DE102022119064B3 - Method for controlling a steering actuator and steering system - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zur Regelung eines Lenkungsaktuators ist beschrieben. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:- Bestimmen einer Lenkwinkeländerung (φ̇l) des wenigstens einen Rads;- Ermitteln einer kumulierten Lenkwinkeländerung (φk) basierend auf der Lenkwinkeländerung (φ̇l), wobei die Lenkwinkeländerung (φ̇l) oder eine gewichtete Lenkwinkeländerung (φ̇G) betragsmäßig aufsummiert wird, um die kumulierte Lenkwinkeländerung (φk) zu ermitteln;- Ermitteln eines Reduktionsfaktors (Ra) basierend auf der kumulierten Lenkwinkeländerung (φk);- Vermindern eines vorläufigen Lenkwinkelsollwerts oder eines vorläufigen Lenkungsdrehmomentsollwerts basierend auf dem ermittelten Reduktionsfaktor (Ra), wodurch ein skalierter Lenkwinkelsollwert bzw. ein skalierter Lenkungsdrehmomentsollwert für den Lenkungsaktuator erhalten wird.Ferner ist ein Lenksystem beschrieben.A method for controlling a steering actuator is described. The method comprises the following steps:- Determining a steering angle change (φ̇l) of the at least one wheel;- Determining a cumulative steering angle change (φk) based on the steering angle change (φ̇l), the steering angle change (φ̇l) or a weighted steering angle change (φ̇G) being added up in terms of amount is used to determine the cumulative steering angle change (φk);- determining a reduction factor (Ra) based on the cumulative steering angle change (φk);- reducing a preliminary steering angle target value or a preliminary steering torque target value based on the determined reduction factor (Ra), whereby a scaled steering angle target value and a scaled steering torque setpoint for the steering actuator is obtained. A steering system is also described.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Lenkungsaktuators nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Lenksystem zum Ausführen eines solchen Verfahrens.The invention relates to a method for controlling a steering actuator according to the preamble of claim 1. The invention also relates to a steering system for carrying out such a method.

Zum Stand der Technik wird insbesondere auf die DE 10 2017 204 688 A1 und die DE 10 2013 011 820 A1 hingewiesen, welche jeweils ein gattungsgemäßes Verfahren zeigen.The state of the art is in particular the DE 10 2017 204 688 A1 and the DE 10 2013 011 820 A1 pointed out, each showing a generic method.

Es hat sich herausgestellt, dass bei schnellen, dauerhaften Lenkbewegungen bei niedriger Fahrgeschwindigkeit oder im Stillstand der erhöhte Energiebedarf einer elektrisch aktuierten Lenkung eines Kraftfahrzeugs zu einer unerwünscht hohen Erwärmung und Belastung des Fahrzeugbordnetzes führen kann.It has been found that during rapid, sustained steering movements at low driving speeds or when the vehicle is stationary, the increased energy requirement of an electrically actuated steering system in a motor vehicle can lead to undesirably high heating and loading of the vehicle electrical system.

Die unerwünscht hohe Erwärmung kann zu einem beschleunigten Verschleiß bestimmter Komponenten der Lenkung führen, wodurch zusätzliche Kosten verursacht werden. Die Belastung des Fahrzeugbordnetzes kann zur Absenkung der Bordspannung führen und somit die Funktionsfähigkeit weiterer elektrischer Verbraucher und Aktuatoren beeinträchtigen.The undesirably high level of heating can lead to accelerated wear of certain components of the steering system, causing additional costs. The load on the vehicle electrical system can lead to a reduction in the on-board voltage and thus impair the functionality of other electrical consumers and actuators.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Regelung eines Lenkungsaktuators sowie ein Lenksystem bereitzustellen, das einen vorzeitigen Verschleiß des Lenksystems durch thermische Belastung sowie Beeinträchtigungen weiterer elektrischer Verbraucher und Aktuatoren verhindert.The object of the invention is therefore to provide a method for controlling a steering actuator and a steering system that prevents premature wear of the steering system due to thermal stress and impairment of other electrical consumers and actuators.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Regelung eines Lenkungsaktuators mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is achieved according to the invention by a method for controlling a steering actuator with the features of claim 1. Advantageous developments result from the dependent claims.

Der Lenkungsaktuator ist dazu eingerichtet, wenigstens ein Rad eines Kraftfahrzeugs zu verstellen oder das Verstellen des wenigstens einen Rads durch ein Lenkungsdrehmoment zu unterstützen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

  • - Bestimmen einer Lenkwinkeländerung des wenigstens einen Rads;
  • - Ermitteln einer kumulierten Lenkwinkeländerung basierend auf der Lenkwinkeländerung, wobei die Lenkwinkeländerung oder eine gewichtete Lenkwinkeländerung betragsmäßig aufsummiert wird, um die kumulierte Lenkwinkeländerung zu ermitteln;
  • - Ermitteln eines Reduktionsfaktors basierend auf der kumulierten Lenkwinkeländerung;
  • - Ermitteln eines vorläufigen Lenkwinkelsollwerts oder eines vorläufigen Lenkungsdrehmomentsollwerts für den Lenkungsaktuator; und
  • - Vermindern des vorläufigen Lenkwinkelsollwerts oder des vorläufigen Lenkungsdrehmomentsollwerts basierend auf dem ermittelten Reduktionsfaktor, wodurch ein skalierter Lenkwinkelsollwert bzw. ein skalierter Lenkungsdrehmomentsollwert für den Lenkungsaktuator erhalten wird.
The steering actuator is set up to adjust at least one wheel of a motor vehicle or to support the adjustment of the at least one wheel by means of a steering torque. The procedure includes the following steps:
  • - Determining a steering angle change of the at least one wheel;
  • - Determining a cumulative steering angle change based on the steering angle change, the steering angle change or a weighted steering angle change being added up in terms of amount in order to determine the cumulative steering angle change;
  • - Determining a reduction factor based on the cumulative steering angle change;
  • - Determining a provisional steering angle setpoint or a provisional steering torque setpoint for the steering actuator; and
  • - Reducing the provisional steering angle setpoint or the provisional steering torque setpoint based on the determined reduction factor, whereby a scaled steering angle setpoint or a scaled steering torque setpoint for the steering actuator is obtained.

Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf dem Grundgedanken, eine thermische Überbelastung des Lenksystems, insbesondere des Lenkungsaktuators und/oder einer Verkabelung des Lenkungsaktuators, sowie Beeinträchtigungen weiterer elektrischer Verbraucher und Aktuatoren präventiv zu verhindern.The method according to the invention is based on the basic idea of preventively preventing thermal overloading of the steering system, in particular of the steering actuator and/or wiring of the steering actuator, and impairments of other electrical consumers and actuators.

Bei schnellen und/oder dauerhaften Lenkbewegungen steigt der Wert der kumulierten Lenkwinkeländerung. Dementsprechend wird ein Wert des Reduktionsfaktors verringert, wodurch der vorläufige Lenkwinkelsollwert oder der vorläufige Lenkungsdrehmomentsollwert stärker vermindert wird, um den skalierten Lenkwinkelsollwert bzw. den skalierten Lenkungsdrehmomentsollwert für den Lenkungsaktuator zu erhalten.The value of the accumulated steering angle change increases with rapid and/or permanent steering movements. Accordingly, a value of the reduction factor is reduced, thereby reducing the preliminary steering angle setpoint or the preliminary steering torque setpoint more to obtain the scaled steering angle setpoint or the scaled steering torque setpoint for the steering actuator.

Anders ausgedrückt wird also präventiv eine Lenkbewegung des wenigstens einen Rads bzw. eine Lenkunterstützung für das wenigstens eine Rad des Kraftfahrzeugs vermindert, wodurch die thermische Belastung des Lenksystems reduziert und vorzeitiger Verschleiß verhindert wird. Dadurch werden die Funktionstüchtigkeit des Lenkungsaktuators und eine ausreichende Bordspannung sichergestellt. Zudem werden Beeinträchtigungen weiterer elektrischer Verbraucher und Aktuatoren zuverlässig verhindert.In other words, a steering movement of the at least one wheel or a steering assistance for the at least one wheel of the motor vehicle is reduced as a preventive measure, thereby reducing the thermal load on the steering system and preventing premature wear. This ensures the functionality of the steering actuator and sufficient on-board voltage. In addition, impairments of other electrical consumers and actuators are reliably prevented.

Das erfindungsgemäße Verfahren kommt dabei ohne zusätzliche Sensorik aus, da alle verwendeten Größen wie beispielsweise Lenkwinkelsollwert, Lenkwinkel-Istwert, Fahrzeuggeschwindigkeit, aktueller elektrischer Ausnutzungsgrad, gebildet aus dem Verhältnis von aktueller zu zulässiger Stromaufnahme, ohnehin für die Regelung des Lenkungsaktuators notwendig sind und daher bereits zur Verfügung stehen.The method according to the invention does not require any additional sensors, since all variables used, such as steering angle setpoint, actual steering angle, vehicle speed, current degree of electrical utilization, formed from the ratio of current to permissible current consumption, are necessary for controlling the steering actuator anyway and are therefore already used for To be available.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet also eine kostengünstige Möglichkeit, vorzeitigen Verschleiß des Lenksystems sowie Beeinträchtigungen weiterer elektrischer Verbraucher und Aktuatoren zu verhindern.The method according to the invention therefore offers a cost-effective way of preventing premature wear of the steering system and impairment of other electrical consumers and actuators.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem wenigstens einen Rad um ein Hinterrad des Kraftfahrzeugs. Der Lenkungsaktuator ist also dazu eingerichtet, wenigstens ein Hinterrad des Kraftfahrzeugs, insbesondere Hinterräder des Kraftfahrzeugs zu verstellen.The at least one wheel is preferably a rear wheel of the motor vehicle. The steering actuator is therefore a part of this directed to adjust at least one rear wheel of the motor vehicle, in particular rear wheels of the motor vehicle.

In diesem Fall wird der vorläufige Lenkwinkelsollwert für den Lenkungsaktuator ermittelt und vermindert.In this case, the provisional steering angle setpoint for the steering actuator is determined and reduced.

Es ist jedoch auch denkbar, dass es sich bei dem wenigstens einen Rad um ein Vorderrad oder Vorderräder des Kraftfahrzeugs handelt.However, it is also conceivable that the at least one wheel is a front wheel or front wheels of the motor vehicle.

In diesem Fall wird der vorläufige Lenkungsdrehmomentsollwert für den Lenkungsaktuator ermittelt und vermindert.In this case, the provisional steering torque setpoint for the steering actuator is determined and reduced.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die kumulierte Lenkwinkeländerung basierend auf einer Abklingkonstante reduziert. Anders ausgedrückt wird der Wert der kumulierten Lenkwinkeländerung über Zeit wieder abgebaut, sodass der Wert des Reduktionsfaktors wieder steigt. Erfolgt also über eine gewisse Zeit hinweg keine schnelle Lenkbewegung und/oder keine dauerhafte Lenkbewegung mehr, wird der Lenkwinkelsollwert bzw. der Lenkungsdrehmomentsollwert weniger reduziert bzw. ab einem gewissen Zeitpunkt nicht mehr reduziert.According to one aspect of the invention, the cumulative steering angle change is reduced based on a decay constant. In other words, the value of the cumulative steering angle change is reduced again over time, so that the value of the reduction factor increases again. If there is no rapid steering movement and/or no lasting steering movement for a certain period of time, the steering angle setpoint or the steering torque setpoint is reduced less or is no longer reduced after a certain point in time.

In einer Ausgestaltung der Erfindung wird der Reduktionsfaktor basierend auf einer vordefinierten Kennlinie aus der kumulierten Lenkwinkeländerung ermittelt. Die vordefinierte Kennlinie kann beispielsweise vom Hersteller des Lenksystems oder des Kraftfahrzeugs vorgegeben werden. Durch die vordefinierte Kennlinie kann dementsprechend ein gewünschtes Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs eingestellt werden. Alternativ oder zusätzlich können bei der vordefinierten Kennlinie Materialeigenschaften des Lenksystems, insbesondere des Lenkungsaktuators und/oder einer Verkabelung des Lenkungsaktuators, berücksichtigt werden, sodass das Lenksystem bzw. der Lenkungsaktuator nicht thermisch überlastet werden.In one embodiment of the invention, the reduction factor is determined based on a predefined characteristic from the cumulative change in the steering angle. The predefined characteristic can be specified, for example, by the manufacturer of the steering system or the motor vehicle. A desired driving behavior of the motor vehicle can accordingly be adjusted by the predefined characteristic curve. Alternatively or additionally, material properties of the steering system, in particular of the steering actuator and/or wiring of the steering actuator, can be taken into account in the predefined characteristic so that the steering system or the steering actuator is not thermally overloaded.

Vorzugsweise wird die Lenkwinkeländerung basierend auf einer geschwindigkeitsabhängigen Kennlinie gewichtet, um die kumulierte Lenkwinkeländerung zu ermitteln. Genauer gesagt hängt die Kennlinie von einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ab. Durch die geschwindigkeitsabhängige Kennlinie wird der thermische Eintrag durch die Lenkwinkeländerungen in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs abgebildet.The steering angle change is preferably weighted based on a speed-dependent characteristic in order to determine the cumulative steering angle change. More specifically, the characteristic depends on a speed of the motor vehicle. The thermal input due to the changes in the steering angle as a function of the speed of the motor vehicle is mapped by the speed-dependent characteristic.

Insbesondere wird bei niedriger Geschwindigkeit die kumulierte Lenkwinkeländerung stärker gewichtet als bei hoher Geschwindigkeit.In particular, the cumulative steering angle change is weighted more heavily at low speed than at high speed.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Lenkwinkeländerung basierend auf einem elektromechanischen Ausnutzungsgrad des Lenkungsaktuators gewichtet, um die kumulierte Lenkwinkeländerung zu ermitteln. Durch den elektromechanischen Ausnutzungsgrad wird der thermische Eintrag durch die Lenkwinkeländerungen in Abhängigkeit vom Lastzustand des Lenkungsaktuators abgebildet.According to a further aspect of the invention, the steering angle change is weighted based on an electromechanical degree of utilization of the steering actuator in order to determine the cumulative steering angle change. The degree of electromechanical utilization reflects the thermal input caused by the changes in the steering angle as a function of the load condition of the steering actuator.

Der elektromechanische Ausnutzungsgrad kann beispielsweise aus dem Verhältnis der aktuellen zur zulässigen Stromaufnahme gebildet werden, so dass bei einem hohen Ausnutzungsgrad die kumulierte Lenkwinkeländerung stärker gewichtet werden kann als bei einem niedrigeren Ausnutzungsgrad.The electromechanical degree of utilization can be formed, for example, from the ratio of the current to the permissible current consumption, so that the cumulative steering angle change can be weighted more heavily with a high degree of utilization than with a lower degree of utilization.

Die Lenkwinkeländerung könnte basierend auf einem Ist-Lenkwinkel des wenigstens einen Rads gewichtet werden, beispielsweise basierend auf einer lenkwinkelabhängigen Kennlinie. Dadurch wird der thermische Eintrag durch die Lenkwinkeländerungen in Abhängigkeit vom Ist-Lenkwinkel abgebildet.The change in the steering angle could be weighted based on an actual steering angle of the at least one wheel, for example based on a steering-angle-dependent characteristic. As a result, the thermal input caused by the changes in the steering angle is mapped as a function of the actual steering angle.

Die einzelnen Einflussgrößen, insbesondere die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, der elektromechanische Ausnutzungsgrad und/oder der Ist-Lenkwinkel, können also (einzeln) über Kennlinien abgebildet sein.The individual influencing variables, in particular the speed of the motor vehicle, the degree of electromechanical utilization and/or the actual steering angle, can therefore be mapped (individually) via characteristic curves.

Es ist jedoch auch denkbar, zwei, mehrere, oder all diese Einflussgrößen kombiniert in zumindest einem Kennlinienfeld abzubilden, insbesondere auch in mehreren Kennlinienfeldern.However, it is also conceivable to map two, several, or all of these influencing variables in combination in at least one family of characteristic curves, in particular also in a number of family of characteristic curves.

Insbesondere wird die Lenkwinkeländerung nur aufsummiert, wenn ein Betrag der Lenkwinkeländerung größer ist als ein vordefinierter Grenzwert. Ist der Betrag der Lenkwinkeländerung also kleiner als der vordefinierte Grenzwert, wird der Wert der kumulierten Lenkwinkeländerung nicht erhöht. Es ist also eine einstellbare „Totzone“ um eine Lenkwinkeländerung von 0 vorgesehen.In particular, the change in the steering angle is only summed up if the amount of the change in the steering angle is greater than a predefined limit value. If the steering angle change is less than the predefined limit value, the value of the accumulated steering angle change is not increased. An adjustable "dead zone" around a steering angle change of 0 is therefore provided.

Es kann ein vordefinierter Minimalwert für den Reduktionsfaktor vorgesehen sein. Dadurch ist sichergestellt, dass der skalierte Lenkwinkelsollwert bzw. der skalierte Lenkungsdrehmomentsollwert für den Lenkungsaktuator nicht auf Null reduziert wird, was zur Folge hätte, dass eine Lenkbewegung bzw. eine Lenkunterstützung unterbleibt. Stattdessen wird die Lenkbewegung bzw. die Lenkunterstützung höchstens bis zu einem Grenzwert, welcher durch den vordefinierten Minimalwert vorgegeben ist, reduziert.A predefined minimum value for the reduction factor can be provided. This ensures that the scaled steering angle setpoint or the scaled steering torque setpoint for the steering actuator is not reduced to zero, which would result in a steering movement or steering assistance not occurring. Instead, the steering movement or the steering assistance is reduced at most to a limit value that is specified by the predefined minimum value.

Vorzugsweise wird der Reduktionsfaktor nur bei einem Nulldurchgang des Lenkwinkels aktualisiert. Eine Aktualisierung des Reduktionsfaktors erfolgt also nicht während einer Kurvenfahrt, sondern nur zwischen zwei verschiedenen Kurven bzw. zwischen zwei Lenkeinschlägen in verschiedenen Richtungen. Dadurch ändert sich das Lenkverhalten des Kraftfahrzeugs während einer Kurvenfahrt nicht.The reduction factor is preferably only updated when the steering angle passes through zero. The reduction factor is therefore not updated during cornering, but instead only between two different curves or between two steering angles in different directions. As a result, the steering behavior of the motor vehicle does not change during cornering.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der vorläufige Lenkwinkelsollwert oder der vorläufige Lenkungsdrehmomentsollwert nur unterhalb einer vordefinierten Grenzgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs reduziert. Es hat sich herausgestellt, dass die thermische Belastung in typischen Betriebszuständen des Kraftfahrzeugs oberhalb einer gewissen Grenzgeschwindigkeit so gering ist, dass eine Reduktion des vorläufigen Lenkwinkelsollwerts oder des vorläufigen Lenkungsdrehmomentsollwerts nicht notwendig ist, da weniger Kraft notwendig ist, um die Räder zu verstellen.In a further embodiment of the invention, the provisional steering angle setpoint or the provisional steering torque setpoint is only reduced below a predefined limit speed of the motor vehicle. It has been found that the thermal load in typical operating states of the motor vehicle is so low above a certain limit speed that a reduction in the preliminary steering angle setpoint or the preliminary steering torque setpoint is not necessary, since less force is required to adjust the wheels.

Insbesondere findet das oben beschriebene Verfahren also bei Stillstand des Kraftfahrzeugs oder bei Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs bis zur vordefinierten Grenzgeschwindigkeit sowohl bei Vorwärts- als auch bei Rückwärtsfahrt Anwendung.In particular, the method described above is used when the motor vehicle is stationary or when the motor vehicle is traveling at speeds up to the predefined limit speed, both when driving forwards and when driving backwards.

Die Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß gelöst durch ein Lenksystem mit wenigstens einem elektromechanischen Lenkungsaktuator und einem Steuergerät für den Lenkungsaktuator gemäß dem Anspruch 10. Das Lenksystem ist dazu eingerichtet, ein oben beschriebenes Verfahren auszuführen.The object is also achieved according to the invention by a steering system with at least one electromechanical steering actuator and a control device for the steering actuator according to claim 10. The steering system is set up to carry out a method described above.

Hinsichtlich der Vorteile und weiteren Eigenschaften des Lenksystems wird auf die oberen Erläuterungen bezüglich des Verfahrens verwiesen, welche ebenso für das Lenksystem gelten und umgekehrt.With regard to the advantages and other properties of the steering system, reference is made to the above explanations regarding the method, which also apply to the steering system and vice versa.

Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird.Further advantages and properties of the invention result from the following description and from the drawing to which reference is made.

Die einzige Zeichnung zeigt ein Blockdiagramm eines Regelkreises zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regelung eines Lenkungsaktuators.The only drawing shows a block diagram of a control circuit for carrying out a method according to the invention for controlling a steering actuator.

In 1 ist schematisch ein Blockdiagramm eines Regelkreises 10 gezeigt, der in einem Steuergerät für einen Lenkungsaktuator eines Kraftfahrzeugs implementiert ist.In 1 a block diagram of a control circuit 10 is shown schematically, which is implemented in a control device for a steering actuator of a motor vehicle.

Genauer gesagt zeigt die 1 einen Ausschnitt aus einem vollständigen Regelkreis für den Lenkungsaktuator des Kraftfahrzeugs.More precisely, the 1 an excerpt from a complete control circuit for the steering actuator of the motor vehicle.

Bei dem Lenkungsaktuator handelt es sich um einen elektromechanischen Aktuator, der dazu eingerichtet ist, wenigstens ein Rad des Kraftfahrzeugs zu verstellen oder das Verstellen des wenigstens einen Rads durch ein Lenkungsdrehmoment zu unterstützen.The steering actuator is an electromechanical actuator which is set up to adjust at least one wheel of the motor vehicle or to support the adjustment of the at least one wheel by means of a steering torque.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem wenigstens einen Rad um ein Hinterrad des Kraftfahrzeugs. Der Lenkungsaktuator ist also dazu eingerichtet, wenigstens ein Hinterrad des Kraftfahrzeugs, insbesondere Hinterräder des Kraftfahrzeugs zu verstellen.The at least one wheel is preferably a rear wheel of the motor vehicle. The steering actuator is therefore set up to adjust at least one rear wheel of the motor vehicle, in particular rear wheels of the motor vehicle.

Es ist jedoch auch denkbar, dass es sich bei dem wenigstens einen Rad um ein Vorderrad oder Vorderräder des Kraftfahrzeugs handelt. In diesem Fall ist der Lenkungsaktuator dazu eingerichtet, das Verstellen des wenigstens einen Rads durch das Lenkungsdrehmoment zu unterstützen.However, it is also conceivable that the at least one wheel is a front wheel or front wheels of the motor vehicle. In this case, the steering actuator is set up to support the adjustment of the at least one wheel through the steering torque.

Die nachfolgenden Erläuterungen gelten, soweit nicht anders vermerkt, für beide Fälle, also für Hinterräder und Vorderräder.Unless otherwise noted, the following explanations apply to both cases, i.e. to rear wheels and front wheels.

Ein Lenksystem des Kraftfahrzeugs, insbesondere das Steuergerät, ist dazu eingerichtet, ein Verfahren zur Regelung des Lenkungsaktuators durchzuführen, welches im Folgenden anhand des in 1 gezeigten Regelkreises 10 beschrieben wird.A steering system of the motor vehicle, in particular the control unit, is set up to carry out a method for controlling the steering actuator, which is described below using the 1 shown control circuit 10 is described.

Ein Ist-Lenkwinkel φi des wenigstens einen Rads wird erhalten und mittels eines Differentiators 12 nach der Zeit differenziert, wodurch eine Lenkwinkeländerung erhalten wird.An actual steering angle φ i of the at least one wheel is obtained and differentiated over time by means of a differentiator 12, as a result of which a change in the steering angle is obtained.

In einem Betragsblock 14 wird der Betrag der Lenkwinkeländerung |φ̇| bestimmt und einem Multiplikationsblock 16 zugeführt.In an absolute value block 14, the amount of the steering angle change |φ̇| determined and fed to a multiplication block 16.

Optional kann der Betrag der Lenkwinkeländerung |φ̇| mit einer vordefinierten Kennlinie 18 gewichtet werden, insbesondere wobei die vordefinierte Kennlinie 18 ein Totband um 0 aufweist.Optionally, the amount of steering angle change |φ̇| are weighted with a predefined characteristic curve 18, in particular with the predefined characteristic curve 18 having a dead band around 0.

Der Wert des Betrags der Lenkwinkeländerung |φ̇|, der dem Multiplikationsblock 16 zugeführt wird, ist also nur von 0 verschieden, wenn der Betrag der Lenkwinkeländerung |φ̇| größer ist als ein vordefinierter Grenzwert.The value of the amount of the steering angle change |φ̇|, which is supplied to the multiplication block 16, is therefore only different from 0 if the amount of the steering angle change |φ̇| is greater than a predefined limit.

Ferner wird der Betrag einer Geschwindigkeit vx des Kraftfahrzeugs erhalten, insbesondere wobei es sich um den Betrag einer Längsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs oder um den Betrag einer Schwerpunktsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs handelt.Furthermore, the absolute value of a speed v x of the motor vehicle is obtained, in particular this being the absolute value of a longitudinal speed of the motor vehicle or the absolute value of a center of gravity speed of the motor vehicle.

Basierend auf dem erhaltenen Betrag der Geschwindigkeit vx des Kraftfahrzeugs wird aus einer geschwindigkeitsabhängigen Kennlinie 20 ein geschwindigkeitsabhängiger Gewichtungsfaktor Gv ermittelt und dem Multiplikationsblock 16 zugeführt.A speed-dependent weighting factor G v is determined from a speed-dependent characteristic curve 20 and fed to the multiplication block 16 on the basis of the value obtained for the speed v x of the motor vehicle.

Dabei ist ein Gewichtungsfaktor Gv für kleinere Werte der Geschwindigkeit vx größer oder gleich einem Gewichtungsfaktor Gv für größere Werte der Geschwindigkeit vx.In this case, a weighting factor G v for smaller values of the speed v x is greater than or equal to a weighting factor G v for larger values of the speed v x .

Der Gewichtungsfaktor Gv ist also eine monoton fallende Funktion des Betrags der Geschwindigkeit vx.The weighting factor G v is therefore a monotonically decreasing function of the absolute value of the speed v x .

Ferner wird ein elektromechanischer Ausnutzungsgrad F des Lenkungsaktuators erhalten, insbesondere wobei der elektromechanische Ausnutzungsgrad F vom Lenkungsaktuators selbst bereitgestellt wird.Furthermore, an electromechanical utilization factor F of the steering actuator is obtained, in particular with the electromechanical utilization factor F being provided by the steering actuator itself.

Der elektromechanischer Ausnutzungsgrad F kann dabei Werte zwischen 0% (keine Auslastung) und 100% (volle Auslastung) annehmen.The electromechanical utilization factor F can assume values between 0% (no utilization) and 100% (full utilization).

Basierend auf einer vordefinierten Kennlinie 22 wird aus dem erhaltenen Ausnutzungsgrad F ein Gewichtungsfaktor GF ermittelt und dem Multiplikationsblock 16 zugeführt.Based on a predefined characteristic curve 22 , a weighting factor G F is determined from the degree of utilization F obtained and fed to the multiplication block 16 .

Dabei ist der Gewichtungsfaktor GF für kleinere Werte des Ausnutzungsgrad F kleiner als für größere Werte des Ausnutzungsgrads F.The weighting factor G F is smaller for smaller values of the degree of utilization F than for larger values of the degree of utilization F.

Ferner könnte basierend auf dem Ist-Lenkwinkel φi des wenigstens einen Rads ein Gewichtungsfaktor Gφ ermittelt und dem Multiplikationsblock 16 zugeführt werden.Furthermore, based on the actual steering angle φ i of the at least one wheel, a weighting factor G φ could be determined and fed to the multiplication block 16 .

Insbesondere wird der Gewichtungsfaktor Gφ basierend auf einer vordefinierten lenkwinkelabhängigen Kennlinie ermittelt.In particular, the weighting factor G φ is determined based on a predefined steering-angle-dependent characteristic.

Der Multiplikationsblock 16 bildet aus dem Betrag der Lenkwinkeländerung |φ̇| und aus den Gewichtungsfaktoren GV, GF, Gφ eine gewichtete Lenkwinkeländerung φ̇G, welche einem Integrator 24 zugeführt wird.The multiplication block 16 forms |φ̇| from the amount of the steering angle change and from the weighting factors G V , G F , G φ , a weighted steering angle change φ G , which is supplied to an integrator 24 .

Die einzelnen Einflussgrößen, insbesondere die Geschwindigkeit vx des Kraftfahrzeugs, der elektromechanische Ausnutzungsgrad F und/oder der Ist-Lenkwinkel φi, können also (einzeln) über Kennlinien abgebildet sein.The individual influencing variables, in particular the speed v x of the motor vehicle, the electromechanical utilization factor F and/or the actual steering angle φ i , can therefore be mapped (individually) via characteristic curves.

Es ist auch jedoch auch denkbar, zwei, mehrere, oder alle dieser Einflussgrößen kombiniert in Kennlinienfeldern in einem mechanischen Aktuatormodell abzubilden.However, it is also conceivable to map two, several, or all of these influencing variables combined in characteristic fields in a mechanical actuator model.

Der Integrator 24 integriert die gewichtete Lenkwinkeländerung φ̇G über die Zeit, wodurch eine kumulierte Lenkwinkeländerung φk erhalten wird.The integrator 24 integrates the weighted change in the steering angle φ̇ G over time, as a result of which a cumulative change in the steering angle φ k is obtained.

Optional kann eine Obergrenze φmax für den Wert der kumulierten Lenkwinkeländerung vorgesehen sein. Die Ausgangsgröße des Integrators 24, also die kumulierte Lenkwinkeländerung φk, kann dann diese Obergrenze φmax nicht überschreiten.Optionally, an upper limit φ max can be provided for the value of the cumulative steering angle change. The output variable of the integrator 24, ie the cumulative steering angle change φ k , cannot then exceed this upper limit φ max .

Ferner ist eine Rückkoppelschleife 26 vorgesehen, in der die kumulierte Lenkwinkeländerung φk mit einer Abklingkonstanten c multipliziert wird und von der gewichteten Lenkwinkeländerung φ̇G subtrahiert wird.A feedback loop 26 is also provided, in which the cumulative steering angle change φ k is multiplied by a decay constant c and is subtracted from the weighted steering angle change φ G .

Durch die Rückkoppelschleife 26 wird erreicht, dass der Wert der kumulierten Lenkwinkeländerung φk über die Zeit basierend auf der Abklingkonstanten c reduziert wird.What is achieved by the feedback loop 26 is that the value of the cumulative steering angle change φ k is reduced over time based on the decay constant c.

Aus der kumulierten Lenkwinkeländerung wird basierend auf einer vordefinierten Kennlinie 28 ein Reduktionsfaktor R ermittelt.A reduction factor R is determined from the cumulative steering angle change based on a predefined characteristic curve 28 .

Der Wert des Reduktionsfaktors R beträgt zwischen 0 und 1, wobei ein geringerer Wert des Reduktionfaktors R im Fall eines Hinterrads bedeutet, dass ein Lenkwinkelsollwert für den Lenkungsaktuator stärker reduziert wird, und im Fall eines Vorderrads bedeutet, dass ein Lenkungsdrehmomentsollwert für den Lenkungsaktuator stärker reduziert wird, wie nachfolgend noch näher erläutert ist.The value of the reduction factor R is between 0 and 1, where a smaller value of the reduction factor R in the case of a rear wheel means that a steering angle setpoint for the steering actuator is reduced more, and in the case of a front wheel means that a steering torque setpoint for the steering actuator is reduced more , as explained in more detail below.

Die vordefinierte Kennlinie 28 kann beispielsweise vom Hersteller des Lenksystems oder des Kraftfahrzeugs vorgegeben werden und so an unterschiedliche Gegebenheiten des jeweiligen Fahrzeugs angepasst werden.The predefined characteristic curve 28 can be specified, for example, by the manufacturer of the steering system or of the motor vehicle and can thus be adapted to different circumstances of the respective vehicle.

Durch die vordefinierte Kennlinie 28 kann beispielsweise ein gewünschtes Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs eingestellt werden.A desired driving behavior of the motor vehicle can be set, for example, by the predefined characteristic curve 28 .

Alternativ oder zusätzlich können bei der vordefinierten Kennlinie Materialeigenschaften des Lenksystems, insbesondere des Lenkungsaktuators und/oder einer Verkabelung des Lenkungsaktuators, sowie geometrische Einbauverhältnisse berücksichtigt werden.Alternatively or additionally, material properties of the steering system, in particular of the steering actuator and/or wiring of the steering actuator, and geometric installation conditions can be taken into account in the predefined characteristic curve.

Es ist ein vordefinierter Minimalwert Rmin für den Reduktionsfaktor vorgesehen. Ein Komparator 30 vergleicht den Reduktionsfaktor R mit dem Minimalwert Rmin und gibt den größeren der beiden Werte an einen Aktualisierungsblock 32 aus.A predefined minimum value R min is provided for the reduction factor. A comparator 30 compares the reduction factor R with the minimum value R min and outputs the larger of the two values to an update block 32 .

Der Aktualisierungsblock 32 aktualisiert den ausgegebenen Wert des Reduktionsfaktors Ra nur bei einem Nulldurchgang des Ist-Lenkwinkels, also nur bei einem Vorzeichenwechsel von φi.The update block 32 updates the output value of the reduction factor R a only when the actual steering angle crosses zero, ie only when φ i changes its sign.

Hat kein Nulldurchgang des Ist-Lenkwinkels φi stattgefunden, wird der bisherige Wert des ausgegebenen Reduktionsfaktors Ra über ein Verzögerungselement 33 erneut ausgegeben.If the actual steering angle φ i has not crossed zero, the previous value of the Given reduction factor R a via a delay element 33 is output again.

Der vom Aktualisierungsblock 32 ausgegebene Reduktionsfaktor Ra wird einem Ausgabeblock 34 zugeführt.The reduction factor R a output by the update block 32 is supplied to an output block 34 .

Der Ausgabeblock 34 gibt den Reduktionsfaktor Ra nur dann aus, wenn zwei Bedingungen erfüllt sind.The output block 34 only outputs the reduction factor R a if two conditions are met.

Einerseits muss die Reduktionsfunktionalität eingeschaltet sein, d.h. ein von einem Schalterblock 36 erhaltener Parameter cS muss anzeigen, dass die Reduktionsfunktionalität eingeschaltet ist.On the one hand, the reduction functionality must be switched on, ie a parameter c S received from a switch block 36 must indicate that the reduction functionality is switched on.

Andererseits muss der Betrag der Geschwindigkeit vx des Kraftfahrzeugs kleiner sein als eine vordefinierte Grenzgeschwindigkeit vmax des Kraftfahrzeugs.On the other hand, the absolute value of the speed v x of the motor vehicle must be less than a predefined limit speed v max of the motor vehicle.

Dazu vergleicht ein Komparator 38 die Geschwindigkeit vx des Kraftfahrzeugs mit der vordefinierte Grenzgeschwindigkeit vmax des Kraftfahrzeugs und gibt das Ergebnis des Vergleichs an den Ausgabeblock 34 aus.For this purpose, a comparator 38 compares the speed v x of the motor vehicle with the predefined limit speed v max of the motor vehicle and outputs the result of the comparison to the output block 34 .

Optional kann hinter dem Ausgabeblock 34 noch ein Glättungsblock 40 vorgesehen sein, der dazu eingerichtet ist, den ausgegebenen Reduktionsfaktor Ra zu glätten.Optionally, a smoothing block 40 can also be provided after the output block 34, which is set up to smooth the output reduction factor R a .

Insbesondere glättet der Glättungsblock 40 Sprünge im ausgegebenen Reduktionsfaktor Ra und somit im nachfolgend beschriebenen skalierten Lenkwinkelsollwert bzw. skalierten Lenkungsdrehmomentsollwert.In particular, the smoothing block 40 smoothes jumps in the output reduction factor R a and thus in the scaled desired steering angle value or scaled desired steering torque value described below.

Im Fall eines Hinterrads wird basierend auf dem ausgegebenen Reduktionsfaktor Ra ein vorläufiger Lenkwinkelsollwert, der von einem Regelkreis für den Lenkungsaktuator ermittelt wird, vermindert, wodurch ein skalierter Lenkwinkelsollwert für den Lenkungsaktuator erhalten wird.In the case of a rear wheel, a provisional steering angle setpoint, which is determined by a control loop for the steering actuator, is reduced based on the output reduction factor R a , resulting in a scaled steering angle setpoint for the steering actuator being obtained.

Insbesondere wird der skalierte Lenkwinkelsollwert Δφsoll aus dem vorläufigen Lenkwinkelsollwert Δφ durch Multiplikation mit dem ausgegebenen Reduktionsfaktor Ra ermittelt, also gemäß Δφsoll = Ra · Δφ.In particular, the scaled steering angle setpoint Δφ setpoint is determined from the provisional steering angle setpoint Δφ by multiplying it by the output reduction factor R a , ie according to Δφ setpoint =R a ·Δφ.

Im Fall eines Vorderrads wird basierend auf dem ausgegebenen Reduktionsfaktor Ra ein vorläufiger Lenkungsdrehmomentsollwert, der von einem Regelkreis für den Lenkungsaktuator ermittelt wird, vermindert, wodurch ein skalierter Lenkungsdrehmomentsollwert für den Lenkungsaktuator erhalten wird.In the case of a front wheel, a provisional steering torque setpoint, which is determined by a control circuit for the steering actuator, is reduced based on the output reduction factor R a , whereby a scaled steering torque setpoint for the steering actuator is obtained.

Insbesondere wird der skalierte Lenkungsdrehmomentsollwert Tsoll aus dem vorläufigen Lenkungsdrehmomentsollwert T durch Multiplikation mit dem ausgegebenen Reduktionsfaktor Ra ermittelt, also gemäß Tsoll = Ra · T. Durch das oben beschriebene Verfahren wird also präventiv eine Lenkbewegung des wenigstens einen Rads des Kraftfahrzeugs bzw. eine bereitgestellte Lenkunterstützung vermindert, wodurch die thermische Belastung des Lenksystems reduziert und vorzeitiger Verschleiß verhindert wird. Ferner werden Beeinträchtigungen weiterer elektrischer Verbraucher und Aktuatoren verhindert.In particular, the scaled steering torque setpoint T set is determined from the provisional steering torque setpoint T by multiplying it by the output reduction factor R a , i.e. according to T set = R a T. The method described above therefore prevents a steering movement of at least one wheel of the motor vehicle or provided steering assistance is reduced, thereby reducing the thermal load on the steering system and preventing premature wear. Furthermore, impairments of other electrical consumers and actuators are prevented.

Claims (10)

Verfahren zur Regelung eines Lenkungsaktuators, wobei der Lenkungsaktuator dazu eingerichtet ist, wenigstens ein Rad eines Kraftfahrzeugs zu verstellen oder das Verstellen des wenigstens einen Rads durch ein Lenkungsdrehmoment zu unterstützen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Bestimmen einer Lenkwinkeländerung (φ̇l) des wenigstens einen Rads; - Ermitteln einer kumulierten Lenkwinkeländerung (φk) basierend auf der Lenkwinkeländerung (φ̇l), wobei die Lenkwinkeländerung (φ̇l) oder eine gewichtete Lenkwinkeländerung (φ̇G) betragsmäßig aufsummiert wird, um die kumulierte Lenkwinkeländerung (φk) zu ermitteln; - Ermitteln eines Reduktionsfaktors (Ra) basierend auf der kumulierten Lenkwinkeländerung (φk); - Ermitteln eines vorläufigen Lenkwinkelsollwerts oder eines vorläufigen Lenkungsdrehmomentsollwerts für den Lenkungsaktuator; und - Vermindern des vorläufigen Lenkwinkelsollwerts oder des vorläufigen Lenkungsdrehmomentsollwerts basierend auf dem ermittelten Reduktionsfaktor (Ra), wodurch ein skalierter Lenkwinkelsollwert bzw. ein skalierter Lenkungsdrehmomentsollwert für den Lenkungsaktuator erhalten wird.Method for controlling a steering actuator, wherein the steering actuator is set up to adjust at least one wheel of a motor vehicle or to support the adjustment of the at least one wheel by means of a steering torque, characterized in that the method comprises the following steps: - Determining a steering angle change (φ̇ l ) the at least one wheel; - Determining a cumulative steering angle change (φ k ) based on the steering angle change (φ̇ l ), the steering angle change (φ̇ l ) or a weighted steering angle change (φ̇ G ) being added up in terms of amount in order to determine the cumulative steering angle change (φ k ); - Determining a reduction factor (R a ) based on the cumulative steering angle change (φ k ); - Determining a provisional steering angle setpoint or a provisional steering torque setpoint for the steering actuator; and - reducing the provisional steering angle target value or the provisional steering torque target value based on the determined reduction factor (R a ), whereby a scaled steering angle target value or a scaled steering torque target value for the steering actuator is obtained. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die kumulierte Lenkwinkeländerung (φk) basierend auf einer Abklingkonstante (c) reduziert wird.procedure after claim 1 , wherein the cumulative steering angle change (φ k ) is reduced based on a decay constant (c). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reduktionsfaktor (Ra) basierend auf einer vordefinierten Kennlinie (28) aus der kumulierten Lenkwinkeländerung (φk) ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the reduction factor (R a ) is determined on the basis of a predefined characteristic curve (28) from the cumulative steering angle change (φ k ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lenkwinkeländerung (φ̇l) basierend auf einer geschwindigkeitsabhängigen Kennlinie (20) gewichtet wird, um die kumulierte Lenkwinkeländerung (φk) zu ermitteln.Method according to one of the preceding claims, in which the steering angle change (φ̇ l ) is weighted on the basis of a speed-dependent characteristic (20) in order to determine the cumulative steering angle change (φ k ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lenkwinkeländerung (φ̇l) basierend auf einem elektromechanischen Ausnutzungsgrad (F) des Lenkungsaktuators gewichtet wird, um die kumulierte Lenkwinkeländerung (φk) zu ermitteln.Method according to one of the preceding claims, wherein the steering angle change (φ̇ l ) is weighted based on an electromechanical utilization factor (F) of the steering actuator in order to determine the cumulative steering angle change (φ k ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lenkwinkeländerung (φ̇l) nur aufsummiert wird, wenn ein Betrag der Lenkwinkeländerung (|φ̇l) größer ist als ein vordefinierter Grenzwert.Method according to one of the preceding claims, wherein the steering angle change (φ̇ l ) is only summed up if an amount of the steering angle change (|φ̇ l ) is greater than a predefined limit value. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein vordefinierter Minimalwert (Rmin) für den Reduktionsfaktor (Ra) vorgesehen ist.Method according to one of the preceding claims, wherein a predefined minimum value (R min ) is provided for the reduction factor (R a ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Reduktionsfaktor (Ra) nur bei einem Nulldurchgang des Lenkwinkels (φ̇l) aktualisiert wird.Method according to one of the preceding claims, in which the reduction factor (R a ) is only updated when the steering angle (φ̇ l ) passes through zero. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der vorläufige Lenkwinkelsollwert oder der vorläufige Lenkungsdrehmomentsollwert nur unterhalb einer vordefinierten Grenzgeschwindigkeit (vmax) des Kraftfahrzeugs reduziert wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the provisional steering angle setpoint or the provisional steering torque setpoint is reduced only below a predefined limit speed (v max ) of the motor vehicle. Lenksystem mit wenigstens einem elektromechanischen Lenkungsaktuator und einem Steuergerät für den Lenkungsaktuator, wobei das Lenksystem dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.Steering system with at least one electromechanical steering actuator and a control unit for the steering actuator, wherein the steering system is set up to carry out a method according to one of the preceding claims.
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