DE112020002748T5

DE112020002748T5 - Lenksteuervorrichtung, lenksteuerverfahren und lenkunterstützungssystem diese einschliessend

Info

Publication number: DE112020002748T5
Application number: DE112020002748.1T
Authority: DE
Inventors: Seung Gyu Hong
Original assignee: Mando Corp
Current assignee: HL Mando Corp
Priority date: 2019-06-07
Filing date: 2020-06-03
Publication date: 2022-03-03
Also published as: US20220242479A1; KR20200140627A; CN114245781A; WO2020246787A1

Abstract

Offenbart sind eine Lenksteuervorrichtung, ein Lenksteuerverfahren und ein Lenkunterstützungssystem, das diese enthält. Insbesondere umfasst eine Lenksteuervorrichtung gemäß der Offenbarung: einen Befehlswertrechner zum Berechnen eines Zahnstangenbewegung-Befehlswertes, der die Bewegung einer Zahnstange befiehlt, auf der Grundlage von Lenkinformationen, die der Drehung eines Lenkrades entsprechen; einen Differenzwertrechner zum Berechnen des Differenzwertes zwischen dem Zahnstangenbewegung-Befehlswert und dem Zahnstangenbewegung-Erfassungswert durch Empfangen eines Zahnstangenbewegung-Erfassungswertes, der der Bewegung der Zahnstange entspricht, wenn die Bewegung der Zahnstange erfasst wird; und einen Reaktionsdrehmomentrechner zum Berechnen des Reaktionsdrehmomentes auf der Grundlage des Differenzwertes und eines oder mehrerer voreingestellter virtueller Gestängeparameter.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Lenksteuervorrichtungen und - verfahren sowie Lenkunterstützungssysteme, die die Lenksteuervorrichtung enthalten und in der Lage sind, das Lenksteuerverfahren durchzuführen.
STAND DER TECHNIK
Als Lenkunterstützungssysteme von Fahrzeugen wurden ein hydraulisches Lenkunterstützungssystem, das ausgebildet ist, ein Fahrzeug durch die Erzeugung eines Hydraulikfluiddrucks unter Verwendung einer Servolenkungspumpe zu lenken, und ein elektronisches Lenkunterstützungssystem, das ausgebildet ist, ein Fahrzeug mit Hilfe eines Elektromotors zu lenken, entwickelt und eingesetzt.
Bei den Lenkunterstützungssystemen für Fahrzeuge kann es erwünscht sein, dem Fahrer beim Drehen des Lenkrads ein der Fahrsituation entsprechendes Lenkgefühl zu vermitteln, so dass der Fahrer das Lenkgefühl für die Lenkung des Fahrzeugs entsprechend der Drehung des Lenkrads erkennen kann. Darüber hinaus kann ein solches Lenkgefühl durch einen über das Lenkrad, die Lenksäule oder dergleichen angeschlossenen Motor zur Erzeugung von Verbindungskräften vermittelt werden.
In diesem Zusammenhang wurde kürzlich ein Steer-by-Wire-Lenksystem für den elektrischen Antrieb von Fahrzeugrädern ohne mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad des Fahrzeugs und den Fahrzeugrädern in Fahrzeugen eingesetzt. Das Steer-by-Wire-System führt die Lenkung des Fahrzeugs durch Betätigung eines Lenkmotors durch, der mit mindestens einem Rad des Fahrzeugs verbunden ist und von einer elektronischen Steuereinheit (ECU) gesteuert wird, die ausgebildet ist, ein Drehsignal des Lenkrads zu erfassen.
Da das Steer-by-Wire-System nicht über eine mechanische Verbindung verfügt, besteht ein Bedarf an einer Vorrichtung, einem Verfahren und/oder einem System, das ein entsprechendes Lenkgefühl wie bei einem Lenkhilfesystem mit einer solchen mechanischen Verbindung vermittelt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHE AUFGABE
Um diese Probleme zu lösen, stellen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung eine Lenksteuervorrichtung, ein Lenksteuerverfahren und ein Lenkunterstützungssystem bereit, die einem Fahrer ein geeignetes Lenkgefühl vermitteln, indem sie ein geeignetes Gegenmoment durch die Anwendung von mindestens einer Eigenschaft eines virtuellen Gestänges bestimmen.
Ferner stellen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung eine Lenksteuervorrichtung, ein Lenksteuerverfahren und ein Lenkungsunterstützungssystem zur Verfügung, die einem Fahrer ein optimales Lenkgefühl vermitteln, indem sie ein Gegenmoment durch die Anwendung von Informationen in Bezug auf eine Fahrsituation sowie von Informationen in Bezug auf eine Verbindung zwischen einem Lenkrad und einer Zahnstange implementieren.
TECHNISCHE LÖSUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine in einem Lenkunterstützungssystem enthaltene Lenksteuervorrichtung bereitgestellt, die einen Befehlswertrechner zum Berechnen eines Zahnstangenbewegung-Befehlswertes, der eine Bewegung einer Zahnstange anzeigt, auf der Grundlage von Lenkinformationen, die sich auf das Drehen eines Lenkrades beziehen, einen Differenzwertrechner zum Empfangen eines Zahnstangenbewegung-Erfassungswertes, der durch Erfassen der Bewegung der Zahnstange erhalten wird, wenn die Bewegung der Zahnstange erfasst wird, und zum Berechnen eines Differenzwertes zwischen dem Zahnstangenbewegung-Befehlswert und dem Zahnstangenbewegung-Erfassungswert, und einen Gegenmomentrechner zum Berechnen eines Gegendrehmomentes auf der Grundlage des Differenzwertes und eines oder mehrerer virtueller Gestängeparameter, die im Voraus festgelegt wurden, umfasst, wobei der eine oder die mehreren virtuellen Gestängeparameter einer oder mehreren Eigenschaften einer virtuellen Kopplung bzw, Verbindung zwischen dem Lenkrad und der Zahnstange entsprechen, die mechanisch getrennt sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Lenksteuerverfahren bereitgestellt, das die Berechnung eines Zahnstangenbewegung-Befehlswertes, der eine Bewegung einer Zahnstange anzeigt, auf der Grundlage von Lenkinformationen, die sich auf das Drehen eines Lenkrades beziehen, umfasst; durch Empfangen eines Zahnstangenbewegung-Erfassungswertes, der durch Erfassen der Bewegung der Zahnstange erhalten wird, wenn die Bewegung der Zahnstange erfasst wird, Berechnen eines Differenzwertes zwischen dem Zahnstangenbewegung-Befehlswert und dem Zahnstangenbewegung-Erfassungswert; und Berechnen eines Gegendrehmoments auf der Grundlage des Differenzwertes und eines oder mehrerer virtueller Gestängeparameter, die im Voraus festgelegt wurden, wobei der eine oder die mehreren virtuellen Gestängeparameter einer oder mehreren Eigenschaften einer virtuellen Kopplung bzw. Verbindung zwischen dem Lenkrad und der Zahnstange entsprechen, die mechanisch getrennt sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung hat ein Lenkunterstützungssystem eine Struktur, in der eine mechanische Verbindung zwischen einer Lenkeingabevorrichtung und einer Lenkausgabevorrichtung nicht gebildet wird. Das Lenkunterstützungssystem umfasst: einen Lenkwinkelsensor zum Erfassen eines Lenkwinkels entsprechend der Drehung eines Lenkrads, einen Gegenkrafterzeugungsmotor zum Zuführen einer Gegenkraft zum Lenkrad, einen Lenkmotor zum axialen Bewegen einer Zahnstange, einen Zahnstangenpositionssensor zum Erfassen einer Position der Zahnstange, und eine Lenksteuervorrichtung zum Steuern des Lenkmotors auf der Grundlage von Lenkinformationen und zum Steuern des Gegenkrafterzeugungsmotors auf der Grundlage der vom Zahnstangenpositionssensor empfangenen Lenkinformationen und Zahnstangenpositionsinformationen. Die Lenksteuervorrichtung berechnet einen Zahnstangenbewegung-Befehlswert, der eine Bewegung der Zahnstange auf der Grundlage der Lenkinformationen anzeigt, empfängt einen Zahnstangenbewegung-Erfassungswert von einem Zahnstangenpositionssensor und berechnet einen Differenzwert zwischen dem Zahnstangenbewegung-Befehlswert und dem Zahnstangenbewegung-Erfassungswert, berechnet ein Gegendrehmoment auf der Grundlage des Differenzwertes und eines oder mehrerer virtueller Gestängeparameter, die im Voraus eingestellt wurden, und liefert einen Antriebsstrom, der dem berechneten Gegendrehmoment entspricht, an den Gegenkrafterzeugungsmotor, wobei der eine oder die mehreren virtuellen Gestängeparameter einer oder mehreren Eigenschaften einer virtuellen Kopplung bzw. Verbindung zwischen der Lenkeingabevorrichtung und der Lenkausgabevorrichtung entsprechen.
WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, eine Lenksteuervorrichtung, ein Lenksteuerverfahren und ein Lenkungsunterstützungssystem vorzusehen, die einem Fahrer ein geeignetes Lenkgefühl vermitteln, indem sie ein geeignetes Gegenmoment durch die Anwendung von mindestens einer Eigenschaft eines virtuellen Gestänges bestimmen.
Ferner ist es gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung möglich, eine Lenksteuervorrichtung, ein Lenksteuerverfahren und ein Lenkunterstützungssystem vorzusehen, die einem Fahrer ein optimales Lenkgefühl vermitteln, indem sie ein Gegenmoment durch die Anwendung von Informationen in Bezug auf eine Fahrsituation sowie von Informationen in Bezug auf eine Verbindung zwischen einem Lenkrad und einer Zahnstange implementieren.
Figurenliste

1 zeigt schematisch ein Lenkunterstützungssystem gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
2 ist eine Blockdarstellung, die schematisch eine Lenksteuervorrichtung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt.
3 ist ein Flussdiagramm für ein erstes Ausführungsbeispiel der Berechnung eines Gegenmoments im Lenkunterstützungssystem und/oder in der Lenksteuervorrichtung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
4 ist ein Flussdiagramm für ein zweites Ausführungsbeispiel der Berechnung eines Gegenmoments im Lenkunterstützungssystem und/oder in der Lenksteuervorrichtung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
5 ist ein Flussdiagramm für ein drittes Ausführungsbeispiel der Berechnung eines Gegenmoments im Lenkunterstützungssystem und/oder in der Lenksteuervorrichtung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
6 ist ein Diagramm, das ein Gegenmoment in Bezug auf einen Differenzwert und einen virtuellen Gestängeparameter darstellt, der eine Konstante ist.
7 ist ein Diagramm, das ein Gegenmoment in Bezug auf einen Differenzwert und einen virtuellen Gestängeparameter darstellt, der eine Variable ist.
8 ist ein Flussdiagramm für ein viertes Ausführungsbeispiel der Berechnung eines Gegenmoments im Lenkunterstützungssystem und/oder in der Lenksteuervorrichtung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
9 ist ein Diagramm, das ein Gegenmoment darstellt, auf das eine Verstärkung angewandt wird, und ein Gegenmoment, auf das keine Verstärkung angewandt wird.
10 und 11 sind Diagramme, die erste Verstärkungen in Abhängigkeit von den Antriebsmomenten darstellen.
12 und 13 sind Diagramme, die die zweite Verstärkung in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit darstellen.
14 ist ein Flussdiagramm eines Lenksteuerverfahrens gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.

BESTE ART ZUR UMSETZUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung ausführlich unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Ausdrücke wie „erste“ „zweite“, „A“ „B“, „(A)‟ oder „(B)“ können hierin verwendet werden, um Elemente der Offenbarung zu beschreiben. Jeder dieser Begriffe wird nicht verwendet, um das Wesen, die Reihenfolge oder die Abfolge von Elementen usw. zu definieren, sondern dient lediglich dazu, das entsprechende Element von anderen Elementen zu unterscheiden. Wenn erwähnt wird, dass ein erstes Element mit einem zweiten Element „verbunden oder gekoppelt“ ist, dieses „berührt oder überlappt“ usw., sollte dies so interpretiert werden, dass das erste Element mit dem zweiten Element nicht nur „direkt verbunden oder gekoppelt“ sein kann oder dieses „direkt berühren oder überlappen“ kann, sondern auch ein drittes Element „zwischen“ dem ersten und dem zweiten Element „angeordnet“ sein kann, oder dass das erste und das zweite Element über ein viertes Element miteinander „verbunden oder gekoppelt“ sein können, einander „berühren oder überlappen“ können usw.
1 zeigt schematisch ein Lenkunterstützungssystem gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
Unter Bezugnahme auf 1 kann sich das Lenkunterstützungssystem 1 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung auf ein System beziehen, das in der Lage ist, eine Lenkkraft zu unterstützen, so dass ein Fahrer leicht lenken kann.
Die Lenkunterstützungssysteme können unterteilt werden in eine hydraulische Servolenkung (HPS), die ausgebildet ist, eine Lenkunterstützungskraft durch die Erzeugung eines Hydraulikfluiddruck mit Hilfe einer Pumpe bereitzustellen, eine elektronische Servolenkung (EPS), die ausgebildet ist, eine Lenkunterstützungskraft durch den Antrieb eines Motors zu liefern, und dergleichen. Im Folgenden werden zur Vereinfachung der Beschreibung die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung in Bezug auf die elektronische Servolenkung erörtert; die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Das heißt, dass diese Erörterungen mutatis mutandis auch auf andere Lenksysteme, einschließlich der hydraulischen Servolenkung, angewendet werden können.
Je nachdem, ob ein mechanisches Verbindungselement (oder Gestänge) zwischen einer Lenkeingangsvorrichtung 10 und einer Lenkausgangsvorrichtung 30 vorgesehen oder ausgebildet ist, kann das Lenksystem ein mechanisches Lenkunterstützungssystem sein, das ausgebildet ist, die Fahrzeugräder 33 zu lenken, wenn eine Kraft (ein Drehmoment), die durch das Drehen eines Lenkrads 11 durch einen Fahrer erzeugt wird, über eine mechanische Kraftübertragungsvorrichtung (z. B. ein Gestänge usw.) auf einen Aktuator übertragen wird, der sich in mindestens einem Rad 33 befindet, oder ein Steer-by-Wire-System (SbW), das ausgebildet ist, anstelle der mechanischen Kraftübertragungsvorrichtung Kraft zu übertragen, indem es elektrische Signale über einen Draht, ein Kabel und/oder dergleichen sendet/empfängt. Nachfolgend wird das Lenkunterstützungssystem 1 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung in Bezug auf das Steer-by-Wire-System beschrieben; die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Das heißt, dass diese Beschreibung mutatis mutandis auch auf andere Lenkunterstützungssysteme einschließlich des mechanischen Lenkunterstützungssystems angewendet werden kann.
Das Lenkunterstützungssystem 1 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung kann eine Lenkeingabevorrichtung 10, eine Lenksteuereinheit 20, eine Lenkausgabevorrichtung 30 und dergleichen umfassen. Wie oben beschrieben, sind die Lenkeingabevorrichtung 10 und die Lenkausgangsvorrichtung 30 mechanisch voneinander getrennt, wenn das Steer-by-Wire-Lenkunterstützungssystem 1 verwendet wird.
Die Lenkeingabevorrichtung 10 kann sich auf eine Vorrichtung beziehen, in die die vom Fahrer beabsichtigten Lenkinformationen eingegeben werden. Die Lenkeingabevorrichtung 10 kann das Lenkrad 11, einen Lenkwinkelsensor 12, einen Gegenkraft-Erzeugungsmotor 13, einen Sensor 14 für das vom Fahrer liefernde Drehmoment und ähnliches umfassen.
Der Lenkwinkelsensor 12 kann einen Lenkwinkel in Abhängigkeit von der Drehung des Lenkrads 11 erfassen. Wenn das Lenkrad 11 von einem Fahrer gedreht wird, kann der Lenkwinkelsensor 12 einen Drehwinkel (einen Lenkwinkel) des Lenkrads 11 erfassen und ein Erfassungssignal (oder einen Erfassungswert), das den erfassten Lenkwinkel anzeigt, an die Lenksteuervorrichtung 20 liefern.
Der Gegenkrafterzeugungsmotor 13 kann ein Gegenmoment auf das Lenkrad 11 ausüben, indem er ein Steuersignal, ein Befehlssignal, einen Antriebsstrom und ähnliches von der Lenksteuervorrichtung 20 empfängt. Insbesondere kann der Gegenkrafterzeugungsmotor 13 den Antriebsstrom von der Lenksteuervorrichtung 20 empfangen und das Gegenmoment durch den Antrieb mit einer dem Antriebsstrom entsprechenden Drehgeschwindigkeit erzeugen.
Der fahrerunterstützende Drehmomentsensor 14 kann ein Fahrerdrehmoment durch das Drehen des Lenkrads 11 durch einen Fahrer erfassen. Wenn insbesondere das Lenkrad 11 vom Fahrer gedreht wird, kann der Sensor für das Fahrerdrehmoment das vom Fahrer auf das Lenkrad 11 ausgeübte Fahrerdrehmoment erfassen und ein Erfassungssignal (oder einen Erfassungswert), das das erfasste Fahrerdrehmoment angibt, an die Lenksteuervorrichtung 20 liefern. In diesem Fall kann sich das Fahrerdrehmoment auf ein Drehmoment beziehen, das beim Drehen des Lenkrads 11 durch den Fahrer erzeugt wird.
Die Lenksteuervorrichtung 20 kann einen Steuerwert berechnen, indem sie Lenkinformationen von der Lenkeingabevorrichtung 10 empfängt, und ein elektrisches Signal, das den berechneten Steuerwert anzeigt, an die Lenkausgabevorrichtung 30 liefern. Die Lenkinformationen können sich auf Informationen beziehen, die den Lenkwinkel und/oder das Fahrerdrehmoment enthalten.
Darüber hinaus kann die Lenksteuervorrichtung 20 einen Steuerwert berechnen, indem sie eine Rückkopplung auf die von der Lenkausgabevorrichtung 30 tatsächlich ausgegebenen Leistungsinformationen durchführt. Danach kann die Lenksteuervorrichtung 20 ein elektrisches Signal, das den Steuerwert angibt, an die Lenkeingabevorrichtung 10 liefern, um dem Fahrer ein Lenkgefühl zu vermitteln.
Die Lenksteuervorrichtung 20 kann mit einer elektronischen Steuervorrichtung wie einer elektronischen Steuereinheit (ECU), einem Mikrocomputer oder ähnlichem implementiert sein. Die Lenksteuervorrichtung 20 wird weiter unten näher beschrieben.
Die Lenkausgangsvorrichtung 30 kann sich auf eine Vorrichtung beziehen, die es ermöglicht, die Lenkung eines entsprechenden Fahrzeugs entsprechend der Absicht eines Fahrers durchzuführen. Die Lenkausgangsvorrichtung 30 kann einen Lenkmotor 31, eine Zahnstange 32, einen Zahnstangenpositionssensor 34, mindestens ein Fahrzeugrad 33, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 35 und dergleichen umfassen.
Der Lenkmotor 31 kann die Zahnstange 32 axial bewegen. Insbesondere kann der Lenkmotor 31 angetrieben werden, indem er einen Antriebsstrom von der Lenksteuervorrichtung 20 erhält, und die Zahnstange 32 zu einer linearen Bewegung in axialer Richtung veranlassen.
Die Zahnstange 32 kann durch den Antrieb des Lenkmotors 31 eine lineare Bewegung ausführen, und die Fahrzeugräder 33 können durch die lineare Bewegung der Zahnstange 32 nach links oder rechts gelenkt werden.
Der Zahnstangenpositionssensor 34 kann eine Position der Zahnstange 32 erfassen. Wenn die Zahnstange 32 die lineare Bewegung ausführt und sich aus einer Position bewegt, die einer Situation entspricht, in der sich das Lenkrad 11 in der neutralen Position befindet, kann der Zahnstangenpositionssensor 34 eine tatsächliche Position der Zahnstange 32 erfassen und ein Erfassungssignal, das den Positionserfassungswert der Zahnstange 32 anzeigt, an die Lenksteuervorrichtung 20 liefern.
Hier kann der Zahnstangenpositionssensor 34 eine aktuelle Bewegungsgeschwindigkeit der Zahnstange 32 erfassen. Das heißt, der Zahnstangenpositionssensor 34 kann eine Position der Zahnstange 32 erfassen und eine Bewegungsgeschwindigkeit der Zahnstange 32 berechnen, indem er die erfasste Position der Zahnstange 32 in Bezug auf die Zeit differenziert, und ein Erfassungssignal, das den berechneten Bewegungsgeschwindigkeitswert der Zahnstange 32 anzeigt, an die Lenksteuervorrichtung 20 liefern. Dementsprechend kann der Zahnstangenpositionssensor 34 auch ein Unterscheidungsmerkmal enthalten.
Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 35 kann die Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs erfassen. Insbesondere kann der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 35 die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs erfassen und ein Erfassungssignal, das die Fahrgeschwindigkeit anzeigt, an das Lenksteuervorrichtung 20 weiterleiten.
Obwohl nicht dargestellt, kann das Lenkunterstützungssystem 1 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung ferner eine Lenksäule, ein Ritzel, einen Lenkwinkelsensor zum Erfassen des Lenkwinkels mindestens eines Rades 33, einen Gierratensensor zum Erfassen des Kurswinkels eines Fahrzeugs, eine Kupplung, die in der Lage ist, die Lenkeingabevorrichtung und die Lenkausgabevorrichtung zu trennen oder zu kombinieren, und dergleichen umfassen.
In einem Fall, in dem das Lenkunterstützungssystem 1 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung als Steer-by-Wire-System implementiert ist, ist es, da die Lenkeingabevorrichtung 10 und die Lenkausgabevorrichtung 30 elektrisch anstelle eines mechanischen Gestänges verbunden sind, wünschenswert, dem Fahrer ein Lenkgefühl zu vermitteln, das mindestens eine Eigenschaft eines virtuellen Gestänges berücksichtigt, das die Eigenschaften eines solchen mechanischen Gestänges ersetzt.
Nachfolgend wird die Lenksteuervorrichtung 20, die dem Fahrer ein Lenkgefühl vermitteln kann, unter Berücksichtigung mindestens einer Eigenschaft des oben beschriebenen virtuellen Gestänges näher beschrieben.
2 ist eine Blockdarstellung, die schematisch eine Lenksteuervorrichtung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt.
Bezugnehmend auf 2 kann die Lenksteuervorrichtung 100 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung einen Befehlswertrechner 110, einen Differenzwertrechner 120, einen Gegendrehmomentrechner 130 und dergleichen umfassen.
Der Befehlswertrechner 110 kann einen Befehlswert für die Zahnstangenbewegung berechnen, der eine Bewegung der Zahnstange 32 auf der Grundlage von Lenkinformationen anzeigt, die durch die Drehung des Lenkrads 11 erzeugt werden. In einem Ausführungsbeispiel kann der Lenkwinkelsensor 12 einen Lenkwinkel des Lenkrads 11 erfassen, und der Befehlswertrechner 110 kann den Befehlswert für die Zahnstangenbewegung berechnen, der den Betrag angibt, um den die Zahnstange 32 entsprechend dem erfassten Lenkwinkel bewegt werden soll.
Hier kann sich der Zahnstangenbewegung-Befehlswert auf einen Wert beziehen, der anzeigt, dass sich die Zahnstangen 32 in eine bestimmte, von der zentralen Position (On-center) beabstandete Position bewegen muss, und der Zahnstangenbewegung-Befehlswert kann mindestens einen Zahnstangenposition-Befehlswert, der eine Position der Zahnstangen 32 anzeigt, und einen Befehlswert für die Geschwindigkeit der Zahnstangenbewegung, der eine Bewegungsgeschwindigkeit des Zahnstangens 32 anzeigt, enthalten.
In einem Ausführungsbeispiel ist der Befehl der Zahnstangenposition-Befehlswert zur Angabe der Position der Zahnstange 32.
In einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Befehlswertrechner 110 den Befehlswert für die Geschwindigkeit der Zahnstangenbewegung berechnen, um die Bewegungsgeschwindigkeit der Zahnstange 32 anzugeben.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel, in dem der Befehlswertrechner 110 einen Differenzierer enthält, kann der Befehlswertrechner 110 zunächst den Befehlswert für die Zahnstangenposition und dann den Befehlswert für die Geschwindigkeit der Zahnstangenbewegung berechnen, indem er die Position der Zahnstange 32 in Bezug auf die Zeit differenziert.
Der Befehlswertrechner 110 kann ein Befehlssignal (oder einen Antriebsstrom usw.), das dem Befehlswert für die Zahnstangenbewegung entspricht, an den in 1 dargestellten Lenkmotor 31 und den Differenzwertrechner 120 ausgeben. In diesem Fall kann der Lenkmotor 31 die Zahnstange 32 veranlassen, sich entsprechend dem Befehlswert für die Zahnstangenbewegung linear in axialer Richtung zu bewegen.
Wenn die Bewegung der Zahnstange 32 erkannt wird, kann der Differenzwertrechner 120 einen Zahnstangenbewegung-Erfassungswert empfangen, der durch Erfassen der Bewegung der Zahnstange 32 erhalten wird, und einen Differenzwert zwischen dem Zahnstangenbewegung-Befehlswert und dem Zahnstangenbewegung-Erfassungswert berechnen.
Hier kann sich der Erfassungswert der Zahnstangenbewegung auf einen Wert beziehen, der durch ein Erfassungssignal des in 1 dargestellten Zahnstangenpositionssensors 34 angezeigt wird.
In einem Ausführungsbeispiel kann der Zahnstangenpositionssensor 34, wenn die Zahnstange 32 durch den Antrieb des Lenkmotors 31 eine lineare Bewegung in axialer Richtung ausführt, eine tatsächliche Position der Zahnstange 32 erfassen und ein Erfassungssignal, das dem Erfassungswert der Zahnstangenbewegung entspricht, an den Differenzwertrechner 120 liefern. In diesem Fall kann der Differenzwertrechner 120 einen Differenzwert zwischen dem Zahnstangenbewegungs-Erfassungswert, der durch das vom Zahnstangenpositionssensor 34 empfangene Erfassungssignal angezeigt wird, und dem Zahnstangenbewegung-Befehlswert, der durch ein vom Befehlswertrechner 110 empfangenes Befehlssignal angezeigt wird, berechnen.
Dabei kann der Differenzwert ein Wert sein, der auf der Grundlage des Befehlswertes für die Zahnstangenbewegung berechnet wird. Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung sind jedoch nicht darauf beschränkt.
Der Differenzwertrechner 120 kann ein dem berechneten Differenzwert entsprechendes elektrisches Signal an den Gegendrehmomentrechner 130 liefern.
Der Gegendrehmomentrechner 130 kann ein Gegendrehmoment auf der Grundlage des Differenzwertes, der durch das vom Differenzwertrechner 120 empfangene elektrische Signal angezeigt wird, und eines oder mehrerer im Voraus eingestellter virtueller Gestängeparameter berechnen.
Der eine oder die mehreren virtuellen Gestängeparameter können ein oder mehrere Parameter sein, die einer oder mehreren Eigenschaften eines virtuellen Gestänges zwischen der Lenkeingabevorrichtung 10 einschließlich des Lenkrads 11 usw. und der Lenkausgabevorrichtung 30 einschließlich der Zahnstange 32 usw. entsprechen, wie in 1 dargestellt.
Als virtuelles Gestänge kann hier ein Gestänge bezeichnet werden, das mindestens eine Eigenschaft eines mechanischen Gestänges nutzt, das nicht in das Lenkunterstützungssystem 1 integriert ist. Das virtuelle Gestänge kann beispielsweise einen virtuellen Torsionsstab, einen virtuellen Dämpfer oder Ähnliches umfassen. Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung sind jedoch nicht darauf beschränkt.
In einem Fall, in dem das virtuelle Gestänge der virtuelle Torsionsstab ist, kann der Parameter des virtuellen Gestänges ein Torsionsparameter des virtuellen Torsionsstabs sein.
Da der Torsionsstab eine ausgezeichnete Elastizität aufweist, kann in diesem Fall der Torsionsparameter durch einen Federparameter ersetzt werden, der eine Eigenschaft einer Feder ist. In einem anderen Beispiel kann der Parameter des virtuellen Gestänges ein Federparameter einer virtuellen Feder sein.
Da der Torsionsparameter und der Federparameter Faktoren sind, die die Elastizität des Torsionsstabs und der Feder beeinflussen, sind die virtuellen Parameter nicht auf den Torsionsparameter und den Federparameter beschränkt, sondern können alle elastischen Parameter umfassen, die die Elastizität beeinflussen.
In einem weiteren Beispiel kann der Parameter des virtuellen Gestänges ein Dämpfungsparameter des virtuellen Dämpfers sein. Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung sind jedoch nicht darauf beschränkt.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Berechnung eines Gegendrehmoments im Detail beschrieben.
3 ist ein Flussdiagramm für ein erstes Ausführungsbeispiel der Berechnung eines Gegendrehmoments im Lenkunterstützungssystem und/oder in der Lenksteuervorrichtung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
In einem Fall, in dem der virtuelle Gestängeparameter ein elastischer Parameter des Torsionsparameters des virtuellen Torsionsstabs oder des Federparameters der virtuellen Feder ist, kann die Lenksteuervorrichtung 100 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung ein Gegendrehmoment bzw. Gegenmoment unter Verwendung einer Position der Zahnstange 32 und des elastischen Parameters berechnen.
Unter Bezugnahme auf 3 kann die Lenksteuervorrichtung 100 in Schritt S310 einen Zahnstangenposition-Befehlswert berechnen und in Schritt S320 einen Zahnstangenposition-Erfassungswert empfangen. Beispielsweise kann der Befehlswertrechner 110 den Befehelswert für die Zahnstangenposition auf der Grundlage eines Lenkwinkels des Lenkrads 11 berechnen und den berechneten Befehlswert für die Zahnstangenposition an den Lenkmotor 31 weitergeben. Der Differenzwertrechner 120 kann den Erfassungswert der Zahnstangenposition vom Zahnstangenpositionssensor 34 empfangen.
Danach kann die Lenksteuervorrichtung 100 in Schritt S330 einen Differenzwert Δx für die Zahnstangenposition berechnen. Der Differenzwertrechner 120 kann beispielsweise den Zahnstangenposition-Befehlswert und den Zahnstangenposition-Erfassungswert empfangen, die durch die Erfassung einer tatsächlichen Position der Zahnstange 32 erhalten werden, und den Zahnstangenposition-Differenzwert Δx zwischen dem Zahnstangenposition-Befehlswert und dem Zahnstangenposition-Erfassungswert berechnen.
Dann kann die Lenksteuervorrichtung 100 in Schritt S340 den elastischen Parameter A auf den Differenzwert Δx der Zahnstangenposition anwenden und in Schritt S350 ein Gegenmoment τ berechnen. Der Gegenmomentrechner 130 kann beispielsweise das Gegenmoment (t=A*Δx) berechnen, indem er den Differenzwert der Zahnstangenposition Δx mit dem elastischen Parameter A multipliziert.
4 ist ein Flussdiagramm für ein zweites Ausführungsbeispiel der Berechnung eines Gegenmoments im Lenkunterstützungssystem und/oder in der Lenksteuervorrichtung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
In einem Fall, in dem der virtuelle Gestängeparameter der Dämpfungsparameter des virtuellen Dämpfers ist, kann die Lenksteuervorrichtung 100 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung ein Gegenmoment berechnen, indem sie eine Bewegungsgeschwindigkeit der Zahnstange 32 und den Dämpfungsparameter verwendet.
Unter Bezugnahme auf 4 kann die Lenksteuervorrichtung 100 in Schritt S410 einen Befehlswert für die Bewegungsgeschwindigkeit der Zahnstange berechnen und in Schritt S420 einen Erfassungswert für die Bewegungsgeschwindigkeit der Zahnstange empfangen. Der Befehlswertrechner 110 kann beispielsweise den Befehlswert für die Geschwindigkeit der Zahnstangenbewegung auf der Grundlage eines Lenkwinkels des Lenkrads 11 berechnen. Der Differenzwertrechner 120 kann den Erfassungswert der Bewegungsgeschwindigkeit der Zahnstange vom Zahnstangenpositionssensor 34 empfangen.
Danach kann die Lenksteuervorrichtung 100 in Schritt S430 einen Differenzwert Δẋ für die Geschwindigkeit der Zahnstangenbewegung berechnen. Beispielsweise kann der Differenzwertrechner 120 den Befehlswert für Geschwindigkeit der Zahnstangenbewegung und den Erfassungswert für Geschwindigkeit der Zahnstangenbewegung empfangen, die durch die Erfassung der tatsächlichen Bewegungsgeschwindigkeit der Zahnstange 32 erhalten werden, und den Differenzwert Δẋ zwischen dem Befehlswert für die Geschwindigkeit der Zahnstangenbewegung und dem Erfassungswert für die Geschwindigkeit der Zahnstangenbewegung berechnen.
Danach kann die Lenksteuervorrichtung 100 in Schritt S440 den Dämpfungsparameter B auf den Differenzwert Δẋ der Geschwindigkeiten der Zahnstangenbewegung anwenden und in Schritt S450 ein Gegenmoment τ berechnen. Beispielsweise kann der Gegenmomentrechner 130 das Gegenmoment (τ=B*Δẋ) berechnen, indem er den Differenzwert der Geschwindigkeiten der Zahnstangenbewegungen Δẋ mit dem Dämpfungsparameter B multipliziert.
5 ist ein Flussdiagramm für ein drittes Ausführungsbeispiel der Berechnung eines Gegenmoments im Lenkunterstützungssystem und/oder in der Lenksteuervorrichtung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
Die Lenksteuervorrichtung 100 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung kann ein Gegenmoment unter Verwendung virtueller Gestängeparameter einschließlich des elastischen Parameters und des Dämpfungsparameters berechnen.
Bezugnehmend auf 5 kann die Lenksteuervorrichtung 100 in Schritt S510 einen Zahnstangenposition-Befehlswert berechnen.
Danach kann die Lenksteuervorrichtung 100 in Schritt S521 einen Zahnstangenposition-Erfassungswert empfangen, in Schritt S522 einen ersten Differenzwert Δx berechnen und in Schritt S523 den elastischen Parameter A auf den ersten Differenzwert Δx anwenden. Dabei kann sich der erste Differenzwert Δx auf einen Differenzwert der Zahnstangenposition Δx beziehen.
Die Lenksteuervorrichtung 100 kann in Schritt S531 einen Befehlswert für die Geschwindigkeit der Zahnstangenbewegung durch Differenzieren des Befehlswertes für die Zahnstangenposition berechnen, in Schritt S532 einen Erfassungswert für die Geschwindigkeit der Zahnstangenbewegung empfangen, in Schritt S533 einen zweiten Differenzwert Δẋ berechnen und den Dämpfungsparameter auf den zweiten Differenzwert Δẋ anwenden. Dabei kann sich der zweite Differenzwert Δẋ auf einen Differenzwert Δẋ für die Geschwindigkeit der Zahnstange beziehen.
Dann kann die Lenksteuervorrichtung 100 ein Gegenmoment τ berechnen, indem sie in Schritt S540 einen Wert, der durch Anwendung des elastischen Parameters A auf den ersten Differenzwert Δx erhalten wird, und einen Wert, der durch Anwendung des Dämpfungsparameters auf den zweiten Differenzwert Δẋ erhalten wird, addiert.
Beispielsweise kann der Differenzwertrechner 120 den ersten Differenzwert Δx zwischen dem durch die Erfassung einer aktuellen Position der Zahnstange 32 erhaltenen Zahnstangenposition-Erfassungswert und dem Zahnstangenposition-Befehlswert berechnen und den zweiten Differenzwert Δẋ zwischen dem durch die Erfassung einer aktuellen Bewegungsgeschwindigkeit der Zahnstange 32 erhaltenen Erfassungswert für die Geschwindigkeit der Zahnstangenbewegung und dem Befehlswert für die Geschwindigkeit der Zahnstangenbewegung berechnen.
Ferner kann der Gegenmomentrechner 130 ein Gegenmoment (τ= A*Δx + B*Δẋ) berechnen, indem er einen Wert (A*Δx), der durch Multiplikation des ersten Differenzwertes Δx mit dem elastischen Parameter A erhalten wird, und einen Wert (B*Δẋ), der durch Multiplikation des zweiten Differenzwertes Δẋ mit dem Dämpfungsparameter B erhalten wird, addiert.
Wie oben beschrieben, kann die Lenksteuervorrichtung 100 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung dem Fahrer ein geeignetes Lenkgefühl vermitteln, indem ein geeignetes Gegenmoment durch die Anwendung mindestens einer Eigenschaft des virtuellen Gestänges bestimmt wird.
Derweil können die oben beschriebenen virtuellen Gestängeparameter immer konstant für die Eigenschaften eines gleichen virtuellen Gestänges sein und können je nach den virtuellen Gestängen mit unterschiedlichen Eigenschaften variieren.
Nachfolgend wird das entsprechend virtuellen Gestängeparameter ermittelte Gegenmoment anhand von Diagrammen beschrieben.
6 ist ein Diagramm, das ein Gegenmoment in Bezug auf einen Differenzwert und einen virtuellen Gestängeparameter, der eine Konstante ist, darstellt. 7 ist ein Diagramm, das ein Gegenmoment in Bezug auf einen Differenzwert und einen virtuellen Gestängeparameter, der eine Variable ist, darstellt.
Unter Bezugnahme auf 6 steigt in einer Situation, in der ein virtueller Gestängeparameter eine Konstante ist, die unabhängig von einem Differenzwert Δ ist, wie oben unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 beschrieben, ein Gegenmoment τ, das durch Multiplikation des Differenzwerts Δ mit dem virtuellen Gestängeparameter berechnet wird, linear entsprechend dem Differenzwert Δ.
In diesem Fall nimmt die Steigung des Gegenmoments τ zu, wenn der Wert des Parameters für das virtuelle Gestänge steigt.
Wenn beispielsweise ein Wert eines ersten virtuellen Gestängeparameters größer ist als der eines zweiten virtuellen Gestängeparameters, ist eine erste Steigung ① eines Gegenmoments, die durch Multiplikation des Differenzwertes Δ mit dem ersten virtuellen Gestängeparameter berechnet wird, größer als eine zweite Steigung ② eines Gegenmoments, die durch Multiplikation des Differenzwertes Δ mit dem zweiten virtuellen Gestängeparameter berechnet wird.
Das Gegendrehmoment kann begrenzt ansteigen, wenn der Differenzwert Δ bis zu einem voreingestellten maximalen Drehmoment ansteigt. Damit soll dem Fahrer ein angemessenes Lenkgefühl und/oder eine entsprechende Gegenkraft vermittelt werden.
Das heißt, obwohl das Gegenmoment mit zunehmendem Differenzwert steigt, kann das Gegenmoment bei Erreichen des voreingestellten Maximaldrehmoments konstant auf dem gleichen Wert wie das Maximaldrehmoment bleiben, selbst wenn der Differenzwert steigt.
Bezugnehmend auf 7 steigt in einer Situation, in der ein virtueller Gestängeparameter eine Variable ist, die auf der Grundlage eines Differenzwertes abgebildet wird, ein Gegenmoment τ, das durch Multiplikation des Differenzwertes Δ mit dem virtuellen Gestängeparameter berechnet wird, nichtlinear entsprechend dem Differenzwert Δ.
Hier kann der nichtlineare Graph des Gegenmoments auf verschiedene Weise gezeichnet werden. In einem Ausführungsbeispiel kann im Falle eines Gegenmoments, das durch Multiplikation des Differenzwerts Δ und eines dritten virtuellen Gestängeparameters berechnet wird, ein Graph ① für das Gegenmoment ein Graph sein, in dem ein zunehmender Betrag des Gegenmoments allmählich verringert wird, wenn der Differenzwert (Δ) zunimmt. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann im Falle eines Gegenmoments, das durch Multiplikation des Differenzwerts Δ und eines vierten virtuellen Gestängeparameters berechnet wird, ein Graph bzw. Diagramm ② für das Gegenmoment ein Diagramm sein, in dem ein zunehmender Betrag des Gegenmoments mit zunehmendem Differenzwert (Δ) variiert. Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung sind jedoch nicht darauf beschränkt.
Derweil gibt es während der Fahrt verschiedene Fahrsituationen, die schwer vorhersehbar sind. Daher ist es notwendig, das oben beschriebene maximale Drehmoment anzupassen, um dem Fahrer je nach Fahrsituation ein angemessenes Lenkgefühl zu vermitteln.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Berechnung eines Gegenmoments auf der Grundlage von Lenkinformationen, Fahrinformationen und dergleichen beschrieben.
8 ist ein Flussdiagramm für ein viertes Ausführungsbeispiel der Berechnung eines Gegenmoments im Lenkunterstützungssystem und/oder in der Lenksteuervorrichtung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. 9 ist ein Diagramm, das ein Gegenmoment mit Verstärkung und ein Gegenmoment ohne Verstärkung zeigt.
Unter Bezugnahme auf 8 kann die Lenksteuervorrichtung 100, wie in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen erörtert, einen Differenzwert unter Verwendung eines Zahnstangenbewegung-Befehlswertes und eines Zahnstangenbewegung-Erfassungswertes in Schritt S811 berechnen und mindestens einen virtuellen Gestängeparameter auf den Differenzwert in Schritt S812 anwenden.
Die Lenksteuervorrichtung 100 kann in Schritt S821 mindestens eine der beiden Informationen, nämlich Lenkinformationen und Fahrinformationen, empfangen. Konkret kann die Lenksteuervorrichtung 100 im Schritt S821 mindestens eines der folgenden Elemente empfangen: ein Fahrerdrehmoment, das durch das Drehen des Lenkrads durch einen Fahrer erzeugt wird, und eine Fahrgeschwindigkeit. Danach kann die Lenksteuervorrichtung 100 in Schritt S822 eine Verstärkung auf der Grundlage der empfangenen Informationen berechnen. Das heißt, die Verstärkung kann ein Wert für die Änderung eines Gegenmoments in Abhängigkeit vom Antriebsmoment und der Fahrgeschwindigkeit sein.
Als Nächstes kann die Lenksteuervorrichtung 100 im Schritt S830 ein Gegenmoment berechnen, indem sie die Verstärkung und einen Wert verwendet, der durch Anwendung des mindestens einen virtuellen Gestängeparameters auf den Differenzwert erhalten wird.
In einem Ausführungsbeispiel kann der Gegendrehmomentrechner 130 die Lenkinformationen einschließlich des Fahrerdrehmoments empfangen, eine erste Verstärkung auf der Grundlage der Lenkinformationen berechnen und das Gegendrehmoment berechnen, indem die erste Verstärkung auf den Wert angewendet wird, der durch Anwendung des mindestens einen virtuellen Gestängeparameters auf den Differenzwert erhalten wird.
In einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Gegenmoment- bzw. Gegendrehmomentrechner 130 die Fahrinformationen einschließlich der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs empfangen, einen zweiten Verstärkungsfaktor auf der Grundlage der Fahrinformationen berechnen und das Gegendrehmoment berechnen, indem der zweite Verstärkungsfaktor auf den Wert angewendet wird, der durch Anwendung des mindestens einen virtuellen Gestängeparameters auf den Differenzwert erhalten wird.
In dieser Situation kann, wie oben unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 beschrieben, der Differenzwert mindestens einer von dem ersten Differenzwert und dem zweiten Differenzwert sein, und der virtuelle Gestängeparameter kann auch mindestens einer von dem elastischen Parameter und dem Dämpfungsparameter sein. Der Gegendrehmomentrechner 130 kann das Gegendrehmoment berechnen, indem er den Differenzwert mit dem virtuellen Gestängeparameter und der Verstärkung multipliziert, und kann das Gegendrehmoment auf ein im Voraus festgelegtes maximales Drehmoment begrenzen.
Wie oben beschrieben, kann die Lenksteuervorrichtung 100 ein Gegenmoment in Abhängigkeit von einer Fahrsituation eines Fahrzeugs flexibel ändern, indem sie das Gegenmoment durch die Anwendung einer Verstärkung bestimmt.
Unter Bezugnahme auf 9 ist beispielsweise unter der Bedingung gleicher virtueller Gestängeparameter zu erkennen, dass der Maximalwert (①) eines ersten Gegenmoments, auf das eine Verstärkung angewendet wird, größer ist als der Maximalwert (②) eines zweiten Gegenmoments, auf das die Verstärkung nicht angewendet wird. Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann der Maximalwert eines Gegenmoments, auf das eine Verstärkung angewandt wird, im Gegensatz zu dem in 9 gezeigten Wert kleiner sein als der Maximalwert eines Gegenmoments, auf das die Verstärkung nicht angewandt wird.
10 und 11 sind Diagramme, die die erste Verstärkung Gain1 in Abhängigkeit von einem von einem Fahrer gelieferten Drehmoment darstellen.
Wie in 10 dargestellt, kann die erste Verstärkung Gain1 mit steigendem Wert des Fahrerdrehmoments τsw zunehmen (①) oder abnehmen ((3)) oder unabhängig vom Wert des Fahrerdrehmoments τsw konstant bleiben ((2)). Dies liegt daran, dass es notwendig sein kann, das Lenkgefühl zu verstärken, auch wenn das Lenkrad 11 mit einem relativ kleinen Fahrerdrehmoment τsw gedreht wird, oder das Lenkgefühl situationsabhängig zu verringern.
Bezugnehmend auf 11 kann in einer Situation, in der ein Wert des Fahrerdrehmoments τsw kleiner oder gleich einem voreingestellten Schwellenwert τth ist, die erste Verstärkung Gain1 unabhängig vom Wert des Fahrerdrehmoments τsw konstant sein, und in einer Situation, in der der Wert des Fahrerdrehmoments τsw größer als der Schwellenwert τth ist, kann die erste Verstärkung Gain1 zunehmen oder abnehmen, wenn der Wert des Fahrerdrehmoments τsw steigt.
12 und 13 sind Diagramme, die die zweite Verstärkung Gain2 in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit darstellen.
Wie in 12 dargestellt, kann die zweite Verstärkung Gain2 mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit ansteigen (①) oder unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit v konstant bleiben (②), da es im Allgemeinen erforderlich sein kann, dem Fahrer mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit v ein besseres Lenkgefühl als in einer normalen Situation zu vermitteln.
Bezugnehmend auf 13 kann in einer Situation, in der ein Wert der Fahrgeschwindigkeit v kleiner oder gleich einem voreingestellten Schwellenwert vth ist, die zweite Verstärkung Gain2 unabhängig vom Wert der Fahrgeschwindigkeit v konstant sein, und in einer Situation, in der der Wert der Fahrgeschwindigkeit v größer als der Schwellenwert vth ist, kann die zweite Verstärkung Gain2 zunehmen, wenn der Wert der Fahrgeschwindigkeit v steigt.
Wie oben beschrieben, kann die Lenksteuervorrichtung 100 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung dem Fahrer ein angemessenes Lenkgefühl vermitteln, indem sie ein Gegenmoment durch die Anwendung von Informationen in Bezug auf eine Fahrsituation sowie von Informationen in Bezug auf eine Verbindung zwischen dem Lenkrad 11 und der Zahnstange implementiert.
Nachfolgend wird ein Lenksteuerverfahren beschrieben, mit dem alle oder einige der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele durchgeführt werden können.
14 ist ei Flussdiagramm des Lenksteuerverfahrens gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
Wie in 14 dargestellt, kann das Lenksteuerverfahren gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung einen Schritt zum Berechnen des Befehlswerts, einen Schritt zum Berechnen des Differenzwerts, einen Schritt zum Berechnen des Gegenmoments und dergleichen umfassen.
Im Schritt zum Berechnen des Befehlswerts kann ein Zahnstangenbewegung-Befehlswert, der eine Bewegung der Zahnstange anzeigt, auf der Grundlage von Lenkinformationen entsprechend der Drehung des Lenkrads 11 berechnet werden.
Im Schritt zum Berechnen des Differenzwerts kann, wenn die Bewegung des Zahnstangens erfasstt wird, ein Zahnstangenbewegung-Erfassungswert, der durch Erfassung der Bewegung der Zahnstange erhalten wird, empfangen werden, und ein Differenzwert zwischen dem Zahnstangenbewegung-Befehlswert und dem Zahnstangenbewegung-Erfassungswert kann berechnet werden.
Bei dem Schritt zum Berechnen des Gegenmoments kann ein Gegenmoment auf der Grundlage des Differenzwerts und eines oder mehrerer im Voraus festgelegter virtueller Gestängeparameter berechnet werden.
Dabei können der oder die Parameter des virtuellen Gestänges einem oder mehreren der oben beschriebenen Merkmale des virtuellen Gestänges entsprechen.
Gemäß den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen ist es möglich, Lenksteuervorrichtungen, Lenksteuerverfahren und Lenkungsunterstützungssysteme bereitzustellen, die dem Fahrer ein angemessenes Lenkgefühl vermitteln, indem ein angemessenes Gegenmoment durch die Anwendung einer oder mehrerer Eigenschaften des virtuellen Gestänges bestimmt wird.
Darüber hinaus ist es gemäß den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen möglich, Lenksteuervorrichtungen, Lenksteuerverfahren und Lenkungsunterstützungssysteme vorzusehen, die dem Fahrer ein optimales Lenkgefühl vermitteln, indem ein Gegenmoment durch die Anwendung von Informationen in Bezug auf eine Fahrsituation sowie von Informationen in Bezug auf eine Verbindung zwischen dem Lenkrad und der Zahnstange implementiert wird.
Die obige Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen wurden vorgelegt, damit jeder Fachmann in der Lage ist, die technische Idee der vorliegenden Offenbarung zu verwirklichen und zu nutzen, und sie wurden im Zusammenhang mit einer bestimmten Anwendung und ihren Anforderungen vorgesehen. Verschiedene Modifikationen, Ergänzungen und Substitutionen der beschriebenen Ausführungsbeispiele sind für Fachleute ohne weiteres ersichtlich, und die hierin definierten allgemeinen Grundsätze können auf andere Ausführungsbeispiele und Anwendungen angewandt werden, ohne vom Geist und Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die obige Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen stellen ein Beispiel für die technische Idee der vorliegenden Offenbarung dar und dienen lediglich der Veranschaulichung. Das heißt, die beschriebenen Ausführungsbeispiele sollen den Umfang der technischen Idee der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen. Daher ist der Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern hat den breitesten Umfang, der mit den Ansprüchen vereinbar ist. Der Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung ist auf der Grundlage der folgenden Ansprüche auszulegen, und alle technischen Ideen innerhalb des Umfangs ihrer Äquivalente sind als in den Umfang der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen aufzufassen.
VERWEIS AUF EINE ZUGEHÖRIGE ANMELDUNG
Falls zutreffend, beansprucht diese Anmeldung den Prioritätsvorteil gemäß 35 U.S.C. §119(a) der Patentanmeldung Nr. 10-2019-0067515 , die am 07. Juni 2019 in Korea eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen ist. Darüber hinaus beansprucht diese nicht-provisorische Anmeldung aus demselben Grund Prioritäten in anderen Ländern als den USA auf der Grundlage der koreanischen Patentanmeldung, deren gesamter Inhalt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 1020190067515 [0113]

Claims

Lenksteuervorrichtung, die in einem Lenkunterstützungssystem enthalten ist, umfassend: einen Befehlswertrechner zum Berechnen eines Zahnstangenbewegung-Befehlswertes, der eine Bewegung einer Zahnstange auf der Grundlage von Lenkinformationen entsprechend der Drehung eines Lenkrades anzeigt; einen Differenzwertrechner zum Empfangen eines Zahnstangenbewegung-Erfassungswertes, der durch Erfassen der Bewegung der Zahnstangen erhalten wird, wenn die Bewegung der Zahnstange erfasst wird, und zum Berechnen eines Differenzwertes zwischen dem Zahnstangenbewegung-Befehlswert und dem Zahnstangenbewegung-Erfassungswert; und einen Gegenmomentrechner zum Berechnen eines Gegenmoments auf der Grundlage des Differenzwerts und mindestens eines im Voraus festgelegten Parameters für ein virtuelles Gestänge, wobei der mindestens eine virtuelle Gestängeparameter mindestens einer Eigenschaft eines virtuellen Gestänges zwischen dem Lenkrad und der Zahnstange entspricht, die mechanisch getrennt sind.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Befehlswertrechner den Zahnstangenbewegung-Befehlswert berechnet, der mindestens einen Zahnstangenposition-Befehlswert, der eine Position der Zahnstange angibt, und einen Zahnstangenbewegungsgeschwindigkeit-Befehlswert, der eine Bewegungsgeschwindigkeit der Zahnstange angibt, enthält.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Zahnstangenbewegung-Befehlswert einen Zahnstangenposition-Befehlswert enthält, der eine Position der Zahnstange angibt, und wobei der Differenzwertrechner einen Zahnstangenposition-Erfassungswert empfängt, der durch Erfassen einer tatsächlichen Position der Zahnstange erhalten wird, und einen ersten Differenzwert zwischen dem Zahnstangenposition-Befehlswert und dem Zahnstangenposition-Erfassungswert berechnet.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei der mindestens eine virtuelle Gestängeparameter ein elastischer Parameter eines Torsionsparameters eines virtuellen Torsionsstabs und/oder eines Federparameters einer virtuellen Feder ist, und wobei der Gegenmomentrechner das Gegenmoment durch Multiplikation des ersten Differenzwertes mit dem elastischen Parameter berechnet.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Zahnstangenbewegung-Befehlswert einen Zahnstangenbewegungsgeschwindigkeit-Befehlswert enthält, der eine Bewegungsgeschwindigkeit der Zahnstange angibt, und wobei der Differenzwertrechner einen Zahnstangenbewegungsgeschwindigkeit-Erfassungswert empfängt, der durch Erfassen einer aktuellen Bewegungsgeschwindigkeit der Zahnstange erhalten wird, und einen zweiten Differenzwert zwischen dem Zahnstangenbewegungsgeschwindigkeit-Befehlswert und dem Zahnstangenbewegungsgeschwindigkeit-Erfassungswert berechnet.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei der mindestens eine virtuelle Gestängeparameter ein Dämpfungsparameter eines virtuellen Dämpfers ist, und wobei der Gegenmomentrechner das Gegenmoment durch Multiplikation des zweiten Differenzwertes mit dem Dämpfungsparameter berechnet.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Zahnstangenbewegung-Befehlswert einen Zahnstangenposition-Befehlswert und einen Zahnstangenbewegungsgeschwindigkeit-Befehlswert enthält, und wobei der Differenzwertrechner einen ersten Differenzwert zwischen dem Zahnstangenposition-Befehlswert und einem Zahnstangenposition-Erfassungswert berechnet, der durch Erfassen einer aktuellen Position der Zahnstange erhalten wird, und einen zweiten Differenzwert zwischen dem Zahnstangenbewegungsgeschwindigkeit-Befehlswert und einem Zahnstangenbewegungsgeschwindigkeit-Erfassungswert berechnet, der durch Erfassen einer aktuellen Bewegungsgeschwindigkeit der Zahnstange erhalten wird.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 7, wobei der mindestens eine virtuelle Gestängeparameter einen elastischen Parameter eines Torsionsparameters eines virtuellen Torsionsstabs oder einen Federparameter einer virtuellen Feder und einen Dämpfungsparameter eines virtuellen Dämpfers umfasst, und wobei der Gegenmomentrechner das Gegenmoment berechnet, indem er einen Wert, der durch Multiplikation des ersten Differenzwertes mit dem elastischen Parameter erhalten wird, und einen Wert, der durch Multiplikation des zweiten Differenzwertes mit dem Dämpfungsparameter erhalten wird, addiert.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine virtuelle Gestängeparameter eine vom Differenzwert unabhängige Konstante oder eine auf der Grundlage des Differenzwerts abgebildete Variable ist.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Gegenmomentrechner das Gegenmoment durch Multiplikation des Differenzwertes mit dem mindestens einen virtuellen Gestängeparameter berechnet, und wobei das Gegenmoment mit zunehmendem Differenzwert zunimmt, und wenn das Gegenmoment ein im Voraus festgelegtes maximales Drehmoment erreicht, das Gegenmoment auf einem im Wesentlichen gleichen Wert wie das maximale Drehmoment bleibt, selbst wenn der Differenzwert zunimmt.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Gegenmomentrechner eine erste Verstärkung auf der Grundlage der Lenkinformationen berechnet und das Gegenmoment durch Anwendung der ersten Verstärkung auf einen Wert berechnet, der durch Anwendung des mindestens einen virtuellen Gestängeparameters auf den Differenzwert erhalten wird.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Lenkinformation ein Fahrerdrehmoment enthält, das durch das Drehen des Lenkrads durch einen Fahrer erzeugt wird, und wobei die erste Verstärkung mit steigendem Wert des Fahrerdrehmoments zunimmt oder abnimmt oder unabhängig vom Wert des Fahrerdrehmoments konstant ist.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Lenkinformation ein Fahrerdrehmoment enthält, das durch das Drehen des Lenkrads durch einen Fahrer erzeugt wird, und wobei, wenn ein Wert des Fahrerdrehmoments kleiner oder gleich einem voreingestellten Schwellenwert ist, die erste Verstärkung unabhängig vom Wert des Fahrerdrehmoments konstant ist; Und wenn der Wert des Fahrerdrehmoments größer als der voreingestellte Schwellenwert ist, sich die erste Verstärkung erhöht oder verringert, wenn der Wert des Fahrerdrehmoments steigt.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Gegenmomentrechner ferner Fahrinformationen eines Fahrzeugs empfängt, einen zweiten Verstärkungsfaktor auf der Grundlage der Fahrinformationen berechnet und das Gegenmoment berechnet, indem der zweite Verstärkungsfaktor auf einen Wert angewendet wird, der durch Anwendung des mindestens einen virtuellen Gestängeparameters auf den Differenzwert erhalten wird.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Fahrinformation eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs enthält, und wobei die zweite Verstärkung mit zunehmendem Wert der Fahrgeschwindigkeit zunimmt oder unabhängig vom Wert der Fahrgeschwindigkeit konstant ist.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Fahrinformationen Informationen über die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs enthalten, und wobei, wenn ein Wert der Fahrgeschwindigkeit kleiner oder gleich einem voreingestellten Schwellenwert ist, die zweite Verstärkung unabhängig von dem Wert der Fahrgeschwindigkeit konstant ist, und wenn der Wert der Fahrgeschwindigkeit größer als der voreingestellte Schwellenwert ist, die zweite Verstärkung mit zunehmendem Wert der Fahrgeschwindigkeit zunimmt.
Lenksteuerverfahren, wobei das Verfahren umfasst: Berechnen eines Zahnstangenbewegung-Befehlswertes, der eine Bewegung einer Zahnstange auf der Grundlage von Lenkinformationen entsprechend der Drehung eines Lenkrads anzeigt; durch Empfangen eines Zahnstangenbewegung-Erfassungswertes, der durch Erfassen der Bewegung der Zahnstange erhalten wird, wenn die Bewegung der Zahnstange erfasst wird, Berechnen eines Differenzwertes zwischen dem Zahnstangenbewegung-Befehlswert und dem Zahnstangenbewegung-Erfassungswert; und Berechnen eines Gegenmoments auf der Grundlage des Differenzwerts und mindestens eines im Voraus festgelegten virtuellen Gestängeparameters, wobei der mindestens eine virtuelle Gestängeparameter mindestens einer Eigenschaft eines virtuellen Gestänges zwischen dem Lenkrad und der Zahnstange entspricht, die mechanisch getrennt sind.
Lenkunterstützungssystem mit einer Struktur, bei der eine Lenkeingabevorrichtung und eine Lenkausgabevorrichtung mechanisch getrennt sind, wobei das Lenkunterstützungssystem umfasst: einen Lenkwinkelsensor zum Erfassen eines Lenkwinkels in Abhängigkeit von der Drehung eines Lenkrads; einen Gegenkrafterzeugungsmotor, der eine Gegenkraft auf das Lenkrad liefert; einen Lenkmotor zum axialen Bewegen einer Zahnstange; einen Zahnstangenpositionssensor zum Erfassen einer Position der Zahnstange; und eine Lenksteuervorrichtung zum Steuern des Lenkmotors auf der Grundlage von Lenkinformationen und zum Steuern des Gegenkrafterzeugungsmotors auf der Grundlage der vom Zahnstangenpositionssensor empfangenen Lenkinformationen und Zahnstangenpositionsinformationen, wobei die Lenksteuervorrichtung einen Zahnstangenbewegung-Befehlswert berechnet, der eine Bewegung der Zahnstange auf der Grundlage der Lenkinformationen anzeigt, einen Differenzwert zwischen dem Zahnstangenbewegung-Befehlswert und einem von dem Zahnstangenpositionssensor empfangenen Zahnstangenbewegung-Erfassungswert berechnet, ein Gegendrehmoment auf der Grundlage des Differenzwerts und mindestens eines im Voraus eingestellten virtuellen Gestängeparameters berechnet und einen dem berechneten Gegendrehmoment entsprechenden Antriebsstrom an den Gegenkrafterzeugungsmotor liefert, und wobei der mindestens eine virtuelle Gestängeparameter mindestens einer Eigenschaft eines virtuellen Gestänges zwischen der Lenkeingabevorrichtung und der Lenkausgabevorrichtung entspricht.
Lenkunterstützungssystem nach Anspruch 18, das ferner einen Sensor für das vom Fahrer gelieferte Drehmoment umfasst, um ein vom Fahrer durch das Einschlagen des Lenkrads erzeugtes Drehmoment zu erfassen, wobei die Lenkungssteuervorrichtung eine erste Verstärkung auf der Grundlage des Fahrerdrehmoments berechnet und das Gegendrehmoment berechnet, indem es die erste Verstärkung auf einen Wert anwendet, der durch Anwendung des mindestens einen virtuellen Gestängeparameters auf den Differenzwert erhalten wird.
Lenkunterstützungssystem nach Anspruch 18, außerdem umfassend einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor zur Erfassung der Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs, wobei der Gegenmomentrechner eine zweite Verstärkung auf der Grundlage der Fahrgeschwindigkeit berechnet und das Gegendrehmoment durch Anwenden der zweiten Verstärkung auf einen Wert berechnet, der durch Anwenden des mindestens einen virtuellen Gestängeparameters auf den Differenzwert erhalten wird.