DE10392688B4

DE10392688B4 - Steuerverfahren für eine elektrische Servolenkung

Info

Publication number: DE10392688B4
Application number: DE10392688T
Authority: DE
Inventors: Richard Chauvel-Sanz; Jean-Marc Kasbarian
Original assignee: JTEKT Europe SAS
Current assignee: JTEKT Europe SAS
Priority date: 2002-05-23
Filing date: 2003-05-20
Publication date: 2010-04-08
Anticipated expiration: 2023-05-21
Also published as: FR2839936B1; DE10392688T5; FR2839936A1; AU2003249411A1; WO2003099634A1

Abstract

Steuerverfahren für eine elektrische Servolenkung, wobei in eine elektronische Steuereinheit (1) der elektrischen Servolenkung mindestens ein Parameter eingegeben und ausgewertet wird, der für eine Höhe einer am Fahrzeug herrschenden Temperatur (T) repräsentativ ist, um einen automatischen Ausgleich der Veränderungen der mechanischen Eigenschaften der Servolenkung, umfassend die Schwankung des Reibungskoeffizienten bewegter Teile, in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur sicherzustellen, wobei der Parameter aus einem Temperatursignal, das von einem Temperaturfühler (2) geliefert wird, der sich an einem Teil des betreffenden Fahrzeugs außerhalb der Servolenkung befindet, oder aus einem Temperatursignal gebildet wird, das von einem Temperaturfühler (2) geliefert wird, der sich an einem Teil des Lenkungssystems des betreffenden Fahrzeugs befindet, oder ein Signal ist, das aus einer Modellberechnung der Temperatur des mechanischen Teils der elektrischen Servolenkung stammt, wobei dieses Signal von einer elektronischen Steuereinheit (1) der elektrischen Servolenkung berechnet wird, wobei die Steuereinheit (1) den Parameter verarbeitet bzw. auswertet, um die Auswirkungen von Temperaturschwankungen...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Kraftfahrzeuge, die mit einer Servolenkung bzw. Kraftfahrzeugservolenkung bzw. Lenkungssystem der elektrischen Bauart ausgestattet sind. Diese Erfindung bezieht sich im Spezielleren auf ein Steuerverfahren für eine elektrische Servolenkung.
Eine elektrische Servolenkung besitzt einen elektrischen Hilfsmotor, der ein Drehmoment oder eine Kraft an die Lenksäule, das Lenkungsritzel oder die Zahnstange anlegt. Wenn die Unterstützung der Lenkung beansprucht wird, fließt ein mehr oder weniger starker Strom durch die Wicklungen des elektrischen Hilfsmotors.
Die Steuerung einer elektrischen Servolenkung wird für gewöhnlich von einer elektronischen Einheit bewerkstelligt, insbesondere einer elektronischen Rechen- oder Steueereinheit, der die „Logik” zur Steuerung dieser Servolenkung enthält, und der auch in seinem elektronischen Speicher die Steuergesetze für die Servolenkung abspeichert. Diese Gesetze legen die Pegel des elektrischen Stroms oder irgendwelche andere Daten fest, die einen Einstellwert darstellen, der auf den elektrischen Hilfsmotor in Abhängigkeit eines oder mehrerer Parameter anzuwenden ist, der/die den momentanen Zustand des Fahrzeugs und/oder die Einwirkungen durch den Fahrers dieses Fahrzeugs beschreibt/beschreiben.
Um bei einer elektrischen Servolenkung die Servostufe einzustellen, werden somit für gewöhnlich wie folgt verwendet:

– der Servolenkung innewohnende Parameter wie das Drehmoment, das an die Lenksäule angelegt wird, der Einschlagwinkel, die Drehgeschwindigkeit des Lenkrads, etc.;
– äußere, dem Fahrzeug eigene Parameter: Geschwindigkeit des Fahrzeugs, Drehzahl des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs, etc.

Es ist jedoch festzustellen, dass bestimmte mechanische, lenkungsinterne oder -externe Eigenschaften des Fahrzeugs je nach der Betriebstemperatur schwanken und die durch den Rechner (wie vorstehend beschrieben) gesteuerte Servofunktion verändern können. Beispielsweise kann eine Schwankung des Reibungskoeffizienten von beweglichen Teilen die Servofunktion auf unerwünschte Weise verändern.
Die DE 199 02 516 A1 beschreibt ein Kraftfahrzeugservolenkungssystem, das einen Antriebsmotor zur Betätigung des Lenksystems und eine Steuerung umfasst. Die Steuerung regelt die Höhe der unterstützenden Kraft, die durch den Motor zur Verfügung gestellt wird. Das System hat des Weiteren einen Sensor, der die Temperatur des Antriebsmotors erfasst. Die Steuerung ist derart angepasst, dass sie die elektrische Charakteristik des Motors gemäß dessen Temperatur bei der Ansteuerung des Motors berücksichtigt.
Ein weiteres Servolenksystem geht aus der EP 0 943 528 A2 hervor. Die Steuerung des Servolenksystems berücksichtigt – wie aus den dortigen Figuren ersichtlich – mehrere Parameter. Diese Parameter umfassen unter anderem die Motortemperatur des Antriebsmotors.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die Nachteile des Stands der Technik abzuschaffen, indem sie eine Weiterentwicklung für elektrische Servolenkungen bereitstellt, die einen automatischen Ausgleich von Veränderungen der mechanischen Eigenschaften der Servolenkung in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur ermöglicht, um eine optimale Servofunktion zu gewährleisten.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Steuerverfahren für eine elektrische Servolenkung mit den Merkmalen des Anspruch 1. Sinnvolle Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, in die elektronische Steuereinheit der elektrischen Servolenkung mindestens einen Parameter einzugeben und dort zu verarbeiten, der für die Höhe einer im Fahrzeug herrschenden Temperatur steht, wobei die elektronische Steuereinheit diesen Parameter so verarbeitet, dass die Veränderungen der Reibungskoeffizienten beweglicher Teile der Servolenkung ausgeglichen werden.
Somit besteht der Erfindungsgedanke darin, ausgehend von einem oder mehreren Parameter/n, der/die für die Höhe einer Temperatur steht/stehen, die unerwünschten Auswirkungen von Temperaturveränderungen auf den Reibungskoeffizienten beweglicher Teile der Servolenkung elektronisch auszugleichen, um eine von diesen Temperaturveränderungen unabhängige Servofunktion zu erhalten, die auf ihrer optimalen Stufe gehalten wird. Die vorgeschlagene Lösung wird in der Steuereinheit umgesetzt, die die elektrische Servolenkung steuert, was diese Lösung einfach, wirtschaftlich und leicht auf alle besonderen Anwendungsfälle anwendbar macht.
Der oder die für die Höhe einer Temperatur stehende/n Parameter, der/die hier in der Steuereinheit der elektrischen Servolenkung eingegeben und dort verarbeitet wird/werden, können für interne und/oder externe Temperaturen der Servolenkung selbst stehen. Insbesondere kann der typische Parameter bestehen aus:

– einem Temperatursignal, das von einem Temperaturfühler abgegeben wird, der sich an einem Teil des betreffenden Fahrzeugs außerhalb der Servolenkung befindet, beispielsweise einem Temperaturfühler, der sich am Lufteinlass des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs befindet;
– einem Temperatursignal, das von einem Temperaturfühler abgegeben wird, der sich an einem Teil der Servolenkung des betreffenden Fahrzeugs befindet, beispielsweise einem Fühler, der die Temperatur der Leistungsschalter der elektronischen Steuereinheit der elektrischen Servolenkung liefert;
– einem Signal, das aus einer modellhaften Berechnung der Temperatur des mechanischen Teils der elektrischen Servolenkung stammt, wobei dieses Signal von der Steuereinheit der elektrischen Servolenkung berechnet wird; ein solches Signal ermöglicht es, aus einer Zusammenfassung von internen und/oder externen Parametern der Servolenkung die Temperatur der mechanischen Teile zu schätzen, welche die Lenkhilfe der Lenkung beeinflussen können.

Die Verarbeitung des für die Höhe einer Temperatur stehenden Signals im Hinblick auf den Erhalt des gewünschten Ausgleichs kann je nach der in der elektronischen Steuereinheit der elektrischen Servolenkung eingesetzten „Logik” verschiedene Formen annehmen:
Nach einer Ausführungsform des erfindungsgegenständlichen Verfahrens besteht die Verarbeitung des für die Höhe einer Temperatur stehenden Signals darin, in der elektronischen Steuereinheit der elektrischen Servolenkung eines von mehreren „Kennfeldern” von Hilfskraftkurven in Abhängigkeit von dem für die Höhe einer Temperatur stehenden Signals auszuwählen.
Dies wird beispielhaft durch das Diagramm von 1 der beigefügten Schemazeichnung dargestellt, das die Schwankungskurven eines elektrischen Ausgleichsstroms A in Abhängigkeit von einem lenkungssystemeigenen oder -fremden Parameter Pn angibt, wobei der Strom A zum Tragen kommt, um den Einstellwert einzustellen, der auf eine an sich bekannte Weise auf den elektrischen Hilfsmotor anzuwenden ist. Erfindungsgemäß wird das für die Höhe einer Temperatur T stehende Signal hier berücksichtigt, indem eine erste Kurve (unterbrochene Linie) angewandt wird, wenn die Höhe der Temperatur T zwischen zwei vorbestimmten Temperaturwerten T0 und T1 liegt, und eine zweite Kurve (durchgezogene Linie), wenn die Höhe der Temperatur T höher ist, im Spezielleren zwischen zwei vorbestimmten Temperaturwerten T1 und T2 liegt. Selbstverständlich können auch andere Kurven für andere Temperaturhöhen angewandt werden, die durch das in das System eingegebene Signal T dargestellt werden.
Nach einer anderen Ausführungsform des erfindungsgegenständlichen Verfahrens besteht die Verarbeitung des für die Höhe einer Temperatur stehenden Signals darin, in Abhängigkeit von diesem typischen Signal eine Steuervariable zu gewichten, die bei der Bestimmung des Einstellwerts zum Tragen kommt, der auf den elektrischen Hilfsmotor angewandt werden soll. Diese Gewichtung lässt sich insbesondere in Form der Multiplikation der Steuervariablen mit einem variablen Koeffizienten oder einer variablen „Verstärkung” durchführen, die von der Temperatur abhängt, die durch das vorgenannte typische Signal angegeben wird, um eine korrigierte Steuervariable bereitzustellen und dann zu berücksichtigen, welche den gewünschten Ausgleich sicherstellt.
Diese Variante wird immer noch beispielhaft durch das Diagramm von 2 der beigefügten Schemazeichnung dargestellt, das die Veränderung der Verstärkung G angibt, die auf eine Steuervariable IO der elektrischen Servolenkung in Abhängigkeit von der Temperatur T angewandt wird. Am Ende wird auch eine korrigierte Steuervariable IOc erhalten, die genutzt wird, um den auf den elektrischen Hilfsmotor anzuwendenden Einstellwert einzustellen.
Um das erfindungsgegenständliche Verfahren darzustellen und zusammenzufassen, umfasst die Zeichnung in 3 noch ein Übersichtsschema, das die elektroni sche Steuereinheit 1 der elektrischen Servolenkung in Blockform erscheinen lässt, wobei der Rechner verschiedene Parameter Pn empfängt, die den momentanen Zustand des Fahrzeugs und/oder die Einwirkungen durch den Fahrer des Fahrzeugs beschreiben. Darüber hinaus empfängt die Steuereinheit 1 hier das für die Höhe einer Temperatur T stehende Signal, wobei dieses Signal von einem Temperaturfühler 2 geliefert wird, der sich an einem Teil des betreffenden Fahrzeugs befindet, der zu der Servolenkung gehört oder außerhalb dieser liegt. Der Ausgang der Steuereinheit 1 liefert den korrigierten Einstellwert IOc (wobei hier die der Ausführungsform von 2 eigenen Bezeichnungen wieder aufgenommen werden), welcher zum elektrischen Hilfsmotor 3 der Lenkung geleitet wird. Dieser Elektromotor 3 entwickelt selbst ein Drehmoment oder eine Hilfskraft F, das/die hier so korrigiert wird, dass die erfassten Temperaturschwankungen ausgeglichen werden.
Man würde den Rahmen der Verfahrens der Erfindung, wie es in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, wie auch immer insbesondere das für die Höhe einer Temperatur stehende Signal sein mag, nicht verlassen, wenn dieses Signal eine kennzeichnende gemessene oder berechnete Temperatur angäbe, und wie auch immer das Lenkhilfegesetz oder die Steuervariable der elektrischen Servolenkung sein mag, die ausgewählt und korrigiert wird, um die gewünschte Ausgleichswirkung zu erzielen.

Claims

Steuerverfahren für eine elektrische Servolenkung, wobei in eine elektronische Steuereinheit (1) der elektrischen Servolenkung mindestens ein Parameter eingegeben und ausgewertet wird, der für eine Höhe einer am Fahrzeug herrschenden Temperatur (T) repräsentativ ist, um einen automatischen Ausgleich der Veränderungen der mechanischen Eigenschaften der Servolenkung, umfassend die Schwankung des Reibungskoeffizienten bewegter Teile, in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur sicherzustellen, wobei der Parameter aus einem Temperatursignal, das von einem Temperaturfühler (2) geliefert wird, der sich an einem Teil des betreffenden Fahrzeugs außerhalb der Servolenkung befindet, oder aus einem Temperatursignal gebildet wird, das von einem Temperaturfühler (2) geliefert wird, der sich an einem Teil des Lenkungssystems des betreffenden Fahrzeugs befindet, oder ein Signal ist, das aus einer Modellberechnung der Temperatur des mechanischen Teils der elektrischen Servolenkung stammt, wobei dieses Signal von einer elektronischen Steuereinheit (1) der elektrischen Servolenkung berechnet wird, wobei die Steuereinheit (1) den Parameter verarbeitet bzw. auswertet, um die Auswirkungen von Temperaturschwankungen auf die Servolenkung auszugleichen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturfühler (2), ein Fühler ist, der die Temperatur (T) der Leistungsschalter der Steuereinheit (1) der elektrischen Servolenkung liefert.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitung bzw. Auswertung des mindestens einen Parameters darin besteht, in der elektronischen Steuereinheit (1) der elektrischen Servolenkung eines von mehreren „Kennfeldern” von Hilfskraftkurven (A) in Abhängigkeit von dem Temperatursignal auszuwählen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitung bzw. Auswertung des mindestens einen Parameters darin besteht, in Abhängigkeit von dem Temperatursignal eine Steuervariable (IO) zu gewichten, die bei der Bestimmung des Einstellwerts zum Tragen kommt, der auf den elektrischen Hilfsmotor (3) angewandt werden soll.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtung in Form der Multiplikation der Steuervariablen (IO) mit einem variablen Koeffizienten oder einer variablen Verstärkung (G) durchgeführt wird, die von dem Temperatursignal abhängt, um eine korrigierte Steuervariable (IOc) bereitzustellen und dann zu berücksichtigen.