DE102021128983A1

DE102021128983A1 - Elektronische lenkvorrichtung für ein fahrzeug und steuerverfahren hierfür

Info

Publication number: DE102021128983A1
Application number: DE102021128983.1A
Authority: DE
Inventors: Young Hwan DO; Hyung Ju KWON; Woo Hyung Kim
Original assignee: Hyundai Mobis Co Ltd
Current assignee: Hyundai Mobis Co Ltd
Priority date: 2021-08-31
Filing date: 2021-11-08
Publication date: 2023-03-02
Also published as: KR102585084B1; KR20230032477A; US20230063764A1; CN115923917A

Abstract

Eine elektronische Vorrichtung für ein Fahrzeug kann aufweisen: eine Reaktionsdrehmomenterzeugungseinheit die dazu ausgebildet ist, ein Soll-Reaktionsdrehmoment basierend auf einer Lenkbedingung eines Fahrers zu erzeugen; und eine Reaktionsdrehmomentsteuereinheit, die dazu ausgebildet ist, eine Zahnstangenkraft und eine Fahrzeuggeschwindigkeit zu empfangen, eine Straßenempfindlichkeit entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit abzustimmen, ein straßenempfindliches Drehmoment durch Anwenden einer Verstärkung entsprechend der Reaktionsempfindlichkeit einzustellen, das straßenempfindliche Drehmoment in das Soll-Reaktionsdrehmoment einzubeziehen, und ein finales Reaktionsdrehmoment an einen Antriebsmotor auszugeben.

Description

HINTERGRUND
Gebiet
Exemplarische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung betreffen eine elektronische Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug und ein Steuerverfahren hierfür, und insbesondere eine elektronische Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, welche einen Bandpassfilter auf einen Zahnstangenkraftschätzwert in einer elektronischen Lenkvorrichtung basierend auf einem SBW-System (Steer-by-Wire) anwendet und einem Fahrer basierend auf Straßeneigenschaften ein Reaktionsgefühl vermittelt, und ein Steuerverfahren hierfür.
Erörterung des Hintergrunds
Allgemein gesagt, wurde ein Servolenksystem entwickelt und als ein Lenkvorrichtung eines Fahrzeugs eingesetzt, um durch Unterstützen der zum Bedienen des Lenkrads erforderlichen Bedienkraft des Fahrers den Komfort eines Fahrvorgangs zu verbessern. Derartige Servolenksysteme unterteilen sich in Hydraulik-Servolenksysteme, die Hydraulikdruck verwenden, elektrische Hydraulik-Servorlenksysteme, die gleichzeitig Hydraulikdruck und eine elektromotorische Kraft eines Motors verwenden, und elektrische Servolenksysteme, die nur eine elektromotorische Kraft eines Motors verwenden.
In jüngerer Zeit wurde ein SBW-System entwickelt und eingesetzt, welches ein Fahrzeug lenkt, indem es einen mit einer Zahnstange verbundenen Motor entsprechend einem elektrischen Signal steuert, ohne dass mechanische Verbindungseinrichtungen wie eine Lenksäule oder ein Kardangelenk und eine Ritzelwelle zwischen einem Lenkrad und einem Rad vorgesehen ist.
Ein derartiges SBW-System kann aufweisen: das Lenkrad für das Lenken durch den Fahrer, einen Reaktionsmotor, der auf einer Seite des Lenkrads eingebaut ist und dazu ausgebildet ist, ein Reaktionsdrehmoment basierend auf der Drehung des Lenkrades bereitzustellen, einen Lenkmotor, der mit der Zahnstange verbunden ist und dazu ausgebildet ist, einen Lenkvorgang zu implementieren, mehrere Sensoren, die dazu ausgebildet sind, einen Lenkwinkel, die Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. das Lenkraddrehmoment zu erfassen, und eine ECU (elektronische Steuereinheit), die dazu ausgebildet ist, den Lenkmotor und den Reaktionsmotor entsprechend einem von jedem der Sensoren eingegebenen elektrischen Signal anzutreiben.
Da das SBW-System keine mechanischen Verbindungen aufweist, kann das SBW-System eine im Fall einer Fahrzeugkollision durch ein mechanisches Teil verursachte Verletzung eines Fahrers verringern. Ferner kann eine Verringerung der Anzahl der mechanischen Verbindungsteile das Gewicht des Fahrzeugs und einen unnötigen Energieverbrauch während eines Lenkvorgangs verringern, und ein ideales Lenkverhalten kann durch ECU-Programmierung erreicht werden. Daher nimmt die Verwendung von SBW-Systemen allmählich zu.
Der verwandte Stand der Technik der vorliegenden Offenbarung ist in der veröffentlichten Koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2018-0007393, veröffentlicht am 23. Januar 2018 mit dem Titel „Apparatus for Controlling Steering in Steer-By-Wire System and Method thereof“ offenbart.
Bei einer derartigen auf dem SBW-System basierenden elektronischen Lenkvorrichtung erfolgen die Reaktionssteuerung und die Lenksteuerung über ein Kabel ohne mechanische Verbindungsteile, und die Räder des Fahrzeugs sind nicht physisch mit dem Lenkrad verbunden. Daher erzeugt die elektronische Lenkvorrichtung eine Reaktionskraft basierend auf einer Lenkwinkelgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit, und vermittelt einem Fahrer ein Lenkgefühl. Jedoch hat die elektronische Lenkvorrichtung Schwierigkeiten bei der Steuerung des Straßenreaktionsgefühls, ein durch eine mechanische Verbindung verursachtes unerwünschtes Lenkgefühl kann an einen Fahrer übertragen werden, und das durch das Rückstellen oder Rückschlagen von Reifen bewirkte Lenkgefühl kann nicht an das von dem Fahrer gehaltene Lenkrad übertragen werden. Daher hat die elektronische Lenkvorrichtung Schwierigkeit, eine von einem Fahrer gewünschte Reaktionskraft in Echtzeit bereitzustellen.
ÜBERBLICK
Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen eine elektronische Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, welches die Reaktionsempfindlichkeit auf die Straße abstimmt, indem sie einen Bandpassfilter verwendet, dessen Band entsprechend einer Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt ist, auf einen Zahnstangenkraftschätzwert in einer auf einem SBW-System (Steer-by-Wire) basierenden elektronischen Lenkvorrichtung anwendet, und einem Fahrer ein Reaktionsgefühl basierend auf den Straßeneigenschaften vermittelt, und ein Steuerverfahren hierfür.
Nach einem Ausführungsbeispiel kann eine elektronische Vorrichtung für ein Fahrzeug aufweisen: eine Reaktionsdrehmomenterzeugungseinheit zum Erzeugen eines Soll-Reaktionsdrehmoments basierend auf einer Lenkbedingung eines Fahrers; und eine Reaktionsdrehmomentsteuereinheit, die dazu ausgebildet ist, eine Zahnstangenkraft und eine Fahrzeuggeschwindigkeit zu empfangen, eine Straßenempfindlichkeit entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit abzustimmen, ein straßenempfindliches Drehmoment durch Anwenden einer Verstärkung entsprechend der Reaktionsempfindlichkeit einzustellen, das straßenempfindliche Drehmoment in das Soll-Reaktionsdrehmoment einzubeziehen, und ein finales Reaktionsdrehmoment an einen Antriebsmotor auszugeben.
Die Reaktionsdrehmomentsteuereinheit kann aufweisen: eine Empfindlichkeitsabstimmeinheit, die dazu ausgebildet ist, die Zahnstangenkraft durch einen Bandpassfilter zu filtern, um die Straßenempfindlichkeit entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit abzustimmen; und eine Verstärkungseinstelleinheit, die dazu ausgebildet ist, eine Verstärkung basierend auf der Reaktionsempfindlichkeit auf die durch die Empfindlichkeitsabstimmeinheit gefilterte Zahnstangenkraft einzustellen.
Die Empfindlichkeitsabstimmeinheit kann aufweisen: eine Bandpassfiltereinheit, die dazu ausgebildet ist, die Zahnstangenkraft mit einer voreingestellten Mittenfrequenz und Bandbreite durch den Bandpassfilter zu filtern; eine Mittenfrequenzeinstelleinheit, die dazu ausgebildet ist, die Mittenfrequenz der Bandpassfiltereinheit entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit einzustellen; und eine Bandbreiteneinstelleinheit, die dazu ausgebildet ist, die Bandbreite der Bandpassfiltereinheit entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit einzustellen.
Die Mittenfrequenzeinstelleinheit und die Bandbreiteneinstelleinheit können die Mittenfrequenz und die Bandbreite anhand entsprechender Tabellen einstellen.
Die Verstärkungseinstelleinheit kann eine Fahrzeuggeschwindigkeitseinstelleinheit aufweisen, die dazu ausgebildet ist, eine Verstärkung basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit einzustellen.
Die Verstärkungseinstelleinheit kann ferner eine Lenkwinkelgeschwindigkeitsverstärkungseinstelleinheit, die dazu ausgebildet ist, eine Entkopplungsverstärkung basierend auf einer Lenkwinkelgeschwindigkeit einzustellen, und/oder eine Säulendrehmomentverstärkungseinstelleinheit aufweisen, die dazu ausgebildet ist, eine Entkopplungsverstärkung basierend auf einem Säulendrehmoment einzustellen.
Die Fahrzeuggeschwindigkeitseinstelleinheit, die Lenkwinkelgeschwindigkeitsverstärkungseinstelleinheit und die Säulendrehmomentverstärkungseinstelleinheit können jeweils die Verstärkung anhand einer entsprechenden Tabelle einstellen.
Nach einem Ausführungsbeispiel kann ein Steuerverfahren für eine elektronische Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug die folgenden Schritte aufweisen: Erzeugen eines Soll-Reaktionsdrehmoments basierend auf einer Lenkbedingung eines Fahrers durch eine Reaktionsdrehmomenterzeugungseinheit; Empfangen einer Zahnstangenkraft und einer Fahrzeuggeschwindigkeit durch eine Reaktionsdrehmomentsteuereinheit, und Abstimmen der Straßenempfindlichkeit durch Filtern der Zahnstangenkraft entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit; Einstellen eines straßenempfindlichen Drehmoments durch die Reaktionsdrehmomentsteuereinheit durch Anwenden einer auf der Reaktionsempfindlichkeit basierenden Verstärkung auf die gefilterte Zahnstangenkraft; und Einbeziehen des eingestellten straßenempfindlichen Drehmoments in das Soll-Reaktionsdrehmoment durch die Reaktionsdrehmomentsteuereinheit, und Ausgeben des finalen Reaktionsdrehmoments an einen Antriebsmotor.
Das Abstimmen der Straßenempfindlichkeit kann aufweisen: Einstellen, durch die Reaktionsdrehmomentsteuereinheit, einer Mittenfrequenz für Bandpassfilterung entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit; Einstellen einer Bandbreite für Bandpassfilterung entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit; und Bandpassfiltern der Zahnstangenkraft mit der eingestellten Mittenfrequenz und der eingestellten Bandbreite entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Die Mittenfrequenz und die Bandbreite können jeweils anhand einer entsprechenden Tabelle eingestellt werden.
Beim Einstellen des straßenempfindlichen Drehmoments kann die Reaktionsdrehmomentsteuereinheit das straßenempfindliche Drehmoment durch Anwenden einer auf der Fahrzeuggeschwindigkeit basierenden Verstärkung auf die gefilterte Zahnstangenkraft auf der Basis der Reaktionsempfindlichkeit einstellen.
Beim Einstellen des straßenempfindlichen Drehmoments kann die Reaktionsdrehmomentsteuereinheit das straßenempfindliche Drehmoment ferner durch Anwenden einer Entkopplungsverstärkung, basierend auf einer Lenkwinkelgeschwindigkeit und/oder einem Säulendrehmoment, auf die gefilterte Zahnstangenkraft entsprechend der Reaktionsempfindlichkeit einstellen.
Gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung kann es sich bei der elektronischen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug um eine auf dem SBW-system basierende elektronische Lenkvorrichtung handeln, und die elektronische Lenkvorrichtung sowie das Steuerverfahren können die Reaktionsempfindlichkeit in Abhängigkeit von der Straße durch Anwenden eines Bandpassfilters, dessen Band entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt ist, auf einen Zahnstangenkraftschätzwert entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit abstimmen, wodurch einem Fahrer ein Reaktionsgefühl basierend auf den Straßeneigenschaften vermittelt wird.
Figurenliste

1 ist ein Konfigurationsblockdiagramm zur Darstellung einer elektronischen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
2 ist ein Konfigurationsdiagramm zur Darstellung einer Reaktionsdrehmomentsteuereinheit in der elektronischen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
3 ist eine FFT Frequenzanalysekurve einer Zahnstangenkraft basierend auf Geschwindigkeit in der elektronischen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
4 ist eine Reaktionskraftanalysekurve zur Darstellung der Zustände der elektronischen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung vor und nach dem Anwenden des straßenempfindlichen Drehmoments.
5 ist ein Flussdiagramm zur Beschreibung eines Steuerverfahrens einer elektronischen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.

Detaillierte Beschreibung der dargestellten Ausführungsbeispiele
Wie auf dem entsprechenden Sachgebiet üblich, können einige exemplarische Ausführungsbeispiele in den Zeichnungen als Funktionsblöcke, -einheiten und/oder -module dargestellt sein. Fachleute auf dem Sachgebiet erkennen, dass diese Blöcke, Einheiten und/oder Module durch elektronische (oder optische) Schaltungen, wie z.B. logische Schaltungen, diskrete Komponenten, Mikroprozessoren, festverdrahtete Schaltungen und dergleichen, physisch implementiert sind. Wenn die Blöcke, Einheiten und/oder Module als Prozessoren oder einer ähnlichen Hardware implementiert werden, können sie unter Verwendung von Software (z.B. Code) zum Durchführen verschiedener hier diskutierter Funktionen programmiert und gesteuert werden. Es wird ferner in Betracht gezogen, dass jeder Block, jede Einheit und/oder jedes Modul durch eine zweckbestimmte Hardware oder als Kombination aus zweckbestimmter Hardware zum Durchführen einiger Funktionen und einem Prozessor (z.B. einem oder mehreren programmierten Prozessoren und dazugehöriger Schaltungsanordnung) zum Durchführen anderer Funktionen implementiert werden kann. Ferner kann jeder Block, jede Einheit und/oder jedes Modul einiger exemplarischer Ausführungsbeispiele physisch in zwei oder mehr interagierende und diskrete Blöcke, Einheiten und/oder Module getrennt werden, ohne dass dadurch vom Umfang des erfinderischen Konzepts abgewichen wird. Ferner können die Blöcke, Einheiten und/oder Module einiger Ausführungsbeispiele physisch zu komplexeren Blöcken, Einheiten und/oder Modulen kombiniert werden, ohne dass dadurch vom Umfang des erfinderischen Konzepts abgewichen wird.
Nachfolgend wird eine elektronische Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug sowie ein Steuerverfahren hierfür unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen anhand von verschiedenen exemplarischen Ausführungsbeispielen beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass die Zeichnungen nicht maßstabsgetreu sind und hinsichtlich der Dicke von Linien und der Größe von Komponenten lediglich aus Gründen der einfacheren Beschreibung und der Klarheit übertrieben sein können. Ferner sind die vorliegenden verwendeten Begriffe unter Berücksichtigung von Funktionen der Erfindung definiert und können entsprechend den Gewohnheiten oder den Absichten von Benutzern oder Bedienern geändert werden. Die Definition der Begriffe sollte daher entsprechend der vorliegenden Gesamtoffenbarung erfolgen.
1 ist ein Konfigurationsblockdiagramm zur Darstellung einer elektronischen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, 2 ist ein Konfigurationsdiagramm zur Darstellung einer Reaktionsdrehmomentsteuereinheit in der elektronischen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, 3 ist eine FFT Frequenzanalysekurve einer Zahnstangenkraft basierend auf Geschwindigkeit in der elektronischen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, und 4 ist eine Reaktionskraftanalysekurve zur Darstellung der Zustände der elektronischen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung vor und nach dem Anwenden des straßenempfindlichen Drehmoments.
Wie in den 1 und 2 dargestellt, kann die elektronische Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung eine Reaktionsdrehmomenterzeugungseinheit 10 und eine Reaktionsdrehmomentsteuereinheit 20 aufweisen.
Die elektronische Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist eine auf einem SBW-System (Steer-by-Wire) basierende elektronische Lenkvorrichtung, welche ein Lenken durchführt, indem sie einen mit einer Zahnstange verbundenen Lenkmotor auf der Basis eines Lenkwinkels und einer Fahrzeuggeschwindigkeit antreibt, und einen Antriebsmotor 30 antreibt, um eine Reaktionskraft auf ein Lenkrad zu erzeugen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entfallen die detaillierten Beschreibungen eines Lenksteuervorgangs zur Steuerung des Reaktionsdrehmoments durch das Einbeziehen eines Säulendrehmoments und das Lenken durch das Antreiben eines Lenkmotors, wenn der Lenkmechanismus vorgesehen ist.
Die Reaktionsdrehmomenterzeugungseinheit 10 kann ein Soll-Reaktionsdrehmoment basierend auf den Lenkbedingungen eines Fahrers, wie der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem Säulendrehmoment, der Lenkwinkelgeschwindigkeit, dem Lenkwinkel, der Zahnstangenkraft und dergleichen erzeugen.
Die Reaktionsdrehmomentsteuereinheit 20 kann die Zahnstangenkraft und die Fahrzeuggeschwindigkeit empfangen, die Straßenempfindlichkeit entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit abstimmen, das straßenempfindliche Drehmoment durch das Anwenden einer Verstärkung entsprechend der Reaktionsempfindlichkeit einstellen, das straßenempfindliche Drehmoment in das Soll-Reaktionsdrehmoment einbeziehen, und eine finale Reaktionsdrehmoment an den Antriebsmotor 30 ausgeben.
Wie in 2 dargestellt, kann die Reaktionsdrehmomentsteuereinheit 20 kann eine Empfindlichkeitsabstimmeinheit 210 und eine Verstärkungseinstelleinheit 220 aufweisen.
Die Empfindlichkeitsabstimmeinheit 210 kann die Zahnstangekraft bandpassfiltern, um die Straßenempfindlichkeit entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit abzustimmen.
Die Empfindlichkeitsabstimmeinheit 210 kann eine Bandpassfiltereinheit 216, eine Mittenfrequenzeinstelleinheit 212 und eine Bandbreiteneinstelleinheit 214 aufweisen.
Das heißt, dass die Bandpassfiltereinheit 216 die Zahnstangenkraft mit einer voreingestellten Mittenfrequenz fc und Bandbreite BW bandpassfiltert.
Die Mittenfrequenzeinstelleinheit 212 kann die Mittenfrequenz fc der Bandpassfiltereinheit 216 entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit einstellen. Hierbei kann die auf der Fahrzeuggeschwindigkeit basierende Mittenfrequenz fc als eine Tabelle ausgebildet sein.
Die Bandbreiteneinstelleinheit 214 kann die Bandbreite der Bandpassfiltereinheit 216 entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit einstellen. Hierbei kann die auf der Fahrzeuggeschwindigkeit basierende Bandbreite BW als eine Tabelle ausgebildet sein.
Die Mittenfrequenz und die Bandbreite können durch das Analysieren der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Zahnstange entsprechend der Art der Straße eingestellt werden.
Zum Beispiel zeigt 3 eine FFT Frequenzanalysekurve einer Zahnstangenkraft basierend auf der Geschwindigkeit in der elektronischen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
3 zeigt eine FFT Frequenzanalysekurve einer Zahnstangenkraft basierend auf der Geschwindigkeit auf einer als belgische Straße bezeichnete Straße, bei welcher es sich um eine Teststraße handelt, wobei die belgische Straße eine unebene Straße nach Art eines Fahrwegs in Belgien bezeichnet.
Wie in 3 dargestellt, können die Frequenz und die Magnitude, mit welchen der Peak auftritt, je nach einem Abschnitt geringer Geschwindigkeit und der Geschwindigkeit unterschiedlich sein.
Daher kann die Straßenempfindlichkeit durch das Einstellen der Mittenfrequenz und der Bandbreite entsprechend der Geschwindigkeit abgestimmt werden. Ferner kann die Straßenempfindlichkeit entsprechend der Reaktionsempfindlichkeit verringert oder erhöht werden.
Die Verstärkungseinstelleinheit 220 kann das straßenempfindliche Drehmoment verringern oder erhöhen, indem sie eine Verstärkung basierend auf der Straßenempfindlichkeit auf die von der Empfindlichkeitsabstimmeinheit 210 gefilterte Zahnstangenkraft einstellt.
Die Verstärkungseinstelleinheit 220 kann eine Verstärkung basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit einstellen und kann zusätzlich eine Entkopplungsverstärkung basierend auf der Lenkwinkelgeschwindigkeit und dem Säulendrehmoment einstellen.
Das heißt, dass die Verstärkungseinstelleinheit 220 eine Lenkwinkelgeschwindigkeitverstärkungseinstelleinheit 224 und/oder eine Säulendrehmomentverstärkungseinstelleinheit 226 und/oder eine Fahrzeuggeschwindigkeitverstärkungseinstelleinheit 222 aufweist.
Die Fahrzeuggeschwindigkeitverstärkungseinstelleinheit 222 kann das straßenempfindliche Drehmoment verringern oder erhöhen, indem sie die Verstärkung basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit einstellt.
Beispielsweise kann die Fahrzeuggeschwindigkeitverstärkungseinstelleinheit 222 das straßenempfindliche Drehmoment verringern oder erhöhen, um die Straßeneigenschaften bei geringer Geschwindigkeit so weit wie möglich zu übertragen, jedoch einen Fahrer bei hoher Geschwindigkeit die Straßeneigenschaften nicht spüren zu lassen.
Die Lenkwinkelgeschwindigkeitverstärkungseinstelleinheit 224 kann eine Entkopplungsverstärkung basierend auf der Lenkwinkelgeschwindigkeit derart einstellen, dass ein Fahrer die Straßeneigenschaften während des Lenkens bei geringer Geschwindigkeit spürt, jedoch während des Lenkens bei hoher Geschwindigkeit nicht spürt.
Die Säulendrehmomentverstärkungseinstelleinheit 226 kann eine Entkopplungsverstärkung basierend auf dem Säulendrehmoment einstellen.
Die Fahrzeuggeschwindigkeitverstärkungseinstelleinheit 222, die Lenkwinkelgeschwindigkeitverstärkungseinstelleinheit 224 und die Säulendrehmomentverstärkungseinstelleinheit 226 können jeweils den optimalen Wert mittels eines Tests basierend auf der entsprechenden Tabelle einstellen.
4 ist eine Reaktionskraftanalysekurve zur Darstellung der Zustände der elektronischen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung vor und nach dem Anwenden des straßenempfindlichen Drehmoments.
4 zeigt ein Ergebnis, welches durch das Abstimmen der Straßenempfindlichkeit in einem Bereich mit einer Frequenz von 10 bis 15 Hz, tatsächliches Messen einer Straßenreaktionskraft und Durchführen einer FFT-Analyse der gemessenen Straßenreaktionskraft erhalten wurde. Das Ergebnis zeigt, dass die Straßenvibration gedämpft wurde.
Wie zuvor beschrieben, handelt es sich bei der elektronischen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung um eine auf dem SBW-System basierende elektronische Lenkvorrichtung, und kann die Reaktionsempfindlichkeit in Abhängigkeit von der Straße abstimmen, indem sie einen Bandpassfilter, dessen Band entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt ist, auf einen Zahnstangenkraftschätzwert entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit anwendet, wodurch einem Fahrer ein Reaktionsgefühl basierend auf den Straßeneigenschaften vermittelt wird.
5 ist ein Flussdiagramm zur Beschreibung eines Steuerverfahrens einer elektronischen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
Wie in 5 dargestellt, beginnt das Steuerverfahren für die elektronische Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug entsprechend dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung mit dem Schritt S10, in welchem die Reaktionsdrehmomenterzeugungseinheit 10 ein Soll-Reaktionsdrehmoment basierend auf den Lenkbedingungen eines Fahrers wie Fahrzeuggeschwindigkeit, Säulendrehmoment, Lenkwinkelgeschwindigkeit, Lenkwinkel und Zahnstangenkraft erzeugt.
Nach der Erzeugung des Soll-Reaktionsdrehmoments durch die Reaktionsdrehmomenterzeugungseinheit 10 im Schritt S10, empfängt die Reaktionsdrehmomentsteuereinheit 20 eine Zahnstangenkraft und eine Fahrzeuggeschwindigkeit, und stimmt die Straßenempfindlichkeit durch Filtern der Zahnstangenkraft entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit im Schritt S20 ab.
Die Reaktionsdrehmomentsteuereinheit 20 kann die Straßenempfindlichkeit abstimmen, indem sie die Zahnstangenkraft durch einen Bandpassfilter filtert, dessen Mittenfrequenz fc und Bandbreite BW entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt sind.
Hierbei können die Mittenfrequenz fc und die Bandbreite BW durch das Analysieren der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Zahnstangenkraft entsprechend der Art der Straße eingestellt werden, und die Mittenfrequenzen und die Bandbreiten, die auf Fahrzeuggeschwindigkeiten basieren, können als eine Tabelle ausgebildet sein.
Nach dem Abstimmen der Straßenempfindlichkeit durch Filtern der Zahnstangenkraft im Schritt S20, verringert oder erhöht die Reaktionsdrehmomentsteuereinheit 20 im Schritt S30 das straßenempfindliche Drehmoment durch das Einstellen einer Verstärkung basierend auf der Reaktionsempfindlichkeit auf die gefilterte Zahnstangenkraft.
Das Einstellen der Verstärkung basierend auf der Reaktionsempfindlichkeit kann das Einstellen einer Verstärkung basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit und zusätzlich das Einstellen einer Entkopplungsverstärkung basierend auf der Lenkwinkelgeschwindigkeit und dem Säulendrehmoment aufweisen.
Zum Beispiel kann die Reaktionsdrehmomentsteuereinheit 20 das straßenempfindliche Drehmoment verringern oder erhöhen, um die Straßeneigenschaften bei geringer Geschwindigkeit so weit wie möglich zu übertragen, jedoch einen Fahrer bei hoher Geschwindigkeit die Straßeneigenschaften nicht spüren zu lassen.
Die Reaktionsdrehmomentsteuereinheit 20 kann ferner eine Entkopplungsverstärkung basierend auf der Lenkwinkelgeschwindigkeit derart einstellen, dass der Fahrer die Straßeneigenschaften während des Lenkens bei geringer Geschwindigkeit spürt, jedoch die Straßeneigenschaften während des Lenkens bei hoher Geschwindigkeit nicht spürt, und kann die Entkopplungsverstärkung basierend auf dem Säulendrehmoment einstellen.
Die optimalen Werte der Verstärkung basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Entkopplungsverstärkung basierend auf der Lenkwinkelgeschwindigkeit und dem Säulendrehmoment können jeweils mittels eines Tests basierend auf der entsprechenden Tabelle eingestellt werden.
Nach dem Einstellen des straßenempfindlichen Drehmoments im Schritt S30, bezieht die Reaktionsdrehmomentsteuereinheit 20 das eingestellte straßenempfindliche Drehmoment in das Soll-Reaktionsdrehmoment ein und gibt im Schritt S40 das finale Reaktionsdrehmoment an den Antriebsmotor 30 aus.
Nach dem Steuerverfahren für die elektronische Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist die elektronische Lenkvorrichtung eine auf dem SBW-System basierende elektronische Lenkvorrichtung und kann die Reaktionsempfindlichkeit in Abhängigkeit von der Straße abstimmen, indem sie einen Bandpassfilter, dessen Band entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt ist, auf einen Zahnstangenkraftschätzwert entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit anwendet, wodurch einem Fahrer ein Reaktionsgefühl basierend auf den Straßeneigenschaften vermittelt wird.
Die in dieser Beschreibung beschriebenen Ausführungsbeispiele können beispielsweise mittels eines Verfahrens oder Prozesses, einer Vorrichtung, eines Softwareprogramms, eines Datenstroms oder eines Signals implementiert werden. Obwohl ein Merkmal nur in einem einzelnen Zusammenhang erörtert wurde (beispielsweise nur in Zusammenhang mit einem Verfahren), kann das erörterte Merkmal auch in einem anderen Typ implementiert werden (beispielsweise eine Vorrichtung oder ein Programm). Eine Vorrichtung kann als geeignete Hardware, Software oder Firmware implementiert werden. Das Verfahren kann in einer Vorrichtung wie einem Prozessor implementiert werden, womit im Allgemeinen eine Verarbeitungsvorrichtung wie ein Computer, ein Mikroprozessor, eine integrierte Schaltung oder eine programmierbare Logikvorrichtung bezeichnet wird. Der Prozessor weist ferner eine Kommunikationsvorrichtung wie einen Computer, ein Mobiltelefon, ein PDA (Personal Digital Assistant) und eine andere Vorrichtung auf, die das Übertragen von Informationen zwischen Endverbrauchern vereinfacht.
Obwohl exemplarische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung zu Illustrationszwecken beschrieben wurden, ist es für den Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Modifizierungen, Hinzufügungen und Ersetzungen möglich sind, ohne von dem Rahmen und dem Gedanken der Offenbarung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen. Der wahre technische Rahmen der Offenbarung sollte daher durch die nachfolgenden Ansprüche definiert werden.

Claims

Elektronische Vorrichtung für ein Fahrzeug, welche aufweist: eine Reaktionsdrehmomenterzeugungseinheit die dazu ausgebildet ist, ein Soll-Reaktionsdrehmoment basierend auf einer Lenkbedingung eines Fahrers zu erzeugen; und eine Reaktionsdrehmomentsteuereinheit, die dazu ausgebildet ist, eine Zahnstangenkraft und eine Fahrzeuggeschwindigkeit zu empfangen, eine Straßenempfindlichkeit entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit abzustimmen, ein straßenempfindliches Drehmoment durch Anwenden einer Verstärkung entsprechend der Reaktionsempfindlichkeit einzustellen, das straßenempfindliche Drehmoment in das Soll-Reaktionsdrehmoment einzubeziehen, und ein finales Reaktionsdrehmoment an einen Antriebsmotor auszugeben.
Elektronische Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, bei welcher die Reaktionsdrehmomentsteuereinheit aufweist: eine Empfindlichkeitsabstimmeinheit, die dazu ausgebildet ist, die Zahnstangenkraft durch einen Bandpassfilter zu filtern, um die Straßenempfindlichkeit entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit abzustimmen; und eine Verstärkungseinstelleinheit, die dazu ausgebildet ist, eine Verstärkung basierend auf der Reaktionsempfindlichkeit auf die durch die Empfindlichkeitsabstimmeinheit gefilterte Zahnstangenkraft einzustellen.
Elektronische Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 2, bei welcher die Empfindlichkeitsabstimmeinheit aufweist: eine Bandpassfiltereinheit, die dazu ausgebildet ist, die Zahnstangenkraft mit einer voreingestellten Mittenfrequenz und Bandbreite durch den Bandpassfilter zu filtern; eine Mittenfrequenzeinstelleinheit, die dazu ausgebildet ist, die Mittenfrequenz der Bandpassfiltereinheit entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit einzustellen; und eine Bandbreiteneinstelleinheit, die dazu ausgebildet ist, die Bandbreite der Bandpassfiltereinheit entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit einzustellen.
Elektronische Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 3, bei welcher die Mittenfrequenzeinstelleinheit und die Bandbreiteneinstelleinheit die Mittenfrequenz und die Bandbreite anhand entsprechender Tabellen einstellen.
Elektronische Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 2, bei welcher die Verstärkungseinstelleinheit eine Fahrzeuggeschwindigkeitseinstelleinheit aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine Verstärkung basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit einzustellen.
Elektronische Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 5, bei welcher die Verstärkungseinstelleinheit ferner aufweist: eine Lenkwinkelgeschwindigkeitsverstärkungseinstelleinheit, die dazu ausgebildet ist, eine Entkopplungsverstärkung basierend auf einer Lenkwinkelgeschwindigkeit einzustellen, und/oder eine Säulendrehmomentverstärkungseinstelleinheit, die dazu ausgebildet ist, eine Entkopplungsverstärkung basierend auf einem Säulendrehmoment einzustellen.
Elektronische Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 6, bei welcher die Fahrzeuggeschwindigkeitseinstelleinheit, die Lenkwinkelgeschwindigkeitsverstärkungseinstelleinheit und die Säulendrehmomentverstärkungseinstelleinheit jeweils die Verstärkung anhand einer entsprechenden Tabelle einstellen.
Steuerverfahren für eine elektronische Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Erzeugen eines Soll-Reaktionsdrehmoments basierend auf einer Lenkbedingung eines Fahrers durch eine Reaktionsdrehmomenterzeugungseinheit; Empfangen einer Zahnstangenkraft und einer Fahrzeuggeschwindigkeit durch eine Reaktionsdrehmomentsteuereinheit, und Abstimmen der Straßenempfindlichkeit durch Filtern der Zahnstangenkraft entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit; Einstellen eines straßenempfindlichen Drehmoments durch die Reaktionsdrehmomentsteuereinheit durch Anwenden einer auf der Reaktionsempfindlichkeit basierenden Verstärkung auf die gefilterte Zahnstangenkraft; und Einbeziehen des eingestellten straßenempfindlichen Drehmoments in das Soll-Reaktionsdrehmoment durch die Reaktionsdrehmomentsteuereinheit, und Ausgeben des finalen Reaktionsdrehmoments an einen Antriebsmotor.
Steuerverfahren nach Anspruch 8, bei welchem das Abstimmen der Straßenempfindlichkeit die folgenden Schritte aufweist: Einstellen, durch die Reaktionsdrehmomentsteuereinheit, einer Mittenfrequenz für die Bandpassfilterung entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit; Einstellen einer Bandbreite für die Bandpassfilterung entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit; und Bandpassfiltern der Zahnstangenkraft mit der eingestellten Mittenfrequenz und der eingestellten Bandbreite entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Steuerverfahren nach Anspruch 9, bei welchem die Mittenfrequenz und die Bandbreite jeweils anhand einer entsprechenden Tabelle eingestellt werden.
Steuerverfahren nach Anspruch 8, bei welchem beim Einstellen des straßenempfindlichen Drehmoments die Reaktionsdrehmomentsteuereinheit das straßenempfindliche Drehmoment durch Anwenden einer auf der Fahrzeuggeschwindigkeit basierenden Verstärkung auf die gefilterte Zahnstangenkraft auf der Basis der Reaktionsempfindlichkeit einstellt.
Steuerverfahren nach Anspruch 11, bei welchem beim Einstellen des straßenempfindlichen Drehmoments die Reaktionsdrehmomentsteuereinheit das straßenempfindliche Drehmoment ferner durch Anwenden einer Entkopplungsverstärkung, basierend auf einer Lenkwinkelgeschwindigkeit und/oder einem Säulendrehmoment, auf die gefilterte Zahnstangenkraft entsprechend der Reaktionsempfindlichkeit einstellt.