DE112018006219T5

DE112018006219T5 - Verwendung eines Unterstützungsmotors eines Servolenkungssystems zum Erzeugen von Testzyklen gemäß einem Krafterfassungszyklus

Info

Publication number: DE112018006219T5
Application number: DE112018006219.8T
Authority: DE
Inventors: Matthieu Loussaut; Christophe Ravier
Original assignee: JTEKT Europe SAS
Current assignee: JTEKT Europe SAS
Priority date: 2017-12-07
Filing date: 2018-12-03
Publication date: 2020-09-03
Also published as: FR3074898B1; JP2021505460A; WO2019110902A1; CN111511629A; FR3074898A1; US20200391792A1; BR112020010973A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Charakterisierung eines Servolenkungssystems (1) zur empirischen Ermittlung zumindest einer Eigenschaft des Systems (1), wobei das Servolenkungssystem zumindest ein Lenkrad (2), einen Lenkmechanismus (3), der mit einer Zahnstange (4) versehen ist, und zumindest einen Unterstützungsmotor (7) umfasst, wobei das Verfahren, außerhalb einer Lenkphase, während der das Servolenkungssystem (1) dem Fahren eines Fahrzeugs gewidmet ist, um das Fahrzeug einer Kurve folgen zu lassen, die als Funktion der Situation des Fahrzeugs in Bezug auf dessen Umgebung ermittelt wird, einen Schritt (a) des automatischen Aktivierens des Unterstützungsmotors (7) umfasst, in dem ein Computer (13) zum Erzeugen und Anwenden einer Aktivierungsanweisung am Unterstützungsmotors (7) verwendet wird, ohne dass externe Maßnahmen am Lenkrad (2) erforderlich sind, die einem oder mehreren Zyklen, die als vorab festgelegte Explorationszyklen (CY) bezeichnet werden, zum Messen, während des zumindest einen Explorationszyklus oder am Ende des zumindest einen Explorationszyklus (CY), zumindest eines Indikatorparameters (P7_mes, T7_mes, P4_mes, T2_mes, V2_mes) folgt, der für die Reaktion des Servolenkungssystems auf die automatischen Aktivierung des Unterstützungsmotors spezifisch ist und für die gewünschte Eigenschaft charakteristisch ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Charakterisierungsverfahren, mit denen zumindest eine Eigenschaft eines Servolenkungssystems, wie z. B. die Position der Hubendanschläge einer Zahnstange oder die Frequenzgangcharakteristik des Servolenkungssystems, während der Feinabstimmung oder Kalibrierung des Systems im Werk empirisch ermittelt werden sollen.
Die bekannten Charakterisierungsverfahren erfordern, dass ein menschlicher Bediener das Servolenkungssystem auf einem Prüfstand installiert, dieser dann das Lenkrad nach vorher festgelegten speziellen Manöverzyklen manövriert, sodass Sensoren und Aufzeichnungsvorrichtungen mit denen der Prüfstand ausgestattet ist, die Reaktionen des Lenksystems beobachten und die Indikatorparameter messen können, die dann die Quantifizierung der verfolgten Eigenschaft ermöglichen.
Natürlich sind solche manuellen Manöver manchmal ziemlich mühsam, und oft insofern relativ ungenau, als der Bediener einen genauen Geschwindigkeits- oder Kraftsollwert und insbesondere einen Konstantwert-Sollwert nicht zuverlässig und wiederholbar ausüben kann, oder sich z. B über die Manövrierrichtung während eines Zyklus irren könnte, was die Schätzung der verfolgten Eigenschaft verzerren kann.
Während es absolut möglich ist, den Bediener durch einen robotisierten Arm zu ersetzen, der das Lenkrad betätigt, ist eine solche Lösung außerdem besonders komplex und teuer in der Implementierung, weil es insbesondere bei jedem Test erforderlich ist, den robotisierten Arm zu installieren und mit dem Lenkrad zu verbinden, und den robotisierten Arm und den Prüfstand gemäß dem Modell des getesteten Lenksystems grundlegend neu zu konfigurieren.
Folglich zielen die der Erfindung zugewiesenen Aufgaben darauf ab, die vorgenannten Nachteile zu überwinden und ein Verfahren zur Charakterisierung eines Servolenkungssystems bereitzustellen, das eine schnelle, zuverlässige und kostengünstige Charakterisierung des Servolenkungssystems ermöglicht.
Die der Erfindung zugewiesenen Aufgaben zielen zudem darauf ab, ein neues Verfahren zur Charakterisierung eines Servolenkungssystems bereitzustellen, das eine große Vielseitigkeit aufweist, da sich das Verfahren auf einfache Weise an viele Modelle von Servolenkungssystemen anpasst und/oder eine vollständige Charakterisierung mehrerer Eigenschaften des Servolenkungssystems ermöglicht.
Die der Erfindung zugewiesenen Aufgaben werden mittels eines Verfahrens zur Charakterisierung eines Servolenkungssystems erreicht, das dazu bestimmt ist, zumindest eine Eigenschaft des Servolenkungssystems empirisch zu ermitteln, die als „verfolgte Eigenschaft“ bezeichnet wird, wobei das Servolenkungssystem zumindest eine Steuerkursdefinitionsvorrichtung, wie z. B. ein Lenkrad, welches das Definieren der Ausrichtung ermöglicht, die als „Lenkwinkel“ des Servolenkungssystems bezeichnet wird, einen Lenkmechanismus, der mit zumindest einem beweglichen Element, wie z. B. einer Zahnstange versehen ist, deren Position sich dem ausgewählten Lenkwinkel entsprechend anpasst, sowie zumindest einen Unterstützungsmotor umfasst, der so eingerichtet ist, dass dieser zum Antreiben des Lenkmechanismus imstande ist, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es neben einer Pilotierungsphase, während der das Servolenkungssystem dem Fahren eines Fahrzeugs gewidmet ist, um das Fahrzeug einem Weg folgen zu lassen, der gemäß der Situation des Fahrzeugs in Bezug auf dessen Umgebung ermittelt wird, einen Schritt (a) des automatischen Aktivierens des Unterstützungsmotors, in dem ein Rechner zum automatischen Erzeugen und Anwenden eines Aktivierungssollwerts am Unterstützungsmotor verwendet wird, ohne dass externe Maßnahmen an der Steuerkursdefinitionsvorrichtung erforderlich sind, der einem vorher festgelegten Zyklus oder mehreren vorher festgelegten Zyklen folgt, die als „Explorationszyklen“ bezeichnet werden, einen Messschritt (b), gemäß dem während des Explorationszyklus (der Explorationszyklen) oder nach Abschluss des Explorationszyklus (der Explorationszyklen) zumindest ein physikalischer Parameter, der als „Indikatorparameter“ bezeichnet wird, gemessen wird, der für die Reaktion des Servolenkungssystems auf die automatische Aktivierung des Unterstützungsmotors spezifisch ist, und der für die verfolgte Eigenschaft charakteristisch ist, und danach einen Analyseschritt (c) umfasst, in dem die verfolgte Eigenschaft aus der Messung (den Messungen) des Indikatorparameters quantifiziert wird.
Vorteilhafterweise verwendet die Erfindung daher den Unterstützungsmotor selbst als (einzige) Einrichtung zum Aktivieren des Lenkmechanismus gemäß dem ausgewählten Explorationszyklus (den ausgewählten Explorationszyklen), ohne dass eine Unterstützungsantriebseinrichtung, und insbesondere ein Unterstützungsmotor, außerhalb des Lenksystems verwendet werden muss.
Folglich ist ein Bediener oder ein robotisierter Arm nicht mehr erforderlich.
Darüber hinaus ermöglicht die Automatisierung der Explorationszyklen, während der Phasen, in denen das Lenksystem charakterisiert wird, vorteilhafterweise das Anwenden besonders präziser Sollwerte am Unterstützungsmotor, die viel präziser als bei manuellen Manövern sind, und insbesondere vorbestimmter Geschwindigkeits-, Beschleunigungs- oder Kraftsollwerte, die über vorbestimmte Zeiträume oder über Verschiebungsdistanzen des beweglichen Elements konstant sind, wodurch ein präzises Messen des Indikatorparameters ermöglicht wird, ohne dass die Aktivierung des Servolenkungssystems naturgemäß eine potenzielle Fehlerquelle darstellt, die mit einer übermäßigen und unkontrollierten Variabilität des Sollwerts in Bezug auf den idealen Ziel-Explorationszyklus verbunden wäre.
Daher ist die Charakterisierung der verfolgten Eigenschaft besonders präzise und wiederholbar.
Darüber hinaus ermöglicht die Erfindung insbesondere die Ausstattung des Servolenkungssystems, unabhängig vom Modell des Systems, mit einem bordeigenen Berechnungsmodul, das einen vollständigen Satz von Charakterisierungsfunktionen, z. B. in Form einer Bibliotheksdatei umfasst, die in einem nichtflüchtigen Speicher des Moduls gespeichert sind, sodass das Servolenkungssystem intrinsisch mit den Werkzeugen ausgestattet wird, die zu dessen Charakterisierung und insbesondere zur Charakterisierung mehrerer seiner Eigenschaften erforderlich sind.
Folglich werden die Feinabstimmung und Kalibrierung des Servolenkungssystems erheblich erleichtert.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden beim Lesen der nachfolgenden Beschreibung, sowie unter Verwendung der beigefügten Zeichnungen, detaillierter offensichtlich, die als veranschaulichendes und nicht einschränkendes Beispiel bereitgestellt werden, von denen:

1 eine schematische Ansicht eines Servolenkungssystems veranschaulicht;
2 ein Beispiel eines Kraftexplorationszyklus veranschaulicht, der die zeitliche Entwicklung eines Drehmomentsollwerts darstellt, gemäß dem der Unterstützungsmotor servogesteuert wird, und
3 eine Sicherungsfunktion veranschaulicht, die durch Überlagerung der Explorationszyklen, falls erforderlich, das Begrenzen des vom Unterstützungsmotor erzeugten Drehmoments ermöglicht, wenn sich der Lenkmechanismus den Hubendanschlägen nähert.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Charakterisierung eines Servolenkungssystems 1, das dazu bestimmt ist, zumindest eine spezifische Eigenschaft des Servolenkungssystems 1 empirisch zu ermitteln, die als „verfolgte Eigenschaft“ bezeichnet wird.
Wie in 1 dargestellt, umfasst das Servolenkungssystem 1 zumindest eine Steuerkursdefinitionsvorrichtung 2, die es ermöglicht, die als „Lenkwinkel“ A1 bezeichnete Ausrichtung des Servolenkungssystems zu definieren.
Vorzugsweise umfasst die Steuerkursdefinitionsvorrichtung 2 ein Lenkrad 2, das es einem Fahrer (Menschen) ermöglicht, den Lenkwinkel A1 frei zu definieren, um ein manuelles Pilotieren eines mit dem Servolenkungssystem 1 ausgestatteten Fahrzeugs zu gewährleisten.
Das Lenksystem umfasst zudem einen Lenkmechanismus 3, der mit zumindest einem beweglichen Element 4, wie z. B. einer Zahnstange 4, versehen ist, deren Position P4 sich entsprechend dem ausgewählten Lenkwinkel A1 anpasst.
Der Einfachheit halber kann das bewegliche Element 4 daher im Folgenden mit einer Zahnstange gleichgesetzt werden.
In einer an sich bekannten Weise kann das bewegliche Element 4, und insbesondere die Zahnstange 4, vorzugsweise beweglich montiert und in Translation in einem Lenkgehäuse geführt werden.
Somit ermöglicht der Lenkmechanismus 3 das Modifizieren der Ausrichtung eines ausrichtbaren Elements 5, wie z. B. eines gelenkten Rads 5, das durch die Zahnstange 4 verschoben wird, um ein Fahrzeug zu lenken, in welches das Servolenkungssystem 1 eingebaut ist.
In einer an sich bekannten Weise kann der Lenkmechanismus 3 Spurstangen 6 umfassen, die jeweils ein Ende der Zahnstange 4 mit einem gier-ausrichtbaren Achsschenkel verbinden und das entsprechende gelenkte Rad 5 tragen.
Das Servolenkungssystem 1 umfasst zudem zumindest einen Unterstützungsmotor 7, der so eingerichtet ist, dass dieser zum Antreiben des Lenkmechanismus 3 imstande ist.
Vorzugsweise ist der Unterstützungsmotor 7 aus einem Elektromotor mit zwei Betriebsrichtungen, um den Lenkmechanismus 3 sowohl nach links als auch nach rechts antreiben zu können, wie z. B. einem bürstenlosen Motor, gebildet.
Obwohl die Verwendung eines Linearmotors 7 nicht ausgeschlossen ist, wird ein Rotationsmotor 7 bevorzugt.
Der Unterstützungsmotor 7 wird durch einen Rechner mit einem ersten bordeigenen Modul 8, das als „Unterstützungsmodul“ 8 bezeichnet wird, in Abhängigkeit von der Steuerkursdefinitionsvorrichtung 2 platziert, d.h. in das System 1 integriert.
Vorzugsweise kann die Steuerkursdefinitionsvorrichtung 2 dazu dienen, einen Lenkwinkelsollwert A2 zu definieren, der typischerweise in dem Fall, in dem die Vorrichtung 2 ein Lenkrad 2 umfasst oder durch ein Lenkrad 2 gebildet wird, durch die Winkelposition P2 des Lenkrads 2 definiert werden kann.
Alternativ oder komplementär zur Lieferung eines Lenkungssollwerts A2 kann die Steuerkursdefinitionsvorrichtung 2 ein Kraftdatenelement T2 liefern, das als „Lenkraddrehmoment“ bezeichnet wird, das der vom Fahrer auf die Steuerkursdefinitionsvorrichtung 2 ausgeübten Kraft, und insbesondere dem vom Fahrer auf das Lenkrad 2 ausgeübten Drehmoment entspricht.
Das Lenkraddrehmoment T2 kann durch einen mit dem Lenkrad 2 verbundenen Drehmomentsensor 9 gemessen werden.
Insbesondere gemäß dem Lenkwinkelsollwert A2 und/oder gegebenenfalls gemäß dem vom Fahrer auf die Steuerkursdefinitionsvorrichtung 2 ausgeübten „Lenkraddrehmoment“ T2 definiert das Unterstützungsmodul 8, gemäß einem im Unterstützungsmodul gespeicherten Unterstützungsgesetz 8, einen Unterstützungskraftsollwert (Unterstützungsdrehmomentsollwert) T7, der dadurch am Unterstützungsmotor 7 angewendet wird, damit der gegenwärtige Lenkwinkel A1 des Systems 1, und demzufolge der Gierwinkel der Räder 5, mit der durch die Steuerkursdefinitionsvorrichtung 2 definierten Ausrichtung übereinstimmt.
Natürlich können andere Parameter und insbesondere dynamische Parameter des Fahrzeugs, wie z. B. die Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs, durch das Unterstützungsgesetz berücksichtigt werden.
Hierbei sei angemerkt, dass die Erfindung vorzugsweise auf ein Servolenkungssystem anwendbar ist, in dem das Lenkrad 2 mechanisch mit der Zahnstange 4 verbunden ist, und somit, zumindest indirekt, mit dem Unterstützungsmotor 7, z. B. über eine Lenksäule 10, mechanisch verbunden ist, die das Lenkrad 2 trägt und mit einem Ritzel 11 versehen ist, das in die Zahnstange 4 eingreift.
Auf diese Weise ist das Lenkrad 2 ein integraler Bestandteil des Lenkmechanismus 3 und kann eine manuelle Lenkkraft und/oder eine Lenkbewegung auf das vom Unterstützungsmotor 7 angetriebene bewegliche Element (die Zahnstange) 4, und umgekehrt, übertragen.
Alternativ ist es durchaus möglich, die Anwendung auf ein Servolenkungssystem mit der Bezeichnung „Steer-by-Wire“ in Betracht zu ziehen, bei dem keine antriebsmechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad 2 und dem vom Unterstützungsmotor 7 angetriebenen beweglichen Element (der Zahnstange) 4, sondern nur eine elektrische Verbindung vorhanden ist, die den Lenkwinkelsollwert A2 und/oder die Lenkraddrehmomentinformationen T2 an das Unterstützungsmodul 8 weiterleitet, das wiederum den Unterstützungsmotor 7 servosteuert.
Der Unterstützungsmotor 7 kann durch irgendeinen geeigneten Mechanismus mit der Zahnstange 4, und insbesondere durch ein Motorritzel 12, das sich möglicherweise vom Ritzel 11 der Lenksäule unterscheidet, und das, wie in 1 dargestellt, direkt in die Zahnstange 4 eingreift, oder durch eine Kugelumlaufspindel oder durch ein Reduzierstück, das an der Lenksäule 10 angeordnet ist, verbunden sein, um einen sogenannten „Einzelritzel“-Mechanismus zu bilden.
Unabhängig davon, ob eine Lenkung mit mechanischer Verbindung oder eine Steer-by-Wire-Lenkung in Betracht gezogen wird, greift die Steuerkursdefinitionsvorrichtung 2 während einer Phase ein, die als „Pilotierungsphase“ bezeichnet wird, während der das Servolenkungssystem 1 effektiv dem Fahren eines Fahrzeugs gewidmet ist, um das Fahrzeug einem Weg folgen zu lassen, der gemäß der Situation des Fahrzeugs in Bezug auf dessen Umgebung ermittelt wird.
Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren, neben einer solchen Pilotierungsphase, d. h. zum Zeitpunkt, zu dem sich das Lenksystem 1 und insbesondere das Fahrzeug nicht in einer Verkehrssituation befindet, und es daher nicht erforderlich ist, die Umgebung des Fahrzeugs zu berücksichtigen, um einen Fahrzeugweg zu definieren, der an eine solche Umgebung angepasst ist, oder notwendigerweise einen bestimmten Weg einzuhalten, um die Sicherheit des Fahrzeugs und seiner Insassen zu gewährleisten, einen Schritt (a) des automatischen Aktivierens des Unterstützungsmotors 7, in dem ein Rechner 13 zum automatischen Erzeugen und Anwenden eines Aktivierungssollwerts am Unterstützungsmotor 7 verwendet wird, ohne dass externe Maßnahmen an der Steuerkursdefinitionsvorrichtung erforderlich sind, der einem vorher festgelegten Zyklus oder mehreren vorher festgelegten Zyklen folgt, die als „Explorationszyklen“ CY bezeichnet werden, einen Messschritt (b), gemäß dem während des Explorationszyklus (der Explorationszyklen) CY oder nach Abschluss des Explorationszyklus (der Explorationszyklen) CY zumindest ein physikalischer Parameter, der als „Indikatorparameter“ bezeichnet wird, gemessen wird, der für die Reaktion des Servolenkungssystems auf die automatische Aktivierung des Unterstützungsmotors spezifisch ist und der für die verfolgte Eigenschaft charakteristisch ist, und danach einen Analyseschritt (c), in dem die verfolgte Eigenschaft aus der Messung (den Messungen) des Indikatorparameters quantifiziert wird.
Obwohl es nicht ausgeschlossen ist, einen Rechner 13 außerhalb des Servolenkungssystems 1 punktuell zu verwenden, der elektrisch mit dem System 1 verbunden wäre, wenn mit dessen Charakterisierung fortgefahren werden soll, kann der Rechner 13 vorzugsweise ein integraler Bestandteil des Servolenkungssystems 1 sein, und hierzu ein zweites bordeigenes Modul bilden, das als „Charakterisierungsmodul“ 13 bezeichnet wird.
Vorzugsweise existieren das erste Modul, nämlich das Unterstützungsmodul 8, das zur Unterstützung der Lenkung während der Pilotierungsphase verwendet wird, und das zweite Modul, nämlich das Charakterisierungsmodul 13, das den automatisierten Prozess der Charakterisierung des Servolenkungssystems 1 außerhalb der Pilotierungsphase überwachen soll, nebeneinander im gleichen Rechner an Bord des Fahrzeugs.
Vorteilhafterweise ermöglicht die Erfindung die intrinsische Verwendung des in das Servolenkungssystem 1 eingebauten Unterstützungsmotors 7 als exklusive Antriebsquelle, um den Lenkmechanismus 3 während der Charakterisierung anzutreiben, ohne dass eine externe aktive Bewegungsquelle, wie z. B. die manuelle Kraft eines Bedieners oder ein zusätzlicher externer Motor erforderlich ist, der sich vom Unterstützungsmotor 7 unterscheidet (und z. B. in einen robotisierten Arm integriert ist).
Die erfindungsgemäße Charakterisierung kann daher vorteilhafterweise durchgeführt werden, ohne dass es notwendig ist, ob manuell oder durch einen externen Motor, mechanisch von außen aktiv auf das Servolenkungssystem 1 einzuwirken, und insbesondere von außen auf den Lenkmechanismus einzuwirken, und ohne dass es insbesondere notwendig ist, ob manuell oder durch einen externen Motor, eines der beweglichen mechanischen Elemente, wie z. B. das Lenkrad 2, ein scheinbares Ende der Zahnstange 4, oder möglicherweise eine Lenkspurstange 6 oder ein Rad 5, das mit der Zahnstange 4 verbunden ist, zu betätigen. die eine mechanische Schnittstelle zwischen dem Servolenkungssystem 1 bzw. dem Lenkmechanismus 3 und dessen Außenseite bilden.
Daher kann die Betätigung des Lenkmechanismus 3 für die erfindungsgemäße Charakterisierung auf eigenständige, einfache Weise und zu geringeren Kosten durch ausschließliche Nutzung einer Antriebseinrichtung (des Unterstützungsmotors 7) und gegebenenfalls einer Steuereinrichtung (des Charakterisierungsmoduls 13) durchgeführt werden, die intrinsisch im Servolenkungssystem 1 vorhanden sind.
Darüber hinaus sei angemerkt, dass es möglich ist, eine oder mehrere passive externe Lasten, wie z. B. Sperrkeile, Federn und/oder Dämpfer, zu verwenden, die mit einer oder beiden der mechanischen Schnittstellen des Servolenkungssystem 1 (dem Lenkrad 2 oder Enden der Zahnstange 4) verbunden sind, um ein bestimmtes Verhalten des Lenkungssystems 1 und damit den Zugang zur verfolgten Eigenschaft zu simulieren.
Nichtsdestotrotz sind diese externen Lasten passiv, das heißt, diese bringen im Gegensatz zum Unterstützungsmotor 7 keine Energie in das Servolenkungssystem ein, sondern dienen vielmehr dazu, die gesamte oder einen Teil der dem Lenkmechanismus 3 weitergeleiteten Energie durch den Unterstützungsmotor 7 abzuleiten oder die Verteilung der Energie im Laufe der Zeit und durch den Lenkmechanismus 3 zu modifizieren.
Wie oben dargelegt, findet das erfindungsgemäße Charakterisierungsverfahren außerhalb einer Pilotierungsphase eines Fahrzeugs in einer Testsituation statt, die als „virtuelle“ Situation qualifiziert werden kann, da diese Situation nicht die Einhaltung eines bestimmten Weges oder eines bestimmten dynamisches Verhalten des Fahrzeugs erfordert, und daher die Charakterisierung des Servolenkungssystems 1 als solches, unabhängig vom Einfluss des Fahrzeugs, durch Dekorrelieren der Verwendung des Servolenkungssystems 1 von der Verwendung des Fahrzeugs selbst, und folglich ohne dem Charakterisierungsverfahren Beschränkungen in Bezug auf die Sicherheit des Fahrzeugs oder dessen Insassen aufzuerlegen, ermöglicht.
Somit ist das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere geeignet, um ein Fahrzeug, das mit einem Servolenkungssystem 1 ausgestattet ist, im Werk, ohne Verkehr, typischerweise auf einem Prüfstand, oder sogar ein Servolenkungssystem 1 allein, vor dem Einbau des Systems 1 in ein Fahrzeug, und z. B. ein Servolenkungssystem 1, an dem die Räder 5 und gegebenenfalls die Spurstangen 6 noch nicht installiert sind, zu charakterisieren.
Da Schritt (a) der automatischen Aktivierung für die Charakterisierung außerhalb einer Fahrzeugpilotierungsphase stattfindet, ist es vorteilhafterweise möglich, den Unterstützungsmotor 7 mittels eines Explorationszyklus CY und somit eines Aktivierungssollwerts zu steuern, dessen Art, Form und Dauer, definiert nach einem vorgegebenen Aktivierungsdiagramm („Muster“), beliebig und frei ausgewählt werden, um die verfolgte Eigenschaft, ohne einen obligatorischen Weg eines Fahrzeugs einhalten zu müssen, und insbesondere ohne die Sicherheit des Fahrzeugs, der Insassen des Fahrzeugs oder der in der Umgebung des Fahrzeugs vorhandenen Personen oder Gegenstände berücksichtigen zu müssen, optimal ermitteln zu können.
In der Praxis ist es daher möglich, die Explorationszyklen CY, und insbesondere den Aktivierungssollwert, der während des Charakterisierungsverfahrens am Unterstützungsmotor 7 angewendet wird, zu definieren und anzuwenden, ohne dass Parameter erfasst (und insbesondere gemessen) oder berücksichtigt werden müssen, die für die fahrzeugspezifische Dynamik in Bezug auf dessen Umgebung repräsentativ sind, d. h. Parameter, die für das fahrzeugspezifische Verhalten innerhalb eines spezifischen Referenzrahmens außerhalb des Fahrzeugs, darunter insbesondere die Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs, die Querbeschleunigung des Fahrzeugs, die Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs, oder die Entfernung des Fahrzeugs von einem Hindernis oder von einer externen Referenz (z. B. einer die Fahrspur begrenzenden weißen Linie), die innerhalb des externen Referenzrahmens erfasst wird, repräsentativ sind.
Auf diese Weise unterliegen diese Explorationszyklen keiner Einschränkung in Bezug auf solche Parameter, die für die Dynamik des Fahrzeugs repräsentativ sind, und erfordern daher in der Praxis für deren Definition und deren Anwendung keine externen Informationseingaben in Bezug auf solche Parameter, und insbesondere keine visuelle Informationseingaben.
Somit ist es möglich, den Hilfsmotor 7 zu aktivieren, ohne Informationen bezüglich Parametern eingeben zu müssen, die für die Dynamik des Fahrzeugs in dessen Umgebung repräsentativ sind, wobei diese Informationseingabe entweder durch die Sinne (insbesondere taktil und visuell) eines menschlichen Fahrers erfolgen würde, der anschließend auf diese Informationen durch manuelles Betätigen des Lenkrads 2 oder durch einen automatischen Erfassungsprozess (z. B. mittels einer Kamera oder eines Radars, insbesondere eines Lasers, in Infrarot oder mittels Ultraschall) reagieren würde, der von einem automatisches Pilotierungsmodul implementiert werden würde.
Die Explorationszyklen können höchstens so dimensioniert werden, dass einige für das Design des Servolenkungssystems 1 selbst inhärente materielle Einschränkungen, wie z. B. das maximale Drehmoment, das der Unterstützungsmotor 7 abgeben kann (und somit der maximale Strom, den der Unterstützungsmotor 7 ohne Beschädigung tolerieren kann) eingehalten werden.
Wie in 2 dargestellt, kann der Explorationszyklus vorzugsweise zumindest einen Vorzeichenwechsel umfassen, der einer Umkehrung der Aktivierungsrichtung des Unterstützungsmotors 7 entspricht, um den Unterstützungsmotor 7 nach rechts und dann nach links (oder umgekehrt) zu aktivieren.
Somit kann ein sogenannter „elementarer“ Explorationszyklus vorzugsweise einen positiven Wechsel und einen negativen Wechsel umfassen.
Nichtsdestotrotz ist es natürlich möglich, alternativ einen Elementarzyklus zu verwenden, der einen einzigen Wechsel mit konstantem, z. B. positivem, Vorzeichen umfasst, um den Unterstützungsmotor 7 nur in einer Richtung, nach rechts oder entgegengesetzt nach links, zu belasten, wenn dies ausreicht, um die verfolgte Eigenschaft zu definieren.
Natürlich kann jeder elementare Explorationszyklus CY so oft wie nötig, vorzugsweise identisch, wiederholt werden, ohne eine vorbestimmte Anzahl von Iterationen Ni zu überschreiten.
Gegebenenfalls ermöglicht die Wiederholung der Explorationszyklen CY während den aufeinanderfolgenden Zyklen das Multiplizieren der Messungen des gleichen Indikatorparameters, wie z. B. mit einer Rate von zumindest einer und sogar exakt einer Messung des Indikatorparameters pro Zyklus.
Durch die Verwendung einer Vielzahl aufeinanderfolgender Messungen desselben Indikatorparameters über mehrere Zyklen zum Quantifizieren der verfolgten Eigenschaft, und dazu z. B. die Verwendung eines arithmetischen Durchschnitts oder eines gewichteten Durchschnitts der unterschiedlichen Messungen des Indikatorparameters über mehrere Zyklen verwendet wird, und sogar eine Auswahl dieser Messungen mit Ausnahme von Werten, die als zweifelhaft angesehen werden, ist es vorteilhafterweise möglich, die Präzision und Zuverlässigkeit des Analyseschritts (c) zu verbessern.
Während des Messschritts (b) werden natürlich die Reaktionen des Servolenkungssystems 1, und insbesondere des Lenkmechanismus 3, auf die mechanischen Belastungen, die durch die Aktivierung des Unterstützungsmotors 7 erzeugt werden, durch Messen und möglicherweise Aufzeichnen von so vielen Indikatorparametern wie nötig beobachtet, um die verfolgte Eigenschaft aus der beobachteten Reaktion zu ermitteln.
Es ist insbesondere möglich, nach Bedarf einen oder mehrere Indikatorparameter aus folgenden zu messen: der Position P7 (und somit den Verschiebungen) der Welle des Unterstützungsmotors 7, der Position (und somit den Verschiebungen) P4 des beweglichen Elements 4 (der Zahnstange), oder der Position P2 (und somit den Verschiebungen) des Lenkrads 2, vorzugsweise ausgedrückt im Referenzrahmen des Unterstützungsmotors 7, der Geschwindigkeit P7', P4', P2' und insbesondere der Winkelgeschwindigkeit (vorzugsweise ausgedrückt im Referenzrahmen des Motors 7 unter Berücksichtigung der möglichen mechanischen Übersetzungsverhältnisse) einer dieser Komponenten 7, 4, 2, der vom Unterstützungsmotor 7 abgegebenen Kraft T7, dem Lenkraddrehmoment T2, oder einer Widerstandskraft T4, die von einem externen Element auf das bewegliche Element (die Zahnstange) 4 gegen den Unterstützungsmotor 7 ausgeübt wird.
Zur Vereinfachung der Beschreibung ist es möglich, im Folgenden das Suffix „_mes“ hinzuzufügen, um explizit auf einen Indikatorparameter (gemessen oder bewertet) zu verweisen, der einer bestimmten Menge zugeordnet ist, insbesondere wenn es notwendig ist, den durch diesen Indikatorparameter gemessenen effektiven Wert explizit von einem entsprechenden Sollwert zu unterscheiden. Zur Vereinfachung der Beschreibung ist es dennoch im Allgemeinen möglich, den Indikatorparameter (als gemessenen effektiven Wert) an den entsprechenden Sollwert anzupassen.
Vorzugsweise ermöglicht das Verfahren die Ermittlung zumindest einer verfolgten Eigenschaft, und insbesondere mehrerer (zumindest zwei) verfolgter Eigenschaften, aus:

- einer Steifigkeit K, die für die Elastizität eines Abschnitts des Lenkmechanismus 3 charakteristisch ist,
- einem Temperaturanstieg oder einem thermisches Entwicklungsmuster des Unterstützungsmotors 7,
- einer Ausdauereigenschaft, die durch einen Verschleißindikator, wie z. B. einem Verschleißgrad des Lenkmechanismus 3 oder des Unterstützungsmotors 7, als Funktion einer Anzahl Ni von Hin- und Her-Zyklen CY, die vom Lenkmechanismus 3 ausgeführt werden, gekennzeichnet ist.

Diese durch die Erfindung bereitgestellten verschiedenen Möglichkeiten werden nachstehend detailliert beschrieben.
Gemäß einer ersten Möglichkeit der Erfindung wird während des Aktivierungsschritts (a) ein Kraftexplorationszyklus CY_force, oder eine Folge mehrerer Kraftexplorationszyklen CY_force angewendet, wobei jeder Kraftexplorationszyklus CY_force die Kraft T7 des Unterstützungsmotors 7 servosteuert, und insbesondere das Drehmoment T7 des Unterstützungsmotors 7 gemäß zumindest einem Kraftsollwert (Drehmomentsollwert) T7, T7_1, T7_2 ungleich Null servosteuert.
Ein Beispiel eines Elementarkraft-Explorationszyklus CY_force ist in 2 veranschaulicht.
Vorzugsweise umfasst der Kraftexplorationszyklus CY_force zumindest einen ersten Wechsel 20, der üblicherweise positiv ist und den Unterstützungsmotor 7 nach rechts aktiviert.
Vorzugsweise umfasst der Kraftexplorationszyklus CY_force danach auch einen zweiten Wechsel 120 mit umgekehrtem und daher negativem Vorzeichen, der den Motor 7 in der entgegengesetzten Richtung, hier üblicherweise nach links, aktiviert.
Vorzugsweise umfasst der erste Wechsel 20 bzw. der zweite Wechsel eine aufsteigende Phase (als Absolutwert) 22, 122 hierin über einen Zeitrahmen [t2; t3] bzw. [t6; t7], vorzugsweise in Form einer Rampe, während welcher der Drehmomentsollwert (Kraftsollwert) von einem Nullwert auf einen Spitzenwert T7_1, T7_2 übergeht, danach möglicherweise eine Plateau-Haltephase 23, 123, während welcher der Drehmomentsollwert (Kraftsollwert) während einer vorbestimmten Dauer auf dem Spitzenwert T7_1, T7_2, hierin über den Zeitrahmen [t3; t4] bzw. [t7; t8], gehalten wird, anschließend eine absteigende Phase (als Absolutwert) 24, 124, vorzugsweise in Form einer Rampe, hierin über einen Zeitrahmen [t4; t5] bzw. [t8; t9], während welcher der Drehmomentsollwert (Kraftsollwert) auf Null zurückgebracht wird.
Zur Vereinfachung und Sicherheit der Programmierung wird der Spitzenwert T7_1 vorzugsweise als Prozentsatz des akzeptablen maximalen Drehmoments (der akzeptablen maximalen Kraft) T7_max ausgedrückt, das(die) der Unterstützungsmotor 7 ausgeben kann.
Um eine wahrnehmbare Aktivierung des Unterstützungsmotors 7 unter Vermeidung einer Beschädigung des Motors 7 zu gewährleisten, liegt der Spitzenwert T7_1 streng zwischen 0% und 100% des akzeptablen maximalen Drehmoments (der akzeptablen maximalen Kraft) T7_max, und vorzugsweise zwischen 30% und 90%, oder insbesondere zwischen 50% und 80% des akzeptablen maximalen Drehmoments.
Vorzugsweise wählen wir T7_2 = -T7_1, um die Wechsel 20, 120 mit einer im Wesentlichen symmetrischen Amplitude rechts und links anzuwenden.
Es ist zudem möglich, eine oder mehrere Ruhephasen 21 [t1; t2], 121 [t5; t6], 25 [t9; t10] vorzusehen, während denen ein Drehmomentsollwert im Wesentlichen von Null gehalten wird, der z. B. dazu dienen kann, die Sensoren während des Zyklus zu kalibrieren.
Darüber hinaus werden die jeweiligen Dauern der verschiedenen Phasen des Zyklus, und insbesondere die Plateau-Haltephasen 23, 123, ausreichend lang gewählt, sodass das Servolenkungssystem 1, und insbesondere der Lenkmechanismus 3 und der Unterstützungsmotor 7, in einem stabilen Regime, vorzugsweise permanent, ausreichend stabilisiert werden, und somit die gewünschten Indikatorparameter, wie z. B. die effektive Position P7_mes des Unterstützungsmotors 7, die effektive Position P4_mes der Zahnstange (oder die des Lenkrads P2_mes), sowie das effektive Unterstützungsdrehmoment (Motordrehmoment) T7_mes, oder eine effektive Kraft (typischerweise eine axiale Zug- oder Druckkraft) T4_mes, die auf die Zahnstange 4 ausgeübt wird, präzis zu messen. Hierzu können z. B. Haltezeiten gewählt werden, die gleich oder länger als die Reaktionszeit von 95% auf einen Stufensollwert sind.
Während des Anwendens der Krafterkundungszyklen CY_force ist es möglich, ein bewegliches Element 4 des Lenkmechanismus zu sperren, z. B. ist es möglich, die Zahnstange 4 gegen den Unterstützungsmotor 7 zu sperren.
Hierzu ist es möglich, einen Sperrkeil (oder eine ähnliche Verriegelungsvorrichtung) zu verwenden, der(die)ein Ende der Zahnstange 4 oder möglicherweise die Spurstange 6 oder das Rad 5, in Bezug auf einen festen Rahmen, an dem auch das Lenkgehäuse befestigt ist, immobilisiert. Dadurch wird die Zahnstange 4 in Bezug auf das Lenkgehäuse immobilisiert.
Vorteilhafterweise ist es danach vorzugsweise möglich, während des Messschritts (b) zumindest einen Kraftindikatorparameter T7_mes, T4_mes, der für die Kräfte repräsentativ ist, denen das gesperrte bewegliche Element 4 ausgesetzt ist, sowie zumindest einen Verschiebungsindikatorparameter P7_mes, P4_mes zu messen, der für die relative Verschiebung P7_mes-P4_mes repräsentativ ist, die vom Unterstützungsmotor 7 gegen das gesperrte bewegliche Element 4 ausgeführt wird, um während des Analyseschritts (c) eine elastische Steifigkeitseigenschaft, die auch als „Flexibilität“-Eigenschaft bezeichnet wird, des entsprechenden Abschnitts des Lenkmechanismus 3 zu quantifizieren.
Somit kann die Steifigkeit K eines Abschnitts des Lenkmechanismus 3 durch Anwenden eines Kraftexplorationszyklus CY_force bewertet werden.
Es ist insbesondere möglich, im gleichen Referenzrahmen, z. B. dem Referenzrahmen des Unterstützungsmotors 7, die (Winkel-) Position P7_mes zu messen, die von der Welle des Motors 7 unter dem Unterstützungsdrehmomentsollwert T7 (der auch als „Motordrehmoment“-Sollwert bezeichnet wird), und die insbesondere dann erreicht wird, wenn der Spitzenwert: T7 = T7_1 in Bezug auf die Position P4 der gesperrten Zahnstange 4 angewendet wird, die aufgrund der durch den Keil gewährleisteten Sperrung nahezu unveränderlich ist.
Das Motordrehmoment T7 entspricht unter Berücksichtigung eines möglichen Untersetzungsverhältnisses der Kraft, die vom Motor 7 auf die Zahnstange 4 ausgeübt wird, d. h. der Kraft T4, der die Zahnstange 4 ausgesetzt ist, und die, wenn sich die Zahnstange 4 in einem statischen Gleichgewicht befindet, durch die Haltekraft kompensiert wird, die vom Sperrkeil gegen die Zahnstange ausübt wird.
Das Motordrehmoment T7 kann z. B. mittels eines im Unterstützungsmotor 7 integrierten Drehmomentsensors, der ein effektives Motordrehmoment T7_mes misst, oder aber durch Kenntnis der Größe des Versorgungsstroms bewertet werden, der den Unterstützungsmotor 7 durchquert.
Die Kraft T4, der die Zahnstange ausgesetzt ist, wie z. B. die Kraft, die aus den auf die Zahnstange 4 ausgeübten Spannungen resultiert, verursacht durch elastische Verformung eine Differenzverschiebung P7-P4 zwischen der Welle des Motors 7 und der Zahnstange 4.
Natürlich kann diese Kraft T4 durch irgendeine andere äquivalente Einrichtung, wie z. B. einen auf die Zahnstange geklebten Dehnungsmessstreifen, ermittelt werden.
Da die Differenzverschiebung ΔP = p7-P4 auf die Eigenelastizität der Komponenten und der mechanischen Verbindungen zurückzuführen ist, die den Unterstützungsmotor 7 mit der Zahnstange 4 verbinden, ist es daher möglich, die Steifigkeit K dieses Mechanismus-Abschnitts zu einem gegebenen Zeitpunkt als gleich dem Verhältnis des Motordrehmoments T7, T7_1 zur Differenzialverschiebung P7-P4 zu bewerten, d. h.: $T7 = K* Δ P = K* (P7 - P4) .$
Natürlich ist es alternativ möglich, das gesamte bewegliche Element 4, 2, das von dem Unterstützungsmotor 7 angetrieben wird, mit Ausnahme der Zahnstange zu sperren, um die Untersuchung der Elastizität des entsprechenden Abschnitts zwischen dem Motor 7 und dem gesperrten Element 4, 2 zu ermöglichen.
Somit ist es gemäß einer weiteren Variante der Implementierung, die auf einem ähnlichen Prinzip basiert, möglich, wenn das Lenksystem 1 ein Lenkrad 2 umfasst, das mit dem Lenkmechanismus 3 über eine Lenksäule 10 mechanisch verbunden ist und daher dazu neigt, durch den Unterstützungsmotor 7 rotierend angetrieben zu werden, das Lenkrad 2 zu sperren, während der Kraftexplorationszyklus CY_force auf den Unterstützungsmotor 7 angewendet wird.
Die Relativbewegung ΔP = P7-P2 der Welle des Unterstützungsmotors 7 relativ zum gesperrten Lenkrad 2 ist dann im Wesentlichen auf die Elastizität des an der Lenksäule 10 platzierten Drehmomentsensors 9 und insbesondere auf die Elastizität eines im Drehmomentsensor 9 integrierten Torsionsstabs zurückzuführen, dessen Steifigkeit K hierin aus folgender Gleichung ermittelt werden kann: $T7 = K* Δ P = K* (P7 - P2) .$
Hierbei sei angemerkt, dass es gemäß einer Variante der Anwendung des Kraftexplorationszyklus CY_force möglich ist, einen thermischen Test des Unterstützungsmotors 7 unter Verwendung eines Kraftexplorationszyklus CY_force (insbesondere wie oben mit Bezug auf 2 beschrieben), oder unter Verwendung einer Abfolge mehrerer Kraftexplorationszyklen CY_force durchzuführen, die insbesondere eine vordefinierte Anzahl von Iterationen Ni wiederholt werden.
Hierzu ist es während des Kraftexplorationszyklus (der Krafterkundungszyklen) möglich, die Temperatur des Unterstützungsmotors 7 als Indikatorparameter zu messen.
Diese Messung kann z. B. darauf ausgerichtet sein, die erreichte Maximaltemperatur als Funktion des angelegten Spitzendrehmoments T7_1 und/oder als Funktion der Dauer der Anwendung dieser Kraft zu ermitteln.
Es ist z. B. insbesondere möglich, einen einzelnen Wechsel 20 mit einer langen Plateau-Phase 23 anzuwenden, während welcher der Kraftsollwert T7 dauerhaft auf einem konstanten Drehmomentwert T7_1 gehalten wird, der sich z. B. dem akzeptablen maximalen Drehmoment T7_max annähern kann, und z. B. bis zu 80%, 90%, 95% oder 100% des akzeptablen maximalen Drehmoments T7_max für eine Dauer von 15 Sekunden oder länger darstellt, und z. B. zwischen 15 und 300 Sekunden, oder darüber liegt, um den Unterstützungsmotor 7 gemäß einem ununterbrochenen permanenten Regime zu aktivieren.
Alternativ ist es z. B. möglich, eine Reihe von Elementarkraft-Explorationszyklen CY_force, die jeweils entweder einen einzigen Wechsel oder zwei entgegengesetzte Wechsel 20, 120, vorzugsweise mit gleichen Werten und Plateaudauern, umfassen, und durch Definieren oder Variieren des Verhältnisses oder „Arbeitszyklus“, zwischen der Aktivierungsdauer (und insbesondere der kumulierten Dauer der Plateau-Haltephasen 23, 123) und der kumulierten Dauer der Zyklen (einschließlich der Aktivierungsphasen und der Ruhephasen 21, 121, 25), anzuwenden.
Unabhängig davon, ob ein oder mehrere Wechsel angewendet werden, oder nicht und/oder der Kraftexplorationszyklus CY_force wiederholt wird, oder nicht, ist es vorzugweise in jedem Fall möglich, ein bewegliches Element 4 und insbesondere die Zahnstange 4 zu sperren, um sicher zu sein, dass der Unterstützungsmotor 7 das Spitzendrehmoment T7_1 oder sein maximales Drehmoment T7_max, das typischerweise dessen Kurzschlussstrom entspricht, schnell und mit kleiner Verschiebungsamplitude erreicht
Darüber hinaus kann das Charakterisierungsverfahren während des Aktivierungsschritts (a) auch einen Sicherungsunterschritt (a1) umfassen, in dem der am Unterstützungsmotor 7 angewendete Motordrehmomentsollwert T7 abgeschnitten wird, um den Drehmomentsollwert (als Absolutwert) unter einer vorbestimmten Sicherheitsschwelle T7_safe zu halten, wobei die Sicherheitsschwelle T7_safe bei Annäherung an eine Grenzposition Xlim, die nicht überschritten werden sollte, und z. B. bei Annäherung an einen Hubendanschlag S1, S2 eingestellt, und insbesondere reduziert wird.
Hierzu wird eine Funktion verwendet, die als „Sicherungsfunktion“ bezeichnet wird, die, wie in 3 dargestellt, in einem Referenzrahmen, der ein Lenkraddrehmoment T7 (in der Ordinate) einem Wert, der für die Position P7, P4, P2 des Lenkmechanismus repräsentativ ist, und insbesondere für die Position P4 der Zahnstange 4 repräsentativ ist, einerseits einem autorisierten Wirkungsbereich D1 (in 3 leer) und andererseits einem verbotenen Wirkungsbereich D2 (in 3 schraffiert) zuordnet, dessen Begrenzung der Sicherheitsschwelle T7_safe entspricht.
Hierbei sei angemerkt, dass in jeder betrachteten Verschiebungsrichtung (nach rechts bzw. nach links) sich die Sicherheitsschwelle T7_safe von einer Sicherheitsposition Xsafe, die der Grenzposition Xlim in der betrachteten Verschiebungsrichtung vorausgeht, verringert (d. h. deren Absolutwert abnimmt), und vorzugsweise gleich Null wird, wenn die Grenzposition Xlim erreicht ist.
Hierzu kann die Sicherungsfunktion eine Rampe bilden, die von der Sicherheitsposition Xsafe bis zur Grenzposition Xlim abfällt.
Somit ist es möglich, eine fortschreitende Verlangsamung des Lenkmechanismus 3 zu erzwingen, um ein Überschreiten der Grenzposition Xlim zu unterbinden und insbesondere am Anschlag S1 anzuschlagen (wenn der verwendete Explorationszyklus natürlich nicht darauf abzielt, die Position des Anschlags zu ermitteln), wenn sich dieser der Grenzposition Xlim annähert.
Da es jedoch nicht erforderlich ist, den Mechanismus 3 beim Verlassen der Endposition Xlim zu bremsen, kann die Sicherheitsschwelle T7_safe direkt auf deren Maximalwert (Plateauwert) zurückkehren, wie dies durch die rechteckig geformte Begrenzung. des autorisierten Wirkungsbereichs D1 in 3 dargestellt ist.
Vorzugsweise ist die Grenzposition Xlim als Prozentsatz definiert, der z. B. zwischen 75% und 100%, und insbesondere zwischen 80% und 95% der Position des entsprechenden Hubendanschlags S1, S2 liegt.
Natürlich betrifft die Erfindung auch ein solches Servolenkungssystem 1, das die Implementierung aller oder eines Teils der oben genannten Charakterisierungsverfahren ermöglicht.
Somit betrifft die Erfindung insbesondere ein Servolenkungssystem 1, das ein Charakterisierungsmodul 13 umfasst, das eine vollständige Charakterisierungs-„Werkzeugsammlung“ bildet, die einen Explorationszyklus umfasst und dessen selektive Implementierung aus einer Vielzahl verfügbarer Explorationszyklen ermöglicht, und dies insbesondere, um die automatische Kalibrierung und Feinabstimmung des Systems 1 im Werk aus einer Vielzahl verfügbarer Explorationszyklen zu erleichtern.
Somit betrifft die Erfindung ein Servolenkungssystem 1, das zum Ausstatten eines Fahrzeugs bestimmt ist und zumindest eine Steuerkursdefinitionsvorrichtung 2, wie z. B. ein Lenkrad, ,das es einem Fahrer ermöglicht, einen Lenkwinkel A1 des Servolenkungssystems zu definieren, einen Lenkmechanismus, 3, der mit zumindest einem beweglichen Element 4, wie z. B. einer Zahnstange, versehen ist, deren Position P4 sich dem ausgewählten Lenkwinkel A1 entsprechend anpasst, sowie zumindest einen Unterstützungsmotor 7 umfasst, der so eingerichtet ist, dass dieser zum Antreiben des Lenkmechanismus 3 imstande ist, wobei das Servolenkungssystem 1 einerseits ein erstes bordeigenes Modul 8, das als „Unterstützungsmodul“ 8 bezeichnet wird, und einen ersten Satz von Funktionen aufweist, die als „Unterstützungsgesetze“ bezeichnet werden, die, wenn das Servolenkungssystem 1 dem Fahren eines Fahrzeugs gewidmet ist, das Erzeugen von Pilotierungssollwerten in Richtung des Unterstützungsmotors 7 ermöglichen, um das Fahrzeug einem Weg folgen zu lassen, der gemäß der Situation des Fahrzeugs in Bezug auf dessen Umgebung ermittelt wird, und andererseits ein zweites bordeigenes Modul 13 umfasst, das als „Charakterisierungsmodul“ 13 bezeichnet wird, das einen zweiten Satz von Funktionen beinhaltet, die als „Charakterisierungsfunktionen“ bezeichnet werden, die sich von den Unterstützungsgesetzen unterscheiden, und die eine Implementierung während eines Zeitraums, in dem das Servolenkungssystem nicht dem Fahren eines Fahrzeugs gewidmet ist, und automatisch, eines Charakterisierungsverfahrens ermöglichen, das dazu bestimmt ist, zumindest eine Eigenschaft des Servolenkungssystems empirisch zu ermitteln, die als „verfolgte Eigenschaft“ bezeichnet wird.
Wie das Unterstützungsmodul 8 ist das Charakterisierungsmodul 13 vorzugsweise aus einem Elektronik- oder Computermodul gebildet.
Wie oben dargelegt, umfasst das Charakterisierungsverfahren einen Schritt (a) des automatischen Aktivierens des Unterstützungsmotors 7, in dem das zweite bordeigene Modul 13, ohne dass externe Maßnahmen an der Steuerkursdefinitionsvorrichtung 2 erforderlich sind, automatisch einen Aktivierungssollwert T7, V7, P7 erzeugt und am Unterstützungsmotor 7 anwendet, der einem oder mehreren vordefinierten Zyklen folgt, die als „Explorationszyklen“ CY bezeichnet werden, um einen Messschritt (b) zu ermöglichen, gemäß dem während des Explorationszyklus (der Explorationszyklen) CY oder nach Abschluss des Explorationszyklus (der Explorationszyklen) CY, zumindest ein physikalischer Parameter gemessen wird, der als «Indikatorparameter» P7_mes, T7_mes, P4_mes, T2_mes, V2_mes, usw. bezeichnet wird, der für die Reaktion des Servolenkungssystems auf die automatische Aktivierung des Unterstützungsmotors spezifisch ist, und der für die verfolgte Eigenschaft charakteristisch ist, und danach einen Analyseschritt (c) umfasst, in dem die verfolgte Eigenschaft aus der Messung (den Messungen) des Indikatorparameters quantifiziert wird.
Daher werden das Charakterisierungsmodul 13 sowie das Unterstützungsmodul 8 vorzugsweise in das Lenksystem 1 und insbesondere in ein bordeigenes Berechnungsmodul integriert, das auf eigenständige Weise verwendet werden kann.
Die Charakterisierungsfunktionen und insbesondere die Explorationszyklen CY, die diese Charakterisierungsfunktionen automatisch implementieren, können vorteilhafterweise in einem nichtflüchtigen Speicher des Charakterisierungsmoduls 13, z. B. in Form von Funktionsbibliotheken (DLL-Dateien), die im Charakterisierungsmodul 13 programmiert sind, und/oder Mappings („Kennfeldern“) gespeichert werden.
Somit umfasst das Charakterisierungsmodul 13 eine Vielzahl vorab festgelegter Explorationszyklen CY, um z. B. neben der Fahrzeugpilotierungsphase, das selektive Aktivieren eines aus den oben beschriebenen Explorationszyklen ausgewählten Zyklus CY zu ermöglichen.
Vorzugsweise umfasst das zweite bordeigene Modul (Charakterisierungsmodul) 13 eine Steifigkeitscharakterisierungsfunktion, die einen Kraftexplorationszyklus CY_force verwendet, der einen Drehmomentsollwert T7 ungleich Null am Unterstützungsmotor 7 anwendet, während ein bewegliches Element 4, 2 der Lenkung gegen den Unterstützungsmotor gesperrt ist, und der die Verschiebung misst, die der Unterstützungsmotor 7 gegen das gesperrte bewegliche Element 4, 2 ausführt, um eine Steifigkeit K zu ermitteln, die für die Elastizität eines entsprechenden Abschnitts des Lenkmechanismus 3 charakteristisch ist.
Vorzugsweise umfasst das Charakterisierungsmodul 13 auch eine Auswahleinrichtung, die es ermöglicht, eine der verfügbaren Charakterisierungsfunktionen, getrennt von den anderen Charakterisierungsfunktionen und Unterstützungsfunktionen auszuwählen und auszuführen, und somit den Unterstützungsmotor 7 zur Charakterisierung, unabhängig von der Pilotierung des Fahrzeugs, automatisch und eigenständig zu steuern.
Die Erfindung ist natürlich nicht auf die oben beschriebenen einzigen Varianten beschränkt, sodass Durchschnittsfachleute insbesondere in der Lage sind, die vorgenannten Merkmale frei zu isolieren oder zu kombinieren, oder diese durch Äquivalente zu ersetzen.

Claims

Verfahren zur Charakterisierung eines Servolenkungssystems (1) zur empirischen Ermittlung zumindest einer Eigenschaft des Servolenkungssystems (1), die als „verfolgte Eigenschaft“ bezeichnet wird, wobei das Servolenkungssystem zumindest eine Steuerkursdefinitionsvorrichtung (2), wie z. B. ein Lenkrad (2), welches das Definieren der Ausrichtung ermöglicht, die als „Lenkwinkel“ (A1) des Servolenkungssystems bezeichnet wird, einen Lenkmechanismus (3), der mit zumindest einem beweglichen Element (4), wie z. B. einer Zahnstange (4) versehen ist, deren Position (P4) sich an den gewählten Lenkwinkel (A1) anpasst, sowie zumindest einen Unterstützungsmotor (7) umfasst, der so eingerichtet ist, dass dieser zum Antreiben des Lenkmechanismus 3 imstande ist, wobei das Verfahren neben einer Pilotierungsphase, während der das Servolenkungssystem (1) dem Fahren eines Fahrzeugs gewidmet ist, um das Fahrzeug einem Weg folgen zu lassen, der gemäß der Situation des Fahrzeugs in Bezug auf dessen Umgebung ermittelt wird, einen Schritt (a) des automatischen Aktivierens des Unterstützungsmotors (7), in dem ein Rechner (13) zum automatischen Erzeugen und Aufbringen eines Aktivierungssollwerts auf den Unterstützungsmotor (7) verwendet wird, ohne dass externe Maßnahmen auf die Steuerkursdefinitionsvorrichtung (2) erforderlich sind, der einem vorher festgelegten Zyklus oder mehreren vorher festgelegten Zyklen folgt, die als „Explorationszyklen“ (CY) bezeichnet werden, einen Messschritt (b), gemäß dem während des Explorationszyklus (der Explorationszyklen) oder nach Abschluss des Explorationszyklus (der Explorationszyklen) zumindest ein physikalischer Parameter, der als „Indikatorparameter“ (P7_mes, T7_mes, P4_mes, T2_mes, V2_mes) bezeichnet wird, gemessen wird, der für die Reaktion des Servolenkungssystems auf die automatische Aktivierung des Unterstützungsmotors (7) spezifisch ist und der für die verfolgte Eigenschaft charakteristisch ist, und danach einen Analyseschritt (c) umfasst, in dem die verfolgte Eigenschaft aus der Messung (den Messungen) des Indikatorparameters quantifiziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass während des automatischen Aktivierungsschritts (a) ein Kraftexplorationszyklus (CY_force) oder eine Folge mehrerer Kraftexplorationszyklen (CY_force) angewendet wird, wobei jeder Kraftexplorationszyklus (CY_force) die Kraft (T7), und insbesondere das Drehmoment (T7), des Unterstützungsmotors (7) gemäß zumindest einem Kraftsollwert (T7_1, T7_2) ungleich Null servosteuert.
Charakterisierungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während der Anwendung des Kraftexplorationszyklus (der Kraftexplorationszyklen) ein bewegliches Element (4) des Lenkmechanismus (3), wie z. B. eine Zahnstange (4), gegen den Unterstützungsmotor (7) gesperrt ist, und dass während des Messschritts (b) zumindest ein Kraftindikatorparameter (T7_mes, T4_mes), der für die Kräfte repräsentativ ist, denen das blockierte beweglichen Element (4) ausgesetzt ist, und zumindest ein Verschiebungsindikatorparameter (P7_mes, P4_mes) gemessen wird, der für die vom Unterstützungsmotor gegen das blockierte bewegliche Element ausgeführte Verschiebung repräsentativ ist, um während des Analyseschritts (c) eine elastische Steifigkeitseigenschaft (K) des entsprechenden Abschnitts des Lenkmechanismus zu quantifizieren.
Charakterisierungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kraftexplorationszyklus (CY_force) oder eine Folge mehrerer Kraftexplorationszyklen (CY_force) verwendet wird, bei dem, als Indikatorparameter, die Temperatur des Unterstützungsmotors (7) zum Durchführen eines thermischen Tests des Unterstützungsmotors gemessen wird.
Charakterisierungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses das Ermitteln zumindest einer verfolgten Eigenschaft und vorzugsweise mehrerer verfolgter Eigenschaften ermöglicht, aus: - einer Steifigkeit (K), die für die Elastizität eines Abschnitts des Lenkmechanismus (3) charakteristisch ist, - einem Temperaturanstieg oder einem thermisches Entwicklungsmuster des Unterstützungsmotors (7), - einer Ausdauereigenschaft, die durch einen Verschleißindikator als Funktion einer Anzahl (Ni) von Hin- und Her-Zyklen gekennzeichnet ist, die vom Lenkmechanismus ausgeführt werden.
Servolenkungssystem (1), das zum Ausstatten eines Fahrzeugs bestimmt ist und zumindest eine Steuerkursdefinitionsvorrichtung (2), wie z. B. ein Lenkrad, das es einem Fahrer ermöglicht, einen Lenkwinkel (A1) des Servolenkungssystems zu definieren, einen Lenkmechanismus (3) der mit zumindest einem beweglichen Element (4), wie z. B. einer Zahnstange, versehen ist, deren Position (P4) sich dem ausgewählten Lenkwinkel (A1) entsprechend anpasst, sowie zumindest einen Unterstützungsmotor (7) umfasst, der so eingerichtet ist, dass dieser zum Antreiben des Lenkmechanismus (3) imstande ist, wobei das Servolenkungssystem (1) einerseits ein erstes bordeigenes Modul (8), das als „Unterstützungsmodul“ (8) bezeichnet wird, und einen ersten Satz von Funktionen aufweist, die als „Unterstützungsgesetze“ bezeichnet werden, die, wenn das Servolenkungssystem (1) dem Fahren eines Fahrzeugs gewidmet ist, das Erzeugen von Pilotierungssollwerten in Richtung des Unterstützungsmotors (7) ermöglichen, um das Fahrzeug einem Weg folgen zu lassen, der gemäß der Situation des Fahrzeugs in Bezug auf dessen Umgebung ermittelt wird, und andererseits ein zweites bordeigenes Modul (13) umfasst, das als „Charakterisierungsmodul“ bezeichnet wird, das einen zweiten Satz von Funktionen aufweist, die als „Charakterisierungsfunktionen“ bezeichnet werden, die sich von den Unterstützungsgesetzen unterscheiden, und die eine Implementierung, während eines Zeitraums, in dem das Servolenkungssystem nicht dem Fahren eines Fahrzeugs gewidmet ist, und automatisch, eines Charakterisierungsverfahrens ermöglichen, das dazu bestimmt ist, zumindest eine Eigenschaft des Servolenkungssystems empirisch zu ermitteln, die als „verfolgte Eigenschaft“ bezeichnet wird, wobei das Charakterisierungsverfahren einen Schritt (a) des automatischen Aktivierens des Unterstützungsmotors (7), in dem das zweite bordeigene Modul (13), ohne dass externe Maßnahmen an der Steuerkursdefinitionsvorrichtung (2) erforderlich sind, automatisch einen Aktivierungssollwert (T7, V7, P7) erzeugt und auf den Unterstützungsmotor (7) anwendet, der einem vorher festgelegten Zyklus oder mehreren vorab festgelegten Zyklen folgt, die als „Explorationszyklen“ (CY) bezeichnet werden, um einen Messschritt (b), gemäß dem während des Explorationszyklus (der Explorationszyklen) oder nach Abschluss des Explorationszyklus (der Explorationszyklen) zumindest ein physikalischer Parameter gemessen wird, der als „Indikatorparameter“ (P7_mes, T7_mes, P4_mes, T2_mes, V2_mes) bezeichnet wird, der für die Reaktion des Servolenkungssystems (1) auf die automatische Aktivierung des Unterstützungsmotors (7) spezifisch ist und für die verfolgte Eigenschaft charakteristisch ist, danach einen Analyseschritt (c) zu ermöglichen, in dem die verfolgte Eigenschaft aus der(den) Messung(en) des Indikatorparameters quantifiziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass während des automatischen Aktivierungsschritts (a) ein Kraftexplorationszyklus (CY_force) oder eine Folge von mehreren Kraftexplorationszyklen (CY_force) angewendet wird, wobei jeder Kraftexplorationszyklus (CY_force) die Kraft (T7), und insbesondere das Drehmoment (T7), des Unterstützungsmotors (7) gemäß mindestens einem Kraftsollwert (T7_1, T7_2) ungleich Null servogesteuert wird.
Servolenkungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite bordeigene Modul (13) eine Steifigkeitscharakterisierungsfunktion umfasst, die einen Kraftexplorationszyklus (CY_force) verwendet, der am Unterstützungsmotor (7) einen Drehmomentsollwert (T7) ungleich Null anwendet, während ein bewegliches Element (4, 2) der Lenkung gegen den Unterstützungsmotor gesperrt ist, und welche die vom Unterstützungsmotor gegen das gesperrte bewegliche Element ausgeführte Verschiebung misst, um eine Steifigkeit (K) zu ermitteln, die für die Elastizität eines entsprechenden Abschnitts des Lenkmechanismus charakteristisch ist.