DE102022204291A1 - Method for operating a steer-by-wire steering system and steer-by-wire steering system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Steer-by-Wire-Lenksystems (1), wobei das Steer-by-Wire-Lenksystem (1) einen Lenkradaktuator (3) und einen Lenkaktuator (2) aufweist, die signaltechnisch miteinander gekoppelt sind, wobei der Lenkaktuator (2) zum Einstellen einer aus zumindest einem an einem Lenkrad (50) erfassten Lenkradwinkel (10) abgeleiteten Soll-Lenkgröße (20) an mindestens einem lenkbaren Rad (51) unter Verwendung von ersten Regelparametern (6) geregelt wird, wobei der Lenkradaktuator (3) zum Einstellen eines aus zumindest einer erfassten Ist-Lenkgröße (21) des mindestens einen lenkbaren Rades (51) abgeleiteten Rückkopplungsmoments (11) an dem Lenkrad (50) unter Verwendung von zweiten Regelparametern (7) geregelt wird, wobei in mindestens einer ausgewählten Fahrsituation bei der Regelung des Lenkradaktuators (3) geänderte zweite Regelparameter (7x) verwendet werden oder rückkopplungslos geregelt wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Steer-by-Wire-Lenksystem (1). The invention relates to a method for operating a steer-by-wire steering system (1), wherein the steer-by-wire steering system (1) has a steering wheel actuator (3) and a steering actuator (2), which are coupled to one another in terms of signaling, wherein the steering actuator (2) is controlled for setting a target steering variable (20) derived from at least one steering wheel angle (10) detected on a steering wheel (50) on at least one steerable wheel (51) using first control parameters (6), wherein the steering wheel actuator (3) for adjusting a feedback torque (11) on the steering wheel (50) derived from at least one detected actual steering variable (21) of the at least one steerable wheel (51) is controlled using second control parameters (7), wherein in At least one selected driving situation when controlling the steering wheel actuator (3) changed second control parameters (7x) are used or are controlled without feedback. The invention further relates to a steer-by-wire steering system (1).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Steer-by-Wire-Lenksystems und ein Steer-by-Wire-Lenksystem.The invention relates to a method for operating a steer-by-wire steering system and a steer-by-wire steering system.
Steer-by-Wire-(SbW)-Lenksysteme, welche zukünftig im Automobilbereich in Großserie eingesetzt werden können, verfügen über keine mechanische Verbindung zwischen einem Lenkrad und einem Lenkgetriebe. Um dem Fahrer ein realistisches Handmoment („Force-Feedback“) vermitteln zu können, wird eine elektrische Maschine genutzt. Diese regelt ein definiertes Handmoment am Lenkrad. Das Handmoment wird hierbei in der Regel aus verschiedenen Faktoren, wie z.B. der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem Lenkradwinkel und vielen weiteren Größen ermittelt.Steer-by-wire (SbW) steering systems, which can be used in large series in the automotive sector in the future, have no mechanical connection between a steering wheel and a steering gear. An electric machine is used to provide the driver with realistic hand torque (“force feedback”). This regulates a defined hand torque on the steering wheel. The hand torque is usually determined from various factors, such as the vehicle speed, the steering wheel angle and many other variables.
Eine Aktuatorik des Steer-by-Wire-Lenksystems, welche die Lenkradbewegungen in Lenkbewegungen umsetzt, umfasst üblicherweise einen Lenkaktuator (engl. road wheel actuator, RWA), welcher einen für die lenkbaren Räder vorgegebenen Soll-Lenkwinkel durch eine Bewegung einer Zahnstange umsetzt, und einen Lenkradaktuator (engl. force feedback actuator, FFA), der ein Handmoment als Rückkopplung am Lenkrad erzeugt. Die Regler im FFA und RWA sind in einem synchronen Zustand, wodurch sich ein präzises Lenkverhalten und ein authentisches Lenkgefühl ergeben.An actuator system of the steer-by-wire steering system, which converts the steering wheel movements into steering movements, usually includes a steering actuator (road wheel actuator, RWA), which implements a target steering angle specified for the steerable wheels by moving a rack, and a steering wheel actuator (force feedback actuator, FFA), which generates a hand torque as feedback on the steering wheel. The controllers in the FFA and RWA are in a synchronous state, resulting in precise steering behavior and an authentic steering feel.
Aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Steer-by-Wire-Lenksystems und ein Steer-by-Wire-Lenksystem, insbesondere in Bezug auf einen Komfort und eine Funktionalität, zu verbessern.The invention is based on the object of improving a method for operating a steer-by-wire steering system and a steer-by-wire steering system, in particular with regard to comfort and functionality.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Steer-by-Wire-Lenksystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is achieved according to the invention by a method with the features of
Insbesondere wird ein Verfahren zum Betreiben eines Steer-by-Wire-Lenksystems zur Verfügung gestellt, wobei die Steer-by-Wire-Lenkung einen Lenkradaktuator und einen Lenkaktuator aufweist, die signaltechnisch miteinander gekoppelt sind, wobei der Lenkaktuator zum Einstellen einer zumindest aus einem an einem Lenkrad erfassten Lenkradwinkel abgeleiteten Soll-Lenkgröße an mindestens einem lenkbaren Rad unter Verwendung von ersten Regelparametern geregelt wird, wobei der Lenkradaktuator zum Einstellen eines zumindest aus einer erfassten Ist-Lenkgröße des mindestens einen lenkbaren Rades abgeleiteten Rückkopplungsmoments an dem Lenkrad unter Verwendung von zweiten Regelparametern geregelt wird, wobei in mindestens einer ausgewählten Fahrsituation bei der Regelung des Lenkradaktuators geänderte zweite Regelparameter verwendet werden oder rückkopplungslos geregelt wird.In particular, a method for operating a steer-by-wire steering system is provided, wherein the steer-by-wire steering has a steering wheel actuator and a steering actuator, which are coupled to one another in terms of signaling, the steering actuator for adjusting one of at least one A target steering variable derived from a steering wheel detected steering wheel angle is controlled on at least one steerable wheel using first control parameters, wherein the steering wheel actuator is controlled to adjust a feedback torque on the steering wheel derived at least from a detected actual steering variable of the at least one steerable wheel using second control parameters is, wherein in at least one selected driving situation changed second control parameters are used when controlling the steering wheel actuator or are controlled without feedback.
Ferner wird insbesondere ein Steer-by-Wire-Lenksystem geschaffen, umfassend einen Lenkaktuator, eingerichtet zum Einstellen einer zumindest aus einem an einem Lenkrad erfassten Lenkradwinkel abgeleiteten Soll-Lenkgröße an mindestens einem lenkbaren Rad, einen Lenkradaktuator, eingerichtet zum Einstellen eines zumindest aus einer erfassten Ist-Lenkgröße des mindestens einen lenkbaren Rads abgeleiteten Rückkopplungsmoments an dem Lenkrad, ein Lenkaktuatormodul, eingerichtet zum Regeln des Lenkaktuators unter Verwendung von ersten Regelparametern, ein Lenkradaktuatormodul, eingerichtet zum Regeln des Lenkradaktuators unter Verwendung von zweiten Regelparametern, wobei das Lenkradaktuatormodul dazu eingerichtet ist, in mindestens einer ausgewählten Fahrsituation bei der Regelung des Lenkradaktuators geänderte zweite Regelparameter zu verwenden oder rückkopplungslos zu regeln.Furthermore, in particular, a steer-by-wire steering system is created, comprising a steering actuator, set up for adjusting a target steering variable derived at least from a steering wheel angle detected on a steering wheel, on at least one steerable wheel, a steering wheel actuator, set up for adjusting one of at least one detected Actual steering variable of the feedback torque derived from at least one steerable wheel on the steering wheel, a steering actuator module, set up to control the steering actuator using first control parameters, a steering wheel actuator module, set up to control the steering wheel actuator using second control parameters, the steering wheel actuator module being set up to do so, in to use changed second control parameters in at least one selected driving situation when controlling the steering wheel actuator or to control them without feedback.
Das Verfahren und das Steer-by-Wire-Lenksystem ermöglichen es, die Regelung des Lenkradaktuators teilweise oder vollständig von der Ist-Lenkgröße zu entkoppeln. Insbesondere kann durch die geänderten zweiten Regelparameter erreicht werden, dass sich starke Änderungen der Ist-Lenkgröße, welche beispielsweise durch Erschütterungen des Rads auf einer unebenen Fahrbahn hervorgerufen werden, nur gedämpft oder gar nicht auf ein am Lenkrad erzeugtes Rückkopplungsmoment auswirken. Hierdurch kann ein Komfort für einen Fahrer erhöht werden, sodass der Fahrer die Erschütterungen nur in verringerter Stärke oder überhaupt nicht am Lenkrad wahrnimmt. Dies wird erreicht, indem in mindestens einer ausgewählten Fahrsituation bei der Regelung des Lenkradaktuators geänderte zweite Regelparameter verwendet werden oder rückkopplungslos geregelt wird. Hierdurch können die Regelungen des Lenkradaktuators und des Lenkaktuators voneinander entkoppelt werden. Insbesondere können die Aktuatoren mittels asynchroner Regelungen betrieben werden.The method and the steer-by-wire steering system make it possible to partially or completely decouple the control of the steering wheel actuator from the actual steering variable. In particular, the changed second control parameters can ensure that strong changes in the actual steering variable, which are caused, for example, by vibrations of the wheel on an uneven road surface, have only a dampened effect or no effect at all on a feedback torque generated on the steering wheel. This can increase comfort for a driver so that the driver only experiences vibrations to a reduced extent or not noticeable at all on the steering wheel. This is achieved by using changed second control parameters in at least one selected driving situation when controlling the steering wheel actuator or by controlling it without feedback. This allows the controls of the steering wheel actuator and the steering actuator to be decoupled from one another. In particular, the actuators can be operated using asynchronous controls.
Ein Vorteil des Verfahrens und des Steer-by-Wire-Lenksystems ist, dass in ausgewählten Fahrsituationen, in denen beispielsweise Fahrbahnunebenheiten (Schlaglöcher, Kopfsteinpflaster, Bahnübergänge etc.) zu einer großen Zahnstangengeschwindigkeit und/oder Kraftamplitude führen, komfortabler ausgestaltet werden können, da eine Entkoppelung der Positions- und Kraftregelung zwischen Lenkradaktuator und Lenkaktuator zu einem reduzierten Rückkopplungsmoment am Lenkrad führt. Der Fahrer erhält also eine verringerte oder gar keine Rückkopplung in Form eines Rückkopplungs- bzw. Handmoments am Lenkrad, wodurch ein Komfort erhöht ist. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, Fahrbahnunebenheiten durch eine hierfür eingerichtete Sensorik (z.B. Kameras, Beschleunigungssensoren etc.) und einer hierfür eingerichteten Auswertung von erfassten Sensordaten der Sensorik zu erkennen. Hierbei können beispielsweise an sich bekannte Mustererkennungsverfahren und/oder Verfahren des Maschinenlernens zum Einsatz kommen.An advantage of the method and the steer-by-wire steering system is that in selected driving situations in which, for example, uneven road surfaces (potholes, cobblestones, level crossings, etc.) lead to a high rack speed and/or force amplitude, can be designed to be more comfortable, since a Decoupling the position and force control between the steering wheel actuator and the steering actuator leads to a reduced feedback torque on the steering wheel. The driver therefore receives reduced or no feedback in the form of a feedback or hand torque on the steering wheel, which increases comfort. For example, it can be provided to detect uneven road surfaces using a sensor system set up for this purpose (e.g. cameras, acceleration sensors, etc.) and an evaluation of recorded sensor data from the sensor system set up for this purpose. For example, known pattern recognition methods and/or machine learning methods can be used here.
Es können für unterschiedliche ausgewählte Fahrsituationen auch jeweils eigene geänderte zweite Regelparameter vorgesehen sein.Separate modified second control parameters can also be provided for different selected driving situations.
Eine Funktionsweise des Steer-by-Wire-Lenksystems ist grundsätzlich insbesondere wie folgt: An einem Lenkrad wird ein Ist-Lenkradwinkel mittels einer geeigneten Sensorik erfasst. Ausgehend von zumindest dem erfassten Ist-Lenkradwinkel wird eine Soll-Lenkgröße für mindestens ein lenkbares Rad bestimmt. Die Soll-Lenkgröße kann beispielsweise eine Soll-Zahnstangenposition bzw. eine Soll-Lenkhubstangenposition oder ein Soll-Lenkwinkel sein. Anhand der bestimmten Soll-Lenkgröße und einer erfassten Ist-Lenkgröße (z.B. Ist-Zahnstangenposition bzw. eine Ist-Lenkhubstangenposition oder ein Ist-Lenkwinkel) wird eine Lenkgrößendifferenz (z.B. Zahnstangenpositionsdifferenz bzw. Lenkhubstangendifferenz oder Lenkwinkeldifferenz) bestimmt. Die bestimmte Lenkgrößendifferenz wird der Regelung im Lenkaktuatormodul als Eingangswert (insbesondere als Regelabweichung) zugeführt. Das Lenkaktuatormodul bestimmt mittels eines Reglers und der ersten Regelparameter einen Phasenstrom für den Lenkaktuator, welcher insbesondere zu einer Verschiebekraft an einer Zahnstange führt, welche zum Abbau der Lenkgrößendifferenz (insbesondere der Zahnstangenpositionsdifferenz bzw. der Lenkhubstangendifferenz oder der Lenkwinkeldifferenz) führt. In umgekehrter Richtung wird aus zumindest der erfassten Ist-Lenkgröße ein Soll-Lenkradwinkel bestimmt und eine Lenkradwinkeldifferenz zwischen dem bestimmten Soll-Lenkradwinkel und dem erfassten Ist-Lenkradwinkel bestimmt. Diese bestimmte Lenkradwinkeldifferenz wird der Regelung in dem Lenkradaktuatormodul als Eingangswert (insbesondere als Regelabweichung) für die Regelung mit den zweiten Regelparametern zugeführt, wobei die Lenkradwinkeldifferenz durch Erzeugen eines (Rückkopplungs-)Moments (welches auch als Feedback-Moment oder Handmoment bezeichnet werden kann) am Lenkrad mittels des Lenkradaktuators abgebaut wird.The steer-by-wire steering system basically works as follows: an actual steering wheel angle is detected on a steering wheel using a suitable sensor system. Based on at least the recorded actual steering wheel angle, a target steering variable is determined for at least one steerable wheel. The target steering variable can be, for example, a target rack position or a target steering lift rod position or a target steering angle. Based on the determined target steering size and a recorded actual steering size (e.g. actual rack position or an actual steering lift rod position or an actual steering angle), a steering size difference (e.g. rack position difference or steering lift rod difference or steering angle difference) is determined. The determined steering variable difference is supplied to the control in the steering actuator module as an input value (in particular as a control deviation). The steering actuator module uses a controller and the first control parameters to determine a phase current for the steering actuator, which in particular leads to a displacement force on a rack, which leads to a reduction in the steering size difference (in particular the rack position difference or the steering lift rod difference or the steering angle difference). In the opposite direction, a target steering wheel angle is determined from at least the detected actual steering wheel size and a steering wheel angle difference between the determined target steering wheel angle and the detected actual steering wheel angle is determined. This specific steering wheel angle difference is supplied to the control in the steering wheel actuator module as an input value (in particular as a control deviation) for the control with the second control parameters, the steering wheel angle difference being determined by generating a (feedback) torque (which can also be referred to as a feedback torque or hand torque). Steering wheel is removed using the steering wheel actuator.
Die ersten Regelparameter und die zweiten Regelparameter umfassen insbesondere jeweils mindestens einen Regelparameter. Es können auch mehrere Regelparameter umfasst sein. Ein Regelparameter ist hierbei insbesondere ein Parameter, der Einfluss auf ein Regelverhalten der Regelung hat. Eine Änderung der Regelparameter umfasst insbesondere eine Änderung von mindestens einem Regelparameter.The first control parameters and the second control parameters each include, in particular, at least one control parameter. Several control parameters can also be included. A control parameter is in particular a parameter that influences the control behavior of the control system. A change in the control parameters includes in particular a change in at least one control parameter.
Die Regelung des Lenkradaktuators erhält als Eingangswert (insbesondere als Regelabweichung) beispielsweise die Lenkradwinkeldifferenz zwischen dem Ist-Lenkradwinkel und dem Soll-Lenkradwinkel. Ausgehend hiervon bestimmt die Regelung ein Rückkopplungsmoment, das der Lenkradaktor am Lenkrad umsetzen soll. Ein zweiter Regelparameter kann beispielsweise ein Vorfaktor sein, der angibt, in welchem Maße die Lenkradwinkeldifferenz in ein Rückkopplungsmoment umgesetzt wird bzw. wie schnell die Lenkradwinkeldifferenz abgebaut wird. In den geänderten zweiten Regelparametern kann beispielsweise zur Umsetzung einer Dämpfung ein geänderter, insbesondere verringerter, Vorfaktor das bestimmte Rückkopplungsmoment verringern. Bei einer vollständigen Entkopplung wird insbesondere überhaupt kein Rückkopplungsmoment mehr an dem Lenkrad erzeugt bzw. eine durch eine Bewegung des mindestens einen lenkbaren Rades (normalerweise) hervorgerufene Lenkradwinkeldifferenz führt zumindest zu keinem Rückkopplungsmoment am Lenkrad mehr.The control of the steering wheel actuator receives, for example, the steering wheel angle difference between the actual steering wheel angle and the target steering wheel angle as an input value (in particular as a control deviation). Based on this, the control determines a feedback torque that the steering wheel actuator should implement on the steering wheel. A second control parameter can, for example, be a prefactor that indicates to what extent the steering wheel angle difference is converted into a feedback torque or how quickly the steering wheel angle difference is reduced. In the changed second control parameters, for example, to implement damping, a changed, in particular reduced, prefactor can reduce the specific feedback torque. In the case of complete decoupling, in particular no feedback torque at all is generated on the steering wheel or a steering wheel angle difference caused by a movement of the at least one steerable wheel (normally) at least no longer leads to any feedback torque on the steering wheel.
Teile des Steer-by-Wire-Lenksystems, insbesondere das Lenkradaktuatormodul und das Lenkaktuatormodul, können einzeln oder zusammengefasst als eine Kombination von Hardware und Software ausgebildet sein, beispielsweise als Programmcode, der auf einem Mikrocontroller oder Mikroprozessor ausgeführt wird. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass Teile einzeln oder zusammengefasst als anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) und/oder feldprogrammierbares Gatterfeld (FPGA) ausgebildet sind.Parts of the steer-by-wire steering system, in particular the steering wheel actuator module and the steering actuator module, can be designed individually or collectively as a combination of hardware and software, for example as program code that is executed on a microcontroller or microprocessor. However, it can also be provided that parts are installed individually or combined as an application-specific integrated circuit (ASIC) and / or field programmable gate field (FPGA) are formed.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass in mindestens einer ausgewählten weiteren Fahrsituation geänderte erste Regelparameter bei der Regelung des Lenkaktuators verwendet werden oder der Lenkaktuator unabhängig von dem Lenkradwinkel geregelt wird. Hierdurch kann auch eine Entkopplung des Lenkaktuators, das heißt in umgekehrter Richtung, ermöglicht werden. Eine Änderung eines Lenkradwinkels wird dann insbesondere nur noch in geringerem Maße in eine Lenkbewegung des mindestens einen lenkbaren Rades umgesetzt. Hierzu kann beispielsweise eine bestimmte Lenkgrößendifferenz (insbesondere Zahnstangenpositionsdifferenz bzw. Lenkhubstangendifferenz oder Lenkwinkeldifferenz) mit einer geringeren Zahnstangengeschwindigkeit abgebaut werden. Hierdurch wird eine Dämpfung erreicht. Als erster Regelparameter kann hierzu beispielsweise ein Vorfaktor vor der Zahnstangengeschwindigkeit verringert (geändert) werden. Es können für unterschiedliche ausgewählte weitere Fahrsituationen auch jeweils eigene geänderte erste Regelparameter vorgesehen sein.In one embodiment it is provided that changed first control parameters are used in the control of the steering actuator in at least one selected further driving situation or that the steering actuator is controlled independently of the steering wheel angle. This also makes it possible to decouple the steering actuator, i.e. in the opposite direction. A change in a steering wheel angle is then only converted to a lesser extent into a steering movement of the at least one steerable wheel. For this purpose, for example, a certain steering size difference (in particular rack position difference or steering lift rod difference or steering angle difference) can be reduced with a lower rack speed. This achieves damping. As a first control parameter, for example, a prefactor in front of the rack speed can be reduced (changed). Separate modified first control parameters can also be provided for different selected additional driving situations.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine ausgewählte Fahrsituation festgestellt wird, wenn eine Änderungsgeschwindigkeit der erfassten Ist-Lenkgröße größer oder gleich einem vorgegebenen Maximalwert ist. Hierdurch können große Krafteinwirkungen auf das mindestens eine lenkbare Rad und die Zahnstange besonders einfach erkannt werden. Derartige Krafteinwirkungen können beispielsweise durch Fahrbahnunebenheiten hervorgerufen werden. Der vorgegebene Maximalwert wird beispielsweise als Längenmaß pro Sekunde oder als Grad pro Sekunde angegeben (z.B. max. 2°, 3° oder 5° pro Sekunde etc.). Die Änderungsgeschwindigkeit der erfassten Ist-Lenkgröße wird dann fortlaufend bestimmt und mit dem vorgegebenen Maximalwert verglichen. Wird der vorgegebene Maximalwert erreicht oder überschritten, so wird die ausgewählte Fahrsituation erkannt und die zweiten Regelparameter geändert. Insbesondere wird beispielsweise ein Vorfaktor derart angepasst, dass ein Rückkopplungsmoment gegenüber der Verwendung der (ungeänderten) zweiten Regelparameter verringert ist. Es können auch mehrere unterschiedliche ausgewählte Fahrsituationen vorgesehen sein, die jeweils mit zugehörigen zweiten Regelparametern verknüpft sind. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine ausgewählte weitere Fahrsituation festgestellt wird, wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als ein vorgegebener Geschwindigkeitsschwellwert ist. Hierdurch kann in Fahrsituationen, in denen das Fahrzeug gar nicht oder nur sehr langsam bewegt wird, beispielsweise beim Einparken/Ausparken und Rangieren, erreicht werden, dass geänderte erste Regelparameter zum Regeln des Lenkaktuators verwendet werden. Insbesondere können die ersten Regelparameter hierzu derart geändert werden, dass eine Lenkgrößendifferenz zwischen einer Soll-Lenkgröße und einer Ist-Lenkgröße langsamer abgebaut wird, beispielsweise, indem eine Zahnstangengeschwindigkeit begrenzt wird und/oder Zeitkonstanten der Regelung geändert werden (z.B. können Zeitkonstanten, die den Abbau der Lenkgrößendifferenz bestimmen, vergrößert werden). Eine Begrenzung der Zahnstangengeschwindigkeit führt zu geringeren Kräften an dem Lenkaktuator, einem Ritzel und an der Zahnstange. Hierdurch kann ein Verschleiß verringert und eine Lebensdauer erhöht werden. Insbesondere bei großen und schweren Fahrzeugen, wie beispielsweise einem Geländewagen oder einem Sport Utility Vehicle (SUV), können bei Stillstand des Fahrzeugs bei großen Zahnstangengeschwindigkeiten an der Zahnstange Kräfte von mehreren kN auftreten. Der vorgegebene Geschwindigkeitsschwellwert kann beispielsweise einige Stundenkilometer betragen (z.B. 3 oder 5 km/h etc.).In one embodiment it is provided that a selected driving situation is determined when a rate of change of the detected actual steering variable is greater than or equal to a predetermined maximum value. This makes it particularly easy to detect large force effects on the at least one steerable wheel and the rack. Such forces can be caused, for example, by uneven road surfaces. The specified maximum value is specified, for example, as a measure of length per second or as degrees per second (e.g. max. 2°, 3° or 5° per second, etc.). The rate of change of the recorded actual steering variable is then continuously determined and compared with the specified maximum value. If the specified maximum value is reached or exceeded, the selected driving situation is recognized and the second control parameters are changed. In particular, for example, a prefactor is adjusted such that a feedback torque is reduced compared to the use of the (unchanged) second control parameters. Several different selected driving situations can also be provided, each of which is linked to associated second control parameters. In one embodiment it is provided that a selected further driving situation is determined when a vehicle speed is less than a predetermined speed threshold. This means that in driving situations in which the vehicle is not moved at all or only moves very slowly, for example when parking/out of parking spaces and maneuvering, it can be achieved that changed first control parameters are used to control the steering actuator. In particular, the first control parameters can be changed in such a way that a steering variable difference between a target steering variable and an actual steering variable is reduced more slowly, for example by limiting a rack speed and / or changing time constants of the control (e.g. time constants that reduce the reduction the steering size difference can be enlarged). Limiting the rack speed results in lower forces on the steering actuator, a pinion, and the rack. This can reduce wear and increase service life. Particularly in large and heavy vehicles, such as an off-road vehicle or a sport utility vehicle (SUV), forces of several kN can occur on the rack when the vehicle is at a standstill at high rack speeds. The specified speed threshold can be, for example, a few kilometers per hour (e.g. 3 or 5 km/h etc.).
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine ausgewählte Fahrsituation und/oder eine ausgewählte weitere Fahrsituation festgestellt wird, wenn Fahrbahnunebenheiten erkannt werden. Hierdurch kann insbesondere ein Fahrkomfort für den Fahrer erhöht werden, da durch die Fahrbahnunebenheiten verursachte Rückkopplungsmomente am Lenkrad reduziert bzw. gedämpft oder vollständig unterbunden werden können. Zum Erkennen von Fahrbahnunebenheiten kann eine Fahrbahn beispielsweise mittels mindestens einer Kamera erfasst werden und/oder Beschleunigungssensoren verwendet werden, wobei die Fahrbahnunebenheiten beispielsweise mittels an sich bekannter Mustererkennungsverfahren und/oder Maschinenlernverfahren erkannt werden.In one embodiment it is provided that a selected driving situation and/or a selected further driving situation is determined when uneven road surfaces are detected. In this way, driving comfort for the driver can be increased in particular, since feedback moments on the steering wheel caused by uneven road surfaces can be reduced or dampened or completely prevented. To detect unevenness in the road, a road can be detected, for example, by means of at least one camera and/or acceleration sensors can be used, with the unevenness in the road being recognized, for example, by means of pattern recognition methods and/or machine learning methods known per se.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Übergang zwischen Regelparametern und geänderten Regelparametern und/oder ein Übergang zwischen einer Regelung mit zweiten Regelparametern und einer rückkopplungslosen Regelung und/oder ein Übergang zwischen einer Regelung mit ersten Regelparametern und einer Lenkradwinkel-unabhängigen Regelung schrittweise erfolgt. Hierdurch können die Übergänge derart gestaltet werden, dass diese für einen Fahrer nicht wahrnehmbar sind. Hierzu können die Regelparameter beispielsweise linear in die geänderten Regelparameter überführt werden. Auch der Übergang zwischen der Regelung mit den zweiten Regelparametern und der rückkopplungslosen Regelung und/oder der Übergang zwischen der Regelung mit den ersten Regelparametern und der Lenkradwinkel-unabhängigen Regelung kann dadurch erfolgen, dass der aus der Ist-Lenkgröße bestimmte Soll-Lenkradwinkel bzw. die aus dem Ist-Lenkradwinkel bestimmte Soll-Lenkgröße bei der jeweiligen Regelung schrittweise weniger stark berücksichtigt wird. Ein Übergang kann insbesondere in linearer Form erfolgen. Grundsätzlich sind aber auch andere Formen möglich (stufenweise, progressiv, degressiv usw.).In one embodiment it is provided that a transition between control parameters and changed control parameters and/or a transition between a control with second control parameters and a feedback-free control and/or a transition between a control with first control parameters and a steering wheel angle-independent control takes place step by step. This allows the transitions to be designed in such a way that they are not noticeable to a driver. For this purpose, the control parameters can, for example, be linearly converted into the changed control parameters. The transition between the control with the second control parameters and the feedback-free control and / or the transition between the control with the first control parameters and the steering wheel angle-independent control can also take place in that the target steering wheel angle determined from the actual steering variable or the target steering variable determined from the actual steering wheel angle is gradually less taken into account in the respective control. A transition can take place in particular in a linear form. In principle, other forms are also possible (gradual, progressive, degressive, etc.).
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass während und/oder beim Beenden der rückkopplungslosen Regelung und/oder der Lenkradwinkel-unabhängigen Regelung eine Regelung mit vorgegebenen Regelparametern erfolgt. Hierdurch kann das Regeln auch ohne Berücksichtigung des aus der Ist-Lenkgröße bestimmten Soll-Lenkradwinkels bzw. der aus dem Ist-Lenkradwinkel bestimmten Soll-Lenkgröße in vorgegebener Weise erfolgen. Beim Beenden müssen die jeweiligen Regelungen insbesondere wieder miteinander synchronisiert werden. Dies erfolgt unter Verwendung der vorgegebenen Regelparameter. Beispielsweise kann vorgesehen sein, fest vorgegebene Regelparameter hierfür zu verwenden, beispielsweise Regelparameter, die anhand von empirischen Versuchen und/oder anhand von Simulationen bestimmt wurden.In one embodiment it is provided that control with predetermined control parameters takes place during and/or upon termination of the feedback-free control and/or the steering wheel angle-independent control. As a result, the control can also be carried out in a predetermined manner without taking into account the target steering wheel angle determined from the actual steering wheel angle or the target steering variable determined from the actual steering wheel angle. When terminating, the respective regulations must be synchronized with each other again. This is done using the specified control parameters. For example, it can be provided to use fixed control parameters for this, for example control parameters that were determined based on empirical tests and/or based on simulations.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass in der Vergangenheit verwendete Regelparameter gespeichert werden, wobei während und/oder beim Beenden der rückkopplungslosen Regelung und/oder der Lenkradwinkel-unabhängigen Regelung eine Regelung unter Berücksichtigung der gespeicherten Regelparameter erfolgt. Hierdurch können die zuletzt verwendeten (nicht geänderten) Regelparameter während und/oder beim Beenden der rückkopplungslosen Regelung und/oder der Lenkradwinkel-unabhängigen Regelung verwendet werden. Dies ermöglicht insbesondere eine Rückkehr zu den Regelparametern, die vor der Entkopplung der jeweiligen Regelungen verwendet wurden. Hierdurch kann insbesondere ein Lenkverhalten und eine Rückkopplung des Steer-by-Wire-Lenksystems konstant gehalten werden. Beispielsweise können die gespeicherten Regelparameter der Regelungen angelernt werden für die letzten N Regelschritte (mit N > 1). Dies kann beispielsweise mit Hilfe von Verfahren der Künstlichen Intelligenz erfolgen, beispielsweise mit Hilfe von Neuronalen Netzen. Darüber hinaus können beim Bestimmen der Regelparameter auch aktuelle Fahrzeugparameter berücksichtigt werden, beispielsweise eine Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder ein Lenkwinkel. Es kann alternativ auch vorgesehen sein, dass die Regelparameter nur anhand des letzten Regelschritts (N = 1) bestimmt werden. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Funktionsfähigkeit des Lenkradaktuators während der rückkopplungslosen Regelung des Lenkradaktuators überprüft wird und/oder dass eine Funktionsfähigkeit des Lenkaktuators während der Lenkradwinkel-unabhängigen Regelung des Lenkaktuators überprüft wird. Hierdurch kann eine Diagnose der Funktionsfähigkeit des Lenkaktuators und des Lenkradaktuators durchgeführt werden, während diese entkoppelt sind.In one embodiment it is provided that control parameters used in the past are saved, with control taking into account the stored control parameters taking place during and/or upon termination of the feedback-free control and/or the steering wheel angle-independent control. This allows the last used (not changed) control parameters to be used during and/or when ending the feedback-free control and/or the steering wheel angle-independent control. In particular, this enables a return to the control parameters that were used before the respective controls were decoupled. In this way, steering behavior and feedback of the steer-by-wire steering system in particular can be kept constant. For example, the stored control parameters of the controls can be trained for the last N control steps (with N > 1). This can be done, for example, with the help of artificial intelligence methods, for example with the help of neural networks. In addition, current vehicle parameters can also be taken into account when determining the control parameters, for example a vehicle speed and/or a steering angle. Alternatively, it can also be provided that the control parameters are determined only based on the last control step (N = 1). In one embodiment it is provided that the functionality of the steering wheel actuator is checked during the feedback-free control of the steering wheel actuator and/or that the functionality of the steering actuator is checked during the steering wheel angle-independent control of the steering actuator. This allows a diagnosis of the functionality of the steering actuator and the steering wheel actuator to be carried out while they are decoupled.
Die Verfügbarkeit aller Sensoren und Aktuatoren im Lenksystem ist ein essenzieller Baustein für ein sicheres Gesamtsystem. Durch die ausschließlich signaltechnische Verbindung werden zusätzliche Positionssensoren benötigt, um den Ist-Lenkradwinkel und die Ist-Lenkgröße zu erfassen. Beispielsweise durch ein externes Signal (kamerabasiert, V2X-Information, GPS-Koordinaten, etc.) und/oder ein internes Signal (vorhergehende Parksituation / Ampelsituation / Start des Fahrzeugs erkannt) erhält das Lenksystem die Informationen über einen anstehenden Diagnosezyklus. Dies ist unter anderem beim Start des Fahrzeugs wichtig, da eine Positionssynchronität zwischen dem Lenkrad und dem mindestens einen lenkbaren Rad im Stand ggf. durch eine vorangehende Steuerung von Infotainment-Applikationen oder in der Werkstatt (Hebebühne) verändert wurde. Durch die Entkoppelung der Positions- und Kraftregelung beim Start des Fahrzeugs oder während einer Phase des Stillstands im Betrieb ist es möglich, auf Seiten des Lenkaktuators und auf Seiten des Lenkradaktuators getrennte, das heißt voneinander unabhängige, Diagnosezyklen und/oder einen gemeinsamen Diagnosezyklus zu durchlaufen, welcher die Sensoren und Aktuatoren auf Funktionsfähigkeit und mechanische Leichtgängigkeit / Schwergängigkeit prüft. Dies erhöht die Sicherheit des Lenksystems durch eine erhöhte Diagnoseabdeckung. Die Durchführung des Diagnosezyklus kann auf verschiedene Arten durchlaufen werden, welche nachfolgend beispielhaft beschrieben sind:
- 1a) Diagnose im Lenkaktuator (vom Fahrer am Lenkrad nicht wahrnehmbar):
- Hierbei wird für den Lenkradaktuator eine entkoppelte Regelung (weiter oben beschrieben) aktiviert, während der Lenkaktuator einen Diagnosezyklus durchläuft. Durch die Entkopplung bleibt die Durchführung des Diagnosezyklus unbemerkt für den Fahrer.
- 1 b) Diagnose im Lenkaktuator (für den Fahrer am Lenkrad wahrnehmbar):
- Hierbei wird dieselbe Diagnose wie im Beispiel 1a) ausgeführt, es erfolgt jedoch keine Entkopplung. Die ggf. auftretenden Lenkradbewegungen sind für den Fahrer wahrnehmbar.
- Dies kann bei einer Diagnose von Sensoren und Aktoren im Lenkaktuator notwendig sein.
- Durch eine Handerkennung kann der Fahrer bewusst davon abgehalten werden, während des Diagnosezyklus in das Lenkrad einzugreifen, sodass die Diagnose ungestört durchgeführt werden kann.
- 2) Diagnose im Lenkradaktuator:
- Hierbei wird für den Lenkradaktuator ein Diagnosezyklus durchlaufen. Durch die Entkopplung bleibt die Durchführung des Diagnosezyklus für den Lenkaktuator folgenlos. Durch eine
- Handerkennung kann eine Situation erkannt werden, in welcher der Fahrer die Hände nicht am Lenkrad hat und in welcher die Diagnose dann durchlaufen wird.
- 1a) Diagnosis in the steering actuator (not noticeable by the driver on the steering wheel):
- Here, a decoupled control system (described above) is activated for the steering wheel actuator while the steering actuator goes through a diagnostic cycle. Due to the decoupling, the execution of the diagnostic cycle remains unnoticed by the driver.
- 1 b) Diagnosis in the steering actuator (perceivable by the driver on the steering wheel):
- The same diagnosis is carried out as in example 1a), but there is no decoupling. Any steering wheel movements that may occur are noticeable to the driver.
- This may be necessary when diagnosing sensors and actuators in the steering actuator.
- Hand recognition can consciously prevent the driver from touching the steering wheel during the diagnostic cycle, so that the diagnosis can be carried out undisturbed.
- 2) Diagnostics in the steering wheel actuator:
- A diagnostic cycle is run through for the steering wheel actuator. Due to the decoupling, the execution of the diagnostic cycle for the steering actuator has no consequences. By a
- Hand detection can be used to detect a situation in which the driver does not have his hands on the steering wheel and in which the diagnosis is then carried out.
Die Durchführung von Diagnosezyklen kann folgende Punkte umfassen:
- - mechanische Leichtgängigkeit: Erkennung von Defekten (bspw. Riemenabriss/Sprung etc.),
- - mechanische / elektrische Schwergängigkeit: Erkennung von Verschmutzungen und/oder Blockierungen, oder elektrischer Motor der Aktuatoren erzeugt nicht ausreichend Kraft um Schwergängigkeit zu überwinden,
- - Diagnosefunktion für Leistungselektronik / Motor: über Erfassen / Auswerten des Phasenstroms (Batteriestroms) können Defekte erkannt werden,
- - Diagnosefunktion Winkelsensorik: Motorbewegung und Vergleich der Winkel (verschiedene Messprinzipien können hierbei Common-Cause Fehler (CCF) reduzieren.
- - mechanical ease of movement: detection of defects (e.g. belt break/crack etc.),
- - mechanical / electrical sluggishness: detection of contamination and/or blockages, or the electric motor of the actuators does not generate sufficient force to overcome sluggishness,
- - Diagnostic function for power electronics / motor: defects can be detected by detecting / evaluating the phase current (battery current),
- - Diagnostic function angle sensors: motor movement and comparison of the angles (different measuring principles can reduce common cause errors (CCF).
Mit der Durchführung der Diagnosezyklen können latente Fehler von mechanischen oder elektronischen Komponenten in den Teilsystemen (Lenkradaktuator, Lenkaktuator) erkannt und hierdurch die Zuverlässigkeit des Notlaufbetriebs im Falle des Ausfalls einer Redundanz erhöht werden. Besonders für potentielle CCF der mechanischen Bauteile ergibt sich die Möglichkeit, durch regelmäßige Diagnosezyklen verschleißbedingte Schädigungen rechtzeitig zu erkennen und einen für den Fahrer sicheren Zustand des Fahrzeugs einzunehmen. Durch die Möglichkeit der Entkopplung der Aktuatoren im beschriebenen Steer-by-Wire-Lenksystem ist eine robuste Auslegung der Erkennungsmechanismen möglich, da sich verschleißbedingte Schädigungen in der Regel bei hohen Leistungsanforderungen bemerkbar machen. Insbesondere können die Aktuatoren bei vorliegender Entkopplung auch in Betriebsbereichen betrieben werden, die bei einer Kopplung nicht umgesetzt werden können (z.B. Extremalwerte etc.).By carrying out the diagnostic cycles, latent errors in mechanical or electronic components in the subsystems (steering wheel actuator, steering actuator) can be detected, thereby increasing the reliability of emergency operation in the event of a redundancy failure. Particularly for potential CCF of mechanical components, it is possible to detect wear-related damage in a timely manner through regular diagnostic cycles and to ensure that the vehicle is in a safe state for the driver. The possibility of decoupling the actuators in the steer-by-wire steering system described enables a robust design of the detection mechanisms, since wear-related damage usually becomes noticeable when high performance requirements are required. In particular, when there is decoupling, the actuators can also be operated in operating ranges that cannot be implemented with a coupling (e.g. extreme values, etc.).
Weitere Merkmale zur Ausgestaltung des Steer-by-Wire-Lenksystems ergeben sich aus der Beschreibung von Ausgestaltungen des Verfahrens. Die Vorteile des Steer-by-Wire-Lenksystems sind hierbei jeweils die gleichen wie bei den Ausgestaltungen des Verfahrens.Further features for the design of the steer-by-wire steering system result from the description of embodiments of the method. The advantages of the steer-by-wire steering system are the same as in the embodiments of the method.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Steer-by-Wire-Lenksystems; -
2 ein schematisches Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben eines Steer-by-Wire-Lenksystems;
-
1 a schematic representation of an embodiment of the steer-by-wire steering system; -
2 a schematic flow diagram of an embodiment of the method for operating a steer-by-wire steering system;
Die
Der Lenkaktuator 2 ist zum Einstellen einer zumindest aus einem an einem Lenkrad 50 erfassten Lenkradwinkel 10 abgeleiteten Soll-Lenkgröße 20 an mindestens einem lenkbaren Rad 51 eingerichtet. Die Soll-Lenkgröße 20 kann beispielsweise eine Soll-Zahnstangenposition bzw. eine Soll-Lenkhubstangenposition oder ein Soll-Lenkwinkel sein. Der Lenkradwinkel 10 wird mittels eines Lenkradwinkelsensors (nicht gezeigt) erfasst. Der Lenkradwinkelsensor kann auch Teil des Lenkradaktuators sein. Der Lenkaktuator 2 umfasst insbesondere eine elektrische Maschine, die über ein Ritzel eine Zahnstangenposition verändern kann und hierdurch die Soll-Lenkgröße 20 einstellt.The
Der Lenkradaktuator 3 ist zum Einstellen eines zumindest aus einer erfassten Ist-Lenkgröße 21 des mindestens einen lenkbaren Rads 51 abgeleiteten Rückkopplungsmoments 11 an dem Lenkrad 50 eingerichtet. Die Ist-Lenkgröße 21 kann beispielsweise eine Ist-Zahnstangenposition bzw. eine Ist-Lenkhubstangenposition oder ein Ist-Lenkwinkel sein. Der Lenkradaktuator 3 umfasst insbesondere eine elektrische Maschine, die ein Drehmoment am Lenkrad 50 aufbringen kann, wodurch ein aus zumindest der Ist-Lenkgröße 21 abgeleiteter Soll-Lenkradwinkel 12 einstellt werden kann. Die Ist-Lenkgröße 21 wird mittels eines geeigneten Lenkgrößensensors (nicht gezeigt) erfasst, der auch Teil des Lenkaktuators 2 sein kann.The
Das Lenkaktuatormodul 4 ist zum Regeln des Lenkaktuators 2 unter Verwendung von ersten Regelparametern 6 eingerichtet. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen PID-Regler handeln. Die Eingangsgröße des PID-Reglers ist dann insbesondere die bestimmte Soll-Lenkgröße 20.The steering actuator module 4 is set up to control the
Das Lenkradaktuatormodul 5 ist zum Regeln des Lenkradaktuators 3 unter Verwendung von zweiten Regelparametern 7 eingerichtet. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen PID-Regler handeln. Die Eingangsgröße des PID-Reglers ist dann insbesondere die Lenkgrößendifferenz, insbesondere eine Zahnstangenpositionsdifferenz bzw. Lenkhubstangendifferenz oder Lenkwinkeldifferenz.The steering wheel actuator module 5 is set up to control the
Im normalen Betrieb arbeiten die Regelungen des Lenkaktuatormoduls 4 und des Lenkradaktuatormoduls 5 insbesondere vollständig synchron, das heißt eine Bewegung am Lenkrad 50 führt zu einer Änderung der Ist-Lenkgröße 21 und eine Bewegung der Räder 51 bzw. eine Änderung der Ist-Lenkgröße 21 führt zu einem Rückkopplungsmoment 11 und einer Änderung des Lenkradwinkels am Lenkrad 50. Hierbei sind die ersten und zweiten Regelparameter 6, 7 insbesondere derart gewählt, dass ein Lenkgefühl wie bei einer elektromechanischen Lenkung ausgestaltet ist.In normal operation, the controls of the steering actuator module 4 and the steering wheel actuator module 5 work in particular completely synchronously, that is, a movement on the
Das Lenkradaktuatormodul 5 ist dazu eingerichtet, in mindestens einer ausgewählten Fahrsituation bei der Regelung des Lenkradaktuators 3 geänderte zweite Regelparameter 7x zu verwenden oder rückkopplungslos zu regeln. Hierdurch kann insbesondere eine Kopplung zwischen dem Lenkrad 50 und den Rädern 51 gedämpft oder vollständig aufgehoben werden. Im Rahmen der Änderung kann beispielsweise das Rückkopplungsmoment 11 mittels eines hierfür geeigneten Vorfaktors reduziert werden. Das Lenkradaktuatormodul 5 erhält hierzu beispielsweise ein Steuersignal 15, dass die Änderung von den zweiten Regelparametern 7 zu den geänderten zweiten Regelparametern 7x bewirkt. Das Steuersignal 15 kann beispielsweise von einer Fahrzeugsteuerung 52 eines Fahrzeugs erzeugt und bereitgestellt werden, in welchem das Steer-by-Wire-Lenksystem 1 verbaut ist.The steering wheel actuator module 5 is set up to use changed second control parameters 7x or to regulate them without feedback in at least one selected driving situation when controlling the
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass für unterschiedliche ausgewählte Fahrsituationen unterschiedliche geänderte zweite Regelparameter 7x vorgesehen sind bzw. verwendet werden.In particular, it can be provided that different changed second control parameters 7x are provided or used for different selected driving situations.
Es kann vorgesehen sein, dass in mindestens einer ausgewählten weiteren Fahrsituation geänderte erste Regelparameter 6x bei der Regelung des Lenkaktuators 2 verwendet werden oder der Lenkaktuator 2 unabhängig von dem Lenkradwinkel 10 geregelt wird. Im Rahmen der Änderung kann beispielsweise eine Geschwindigkeit, mit der eine Regelabweichung abgebaut wird, beispielsweise durch Vorgabe einer geänderten maximalen Zahnstangengeschwindigkeit, reduziert werden. Das Lenkaktuatormodul 4 erhält hierzu beispielsweise ebenfalls das Steuersignal 15 (oder ein anderes hierfür vorgesehenes Steuersignal), dass die Änderung von den ersten Regelparametern 6 zu den geänderten ersten Regelparametern 6x bewirkt.It can be provided that in at least one selected further driving situation changed first control parameters 6x are used in the control of the
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass für unterschiedliche ausgewählte weitere Fahrsituationen unterschiedliche geänderte erste Regelparameter 6x vorgesehen sind bzw. verwendet werden.In particular, it can be provided that different changed first control parameters 6x are provided or used for different selected further driving situations.
Es kann vorgesehen sein, dass eine ausgewählte Fahrsituation festgestellt wird, wenn eine Änderungsgeschwindigkeit der erfassten Ist-Lenkgröße 21 größer oder gleich einem vorgegebenen Maximalwert ist. Hierzu wird aus einem zeitlichen Verlauf der erfassten Ist-Lenkgröße 21 eine Änderungsgeschwindigkeit bestimmt, beispielsweise mittels des Lenkaktuatormoduls 4, und mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen. Bei Erreichen oder Überschreiten des vorgegebenen Schwellwertes wird die ausgewählte Fahrsituation festgestellt und in der Folge werden die zweiten Regelparameter 7 geändert zu den geänderten zweiten Regelparametern 7x. Hierzu kommuniziert das Lenkaktuatormodul 4 mit dem Lenkradaktuatormodul 5.It can be provided that a selected driving situation is determined when a rate of change of the detected actual steering variable 21 is greater than or equal to a predetermined maximum value. For this purpose, a rate of change is determined from a time profile of the detected actual steering variable 21, for example by means of the steering actuator module 4, and compared with a predetermined threshold value. When the predetermined threshold value is reached or exceeded, the selected driving situation is determined and subsequently the second control parameters 7 are changed to the changed second control parameters 7x. For this purpose, the steering actuator module 4 communicates with the steering wheel actuator module 5.
Es kann vorgesehen sein, dass eine ausgewählte weitere Fahrsituation festgestellt wird, wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als ein vorgegebener Geschwindigkeitsschwellwert ist. Hierzu fragt das Lenkradmodul 4 die Fahrzeuggeschwindigkeit 16 beispielsweise bei der Fahrzeugsteuerung 52 ab und vergleicht die abgefragte Fahrzeuggeschwindigkeit 16 mit dem vorgegebenen Geschwindigkeitsschwellwert. Unterschreitet die abgefragte Fahrzeuggeschwindigkeit 16 den vorgegebenen Geschwindigkeitsschwellwert, wird eine ausgewählte weitere Fahrsituation festgestellt und das Lenkaktuatormodul 4 ändert die ersten Regelparameter 6 in die geänderten ersten Regelparameter 6x. Es kann hierbei auch vorgesehen sein, dass für unterschiedliche ausgewählte weitere Fahrsituationen unterschiedliche weitere erste Regelparameter 6x vorgesehen sind bzw. verwendet werden.It can be provided that a selected further driving situation is determined when a vehicle speed is less than a predetermined speed threshold. For this purpose, the steering wheel module 4 queries the vehicle speed 16, for example from the
Es kann vorgesehen sein, dass eine ausgewählte Fahrsituation und/oder eine ausgewählte weitere Fahrsituation festgestellt wird, wenn Fahrbahnunebenheiten erkannt werden. Hierzu kann eine Fahrbahn beispielsweise mittels einer Kamera (nicht gezeigt) erfasst und Fahrbahnunebenheiten in erfassten Kameraabbildungen erkannt werden. Dies erfolgt insbesondere mittels einer Kamera des Fahrzeugs. Grundsätzlich kann das Steer-by-Wire-Lenksystem 1 aber auch eine oder mehrere Kameras zu diesem Zweck aufweisen. Das Erkennen der Fahrbahnunebenheiten kann mittels der Fahrzeugsteuerung 52 oder einer sonstigen Einrichtung (nicht gezeigt) des Fahrzeugs durchgeführt werden. Die Fahrzeugsteuerung 52 übermittelt im Fall von erkannten Fahrbahnunebenheiten dann das entsprechende Steuersignal 15 an das Lenkaktuatormodul 4 und/oder das Lenkradaktuatormodul 5.It can be provided that a selected driving situation and/or a selected further driving situation is determined when uneven road surfaces are detected. For this purpose, a road can be recorded, for example, using a camera (not shown) and uneven road surfaces can be recognized in captured camera images. This is done in particular using a camera on the vehicle. In principle, the steer-by-
Es kann vorgesehen sein, dass ein Übergang zwischen den Regelparametern 6, 7 und den geänderten Regelparametern 6x, 7x und/oder ein Übergang zwischen einer Regelung mit zweiten Regelparametern 7, 7x und einer rückkopplungslosen Regelung und/oder ein Übergang zwischen einer Regelung mit ersten Regelparametern 6, 6x und einer Lenkradwinkel-unabhängigen Regelung schrittweise erfolgt. Beispielsweise kann ein solcher Übergang durch lineares Überblenden/Überführen der Regelparameter 6, 6x, 7, 7x erfolgen oder mit Hilfe einer anderen (mathematischen) Übergangsvorschrift.It can be provided that a transition between the control parameters 6, 7 and the changed control parameters 6x, 7x and/or a transition between a control with second control parameters 7, 7x and a feedback-free control and/or a transition between a control with first control parameters 6, 6x and a steering wheel angle-independent control step by step. For example, such a transition can take place by linearly blending/transferring the control parameters 6, 6x, 7, 7x or with the help of another (mathematical) transition rule.
Es kann vorgesehen sein, dass während und/oder beim Beenden der rückkopplungslosen Regelung und/oder der Lenkradwinkel-unabhängigen Regelung eine Regelung mit vorgegebenen Regelparametern 8, 9 erfolgt. Vorgegebene Regelparameter 8, 9 können beispielsweise den letzten Regelparametern 6, 7 vor dem Entkoppeln entsprechen.It can be provided that control with predetermined control parameters 8, 9 takes place during and/or at the end of the feedback-free control and/or the steering wheel angle-independent control. Predetermined control parameters 8, 9 can, for example, correspond to the last control parameters 6, 7 before decoupling.
Es kann vorgesehen sein, dass in der Vergangenheit verwendete Regelparameter 6, 7 gespeichert werden, wobei während und/oder beim Beenden der rückkopplungslosen Regelung und/oder der Lenkradwinkel-unabhängigen Regelung eine Regelung unter Berücksichtigung der gespeicherten Regelparameter 6, 7 erfolgt. Hierzu weisen die Aktuatormodule 4, 5 beispielsweise Speicher (nicht gezeigt) auf, in denen die zuletzt verwendeten Regelparameter 6, 7 hinterlegt werden und bei Bedarf wieder abgerufen und insbesondere als vorgegebene Regelparameter 8, 9 verwendet werden können.It can be provided that control parameters 6, 7 used in the past are stored, with control taking into account the stored control parameters 6, 7 taking place during and/or upon termination of the feedback-free control and/or the steering wheel angle-independent control. For this purpose, the actuator modules 4, 5 have, for example, memories (not shown) in which the last used control parameters 6, 7 are stored and can be called up again if necessary and in particular used as predetermined control parameters 8, 9.
Es kann vorgesehen sein, dass eine Funktionsfähigkeit des Lenkradaktuators 3 während der rückkopplungslosen Regelung des Lenkradaktuators 5 überprüft wird und/oder dass eine Funktionsfähigkeit des Lenkaktuators 2 während der Lenkradwinkel-unabhängigen Regelung des Lenkaktuators 2 überprüft wird. Hierdurch kann beispielsweise nach dem Starten des Fahrzeuges vor Fahrtbeginn eine Funktionsfähigkeit des Lenkradaktuators 3 und/oder des Lenkaktuators 4 überprüft werden, wie dies voranstehend in der allgemeinen Beschreibung bereits beschrieben wurde.It can be provided that the functionality of the
Die
In Maßnahme 101 wird der Lenkradaktuator zum Einstellen eines zumindest aus einer erfassten Ist-Lenkgröße des mindestens einen lenkbaren Rades abgeleiteten Rückkopplungsmoments an dem Lenkrad unter Verwendung von zweiten Regelparametern geregelt.In
In Maßnahme 102 wird überprüft, ob eine ausgewählte Fahrsituation vorliegt oder nicht. Eine solche ausgewählte Fahrsituation kann beispielsweise vorliegen, wenn Fahrbahnunebenheiten erkannt werden und in der Folge ein Steuersignal von einer Fahrzeugsteuerung oder einer sonstigen Einrichtung von dem Lenkradaktuatormodul empfangen wird. Liegt keine ausgewählte Situation vor, so wird mit Maßnahme 101 fortgefahren.Measure 102 checks whether a selected driving situation exists or not. Such a selected driving situation can exist, for example, when bumps in the road are detected and a control signal from a vehicle control or other device is subsequently received by the steering wheel actuator module. If there is no selected situation, proceed to
Liegt hingegen eine ausgewählte Fahrsituation vor, so wird mit Maßnahme 103 fortgefahren. In Maßnahme 103 werden die zweiten Regelparameter geändert und die Regelung erfolgt mit den geänderten zweiten Regelparametern. Es kann hierbei vorgesehen sein, dass die Änderung unter Berücksichtigung der jeweils vorliegenden ausgewählten Fahrsituation erfolgt, sodass für die unterschiedlichen ausgewählten Fahrsituationen jeweils unterschiedliche geänderte zweite Regelparameter verwendet werden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass rückkopplungslos geregelt wird.If, on the other hand, there is a selected driving situation, the process continues with
In Maßnahme 104 wird überprüft, ob die ausgewählte Fahrsituation noch vorliegt oder nicht. Liegt die ausgewählte Fahrsituation noch vor, so wird mit Maßnahme 103 fortgefahren. Ist die ausgewählte Fahrsituation hingegen beendet, so wird mit Maßnahme 101 fortgefahren, das heißt, es wird wieder mit den ursprünglichen zweiten Regelparametern geregelt.Measure 104 checks whether the selected driving situation still exists or not. If the selected driving situation still exists, the process continues with
Die Maßnahmen 201 bis 204 werden in analoger Weise ausgeführt, wobei die Maßnahmen hierbei ausgewählte weitere Fahrsituationen und erste Regelparameter sowie alternativ eine Lenkradwinkel-unabhängige Regelung betreffen.
Weitere Ausführungsformen des Verfahren wurden voranstehend bereits mit Bezug auf das Steer-by-Wire-Lenksystem beschrieben.Further embodiments of the method have already been described above with reference to the steer-by-wire steering system.
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- Steer-by-Wire-LenksystemSteer-by-wire steering system
- 22
- LenkaktuatorSteering actuator
- 33
- LenkradaktuatorSteering wheel actuator
- 44
- LenkaktuatormodulSteering actuator module
- 55
- LenkradaktuatormodulSteering wheel actuator module
- 66
- erste Regelparameterfirst control parameters
- 6x6x
- geänderte erste Regelparameterchanged first control parameters
- 77
- zweite Regelparametersecond control parameter
- 7x7x
- geänderte zweite Regelparameterchanged second control parameters
- 88th
- vorgegebene Regelparameterspecified control parameters
- 99
- vorgegebene Regelparameterspecified control parameters
- 1010
- (Ist-)Lenkradwinkel(Actual) steering wheel angle
- 1111
- Rückkopplungsmomentfeedback moment
- 1212
- Soll-LenkradwinkelTarget steering wheel angle
- 1515
- SteuersignalControl signal
- 1616
- FahrzeuggeschwindigkeitVehicle speed
- 2020
- Soll-LenkgrößeTarget steering size
- 2121
- Ist-LenkgrößeActual steering size
- 5050
- Lenkradsteering wheel
- 5151
- Radwheel
- 5252
- FahrzeugsteuerungVehicle control
- 100-104100-104
- Maßnahmen des VerfahrensMeasures of the procedure
- 200-204200-204
- Maßnahmen des VerfahrensMeasures of the procedure
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102019108166 A1 [0004]DE 102019108166 A1 [0004]
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Citations (4)
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