DE102019214225A1

DE102019214225A1 - Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs mit dynamischer Veränderung eines nutzbaren Radlenkwinkelstellbereichs

Info

Publication number: DE102019214225A1
Application number: DE102019214225.7A
Authority: DE
Inventors: Roland GREUL; Stefan Kanngiesser; Nicolas Boos
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-09-18
Filing date: 2019-09-18
Publication date: 2021-03-18

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs (10), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei das Fahrzeug (10) ein Lenksystem (12) mit wenigstens einem Lenkeingabeelement (14) und mit wenigstens einem elektrisch mit dem Lenkeingabeelement (14) verbundenen Radlenkwinkelsteller (16) aufweist, welcher in Abhängigkeit einer Lenkvorgabe an dem Lenkeingabeelement (14) zur Änderung eines Radlenkwinkels wenigstens eines Fahrzeugrads (18) vorgesehen ist, und wobei das Lenkeingabeelement (14) einen Lenkbewegungsbereich (20) zum Einbringen der Lenkvorgabe und der Radlenkwinkelsteller (16) einen Radlenkwinkelstellbereich (22) zur Änderung des Radlenkwinkels aufweist.Es wird vorgeschlagen, dass der gesamte Lenkbewegungsbereich (20) in wenigstens einer ersten Fahrsituation auf einen Teilbereich (24) des Radlenkwinkelstellbereichs (22) abgebildet wird, wobei der Teilbereich (24) des Radlenkwinkelstellbereichs (22) in der ersten Fahrsituation einen linearen Fahrbereich und/oder einen Normalfahrbereich des Fahrzeugs (10) definiert, und wobei der Teilbereich (24) des Radlenkwinkelstellbereichs (22) in wenigstens einer zweiten Fahrsituation in Abhängigkeit wenigstens einer, insbesondere von einer Fahrzeuggeschwindigkeit verschiedenen, Fahrzustandskenngröße verändert wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Zudem betrifft die Erfindung ein Steuergerät mit einer Recheneinheit zur Durchführung eines solchen Verfahrens sowie ein Fahrzeug mit einer Recheneinheit zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeuge bekannt, welche ein konventionelles Lenksystem mit einem Lenkeingabeelement beispielsweise in Form eines Lenkrads, einem Lenkgetriebe und einer Lenksäule zur mechanischen Verbindung des Lenkeingabeelements mit dem Lenkgetriebe umfassen. Durch die hierdurch bedingte feste mechanische Lenkübersetzung zwischen dem Lenkeingabeelement und den gelenkten Fahrzeugrädern kann der Fahrer in jeder Fahrsituation einen maximalen Radlenkwinkel abrufen, obwohl dieser nur in Ausnahmesituationen, wie beispielsweise bei einem Parkiervorgang, bei einem Ausweichvorgang und/oder bei einem Schleudervorgang des Fahrzeugs, benötigt wird.
Zudem sind Fahrzeuge mit Steer-by-Wire-Lenksystemen bekannt, welche ohne eine direkte mechanische Verbindung zwischen einem Lenkeingabeelement und gelenkten Fahrzeugrädern auskommen und bei welchen eine Lenkvorgabe an der Lenkhandhabe ausschließlich elektrisch weitergeleitet wird. Derartige Lenksysteme weisen unter anderem den Vorteil auf, dass eine Lenkübersetzung zwischen dem Lenkeingabeelement und den gelenkten Fahrzeugrädern dynamisch angepasst werden kann. In diesem Zusammenhang sei beispielsweise auf die gattungsbildende DE 10 2004 038 008 A1 verwiesen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, ein Verfahren mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Lenkpräzision bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 10 und 11 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei das Fahrzeug ein Lenksystem, insbesondere in Form eines Steer-by-Wire-Lenksystems, mit wenigstens einem Lenkeingabeelement und mit wenigstens einem, vorteilhaft rein, elektrisch mit dem Lenkeingabeelement verbundenen Radlenkwinkelsteller aufweist, welcher in Abhängigkeit einer Lenkvorgabe an dem Lenkeingabeelement zur Änderung eines Radlenkwinkels wenigstens eines, insbesondere direkt und/oder aktiv gelenkten, Fahrzeugrads vorgesehen ist, und wobei das Lenkeingabeelement einen, insbesondere maximalen, Lenkbewegungsbereich zum Einbringen der Lenkvorgabe und der Radlenkwinkelsteller einen, insbesondere maximalen, Radlenkwinkelstel-Ibereich zur Änderung des Radlenkwinkels aufweist, und wobei insbesondere der Lenkbewegungsbereich zur Umsetzung der Lenkvorgabe, vorteilhaft mittels einer Abbildungsfunktion, auf den Radlenkwinkelstellbereich abgebildet wird.
Es wird vorgeschlagen, dass der gesamte Lenkbewegungsbereich in wenigstens einer ersten Fahrsituation, in welcher das Fahrzeug insbesondere eine erhöhte Fahrzeuggeschwindigkeit aufweist, auf einen Teilbereich des Radlenkwinkelstellbereichs abgebildet wird, wobei der Teilbereich des Radlenkwinkelstellbereichs in der ersten Fahrsituation einen linearen Fahrbereich und/oder einen Normalfahrbereich des Fahrzeugs definiert, und wobei der Teilbereich des Radlenkwinkelstellbereichs in wenigstens einer zweiten Fahrsituation in Abhängigkeit wenigstens einer Fahrzustandskenngröße verändert und vorteilhaft erweitert wird, insbesondere im Vergleich zu der ersten Fahrsituation und insbesondere derart, dass in der zweiten Fahrsituation der gesamte Lenkbewegungsbereich auf einen, insbesondere im Vergleich zu dem Teilbereich veränderten, zweiten Teilbereich des Radlenkwinkelstellbereichs oder den gesamten Radlenkwinkelstellbereich abgebildet wird. Vorteilhaft befindet sich das Fahrzeug in der ersten Fahrsituation und/oder in der zweiten Fahrsituation in einem konventionellen und/oder manuellen Fahrbetriebszustand, in welchem das Fahrzeug insbesondere durch einen Fahrer und durch eine Lenkvorgabe an dem Lenkeingabeelement gelenkt wird. Die erste Fahrsituation ist dabei vorzugsweise eine normale Fahrsituation, bevorzugt mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit von zumindest 20 km/h und besonders vorteilhaft von zumindest 40 km/h. Darüber hinaus ist die zweite Fahrsituation vorzugsweise eine Ausnahmesituation, wie beispielsweise ein Parkiervorgang, ein Ausweichvorgang und/oder ein Schleudervorgang des Fahrzeugs. Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere eine vorteilhaft hohe Lenkpräzision erreicht werden, wobei ein erhöhter und/oder maximaler Radlenkwinkel bedarfsgerecht bereitgestellt und/oder abgerufen werden kann. Ferner kann vorteilhaft ein Bedienkomfort gesteigert werden. Zudem kann insbesondere eine Steuereffizienz verbessert und/oder eine Betriebssicherheit, insbesondere in einem konventionellen und/oder manuellen Fahrbetriebszustand, erhöht werden, da der dem Verfahren zugrundeliegende Algorithmus den Fahrer vorteilhaft bei einer Stabilisierung des Fahrzeugs unterstützt.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Idee, dass es bei Steer-by-wire-Lenksystemen in bestimmten Fahrsituationen sinnvoll sein kann, einen gesamten und/oder vollen Lenkbewegungsbereich am Lenkeingabeelement nicht auf einen gesamten und/oder vollen Radlenkwinkelstellbereich des Radlenkwinkelstellers abzubilden, sondern lediglich auf einen Teilbereich und zwar insbesondere den Teilbereich, welcher bei einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit im linearen Fahrbereich und/oder Normalfahrbereich des Fahrzeugs benötigt wird. Hierdurch kann, insbesondere bei Lenkeingabeelementen mit relativ geringem maximalen Lenkbewegungsbereich und einer hierdurch bedingten sehr direkten Lenkübersetzung, eine Lenkpräzision, insbesondere bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten, deutlich verbessert werden, da die Lenkübersetzung steuerungstechnisch indirekter eingestellt wird. In seltenen Ausnahmesituationen, wie beispielsweise bei einem Schleudervorgang des Fahrzeugs, ist das Fahrzeug im oben beschriebenen Fall jedoch nicht mehr beherrschbar, da ein zum Stabilisieren des Fahrzeugs benötigter Radlenkwinkel außerhalb des Teilbereichs liegt und folglich nicht abgerufen werden kann, sodass erfindungsgemäß in diesen Ausnahmesituationen eine dynamische Veränderung des nutzbaren Radlenkwinkelstellbereichs erfolgt.
Das Lenksystem umfasst dabei insbesondere wenigstens eine Recheneinheit, welche dazu vorgesehen ist, das Verfahren zum Betrieb des Fahrzeugs durchzuführen. Darüber hinaus kann das Lenksystem weitere Bauteile und/oder Baugruppen umfassen, wie beispielsweise wenigstens eine Lenkeingabeeinheit, welche insbesondere das Lenkeingabeelement umfasst, wenigstens ein Steuergerät, insbesondere ein Lenkungssteuergerät, welches insbesondere zur elektrischen Kopplung des Lenkeingabeelements und/oder der Lenkeingabeeinheit und des Radlenkwinkelstellers vorgesehen ist, und/oder wenigstens eine Sensoreinheit zur Erfassung der Fahrzustandskenngröße und/oder wenigstens einer mit der Fahrzustandskenngröße korrelierten Sensorgröße. Unter einem „Radlenkwinkelsteller“ soll insbesondere eine mit zumindest einem Fahrzeugrad in Wirkverbindung stehende und insbesondere mechanisch von dem Lenkeingabeelement und der Lenkeingabeeinheit getrennte Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, durch Änderung eines Radlenkwinkels wenigstens eines Fahrzeugrads eine Lenkvorgabe, insbesondere eines Fahrers, an dem Lenkeingabeelement an das Fahrzeugrad zu übertragen und hierdurch vorteilhaft zumindest eine Ausrichtung des Fahrzeugrads zu steuern und/oder eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs zu beeinflussen. Dazu umfasst der Radlenkwinkelsteller vorteilhaft wenigstens ein Lenkungsstellelement, beispielsweise in Form einer Zahnstange, und wenigstens einen mit dem Lenkungsstellelement wirkverbundenen Lenkaktuator, beispielsweise in Form eines Elektromotors. Der Radlenkwinkelsteller kann ferner insbesondere als Einzelradsteller ausgebildet sein und genau einem, insbesondere lenkbaren, Fahrzeugrad zugeordnet sein oder als Zentralsteller ausgebildet sein und zumindest zwei, insbesondere lenkbaren, Fahrzeugrädern zugeordnet sein. 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.
Ferner soll unter einem, insbesondere maximalen, „Lenkbewegungsbereich“ insbesondere ein, insbesondere maximaler, Bereich verstanden werden, innerhalb dessen eine Auslenkung und/oder Bewegung, insbesondere eine Rotationsbewegung und/oder eine Translationsbewegung, des Lenkeingabeelements möglich ist. Der Lenkbewegungsbereich entspricht somit insbesondere einem maximalen Bewegungsbereich des Lenkeingabeelements. Dabei dient der Lenkbewegungsbereich insbesondere zur Eingabe und/oder Vorgabe eines gewünschten Radlenkwinkels des Fahrzeugrads durch einen Fahrer. Des Weiteren soll unter einem, insbesondere maximalen, „Radlenkwinkelstellbereich“ insbesondere ein, insbesondere maximaler, Bereich verstanden werden, innerhalb dessen eine Auslenkung und/oder Bewegung, insbesondere eine Verstellbewegung, des Radlenkwinkelstellers und folglich eine Änderung des Radlenkwinkels des entsprechenden Fahrzeugrads möglich ist. Der Radlenkwinkelstellbereich entspricht somit insbesondere einem maximalen Bewegungsbereich des Fahrzeugrads. Dabei dient der Radlenkwinkelstellbereich insbesondere zur Umsetzung des gewünschten Radlenkwinkels. Darüber hinaus soll unter einem „Teilbereich des Radlenkwinkelstellbereichs“ insbesondere ein Bereich verstanden werden, welcher kleiner als der, insbesondere maximale, Radlenkwinkelstellbereich ist. Insbesondere ist somit zumindest in der ersten Fahrsituation ein maximal erreichbarer und/oder abrufbarer Radlenkwinkel eingeschränkt und insbesondere geringer als ein maximaler Radlenkwinkel und/oder ein, insbesondere durch mechanische Beschränkungen, maximal möglicher Radlenkwinkel. Darüber hinaus ist der Teilbereich des Radlenkwinkelstellbereichs variabel und wird insbesondere derart angepasst und/oder variiert, dass das Fahrzeug stets im gesamten linearen Fahrbereich und/oder im gesamten Normalfahrbereich betreibbar ist. Unter einem „linearen Fahrbereich und/oder einen Normalfahrbereich“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Fahrbereich des Fahrzeugs verstanden werden, in welchem ein Durchschnittsfahrer überwiegend fährt und welcher insbesondere durch geringe Quer- und Längsbeschleunigungen charakterisiert ist, wobei vorteilhaft maximale Beschleunigungen von höchstens 4 - 5 m/s² auftreten.
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 zumindest dazu vorgesehen, die wenigstens eine Fahrzustandskenngröße und/oder den Teilbereich des Radlenkwinkelstellbereichs, welcher insbesondere in der ersten Fahrsituation einen linearen Fahrbereich und/oder einen Normalfahrbereich des Fahrzeugs definiert, zu ermitteln. Zudem ist die Recheneinheit insbesondere dazu vorgesehen, den Lenkbewegungsbereich zur Umsetzung der Lenkvorgabe, vorteilhaft mittels der Abbildungsfunktion, auf den Radlenkwinkelstellbereich abzubilden. Darüber hinaus ist die Recheneinheit insbesondere dazu vorgesehen, in wenigstens einer ersten Fahrsituation, insbesondere einer normalen Fahrsituation, bevorzugt mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit von zumindest 20 km/h und besonders vorteilhaft von zumindest 40 km/h, den gesamten Lenkbewegungsbereich auf den Teilbereich des Radlenkwinkelstellbereichs abzubilden und in wenigstens einer zweiten Fahrsituation, insbesondere einer Ausnahmesituation, den Teilbereich des Radlenkwinkelstellbereichs in Abhängigkeit der Fahrzustandskenngröße zu verändern und vorteilhaft zu erweitern. Vorzugsweise ist die Recheneinheit ferner in ein Steuergerät des Fahrzeugs und/oder das Steuergerät des Lenksystems integriert. Des Weiteren soll unter einer „Fahrzustandskenngröße“ insbesondere eine Kenngröße verstanden werden, welche mit einem aktuellen Fahrzustand des Fahrzeugs korreliert ist. Insbesondere kann wenigstens anhand der Fahrzustandskenngröße auf einen aktuellen Fahrzustand des Fahrzeugs geschlossen und/oder ein aktueller Fahrzustand des Fahrzeugs bestimmt werden. Die Fahrzustandskenngröße kann dabei insbesondere wenigstens eine mit einem Betrieb des Fahrzeugs korrelierte Betriebsgröße des Fahrzeugs und/oder wenigstens eine mit einer Umgebung des Fahrzeugs korrelierte Umgebungsgröße des Fahrzeugs umfassen. Die Betriebsgröße kann beispielsweise eine Lenkbewegungsrichtung des Lenkeingabeelements, eine Lage und/oder Position des Lenkeingabeelements, eine Bewegungsgeschwindigkeit des Lenkeingabeelements, eine Bewegungsrichtung wenigstens eines Fahrzeugrads des Fahrzeugs, einen Radlenkwinkel wenigstens eines Fahrzeugrads des Fahrzeugs, eine Radlenkwinkelgeschwindigkeit wenigstens eines Fahrzeugrads des Fahrzeugs, eine Stellgeschwindigkeit des Lenkungsstellelements, eine Drehzahl des Lenkaktuators, insbesondere des Elektromotors des Lenkaktuators, einen Grad eines Übersteuerns und/oder Untersteuerns des Fahrzeugs, eine Gierrate und/oder eine Gierratendifferenz des Fahrzeugs und/oder einen Schwimmwinkel des Fahrzeugs sein. Die Umgebungsgröße kann beispielsweise einem Reibwert einer Fahrbahn und/oder einer Umgebungstemperatur entsprechen. Bevorzugt ist die Fahrzustandskenngröße im vorliegenden Fall von einer Fahrzeuggeschwindigkeit verschieden. Besonders bevorzugt ist die Fahrzustandskenngröße dabei mit einem Schleudern des Fahrzeugs, einem Ausbrechen des Fahrzeugs und/oder mit einem Schieben des Fahrzeugs, insbesondere über die als Vorderräder ausgebildeten Fahrzeugräder, korreliert.
Ferner wird vorgeschlagen, dass der gesamte Lenkbewegungsbereich in der ersten Fahrsituation derart auf den Teilbereich des Radlenkwinkelstellbereichs abgebildet wird, dass über den gesamten Lenkbewegungsbereich eine, insbesondere einstellbare und/oder wählbare, konstante Lenkübersetzung, insbesondere zwischen dem Lenkeingabeelement und dem, insbesondere gelenkten, Fahrzeugrad oder den, insbesondere gelenkten, Fahrzeugrädern erreicht wird, wodurch insbesondere ein gleichbleibendes Lenkverhalten über den gesamten Lenkbewegungsbereich realisiert werden kann.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Teilbereich des Radlenkwinkelstellbereichs in der ersten Fahrsituation in Abhängigkeit einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt und/oder verändert wird. Insbesondere wird der Teilbereich des Radlenkwinkelstellbereichs dabei in der ersten Fahrsituation derart ermittelt und/oder verändert, dass der, insbesondere gesamte, lineare Fahrbereich und/oder der, insbesondere gesamte, Normalfahrbereich für die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit erreichbar und/oder durch einen Fahrer abrufbar ist. Hierdurch kann der Teilbereich des Radlenkwinkelstellbereichs vorteilhaft an unterschiedliche Fahrzeuggeschwindigkeiten angepasst und dabei stets im linearen Fahrbereich und/oder Normalfahrbereich gehalten werden.
Vorzugsweise umfasst der Teilbereich des Radlenkwinkelstellbereichs in der ersten Fahrsituation, in welcher das Fahrzeug insbesondere eine erhöhte Fahrzeuggeschwindigkeit von zumindest 20 km/h und besonders vorteilhaft von zumindest 40 km/h aufweist, höchstens 50 % und besonders bevorzugt höchstens 30 % des gesamten Radlenkwinkelstellbereichs, wodurch insbesondere auch bei Lenkeingabeelementen mit relativ geringem maximalen Lenkbewegungsbereich und einer hierdurch bedingten sehr direkten Lenkübersetzung, eine Lenkpräzision deutlich verbessert werden kann.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die zweite Fahrsituation eine Übersteuersituation ist und der Teilbereich des Radlenkwinkelstellbereichs in der zweiten Fahrsituation derart verändert wird, dass eine im Vergleich zu der ersten Fahrsituation direktere Lenkübersetzung erreicht wird. Alternativ wird vorgeschlagen, dass die zweite Fahrsituation eine Untersteuersituation ist und der Teilbereich des Radlenkwinkelstellbereichs in der zweiten Fahrsituation derart verändert wird, dass eine im Vergleich zu der ersten Fahrsituation indirektere Lenkübersetzung erreicht wird. Hierdurch kann vorteilhaft ein maximaler Radlenkwinkel bedarfsgerecht bereitgestellt und/oder abgerufen werden.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der Teilbereich des Radlenkwinkelstellbereichs in der zweiten Fahrsituation und insbesondere in Abhängigkeit der Fahrzustandskenngröße einseitig verändert und vorteilhaft erweitert wird, vorzugsweise in Abhängigkeit einer Bewegungsrichtung des Lenkeingabeelements und bevorzugt in eine Richtung, welche der Bewegungsrichtung des Lenkeingabeelements entspricht und/oder einer Fahrzeuginstabilität, wie beispielsweise einem Übersteuern und/oder Untersteuern, entgegenwirkt. Vorteilhaft wird der Teilbereich dabei derart verändert, dass der maximal erreichbare Radlenkwinkel in eine aktuelle Bewegungsrichtung des Lenkeingabeelements angehoben oder eingeschränkt wird. Hierdurch kann insbesondere ein besonders effizienter Steueralgorithmus bereitgestellt werden. Zudem kann insbesondere eine vorteilhafte situationsspezifische Fahrzeugreaktion erreicht werden.
Eine besonders hohe Lenkpräzision kann insbesondere erreicht werden, wenn der Teilbereich des Radlenkwinkelstellbereichs in der zweiten Fahrsituation und insbesondere in Abhängigkeit der Fahrzustandskenngröße derart verändert wird, dass ein maximal erreichbarer Radlenkwinkel erhöht wird. Insbesondere ist der zweite Teilbereich, auf welchen insbesondere der gesamte Lenkbewegungsbereich in der zweiten Fahrsituation abgebildet wird, in diesem Fall somit größer als der Teilbereich und umfasst vorteilhaft den gesamten Teilbereich.
Ferner wird vorgeschlagen, dass der gesamte Lenkbewegungsbereich in der ersten Fahrsituation mittels einer Abbildungsfunktion auf den Teilbereich des Radlenkwinkelstellbereichs abgebildet wird. Vorteilhaft wird dabei zur Veränderung des Teilbereichs des Radlenkwinkelstellbereichs in der zweiten Fahrsituation wenigstens ein Abbildungsfaktor der Abbildungsfunktion unter Verwendung der Fahrzustandskenngröße angepasst und/oder verändert. Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass zur Veränderung des Teilbereichs des Radlenkwinkelstellbereichs in der zweiten Fahrsituation wenigstens ein Abbildungsfaktor der Abbildungsfunktion, insbesondere der bereits zuvor genannte Abbildungsfaktor, in Abhängigkeit der Fahrzustandskenngröße und unter Verwendung wenigstens eines, insbesondere ein- oder mehrdimensionalen, Kennlinienfelds und/oder wenigstens eines Polynoms, insbesondere ersten Grades oder zweiten Grades, ermittelt und/oder verändert wird. Hierdurch kann insbesondere ein besonders einfacher und effizienter Steueralgorithmus bereitgestellt werden.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass der Abbildungsfaktor in zumindest einem Betriebszustand, insbesondere der zweiten Fahrsituation, derart gewählt oder eingestellt wird, dass ein Maximalwert des Radlenkwinkelstellbereichs und/oder ein maximaler Radlenkwinkel bereits bei einem Lenkvorgabewert unterhalb eines Maximalwerts des Lenkbewegungsbereichs erreicht wird. Insbesondere wird der Maximalwert des Radlenkwinkelstellbereichs und/oder der maximale Radlenkwinkel somit bereits bei einer Auslenkung des Lenkeingabeelements erreicht, welche unterhalb einer, insbesondere durch den Lenkbewegungsbereich festgelegten und/oder begrenzten, maximalen Auslenkung des Lenkeingabeelements liegt. Vorteilhaft ist der, insbesondere normierte, Abbildungsfaktor in diesem Fall größer als 1. Hierdurch kann insbesondere eine Lenkpräzision bedarfsgerecht angepasst werden. Zudem kann ein Fahrer insbesondere während potentieller Gefahrensituationen unterstützt werden.
Das Verfahren, das Steuergerät und das Fahrzeug sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können das Verfahren, das Steuergerät und/oder das Fahrzeug 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:

1a-b ein Fahrzeug mit einem beispielhaft als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildeten Lenksystem in einer vereinfachten Darstellung,
2 eine schematische Darstellung eines Lenkbewegungsbereichs eines Lenkeingabeelements des Lenksystems sowie eines Radlenkwinkelstellbereichs eines Radlenkwinkelstellers des Lenksystems,
3 ein beispielhaftes Schaubild eines Verlaufs eines maximal erreichbaren Radlenkwinkels in Abhängigkeit einer Fahrzeuggeschwindigkeit,
4 ein beispielhaftes weiteres Schaubild eines Verlaufs einer Lenkübersetzung in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit und
5 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm mit Hauptverfahrensschritten eines Verfahrens zum Betrieb des Fahrzeugs.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die 1a und 1b zeigen ein beispielhaft als Personenkraftfahrzeug ausgebildetes Fahrzeug 10 mit mehreren Fahrzeugrädern 18 und mit einem Lenksystem 12 in einer vereinfachten Darstellung. Das Lenksystem 12 weist eine Wirkverbindung mit den Fahrzeugrädern 18 auf und ist zur Beeinflussung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs 10 vorgesehen. Ferner ist das Lenksystem 12 im vorliegenden Fall als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildet, bei welchem eine Lenkvorgabe in zumindest einem Betriebszustand elektrisch an die Fahrzeugräder 18 weitergeleitet wird.
Das Lenksystem 12 weist eine Lenkeingabeeinheit 38 auf. Die Lenkeingabeeinheit 38 umfasst ein Lenkeingabeelement 14, beispielsweise in Form eines Lenkrads. Das Lenkeingabeelement 14 weist einen, insbesondere maximalen, Lenkbewegungsbereich 20 auf, welcher zum Einbringen einer Lenkvorgabe vorgesehen ist (vgl. insbesondere 2). Der Lenkbewegungsbereich 20 definiert und/oder begrenzt dabei eine maximale Auslenkung und/oder Bewegung, im vorliegenden Fall insbesondere eine Rotationsbewegung, des Lenkeingabeelements 14. Dazu umfasst der Lenkbewegungsbereich 20 einen ersten Maximalwert 32, welcher eine maximale Auslenkung und/oder Bewegung des Lenkeingabeelements 14 in eine erste Richtung 40 definiert und/oder begrenzt, und einen zweiten Maximalwert 33, welcher eine maximale Auslenkung und/oder Bewegung des Lenkeingabeelements 14 in eine, insbesondere der ersten Richtung 40 entgegengesetzte, zweite Richtung 41 definiert und/oder begrenzt. Alternativ könnte ein Lenkeingabeelement auch als Joystick, als Lenkhebel und/oder als Lenkkugel oder dergleichen ausgebildet sein. Ferner könnte ein Lenkbewegungsbereich auch eine maximale Auslenkung und/oder Bewegung eines Lenkeingabeelements in Form einer Translationsbewegung definieren und/oder begrenzen.
Zudem umfasst die Lenkeingabeeinheit 38 einen, insbesondere mechanisch mit dem Lenkeingabeelement 14 gekoppelten, Feedback-Aktuator 42. Der Feedback-Aktuator 42 ist dazu vorgesehen, Signale, Kräfte und/oder Momente von dem Lenkeingabeelement 14, insbesondere direkt, zu erfassen und/oder an das Lenkeingabeelement 14, insbesondere direkt, zu übertragen. Im vorliegenden Fall ist der Feedback-Aktuator 42 zumindest zur Erzeugung eines Lenkwiderstands und/oder eines Rückstellmoments auf das Lenkeingabeelement 14 vorgesehen. Grundsätzlich könnte auf einen Feedback-Aktuator jedoch auch verzichtet werden.
Darüber hinaus weist das Lenksystem 12 einen an sich bekannten Radlenkwinkelsteller 16 auf, welcher im vorliegenden Fall auch als „Steering Rack Actuator“ bezeichnet wird. Die Radlenkwinkelsteller 16 ist rein elektrisch mit der Lenkeingabeeinheit 38 und folglich dem Lenkeingabeelement 14 verbunden. Der Radlenkwinkelsteller 16 ist beispielhaft als Zentralsteller ausgebildet. Der Radlenkwinkelsteiler 16 weist eine Wirkverbindung mit zumindest zwei der Fahrzeugräder 18, insbesondere zwei Vorderrädern, auf. Der Radlenkwinkelsteller 16 umfasst dabei ein beispielhaft als Zahnstange ausgebildetes Lenkungsstellelement 44 und einen mit dem Lenkungsstellelement 44 zusammenwirkenden und als Elektromotor ausgebildeten Lenkaktuator 46. Grundsätzlich könnte ein Radlenkwinkelsteller natürlich auch als Einzelradsteller ausgebildet sein.
Der Radlenkwinkelsteller 16 ist dazu vorgesehen, in Abhängigkeit einer Lenkvorgabe an dem Lenkeingabeelement 14 einen Radlenkwinkel der Fahrzeugräder 18 zu ändern. Dazu weist der Radlenkwinkelsteller 16 einen, insbesondere maximalen, Radlenkwinkelstellbereich 22 auf (vgl. insbesondere 2). Der Radlenkwinkelstellbereich 22 definiert und/oder begrenzt eine maximale Auslenkung und/oder Bewegung, insbesondere Translationsbewegung, des Radlenkwinkelstellers 16, insbesondere des Lenkungsstellelements 44, und folglich im vorliegenden Fall insbesondere eine Lenkbewegung der Fahrzeugräder 18. Dazu umfasst der Radlenkwinkelstellbereich 22 einen weiteren ersten Maximalwert 30, welcher eine maximale Auslenkung und/oder Bewegung des Radlenkwinkelstellers 16 und folglich der Fahrzeugräder 18 in eine weitere erste Richtung 48 definiert und/oder begrenzt, und einen weiteren zweiten Maximalwert 31, welcher eine maximale Auslenkung und/oder Bewegung des Radlenkwinkelstellers 16 und folglich der Fahrzeugräder 18 in eine, insbesondere der weiteren ersten Richtung 48 entgegengesetzte, weitere zweite Richtung 49 definiert und/oder begrenzt. Im vorliegenden Fall bewirkt eine Auslenkung und/oder Bewegung des Lenkeingabeelements 14 in die erste Richtung 40 eine Auslenkung und/oder Bewegung des Radlenkwinkelstellers 16 und folglich der Fahrzeugräder 18 in die weitere erste Richtung 48 und eine Auslenkung und/oder Bewegung des Lenkeingabeelements 14 in die zweite Richtung 41 eine Auslenkung und/oder Bewegung des Radlenkwinkelstellers 16 und folglich der Fahrzeugräder 18 in die weitere zweite Richtung 49. Alternativ könnte ein Radlenkwinkelstellbereich auch eine maximale Auslenkung und/oder Bewegung eines Radlenkwinkelstellers in Form einer Rotationsbewegung definieren und/oder begrenzen.
Ferner umfasst das Lenksystem 12 wenigstens eine Sensoreinheit 50. Die Sensoreinheit 50 ist im vorliegenden Fall zur Erfassung wenigstens einer Fahrzustandskenngröße, wie beispielsweise einer Position des Lenkeingabeelements 14, einer Bewegungsgeschwindigkeit des Lenkeingabeelements 14, einem Radlenkwinkel der Fahrzeugräder 18, einer Radlenkwinkelgeschwindigkeit der Fahrzeugräder 18, einem Grad eines Übersteuerns und/oder Untersteuerns des Fahrzeugs 10, einer Gierratendifferenz, einem Schwimmwinkel und/oder einem Reibwert einer Fahrbahn, vorgesehen. Grundsätzlich könnte eine Sensoreinheit natürlich auch Teil eines Fahrzeugs sein und insbesondere von einem Lenksystem verschieden. Zudem ist denkbar, mehrere Sensoreinheiten zur Erfassung mehrerer, verschiedener Fahrzustandskenngrößen vorzusehen. Darüber hinaus ist denkbar, wenigstens eine Sensoreinheit zur Erfassung einer Fahrzeuggeschwindigkeit vorzusehen.
Des Weiteren weist das Lenksystem 12 ein Steuergerät 34 auf. Das Steuergerät 34 ist als Lenkungssteuergerät ausgebildet. Das Steuergerät 34 weist eine elektrische Verbindung mit dem Radlenkwinkelsteller 16 auf. Das Steuergerät 34 weist ferner eine elektrische Verbindung mit der Lenkeingabeeinheit 38 auf. Zudem weist das Steuergerät 34 eine elektrische Verbindung mit der Sensoreinheit 50 auf. Das Steuergerät 34 ist zur Steuerung eines Betriebs des Lenksystems 12 vorgesehen. Das Steuergerät 34 ist zumindest dazu vorgesehen, den Lenkaktuator 46 in Abhängigkeit von einem Signal der Sensoreinheit 50 und/oder der Lenkeingabeeinheit 38, insbesondere in Abhängigkeit einer Lenkvorgabe an dem Lenkeingabeelement 14, anzusteuern.
Dazu umfasst das Steuergerät 34 eine Recheneinheit 36. Die Recheneinheit 36 umfasst zumindest einen Prozessor (nicht dargestellt), beispielsweise in Form eines Mikroprozessors, und zumindest einen Betriebsspeicher (nicht dargestellt).
Zudem umfasst die Recheneinheit 36 zumindest ein im Betriebsspeicher hinterlegtes Betriebsprogramm mit zumindest einer Steuerroutine, zumindest einer Regelroutine, zumindest einer Berechnungsroutine und zumindest einer Auswerteroutine. Grundsätzlich könnte ein Steuergerät natürlich auch Teil eines Fahrzeugs sein, beispielsweise in Form eines zentralen Fahrzeugsteuergeräts, und insbesondere von einem Lenksystem verschieden.
In der Regel sind die eingangs erwähnten Lenksysteme nun derart ausgelegt, dass ein Fahrer in jeder Fahrsituation einen maximalen Radlenkwinkel abrufen kann, obwohl dieser nur in Ausnahmesituationen, wie beispielsweise bei einem Parkiervorgang, bei einem Ausweichvorgang und/oder bei einem Schleudervorgang des Fahrzeugs, benötigt wird. Gerade bei Lenkeingabeelementen mit relativ geringem maximalen Lenkbewegungsbereich und einer hierdurch bedingten sehr direkten Lenkübersetzung führt dies vor allem bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten jedoch zu einer geringen bzw. verminderten Lenkpräzision und erschwert hierdurch eine Beherrschbarkeit des Fahrzeugs. Deshalb kann es in bestimmten Fahrsituationen, insbesondere in normalen Fahrsituationen mit einer erhöhten Fahrzeuggeschwindigkeit, sinnvoll sein den gesamten und/oder vollen Lenkbewegungsbereich 20 am Lenkeingabeelement 14 nicht auf den gesamten und/oder vollen Radlenkwinkelstellbereich 22 des Radlenkwinkelstellers 16 abzubilden.
Aus diesem Grund wird im Folgenden und insbesondere unter Verweis auf 2 ein beispielhaftes Verfahren zum Betrieb des Fahrzeugs 10 erläutert. Im vorliegenden Fall ist insbesondere die Recheneinheit 36 dazu vorgesehen, das Verfahren auszuführen und weist dazu insbesondere ein Computerprogramm mit entsprechenden Programmcodemitteln auf.
Erfindungsgemäß wird der gesamte Lenkbewegungsbereich 20 in wenigstens einer ersten Fahrsituation, insbesondere in einer normalen Fahrsituation mit einer erhöhten Fahrzeuggeschwindigkeit, auf einen Teilbereich 24 des Radlenkwinkelstellbereichs 22 abgebildet und in wenigstens einer zweiten Fahrsituation, insbesondere einer Ausnahmesituation, im vorliegenden Fall beispielhaft in Form eines Schleudervorgangs des Fahrzeugs 10, in Abhängigkeit wenigstens einer Fahrzustandskenngröße verändert, insbesondere im Vergleich zu der ersten Fahrsituation und insbesondere derart, dass in der zweiten Fahrsituation der gesamte Lenkbewegungsbereich 20 auf einen im Vergleich zu dem Teilbereich 24 erweiterten zweiten Teilbereich 26 des Radlenkwinkelstellbereichs 22 abgebildet wird. Die Fahrzustandskenngröße ist dabei vorteilhaft von einer reinen Fahrzeuggeschwindigkeit verschieden und mit einem Schleudern des Fahrzeugs 10, einem Ausbrechen des Fahrzeugs 10 und/oder mit einem Schieben des Fahrzeugs 10, insbesondere über die als Vorderräder ausgebildeten Fahrzeugräder 18, korreliert.
In der ersten Fahrsituation definiert der Teilbereich 24 einen linearen Fahrbereich und/oder einen Normalfahrbereich des Fahrzeugs 10 und umfasst beispielhaft ca. 30 % des gesamten Radlenkwinkelstellbereichs 22. Zudem wird der gesamte Lenkbewegungsbereich 20 in der ersten Fahrsituation derart auf den Teilbereich 24 abgebildet, dass über den gesamten Lenkbewegungsbereich 20 eine konstante Lenkübersetzung zwischen dem Lenkeingabeelement 14 und den gelenkten Fahrzeugrädern 18 erreicht wird, wodurch insbesondere ein gleichbleibendes und präzises Lenkverhalten über den gesamten Lenkbewegungsbereich 20 realisiert werden kann. Darüber hinaus ist der Teilbereich 24 variabel und wird insbesondere in der ersten Fahrsituation in Abhängigkeit einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt und/oder verändert. Der Teilbereich 24 wird dabei derart ermittelt und/oder verändert, dass in jedem Betriebszustand der ersten Fahrsituation der gesamte lineare Fahrbereich und/oder der gesamte Normalfahrbereich für die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit zur Verfügung steht. In diesem Zusammenhang sei auch auf die 3 und 4 verwiesen.
In der zweiten Fahrsituation wird der Teilbereich 24 in Abhängigkeit der Fahrzustandskenngröße derart verändert, dass ein maximal erreichbarer Radlenkwinkel 28 erhöht wird. Dabei wird der Teilbereich 24 im vorliegenden Fall insbesondere einseitig erweitert und zwar vorteilhaft in eine Richtung, welche der Bewegungsrichtung des Lenkeingabeelements 14 entspricht und/oder einer Fahrzeuginstabilität, beispielsweise einem Übersteuern, entgegenwirkt. Der Teilbereich 24 wird somit derart erweitert, dass der maximal erreichbare Radlenkwinkel in eine aktuelle Bewegungsrichtung des Lenkeingabeelements 14 angehoben wird, wobei der maximal erreichbarer Radlenkwinkel 28 im vorliegenden Fall beispielhaft identisch zu dem weiteren zweiten Maximalwert 31 ist. Demzufolge ist der zweite Teilbereich 26 größer als der Teilbereich 24 und liegt insbesondere zumindest teilweise außerhalb des linearen Fahrbereichs und/oder Normalfahrbereichs des Fahrzeugs 10. Grundsätzlich könnte ein Teilbereich eines Radlenkwinkelstellbereichs natürlich auch in beide Richtungen erweitert werden, sodass in einer zweiten Fahrsituation beispielsweise ein gesamter Lenkbewegungsbereich auf einen gesamten Radlenkwinkelstellbereich abgebildet wird. Zudem könnte ein maximal erreichbarer Radlenkwinkel grundsätzlich auch von einem Maximalwert eines Radlenkwinkelstellbereichs verschieden sein. Ferner ist denkbar einen Teilbereich eines Radlenkwinkelstellbereichs in einer zweiten Fahrsituation zu reduzieren. Darüber hinaus ist denkbar, einen Teilbereich in Abhängigkeit einer in einem linearen Endanschlag aufgebrachten Kraft und/oder eines im linearen Endanschlag aufgebrachten Moments, insbesondere Lenkmoments, zu verändern und/oder einen Teilbereich über eine spezifische und/oder festgelegte Zeitdauer zu verändern, wodurch insbesondere abrupte Änderungen des Teilbereichs vermieden werden können.
Zur Abbildung des Lenkbewegungsbereichs 20 auf den Radlenkwinkelstellbereich 22 wird ferner eine Abbildungsfunktion verwendet, welche insbesondere abhängig von der Bewegungsrichtung des Lenkeingabeelements 14 ist. Dabei wird ein Soll-Radlenkwinkel des Fahrzeugrads 18 anhand der folgenden Funktionsgleichung ermittelt: $y = f (x, y_{a b s, m a x}^{'})$
Für Gleichung (1) kann dabei beispielsweise die folgende Beziehung angesetzt werden: $y \sim y_{a b s, m a x}^{'} \cdot \frac{x}{x_{a b s, m a x}^{'}}$
mit $x_{a b s, m a x}^{'} \sim c \cdot x_{a b s, m a x}$
$y_{a b s, m a x}^{'} \sim a' \cdot y_{a b s, m a x}$
$a' = a + b \cdot (1 - a)$
In diesem Fall beschreibt y den aktuellen Soll-Radlenkwinkel, x die aktuelle IstPosition des Lenkeingabeelements 14, also beispielsweise einen aktuellen Ist-Lenkradwinkel, y'_abs,max einen dynamischen und/oder softwaretechnisch festgelegten maximalen Radlenkwinkelstellbereich, y_abs,max einen durch mechanische Beschränkungen festgelegten maximalen Radlenkwinkelstellbereich, x'_abs,max einen dynamischen und/oder softwaretechnisch festgelegten maximalen Lenkbewegungsbereich und x_abs,max einen durch mechanische Beschränkungen festgelegten maximalen Lenkbewegungsbereich, während a, b und c Abbildungsfaktoren darstellen.
Bevorzugt gilt dabei für die Abbildungsfaktoren $0 < a < 1$
$b \leq 1$
$0 < c \leq 1$
Grundsätzlich könnten die Abbildungsfaktoren jedoch auch abweichend gewählt werden. Ferner könnte die Abbildungsfunktion prinzipiell auch eine andere Form aufweisen und könnte dabei insbesondere progressiv oder degressiv verlaufen. Darüber hinaus ist denkbar, unterschiedliche Abbildungsfunktion für die verschiedenen Fahrsituationen zu verwenden, wobei beispielsweise in der ersten Fahrsituation eine nicht-lineare Abbildungsfunktion und in der zweiten Fahrsituation eine lineare Abbildungsfunktion gewählt wird.
In der ersten Fahrsituation gilt im vorliegenden Fall α ≪ 1, b = 0 und c = 1. Hierdurch wird der gesamte Lenkbewegungsbereich 20 mittels der Abbildungsfunktion auf den Teilbereich 24 abgebildet, wobei der Teilbereich 24 beispielsweise höchstens 30 % des gesamten Radlenkwinkelstellbereichs 22 umfasst.
In der zweiten Fahrsituation wird zur Erweiterung des Teilbereichs 24 wenigstens ein Abbildungsfaktor der Abbildungsfunktion, im vorliegenden Fall insbesondere der Abbildungsfaktor b, in Abhängigkeit der Fahrzustandskenngröße und unter Verwendung wenigstens eines Kennlinienfelds und/oder wenigstens eines Polynoms ermittelt. In diesem Fall gilt somit b ≠ 0. Darüber hinaus kann wenigstens ein Abbildungsfaktor der Abbildungsfunktion, im vorliegenden Fall insbesondere der Abbildungsfaktor c, in zumindest einem Betriebszustand der zweiten Fahrsituation auch derart gewählt oder eingestellt werden, dass ein Maximalwert des Radlenkwinkelstellbereichs 22, im vorliegenden Fall insbesondere der weitere zweite Maximalwert 31, und/oder ein maximaler Radlenkwinkel bereits bei einem Lenkvorgabewert unterhalb eines Maximalwerts des Lenkbewegungsbereichs 20, im vorliegenden Fall insbesondere unterhalb des zweiten Maximalwerts 33, erreicht wird. Demzufolge kann der weitere zweite Maximalwert 31 des Radlenkwinkelstellbereichs 22 und/oder der maximale Radlenkwinkel bereits bei einer Auslenkung des Lenkeingabeelements 14 unterhalb einer durch den Lenkbewegungsbereich 20 festgelegten und/oder begrenzten maximalen Auslenkung des Lenkeingabeelements 14 erreicht werden. In diesem Fall gilt somit 0 < c < 1. Grundsätzlich kann zur Abbildung eines Lenkbewegungsbereichs auf einen Radlenkwinkelstellbereich natürlich auch ein von einer Abbildungsfunktion abweichender Softwarealgorithmus verwendet werden. Darüber hinaus könnte wenigstens ein Abbildungsfaktor und/oder eine Größe zur Ermittlung der Abbildungsfaktoren mittels eines zusätzlichen Filters, wie beispielsweise einem PT1-Glied oder dergleichen, gefiltert werden.
Das zuvor beschriebene allgemeine Verfahren und der zugrundeliegende Algorithmus werden am Beispiel des Übersteuerns nachfolgend nochmals näher erläutert.
Für eine erhöhte Fahrzeuggeschwindigkeit wird für den linearen Fahrbereich nur ein Teil α (α « 1) des, insbesondere maximalen, Radlenkwinkelstellbereichs 22 benötigt. Der volle Lenkbewegungsbereichs 20 wird deshalb in der ersten Fahrsituation auf einen Anteil α multipliziert mit dem, insbesondere maximalen, Radlenkwinkelstellbereichs 22 (= Teilbereich 24) aufgeteilt, um eine verbesserte Lenkpräzision zu erreichen. Der Rest des, insbesondere maximalen, Radlenkwinkelstellbereichs 22 ist dadurch im Normalfall nicht erreichbar. Kommt das Fahrzeug 10 nun in eine Übersteuersituation, so wird in Gegenrichtung des Ausbrechens des Fahrzeugs 10 und abhängig vom Grad des Übersteuerns ein Radlenkwinkel gestellt, der größer als der Anteil α multipliziert mit dem, insbesondere maximalen, Radlenkwinkelstellbereichs 22 ist, um das Fahrzeug 10 zu stabilisieren und/oder den Schleudervorgang zu kompensieren. In diesem Fall wird der Teilbereich 24 somit derart erweitert, dass eine im Vergleich zu der ersten Fahrsituation direktere Lenkübersetzung erreicht wird. Um dies zu ermöglichen addiert der Algorithmus zu dem Anteil α einen weiteren Anteil b · (1 - α) mit 0 < b ≤ 1 auf und zwar vorteilhaft nur für Lenkwinkel in Gegenrichtung zum Ausbrechen des Fahrzeugs 10. Der Anteil des Radlenkwinkelstellbereichs 22, der angefordert werden kann, insbesondere in Gegenrichtung zum Ausbrechen des Fahrzeugs 10, wird hierdurch erweitert. Das Verfahren und der zugrundeliegende Algorithmus ermöglichen zudem nicht nur das bedarfsgerechte Abrufen eines benötigten Radlenkwinkels, sondern unterstützen den Fahrer auch bei der Stabilisierung des Fahrzeugs 10, da der Algorithmus bei konstanter Auslenkung des Lenkeingabeelements 14, insbesondere in Gegenrichtung zum Ausbrechen des Fahrzeugs 10, bei steigendem Grad des Schleuderns einen steigenden Radlenkwinkel an den gelenkten Fahrzeugrädern 18 stellt, was dem Ausbrechen des Fahrzeugs 10 entgegenwirkt. Genauso reduziert der Algorithmus bei abnehmendem Grad des Schleuderns den Radlenkwinkel an den gelenkten Fahrzeugrädern 18, wodurch insbesondere auch automatisch einem Gegenpendler entgegengewirkt wird.
Auf analoge Weise kann in einer Untersteuersituation mit ähnlichem Vorgehen die Lenkübersetzung indirekter eingestellt werden, damit der Radlenkwinkel an den gelenkten Fahrzeugrädern 18 am maximalen Kraftschluss-Potential gehalten wird und insbesondere ein minimaler Kurvenradius eingehalten werden kann. In diesem Fall wird b < 0 gewählt.
Zusammenfassend basiert die vorliegende Erfindung somit auf der Idee, den gesamten und/oder vollen Lenkbewegungsbereich 20 am Lenkeingabeelement 14 in einer normalen Fahrsituation lediglich auf einen Teilbereich 24 und zwar insbesondere den Teilbereich 24, welcher bei einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit im linearen Fahrbereich und/oder Normalfahrbereich des Fahrzeugs 10 benötigt wird, abzubilden und lediglich in seltenen Ausnahmesituationen den nutzbaren Radlenkwinkelstellbereich 22 dynamisch zu verändern.
3 zeigt ein beispielhaftes Schaubild eines, insbesondere durch den Teilbereich 24 festgelegten, maximal erreichbaren Radlenkwinkels an den gelenkten Fahrzeugrädern 18 in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 10. Eine Ordinatenachse 52 ist dabei als Größenachse ausgebildet und zeigt den maximalen Radlenkwinkel in [°]. Auf einer Abszissenachse 54 ist die Fahrzeuggeschwindigkeit in [km/h] dargestellt. Eine Kurve 55 zeigt einen Verlauf des maximal erreichbaren Radlenkwinkels an den gelenkten Fahrzeugrädern 18.
Dabei lässt sich erkennen, dass ab einer Fahrzeuggeschwindigkeit von ca. 20 km/h der maximal erreichbare Radlenkwinkel an den gelenkten Fahrzeugrädern 18 abnimmt, da dieser durch den Teilbereich 24 festgelegt wird und zur Beherrschung des Fahrzeugs 10 in der ersten Fahrsituation, insbesondere einer normalen Fahrsituation mit einer erhöhten Fahrzeuggeschwindigkeit, ausreicht.
4 zeigt ferner ein beispielhaftes weiteres Schaubild einer, insbesondere durch den Teilbereich 24 festgelegten, Lenkübersetzung in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit. Eine Ordinatenachse 56 ist dabei als Größenachse ausgebildet. Auf einer Abszissenachse 58 ist wiederum die Fahrzeuggeschwindigkeit in [km/h] dargestellt. Eine Kurve 59 zeigt einen Verlauf der Lenkübersetzung.
5 zeigt abschließend ein beispielhaftes Ablaufdiagramm mit Hauptverfahrensschritten eines Verfahrens zum Betrieb des Fahrzeugs 10.
Ein erster Verfahrensschritt 60 entspricht der ersten Fahrsituation, insbesondere in Form einer normalen Fahrsituation mit einer erhöhten Fahrzeuggeschwindigkeit. In diesem Fall wird der gesamte Lenkbewegungsbereich 20 auf den Teilbereich 24 des Radlenkwinkelstellbereichs 22 abgebildet, wobei der Teilbereich 24 insbesondere einen linearen Fahrbereich und/oder einen Normalfahrbereich des Fahrzeugs 10 definiert.
Ein zweiter Verfahrensschritt 62 entspricht einem Erfassungsschritt. Dabei wird durch Auswertung der Fahrzustandskenngröße und/oder weiterer mit einem Fahrzustand des Fahrzeugs 10 korrelierter Sensorgrößen ein aktueller Fahrzustand des Fahrzeugs 10 erfasst und in Abhängigkeit davon entschieden, ob der erste Verfahrensschritt 60 fortgeführt wird oder in einen dritten Verfahrensschritt 64 gewechselt wird.
Der dritte Verfahrensschritt 64 entspricht der zweiten Fahrsituation, insbesondere in Form einer Ausnahmesituation, wie beispielsweise einem Schleudervorgang des Fahrzeugs 10. In derartigen Ausnahmesituationen wird der Teilbereich 24 in Abhängigkeit wenigstens einer Fahrzustandskenngröße verändert, insbesondere im Vergleich zu der ersten Fahrsituation und im vorliegenden Fall insbesondere derart, dass in der zweiten Fahrsituation der gesamte Lenkbewegungsbereich 20 auf den im Vergleich zu dem Teilbereich 24 erweiterten zweiten Teilbereich 26 des Radlenkwinkelstellbereichs 22 abgebildet wird. In diesen Fällen wird der nutzbare Radlenkwinkelstellbereich 22 somit dynamisch verändert.
Ferner können vorteilhafte weitere Verfahrensschritte hinzukommen. In diesem Zusammenhang ist beispielsweise auch denkbar, zusätzliche Erfassungs- und/oder Überwachungsfunktionen, insbesondere zur Erfassung und/oder Überwachung eines aktuellen Fahrzustands des Fahrzeugs 10, vorzusehen.
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 102004038008 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs (10), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei das Fahrzeug (10) ein Lenksystem (12) mit wenigstens einem Lenkeingabeelement (14) und mit wenigstens einem elektrisch mit dem Lenkeingabeelement (14) verbundenen Radlenkwinkelsteller (16) aufweist, welcher in Abhängigkeit einer Lenkvorgabe an dem Lenkeingabeelement (14) zur Änderung eines Radlenkwinkels wenigstens eines Fahrzeugrads (18) vorgesehen ist, und wobei das Lenkeingabeelement (14) einen Lenkbewegungsbereich (20) zum Einbringen der Lenkvorgabe und der Radlenkwinkelsteller (16) einen Radlenkwinkelstellbereich (22) zur Änderung des Radlenkwinkels aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Lenkbewegungsbereich (20) in wenigstens einer ersten Fahrsituation, in welcher das Fahrzeug (10) insbesondere eine erhöhte Fahrzeuggeschwindigkeit aufweist, auf einen Teilbereich (24) des Radlenkwinkelstellbereichs (22) abgebildet wird, wobei der Teilbereich (24) des Radlenkwinkelstellbereichs (22) in der ersten Fahrsituation einen linearen Fahrbereich und/oder einen Normalfahrbereich des Fahrzeugs (10) definiert, und wobei der Teilbereich (24) des Radlenkwinkelstellbereichs (22) in wenigstens einer zweiten Fahrsituation in Abhängigkeit wenigstens einer, insbesondere von einer Fahrzeuggeschwindigkeit verschiedenen, Fahrzustandskenngröße verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Lenkbewegungsbereich (20) in der ersten Fahrsituation derart auf den Teilbereich (24) des Radlenkwinkelstellbereichs (22) abgebildet wird, dass über den gesamten Lenkbewegungsbereich (20) eine konstante Lenkübersetzung erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilbereich (24) des Radlenkwinkelstellbereichs (22) in der ersten Fahrsituation in Abhängigkeit einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt und/oder verändert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilbereich (24) des Radlenkwinkelstellbereichs (22) in der ersten Fahrsituation höchstens 50 % des gesamten Radlenkwinkelstellbereichs (22) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Fahrsituation eine Übersteuersituation ist und der Teilbereich (24) des Radlenkwinkelstellbereichs (22) in der zweiten Fahrsituation derart verändert wird, dass eine im Vergleich zu der ersten Fahrsituation direktere Lenkübersetzung erreicht wird, oder dass die zweite Fahrsituation eine Untersteuersituation ist und der Teilbereich (24) des Radlenkwinkelstellbereichs (22) in der zweiten Fahrsituation derart verändert wird, dass eine im Vergleich zu der ersten Fahrsituation indirektere Lenkübersetzung erreicht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilbereich (24) des Radlenkwinkelstellbereichs (22) in der zweiten Fahrsituation einseitig verändert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilbereich (24) des Radlenkwinkelstellbereichs (22) in der zweiten Fahrsituation derart verändert wird, dass ein maximal erreichbarer Radlenkwinkel (28) erhöht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Lenkbewegungsbereich (20) in der ersten Fahrsituation mittels einer Abbildungsfunktion auf den Teilbereich (24) des Radlenkwinkelstellbereichs (22) abgebildet wird und zur Veränderung des Teilbereichs (24) des Radlenkwinkelstellbereichs (22) in der zweiten Fahrsituation wenigstens ein Abbildungsfaktor der Abbildungsfunktion in Abhängigkeit der Fahrzustandskenngröße und unter Verwendung wenigstens eines Kennlinienfelds und/oder wenigstens eines Polynoms ermittelt und/oder verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abbildungsfaktor in zumindest einem Betriebszustand derart gewählt oder eingestellt wird, dass ein Maximalwert (30, 31) des Radlenkwinkelstellbereichs (22) und/oder ein maximaler Radlenkwinkel bereits bei einem Lenkvorgabewert unterhalb eines Maximalwerts (32, 33) des Lenkbewegungsbereichs (20) erreicht wird.
Steuergerät (34), insbesondere Lenkungssteuergerät, mit einer Recheneinheit (36) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Fahrzeug (10) mit einem Lenksystem (12), welches wenigstens ein Lenkeingabeelement (14) und wenigstens einen elektrisch mit dem Lenkeingabeelement (14) verbundenen Radlenkwinkelsteller (16) aufweist, welcher in Abhängigkeit einer Lenkvorgabe an dem Lenkeingabeelement (14) zur Änderung eines Radlenkwinkels wenigstens eines Fahrzeugrads (18) vorgesehen ist, und mit einer Recheneinheit (36) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9.