DE102020100789A1

DE102020100789A1 - Sicherung des lenkrads bei steer-by-wire-systemen

Info

Publication number: DE102020100789A1
Application number: DE102020100789.2A
Authority: DE
Inventors: Kai Zheng; Hemant K. Sharma; Xingye Zhang; Mariam Swetha George
Original assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Current assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Priority date: 2019-01-29
Filing date: 2020-01-15
Publication date: 2020-07-30
Also published as: US11254345B2; CN111483514B; US20200239061A1; CN111483514A

Abstract

Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst ein Steer-by-Wire-Lenksystem ein Handrad und einen Handradaktor, der ausgestaltet ist, um eine Position des Handrads zu sichern. Die Sicherung umfasst, dass ein Übergang des Steer-by-Wire-Lenksystems in eine Einstieg/Ausstieg-Betriebsart ermittelt wird. Die Sicherung umfasst ferner, dass basierend auf der Ermittlung, dass sich das Steer-by-Wire-Lenksystem in der Einstieg/Ausstieg-Betriebsart befindet, ein Haltedrehmomentbefehl basierend auf einer Differenz zwischen einem gegenwärtigen Winkel des Handrads und einem Soll-Winkel des Handrads, die durch ein Eingangsdrehmoment verursacht wird, berechnet wird. Ferner umfasst die Sicherung, dass entsprechend dem Haltedrehmomentbefehl ein Haltedrehmoment erzeugt wird, um die Position des Handrads zu sichern.

Description

HINTERGRUND
Ein elektrisches Servolenkungssystem (EPS-System) umfasst typischerweise Komponenten wie beispielsweise ein Lenkrad, eine Lenksäule, ein Zahnstangengetriebe, einen Elektromotoraktor etc. Das EPS hilft dem Fahrer, ein Fahrzeug durch Bereitstellen einer erforderlichen Drehmomentunterstützung zu lenken. Das Unterstützungsdrehmoment basiert auf dem durch den Fahrer aufgebrachten Drehmoment. Im Sinne eines stationären Zustands wirken das Fahrerdrehmoment und das Unterstützungsdrehmoment der Zahnstangenkraft entgegen, die aufgrund einer Interaktion zwischen Reifen und Straße erzeugt wird.
Ein typisches Steer-by-Wire-System (SbW-System) umfasst eine Straßenradaktor-Einheit (RWA-Einheit) und eine Handradaktor-Einheit (oder Lenkradaktor-Einheit) (HWA-Einheit). Anders als bei dem EPS sind die beiden Einheiten bei dem SbW mechanisch getrennt (keine mechanische Verbindung) und kommunizieren sie über eine Controlled Area Network-Schnittstelle (CAN-Schnittstelle) (oder andere ähnliche digitale Kommunikationsprotokolle). Die HWA-Einheit empfängt ein Zahnstangenkraftsignal von der RWA-Einheit, um ein geeignetes Drehmomentgefühl für den Fahrer zu erzeugen. Alternativ können auch der Handradwinkel und die Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet werden, um ein gewünschtes Drehmomentgefühl für den Fahrer zu erzeugen. Der Winkel von der HWA-Einheit wird an die RWA-Einheit gesendet, die eine Positionssteuerung durchführt, um den Verfahrweg der Zahnstange zu steuern.
ZUSAMMENFASSUNG
Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst ein Steer-by-Wire-Lenksystem ein Handrad und einen Handradaktor, der ausgestaltet ist, um eine Position des Handrads zu sichern. Die Sicherung umfasst, dass ein Übergang des Steer-by-Wire-Lenksystems in eine Einstieg/Ausstieg-Betriebsart ermittelt wird. Die Sicherung umfasst ferner, dass basierend auf der Ermittlung, dass sich das Steer-by-Wire-Lenksystem in der Einstieg/Ausstieg-Betriebsart befindet, ein Haltedrehmomentbefehl basierend auf einer Differenz zwischen einem gegenwärtigen Winkel des Handrads und einem Soll-Winkel des Handrads, die durch ein Eingangsdrehmoment verursacht wird, berechnet wird. Ferner umfasst die Sicherung, dass entsprechend dem Haltedrehmomentbefehl ein Haltedrehmoment erzeugt wird, um die Position des Handrads zu sichern.
Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zur Sicherung einer Position eines Handrads eines Steer-by-Wire-Lenksystems, dass ein Übergang des Steer-by-Wire-Lenksystems in eine Einstieg/Ausstieg-Betriebsart ermittelt wird. Das Verfahren umfasst ferner, dass basierend auf der Ermittlung, dass sich das Steer-by-Wire-Lenksystem in der Einstieg/Ausstieg-Betriebsart befindet, ein Haltedrehmomentbefehl basierend auf einer Differenz zwischen einem gegenwärtigen Winkel des Handrads und einem Soll-Winkel des Handrads, die durch ein Eingangsdrehmoment verursacht wird, berechnet wird. Ferner umfasst das Verfahren, dass entsprechend dem Haltedrehmomentbefehl ein Haltedrehmoment erzeugt wird, um die Position des Handrads zu sichern.
Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst ein Computerprogrammprodukt eine Speichereinrichtung mit darin gespeicherten von einem Computer ausführbaren Anweisungen, wobei die von einem Computer ausführbaren Anweisungen bei einer Ausführung durch einen Prozessor bewirken, dass der Prozessor ein Verfahren zur Sicherung einer Position eines Handrads eines Steer-by-Wire-Lenksystems durchführt. Das Verfahren umfasst, dass ein Übergang des Steer-by-Wire-Lenksystems in eine Einstieg/Ausstieg-Betriebsart ermittelt wird. Das Verfahren umfasst ferner, dass basierend auf der Ermittlung, dass sich das Steer-by-Wire-Lenksystem in der Einstieg/Ausstieg-Betriebsart befindet, ein Haltedrehmomentbefehl basierend auf einer Differenz zwischen einem gegenwärtigen Winkel des Handrads und einem Soll-Winkel des Handrads, die durch ein Eingangsdrehmoment verursacht wird, berechnet wird. Ferner umfasst das Verfahren, dass entsprechend dem Haltedrehmomentbefehl ein Haltedrehmoment erzeugt wird, um die Position des Handrads zu sichern.
Diese und andere Vorteile und Merkmale werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen ersichtlich.
Figurenliste

1 ist eine beispielhafte Ausführungsform eines Steer-by-Wire-Lenksystems gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
2 zeigt ein Blockdiagramm für einen Betrieb des SbW-Systems in der Einstieg/Ausstieg-Betriebsart gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
3 zeigt einen Vergleich zwischen Szenarien mit und ohne Einstieg/Ausstieg-Betriebsart gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
4 zeigt ein langsames Zurückkehren zu einem Soll-Winkel mit konstanter Geschwindigkeit, das in der Einstieg/Ausstieg-Betriebsart erreicht wird, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
5 zeigt einen Graphen, der darstellt, dass die Zahnstangenposition in der Einstieg/Ausstieg-Betriebsart nicht geändert wird, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen; und
6 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Sicherung eines Lenkrads eines SbW-Systems gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Der Gegenstand, der als die Erfindung betrachtet wird, wird in den Ansprüchen am Ende der Beschreibung besonders klar gemacht und eindeutig beansprucht. Die vorstehenden und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht ersichtlich.
Wie hierin verwendet beziehen sich die Begriffe Modul und Submodul auf einen oder mehrere Verarbeitungsschaltkreise wie beispielsweise einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), einen elektronischen Schaltkreis, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, einen Schaltkreis mit kombinatorischer Logik und/oder andere geeignete Bauteile, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen. Wie zu erkennen ist, können die nachfolgend beschriebenen Submodule kombiniert und/oder weiter unterteilt werden.
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich allgemein auf Lenksysteme und beschreibt insbesondere eine oder mehrere Techniken zur Sicherung eines Lenkrads oder Handrads unter Verwendung von Aktoren bei Lenksystemen vom Steer-by-Wire-Typ. Die technischen Lösungen hierin arbeiten, ohne auf mechanischen Verbindungen zu beruhen, welche bei den typischen Lenksystemen zum Verbinden des Handrads mit der Zahnstange vorliegen. Beispielsweise ist bei einem elektrischen Servolenkungssystem (EPS-System) das Lenkrad in der Hand des Fahrers mechanisch mit der Lenksäule verbunden, ist die Lenksäule (über Zwischenwellen und Kardangelenke) mechanisch mit der Zahnstange verbunden und ist die Zahnstange mechanisch mit den Straßenrädern verbunden.
Das Lenksystem hilft dem Fahrer durch Bereitstellen einer erforderlichen Drehmomentunterstützung dabei, ein Fahrzeug zu lenken. Heutzutage umfasst ein modernes Lenksystem typischerweise Komponenten wie beispielsweise ein Lenkrad, eine Lenksäule, ein Zahnstangengetriebe, einen Elektromotoraktor etc. Das Unterstützungsdrehmoment basiert auf dem durch den Fahrer aufgebrachten Drehmoment. Im Sinne eines stationären Zustands wirken das Fahrerdrehmoment und das Unterstützungsdrehmoment der Zahnstangenkraft entgegen, die aufgrund einer Interaktion zwischen Reifen und Straße erzeugt wird.
Nun auf die Figuren Bezug nehmend, anhand derer die Erfindung in Bezug auf spezifische Ausführungsformen beschrieben wird, ohne sie einzuschränken, ist in 1 ein Steer-by-Wire-Lenksystem (SbW-System) 40 in einem Fahrzeug 100 gezeigt. Es sei angemerkt, dass das gezeigte und beschriebene SbW-System 40 in einem autonomen oder semiautonomen Fahrzeug oder in einem herkömmlicheren Fahrzeug verwendet werden kann. Das SbW-System 40 umfasst einen Handradaktor (HWA) 10 und einen Straßenradaktor (RWA) 20.
Der HWA 10 umfasst eine oder mehrere mechanische Komponenten 12, wie beispielsweise ein Handrad (Lenkrad), eine Lenksäule, einen Motor/Umrichter, der entweder über einen Getriebemechanismus oder ein Direktantriebssystem an der Lenksäule angebracht ist. Der HWA 10 umfasst ferner einen Mikrocontroller 14, der den Betrieb der mechanischen Komponenten 12 steuert. Der Mikrocontroller 14 empfängt und/oder erzeugt über die eine oder die mehreren mechanischen Komponenten 12 ein Drehmoment.
Der RWA umfasst eine oder mehrere mechanische Komponenten 24, wie beispielsweise eine Lenkungszahnstange und/oder ein Ritzelzahnrad, die mit einem Motor/Umrichter durch eine Kugelmutter/Kugelrollspindel-(Getriebe-)Anordnung gekoppelt sind, und die Zahnstange ist durch Spurstangen mit den Straßenrädern/Reifen des Fahrzeugs verbunden. Der RWA 20 umfasst einen Mikrocontroller 22, der den Betrieb der mechanischen Komponenten 24 steuert. Der Mikrocontroller 22 empfängt und/oder erzeugt über die eine oder die mehreren mechanischen Komponenten 24 ein Drehmoment.
Die Mikrocontroller 12 und 22 sind durch elektrische Verbindungen gekoppelt, die ein Übertragen/Empfangen von Signalen ermöglichen. Bei der Bezugnahme hierin kann ein Controller eine Kombination aus dem HWA-Controller 12 und dem RWA-Controller 22 oder einen beliebigen der spezifischen Mikrocontroller umfassen.
Bei einem oder mehreren Beispielen kommunizieren die Controller 12 und 22 des SbW-Systems 40 durch eine CAN-Schnittstelle (oder andere ähnliche digitale Kommunikationsprotokolle) miteinander. Die Führung des Fahrzeugs 100, das mit dem SbW-System 40 ausgestattet ist, wird durch die Verwendung des Lenkgetriebes mit einer Eingangswelle ausgeführt, die von dem RWA 20, beispielsweise einem Servoaktor, gedreht wird. Der RWA 20 empfängt ein elektronisches Kommunikationssignal einer Drehung des Lenkrads durch den Fahrer. Ein Fahrer steuert das Lenkrad, um die Richtung des Fahrzeugs 100 zu steuern. Der Winkel von dem HWA 10 wird an den RWA 20 gesendet, der eine Positionsregelung durchführt, um einen Verfahrweg der Zahnstange zum Lenken des Straßenrads zu steuern. Aufgrund des Fehlens einer mechanischen Verbindung zwischen dem Lenkrad und den Straßenrädern wird dem Fahrer jedoch ohne eine Drehmomentrückmeldung kein Gefühl für die Straße bereitgestellt (im Gegensatz zu dem Fall einer EPS, wie es vorstehend beschrieben wurde).
Bei einem oder mehreren Beispielen simuliert der HWA 10, der mit der Lenksäule und dem Lenkrad gekoppelt ist, das Gefühl eines Fahrers für die Straße. Der HWA 10 kann eine taktile Rückmeldung in Form von Drehmoment auf das Lenkrad aufbringen. Der HWA 10 empfängt ein Zahnstangenkraftsignal von dem RWA 20, um ein geeignetes Drehmomentgefühl für den Fahrer zu erzeugen. Alternativ können auch der Handradwinkel und die Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet werden, um das gewünschte Drehmomentgefühl für den Fahrer zu erzeugen.
Es wird der Fall betrachtet, in dem ein Benutzer, wie beispielsweise der Fahrer, eine Fahrzeugtür öffnet und in das Fahrzeug 100 einsteigt, wobei er das Lenkrad vor dem Zünden der Maschine entweder absichtlich oder unabsichtlich anfasst. Bei diesem Szenario ist bei einem Lenksystem mit mechanischen Verbindungen die Kupplung eingerückt, so dass der Fahrer die Zahnstangenlast an dem Lenkrad aufgrund der mechanischen Verbindung zwischen Lenksäule und Zahnstange spüren kann. Die über das Lenkrad weitergegebene Zahnstangenlast kann auch die Drehung des Lenkrads verhindern, wenn auf dieses durch den Benutzer unabsichtlich ein Drehmoment aufgebracht wird. Ohne die mechanischen Verbindungen wie Kupplung und Zwischenwelle, und insbesondere, wenn sich das Fahrzeug im Aus-Zustand befindet, erfährt der Benutzer jedoch im Falle des SbW-Systems 40 solch eine Zahnstangenlast nicht.
Die hierin beschriebenen technischen Lösungen gehen derartige technische Herausforderungen an und stellen eine Technik zur Sicherung des Handrads im Falle von SbW-Systemen 40 bereit. Die Sicherung ermöglicht dem SbW-System 40 unter bestimmten Bedingungen (z.B. Maschine ist aus, Fahrzeuggeschwindigkeit beträgt 0 km/h und ein Benutzer beabsichtigt, unter Verwendung des Handrads als Unterstützung in das Fahrzeug 100 einzusteigen/aus diesem auszusteigen), den Handradwinkel im Wesentlichen bei einem vorbestimmten Winkel zu halten, so dass das Handrad dem Benutzer eine gewisse Unterstützung bereitstellen kann oder ein unabsichtliches Drehmoment von dem Benutzer abweisen kann.
Bei diesem Szenario muss der HWA 10 das Handrad bei dem vorbestimmten Winkel halten und diese Position sichern. Es sei angemerkt, dass sich dies von einem typischen Betrieb des SbW-Systems 40 unterscheidet, bei dem der HWA 10 ein gewünschtes Lenkgefühl für den Benutzer bereitstellt, wenn das Handrad bewegt wird. Diese bestimmte Betriebsart kann als Einstieg/Ausstieg-Betriebsart bezeichnet werden, in der der Benutzer versucht, das Handrad zum Einsteigen in das/Aussteigen aus dem Fahrzeug 100 zu verwenden. Insbesondere gibt Einstieg die Dauer zwischen dem Öffnen der Fahrzeugtür und dem Zünden der Maschine durch den Benutzer (oder wann auch immer das Fahrzeug fahrbereit ist) an, und gibt Ausstieg die Dauer zwischen dem Abschalten der Maschine durch den Benutzer (oder wann auch immer das Fahrzeug nicht fahrbereit ist) und dem Verlassen des Fahrzeugs 100 an.
Wenn die Fahrzeugtür geöffnet ist, insbesondere die Fahrzeugtür auf der Seite des Lenkrads, die Fahrzeuggeschwindigkeit 0 km/h beträgt, und wenn die Maschine aus ist, wechselt der HWA 10 in die Einstieg-Betriebsart. Wenn der Fahrer die Zündung startet, wird ein entsprechendes Signal durch das SbW-System 40 empfangen. Beispielsweise kann, im Falle eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs, ein Batterie-Ein-Aus-Signal oder ein beliebiger anderer Typ von Signal, der eine Zündung der Maschine angibt, durch das SbW-System 40 empfangen werden. Beim Empfang eines solchen Signals wechselt der HWA 10 von der Einstieg/Ausstieg-Betriebsart in die SbW-Betriebsart, in welcher das SbW-System 40 arbeitet, um ein Lenkgefühl gemäß der Zahnstangenposition bereitzustellen, wie zuvor beschrieben.
Wenn der Benutzer die Zündung abschaltet, begibt sich der HWA 10 in die Ausstieg-Betriebsart. In diesem Fall empfängt das SbW-System 40 ein Signal, das ein Abschalten der Maschine angibt. Ferner empfängt das SbW-System 40 ein Signal, das ein Aussteigen des Benutzers aus dem Fahrzeug 100 angibt, wie beispielsweise ein Signal, das angibt, dass die Fahrzeugtür verriegelt wird. Beim Empfang eines solchen Signals werden der HWA 10 und der RWA 20 abgeschaltet und wird in wirksamer Weise das SbW-System 40 abgeschaltet.
2 zeigt ein Blockdiagramm für den Betrieb des SbW-Systems in der Einstieg/Ausstieg-Betriebsart gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. In der Einstieg/Ausstieg-Betriebsart liefert der HWA 10 einen Motordrehmomentbefehl, so dass der Handradwinkel bei dem vorbestimmten Winkel gesichert werden kann, auch wenn durch den Benutzer verschiedene Störungsdrehmomente aufgebracht werden. Die technische Herausforderung ist als Winkelregelungsproblem gezeigt, wobei r ein Soll-Lenksäulenwinkel ist, y der Ist-Lenksäulenwinkel ist, d das durch den Benutzer an dem Lenkrad aufgebrachte Drehmoment ist, u der durch den HWA 10 erzeugte Motordrehmomentbefehl ist, C der Controller 14 ist und P ein Betriebsmodell 210 des Lenksäulendynamiksystems ist.
Der Controller 14 ist ausgestaltet, um eine nichtlineare Antwort bereitzustellen und somit ein maximales Motordrehmoment zum Verriegeln des Lenkrads bereitzustellen und um die transiente Antwort einer freien Bewegung zu verlangsamen. Es wird e = r - y als Winkelfehler zwischen dem Soll-Lenksäulenwinkel und dem gemessenen Lenksäulenwinkel betrachtet. Es wird eine Sättigungsfunktion (sat()) durch den Controller 14 verwendet, wobei:

sat(x) = x, wenn -a <= x <= a;
sat(x) = a, wenn x > a; und
sat(x) = -a, wenn x < -a, wobei a > 0 und a eine vorbestimmte Sättigungsgrenze ist.

Ferner verwendet der Controller 14 eine Ableitungsfunktion (dot()) nach der Zeit, sodass dot(x) die Ableitung von x nach der Zeit ist. Der Controller 14 verwendet ferner ein Filter (fil()) an dem Eingangssignal, das ein Tiefpassfilter oder ein Anti-Kerbfilter sein kann. Unter Verwendung der obigen Funktionen arbeitet der Controller 14 auf nichtlineare Weise und als ein Proportional-Controller mit Sättigung plus ein Dämpfungs-Controller, wobei: $u_sat (Kp*e) - fil (dot (y) * Kd)$
wobei Kp der Koeffizient des Proportional-Controllers ist und Kd der Koeffizient in dem Dämpfungs-Controller ist.
Das Filter fil() in dem Dämpfungs-Controller ermöglicht die Stabilität des Regelungssystems. Aufgrund des unterschiedlichen dynamischen Verhaltens des Lenksäulenentwurfs wird für ein Lenksäulen-EPS ein Tiefpassfilter und für einen konzentrischen Motor mit Drehmomentstange ein Anti-Kerbfilter verwendet. Die Sättigung sat() bei dem Proportional-Controller ermittelt eine (langsame) transiente Antwort mit konstanter Geschwindigkeit, wobei die Soll-Geschwindigkeit (v) in der transienten Antwort ermittelt wird durch: $v = a / Kd$
Wenn ein Benutzer das Handrad von dem Soll-Winkel weglenkt und es loslässt, beträgt das Fahrerdrehmoment 0. Hierbei ist die Systemreibung klein, oder ungefähr 0. Das Nettodrehmoment an der Lenksäule ist die Summe aus Fahrerdrehmoment, Motordrehmoment und Systemreibung. Wenn dot(y) = v, ist aus den Gleichungen (1) und (2) zu erkennen, dass u im Wesentlichen 0 ist. Daher ist das Nettodrehmoment im Wesentlichen 0, und somit kann die Lenksäule mit im Wesentlichen konstanter Geschwindigkeit v zum Soll-Winkel zurückkehren.
3 zeigt einen Vergleich zwischen Szenarien mit und ohne Einstieg/Ausstieg-Betriebsart gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Mit Einstieg/Ausstieg (320) ändert sich, auch wenn das Handraddrehmoment groß ist, der Handradwinkel nicht wesentlich, d.h., das Handrad ist verriegelt/gesichert, da in der Einstieg/Ausstieg-Betriebsart durch den HWA 10 das zusätzliche Drehmoment (u) erzeugt wird, um das Handrad zu sichern. Ohne Einstieg/Ausstieg (310) kann jedoch sogar ein kleines auf das Handrad aufgebrachtes Fahrerdrehmoment bewirken, dass sich das Handrad im Vergleich zu der Einstieg/Ausstieg-Betriebsart (320) stärker, proportional zu dem aufgebrachten Drehmoment, bewegt.
4 zeigt ein langsames Zurückkehren zu einem Soll-Winkel mit konstanter Geschwindigkeit, das in der Einstieg/Ausstieg-Betriebsart gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen erreicht wird. Ein Verwenden der Einstieg/Ausstieg-Funktion kann ein langsames Zurückkehren zu einem Soll-Winkel mit konstanter Geschwindigkeit (v) (420) erreichen, wenn der Benutzer das Handrad lenkt und es loslässt (410), wobei die konstante Geschwindigkeit (420) wie hierin beschrieben berechnet wird.
Ferner erzeugt der RWA 20 wie hierin beschrieben während eines typischen Betriebs des SbW-Systems, wenn es sich nicht in der Einstieg/Ausstieg-Betriebsart befindet, ein Motordrehmoment derart, dass die Zahnstangenposition dem entsprechenden Lenksäulenwinkel folgt, der durch eine Änderung der Handradposition verursacht wird. Solch eine Änderung der Zahnstangenposition verbraucht jedoch Energie. Insbesondere stammt, wenn die Maschine des Fahrzeugs 100 ausgeschaltet ist, die verbrauchte Energie von einer Fahrzeugbatterie (nicht gezeigt), und somit wird dem RWA 20 in der Einstieg/Ausstieg-Betriebsart ermöglicht, die Zahnstangenposition aufrechtzuerhalten, wobei dementsprechend Energie eingespart wird.
Dazu ist der RWA 20 derart ausgestaltet, dass die Zahnstangenposition dem entsprechenden Soll-Lenksäulenwinkel folgt, während sich der Ist-Lenksäulenwinkel in der Einstieg/Ausstieg-Betriebsart weiterhin um den Soll-Winkel bewegen kann. Dementsprechend ändert sich gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen, wie in 5 gezeigt, die Zahnstangenposition in der Einstieg/Ausstieg-Betriebsart trotz einer Änderung der Handradposition nicht. In anderen Fällen wird in der Einstieg/Ausstieg-Betriebsart zugelassen, dass sich die Zahnstangenposition entsprechend der Änderung der Handradposition ändert.
6 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Sicherung eines Lenkrads eines SbW-Systems gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Das gezeigte Verfahren 600 kann durch den einen oder die mehreren Controller des HWA 10 und/oder des RWA 20 ausgeführt werden. Das Verfahren 600 umfasst, dass bei 605 durch den HWA 10 ein Übergang des SbW-Systems 40 in eine Einstieg/Ausstieg-Betriebsart ermittelt wird. Der Übergang kann basierend auf einem oder mehreren Signalen detektiert werden. Beispielsweise basiert der Übergang in die Einstieg/Ausstieg-Betriebsart bei einem oder mehreren Beispielen auf einem Signal, das angibt, dass eine Maschine des Fahrzeugs 100 ausgeschaltet ist. Alternativ oder zusätzlich basiert der Übergang in die Einstieg/Ausstieg-Betriebsart auf einem Signal, das angibt, dass eine Fahrzeugtür geöffnet ist und die Maschine ausgeschaltet ist. Die Signale können von einer oder mehreren elektronischen Steuereinheiten (ECUs) empfangen werden, die für jene Funktionen in dem Fahrzeug 100 verantwortlich sind.
Wenn sich das SbW-System 40 bei 610 nicht in der Einstieg/Ausstieg-Betriebsart befindet, fahren der HWA 10 und der RWA 20 mit einem Betrieb wie in typischen Fällen wie hierin beschrieben fort. Beispielsweise erzeugt der HWA 10 ein Drehmoment für den Fahrer, um ein Lenkgefühl zu haben, das einer durch den RWA 20 detektierten Zahnstangenlast entspricht. Ferner passt der RWA 20 die Straßenradposition (d.h. die Zahnstangenposition) basierend auf einem Eingangsdrehmoment von dem Fahrer an dem Handrad an.
Wenn sich das SbW-System 40 in der Einstieg/Ausstieg-Betriebsart befindet, berechnet der HWA 10 bei 615 basierend auf einem Betrag an Eingangsdrehmoment einen Haltedrehmomentbefehl. Das Eingangsdrehmoment wird durch einen Benutzer auf das Handrad aufgebracht. Das Haltedrehmoment, das erzeugt wird, weist eine Richtung auf, die der des Eingangsdrehmoments entgegengesetzt ist. Der HWA 10 berechnet das Haltedrehmoment unter Verwendung der hierin beschriebenen Gleichung (1) auf eine nichtlineare Weise basierend auf einer Differenz zwischen der gegenwärtigen Position des Handrads und einer Soll-Position des Handrads, die auf dem Eingangsdrehmoment basiert. Bei einem oder mehreren Beispielen wird das Haltedrehmoment bei 620 durch Erzeugen eines Motordrehmomentbefehls, der auf einen Motor des physikalischen Systems 12 aufgebracht wird, durch den Controller 14 des HWA 10 erzeugt. Das Haltedrehmoment, das erzeugt wird, ist auf ein vorbestimmtes Maximum begrenzt. Indem dem Eingangsdrehmoment an dem Handrad durch Erzeugen des Haltedrehmoments entgegengewirkt wird, kann sich die Position des Handrads nicht über eine bestimmte Grenze hinaus ändern, wodurch die Position des Handrads im Wesentlichen gesichert wird.
Ferner wird das Handrad bei 625 in die ursprüngliche Position zurückgebracht, wenn das Eingangsdrehmoment auf das Handrad aufgebracht ist und der Benutzer das Handrad loslässt, d.h., wenn der Benutzer aufhört, ein weiteres Eingangsdrehmoment auf das Handrad aufzubringen. Mit anderen Worten wird das Handrad, wenn das Eingangsdrehmoment 0 wird, in die ursprüngliche Position zurückgebracht. Das Zurückbringen wird mit konstanter Geschwindigkeit durchgeführt. Bei einem oder mehreren Beispielen ist die konstante Geschwindigkeit (v) vorbestimmt. Alternativ oder zusätzlich basiert die konstante Geschwindigkeit (v) auf dem Koeffizienten Kd des PID-Controllers 14.
Die hierin beschriebenen technischen Lösungen ermöglichen einem SbW-System dementsprechend, unter Verwendung eines HWA ein Drehmoment auf nichtlineare Weise dynamisch zu erzeugen, um das Handrad zu sichern, wenn ein Eingangsdrehmoment auf das Handrad aufgebracht wird, wenn das SbW-System ausgeschaltet ist, wie beispielsweise, wenn das Fahrzeug ausgeschaltet ist. Die technischen Lösungen verbessern den Betrieb des Lenksystems, indem während des Einstiegs/Ausstiegs in das/aus dem Fahrzeug verhindert wird, dass das Lenksystem das Handrad betätigt. Das Verfahren zum Berechnen des Haltedrehmoments erfolgt derart, dass der Haltedrehmomentbefehl dem Eingangsdrehmoment entgegengesetzt wird und in dem Fall, dass das Eingangsdrehmoment nach einer Bewegung des Handrads in eine andere Position aufgrund des Eingangsdrehmoments endet, das Handrad mit konstanter Geschwindigkeit zu einem Soll-Winkel zurückgebracht wird.
Während die technischen Lösungen in Verbindung mit nur einer begrenzten Anzahl von Ausführungsformen ausführlich beschrieben wurden, sollte leicht verständlich sein, dass die technischen Lösungen nicht auf diese offenbarten Ausführungsformen beschränkt sind. Vielmehr können die technischen Lösungen so modifiziert werden, dass sie eine beliebige Anzahl von Variationen, Änderungen, Substitutionen oder gleichwertigen Anordnungen beinhalten, die bisher nicht beschrieben wurden, die aber dem Geist und dem Umfang der technischen Lösungen entsprechen. Obwohl verschiedene Ausführungsformen der technischen Lösungen beschrieben wurden, ist es zudem verständlich, dass Aspekte der technischen Lösungen nur einige der beschriebenen Ausführungsformen beinhalten können. Dementsprechend sind die technischen Lösungen nicht als durch die vorstehende Beschreibung begrenzt anzusehen.

Claims

Steer-by-Wire-Lenksystem, umfassend: ein Handrad; und einen Handradaktor, der ausgestaltet ist, um eine Position des Handrads zu sichern, wobei die Sicherung umfasst, dass: ein Übergang des Steer-by-Wire-Lenksystems in eine Einstieg/Ausstieg-Betriebsart ermittelt wird; und basierend auf der Ermittlung, dass sich das Steer-by-Wire-Lenksystem in der Einstieg/Ausstieg-Betriebsart befindet: basierend auf einer Differenz zwischen einem gegenwärtigen Winkel des Handrads und einem Soll-Winkel des Handrads, die durch ein Eingangsdrehmoment verursacht wird, ein Haltedrehmomentbefehl berechnet wird; und entsprechend dem Haltedrehmomentbefehl ein Haltedrehmoment erzeugt wird, um die Position des Handrads zu sichern.
Steer-by-Wire-Lenksystem nach Anspruch 1, wobei der Übergang in die Einstieg/Ausstieg-Betriebsart auf einem Signal basiert, das angibt, dass eine Fahrzeugmaschine ausgeschaltet ist.
Steer-by-Wire-Lenksystem nach Anspruch 1, wobei der Übergang aus der Einstieg/Ausstieg-Betriebsart auf einem Signal basiert, das angibt, dass eine Fahrzeugmaschine eingeschaltet ist.
Steer-by-Wire-Lenksystem nach Anspruch 1, wobei das Haltedrehmoment auf einen vorbestimmten maximalen Betrag begrenzt ist.
Steer-by-Wire-Lenksystem nach Anspruch 1, wobei der Handradaktor ferner ausgestaltet ist, um das Handrad in dem Fall, dass sich das Handrad aufgrund des Eingangsdrehmoments in eine andere Position bewegt, mit einer konstanten Geschwindigkeit in eine ursprüngliche Position zurückzubringen.
Steer-by-Wire-Lenksystem nach Anspruch 1, wobei der Haltedrehmomentbefehl basierend auf einer Differenz zwischen einem gegenwärtigen Winkel des Handrads und einem Soll-Winkel des Handrads, die durch das Eingangsdrehmoment verursacht wird, berechnet wird.
Steer-by-Wire-Lenksystem nach Anspruch 1, wobei das Steer-by-Wire-System ferner einen Straßenradaktor umfasst, der ausgestaltet ist, um eine Position einer Zahnstange in der Einstieg/Ausstieg-Betriebsart aufrechtzuerhalten.
Verfahren zur Sicherung einer Position eines Handrads eines Steer-by-Wire-Lenksystems, wobei das Verfahren umfasst, dass: durch einen Handradaktor des Steer-by-Wire-Lenksystems ein Übergang des Steer-by-Wire-Lenksystems in eine Einstieg/Ausstieg-Betriebsart ermittelt wird; und basierend auf der Ermittlung, dass sich das Steer-by-Wire-Lenksystem in der Einstieg/Ausstieg-Betriebsart befindet: basierend auf einer Differenz zwischen einem gegenwärtigen Winkel des Handrads und einem Soll-Winkel des Handrads, die durch ein Eingangsdrehmoment verursacht wird, ein Haltedrehmomentbefehl berechnet wird; und entsprechend dem Haltedrehmomentbefehl ein Haltedrehmoment erzeugt wird, um die Position des Handrads zu sichern.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Übergang in die Einstieg/Ausstieg-Betriebsart auf einem Signal basiert, das angibt, dass eine Fahrzeugmaschine ausgeschaltet ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Übergang aus der Einstieg/Ausstieg-Betriebsart auf einem Signal basiert, das angibt, dass eine Fahrzeugmaschine eingeschaltet ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Haltedrehmoment auf einen vorbestimmten maximalen Betrag begrenzt ist.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner umfasst, dass das Handrad in dem Fall, dass sich das Handrad aufgrund des Eingangsdrehmoments in eine andere Position bewegt, mit einer konstanten Geschwindigkeit in eine ursprüngliche Position zurückgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Haltedrehmomentbefehl basierend auf einer Differenz zwischen einem gegenwärtigen Winkel des Handrads und einem Soll-Winkel des Handrads, die durch das Eingangsdrehmoment verursacht wird, berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner umfasst, dass eine Position einer Zahnstange in der Einstieg/Ausstieg-Betriebsart durch einen Straßenradaktor aufrechterhalten wird.
Computerprogrammprodukt, umfassend eine Speichereinrichtung mit darin gespeicherten von einem Computer ausführbaren Anweisungen, wobei die von einem Computer ausführbaren Anweisungen bei einer Ausführung durch einen Prozessor bewirken, dass der Prozessor ein Verfahren zur Sicherung einer Position eines Handrads eines Steer-by-Wire-Lenksystems durchführt, wobei das Verfahren umfasst, dass: durch einen Handradaktor des Steer-by-Wire-Lenksystems ein Übergang des Steer-by-Wire-Lenksystems in eine Einstieg/Ausstieg-Betriebsart ermittelt wird; und basierend auf der Ermittlung, dass sich das Steer-by-Wire-Lenksystem in der Einstieg/Ausstieg-Betriebsart befindet: basierend auf einer Differenz zwischen einem gegenwärtigen Winkel des Handrads und einem Soll-Winkel des Handrads, die durch ein Eingangsdrehmoment verursacht wird, ein Haltedrehmomentbefehl berechnet wird; und entsprechend dem Haltedrehmomentbefehl ein Haltedrehmoment erzeugt wird, um die Position des Handrads zu sichern.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 15, wobei der Übergang in die Einstieg/Ausstieg-Betriebsart auf einem Signal basiert, das angibt, dass eine Fahrzeugmaschine ausgeschaltet ist.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 15, wobei der Übergang aus der Einstieg/Ausstieg-Betriebsart auf einem Signal basiert, das angibt, dass eine Fahrzeugmaschine eingeschaltet ist.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 15, wobei das Haltedrehmoment auf einen vorbestimmten maximalen Betrag begrenzt ist.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 15, ferner umfassend, dass das Handrad in dem Fall, dass sich das Handrad aufgrund des Eingangsdrehmoments in eine andere Position bewegt, mit einer konstanten Geschwindigkeit in eine ursprüngliche Position zurückgebracht wird.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 15, wobei der Haltedrehmomentbefehl basierend auf einer Differenz zwischen einem gegenwärtigen Winkel des Handrads und einem Soll-Winkel des Handrads, die durch das Eingangsdrehmoment verursacht wird, berechnet wird.