DE102020214820A1

DE102020214820A1 - Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102020214820A1
Application number: DE102020214820.1A
Authority: DE
Inventors: Nico Spieth; Raphael Pittner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-11-25
Filing date: 2020-11-25
Publication date: 2022-05-25

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems (10) eines Fahrzeugs (12) vorgeschlagen, bei welchem in einem automatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebszustand und im Fall, dass eine mechanische Beeinträchtigung im Lenksystem (10) ermittelt wird, als Reaktion auf die ermittelte mechanische Beeinträchtigung eine Gegenmaßnahme ausgeführt wird, bei welcher ein Lenkungsstellelement (14) des Lenksystems (10) mit einem freisetzenden Soll-Vorgabesignal (16, 16') zum Lösen der mechanischen Beeinträchtigung beaufschlagt wird, wobei das freisetzende Soll-Vorgabesignal (16, 16') erzeugt wird, indem ein Soll-Vorgabesignal (18, 20) zur Ansteuerung eines mit dem Lenkungsstellelement (14) wirkverbundenen Lenkaktuators (22) des Lenksystems (10) durch Aufschalten eines Freisetzsignals (24, 24') modifiziert wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems eines Fahrzeugs. Zudem betrifft die Erfindung ein Steuergerät mit einer Recheneinheit zur Durchführung eines solchen Verfahrens, ein Lenksystem mit einem solchen Steuergerät sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Lenksystem.
Aus dem Stand der Technik, wie beispielsweise der WO 2011/054692 A1 oder der DE 10 2014 113 614 B3 , sind Verfahren zum Betreiben von Hilfskraftlenkungen bekannt, bei welchen eine mechanische Beeinträchtigung wenigstens einer Komponente des Lenksystems mittels einer Auswertung von Drehzahlmustern eines Servomotors des Lenksystems ermittelt wird. Als Reaktion auf die ermittelte mechanische Beeinträchtigung wird im manuellen Fahrbetrieb eine Gegenmaßnahme ausgeführt, wie beispielsweise ein Freirütteln mittels eines oszillierenden Motormoments des Servomotors. Die mechanische Beeinträchtigung kann dabei durch eine Eisbildung im Bereich der Komponente und/oder ein kurzzeitiges Einfrieren und/oder Festfrieren der Komponente bewirkt sein und resultiert in einem sogenannten „Stick-Slip-Effekt“ im Lenksystem bei Einleitung einer Bewegung.
Darüber hinaus verfügen Fahrzeuge heutzutage oftmals über einen automatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebszustand, bei welchem das Fahrzeug zumindest temporär ohne die Hände am Lenkrad gefahren werden kann. In diesem Fall wird eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs mittels einer Reglereinheit des Lenksystems beeinflusst, welche zur automatischen Spurführung einen Lenkaktuator in Form eines Elektromotors ansteuert. Als Soll-Vorgabe dient in der Regel eine Soll-Trajektorie bzw. ein mit der Soll-Trajektorie korreliertes Signal, wie beispielsweise eine Soll-Zahnstangenposition. Aufgrund der automatischen Spurführung ist die Ermittlung einer mechanischen Beeinträchtigung im automatisierten und/oder autonomen Fahrbetrieb jedoch erschwert und mittels der zuvor genannten Auswertung von Drehzahlmustern nicht ohne weiteres möglich. Zudem ist ein zum manuellen Fahrbetrieb analoges Freirütteln mittels eines oszillierenden Motormoments ebenfalls nicht direkt möglich, sodass als Reaktion auf die ermittelte mechanische Beeinträchtigung in der Regel eine Übernahme-Hinweismeldung erzeugt und nach Verlassen des automatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebs eine entsprechende Gegenmaßnahme ausgeführt wird.
Ausgehend davon besteht die Aufgabe der Erfindung insbesondere darin, ein Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems eines Fahrzeugs mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Betriebssicherheit bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 10, 11 und 12 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Offenbarung der Erfindung
Es wird ein Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, vorgeschlagen, bei welchem in einem automatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebszustand und im Fall, dass eine mechanische Beeinträchtigung im Lenksystem ermittelt wird, als Reaktion auf die ermittelte mechanische Beeinträchtigung eine Gegenmaßnahme ausgeführt wird, bei welcher, insbesondere im automatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebszustand, ein Lenkungsstellelement des Lenksystems mit einem freisetzenden Soll-Vorgabesignal zum Lösen der mechanischen Beeinträchtigung beaufschlagt wird, wobei das freisetzende Soll-Vorgabesignal erzeugt wird, indem ein Soll-Vorgabesignal zur Ansteuerung eines mit dem Lenkungsstellelement wirkverbundenen Lenkaktuators des Lenksystems durch Aufschalten eines Freisetzsignals modifiziert wird. Das freisetzende Soll-Vorgabesignal entspricht dabei vorteilhaft einem Summensignal aus dem Soll-Vorgabesignal und dem Freisetzsignal und ist insbesondere zur Ansteuerung des Lenkaktuators vorgesehen. Ferner ist das Lenkungsstellelement insbesondere beweglich gelagert und bevorzugt als Zahnstange ausgebildet. Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere eine Betriebssicherheit in einem automatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebszustand erhöht und ein vorteilhaftes Reaktionsverhalten auf eine mechanische Beeinträchtigung im automatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebszustand erreicht werden.
Eine mechanische Beeinträchtigung im Lenksystem wird im vorliegenden Fall insbesondere durch eine erhöhte Reibung zwischen einem Kraftübertragungsbauteil des Lenksystems und wenigstens einer weiteren Komponente des Lenksystems, durch ein Ruckeln und/oder Hakeln eines Kraftübertragungsbauteils des Lenksystems und/oder durch eine Eisbildung im Bereich eines Kraftübertragungsbauteils des Lenksystems bewirkt. Unter einem „Kraftübertragungsbauteil“ soll insbesondere ein, insbesondere beweglich gelagertes, Bauteil verstanden werden, welches dazu vorgesehen ist eine Kraft, vorzugsweise eine Antriebskraft und/oder eine Bewegungskraft, und/oder ein Moment, insbesondere ein Antriebsmoment und/oder ein Bewegungsmoment, mittelbar und/oder unmittelbar an ein weiteres Objekt zu übertragen. Vorteilhaft ist das Kraftübertragungsbauteil dabei mittelbar und/oder unmittelbar zu einer Veränderung und/oder einer Anpassung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs vorgesehen. Das Kraftübertragungsbauteil kann beispielsweise dem Lenkungsstellelement, dem Lenkaktuator und/oder einem Kopplungsgetriebe zur Kopplung des Lenkaktuators und des Lenkungsstellelements und/oder wenigstens einem Teil des Lenkungsstellelements, wenigstens einem Teil des Lenkaktuators und/oder wenigstens einem Teil des Kopplungsgetriebes entsprechen. Unter einem „Lenkaktuator“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine, insbesondere elektrisch ausgebildete, Aktuatoreinheit verstanden werden, welche insbesondere dazu vorgesehen ist, ein Lenkmoment an das Lenkungsstellelement zu übertragen und hierdurch vorteilhaft eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs zu beeinflussen. Vorzugsweise ist der Lenkaktuator dazu vorgesehen, ein Lenkmoment zur Unterstützung eines an der Lenkhandhabe aufgebrachten Handmoments und/oder ein Lenkmoment zur selbsttätigen und/oder autonomen Steuerung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs bereitzustellen. Dazu kann der Lenkaktuator wenigstens einen Elektromotor umfassen. Besonders bevorzugt ist der Lenkaktuator im vorliegenden Fall redundant aufgebaut und umfasst vorteilhaft zumindest zwei Elektromotoren oder einen Elektromotor mit zumindest zwei, insbesondere unabhängig voneinander betreibbaren, Teilmaschinen.
Ferner umfasst das Fahrzeug insbesondere wenigstens eine Recheneinheit, welche dazu vorgesehen ist, das Verfahren zum Betrieb des Lenksystems durchzuführen. Unter einer „Recheneinheit“ soll 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, zumindest eine Auswerteroutine und/oder zumindest eine Ermittlungsroutine auf. Insbesondere ist die Recheneinheit zumindest dazu vorgesehen, im automatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebszustand eine mechanische Beeinträchtigung im Lenksystem zu ermitteln und als Reaktion auf die ermittelte mechanische Beeinträchtigung eine Gegenmaßnahme auszulösen und/oder auszuführen. In diesem Zusammenhang ist die Recheneinheit zudem bevorzugt dazu vorgesehen, ein Soll-Vorgabesignal zur Ansteuerung des, insbesondere mit dem Lenkungsstellelement wirkverbundenen, Lenkaktuators durch Aufschalten eines Freisetzsignals zu modifizieren, um ein freisetzendes Soll-Vorgabesignal zu erzeugen, und im automatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebszustand das Lenkungsstellelement mit dem freisetzenden Soll-Vorgabesignal zum Lösen der mechanischen Beeinträchtigung zu beaufschlagen. Vorzugsweise ist die Recheneinheit dabei in ein Steuergerät des Fahrzeugs und/oder ein Steuergerät des Lenksystems, insbesondere in Form eines Lenkungssteuergeräts, integriert. Das Steuergerät kann in diesem Zusammenhang vorteilhaft redundant aufgebaut sein und besonders vorteilhaft zumindest zwei, insbesondere unabhängig voneinander betreibbare, Teilsysteme umfassen, wobei jedem Elektromotor des Lenkaktuators oder jeder Teilmaschine des Lenkaktuators eines der Teilsysteme zugeordnet sein kann. 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.
Als Freisetzsignal könnte beispielsweise ein sinusförmiges Signal verwendet werden. Vorteilhaft wird als Freisetzsignal jedoch ein oszillierendes, rechteckförmiges Signal verwendet, welches bevorzugt symmetrisch bezüglich des Soll-Vorgabesignals ist. Besonders vorteilhaft weist das Freisetzsignal ferner eine Periodendauer von zumindest 0,04 s und bevorzugt von zumindest 0,05 s und/oder von höchstens 0,1 s und bevorzugt von höchstens 0,066 s auf. Demnach weist das Freisetzsignal vorzugsweise eine Frequenz zwischen 10 Hz und 25 Hz auf. Hierdurch kann insbesondere eine besonders schnelle und/oder hohe Beschleunigung des Lenkaktuators und ein rasches Lösen der mechanischen Beeinträchtigung erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass eine Amplitude des Freisetzsignals derart beschränkt ist oder beschränkt wird, dass die Amplitude des Freisetzsignals höchstens 75 % und bevorzugt höchstens 50 % eines Nennmotormoments des Lenkaktuators, insbesondere des Elektromotors des Lenkaktuators, beträgt. Vorteilhaft ist eine Amplitude des Freisetzsignals dabei derart beschränkt, dass eine durch das Freisetzsignal bewirkte Verstellung des Lenkungsstellelements zwischen ±0,5 mm und ±1,5 mm liegt. Unter einem „Nennmotormoment“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein von einem Hersteller vorgegebenes maximales Motormoment und/oder Drehmoment des Lenkaktuators, insbesondere des Elektromotors des Lenkaktuators, verstanden werden, mit welchem der Lenkaktuator, insbesondere der Elektromotor des Lenkaktuators, dauerhaft betreibbar ist. Insbesondere kann die Amplitude des Freisetzsignals dabei auch dynamisch und vorteilhaft fahrsituationsabhängig verändert und/oder variiert werden. Hierdurch kann insbesondere ein Einfluss auf eine Soll-Trajektorie des Fahrzeugs für eine automatisierte und/oder autonome Fahrzeugführung begrenzt und ein Fahrkomfort auch im Fall einer Gegenmaßnahme im automatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebszustand verbessert werden.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass das freisetzende Soll-Vorgabesignal bei Erreichen eines Nennmotormoments des Lenkaktuators, insbesondere des bereits zuvor genannten Nennmotormoments, derart einseitig beschränkt wird, dass das Nennmotormoment betragsmäßig nicht oder lediglich kurzzeitig überschritten wird. Insbesondere wird das freisetzende Soll-Vorgabesignal dabei bei Erreichen eines unteren Grenzwerts des Nennmotormoments derart einseitig beschränkt, dass der untere Grenzwert nicht oder lediglich kurzzeitig unterschritten wird, und/oder bei Erreichen eines oberen Grenzwerts des Nennmotormoments derart einseitig beschränkt, dass der obere Grenzwert nicht oder lediglich kurzzeitig überschritten wird, wobei der untere Grenzwert und der obere Grenzwert vorzugsweise betragsmäßig gleich sind. In diesem Zusammenhang kann insbesondere das freisetzende Soll-Vorgabesignal, also das Summensignal, selbst bei Erreichen des Nennmotormoments des Lenkaktuators einseitig beschränkt werden. Vorteilhaft wird jedoch das Freisetzsignal bei Erreichen des Nennmotormoments des Lenkaktuators einseitig beschränkt. Bevorzugt wird dabei die Amplitude des Freisetzsignals derart angepasst, insbesondere reduziert, dass das freisetzende Soll-Vorgabesignal betragsmäßig kleiner oder gleich dem Nennmotormoment ist und insbesondere nicht innerhalb einer Motorreserve des Lenkaktuators, insbesondere des Elektromotors des Lenkaktuators, liegt. Besonders bevorzugt wird das freisetzende Soll-Vorgabesignal jedoch erst nach Abschluss einer laufenden Periode, also insbesondere am Ende einer Periode, des Freisetzsignals beschränkt, sodass das freisetzende Soll-Vorgabesignal das Nennmotormoment des Lenkaktuators betragsmäßig kurzzeitig überschreiten und folglich kurzzeitig innerhalb der Motorreserve des Lenkaktuators, insbesondere des Elektromotors des Lenkaktuators, liegen kann. Hierdurch kann vorteilhaft eine durch das Freisetzsignal bewirkte Fehlansteuerung und/oder Überlastung des Lenkaktuators verhindert und ein Einfluss auf einen Fahrkomfort weiter reduziert werden.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das freisetzende Soll-Vorgabesignal erzeugt wird, indem ein Soll-Vorgabesignal in Form eines Soll-Motormoments durch Aufschalten des Freisetzsignals modifiziert wird. In diesem Fall erfolgt somit eine Momentenüberlagerung zur Erzeugung des freisetzenden Soll-Vorgabesignals. Das Soll-Vorgabesignal kann dabei vorteilhaft von dem als Lenkungssteuergerät ausgebildeten Steuergerät bereitgestellt und/oder erzeugt werden, insbesondere durch Modifizierung einer, vorteilhaft von einem zentralen Fahrzeugsteuergerät bereitgestellten und mit einer Soll-Trajektorie des Fahrzeugs korrelierten, Soll-Position des Lenkungsstellelements. Alternativ könnte statt der Soll-Position des Lenkungsstellelements jedoch auch eine Soll-Rotorlageposition des Elektromotors des Lenkaktuators oder ein Soll-Radlenkwinkel des Fahrzeugs verwendet werden. Hierdurch kann insbesondere eine durch das Freisetzsignal bewirkte Spurabweichung im automatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebszustand reduziert und vorzugsweise gänzlich vermieden werden.
Alternativ oder zusätzlich wird vorgeschlagen, dass das freisetzende Soll-Vorgabesignal erzeugt wird, indem ein Soll-Vorgabesignal in Form einer mit einer Soll-Trajektorie des Fahrzeugs, insbesondere für eine automatisierte und/oder autonome Fahrzeugführung, korrelierten Soll-Position des Lenkungsstellelements durch Aufschalten des Freisetzsignals modifiziert wird. In diesem Fall erfolgt somit eine Trajektorienüberlagerung zur Erzeugung des freisetzenden Soll-Vorgabesignals. Das Soll-Vorgabesignal kann dabei vorteilhaft von einem zentralen Fahrzeugsteuergerät bereitgestellt und/oder erzeugt werden. Ferner könnte alternativ zu der Soll-Position des Lenkungsstellelements eine Soll-Rotorlageposition des Elektromotors des Lenkaktuators oder ein Soll-Radlenkwinkel des Fahrzeugs verwendet werden. Hierdurch kann insbesondere ein definierter Einfluss auf eine Fahrzeugführung im automatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebszustand erreicht werden.
Besonders vorteilhaft wird zudem vorgeschlagen, dass die Gegenmaßnahme fahrsituationsabhängig aus einer Gruppe von wenigstens zwei verschiedenen Gegenmaßnahmen ausgewählt wird, wobei insbesondere in beiden Fällen der Lenkaktuator und insbesondere das Lenkungsstellelement im automatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebszustand mit einem freisetzenden Soll-Vorgabesignal zum Lösen der mechanischen Beeinträchtigung beaufschlagt wird. Bevorzugt umfasst die Gruppe von Gegenmaßnahmen dabei zumindest eine erste Gegenmaßnahme, bei welcher das freisetzende Soll-Vorgabesignal erzeugt wird, indem ein Soll-Vorgabesignal in Form eines Soll-Motormoments durch Aufschalten des Freisetzsignals modifiziert wird, und eine zweite Gegenmaßnahme, bei welcher das freisetzende Soll-Vorgabesignal erzeugt wird, indem ein Soll-Vorgabesignal in Form einer mit einer Soll-Trajektorie des Fahrzeugs, insbesondere für eine automatisierte und/oder autonome Fahrzeugführung, korrelierten Soll-Position des Lenkungsstellelements durch Aufschalten des Freisetzsignals modifiziert wird. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhafte Flexibilität erreicht werden. Ferner kann das Verfahren vorteilhaft an verschiedene Fahrsituationen, beispielsweise mit unterschiedlichen Fahrzeuggeschwindigkeiten, angepasst werden.
Zur Ermittlung der mechanischen Beeinträchtigung im Lenksystem, insbesondere im automatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebszustand, könnte beispielsweise eine Erkennungsmaßnahme in Form eines Integrationsverfahren verwendet werden, bei welcher wenigstens eine Betriebsgröße des Lenksystems, wie beispielsweise ein Soll-Motormoment und/oder eine Soll-Position des Lenkungsstellelements, und bevorzugt mehrere Betriebsgrößen des Lenksystems über eine gewisse Zeitdauer überwacht wird/werden. Bevorzugt wird jedoch vorgeschlagen, dass zur Ermittlung der mechanischen Beeinträchtigung im Lenksystem, insbesondere im automatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebszustand, ein angeregtes Soll-Vorgabesignal erzeugt wird, indem ein weiteres Soll-Vorgabesignal zur Ansteuerung des Lenkaktuators durch Aufschalten eines, insbesondere von dem Freisetzsignal verschiedenen, Anregungssignals modifiziert wird. Das angeregte Soll-Vorgabesignal entspricht dabei vorteilhaft einem Summensignal aus dem weiteren Soll-Vorgabesignal und dem Anregungssignal und ist insbesondere zur Ansteuerung des Lenkaktuators und folglich zur Beaufschlagung des Lenkungsstellelements vorgesehen. Bevorzugt ist das weitere Soll-Vorgabesignal ein Soll-Motormoment oder eine mit einer Soll-Trajektorie des Fahrzeugs, insbesondere für eine automatisierte und/oder autonome Fahrzeugführung, korrelierte Soll-Position des Lenkungsstellelements. Alternativ könnte statt der Soll-Position des Lenkungsstellelements jedoch auch eine Soll-Rotorlageposition des Elektromotors des Lenkaktuators oder ein Soll-Radlenkwinkel des Fahrzeugs verwendet werden. Somit können das weitere Soll-Vorgabesignal und das Soll-Vorgabesignal insbesondere identisch zueinander sein, während sich das Anregungssignal und das Freisetzsignal wesentlich voneinander unterscheiden. Das Anregungssignal ist in diesem Zusammenhang insbesondere dazu vorgesehen, eine Mindestanregung zur Ermittlung der mechanischen Beeinträchtigung im Lenksystem, insbesondere im automatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebszustand, zu erzeugen, während das Freisetzsignal zum Lösen der mechanischen Beeinträchtigung vorgesehen ist. Darunter, dass sich zwei Signale „wesentlich voneinander unterscheiden“ soll insbesondere verstanden werden, dass sich die Signalformen der Signale, die Periodendauern der Signale, die Frequenzen der Signale und/oder die Amplituden der Signale um wenigstens 5 %, vorzugsweise um wenigstens 10 % und besonders bevorzugt um wenigstens 15 % voneinander unterscheiden. Bevorzugt wird als Anregungssignal ein sinusförmiges Signal verwendet, welches besonders bevorzugt symmetrisch bezüglich des weiteren Soll-Vorgabesignals ist. Besonders vorteilhaft weist das Anregungssignal ferner eine Periodendauer von zumindest 0,1 s und bevorzugt von zumindest 0,2 s und/oder von höchstens 2 s und bevorzugt von höchstens 1 s, auf. Demnach weist das Anregungssignal vorzugsweise eine Frequenz zwischen 0,5 Hz und 10 Hz auf. Vorteilhaft ist eine Amplitude des Anregungssignals ferner derart beschränkt, dass eine durch das Anregungssignal bewirkte Verstellung des Lenkungsstellelements unterhalb von ±0,5 mm und bevorzugt unterhalb von ±0,1 mm liegt. Durch die ins Lenksystem eingebrachte Anregung kann insbesondere auch im automatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebszustand eine vorteilhafte Ermittlung einer mechanischen Beeinträchtigung erreicht werden.
Eine besonders hohe Flexibilität kann insbesondere erreicht werden, wenn zur Ermittlung der mechanischen Beeinträchtigung im Lenksystem eine Erkennungsmaßnahme verwendet wird, welche fahrsituationsabhängig aus einer Gruppe von wenigstens zwei verschiedenen Erkennungsmaßnahmen ausgewählt wird, wobei insbesondere in beiden Fällen der Lenkaktuator und insbesondere das Lenkungsstellelement im automatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebszustand mit einem angeregten Soll-Vorgabesignal beaufschlagt wird. Bevorzugt umfasst die Gruppe von Erkennungsmaßnahmen dabei zumindest eine erste Erkennungsmaßnahme, bei welcher das angeregte Soll-Vorgabesignal erzeugt wird, indem ein weiteres Soll-Vorgabesignal in Form eines Soll-Motormoments durch Aufschalten des Anregungssignals modifiziert wird, und eine zweite Erkennungsmaßnahme, bei welcher das angeregte Soll-Vorgabesignal erzeugt wird, indem ein weiteres Soll-Vorgabesignal in Form einer mit einer Soll-Trajektorie des Fahrzeugs, insbesondere für eine automatisierte und/oder autonome Fahrzeugführung, korrelierten Soll-Position des Lenkungsstellelements durch Aufschalten des Anregungssignals modifiziert wird. Ferner kann die Gruppe von Erkennungsmaßnahmen insbesondere auch wenigstens eine dritte Erkennungsmaßnahme in Form des zuvor erwähnten Integrationsverfahrens umfassen.
Das Verfahren zum Betrieb des Lenksystems soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann das Verfahren zum Betrieb des Lenksystems 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.
Es zeigen:

Fig. la-b ein beispielhaftes Fahrzeug mit einem Lenksystem in einer vereinfachten Darstellung,
2 ein beispielhaftes Signalflussdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb des Lenksystems,
3 ein beispielhaftes Schaubild eines freisetzenden Soll-Vorgabesignals zum Lösen einer mechanischen Beeinträchtigung im Lenksystem umfassend ein Soll-Vorgabesignal und ein Freisetzsignal und
4 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm mit Hauptverfahrensschritten des Verfahrens zum Betrieb des Lenksystems.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die 1a und 1b zeigen ein beispielhaft als Kraftfahrzeug ausgebildetes Fahrzeug 12 mit mehreren Fahrzeugrädern 32 und mit einem Lenksystem 10 in einer vereinfachten Darstellung. Das Lenksystem 10 weist eine Wirkverbindung mit den Fahrzeugrädern 32 auf und ist zur Beeinflussung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs 12 vorgesehen. Ferner ist das Lenksystem 10 vorliegend als elektrisch unterstütztes Lenksystem ausgebildet und weist eine elektrische Hilfskraftunterstützung in Form einer Servolenkung auf. Darüber hinaus umfasst das Fahrzeug 12 zumindest zwei unterschiedliche Fahrbetriebszustände, insbesondere einen konventionellen und/oder manuellen Fahrbetriebszustand und einen automatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebszustand. Prinzipiell ist jedoch auch denkbar, ein Lenksystem als hydraulisch unterstütztes Lenksystem, insbesondere mit einer hydraulischen Hilfskraftunterstützung, auszubilden. Ferner könnte ein Lenksystem prinzipiell auch als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildet sein.
Das Lenksystem 10 umfasst eine, im vorliegenden Fall beispielhaft als Lenkrad ausgebildete, Lenkhandhabe 34 zum Aufbringen eines Handmoments, ein, beispielhaft als Zahnstangenlenkgetriebe, ausgebildetes Lenkgetriebe 36, welches wenigstens ein, im vorliegenden Fall insbesondere als Zahnstange ausgebildetes, Lenkungsstellelement 14 umfasst und dazu vorgesehen ist, eine Lenkvorgabe an der Lenkhandhabe 34 in eine Lenkbewegung der, insbesondere als Vorderräder ausgebildeten, Fahrzeugräder 32 umzusetzen, und wenigstens eine Lenksäule 38 zur, insbesondere mechanischen, Verbindung der Lenkhandhabe 34 mit dem Lenkgetriebe 36. Alternativ könnte eine Lenkhandhabe auch als Lenkhebel und/oder Lenkkugel oder dergleichen ausgebildet sein. Ferner ist denkbar, auf eine Lenksäule und/oder eine Lenkhandhabe vollständig zu verzichten, wie beispielsweise bei einem Steer-by-Wire-Lenksystem.
Des Weiteren umfasst das Lenksystem 10 einen zumindest teilweise elektrisch ausgebildeten Lenkaktuator 22. Der Lenkaktuator 22 weist eine Wirkverbindung mit dem Lenkgetriebe 36, insbesondere dem Lenkungsstellelement 14, auf und ist zur Bereitstellung eines Lenkmoments vorgesehen. Der Lenkaktuator 22 ist dazu vorgesehen, im konventionellen und/oder manuellen Fahrbetriebszustand ein Lenkmoment in Form eines Unterstützungsmoments bereitzustellen. Ferner ist der Lenkaktuator 22 dazu vorgesehen, im automatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebszustand ein Lenkmoment zur selbsttätigen und/oder autonomen Steuerung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs 12 bereitzustellen. Dazu umfasst der Lenkaktuator 22 wenigstens einen Elektromotor 40. Der Elektromotor 40 kann dabei grundsätzlich redundant aufgebaut sein und beispielsweise zwei redundant aufgebaute und insbesondere unabhängig voneinander betreibbare Teilmaschinen umfassen. Der Einfachheit halber wird die Beschreibung im Folgenden jedoch auf einen einzelnen Elektromotor 40 begrenzt.
Darüber hinaus umfasst das Lenksystem 10 ein Kopplungsgetriebe 42 zur Kopplung des Lenkaktuators 22 und des Lenkungsstellelements 14. Das Kopplungsgetriebe 42 umfasst dabei beispielhaft ein Antriebsritzel zur Kopplung des Elektromotors 40 mit dem Lenkungsstellelement 14. Alternativ ist denkbar, ein Kopplungsgetriebe als Riementrieb oder dergleichen auszubilden. Zudem ist denkbar, einen Elektromotor direkt mit einem Lenkungsstellelement zu koppeln und folglich auf ein Kopplungsgetriebe zu verzichten.
Ferner weist das Lenksystem 10 einen im Bereich des Lenkaktuators 22 angeordneten Motorsensor 44 auf. Der Motorsensor 44 kann beispielsweise als Rotorlagesensor ausgebildet sein. Der Motorsensor 44 ist zu einer, insbesondere kontaktlosen, Erfassung wenigstens eines Betriebssignals des Lenkaktuators 22 vorgesehen, insbesondere eines Rotorlagesignals. Insbesondere kann zumindest anhand des Betriebssignals des Lenkaktuators 22 auf eine Ist-Position des Lenkungsstellelements 14 geschlossen und/oder eine Ist-Position des Lenkungsstellelements 14 ermittelt werden. Grundsätzlich ist jedoch auch denkbar, auf einen Motorsensor zu verzichten und ein Betriebssignal eines Lenkaktuators und/oder eine Ist-Position eines Lenkungsstellelements mit einem von einem Motorsensor abweichenden Sensor, beispielsweise einem Zahnstangenpositionssensor, zu ermitteln.
Zudem weist das Fahrzeug 12 ein Steuergerät 28 auf. Das Steuergerät 28 ist als Lenkungssteuergerät ausgebildet und folglich Teil des Lenksystems 10. Das Steuergerät 28 weist eine elektrische Verbindung mit dem Lenkaktuator 22 auf. Zudem weist das Steuergerät 28 eine elektrische Verbindung mit dem Motorsensor 44 auf. Das Steuergerät 28 ist dazu vorgesehen, den Lenkaktuator 22 anzusteuern. Im automatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebszustand ist das Steuergerät 28 dazu vorgesehen, den Lenkaktuator 22 in Abhängigkeit eines, beispielsweise von einem zentralen Fahrzeugsteuergerät (nicht dargestellt) bereitgestellten, Soll-Vorgabesignals 20, im vorliegenden Fall beispielhaft in Form einer mit einer Soll-Trajektorie des Fahrzeugs 12 korrelierten Soll-Position des Lenkungsstellelements 14, und/oder in Abhängigkeit des Betriebssignals des Motorsensors 44 anzusteuern. Das Steuergerät 28 kann ferner grundsätzlich redundant aufgebaut sein und beispielsweise zwei redundant aufgebaute und insbesondere unabhängig voneinander betreibbare Teilsysteme umfassen, wobei jedes der Teilsysteme zur Ansteuerung einer der Teilmaschinen des Lenkaktuators 22 vorgesehen sein kann. Der Einfachheit halber wird die Beschreibung im Folgenden jedoch auf ein Steuergerät 28 mit einem einzelnen Teilsystem begrenzt. Alternativ könnte ein Steuergerät auch von einem Lenkungssteuergerät verschieden sein und beispielsweise direkt als zentrales Fahrzeugsteuergerät ausgebildet sein.
Das Steuergerät 28 umfasst eine Recheneinheit 30. Die Recheneinheit 30 umfasst zumindest einen Prozessor (nicht dargestellt), beispielsweise in Form eines Mikroprozessors, und zumindest einen Betriebsspeicher (nicht dargestellt). Zudem umfasst die Recheneinheit 30 zumindest ein im Betriebsspeicher hinterlegtes Betriebsprogramm.
Darüber hinaus umfasst das Steuergerät 28 eine an sich bekannte Leistungselektronik 46 zur Ansteuerung des Lenkaktuators 22 (vgl. 2). Die Leistungselektronik 46 weist eine elektrische Verbindung mit der Recheneinheit 30 auf und ist dieser steuerungstechnisch nachgeschaltet. Zudem weist die Leistungselektronik 46 eine elektrische Verbindung mit dem Lenkaktuator 22 auf. Die Leistungselektronik 46 ist vorliegend als Endstufe und/oder Wechselrichtereinheit ausgebildet.
Ferner umfasst das Steuergerät 28 eine an sich bekannte Reglereinheit 48 (vgl. 2). Die Reglereinheit 48 ist als Lenkungsregler ausgebildet. Die Reglereinheit 48 weist eine elektrische Verbindung mit der Recheneinheit 30 auf. Zudem ist die Reglereinheit 48 über die Leistungselektronik 46 elektrisch mit dem Lenkaktuator 22 verbunden. Im vorliegenden Fall ist die Reglereinheit 48 zumindest im automatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebszustand zur Regelung einer Position des Lenkungsstellelements 14 und somit insbesondere einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs 12 vorgesehen. Ferner ist die Reglereinheit 48 im vorliegenden Fall mehrstufig ausgebildet und umfasst einen Positionsregelteil 50, einen, insbesondere dem Positionsregelteil 50 steuerungstechnisch nachgeschalteten, Geschwindigkeitsregelteil 52 sowie einen, insbesondere dem Positionsregelteil 50 und dem Geschwindigkeitsregelteil 52 steuerungstechnisch nachgeschalteten, FOC-Regelteil 54. Der Positionsregelteil 50 ist dazu vorgesehen, aus dem Soll-Vorgabesignal 20 in Form der Soll-Position des Lenkungsstellelements 14 ein Soll-Vorgabesignal für den Geschwindigkeitsregelteil 52 in Form einer Soll-Geschwindigkeit des Lenkungsstellelements 14 zu erzeugen. Der Geschwindigkeitsregelteil 52 ist dazu vorgesehen, aus dem Soll-Vorgabesignal in Form der Soll-Geschwindigkeit des Lenkungsstellelements 14 ein Soll-Vorgabesignal 18 für den FOC-Regelteil 54 in Form eines Soll-Motormoments zu erzeugen. Der FOC-Regelteil 54 ist dazu vorgesehen, aus dem Soll-Vorgabesignal 18 in Form des Soll-Motormoments ein Ansteuersignal für die Leistungselektronik 46 zu erzeugen. Alternativ ist denkbar, eine Reglereinheit direkt in eine Recheneinheit zu integrieren und auf eine separate Reglereinheit zu verzichten. Ferner könnte auf einen Positionsregelteil, einen Geschwindigkeitsregelteil und/oder einen FOC-Regelteil auch verzichtet werden. Ferner könnte alternativ zu einer Soll-Position eines Lenkungsstellelements auch eine Soll-Rotorlageposition eines Elektromotors eines Lenkaktuators oder ein Soll-Radlenkwinkel des Fahrzeugs verwendet werden.
In bestimmten Fahrsituationen und/oder Anwendungszuständen kann es nun zu temporären mechanischen Beeinträchtigungen im Lenksystem 10, beispielsweise in Form einer eingeschränkten Beweglichkeit des Lenkungsstellelements 14, kommen. Die mechanische Beeinträchtigung kann beispielsweise durch eine erhöhte Reibung im Lenksystems 10, durch ein Ruckeln und/oder Hakeln des Lenkungsstellelements 14 und/oder durch eine Eisbildung im Bereich des Lenkaktuators 22 und/oder des Kopplungsgetriebes 42 bewirkt sein. Insbesondere im automatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebszustand sind derartige mechanische Beeinträchtigungen nur schwer zu erkennen und können zudem zu sicherheitskritischen Situationen führen.
Zur Erhöhung einer Betriebssicherheit wird deshalb im Folgenden ein entsprechendes Verfahren zum Betrieb des Lenksystems 10 vorgeschlagen. Im vorliegenden Fall ist dabei insbesondere die Recheneinheit 30 dazu vorgesehen, das Verfahren auszuführen und weist dazu ein Computerprogramm mit entsprechenden Programmcodemitteln auf.
Im vorliegenden Fall wird erfindungsgemäß in einem automatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebszustand und im Fall, dass eine mechanische Beeinträchtigung im Lenksystem 10 ermittelt wird, als Reaktion auf die ermittelte mechanische Beeinträchtigung eine Gegenmaßnahme ausgeführt, bei welcher das Lenkungsstellelement 14 im automatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebszustand zum Lösen der mechanischen Beeinträchtigung mit einem freisetzenden Soll-Vorgabesignal 16, 16' beaufschlagt wird. Das freisetzende Soll-Vorgabesignal 16, 16' wird dabei erzeugt, indem ein Soll-Vorgabesignal 18, 20 zur Ansteuerung des Lenkaktuators 22 durch Aufschalten eines Freisetzsignals 24, 24' modifiziert wird (vgl. insbesondere auch 3). Das freisetzende Soll-Vorgabesignal 16, 16' entspricht somit einem Summensignal aus dem Soll-Vorgabesignal 18, 20 und dem Freisetzsignal 24, 24'.
Das Erzeugen des Freisetzsignals 24, 24' kann beispielsweise mittels eines entsprechenden Signalgenerators 56, 58 erfolgen. Das Aufschalten des Freisetzsignals 24, 24' kann ferner mittels einer entsprechenden Verrechnungsfunktion 60, 62 der Recheneinheit 30, vorteilhaft in Form einer Summationsfunktion, durchgeführt werden.
Bei dem Soll-Vorgabesignal 18, 20 handelt es sich vorliegend um das Soll-Vorgabesignal 18 für den FOC-Regelteil 54 in Form des Soll-Motormoments und/oder um das Soll-Vorgabesignal 20 für den Positionsregelteil 50 in Form der Soll-Position des Lenkungsstellelements 14. Das freisetzende Soll-Vorgabesignal 16, 16' kann somit grundsätzlich sowohl mittels einer Momentenüberlagerung als auch mittels einer Trajektorienüberlagerung erzeugt werden. Bevorzugt wird dabei eine der Methoden fahrsituationsabhängig, beispielsweise in Abhängigkeit einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder in Abhängigkeit eines aktuellen Lenkmusters, ausgewählt. Grundsätzlich könnte jedoch auch das Soll-Vorgabesignal für den Geschwindigkeitsregelteil 52 in Form der Soll-Geschwindigkeit des Lenkungsstellelements 14 für ein erfindungsgemäßes Verfahren verwendet werden. Ferner ist denkbar, ausschließlich ein Soll-Vorgabesignal in Form eines Soll-Motormoments oder in Form einer Soll-Position eines Lenkungsstellelements mittels eines Freisetzsignals zu modifizieren.
Als Freisetzsignal 24, 24' wird im vorliegenden Fall ein oszillierendes, rechteckförmiges Signal verwendet, wodurch insbesondere eine besonders schnelle und/oder hohe Beschleunigung des Lenkaktuators 22 und folglich ein rasches Lösen der mechanischen Beeinträchtigung erreicht werden kann. Das Freisetzsignal 24, 24' ist symmetrisch bezüglich des entsprechenden Soll-Vorgabesignals 18, 20. Ferner liegt eine Periodendauer des Freisetzsignals 24, 24' zwischen 0,04 s und 0,1 s und eine Frequenz des Freisetzsignals 24, 24' zwischen 10 Hz und 25 Hz. Eine Amplitude des Freisetzsignals 24, 24' wird zudem derart gewählt, dass die Amplitude des Freisetzsignals 24, 24' höchstens 50 % eines Nennmotormoments 26 des Lenkaktuators 22 und insbesondere des Elektromotors 40 beträgt und eine durch das Freisetzsignal 24, 24' bewirkte Verstellung des Lenkungsstellelements 14 zwischen ±0,5 mm und ±1,5 mm liegt.
Um ferner eine durch das Freisetzsignal 24, 24' bewirkte Fehlansteuerung und/oder Überlastung des Lenkaktuators 22 zu verhindern und einen Einfluss auf eine Fahrzeugführung im automatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebszustand zu reduzieren, wird das freisetzende Soll-Vorgabesignal 16, 16' bei Erreichen des Nennmotormoments 26 beschränkt (vgl. insbesondere 3). Im vorliegenden Fall wird das freisetzende Soll-Vorgabesignal 16, 16' dabei einseitig beschränkt und zwar derart, dass das Nennmotormoment 26 betragsmäßig nicht überschritten wird und ein Eindringen in eine Motorreserve 64 des Lenkaktuators 22 und insbesondere des Elektromotors 40 weitgehend verhindert wird. Dazu wird das Freisetzsignal 24, 24' bei Erreichen des Nennmotormoments 26 angepasst, indem die Amplitude des Freisetzsignals 24, 24' einseitig reduziert wird, sodass das freisetzende Soll-Vorgabesignal 16, 16' betragsmäßig kleiner oder gleich dem Nennmotormoment 26 ist. Alternativ könnte jedoch auch das freisetzende Soll-Vorgabesignal 16, 16' selbst bei Erreichen des Nennmotormoments 26 einseitig beschränkt werden. Darüber hinaus wird das freisetzende Soll-Vorgabesignal 16, 16' bevorzugt erst nach Abschluss einer laufenden Periode, also am Ende einer Periode, beschränkt, sodass das freisetzende Soll-Vorgabesignal 16, 16' das Nennmotormoment 26 betragsmäßig kurzzeitig überschreiten und folglich kurzzeitig innerhalb der Motorreserve 64 des Lenkaktuators 22 und insbesondere des Elektromotors 40 liegen kann.
3 zeigt einen beispielhaften Verlauf des freisetzenden Soll-Vorgabesignals 16, 16'. Eine Ordinatenachse 66 ist als Größenachse ausgebildet. Eine Abszissenachse 68 ist als Zeitachse ausgebildet. Vorliegend sind dabei die zeitlichen Verläufe des Soll-Vorgabesignals 18, 20 sowie des Freisetzsignals 24, 24' dargestellt. Das Summensignal aus dem Soll-Vorgabesignal 18, 20 und dem Freisetzsignal 24, 24' entspricht in diesem Fall dem freisetzenden Soll-Vorgabesignal 16, 16'.
Zu einem Zeitpunkt T erreicht das freisetzende Soll-Vorgabesignal 16, 16' das Nennmotormoment 26 des Lenkaktuators 22. Als Folge wird die Amplitude des Freisetzsignals 24, 24' einseitig reduziert und folglich das freisetzende Soll-Vorgabesignal 16, 16' einseitig beschränkt und zwar derart, dass das Nennmotormoment 26 betragsmäßig nicht überschritten wird und ein Eindringen in die Motorreserve 64 weitgehend verhindert wird.
Zur Ermittlung der mechanischen Beeinträchtigung im automatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebszustand können prinzipiell mehrere verschiedene Erkennungsmaßnahmen eingesetzt werden. Bevorzugt sind dabei wenigstens zwei verschiedene Erkennungsmaßnahmen im Betriebsspeicher der Recheneinheit 30 oder einem weiteren Betriebsspeicher des Fahrzeugs 12 hinterlegt und können wahlweise und bevorzugt fahrsituationsabhängig ausgewählt werden.
Im vorliegenden Fall kann zur Ermittlung der mechanischen Beeinträchtigung beispielsweise eine Erkennungsmaßnahme in Form eines Integrationsverfahren verwendet werden, bei welcher wenigstens eine Betriebsgröße des Lenksystems 10 über eine gewisse Zeitdauer überwacht wird.
Ferner kann zur Ermittlung der mechanischen Beeinträchtigung im automatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebszustand ein angeregtes Soll-Vorgabesignal (nicht explizit dargestellt) erzeugt werden, indem ein weiteres Soll-Vorgabesignal zur Ansteuerung des Lenkaktuators 22 durch Aufschalten eines Anregungssignals modifiziert wird.
Bei dem weiteren Soll-Vorgabesignal kann es sich wiederum prinzipiell um das Soll-Vorgabesignal 18 für den FOC-Regelteil 54 in Form des Soll-Motormoments und/oder um das Soll-Vorgabesignal 20 für den Positionsregelteil 50 in Form der Soll-Position des Lenkungsstellelements 14 handeln.
Als Anregungssignal wird in diesem Fall ein Signal verwendet, welches sich wesentlich von dem Freisetzsignal 24, 24' unterscheidet. Das Anregungssignal ist dazu vorgesehen, eine Mindestanregung zur Ermittlung der mechanischen Beeinträchtigung im automatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebszustand zu erzeugen, während das Freisetzsignal 24, 24' zum Lösen der mechanischen Beeinträchtigung vorgesehen ist.
Bevorzugt wird als Anregungssignal ein oszillierendes, sinusförmiges Signal verwendet, welches symmetrisch bezüglich des entsprechenden Soll-Vorgabesignals 18, 20 ist. Ferner liegt eine Periodendauer des Anregungssignals zwischen 0,1 s und 2 s und eine Frequenz des Anregungssignals zwischen 0,5 Hz und 10 Hz. Eine Amplitude des Anregungssignals wird zudem derart gewählt, dass eine durch das Anregungssignal bewirkte Verstellung des Lenkungsstellelements 14 unterhalb von ±0,5 mm liegt.
Gemäß einer Ausgestaltung kann in diesem Zusammenhang beispielsweise zur Ermittlung der mechanischen Beeinträchtigung im Lenksystem 10 ein angeregtes Soll-Vorgabesignal erzeugt werden, indem ein weiteres Soll-Vorgabesignal in Form des Soll-Motormoments 18 durch Aufschalten des Anregungssignals modifiziert wird, und eine Reaktion des Lenkaktuators 22 auf das angeregte Soll-Vorgabesignal überwacht werden, indem ein mit der Reaktion des Lenkaktuators 22 auf das angeregte Soll-Vorgabesignal korreliertes Reaktionssignal ermittelt und aus dem Reaktionssignal ein mit dem Anregungssignal korreliertes Antwortsignal, vorteilhaft in Form eines Drehzahlmusters, extrahiert und ausgewertet wird.
4 zeigt abschließend ein beispielhaftes Ablaufdiagramm mit Hauptverfahrensschritten des Verfahrens zum Betrieb des Lenksystems 10.
In einem Verfahrensschritt 70 erfolgt ein Wechsel von einem konventionellen und/oder manuellen Fahrbetriebszustand in einen automatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebszustand. Alternativ kann sich das Fahrzeug 12 im Verfahrensschritt 70 auch bereits im automatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebszustand befinden. In diesem Fall kann ein aktueller Fahrbetriebszustand beispielsweise über eine entsprechende Abfrageroutine abgefragt werden.
In einem Verfahrensschritt 72 wird im automatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebszustand eine mechanische Beeinträchtigung im Lenksystem 10 ermittelt. Zur Ermittlung der mechanischen Beeinträchtigung im Lenksystem 10 kann beispielsweise ein angeregtes Soll-Vorgabesignal erzeugt werden, indem ein weiteres Soll-Vorgabesignal in Form des Soll-Motormoments 18 durch Aufschalten des Anregungssignals modifiziert wird, und eine Reaktion des Lenkaktuators 22 auf das angeregte Soll-Vorgabesignal überwacht werden, indem ein mit der Reaktion des Lenkaktuators 22 auf das angeregte Soll-Vorgabesignal korreliertes Reaktionssignal ermittelt und aus dem Reaktionssignal ein mit dem Anregungssignal korreliertes Antwortsignal, vorteilhaft in Form eines Drehzahlmusters, extrahiert und ausgewertet wird.
In einem Verfahrensschritt 74 wird als Reaktion auf die ermittelte mechanische Beeinträchtigung eine Gegenmaßnahme ausgeführt, bei welcher das Lenkungsstellelement 14 im automatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebszustand zum Lösen der mechanischen Beeinträchtigung mit dem freisetzenden Soll-Vorgabesignal 16, 16' beaufschlagt wird. Dazu kann beispielsweise das Soll-Vorgabesignal 18 in Form des Soll-Motormoments oder das Soll-Vorgabesignal 20 in Form der Soll-Position des Lenkungsstellelements 14 durch Aufschalten des Freisetzsignals 24, 24' modifiziert werden.
Das beispielhafte Ablaufdiagramm in 4 soll dabei insbesondere lediglich beispielhaft ein Verfahren zum Betrieb des Lenksystems 10 beschreiben. Insbesondere können einzelne Verfahrensschritte auch variieren oder zusätzliche Verfahrensschritte hinzukommen. So kann beispielsweise eine abweichende Erkennungsmaßnahme zur Ermittlung einer mechanischen Beeinträchtigung im Lenksystem 10 eingesetzt werden. Ferner könnte eine entsprechende Gegenmaßnahme beispielsweise fahrsituationsabhängig aus einer Gruppe von wenigstens zwei verschiedenen Gegenmaßnahmen ausgewählt werden.
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

WO 2011/054692 A1 [0002]
DE 102014113614 B3 [0002]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems (10) eines Fahrzeugs (12), bei welchem in einem automatisierten und/oder autonomen Fahrbetriebszustand und im Fall, dass eine mechanische Beeinträchtigung im Lenksystem (10) ermittelt wird, als Reaktion auf die ermittelte mechanische Beeinträchtigung eine Gegenmaßnahme ausgeführt wird, bei welcher ein Lenkungsstellelement (14) des Lenksystems (10) mit einem freisetzenden Soll-Vorgabesignal (16, 16') zum Lösen der mechanischen Beeinträchtigung beaufschlagt wird, wobei das freisetzende Soll-Vorgabesignal (16, 16') erzeugt wird, indem ein Soll-Vorgabesignal (18, 20) zur Ansteuerung eines mit dem Lenkungsstellelement (14) wirkverbundenen Lenkaktuators (22) des Lenksystems (10) durch Aufschalten eines Freisetzsignals (24, 24') modifiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Freisetzsignal (24, 24') ein oszillierendes, rechteckförmiges Signal mit einer Periodendauer von zumindest 0,04 s und/oder von höchstens 0,1 s verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Amplitude des Freisetzsignals (24, 24') derart beschränkt ist, dass die Amplitude des Freisetzsignals (24, 24') höchstens 75 % eines Nennmotormoments (26) des Lenkaktuators (22) beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das freisetzende Soll-Vorgabesignal (16, 16') bei Erreichen eines Nennmotormoments (26) des Lenkaktuators (22) derart einseitig beschränkt wird, dass das Nennmotormoment (26) betragsmäßig nicht oder lediglich kurzzeitig überschritten wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das freisetzende Soll-Vorgabesignal (16) erzeugt wird, indem ein Soll-Vorgabesignal (18) in Form eines Soll-Motormoments durch Aufschalten des Freisetzsignals (24) modifiziert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das freisetzende Soll-Vorgabesignal (16') erzeugt wird, indem ein Soll-Vorgabesignal (20) in Form einer mit einer Soll-Trajektorie des Fahrzeugs (12) korrelierten Soll-Position des Lenkungsstellelements durch Aufschalten des Freisetzsignals (24') modifiziert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenmaßnahme fahrsituationsabhängig aus einer Gruppe von wenigstens zwei verschiedenen Gegenmaßnahmen ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der mechanischen Beeinträchtigung im Lenksystem (10) ein angeregtes Soll-Vorgabesignal erzeugt wird, indem ein weiteres Soll-Vorgabesignal zur Ansteuerung des Lenkaktuators (22) durch Aufschalten eines Anregungssignals modifiziert wird, wobei das weitere Soll-Vorgabesignal ein Soll-Motormoment oder eine mit einer Soll-Trajektorie des Fahrzeugs korrelierte Soll-Position des Lenkungsstellelements ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der mechanischen Beeinträchtigung im Lenksystem (10) eine Erkennungsmaßnahme verwendet wird, welche fahrsituationsabhängig aus einer Gruppe von wenigstens zwei verschiedenen Erkennungsmaßnahmen ausgewählt wird.
Steuergerät (28), insbesondere Lenkungssteuergerät, mit einer Recheneinheit (30) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Lenksystem (10) mit zumindest einem beweglich gelagerten Lenkungsstellelement (14), mit zumindest einem mit dem Lenkungsstellelement (14) wirkverbundenen Lenkaktuator (22) und mit einem Steuergerät (28) nach Anspruch 10.
Fahrzeug (12) mit einem Lenksystem (10) nach Anspruch 11.