DE102020104270A1

DE102020104270A1 - Steuerung von Lenkradflattern

Info

Publication number: DE102020104270A1
Application number: DE102020104270.1A
Authority: DE
Inventors: Joseph M. Raad; Darrel Alan Recker; Jan Bremkens; Daniel F. Slavin
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-02-19
Filing date: 2020-02-18
Publication date: 2020-08-20
Also published as: CN111572631A; US20200262472A1; US11136060B2

Abstract

Diese Offenbarung stellt eine Steuerung von Lenkradflattern bereit. Ein Lenksystem beinhaltet einen Elektromotor, der antriebsmäßig an eine Lenksäule gekoppelt ist, und einen Computer, der kommunikativ mit dem Elektromotor gekoppelt ist. Der Computer ist dazu programmiert, ein Flattersignal in Daten zu isolieren, die ein Drehmoment der Lenksäule wiedergeben, und den Elektromotor anzuweisen, ein Elektromotordrehmoment auf Grundlage des um eine Phasenverschiebung verschobenen Flattersignals auszugeben, wobei die Phasenverschiebung auf einer Fahrzeugrad-Frequenz beruht.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Offenbarung betrifft im Allgemeinen die Lenkung von Fahrzeugen und insbesondere die Steuerung von Lenkradflattern in einem Fahrzeug.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Bei Lenkradflattern handelt es sich um Drehschwingungen, die ein Fahrer eines Fahrzeugs hauptsächlich beim Geradeausfahren durch das Lenksystem wahrnimmt. Lenkradflattern kann durch Schwankungen der Kraft zwischen den Reifen und dem Boden verursacht werden, d. h. durch Unwucht der Vorderräder des Fahrzeugs. Wenn sich die Vorderräder drehen, werden durch die Unwucht verursachte Kraftschwankungen über das Lenksystem auf das Lenkrad übertragen. Fahrzeugführer empfinden Lenkradflattern als unerwünscht.
KURZDARSTELLUNG
Das nachstehend beschriebene Lenksystem reduziert aktiv das vom Fahrer eines Fahrzeugs wahrgenommene Lenkradflattern. Die Stärke und Frequenz des Lenkradflattems hängt von der Raddrehzahl des Fahrzeugs ab. Das Lenksystem kann so arbeiten, dass es das Lenkradflattern aktiv neutralisiert. Insbesondere verwendet das Lenksystem Phasenkompensation, um das Lenkradflattern über einen weiten Bereich von Frequenzen des Flatterns, einschließlich Frequenzen über, bei und unter der Eigenfrequenz des Lenksystems, aktiv zu neutralisieren. Der Phasengang des Lenksystems kann eine Phasenänderung von 180° um die Eigenfrequenz beinhalten.
Das Lenksystem beinhaltet einen Elektromotor, der antriebsmäßig an eine Lenksäule gekoppelt ist, und einen Computer, der kommunikativ mit dem Elektromotor gekoppelt ist. Der Computer ist dazu programmiert, ein Flattersignal in Daten zu isolieren, die ein Drehmoment der Lenksäule wiedergeben, und den Elektromotor anzuweisen, ein Elektromotordrehmoment auf Grundlage des um eine Phasenverschiebung verschobenen Flattersignals auszugeben, wobei die Phasenverschiebung auf einer Fahrzeugrad-Frequenz beruht.
Bei dem Elektromotor kann es sich um einen Servolenkungs-Elektromotor handeln. Das Elektromotordrehmoment kann eine Summe von (1) einem Servolenkungs-Drehmoment, das anhand des Drehmoments der Lenksäule bestimmt wird, und (2) dem um die Phasenverschiebung verschobenen Flattersignal sein.
Das Lenksystem kann ferner einen Drehmomentsensor beinhalten, der kommunikativ mit dem Computer gekoppelt und zum Detektieren eines Drehmoments der Lenksäule positioniert ist.
Das Lenksystem kann ferner ein durch die Lenksäule drehbares Fahrzeugrad und einen Raddrehzahlsensor, der kommunikativ mit dem Computer gekoppelt und zum Detektieren einer Drehung des Fahrzeugrads positioniert ist, beinhalten.
Ein Computer beinhaltet einen Prozessor und einen Speicher, der durch den Prozessor ausführbare Anweisungen zum Isolieren eines Flattersignals in Daten, die ein Drehmoment der Lenksäule wiedergeben, und Anweisen eines Elektromotors, ein Elektromotordrehmoment auf Grundlage des um eine Phasenverschiebung verschobenen Flattersignals auszugeben, beinhaltet, wobei die Phasenverschiebung auf einer Fahrzeugrad-Frequenz beruht.
Das Verschieben des Flattersignals um die Phasenverschiebung kann ein Anwenden eines Allpassfilters auf das Flattersignal beinhalten. Bei dem Allpassfilter kann es sich um ein Allpassfilter zweiter Ordnung handeln. Das Allpassfilter kann eine Übertragungsfunktion aufweisen, die Folgendem entspricht: $\frac{s^{2} - 2 f_{r e s} s + f_{r e s}^{2}}{s^{2} + 2 f_{r e s} s + f_{r e s}^{2}}$
wobei $f_{r e s} = \frac{f_{w h e e l}}{tan ((360 ° - φ (f_{w h e e l})) \frac{π}{4 * 180 °})}$
wobei f_wheel für die Fahrzeugrad-Frequenz steht und φ(f_wheel) für die Phasenverschiebung steht.
Der Speicher kann eine Lookup-Tabelle von Fahrzeugrad-Frequenzen gepaart mit Phasenverschiebungen speichern, wobei die Phasenverschiebungen im Wesentlichen ein unkompensiertes Flattern bei den jeweiligen Fahrzeugrad-Frequenzen minimieren.
Das Verschieben des Flattersignals um die Phasenverschiebung kann ein zeitliches Verzögern des Flattersignals beinhalten.
Das Elektromotordrehmoment kann eine Summe von (1) einem Servolenkungs-Drehmoment, das anhand des Drehmoments der Lenksäule bestimmt wird, und (2) einer Umkehrung des um die Phasenverschiebung verschobenen Flattersignals sein.
Das Isolieren des Flattersignals kann ein Anwenden eines abgestimmten Resonatorsoftwarefilters beinhalten.
Ein Verfahren beinhaltet ein Isolieren eines Flattersignals in Daten, die ein Drehmoment einer Lenksäule wiedergeben, und ein Anweisen eines Elektromotors, ein Elektromotordrehmoment auf Grundlage des um eine Phasenverschiebung verschobenen Flattersignals auszugeben, wobei die Phasenverschiebung auf einer Fahrzeugrad-Frequenz beruht.
Das Verschieben des Flattersignals um die Phasenverschiebung kann ein Anwenden eines Allpassfilters auf das Flattersignal beinhalten. Bei dem Allpassfilter kann es sich um ein Allpassfilter zweiter Ordnung handeln. Das Allpassfilter kann eine Übertragungsfunktion aufweisen, die Folgendem entspricht: $\frac{s^{2} - 2 f_{r e s} s + f_{r e s}^{2}}{s^{2} - 2 f_{r e s} s + f_{r e s}^{2}}$
wobei $f_{r e s} = \frac{f_{w h e e l}}{tan ((360 ° - φ (f_{w h e e l})) \frac{π}{4 * 180 °})}$
wobei f_wheel für die Fahrzeugrad-Frequenz steht und φ(f_wheel) für die Phasenverschiebung steht.
Das Verfahren kann ferner ein Bestimmen der Phasenverschiebung durch Nachschlagen in einer Lookup-Tabelle von Fahrzeugrad-Frequenzen gepaart mit Phasenverschiebungen beinhalten und die Phasenverschiebungen können im Wesentlichen ein unkompensiertes Flattern bei den jeweiligen Fahrzeugrad-Frequenzen minimieren.
Das Elektromotordrehmoment kann eine Summe von (1) einem Servolenkungs-Drehmoment, das anhand des Drehmoments der Lenksäule bestimmt wird, und (2) einer Umkehrung des um die Phasenverschiebung verschobenen Flattersignals sein.
Das Isolieren des Flattersignals kann ein Anwenden eines abgestimmten Resonatorsoftwarefilters beinhalten.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Fahrzeugs.
2 ist ein Diagramm eines beispielhaften Lenksystems des Fahrzeugs.
3 ist ein Steuerungsblockdiagramm zum Steuern des Lenksystems.
4 ist ein Bode-Diagramm einer Phasenkompensations-Übertragungsfunktion.
5 ist ein Prozessablaufdiagramm eines beispielhaften Prozesses zum Steuern des Lenksystems.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Figuren beinhaltet ein Lenksystem 32 für ein Fahrzeug 30 einen Elektromotor 34, der antriebsmäßig an eine Lenksäule 36 gekoppelt ist, und einen Computer 38, der kommunikativ mit dem Elektromotor 34 gekoppelt ist. Der Computer 38 ist dazu programmiert, ein Flattersignal in Daten zu isolieren, die ein Drehmoment der Lenksäule 36 wiedergeben, und den Elektromotor 34 anzuweisen, ein Elektromotordrehmoment auf Grundlage des um eine Phasenverschiebung verschobenen Flattersignals auszugeben, wobei die Phasenverschiebung auf einer Fahrzeugrad-Frequenz beruht.
Unter Bezugnahme auf 1 kann es sich bei dem Fahrzeug 30 um ein autonomes oder halbautonomes Fahrzeug handeln. Ein Fahrzeugcomputer 40 kann dazu programmiert sein, das Fahrzeug 30 vollständig oder in geringerem Maße unabhängig von Eingriffen eines menschlichen Fahrers zu betreiben. Der Fahrzeugcomputer 40 kann dazu programmiert sein, einen Antrieb 42, ein Bremssystem 44, das Lenksystem 32 und/oder andere Fahrzeugsysteme zu betreiben. Für die Zwecke dieser Offenbarung bedeutet autonomer Betrieb, dass der Fahrzeugcomputer 40 den Antrieb 42, das Bremssystem 44 und das Lenksystem 42 ohne Eingaben eines menschlichen Fahrers steuert; bedeutet halbautonomer Betrieb, dass der Fahrzeugcomputer 40 eines oder zwei von dem Antrieb 42, dem Bremssystem 44 und dem Lenksystem 32 steuert und ein menschlicher Fahrer den Rest steuert oder dass der Fahrzeugcomputer 40 den Antrieb 42, das Bremssystem 44 und das Lenksystem 32 in vordefinierten Kontexten ohne Eingaben eines menschlichen Fahrers steuert, nicht aber außerhalb dieser Kontexte; und bedeutet nichtautonomer Betrieb, dass ein menschlicher Fahrer den Antrieb 42, das Bremssystem 44 und das Lenksystem 32 steuert.
Bei dem Fahrzeugcomputer 40 handelt es sich um einen mikroprozessorbasierten Computer. Der Fahrzeugcomputer 40 beinhaltet einen Prozessor, Speicher usw. Der Speicher des Fahrzeugcomputers 40 beinhaltet Speicher zum Speichern von durch den Prozessor ausführbaren Anweisungen und zum elektronischen Speichern von Daten und/oder Datenbanken.
Bei dem Computer 38 handelt es sich um einen oder mehrere mikroprozessorbasierte(n) Computer. Der Computer 38 beinhaltet Speicher, mindestens einen Prozessor usw. Der Speicher des Computers 38 beinhaltet Speicher zum Speichern von durch den Prozessor ausführbaren Anweisungen und zum elektronischen Speichern von Daten und/oder Datenbanken. Der Computer 38 kann derselbe Computer sein wie der Fahrzeugcomputer 40 oder bei dem Computer 38 kann es sich um einen oder mehrere separate Computer handeln, die über ein Kommunikationsnetzwerk 52 mit dem Fahrzeugcomputer 40 in Kommunikation stehen, oder der Computer 38 kann mehrere Computer, einschließlich des Fahrzeugcomputers 40, umfassen. Als separater Computer kann der Computer 38 z. B. ein(e) oder mehrere elektronische Steuereinheiten oder -module (electronic control unit - ECU oder electronic control module - ECM), wie etwa ein Hybridantriebsstrang-Steuermodul 46, ein Antiblockier-Bremssteuermodul 48 und/oder ein Servolenkungs-Steuermodul 50 sein oder diese beinhalten.
Der Computer 38 kann Daten über das Kommunikationsnetzwerk 52 übertragen und empfangen, bei dem es sich um einen Controller-Area-Network(CAN)-Bus, Ethernet, WLAN, ein Local Interconnect Network (LIN), einen bordeigenen Diagnoseanschluss (OBD-II) und/oder um ein beliebiges anderes drahtgebundenes oder drahtloses Kommunikationsnetzwerk handeln kann. Der Computer 38 kann über das Kommunikationsnetzwerk 52 kommunikativ mit dem Fahrzeugcomputer 40, den anderen ECMs 46, 48, 50, dem Antrieb 42, dem Bremssystem 44, dem Lenksystem 32 (z. B. dem Elektromotor 34), Sensoren 54, einschließlich Lenksensoren 56, und anderen Komponenten gekoppelt sein.
Der Antrieb 42 des Fahrzeugs 30 erzeugt Energie und setzt die Energie in Bewegungen des Fahrzeugs 30 um. Bei dem Antrieb 42 kann es sich um ein bekanntes Fahrzeugantriebsteilsystem handeln, beispielsweise einen herkömmlichen Antriebsstrang, der eine Brennkraftmaschine beinhaltet, die an ein Getriebe gekoppelt ist, das Drehbewegungen auf Fahrzeugräder 58 überträgt; einen elektrischen Antriebsstrang, der Batterien, einen elektrischen Antriebsmotor und ein Getriebe, das Drehbewegungen auf die Fahrzeugräder 58 überträgt, beinhaltet; einen Hybridantriebsstrang, der Elemente des herkömmlichen Antriebsstrangs und des elektrischen Antriebsstrangs beinhaltet; oder eine beliebige andere Art von Antrieb. Der Antrieb 42 kann ein elektronisches Steuermodul oder dergleichen beinhalten, das mit dem Fahrzeugcomputer 40 und/oder einem menschlichen Fahrer in Kommunikation steht und Eingaben von diesen empfängt, z. B. das Hybridantriebsstrang-Steuermodul 46. Der menschliche Fahrer kann den Antrieb 42 z. B. über ein Fahrpedal und/oder einen Gangschalthebel steuern.
Das Bremssystem 44 ist in der Regel ein bekanntes Bremsteilsystem und wirkt der Bewegung des Fahrzeugs 30 entgegen, um dadurch das Fahrzeug 30 zu verlangsamen und/oder anzuhalten. Das Bremssystem 44 kann Reibungsbremsen, wie etwa Scheibenbremsen, Trommelbremsen, Bandbremsen usw.; Nutzbremsen; eine beliebige andere geeignete Art von Bremsen oder eine Kombination beinhalten. Das Bremssystem 44 kann ein elektronisches Steuermodul oder dergleichen beinhalten, das mit dem Fahrzeugcomputer 40 und/oder einem menschlichen Fahrer in Kommunikation steht und Eingaben von diesen empfängt, z. B. das Antiblockier-Bremssteuermodul 48. Der menschliche Fahrer kann das Bremssystem 44 z. B. über ein Bremspedal steuern.
Das Lenksystem 32 ist in der Regel ein bekanntes Fahrzeuglenksystem und steuert das Drehen der Fahrzeugräder 58. Bei dem Lenksystem 32 kann es sich um ein Zahnstangensystem mit elektrischer Servolenkung, ein Lenksäulensystem, ein Steer-by-Wire-Lenksystem, wie sie bekannt sind, oder ein beliebiges anderes geeignetes System handeln. Das Lenksystem 32 kann ein elektronisches Steuermodul oder dergleichen beinhalten, das mit dem Fahrzeugcomputer 40 und/oder einem menschlichen Fahrer in Kommunikation steht und Eingaben von diesen empfängt, z. B. das Servolenkungs-Steuermodul 50. Der menschliche Fahrer kann das Lenksystem 32 z. B. über ein Lenkrad 60, eine Handfernbedienung (nicht gezeigt) usw. steuern.
Die Sensoren 54 stellten Daten für einen autonomen Betrieb des Fahrzeugs 30 bereit. Die Sensoren 54 stellen Daten über den Betrieb des Fahrzeugs 30, beispielsweise Daten bezüglich des Motors und des Getriebes, wie etwa Temperatur, Kraftstoffverbrauch usw.; die Lenksensoren 56 (nachstehend beschrieben) usw. bereit. Die Sensoren 54 können den Standort und/oder die Ausrichtung des Fahrzeugs 30 detektieren. Zum Beispiel können die Sensoren 54 Sensoren für ein globales Positionsbestimmungssystem (GPS); Beschleunigungsmesser, wie etwa piezoelektrische oder mikroelektromechanische Systeme (microelectromechanical system - MEMS); Kreisel wie etwa Wendekreisel, Ringlaserkreisel oder faseroptische Kreisel; Trägheitsmesseinheiten (inertial measurements units - IME); und Magnetometer beinhalten.
Die Sensoren 54 können die Außenwelt, z. B. Objekte und/oder Eigenschaften der Umgebung des Fahrzeugs 30, wie etwa andere Fahrzeuge, Fahrbahnmarkierungen, Verkehrsampeln und/oder -schilder, Fußgänger usw. detektieren. Zum Beispiel können die Sensoren 54 Radarsensoren, Laserscanner-Entfernungsmesser, Light-Detection-and-Ranging(LIDAR)-Vorrichtungen und Bildverarbeitungssensoren, wie etwa Kameras, beinhalten. Die Sensoren 54 können Kommunikationsvorrichtungen beinhalten, beispielsweise Fahrzeug-zu-Infrastruktur(V2I)- oder Fahrzeug-zu-Fahrzeug(V2V)-Vorrichtungen.
Unter Bezugnahme auf 2 kann es sich bei dem Lenksystem 32 um ein herkömmliches Zahnstangenlenksystem handeln. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei dem Lenksystem 32 um ein Lenkstockhebelsystem, ein Hecklenksystem usw. (nicht gezeigt) handeln. Eine Lenkzahnstange 62 kann drehbar mit den Fahrzeugrädern 58 gekoppelt sein, zum Beispiel in einem Gelenkviereck. Die Position der Lenkzahnstange 62 bestimmt das Drehen der Fahrzeugräder 58. Übersetzungsbewegungen der Lenkzahnstange 62 rufen Drehungen der Fahrzeugräder 58 hervor. Die Lenksäule 36 kann über ein Ritzel 64 mit der Lenkzahnstange gekoppelt sein, das heißt Zahnradeingriff zwischen dem Ritzel 64 und der Lenkzahnstange 62.
Die Lenksäule 36 setzt Drehungen des Lenkrads 60 in Bewegungen der Lenkzahnstange 62 um. Bei der Lenksäule 36 kann es sich z. B. um eine Welle handeln, die das Lenkrad 60 mit der Lenkzahnstange 62 verbindet. An der Lenksäule 36 können eine Kupplung und ein oder mehrere Lenksensoren 56, wie etwa ein Drehmomentsensor (nicht gezeigt), untergebracht sein.
Das Lenkrad 60 ermöglicht es einem Bediener, das Fahrzeug 30 zu lenken, indem Drehungen des Lenkrads 60 in Bewegungen der Lenkzahnstange 62 übertragen werden. Das Lenkrad 60 kann z. B. ein starrer Ring sein, der fest an der Lenksäule 36 angebracht ist, wie bekannt.
Der Elektromotor 34 ist an das Lenksystem 32 gekoppelt, z. B. antriebsmäßig an die Lenksäule 36 gekoppelt, um ein Drehen der Fahrzeugräder 58 zu bewirken. Zum Beispiel kann der Elektromotor 34 drehbar an die Lenksäule 36 gekoppelt sein, das heißt, so gekoppelt sein, dass er in der Lage ist, ein Lenkdrehmoment auf die Lenksäule 36 aufzubringen. Bei dem Elektromotor 34 kann es sich um einen Servolenkungs-Elektromotor handeln, d. h. er kann dem Lenksystem 32 Servounterstützung bereitstellen. Anders ausgedrückt kann der Elektromotor 34 Drehmoment in eine Richtung bereitstellen, in welcher das Lenkrad 60 durch einen menschlichen Fahrer gedreht wird, was ermöglicht, dass der Fahrer das Lenkrad 60 müheloser dreht.
Alternativ zu dem Zahnstangen-Lenksystem kann es sich bei dem Lenksystem 32 um ein Steer-by-Wire-Lenksystem handeln, d. h. es kann eine Lücke in den mechanischen Verbindungen zwischen dem Lenkrad 60 und den Fahrzeugrädern 58 aufweisen. Wenn das Fahrzeug 30 ein vollautonomes Fahrzeug ist, kann es sich bei dem Lenksystem 32 um ein Steer-by-Wire-Lenksystem ohne das Lenkrad 60 und die Lenksäule 36 handeln. Der Computer 38, z. B. das Servolenkungs-Steuermodul 50, kann Signale von den Lenksensoren 56, z. B. einem Positionssensor, der zum Detektieren der Ausrichtung des Lenkrads 60 positioniert ist, oder von dem Fahrzeugcomputer 40 empfangen. Bei dem Positionssensor kann es sich z. B. um einen Hall-Effekt-Sensor, einen Drehcodierer usw. handeln. Der Computer 38 kann ein Signal an den Elektromotor 34 ausgeben. Bei dem Elektromotor 34 kann es sich um einen oder mehrere elektromechanische Aktoren handeln, die anstelle des Ritzels 64 an die Lenkzahnstange gekoppelt sind, und der Elektromotor 34 kann das Signal in eine mechanische Bewegung der Lenkzahnstange 62 umwandeln.
Zurück bei 1 stellen die Lenksensoren 56 Daten über Komponenten des Lenksystems 32 bereit. Beispielsweise beinhalten die Lenksensoren 56 Raddrehzahlsensoren, die zum Detektieren einer Drehung der Fahrzeugräder 58 positioniert sind; Positionssensoren an Komponenten des Lenksystems 32, wie etwa dem Lenkrad 60, der Lenksäule 36, der Lenkzahnstange 62 oder dem Ritzel 64; und Drehmomentsensoren, die zum Detektieren von Drehmomenten der Komponenten des Lenksystems 32, wie etwa der Lenksäule 36, des Ritzels 64 oder des Elektromotors 34 positioniert sind.
Unter Bezugnahme auf 3 ist der Computer 38 dazu programmiert, den Elektromotor 34 anzuweisen, ein Elektromotordrehmoment T_MOTOR auszugeben. Der Computer 38 ist dazu programmiert, einem Blockdiagramm 300 zu folgen, um das Elektromotordrehmoment T_MOTOR zu bestimmen und den Elektromotor 34 anzuweisen, das Elektromotordrehmoment T_MOTOR auszugeben. Das Ritzel 64 unterliegt einem Ritzeldrehmoment T_PINION, bei dem es sich um die Kombination des Elektromotordrehmoments T_MOTOR und des Säulendrehmoments T_COLUMN handelt, bei dem es sich um das über die Lenksäule 36 übertragene Drehmoment handelt. Im Allgemeinen ist in Blockdiagramm 300 das Elektromotordrehmoment T_MOTOR eine Kombination eines Unterstützungsdrehmoments T_ASSIST, das für Servolenkung erzeugt wird, und eines Drehmoments zur automatischen Flattersteuerung (Automatic Nibble Control - ANC) T_ANC. Das ANC-Drehmoment T_ANC beinhaltet ein Umkehrflattersignal mit angepasster Phase, das zum Neutralisieren des Flatterns im Säulendrehmoment T_COLUMN erzeugt wird. Für die Zwecke dieser Offenbarung ist „Flattern“ als Schwingungen des Lenksystems 32 definiert, die durch Unwucht der Fahrzeugräder 58 verursacht werden, und ist „Flattersignal“ als eine Darstellung des Flatterns definiert. Das Blockdiagramm 300 kann für ein Flattern erster Ordnung und ein Flattern zweiter Ordnung getrennt angewendet werden, wie nachstehend unter Bezugnahme auf das abgestimmte Resonatorsoftwarefilter 310 beschrieben. Der menschliche Fahrer nimmt somit weniger über die Lenksäule 36 auf das Lenkrad 60 übertragenes Flattern wahr.
Eingaben in das Blockdiagramm 300 beinhalten das Säulendrehmoment T_COLUMN, eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 30 und Drehzahlen der vorderen Fahrzeugräder 58. Die Lenksensoren 56 beinhalten z. B. einen Drehmomentsensor, der zum Detektieren des Drehmoments der Lenksäule 36 positioniert ist. Das Säulendrehmoment T_COLUMN ist ein Drehmoment, das in Kraft mal Weg, z. B. Newtonmetern gemessen wird. Die Sensoren 54 können einen Geschwindigkeitsmesser zum Messen der Fahrzeuggeschwindigkeit beinhalten. Die Fahrzeuggeschwindigkeit ist eine skalare Geschwindigkeit, die in Entfernung pro Zeiteinheit, z. B. Meilen pro Stunde gemessen wird. Die Lenksensoren 56 beinhalten z. B. Raddrehzahlsensoren, die zum Detektieren einer Drehung der Fahrzeugräder 58 positioniert sind, Drehcodierer usw. Die Drehzahlen der Vorderräder sind Drehzahlen, die in Winkelbeaufschlagung pro Zeiteinheit, z. B. Umdrehungen pro Sekunde, gemessen werden.
Das Blockdiagramm 300 beinhaltet ein Drehzahlfilter 305. Das Drehzahlfilter 305 empfängt die Drehzahlen der Vorderräder und gibt eine gefilterte Raddrehzahl f_wheel aus. Das Drehzahlfilter 305 kann eine der Drehzahlen der Vorderräder verwenden, z. B. die Drehzahl der Vorderräder, die das größte Rauschen aufweist; alternativ kann der Drehzahlfilter 305 einen Mittelwert beider Drehzahlen der Vorderräder verwenden. Das Drehzahlfilter 305 wendet ein Filter auf die Drehzahl der Vorderräder an, um Hochfrequenzrauschen zu unterdrücken und etwaige dem Filtern zugeordnete Verzögerungen zu kompensieren. Rauschen ist „hochfrequentig“, wenn die Frequenz erheblich höher, z. B. um eine Größenordnung höher, ist als eine höchste Flatterfrequenz. Verzögerungen können durch Bestimmen der Dauer des Filterprozesses bestimmt werden.
Das Blockdiagramm 300 beinhaltet ein abgestimmtes Resonatorsoftwarefilter 310. Das abgestimmte Resonatorsoftwarefilter 310 empfängt die gefilterte Raddrehzahl f_wheel von dem Drehzahlfilter 305 und empfängt das Säulendrehmoment T_COLUMN. Das abgestimmte Resonatorsoftwarefilter 310 gibt ein aus dem Säulendrehmoment T_COLUMN isoliertes Flattersignal SN aus. Das abgestimmte Resonatorsoftwarefilter 310 verwendet zunächst die gefilterte Raddrehzahl f_wheel um die Frequenz von entweder dem Flattern erster Ordnung oder dem Flattern zweiter Ordnung zu bestimmen. Das Flattern erster Ordnung erfolgt mit einer Frequenz gleich der gefilterten Raddrehzahl f_wheel und das Flattern der zweiten Ordnung erfolgt mit einer Frequenz gleich dem Doppelten der gefilterten Raddrehzahl f_wheel. Das abgestimmte Resonatorsoftwarefilter 310 filtert dann auch andere Frequenzen als die Flatterfrequenz der ersten oder zweiten Ordnung heraus. Zum Beispiel kann das abgestimmte Resonatorsoftwarefilter 310 den Filter zweiter Ordnung in der folgenden Gleichung verwenden: $S N (z) = \frac{(1 - R) z^{2} + (R - 1)}{z^{2} - 2 R cos (f_{w h e e l} T_{s}) z + R^{2}} T_{C O L U M N} (z)$
wobei R für einen diskreten Abklingfaktor steht, f_wheel für die gefilterte Raddrehzahl in Radianten pro Sekunde steht und T_s für eine diskrete Abtastzeit in Sekunden steht. Die Abtastzeit T_s ist die kürzestmögliche Zeit zum Messen der Raddrehzahl. Der diskrete Abklingfaktor R kann so gewählt werden, dass er sehr nahe bei 1 liegt, um eine maximale Frequenzunterdrückung zu gewährleisten, und unter 1 abgesenkt werden, um das Einschwingen zu beschleunigen, wenn die gefilterte Raddrehzahl f_wheel variiert. Zum Beispiel kann der diskrete Abklingfaktor R auf 0,985 festgelegt werden. Alternativ kann der diskrete Abklingfaktor R je nach Fahrzeugbeschleunigung variieren, wobei er höher ist, wenn das Fahrzeug 30 mit konstanter Geschwindigkeit fährt, und niedriger ist, wenn sich die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 30 ändert. Das vorstehende Filter zweiter Ordnung weist eine Verstärkung von 1 für die gefilterte Raddrehzahl f_wheel auf und dämpft von der gefilterten Raddrehzahl f_wheel abweichende Frequenzen schnell ab, wodurch ein isoliertes Flattersignal SN zurückbleibt.
Das Blockdiagramm 300 beinhaltet einen Phasenkompensations-Block 315. Der Phasenkompensations-Block 315 empfängt das Flattersignal SN und die gefilterte Raddrehzahl f_wheel und gibt ein Flattersignal SN_φ mit angepasster Phase aus. Das Flattersignal SN_φ mit angepasster Phase weist die gleiche Größe auf wie das Flattersignal SN und die Phase des Flattersignals SN_φ mit angepasster Phase ist um eine gewünschte Phasenverschiebung φ(f_wheel), die auf der gefilterten Raddrehzahl f_wheel beruht, von dem Flattersignal SN versetzt. Der Phasenkompensationsblock 315 bestimmt zunächst die gewünschte Phasenverschiebung φ(f_wheel) für das Flattersignal und wendet daraufhin die gewünschte Phasenverschiebung φ(f_wheel) auf das Flattersignal SN an, um zu dem FlattersignalSN_φ mit angepasster Phase zu gelangen. Die gewünschte Phasenverschiebung φ(f_wheel) kompensiert die Phasenverschiebung des Lenksystems 32. Das Flattersignal SN_φ mit angepasster Phase wird invertiert, d. h. mit -1 multipliziert oder in Bezug auf das Flattersignal SN um 180° phasenverschoben, wodurch sichergestellt wird, dass das Flattersignal SN_φ mit angepasster Phase das Flattern neutralisiert, anstatt dass es das Flattern erhöht. Die Umkehrung kann in die gewünschte Phasenverschiebung φ(f_wheel) einberechnet oder separat angewendet werden. Das Flattersignal SN_φ mit angepasster Phase kann sicherstellen, dass das Flattern reduziert wird, unabhängig von der Phasenänderung, die durch das Lenksystem 32 bezogen auf die Raddrehzahl-Frequenz bewirkt wird.
Der Phasenkompensations-Block 315 bestimmt zunächst die gewünschte Phasenverschiebung φ(f_wheel) auf Grundlage der gefilterten Raddrehzahl f_wheel. Der Phasenkompensations-Block 315 ruft die gewünschte Phasenverschiebung auf Grundlage der gefilterten Raddrehzahl aus einer Lookup-Tabelle ab. Bei der Lookup-Tabelle handelt es sich um einen Satz gepaarter gefilterter Radfrequenzen f_wheel und gewünschter Phasenverschiebungen φ, der im Speicher des Computers 38 gespeichert ist. Nachstehend findet sich eine beispielhafte Lookup-Tabelle. Für jede gefilterte Raddrehzahl f_wheel wird eine entsprechende gewünschte Phasenverschiebung φ ausgewählt, die im Wesentlichen das unkompensierte Flattern bei dieser gefilterten Raddrehzahl f_wheel minimiert. Für die Zwecke dieser Offenbarung bedeutet das „im Wesentlichen Minimieren“ des unkompensierten Flatterns, dass das Flattern soweit minimiert wird, das dies für einen menschlichen Insassen erkennbar ist. Das Minimieren des unkompensierten Flatterns kann experimentell an dem Fahrzeug 30 durchgeführt werden oder das Minimieren des unkompensierten Flatterns kann analytisch anhand eines Modells des Lenksystem 32 auf Grundlage von Eigenschaften der Komponenten, z. B. Elektromotorabmessung, Steifheit der Lenksäule 36 Trägheitsmoment des Lenkrads 60 usw., durchgeführt werden.

Gefilterte Raddrehzahl f_wheel (Hz) Phasenverschiebung φ (°)

8 180

9 156

10 129,6

11 110,6

12 69,2
Der Phasenkompensations-Block 315 wendet dann die gewünschte Phasenverschiebung φ(f_wheel) auf das Flattersignal SN an, um zu dem Flattersignal SN_φ mit angepasster Phase zu gelangen. In einem ersten Beispiel verschiebt der Phasenkompensation-Block 315 das Flattersignal SN durch Anwenden eines Allpassfilters auf das Flattersignal SN. Bei dem Allpassfilter kann es sich um ein Allpassfilter zweiter Ordnung handeln, z. B. die Übertragungsfunktion der folgenden Gleichung: $S N_{φ} (s) = \frac{s^{2} - 2 f_{r e s} s + f_{r e s}^{2}}{s^{2} + 2 f_{r e s} s + f_{r e s}^{2}} S N (s)$
wobei $f_{r e s} = \frac{f_{w h e e l}}{tan ((360 ° - φ (f_{w h e e l})) \frac{π}{4 * 180 °})}$
wobei f_wheel für die gefilterte Raddrehzahl steht und φ(f_wheel) für die gewünschte Phasenverschiebung des Flattersignals steht. 4 zeigt ein Bode-Diagramm 400 dieser Übertragungsfunktion. Die Größe des Flattersignals SN und die Größe 405 des Flattersignals SN_φ mit angepasster Phase sind bei allen Frequenzen gleich, d. h. die Verstärkung der Übertragungsfunktion beträgt für alle Frequenzen 0 dB. Bei einem Zahnstangen-Lenksystem sind die Phase des typischen Flattersignals SN und die Phase 410 des Flattersignals SN_φ mit angepasster Phase (unter Vernachlässigung der Umkehrung) bei niedrigen Frequenzen beinahe phasengleich und geraten bei höheren Frequenzen immer mehr außer Phase; das Lenksystem 32 kann jedoch ein Lenksystem von beliebiger Art sein.
In einem zweiten Beispiel verschiebt der Phasenkompensations-Block 315 das Flattersignal SN, indem es das Flattersignal SN um die gewünschte Phasenverschiebung φ verzögert, d. h. SN_φ(t) = SN(t - T), wobei die Verzögerungszeit T ein Verhältnis der gewünschten Phasenverschiebung zur gefilterten Raddrehzahl ist, d. h. T = φ/f_wheel. Als Übertragungsfunktion wird die Verzögerung als SN_φ(s) = exp(-sT) SN(s) dargestellt. Die Auflösung der gewünschten Phasenverschiebungen ist durch die diskrete Abtastzeit T_s begrenzt. Zum Beispiel liegt bei einer gefilterten Raddrehzahl f_wheel von 8 Hz die Auflösung der Phasenverschiebung bei 12°, weshalb die gewünschte Phasenverschiebung aus einem Satz {12°, 24°, 36°, ... 168°, 180°} ausgewählt wird, um das unkompensierte Flattern im Wesentlichen zu minimieren.
Das Blockdiagramm 300 beinhaltet einen Verstärkungsplaner 320. Der Verstärkungsplaner 320 empfängt die gefilterte Raddrehzahl f_wheel und gibt eine ANC-Verstärkung aus. Die ANC-Verstärkung wird anhand der gefilterten Raddrehzahl f_wheel so bestimmt, dass sie das Flattern im Säulendrehmoment T_COLUMN neutralisiert. Eine Lookup-Tabelle kann gepaarte gefilterte Raddrehzahlen f_wheel und ANC-Verstärkungen beinhalten. Die ANC-Verstärkungen können so ausgewählt werden, dass sie einer erwarteten Größe des Flatterns bei der entsprechenden gefilterten Raddrehzahl entsprechen, wie experimentell bestimmt.
Das Blockdiagramm 300 beinhaltet einen Multiplikationsblock 325. Der Multiplikationsblock 325 empfängt das Flattersignal mit angepasster Phase und die ANC-Verstärkung und gibt das ANC-Drehmoment T_ANC aus. Das ANC-Drehmoment T_ANC ist ein Produkt des Flattersignals mit angepasster Phase und der ANC-Verstärkung.
Das Blockdiagramm 300 beinhaltet einen Verstärkungskurven-Block 330. Der Verstärkungskurven-Block 330 empfängt das Säulendrehmoment T_COLUMN und die Fahrzeuggeschwindigkeit und gibt ein Unterstützungsdrehmoment T_ASSIST aus. Das Unterstützungsdrehmoment T_ASSIST wird bestimmt, um eine Kraftunterstützung bereitzustellen, die dem menschlichen Fahrer dabei hilft, die Fahrzeugräder 58 zu drehen, wie bekannt ist.
Das Blockdiagramm 300 beinhaltet einen ersten Summierungsblock 335. Der erste Summierungsblock 335 empfängt das Unterstützungsdrehmoment T_ASSIST und das ANC-Drehmoment T_ANC und gibt das Elektromotordrehmoment T_MOTOR aus. Das Elektromotordrehmoment T_MOTOR ist die Summe des Unterstützungsdrehmoments T_ASSIST und des ANC-Drehmoments T_ANC. Der Computer 38 weist den Elektromotor 34 an, das Elektromotordrehmoment T_MOTOR auszugeben.
Das Blockdiagramm beinhaltet einen zweiten Summierungsblock 340. Der zweite Summierungsblock 340 empfängt das Elektromotordrehmoment T_MOTOR und das Säulendrehmoment T_COLUMN und gibt das Ritzeldrehmoment T_PINION aus. Der zweite Summierungsblock 340 kann eine mechanische Summierung wiedergeben, d. h. der menschliche Fahrer bringt das Säulendrehmoment T_COLUMN über das Lenkrad 60 und die Lenksäule 36 auf das Ritzel auf und der Elektromotor 34 bringt das Elektromotordrehmoment T_MOTOR auf das Ritzel auf. Das Ritzeldrehmoment T_PINION dreht die Fahrzeugräder 58, wodurch das Fahrzeug 30 gelenkt wird.
5 ist ein Prozessablaufdiagramm, das einen beispielhaften Prozess 500 zum Steuern des Lenksystems 32 veranschaulicht. Der Speicher des Computers 38 speichert ausführbare Anweisungen zum Durchführen der Schritte des Prozesses 500. Als allgemeiner Überblick über den Prozess 500 empfängt der Computer 38 Sensordaten, isoliert ein Flattersignal in den Sensordaten, berechnet das Elektromotordrehmoment T_MOTOR auf Grundlage des isolierten Flattersignals und weist den Elektromotor 34 an, das Elektromotordrehmoment T_MOTOR aufzubringen. Der Prozess 500 läuft im Wesentlichen kontinuierlich ab, d. h. er wird bei jedem Zeitschritt erneut durchgeführt; anders ausgedrückt weist der Computer 38 den Elektromotor 34 im Wesentlichen ununterbrochen an, das Motordrehmoment T_MOTOR aufzubringen, das sich verändert, wenn neue Sensordaten erzeugt werden und wenn der Computer 38 das Flattersignal in den neuen Sensordaten isoliert und das Motordrehmoment T_MOTOR neu berechnet. Der Zeitschritt hängt von der Hardware des Computers 38 ab.
Der Prozess 500 beginnt bei einem Block 505, bei dem der Computer 38 Sensordaten empfängt. Die Sensordaten beinhalten die in 3 gezeigten Eingaben, nämlich das Säulendrehmoment T_COLUMN, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 30 und die Drehzahlen der vorderen Fahrzeugräder 58, wie vorstehend beschrieben.
Als Nächstes isoliert der Computer 38 bei einem Block 510 das Flattersignal in dem Säulendrehmoment T_COLUMN. Zu diesem Zweck verwendet der Computer 38 die vorstehend in Bezug auf die Blöcke 305 und 310 beschriebenen Berechnungen.
Als Nächstes berechnet der Computer 38 bei einem Block 515 das Elektromotordrehmoment T_MOTOR. Zu diesem Zweck verwendet der Computer 38 die vorstehend in Bezug auf die Blöcke 315, 320, 325, 330 und 335 beschriebenen Berechnungen.
Als Nächstes weist der Computer 38 bei einem Block 520 den Elektromotor 34 an, das bei Block 515 berechnete Elektromotordrehmoment T_MOTOR aufzubringen. Das Elektromotordrehmoment T_MOTOR wirkt mit dem Säulendrehmoment T_COLUMN, um das Fahrzeug 30 zu lenken. Nach Block 520 endet der Prozess 500.
Im Allgemeinen können die beschriebenen Rechensysteme und/oder -vorrichtungen ein beliebiges einer Reihe von Computerbetriebssystemen einsetzen, einschließlich unter anderem Versionen und/oder Varianten der Sync®-Anwendung von Ford, AppLink/Smart Device Link Middleware, der Betriebssysteme Microsoft® Automotive, Microsoft Windows®, Unix (z. B. das Betriebssystem Solaris®, vertrieben durch die Oracle Corporation in Redwood Shores, Kalifornien), AIX UNIX, vertrieben durch International Business Machines in Armonk, New York, Linux, Mac OSX und iOS, vertrieben durch die Apple Inc. in Cupertino, Kalifornien, BlackBerry OS, vertrieben durch Blackberry, Ltd. in Waterloo, Kanada, und Android, entwickelt von Google, Inc. und der Open Handset Alliance, oder der Plattform QNX® CAR für Infotainment, angeboten von QNX Software Systems. Beispielen für Rechenvorrichtungen beinhalten unter anderem einen im Fahrzeug integrierten Rechner, einen Arbeitsplatzcomputer, einen Server, einen Desktop-, einen Notebook-, einen Laptop- oder einen Handcomputer oder ein anderes Rechensystem und/oder eine andere Rechenvorrichtung.
Rechenvorrichtungen beinhalten im Allgemeinen computerausführbare Anweisungen, wobei die Anweisungen durch eine oder mehrere Rechenvorrichtungen ausgeführt werden können, wie etwa durch die vorstehend aufgeführten. Computerausführbare Anweisungen können von Computerprogrammen zusammengestellt oder ausgewertet werden, welche unter Verwendung vielfältiger Programmiersprachen und/oder -technologien erstellt wurden, einschließlich unter anderem und entweder für sich oder in Kombination Java™, C, C++, Matlab, Simulink, Stateflow, Visual Basic, Java Script, Python, Perl, HTML usw. Einige dieser Anwendungen können auf einer virtuellen Maschine zusammengestellt und ausgeführt werden, wie etwa der Java Virtual Machine, der Dalvik Virtual Machine oder dergleichen. Im Allgemeinen empfängt ein Prozessor (z. B. ein Mikroprozessor) Anweisungen, z. B. von einem Speicher, einem computerlesbaren Medium usw., und führt diese Anweisungen aus, wodurch er einen oder mehrere Prozesse durchführt, einschließlich eines oder mehrerer der hier beschriebenen Prozesse. Derartige Anweisungen und andere Daten können unter Verwendung vielfältiger computerlesbarer Medien gespeichert und übertragen werden. Eine Datei in einer Rechenvorrichtung ist im Allgemeinen eine Sammlung von Daten, die auf einem computerlesbaren Medium, wie etwa einem Speichermedium, einem Direktzugriffsspeicher usw., gespeichert ist.
Ein computerlesbares Medium (auch als vom Prozessor lesbares Medium bezeichnet) beinhaltet ein beliebiges nichtflüchtiges (z. B. materielles) Medium, das an der Bereitstellung von Daten (z. B. Anweisungen) beteiligt ist, die von einem Computer (z. B. von einem Prozessor eines Computers) gelesen werden können. Ein derartiges Medium kann viele Formen annehmen, einschließlich unter anderem nichtflüchtiger Medien und flüchtiger Medien. Zu nichtflüchtigen Medien können zum Beispiel Bild- und Magnetplatten und sonstige dauerhafte Speicher gehören. Flüchtige Medien können zum Beispiel einen dynamischen Direktzugriffsspeicher (dynamic random access memory - DRAM) beinhalten, der in der Regel einen Hauptspeicher darstellt. Derartige Anweisungen können durch ein oder mehrere Übertragungsmedien übertragen werden, darunter Koaxialkabel, Kupferdraht und Glasfaser, einschließlich der Drähte, die einen mit einem Prozessor einer ECU gekoppelten Systembus umfassen. Gängige Formen computerlesbarer Medien beinhalten zum Beispiel eine Diskette, eine Folienspeicherplatte, eine Festplatte, ein Magnetband, ein beliebiges anderes magnetisches Medium, eine CD-ROM, eine DVD, ein beliebiges anderes optisches Medium, Lochkarten, Lochstreifen, ein beliebiges anderes physisches Medium mit Lochmustern, einen RAM, einen PROM, einen EPROM, einen FLASH-EEPROM, einen beliebigen anderen Speicherchip oder eine beliebige andere Speicherkassette oder ein beliebiges anderes Medium, das von einem Computer gelesen werden kann.
Datenbanken, Datenbestände oder sonstige Datenspeicher, welche hier beschrieben sind, können verschiedene Arten von Mechanismen zum Speichern von, Zugreifen auf und Abrufen von verschiedenen Arten von Daten beinhalten, einschließlich einer hierarchischen Datenbank, einer Gruppe von Dateien in einem Dateisystem, einer Anwendungsdatenbank in einem proprietären Format, eines relationalen Datenbankverwaltungssystem (relational database management system - RDBMS), einer nichtrelationalen Datenbank (nonrelational database - NoSQL), einer Grafikdatenbank (graph database - GDB) usw. Jeder dieser Datenspeicher ist im Allgemeinen in einer Rechenvorrichtung beinhaltet, welche ein Computerbetriebssystem, wie etwa eines der vorstehend aufgeführten, verwendet, und es wird auf eine oder mehrere von vielfältigen Weisen über ein Netzwerk darauf zugegriffen. Ein Dateisystem kann von einem Computerbetriebssystem zugreifbar sein und kann Dateien beinhalten, die in verschiedenen Formaten gespeichert sind. Ein RDBMS setzt im Allgemeinen die Computersprache Structured Query Language (SQL) zusätzlich zu einer Sprache zum Erzeugen, Speichern, Editieren und Ausführen gespeicherter Prozeduren ein, wie etwa die vorstehend erwähnte Sprache PL/SQL.
In einigen Beispielen können Systemelemente als computerlesbare Anweisungen (z. B. Software) auf einer oder mehreren Rechenvorrichtungen (z. B. Servern, PCs usw.) umgesetzt sein, die auf zugehörigen computerlesbaren Speichermedien (z. B. Platten, Speichern usw.) gespeichert sind. Ein Computerprogrammprodukt kann derartige auf computerlesbaren Medien gespeicherte Anweisungen zum Ausführen der hierin beschriebenen Funktionen umfassen.
In den Zeichnungen geben gleiche Bezugszeichen die gleichen Elemente an. Ferner könnten einige oder alle dieser Elemente geändert werden. Hinsichtlich der hier beschriebenen Medien, Prozesse, Systeme, Verfahren, Heuristiken usw. versteht es sich, dass die Schritte derartiger Prozesse usw. zwar als gemäß einer bestimmten Reihenfolge erfolgend beschrieben worden sind, derartige Prozesse jedoch so umgesetzt werden könnten, dass die beschriebenen Schritte in einer Reihenfolge durchgeführt werden, die von der hier beschriebenen Reihenfolge abweicht. Es ist ferner davon auszugehen, dass bestimmte Schritte gleichzeitig durchgeführt, andere Schritte hinzugefügt oder bestimmte hierin beschriebene Schritte weggelassen werden können. Anders ausgedrückt dienen die Beschreibungen von Prozessen in dieser Schrift dem Zweck der Veranschaulichung bestimmter Ausführungsformen und sollten keinesfalls dahingehend ausgelegt werden, dass sie die Patentansprüche einschränken.
Im in dieser Schrift verwendeten Sinne bedeutet der Ausdruck „im Wesentlichen“, dass eine Form, eine Struktur, ein Messwert, eine Menge, eine Zeit usw. aufgrund von Mängeln bei Materialien, Bearbeitung, Herstellung, Datenübertragung, Rechengeschwindigkeit usw. von einem bzw. einer genauen beschriebenen Geometrie, Entfernung, Messwert, Menge, Zeit usw. abweichen kann.
Dementsprechend versteht es sich, dass die vorstehende Beschreibung ihrem Wesen nach veranschaulichend und nicht einschränkend ist. Viele Ausführungsformen und Anwendungen, bei denen es sich nicht um die bereitgestellten Beispiele handelt, werden dem Fachmann bei der Lektüre der vorstehenden Beschreibung ersichtlich. Der Umfang der Erfindung sollte nicht unter Bezugnahme auf die vorstehende Beschreibung bestimmt werden, sondern stattdessen unter Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche in Zusammenhang mit dem vollständigen Umfang von Äquivalenten, zu denen solche Ansprüche berechtigen. Es wird erwartet und beabsichtigt, dass zukünftige Entwicklungen im Stand der Technik, der in dieser Schrift erörtert ist, stattfinden werden und dass die offenbarten Systeme und Verfahren in derartige zukünftige Ausführungsformen einbezogen werden. Insgesamt versteht es sich, dass die Erfindung modifiziert und variiert werden kann und ausschließlich durch die folgenden Ansprüche begrenzt ist.
Allen Ausdrücken, die in den Ansprüchen verwendet werden, soll ihre klare und gewöhnliche Bedeutung zugewiesen sein, wie sie der Fachmann versteht, es sei denn, hier erfolgt ein ausdrücklicher Hinweis auf das Gegenteil. Insbesondere ist die Verwendung der Singularartikel, wie etwa „ein“, „einer“, „eine“, „der“, „die“, „das“ usw., dahingehend auszulegen, dass ein oder mehrere der angegebenen Elemente genannt werden, sofern ein Anspruch nicht eine ausdrückliche gegenteilige Einschränkung enthält. Die Adjektive „erstes“ und „zweites“ werden in der gesamten Schrift als Identifikatoren verwendet und sollen keine Bedeutung oder Reihenfolge anzeigen.
Die Offenbarung wurde auf veranschaulichende Weise beschrieben und es versteht sich, dass die verwendete Terminologie vielmehr der Beschreibung als der Einschränkung dienen soll. In Anbetracht der vorstehenden Lehren sind viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Offenbarung möglich und die Offenbarung kann anders als konkret beschrieben umgesetzt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Lenksystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen Elektromotor, der antriebsmäßig an eine Lenksäule gekoppelt ist; und einen Computer, der kommunikativ mit dem Elektromotor gekoppelt und dazu programmiert ist, ein Flattersignal in Daten zu isolieren, die ein Drehmoment der Lenksäule wiedergeben, und den Elektromotor anzuweisen, ein Elektromotordrehmoment auf Grundlage des um eine Phasenverschiebung verschobenen Flattersignals auszugeben, wobei die Phasenverschiebung auf einer Fahrzeugrad-Frequenz beruht.
Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Elektromotor um einen Servolenkungs-Elektromotor.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Elektromotordrehmoment eine Summe von (1) einem Servolenkungs-Drehmoment, das anhand des Drehmoments der Lenksäule bestimmt wird, und (2) dem um die Phasenverschiebung verschobenen Flattersignal.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch einen Drehmomentsensor, der kommunikativ mit dem Computer gekoppelt und zum Detektieren eines Drehmoments der Lenksäule positioniert ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch ein durch die Lenksäule drehbares Fahrzeugrad und einen Raddrehzahlsensor, der kommunikativ mit dem Computer gekoppelt und zum Detektieren einer Drehung des Fahrzeugrads positioniert ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Computer bereitgestellt, der einen Prozessor und einen Speicher aufweist, der durch den Prozessor ausführbare Anweisungen für Folgendes speichert: Isolieren eines Flattersignals in Daten, die ein Drehmoment einer Lenksäule wiedergeben; und Anweisen eines Elektromotors, ein Elektromotordrehmoment auf Grundlage des um eine Phasenverschiebung verschobenen Flattersignals auszugeben, wobei die Phasenverschiebung auf einer Fahrzeugrad-Frequenz beruht.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Verschieben des Flattersignals um die Phasenverschiebung ein Anwenden eines Allpassfilters auf das Flattersignal.
Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Allpassfilter um ein Allpassfilter zweiter Ordnung.
Gemäß einer Ausführungsform speichert der Speicher eine Lookup-Tabelle von Fahrzeugrad-Frequenzen gepaart mit Phasenverschiebungen, wobei die Phasenverschiebungen im Wesentlichen ein unkompensiertes Flattern bei den jeweiligen Fahrzeugrad-Frequenzen minimiert.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Verschieben des Flattersignals um die Phasenverschiebung ein Verzögern des Flattersignals.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Elektromotordrehmoment eine Summe von (1) einem Servolenkungs-Drehmoment, das anhand des Drehmoments der Lenksäule bestimmt wird, und (2) einer Umkehrung des um die Phasenverschiebung verschobenen Flattersignals.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Isolieren des Flattersignals ein Anwenden eines abgestimmten Resonatorsoftwarefilters.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren Folgendes: Isolieren eines Flattersignals in Daten, die ein Drehmoment einer Lenksäule wiedergeben; und Anweisen eines Elektromotors, ein Elektromotordrehmoment auf Grundlage des um eine Phasenverschiebung verschobenen Flattersignals auszugeben, wobei die Phasenverschiebung auf einer Fahrzeugrad-Frequenz beruht.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Verschieben des Flattersignals um die Phasenverschiebung ein Anwenden eines Allpassfilters auf das Flattersignal.
Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Allpassfilter um ein Allpassfilter zweiter Ordnung.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch ein Bestimmen der Phasenverschiebung durch Nachschlagen in einer Lookup-Tabelle von Fahrzeugrad-Frequenzen gepaart mit Phasenverschiebungen, wobei die Phasenverschiebungen im Wesentlichen ein unkompensiertes Flattern bei den jeweiligen Fahrzeugrad-Frequenzen minimiert.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Elektromotordrehmoment eine Summe von (1) einem Servolenkungs-Drehmoment, das anhand des Drehmoments der Lenksäule bestimmt wird, und (2) einer Umkehrung des um die Phasenverschiebung verschobenen Flattersignals.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Isolieren des Flattersignals ein Anwenden eines abgestimmten Resonatorsoftwarefilters.

Claims

Verfahren, umfassend: Isolieren eines Flattersignals in Daten, die ein Drehmoment einer Lenksäule wiedergeben; und Anweisen eines Elektromotors, ein Elektromotordrehmoment auf Grundlage des um eine Phasenverschiebung verschobenen Flattersignals auszugeben, wobei die Phasenverschiebung auf einer Fahrzeugrad-Frequenz beruht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verschieben des Flattersignals um die Phasenverschiebung ein Anwenden eines Allpassfilters auf das Flattersignal beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei es sich bei dem Allpassfilter um ein Allpassfilter zweiter Ordnung handelt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Allpassfilter eine Übertragungsfunktion aufweist, die Folgendem entspricht: $\frac{s^{2} - 2 f_{r e s} s + f_{r e s}^{2}}{s^{2} - 2 f_{r e s} s + f_{r e s}^{2}}$
wobei $f_{r e s} = \frac{f_{w h e e l}}{tan ((360 ° - φ (f_{w h e e l})) \frac{π}{4 * 180 °})}$
wobei f_wheel für die Fahrzeugrad-Frequenz steht und φ(f_wheel) für die Phasenverschiebung steht.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Bestimmen der Phasenverschiebung durch Nachschlagen in einer Lookup-Tabelle von Fahrzeugrad-Frequenzen gepaart mit Phasenverschiebungen, wobei die Phasenverschiebungen im Wesentlichen ein unkompensiertes Flattern bei den jeweiligen Fahrzeugrad-Frequenzen minimieren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verschieben des Flattersignals um die Phasenverschiebung ein zeitliches Verzögern des Flattersignals beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Elektromotordrehmoment eine Summe von (1) einem Servolenkungs-Drehmoment, das anhand des Drehmoments der Lenksäule bestimmt wird, und (2) einer Umkehrung des um die Phasenverschiebung verschobenen Flattersignals ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Isolieren des Flattersignals ein Anwenden eines abgestimmten Resonatorsoftwarefilters beinhaltet.
Computer, umfassend einen Prozessor und einen Speicher, der durch den Prozessor ausführbare Anweisungen zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-8 speichert.
Lenksystem, umfassend den Elektromotor, der antriebsmäßig an die Lenksäule gekoppelt ist, und den Computer nach Anspruch 9.
Lenksystem nach Anspruch 10, wobei es sich bei dem Elektromotor um einen Servolenkungs-Elektromotor handelt.
Lenksystem nach Anspruch 10, ferner umfassend einen Drehmomentsensor, der kommunikativ mit dem Computer gekoppelt und zum Detektieren eines Drehmoments der Lenksäule positioniert ist.
Lenksystem nach Anspruch 10, ferner umfassend ein durch die Lenksäule drehbares Fahrzeugrad und einen Raddrehzahlsensor, der kommunikativ mit dem Computer gekoppelt und zum Detektieren der Drehung des Fahrzeugrads positioniert ist.