable steering feel. Alternatively, however, it is also conceivable to completely dispense with a steering feel module and / or to integrate a functionality of a steering feel module into a computing unit.

Darüber hinaus umfasst das Steuergerät 28 wenigstens zwei Reglereinheiten 16, 18, insbesondere eine erste Reglereinheit 16 und eine zweite Reglereinheit 18. Die Reglereinheiten 16, 18 sind separat voneinander ausgebildet. Die Reglereinheiten 16, 18 weisen jeweils eine Wirkverbindung mit der Recheneinheit 30 auf. Zudem weisen die Reglereinheiten 16, 18 jeweils eine Wirkverbindung mit der Lenkeingabeeinheit 42 auf. Die Reglereinheiten 16, 18 sind zur Ansteuerung des Feedback-Aktuators 14 und insbesondere des Feedback-Motors des Feedback-Aktuators 14 vorgesehen. Alternativ könnte wenigstens eine Reglereinheit auch in eine Lenkeingabeeinheit integriert sein oder von einem Lenksystem verschieden und beispielsweise in ein zentrales Steuergerät eines Fahrzeugs integriert sein.In addition, the control unit includes 28 at least two control units 16 , 18th , in particular a first regulator unit 16 and a second regulator unit 18th . The control units 16 , 18th are formed separately from each other. The control units 16 , 18th each have an operative connection with the computing unit 30th on. In addition, the control units 16 , 18th an operative connection with the steering input unit 42 on. The control units 16 , 18th are used to control the feedback actuator 14th and in particular the feedback motor of the feedback actuator 14th intended. Alternatively, at least one control unit could also be integrated into a steering input unit or different from a steering system and, for example, integrated into a central control unit of a vehicle.

Die erste Reglereinheit 16 ist als Bewegungsregler, im vorliegenden Fall beispielsweise als Pl-Regler, ausgebildet. Die erste Reglereinheit 16 ist als eine übergeordnete Reglereinheit ausgebildet. Die erste Reglereinheit 16 ist in dem hochautomatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebsmodus aktiv und wird, insbesondere ausschließlich, in dem hochautomatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebsmodus eingesetzt. Die erste Reglereinheit 16 ist dabei speziell an den hochautomatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebsmodus angepasst und/oder speziell für den hochautomatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebsmodus appliziert und/oder bedatet. Im manuellen Fahrbetriebsmodus ist die erste Reglereinheit 16 hingegen inaktiv oder ausgeblendet. Grundsätzlich könnte eine erste Reglereinheit jedoch auch als ein von einem Bewegungsregler und/oder Pl-Regler abweichender Regler ausgebildet sein, wie beispielsweise als PID-Regler, als PD-Regler und/oder als Zustandsregler oder dergleichen. Zudem ist denkbar, eine erste Reglereinheit auch in einem manuellen Fahrbetriebsmodus einzusetzen.The first control unit 16 is designed as a motion controller, in the present case, for example, as a PI controller. The first control unit 16 is designed as a higher-level control unit. The first control unit 16 is active in the highly automated and / or autonomous driving mode and is used, in particular exclusively, in the highly automated and / or autonomous driving mode. The first control unit 16 is specifically adapted to the highly automated and / or autonomous driving mode and / or specifically applied and / or calibrated for the highly automated and / or autonomous driving mode. The first control unit is in the manual driving mode 16 however inactive or hidden. In principle, however, a first controller unit could also be designed as a controller that deviates from a motion controller and / or PI controller, such as, for example, a PID controller, a PD controller and / or a status controller or the like. It is also conceivable to use a first controller unit in a manual driving mode.

Die zweite Reglereinheit 18 ist als Momentenregler, im vorliegenden Fall beispielsweise als PID-Regler, ausgebildet. Die zweite Reglereinheit 18 ist als eine untergeordnete Reglereinheit ausgebildet. Die Reglereinheiten 16, 18 sind somit im vorliegenden Fall strukturell und funktionell verschieden voneinander. Die zweite Reglereinheit 18 ist in dem manuellen Fahrbetriebsmodus aktiv und wird folglich in dem manuellen Fahrbetriebsmodus eingesetzt. Die zweite Reglereinheit 18 ist dabei speziell an den manuellen Fahrbetriebsmodus angepasst und/oder speziell für den manuellen Fahrbetriebsmodus appliziert und/oder bedatet. Darüber hinaus ist die zweite Reglereinheit 18 ist in dem hochautomatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebsmodus aktiv und wird folglich auch in dem hochautomatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebsmodus eingesetzt. Grundsätzlich könnte eine zweite Reglereinheit auch als ein von einem Momentenregler und/oder PID-Regler abweichender Regler ausgebildet sein, wie beispielsweise als Pl-Regler, als PD-Regler und/oder als Zustandsregler oder dergleichen. Zudem ist denkbar, eine zweite Reglereinheit ausschließlich in einem hochautomatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebsmodus einzusetzen. Darüber hinaus könnte eine erste Reglereinheit und eine zweite Reglereinheit auch strukturell und/oder funktionell identisch zueinander sein und sich beispielsweise nur in einer unterschiedlichen Applizierung und/oder Bedatung voneinander unterscheiden.The second control unit 18th is designed as a torque controller, in the present case for example as a PID controller. The second control unit 18th is designed as a subordinate control unit. The control units 16 , 18th are therefore structurally and functionally different from one another in the present case. The second control unit 18th is active in the manual driving mode and is consequently used in the manual driving mode. The second control unit 18th is specifically adapted to the manual driving mode and / or is applied and / or data specifically for the manual driving mode. In addition is the second regulator unit 18th is active in the highly automated and / or autonomous driving mode and is consequently also used in the highly automated and / or autonomous driving mode. In principle, a second controller unit could also be designed as a controller that deviates from a torque controller and / or PID controller, such as a PI controller, a PD controller and / or a state controller or the like. In addition, it is conceivable to use a second control unit exclusively in a highly automated and / or autonomous driving mode. In addition, a first regulator unit and a second regulator unit could also be structurally and / or functionally identical to one another and differ from one another, for example, only in terms of different application and / or data.

Eine Funktionsweise der Reglereinheiten 16, 18 wird im Folgenden insbesondere unter Verweis auf die 2a, 2b und 3 beschrieben.A mode of operation of the control units 16 , 18th is described below with particular reference to the 2a , 2 B and 3 described.

2a zeigt eine vereinfachte Darstellung eines Signalflussdiagramms für den manuellen Fahrbetriebsmodus, in welchem lediglich die zweite Reglereinheit 18 aktiv ist, während die erste Reglereinheit 16 inaktiv oder ausgeblendet ist. 2a shows a simplified representation of a signal flow diagram for the manual driving mode in which only the second control unit 18th is active while the first controller unit 16 is inactive or hidden.

Im manuellen Fahrbetriebsmodus wird die zweite Reglereinheit 18 zur Anpassung eines, insbesondere an der Lenkhandhabe 10 wahrnehmbaren, Lenkgefühls verwendet und ist insbesondere dazu vorgesehen, zur Anpassung des Lenkgefühls mit dem Lenkgefühlsmodul 46 zusammenzuwirken. Dabei ist das Lenkgefühlsmodul 46 dazu vorgesehen, insbesondere aufgrund einer entsprechenden Ansteuerung durch die Recheneinheit 30, ein Ausgangsmoment, im vorliegenden Fall insbesondere in Form eines Soll-Drehmoments für das Torsionselement 44, bereitzustellen und insbesondere als Soll-Vorgabe 25 an die zweite Reglereinheit 18 weiterzuleiten. Die zweite Reglereinheit 18 ist dazu vorgesehen, unter Verwendung der Soll-Vorgabe 25 sowie einer korrespondierenden Rückführungsgröße 48, im vorliegenden Fall insbesondere in Form eines von der Sensoreinheit 45 erfassten Ist-Drehmoments des Torsionselements 44, ein Ansteuersignal 27 für den Feedback-Aktuator 14 zu erzeugen, wodurch insbesondere im manuellen Fahrbetriebsmodus ein Lenkgefühl an der Lenkhandhabe 10 eingestellt werden kann.In the manual driving mode, the second control unit is 18th to adapt one, especially on the steering handle 10 perceptible, steering feel used and is provided in particular to adapt the steering feel with the steering feel module 46 to work together. Here is the steering feel module 46 provided for this purpose, in particular due to a corresponding control by the computing unit 30th , an output torque, in the present case in particular in the form of a target torque for the torsion element 44 , to provide and in particular as a target specification 25th to the second control unit 18th forward. The second control unit 18th is intended to use the target specification 25th and a corresponding feedback variable 48 , in the present case in particular in the form of one of the sensor unit 45 recorded actual torque of the torsion element 44 , a control signal 27 for the feedback actuator 14th to generate, whereby a steering feeling on the steering handle, especially in the manual driving mode 10 can be adjusted.

2b zeigt in Kombination mit 3 eine vereinfachte Darstellung eines Signalflussdiagramms für den hochautomatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebsmodus, in welchem die erste Reglereinheit 16 und die zweite Reglereinheit 18 aktiv sind, wobei der hochautomatisierte und/oder autonome Fahrbetriebsmodus insbesondere einem Fahrbetriebsmodus entspricht, in welchem keine Berührung der Lenkhandhabe erfolgt und/oder stattfindet (sogenannter Hands-off-Zustand). 2 B shows in combination with 3 a simplified representation of a signal flow diagram for the highly automated and / or autonomous driving mode in which the first controller unit 16 and the second control unit 18th are active, the highly automated and / or autonomous driving mode corresponding in particular to a driving mode in which the steering handle is not and / or is not touched (so-called hands-off state).

In diesem Fahrbetriebsmodus werden die Reglereinheiten 16, 18 zur Regelung einer Bewegung der Lenkhandhabe 10 verwendet. Im vorliegenden Fall kann die Bewegungsregelung dabei je nach Anforderung derart ausgelegt werden, dass die Lenkhandhabe 10 in einer definierten Lage gehalten wird, beispielsweise in einer Nullstellung, wodurch insbesondere eine Ablagemöglichkeit geschaffen wird, oder derart ausgelegt werden, dass eine Bewegung der Lenkhandhabe 10 einer Fahrzeugbewegung, insbesondere direkt oder bedämpft, folgt, wodurch insbesondere eine Irritation des Fahrers verhindert und ein Übergang zwischen dem hochautomatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebsmodus und dem manuellen Fahrbetriebsmodus vereinfacht werden kann.In this driving mode, the control units 16 , 18th to regulate a movement of the steering handle 10 used. In the present case, the movement control can be designed, depending on the requirement, in such a way that the steering handle 10 is held in a defined position, for example in a zero position, whereby in particular a storage option is created, or designed in such a way that a movement of the steering handle 10 a vehicle movement, in particular directly or attenuated, follows, which in particular prevents irritation of the driver and a transition between the highly automated and / or autonomous driving mode and the manual driving mode can be simplified.

Im vorliegenden Fall sind die Reglereinheiten 16, 18 insbesondere dazu vorgesehen, zur Regelung der Bewegung der Lenkhandhabe 10 zusammenzuwirken und werden hierzu seriell miteinander verschaltet, beispielsweise durch Ansteuerung einer entsprechenden Schalteinheit oder durch eine entsprechende Einblendung der ersten Reglereinheit 16 und Ausblendung des Lenkgefühlsmoduls 46 und/oder Überblendung zwischen der ersten Reglereinheit 16 und dem Lenkgefühlsmodul 46. Anschließend werden die Reglereinheiten 16, 18 derart angesteuert, dass die Ist-Bewegungskenngröße der Lenkhandhabe 10 mittels der seriell miteinander verschalteten Reglereinheiten 16, 18 auf eine, beispielsweise von der Recheneinheit 30 vorgegebene, Soll-Bewegungskenngröße 22 für die Lenkhandhabe 10 eingeregelt wird. Im einfachsten Fall umfassen die Ist-Bewegungskenngröße und die Soll-Bewegungskenngröße 22 dabei lediglich eine Ist-Position und eine Soll-Position der Lenkhandhabe 10. Alternativ oder zusätzlich kann eine Ist-Bewegungskenngröße jedoch auch eine Ist-Bewegungsgeschwindigkeit und/oder eine Ist-Bewegungsbeschleunigung einer Lenkhandhabe umfassen. Analog kann eine Soll-Bewegungskenngröße auch eine Soll-Bewegungsgeschwindigkeit und/oder eine Soll-Bewegungsbeschleunigung der Lenkhandhabe umfassen.In the present case, the control units are 16 , 18th provided in particular to regulate the movement of the steering handle 10 to interact and are connected to one another in series for this purpose, for example by controlling a corresponding switching unit or by corresponding fade-in of the first controller unit 16 and hide the steering feel module 46 and / or fading between the first controller unit 16 and the steering feel module 46 . Then the control units 16 , 18th controlled in such a way that the actual movement parameter of the steering handle 10 by means of the serially interconnected controller units 16 , 18th to one, for example from the computing unit 30th predetermined, target movement parameter 22nd for the steering handle 10 is regulated. In the simplest case, the actual movement parameter and the target movement parameter include 22nd only an actual position and a target position of the steering handle 10 . Alternatively or additionally, however, an actual movement parameter can also include an actual movement speed and / or an actual movement acceleration of a steering handle. Analogously, a target movement parameter can also include a target movement speed and / or a target movement acceleration of the steering handle.

Die Regelung der Bewegung der Lenkhandhabe 10 erfolgt in zumindest zwei konsekutiven Schritten. In einem ersten Schritt ist die erste Reglereinheit 16 dazu vorgesehen, ein Ausgangsmoment, im vorliegenden Fall insbesondere in Form eines Soll-Drehmoments für das Torsionselement 44, bereitzustellen und insbesondere als weitere Soll-Vorgabe 24 an die zweite Reglereinheit 18 weiterzuleiten. Dazu wird der ersten Reglereinheit 16 die Soll-Bewegungskenngröße 22, die Rückführungsgröße 48, im vorliegenden Fall insbesondere in Form des Ist-Drehmoments des Torsionselements 44, sowie eine weitere Rückführungsgröße 50, im vorliegenden Fall insbesondere in Form einer Ist-Lage des Feedback-Motors des Feedback-Aktautors 14, zugeführt (vgl. insbesondere auch 3). Die Rückführungsgröße 48 und die weitere Rückführungsgröße 50 werden dann innerhalb der ersten Reglereinheit 16 miteinander verrechnet, um einen Schätzwert für die Ist-Bewegungskenngröße zu ermitteln. Der Schätzwert liefert zusammen mit der Soll-Bewegungskenngröße 22 eine Regelabweichung für die erste Reglereinheit 16. Die zweite Reglereinheit 18 ist dazu vorgesehen, unter Verwendung der weiteren Soll-Vorgabe 24 sowie der Rückführungsgröße 48, im vorliegenden Fall insbesondere in Form des Ist-Drehmoments des Torsionselements 44, ein weiteres Ansteuersignal 26 für den Feedback-Aktuator 14 zu erzeugen, wodurch insbesondere im hochautomatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebsmodus eine Regelung der Bewegung der Lenkhandhabe 10 erreicht werden kann. Zudem kann die sowieso vorhandene zweite Reglereinheit 18 weiterhin genutzt werden und läuft konsistent weiter, wodurch insbesondere auch ein plötzlicher Wechsel der Fahrbetriebsmodi realisiert werden kann. Die einzige „Umschaltung“ die sich ergibt, ist in der Ermittlung der Soll-Vorgabe für die zweite Reglereinheit 18. Ein weiterer Vorteil der vorgestellten Kaskadenstruktur ist, dass die Komplexität der Bewegungsregelung reduziert wird, da die, insbesondere übergeordnete, erste Reglereinheit 16 zur Ansteuerung einer effektiv einfacheren Regelstrecke dient. Grundsätzlich könnte einer ersten Reglereinheit natürlich auch direkt eine Ist-Bewegungskenngröße zugeführt werden. Ferner ist denkbar, mittels einer Recheneinheit oder einer, insbesondere von einer ersten Reglereinheit getrennten, zusätzlichen Berechnungseinheit einen Schätzwert für eine Ist-Bewegungskenngröße zu ermitteln.The regulation of the movement of the steering handle 10 takes place in at least two consecutive steps. In a first step is the first control unit 16 provided for this purpose, an output torque, in the present case in particular in the form of a target torque for the torsion element 44 , provide and in particular as a further target specification 24 to the second control unit 18th forward. This is the first control unit 16 the target movement parameter 22nd , the feedback variable 48 , in the present case in particular in the form of the actual torque of the torsion element 44 , as well as another feedback variable 50 , in the present case in particular in the form of an actual position of the feedback motor of the feedback actuator 14th , supplied (cf. in particular also 3 ). The feedback quantity 48 and the further feedback variable 50 are then within the first control unit 16 offset against each other in order to determine an estimated value for the actual movement parameter. The estimated value provides together with the target movement parameter 22nd a control deviation for the first controller unit 16 . The second control unit 18th is provided for this purpose using the further target specification 24 as well as the feedback variable 48 , in the present case in particular in the form of the actual torque of the torsion element 44 , another control signal 26th for the feedback actuator 14th to generate, whereby a regulation of the movement of the steering handle in particular in the highly automated and / or autonomous driving mode 10 can be achieved. In addition, the second control unit, which is present anyway 18th can continue to be used and continues to run consistently, whereby a sudden change in driving modes can also be implemented. The only "switchover" that occurs is in the determination of the target specification for the second controller unit 18th . Another advantage of the presented cascade structure is that the complexity of the movement control is reduced because the, in particular the higher-level, first controller unit 16 serves to control an effectively simpler controlled system. In principle, an actual movement parameter could of course also be fed directly to a first regulator unit. It is also conceivable to determine an estimated value for an actual movement parameter by means of a computing unit or an additional computing unit, in particular separate from a first regulator unit.

4 zeigt abschließend ein beispielhaftes Ablaufdiagramm mit Hauptverfahrensschritten eines Verfahrens zur Regelung einer Bewegung der Lenkhandhabe 10 des Lenksystems 12. 4th finally shows an exemplary flow chart with main method steps of a Method for regulating a movement of the steering handle 10 the steering system 12 .

In einem Verfahrensschritt 60 wird ein aktueller Fahrbetriebsmodus, insbesondere aus einer Gruppe verschiedener Fahrbetriebsmodi umfassend einen manuellen Fahrbetriebsmodus und einen hochautomatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebsmodus, erfasst und/oder ermittelt. Wird dabei festgestellt, dass der aktuelle Fahrbetriebsmodus einem hochautomatisierter und/oder autonomer Fahrbetriebsmodus entspricht, folgt ein Verfahrensschritt 62.In one process step 60 a current driving mode, in particular from a group of different driving modes including a manual driving mode and a highly automated and / or autonomous driving mode, is detected and / or determined. If it is determined that the current driving mode corresponds to a highly automated and / or autonomous driving mode, a method step follows 62 .

Im Verfahrensschritt 62 wird die erste Reglereinheit 16 aktiviert und das Lenkgefühlsmodul 46 ausgeblendet. Zudem werden die Reglereinheiten 16, 18 seriell miteinander verschaltet.In the process step 62 becomes the first control unit 16 activated and the steering feel module 46 hidden. In addition, the control units 16 , 18th interconnected in series.

Im darauffolgenden Verfahrensschritt 64 erfolgt eine Ansteuerung des Feedback-Aktuators 14 durch die Reglereinheiten 16, 18. Dazu werden zunächst die für die Regelung benötigten Größen, insbesondere die Ist-Bewegungskenngröße, die Soll-Bewegungskenngröße 22, die Rückführungsgröße 48 und/oder die weitere Rückführungsgröße 50, ermittelt oder abgerufen. Anschließend wird zur Regelung der Bewegung der Lenkhandhabe 10 die Ist-Bewegungskenngröße der Lenkhandhabe 10 mittels der seriell miteinander verschalteten Reglereinheiten 16, 18 auf die Soll-Bewegungskenngröße 22 für die Lenkhandhabe 10 eingeregelt, wobei die Regelung der Bewegung der Lenkhandhabe 10 insbesondere in zumindest zwei konsekutiven Schritten erfolgt.In the following process step 64 the feedback actuator is activated 14th through the control units 16 , 18th . For this purpose, the variables required for the regulation, in particular the actual movement parameter, are first of all the setpoint movement parameter 22nd , the feedback variable 48 and / or the further feedback variable 50 , determined or retrieved. The steering handle is then used to regulate the movement 10 the actual movement parameter of the steering handle 10 by means of the serially interconnected controller units 16 , 18th on the target movement parameter 22nd for the steering handle 10 regulated, the regulation of the movement of the steering handle 10 in particular takes place in at least two consecutive steps.

Ferner können vorteilhafte weitere Verfahrensschritte hinzukommen. In diesem Zusammenhang ist beispielsweise auch denkbar, zusätzliche Überwachungs- und/oder Limitierungsfunktionen vorzusehen.Furthermore, advantageous further method steps can be added. In this context, it is also conceivable, for example, to provide additional monitoring and / or limiting functions.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102017112311 A1 [0003]

Claims

Method for regulating a movement of a steering handle (10) of a steering system (12), the steering system (12) having at least one feedback actuator (14) for generating a steering resistance and / or a restoring torque on the steering handle (10) and at least two controller units ( 16, 18), in particular a first controller unit (16) and a second controller unit (18), for controlling the feedback actuator (14), and the controller units (16, 18) in series in at least one highly automated and / or autonomous driving mode are interconnected and to regulate the movement of the steering handle (10) an actual movement parameter of the steering handle (10) is adjusted to a target movement parameter (22) for the steering handle (10) by means of the controller units (16, 18) connected in series.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the control of the movement of the steering handle (10) takes place in at least two consecutive steps, a setpoint (24) for the second control unit (18) being generated in a first step by means of the first control unit (16) and in a second step, a control signal (26) for the feedback actuator (14) is generated by means of the second controller unit (18).

Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the controller units (16, 18) are structurally and / or functionally different from one another.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first controller unit (16) is inactive in a manual driving mode and / or is hidden and the second controller unit (18) is active in the manual driving mode.

Procedure according to Claim 4 , characterized in that the second regulator unit (18) is designed as a torque regulator and is used in the manual driving mode to adapt a steering feel.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the actual movement parameter is at least an actual position of the steering handle (10), an actual movement speed of the steering handle (10) and / or an actual movement acceleration of the steering handle (10) and / or the target movement parameter (22) comprises at least a target position of the steering handle (10), a target movement speed of the steering handle (10) and / or a target movement acceleration of the steering handle (10).

Control device (28) with a computing unit (30) for performing a method according to one of the preceding claims.

Steering system (12), in particular steer-by-wire steering system, with a steering handle (10), with at least one feedback actuator (14) for generating a steering resistance and / or a restoring torque on the steering handle (10), with at least two control units (16, 18), in particular a first controller unit (16) and a second controller unit (18), for controlling the feedback actuator (14) and with a computing unit (30) which is provided to control the controller units (16, 18) to be serially interconnected in at least one highly automated and / or autonomous driving mode and to control the movement of the steering handle (10) in such a way that an actual movement parameter of the steering handle (10) is set to a target by means of the serially interconnected controller units (16, 18) Movement parameter (22) for the steering handle (10) is regulated.

Steering system (12) Claim 8 , characterized in that the computing unit (30) for performing a method according to one of the Claims 1 to 6th is provided.

Vehicle (32) with a steering system (12) according to one of the Claims 8 or 9 .