DE112015003513T5 - Unterstützungskompensation für aktiv gesteuerte Servolenkungssysteme - Google Patents

Unterstützungskompensation für aktiv gesteuerte Servolenkungssysteme Download PDF

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Abstract

Ein Servolenkungssystem umfasst eine Steuerung zur Bereitstellung eines berechneten Drehkraftunterstützungsbedarfs bei einem Ausfall eines Lenkraddrehkraftsensors. Die Steuerung reagiert auf einen oder mehrere der Parameter Elektrisches Servolenkungssystem mit einer Steuerung zur Bereitstellung eines berechneten Drehkraftunterstützungsbedarfs bei einem Ausfall eines Lenkraddrehkraftsensors, wobei die Steuerung entweder auf eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Lenksäulenposition, eine Lenksäulengeschwindigkeit, eine Schalthebelposition, eine Gierrate des Fahrzeugs oder eine seitlichen Beschleunigung des Fahrzeugs oder mehrere dieser reagiert, um den berechneten Drehkraftunterstützungsbedarf zu erzeugen. Die Steuerung kann so betrieben werden, dass der Drehkraftunterstützungsbedarf durch Bereitstellen von (a) Reibungs- und Trägheitskompensation, (b) Fahrzeugübersteuerungskompensation, (c) Rückwärtsbewegungskompensation, (d) Dämpfungskompensation und (e) Selbstlenkprävention oder mehrere dieser verändert wird.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Nutzen der provisorischen US-amerikanischen Patentanmeldung Nr. 62/031,569, eingereicht am 31. Juli 2014, und der provisorischen US-amerikanischen Patentanmeldung Nr. 62/031,580, eingereicht am 31. Juli 2014, wobei die Offenbarungen beider Anmeldungen durch Bezugnahme hierin aufgenommen sind.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Fahrzeuglenksysteme. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Steuerung elektrischer Servolenkungssysteme für Fahrzeuge.
  • EPS-Systeme beruhen typischerweise auf einem Säulendrehkraftsensor zum Messen der Lenkbefehlseingabe des Fahrers und bringen über den Motor eine Unterstützungsdrehkraft auf die Zahnstange auf, um den Fahrer beim Lenken des Fahrzeugs zu unterstützen. In den seltenen Fällen, in denen der Säulendrehkraftsensor ausfällt, würde ein plötzlicher Verlust der von dem Motor bereitgestellten Unterstützung erfolgen, wodurch das System in einen manuellen Lenkmodus zurückgeführt würde. Frühere winkelbasierte Notlaufunterstützungssysteme setzten bei Fehlfunktionen des Säulendrehkraftsensors auf zwei Arten an: entweder der Verwendung der Differenz zwischen der anhand einer externen Lenkposition berechneten Position der oberen Säule und einer unter Verwendung der Motorposition berechneten Position der unteren Säule oder durch Verwendung der Motordrehzahl- und Motorpositionsdaten aus einer Umsetzungstabelle. Im ersteren Fall kann die Differenz zwischen den Positionen der unteren und der der oberen Säule zur Schätzung der Drehkrafteingabe des Fahrers in das Lenksystem verwendet werden. Diese geschätzte Fahrerdrehkraft kann dann zum Anfordern von Unterstützung unter Verwendung einer herkömmlichen drehkraftbasierten Steuerung verwendet werden. Dieses Verfahren erfordert jedoch das Vorhandensein mindestens eines externen Positionssensors für die obere Säule. Bei Fehlen eines derartigen externen Sensors kann die Position der oberen Säule unter Verwendung einer Motorposition geschätzt werden, die kompensiert oder durch ein Zahnradkonformitätsmodell anderweitig mit erforderlichen Lenkdrehkrafteingaben in Korrelation gesetzt wird. Die Abbildung der Zahnradkonformität erfordert typischerweise einen erheblichen Aufwand und stünde hinsichtlich einer genauen Schätzung der Drehkrafteingabe des Fahrers erheblichen Herausforderungen gegenüber. Im zweiten Fall kann eine Umsetzungstabelle auf die Schätzung einer benötigten Unterstützung auf der Grundlage von Motorpositions- und Fahrzeuggeschwindigkeitssignalen eingestellt werden. Die Genauigkeit dieses Ansatzes kann jedoch erheblich beeinträchtigt werden, wenn die Straßenbedingungen von den zur Erstellung der Einstelltafeln und Umsetzungstabellen verwendeten abweichen. Zudem werden bei dieser Methodologie nicht lineare Reaktionen des Systems wie Zahnradreibung typischerweise nicht berücksichtigt.
  • Bei der Implementierung eines winkelbasierten Verfahrens stellen sich, wie vorstehend beschrieben, mehrere Herausforderungen. Zunächst kann es sein, dass nicht in allen Systemen zusätzliche Positionssensoren für die obere Säule verfügbar sind. Die Gründe hierfür können ein Mangel an verfügbarem Stauraum oder mit dem Unterhalten von Übertragungskonzepten verbundene Kostenfragen sein. Zweitens kann die Abhängigkeit von einem einzigen, winkelbasierten Ansatz einen Selbstlenkzustand zur Folge haben, insbesondere wenn die eingestellte Unterstützung größer als die tatsächliche Zahnstangenkraft wird. Ein Selbstlenkzustand liegt vor, wenn das Fahrzeug ohne Beitrag des Fahrers weiter in eine Richtung gelenkt wird. Eine derartige Situation kann aufgrund einer Überschätzung der Zahnstangenbetätigungskraft eintreten, die zum Zustand einer übermäßigen Unterstützung führt. Dies wird besonders auf rutschigen Oberflächen oder auf Oberflächen mit niedrigem „µ-Wert“ („mü-Wert“) spürbar. Typischerweise sind Zahnstangenkräfte auf einer Straßenoberfläche mit hohem µ-Wert höher als beim Fahren auf einer Oberfläche mit einem niedrigen µ-Wert. Drittens erzeugen Bodenwellen oder Schlaglöcher bei der Verwendung nur eines einzigen Sensors vorübergehende Stoßkrafteingänge, die ein Steuerungskompensationsproblem aufwerfen. Das Lenkrad reagiert auf durch die Bodenwelle ausgeübte Zahnstangenkräfte, und der resultierende Winkel verursacht eine unbeabsichtigte Unterstützung. Bei einem normal funktionierenden EPS-System würden solche Straßenstörgrößen aufgehoben, weil sich aufgrund der Lenkträgheit augenblicklich eine entgegengesetzte Drehkraft aufgebaut hätte. Viertens ist bei der Verwendung einer winkelbasierten Steuerung auch ein im Rückwärtsgang fahrendes Fahrzeug ein Thema. Im Rückwärtsgang ist die pneumatische Spur des Reifens vor der Mitte der Aufstandsfläche des Reifens. Wenn die mechanische Spur weniger als diese pneumatische Spur ist, verläuft das Fluchtmoment in der entgegengesetzten Richtung.
  • Ein weiteres Problem tritt bei einer raschen/plötzlichen Umkehrung der Lenkrichtung relativ zur ursprünglichen Unterstützungsrichtung auf. Dieser Zustand tritt bei einer Gegenlenkbewegung zur Korrektur eines Übersteuerungszustands am deutlichsten zu Tage. Bei diesem Szenario nimmt der Fahrer eine Kurve mit einem positiven Lenkwinkel (im Uhrzeigersinn) und einer positiven Säulendrehkraft und damit einer auf die Zahnstange aufgebrachten positiven Unterstützung. Wird ein Gegenlenken angefordert, versucht der Fahrer, das Rad im Gegenuhrzeigersinn zu drehen. Dies führt dazu, dass der Fahrer eine negative Drehkraft auf das Lenkrad ausübt, während die Lenkposition noch positiv ist. Bei einem funktionsfähigen EPS-System würde die Motorunterstützung in einer negativen Richtung erfolgen, wodurch der Fahrer beim Drehen des Lenkrads in der Richtung des Gegenuhrzeigersinns unterstützt würde. In einer winkelbasierten Steuerungsumgebung bliebe die Unterstützung jedoch positiv, bis der Winkel negativ würde. Dieser Zustand steht trotz der Erzeugung einer verringerten Gegendrehkraft nach wie vor der gewünschten Lenkbewegung entgegen, was die Reaktion des Fahrers beeinträchtigt. Überdies besteht auf Oberflächen mit niedrigem µ-Wert die Möglichkeit einer Überkorrektur durch das System / den Fahrer, wodurch das Fahrzeug schwerer zu kontrollieren ist.
  • Daher wäre ein verbessertes Unterstützungskompensationsverfahren wünschenswert.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung des Grads der Lenkunterstützung in einem elektrischen Servolenkungssystem im Notlaufmodus bei einer Fehlfunktion des Drehkraftsensors basierend auf einer Bestimmung des Beginns einer Vorderreifensättigung (engl. „tire saturation“).
  • Für Fachleute gehen verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung aus der folgenden genauen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform hervor, wenn diese vor dem Hintergrund der beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER BEILIEGENDEN ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines EPS-Steuerungssystems und eines Algorithmus mit funktionalen Blöcken.
  • 2 ist eine schematische Darstellung, die Einzelheiten eines zweiteiligen funktionalen Blocks gemäß 1 zeigt.
  • 3 ist eine schematische Darstellung, die Einzelheiten eines der zweiteiligen funktionalen Blöcke gemäß 2 zeigt.
  • 4 ist eine Abbildung einer aktiven Lenkposition (ASP = Active Steering Position) in Bezug auf die Zeit.
  • 5 ist eine vergleichende Abbildung einer Unterstützungsdrehkraft und einer Gierrate in Bezug auf die Zeit.
  • 6 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines EPS-Unterstützungsbedarfsmoduls.
  • 7 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines EPS-Unterstützungsmoduls.
  • 8 ist ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zur ASP-Lenkkompensation.
  • GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Nunmehr auf die Figuren Bezug nehmend ist in 1 eine schematische Darstellung eines allgemein durch 10 bezeichneten EPS-Steuersystems mit einem Algorithmus gezeigt, der so konfiguriert ist, dass er eine Lenkunterstützungskompensation mit einer Notlaufmodusfunktion bereitstellt. Unter einem breiten Aspekt der Erfindung ist der Algorithmus so konfiguriert, dass er auf der Grundlage der folgenden Eingangssignale von den zugehörigen Sensoren einen Grad an Lenkunterstützung bestimmt: Fahrzeuggeschwindigkeit 12, Lenkposition 14, Lenkgeschwindigkeit 16, tatsächliche Gierrate 18 und tatsächliche seitliche Beschleunigung 20.
  • Wie in 1 gezeigt, berechnet ein als „geschätztes Gieren“ bezeichneter erster funktionaler Block 22 die Gierrate auf der Grundlage der (auch als „gefilterte Fahrzeuggeschwindigkeit, FVS“ bezeichneten) Fahrzeuggeschwindigkeit und der Lenkposition. Ein als „geschätzte seitliche Beschleunigung“ bezeichneter zweiter funktionaler Block 24 berechnet auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit und der geschätzten Gierrate des funktionalen Blocks 22 eine seitliche Beschleunigung. Ein als „geschätzte Gierbeschleunigung“ bezeichneter dritter funktionaler Block 26 benutzt die Schätzung der Gierrate des funktionalen Blocks 22 und berechnet die Beschleunigung der Gierrate. Ein als „Unterstützungskompensation“ bezeichneter vierter funktionaler Block 28, der, wie in 2 gezeigt, zwei Unterfunktionen umfasst, berechnet den endgültigen TSLA-Befehl 30 (TSLA = Torque Sensor Limp Home Assistance = Drehmomentsensornotlaufunterstützung).
  • Gemäß 2 bestimmen die beiden Unterfunktionen des funktionalen Blocks 28 auf der Grundlage unterschiedlicher Abbildungsüberlegungen einen linearen und einen nicht linearen Unterstützungskompensationsausgang. Im funktionalen Block 32 werden im Unterfunktionsblock für die lineare Unterstützungskompensation Schätzwerte der seitlichen und der Gierbeschleunigung verwendet, um die lineare Unterstützungskompensation zu berechnen. Im funktionalen Block 34, dem Unterfunktionsblock für die nicht-lineare Unterstützungskompensation, werden fünf Unterfunktionen zur Kompensation von Nicht-Linearitäten verwendet, die in derzeitigen Systemen häufig ignoriert oder unberücksichtigt gelassen werden.
  • In 3 ist sind ein detailliertes Ablaufdiagramm und eine schematische Darstellung des funktionalen Blocks 34 für die nicht lineare Unterstützungskompensation gemäß 2 gezeigt. Der funktionale Block 34 für die nicht lineare Unterstützungskompensation berechnet den endgültigen TSLA-Befehl unter Verwendung von vier Unterfunktionen. Der funktionale Unterblock 36 liefert eine Reibungs- und Trägheitskompensation (FIC = Friction and Inertia Compensation). Der vorstehend besprochene lineare Unterstützungskompensationsbefehl (LAC = Linear Assist Compensation) des vorstehend besprochenen funktionalen Blocks 32 berücksichtigt die Zahnradreibung nicht. Zudem existiert eine weitere Verzögerung des Unterstützungsbefehls, die durch die Kausalität des Systems induziert wird und typischerweise als Gefühl von Trägheit wahrgenommen wird. Bei einem normalen EPS sind die Verstärkungskurve und die Hochfrequenz-Unterstützungssteuerungsfunktion (HFAC-Funktion = High Frequency Assist Control) typischerweise auf eine derartige Kompensation eingestellt. Bei einer Winkelsteuerung werden die geschätzte Zahnradreibung und jede erforderliche Führung zur Kompensation des Trägheitsmoments zum linearen Unterstützungsbefehl 32 addiert, um die Zahnradreibung auf der Grundlage von Lenkgeschwindigkeit, Position und linearem Betätigungsunterstützungsbefehl zu kompensieren.
  • Der funktionale Unterblock 38 stellt eine Übersteuerungskompensation (OCS = Over Steer Compensation) bereit. Dieser funktionale Unterblock bildet einen Bestandteil einer Kompensation während eines Übersteuerungszustands. Ein Übersteuerungszustand kann unter Verwendung eines Fahrradmodells zur Definition der vorhergesagten Gierrate auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Lenkwinkels oder durch Berechnen von dBeta/dt (ay/u-Gierrate) erfasst werden. Wird dann ein Übersteuerungszustand erfasst, kann der FIC-Befehl des funktionalen Blocks 36 auf der Grundlage der Säulengeschwindigkeit mit einer zusätzlichen Verstärkung multipliziert oder zu dieser addiert werden, um den Ausgangsbefehl OSC zu erzeugen. Bei einer Ausführungsform kann dieser Befehl eine einfache Verstärkung sein, die auf die Säulengeschwindigkeit aufgebracht wird. Bei einer weiteren Ausführungsform kann sich diese Verstärkung als Funktion gemessener Parameter wie der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Lenkposition und der seitlichen Beschleunigung verändern. Wird wegen eines Gegenlenkens eine Überkorrektur erfasst, kann der Unterstützungsbedarf auf null heruntergefahren werden, um unerwünschte Lenkwirkungen zu verhindern. Bei einer Ausführungsform umfassen die Erfassung und Steuerung einer Überkorrektur wie nachstehend beschrieben die Erfassung einer Hinterreifensättigung.
  • Der funktionale Unterblock 40 stellt eine Rückwärtsbewegungskompensation (RMC = Reverse Motion Compensation) bereit. Dieser funktionale Unterblock entschärft mögliche Probleme, die auftreten können, wenn das Fahrzeug im Rückwärtsgang betrieben wird. Bei dieser Unterfunktion wird ein Fahrzeug bei der Rückwärtsfahrt durch Vergleichen des Lenkwinkels und der Gierrate erfasst. Es wird festgestellt, dass das Fahrzeug im Rückwärtsgang betrieben wird, wenn die Gierrate und der Lenkwinkel entgegengesetzte Vorzeichen haben. Wenn dieser Zustand erfasst wird, wird die Unterstützung auf null heruntergefahren. Alternativ kann auch ein Gangauswahleingang zur Erfassung des Rückwärtsbetätigungszustands verwendet werden.
  • Der funktionale Unterblock 42 stellt eine Dämpfungskompensation bereit. Das Überfahren von abrupten Straßenunregelmäßigkeiten wie Schlaglöchern kann dazu führen, dass das Zahnrad der Lenkung statt gemäß den Absichten des Fahrers vom Ende der Zahnstange zurückgetrieben wird. Ein Rückwärtsantriebsvorgang einschließlich eines Rückwärtsantriebsvorgangs von hoher Intensität kann durch Geben eines der erzeugten Lenkgeschwindigkeit entgegengesetzten Befehls abgemildert werden. Diese Funktion berechnet den RMC-Befehl, wie im funktionalen Block 40 gezeigt, um die Unterstützung auf der Grundlage der Lenkgeschwindigkeit entweder zu verringern oder zu begrenzen.
  • Der funktionale Unterblock 44 stellt ein Selbstlenkverhinderungsvermögen bereit. Ein Selbstlenken tritt typischerweise auf, sowie die Vorderreifen eine Sättigung erreichen. Der Algorithmus und insbesondere der funktionale Unterblock 44 stellt dieses Ereignis in Echtzeit fest und hält die EPS-Unterstützung entweder auf dem Niveau vor dem Ereignis oder setzt die Unterstützung von diesem Zeitpunkt an um einen bestimmten Prozentsatz zurück, bis die Reifen ihren ungesättigten Bereich wieder erreicht haben. Der Prozentsatz der Verringerung kann ein auf der Grundlage der gemessenen seitlichen Beschleunigung des Fahrzeugs einstellbarer Parameter sein. Zudem kann der Unterstützungsbedarf auf der Grundlage der Lenk- oder Motorgeschwindigkeit für jede weitere Lenkbewegung in der Richtung der Reifensättigung (engl. „tire saturation“) weiter verringert werden. Durch die Begrenzung jeder weiteren Unterstützung durch das EPS kann ein Selbstlenkzustand verhindert werden. Ein Selbstlenkzustand kann durch Vergleichen der geschätzten und der tatsächlichen Gierrate verhindert werden. Der Ausgang der Funktion 44 ist der endgültige TSLA-Befehl 30, der an den EPS-Motor gesendet wird und diesen steuert, wenn ein fehlerhafter Drehkraftsensor erfasst wird.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist der EPS-Unterstützungsbegrenzer so konfiguriert, dass er die Unterstützung durch die Servolenkung hält und/oder reduziert, wenn die auf die Vorderreifen einwirkenden Kurvenfahrkräfte der Vorderreifen einmal gesättigt sind. Dieses Konzept kann mit verschiedenen EPS-Unterstützungsstrategien eingesetzt werden. Wie vorstehend erwähnt, tritt der Selbstlenkzustand typischerweise auf, wenn die Vorderreifen einmal die Sättigung erreicht haben. Dieser Zustand ist in Verbindung mit weiteren Lenkzuständen in den 4 und 5 gezeigt. Gemäß einem weiten Aspekt einer weiteren Ausführungsform erfasst eine auf der der Lenkposition anstelle einer gemessenen Lenkdrehkraft basierende EPS-Steuerungsstrategie das Einsetzen seines Auftretens in Echtzeit und ergreift Maßnahmen zur Abschwächung der Selbstlenkung. Die Maßnahme ist eine Entscheidung zwischen entweder dem Halten der EPS-Unterstützung auf dem Niveau vor dem Ereignis oder einem Heruntersetzen der Unterstützung auf einem Punkt, an dem die Reifen wieder den ungesättigten Bereich erreichen, ab dem Zeitpunkt der Erfassung des Einsetzens. Daher kann durch Begrenzen jeder weiteren Unterstützung durch das EPS der Selbstlenkzustand verhindert werden.
  • Wie vorstehend ausgeführt, umfassen die Überkorrekturerfassung und -steuerung die Erfassung einer Sättigung der Hinterreifen. Bestimmte Vorfälle treten auf, wenn plötzliche oder abrupte Gegenmanöver ausgeführt werden. In einer Gegenlenksituation, im Allgemeinen bei einer Sättigung der Hinterreifen, besteht die Möglichkeit einer Überkorrektur durch das System/den Fahrer. In einem derartigen Fall ist es die natürliche Reaktion des Lenksystems, sich in der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs (nicht notwendigerweise 0 Grad ASP) auszurichten. Bei einer Systembetätigung auf der Grundlage der Lenkpositionsteuerung würde ein Unterstützungsbedarf berechnet, der zu einer Überkorrektur des Gegensteuerns führen würde, wodurch das Fahrzeug schwerer zu kontrollieren wäre. In 6 ist eine Ausführungsform eines allgemein durch 100 bezeichneten Bedarfsbestimmungsmoduls eines winkelbasierten Unterstützungssteuerungssystems für den EPS-Betrieb dargestellt. Das Bedarfsmodul 100 umfasst vier funktionale Unterblöcke: ein Fahrzeugmodell 102, einen Reifensättigungsdeterminator, einen Dämpfungseingabedeterminator und einen Unterstützungsbedarfsbegrenzungsblock 108.
  • Das Fahrzeugmodell 102 umfasst zwei Teile. Im ersten Teil wird, wie vorstehend beschrieben, unter Verwendung der Gierrate die seitliche Beschleunigung des Fahrzeugs geschätzt, und es kann ein statisches Fahrradmodell zur Bestimmung der geschätzten Gierrate anhand der Fahrzeuggeschwindigkeits- und Lenkradwinkeleingänge verwendet werden. Im zweiten Teil wird zur Schätzung eines Ausrichtungsmoments um eine Drehpunktachse des Fahrzeugs ein Kraftausgleich im seitlichen Bezugsrahmen verwendet und dann auf Säulenkoordinaten reflektiert, um einen ursprünglichen Lenkunterstützungsbedarf zu liefern.
  • Der Reifensättigungsdeterminator 104 erfasst eine Sättigung der Vorder- und/oder Hinterreifen und ergreift die geeignete Maßnahme zur Übernahme einer Bedarfserzeugung in diesem nicht linearen oder gesättigten Bereich. Da Schätzungen des dynamischen Fahrzeugmodells bezüglich bestimmter Parametereingaben, wie den auf einem Fahrradmodell basierenden Schätzungen von Gierrate und seitlicher Beschleunigung, im Allgemeinen anwendbar sind, wenn die Vorder- und Hinterreifen des Fahrzeugs ungesättigt sind, wird die Bestimmung des ursprünglichen Lenkunterstützungsbedarfs beeinträchtigt, wenn sich die Reifen einer Sättigung nähern. Das System erfasst die Sättigung der Vorderreifen, wenn 1) die geschätzte Gierrate um einen Kalibrierungswert höher als die tatsächliche Gierrate ist, 2) beide Gierratenwerte das gleiche Vorzeichen haben und 3) die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als eine kalibrierte Untergrenze einer Fahrzeuggeschwindigkeit ist. Ist diese Bedingung erfüllt, wird festgestellt, dass die Vorderreifen gesättigt sind. Zur Feststellung einer Sättigung der Hinterreifen und zur Konfiguration des Systems auf eine Reaktion auf eine Überkorrektur in einer Gegenlenksituation vergleicht das Sättigungsdeterminatormodul einen absoluten Fehler zwischen der geschätzten Gierrate und der tatsächlichen Gierrate. Wenn dieser Fehler größer als ein Schwellenniveau ist, die beiden Gierraten entgegengesetzte Vorzeichen haben und die Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Drehzahlschwellenniveau liegt, liegt eine Sättigung der Hinterreifen vor. Das Dämpfungsdeterminatormodul 106 berechnet einen Drehkraftbedarf zur Verlangsamung oder Dämpfung der Bewegung der Lenksäule. Schließlich liefert der Unterstützungsbedarfsbegrenzungsblock 108 auf der Grundlage des Resultats der Reifensättigung eine vorgegebene Bedarfsbegrenzung oder einen Bedarfsbegrenzungsbereich.
  • Gemäß den 7 und 8 kann bei einer Ausführungsform eine EPS-Unterstützungsstrategie mittels eines Algorithmus umgesetzt werden, wobei die Reihenfolge seiner Operationen allgemein unter 200 gezeigt ist. 7 zeigt die funktionalen Blöcke als Teil eines EPS-Unterstützungsmoduls, wobei die verschiedenen Sensoreingänge und der allgemeine Datenfluss zwischen den funktionalen Unterblöcken gezeigt sind. 8 ist ein Ablaufdiagramm der von dem Algorithmus ausgeführten Schritte zur Bestimmung des endgültigen TSLA. In einem ersten Schritt wird anhand von ASP- und Fahrzeuggeschwindigkeitseingängen eine Gierrate geschätzt. Diese Schätzung gilt für den ungesättigten Reifenbereich. In einem zweiten Schritt wird die geschätzte Gierrate aus Schritt 1 mit einem tatsächlichen Gierratenwert verglichen. Bei einer Ausführungsform kann der tatsächliche Gierratenwert von am Fahrzeug montierten Sensoren empfangen werden. Die Sensoren können in direkter Verbindung mit einem Modul stehen, das den EPS-Unterstützungsbegrenzer umfasst, oder Informationen über einen CAN-Bus senden.
  • In einem dritten Schritt wird eine Schlussfolgerung aus dem Vergleich in Schritt 2 gezogen. Gemäß einem bestimmten Aspekt führt der Zustand einer Sättigung der Vorderreifen dazu, dass die geschätzte Gierrate größer als die tatsächliche Gierrate und/oder die seitliche Beschleunigung/die Fahrzeuggeschwindigkeit ist. Gemäß einem weiteren Aspekt werden die Werte der geschätzten Gierrate [K · tatsächliche Gierrate] und der seitlichen Beschleunigung / Fahrzeuggeschwindigkeit [(1 – K)Ay:u] berechnet. Gemäß einer optionalen Funktion der Erfindung kann K ein Term sein, der von der Fahrzeuggeschwindigkeit oder Ay abhängt. Überschreitet die tatsächliche Gierrate die geschätzte Gierrate, ist die Schlussfolgerung in Schritt 3, dass keine weitere Begrenzung der EPS-Unterstützung erforderlich ist. Ist die geschätzte Gierrate jedoch größer als die tatsächliche Gierrate, ist die Schlussfolgerung, dass das Auftreten einer Sättigung der Vorderreifen erfasst wird.
  • In einem vierten Schritt wird das Verstreichen einer vorgegebenen Zeitspanne zugelassen, und die Schritte 1 bis 3 werden erneut ausgeführt. Besteht die Schlussfolgerung einer Sättigung der Vorderreifen über eine definierte Zeitspanne fort, wird der Unterstützungsbedarf entweder a) auf dem letzten Niveau gehalten, zu dem die Vorderreifen nicht gesättigt waren, oder 2) mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit auf einen bestimmten Prozentsatz herabgesetzt. Die Reduzierung auf einen Prozentsatz ist ein einstellbarer Parameter, der auf der gemessenen seitlichen Beschleunigung des Fahrzeugs basiert. Zudem kann der Unterstützungsbedarf bei jeder weiteren Lenkbewegung in der Richtung der Reifensättigung auf der Grundlage der Lenk- oder Motorgeschwindigkeit weiter verringert werden. In einem fünften Schritt werden die Herabsetzung oder Begrenzung der Unterstützung fortgesetzt, bis eine der beiden folgenden Bedingungen erfüllt ist oder eine Kombination der beiden Bedingungen eintritt: a) die geschätzte Gierrate ist geringer als die tatsächliche Gierrate oder b) der auf dem Fahrzeugmodell basierende, nicht verringerte Unterstützungsbedarf ist geringer als der gehaltene oder verringerte Unterstützungsbedarf. Die Unterstützung kann dann auf ihren auf der Grundlage des Fahrzeugmodells berechneten, nicht reduzierten Wert eingestellt werden.
  • Das Prinzip und die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung wurden anhand der bevorzugten Ausführungsform erläutert und dargestellt. Es versteht sich jedoch von selbst, dass die vorliegende Erfindung anderweitig in die Praxis umgesetzt werden kann als speziell erläutert und dargestellt, ohne von ihrem Sinn oder Umfang abzuweichen.

Claims (2)

  1. Elektrisches Servolenkungssystem mit einer Steuerung zur Bereitstellung eines berechneten Drehkraftunterstützungsbedarfs bei einem Ausfall eines Lenkraddrehkraftsensors, wobei die Steuerung entweder auf eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Lenksäulenposition, eine Lenksäulengeschwindigkeit, eine Schalthebelposition, eine Gierrate des Fahrzeugs oder eine seitliche Beschleunigung des Fahrzeugs oder auf mehrere dieser Faktoren reagiert, um den berechneten Drehkraftunterstützungsbedarf zu erzeugen.
  2. Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerung so betrieben werden kann, dass der Drehkraftunterstützungsbedarf durch Bereitstellen von (a) Reibungs- und Trägheitskompensation, (b) Fahrzeugübersteuerungskompensation, (c) Rückwärtsbewegungskompensation, (d) Dämpfungskompensation und (e) Selbstlenkprävention oder durch mehrere dieser Faktoren verändert wird.
DE112015003513.3T 2014-07-31 2015-07-31 Unterstützungskompensation für aktiv gesteuerte Servolenkungssysteme Pending DE112015003513T5 (de)

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US201462031569P 2014-07-31 2014-07-31
US201462031580P 2014-07-31 2014-07-31
US62/031,569 2014-07-31
US62/031,580 2014-07-31
PCT/US2015/043304 WO2016019344A1 (en) 2014-07-31 2015-07-31 Assist compensation for actively controlled power steering systems

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112015003513T5 true DE112015003513T5 (de) 2017-07-06

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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016110791A1 (de) 2015-06-15 2016-12-15 Steering Solutions Ip Holding Corporation Gestensteuerung für ein einfahrbares Lenkrad
EP3178724B1 (de) * 2015-12-08 2018-10-24 Volvo Car Corporation Fahrzeuglenkanordnung, autonome fahrzeuglenkanordnung, fahrzeug und verfahren zum lenken eines fahrzeugs
DE102017103034B4 (de) * 2016-02-16 2022-02-10 Steering Solutions Ip Holding Corporation Lenkungssystem zum Detektieren von Bewegungszuständen eines Fahrzeugs
US10496102B2 (en) 2016-04-11 2019-12-03 Steering Solutions Ip Holding Corporation Steering system for autonomous vehicle
DE102017108692A1 (de) * 2016-04-25 2017-10-26 Steering Solutions Ip Holding Corporation Steuerung einer elektrischen Servolenkung unter Verwendung von Systemzustandsvorhersagen
JP6584658B2 (ja) * 2016-05-24 2019-10-02 三菱電機株式会社 電動パワーステアリング装置
US10384708B2 (en) 2016-09-12 2019-08-20 Steering Solutions Ip Holding Corporation Intermediate shaft assembly for steer-by-wire steering system
US10399591B2 (en) 2016-10-03 2019-09-03 Steering Solutions Ip Holding Corporation Steering compensation with grip sensing
KR20180042907A (ko) * 2016-10-19 2018-04-27 현대자동차주식회사 전동식 조향 시스템의 제어 방법
US10310605B2 (en) 2016-11-15 2019-06-04 Steering Solutions Ip Holding Corporation Haptic feedback for steering system controls
US10780915B2 (en) 2016-12-07 2020-09-22 Steering Solutions Ip Holding Corporation Vehicle steering system having a user experience based automated driving to manual driving transition system and method
US10449927B2 (en) 2017-04-13 2019-10-22 Steering Solutions Ip Holding Corporation Steering system having anti-theft capabilities
US10800443B2 (en) 2017-09-21 2020-10-13 Steering Solutions Ip Holding Corporation Catch motor torque generation in steer by wire system
US10906581B2 (en) 2017-12-07 2021-02-02 Steering Solutions Ip Holding Corporation Rack-limiting condition detection and the corresponding steering wheel torque feedback for steer by wire steering systems
US11377140B2 (en) 2017-12-07 2022-07-05 Steering Solutions Ip Holding Corporation Notification for rack limiting conditions for steer by wire steering systems
WO2019173597A1 (en) 2018-03-07 2019-09-12 Lit Motors Corporation Integrated control method for balancing a two wheeled vehicle using control moment gyroscopes and drive-by-wire steering systems
FR3083771B1 (fr) * 2018-07-13 2021-01-15 Jtekt Europe Sas Ponderation d’une application d’une fonction d’assistance dans un systeme de direction assistee d’un vehicule
KR20210050642A (ko) * 2019-10-28 2021-05-10 현대자동차주식회사 전동식 파워 조향 시스템 및 그의 제어방법
WO2022232655A1 (en) * 2021-04-29 2022-11-03 Lit Motors Corporation Yaw damper for two-wheeled self-balancing vehicle
US20230079933A1 (en) * 2021-09-08 2023-03-16 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for determining whether a vehicle is in an understeer or oversteer situation

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2372020A (en) * 2001-02-07 2002-08-14 Lucas Industries Ltd Haptic controller for electrically-assisted power steering in road vehicles
JP4003627B2 (ja) * 2002-11-26 2007-11-07 トヨタ自動車株式会社 車輌用操舵制御装置
JP2005219573A (ja) * 2004-02-04 2005-08-18 Denso Corp 車両の電動パワーステアリング制御装置
JP2005289190A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Nissan Motor Co Ltd 電動パワーステアリング装置
DE602005013375D1 (de) * 2004-04-30 2009-04-30 Nsk Ltd Steuervorrichtung für elektrische servolenkvorrichtung
JP2005343315A (ja) * 2004-06-03 2005-12-15 Toyoda Mach Works Ltd 車両用操舵装置
US7565946B2 (en) * 2005-10-11 2009-07-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vehicle counting counter-steer operation by driver in oversteer suppress control
US7889978B2 (en) * 2007-02-08 2011-02-15 Jtekt Corporation Motor controller and electric power steering system
JP5061768B2 (ja) * 2007-07-23 2012-10-31 株式会社ジェイテクト 車両用操舵装置
JP4623063B2 (ja) * 2007-08-02 2011-02-02 株式会社デンソー 操舵補助装置
JP5003427B2 (ja) * 2007-11-20 2012-08-15 トヨタ自動車株式会社 操舵制御装置及びこれを用いた車両用操舵装置
US8290662B2 (en) * 2008-04-25 2012-10-16 Ford Global Technologies, Llc System and method for tire cornering power estimation and monitoring
CN102027670B (zh) * 2008-05-28 2013-07-31 本田技研工业株式会社 电动机的控制装置及电动转向装置
JP4636127B2 (ja) * 2008-06-19 2011-02-23 株式会社デンソー 電動パワーステアリング装置
JP5297126B2 (ja) * 2008-09-11 2013-09-25 本田技研工業株式会社 電動パワーステアリング装置
JP5163753B2 (ja) * 2008-12-26 2013-03-13 トヨタ自動車株式会社 パワーステアリング装置
JP5635071B2 (ja) * 2010-02-25 2014-12-03 本田技研工業株式会社 電動パワーステアリング装置
US8626389B2 (en) * 2010-10-28 2014-01-07 GM Global Technology Operations LLC Method and system for determining a reference yaw rate for a vehicle
JP5381968B2 (ja) * 2010-12-21 2014-01-08 株式会社デンソー トルクセンサ、トルク検出装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置。
JP5767546B2 (ja) * 2011-09-20 2015-08-19 富士重工業株式会社 車両のパワーステアリング制御装置
CN103974873A (zh) * 2011-12-09 2014-08-06 丰田自动车株式会社 电动动力转向装置
JP2013224083A (ja) * 2012-04-20 2013-10-31 Furuno Electric Co Ltd 自動操舵装置、及び自動操舵方法
JP5708572B2 (ja) * 2012-06-25 2015-04-30 トヨタ自動車株式会社 車両の電動パワーステアリング装置
JP2014240234A (ja) * 2013-06-11 2014-12-25 株式会社日本自動車部品総合研究所 操舵制御装置

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Publication number Publication date
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