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Die Erfindung betrifft das Gebiet von Servolenksystemen für ein Fahrzeug und insbesondere ein Steuerverfahren, das den physikalischen Versorgungsstrom eines Unterstützungsmotors bei einem Aufprall zwischen einer Zahnstange und einem mechanischen Anschlag begrenzt.
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Der Zweck eines Lenksystems für ein Fahrzeug besteht darin, einem Fahrer zu ermöglichen, die Bewegungsbahn des Fahrzeugs durch Ausüben einer Kraft auf ein Lenkrad zu steuern.
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Im Allgemeinen umfasst ein Lenksystem mehrere Elemente, einschließlich des Lenkrads, das mit einer Lenksäule verbunden ist, einer Zahnstange und zwei Rädern, die jeweils mit einer Spurstange verbunden sind. Die Zahnstange ist das Teil, das die Verbindung des Lenkrads mittels der Spurstangen mit den Rädern über die Lenksäule ermöglicht; das heißt, die Zahnstange wandelt die vom Fahrer am Lenkrad ausgeübten Kräfte in eine Drehung der Räder des Fahrzeugs um.
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Die Zahnstange ist zwischen zwei mechanischen Anschlägen translatorisch bewegbar, die eine erste Extremstellung und eine zweite Extremstellung der Zahnstange bestimmen.
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Ein elektrisches Servolenksystem eines Fahrzeugs verwendet einen Unterstützungsmotor, der von einem Lenkcomputer angetrieben wird, um den Kraftaufwand zu reduzieren, der vom Fahrer auf das Lenkrad zum Einschlagen der Räder des Fahrzeugs aufgebracht werden muss. Insbesondere ermittelt der Lenkcomputer basierend den auf das Lenkrad ausgeübten Kräften, d. h. dem Lenkraddrehmoment, ein Unterstützungsmoment, das im Folgenden Soll-Drehmoment bezeichnet wird. Anschließend ermittelt der Lenkcomputer basierend auf dem Soll-Drehmoments einen Soll-Versorgungsstrom des Unterstützungsmotors. Aus dem Soll-Versorgungsstrom und den auf den Unterstützungsmotor ausgeübten Einschränkungen verbraucht dieser einen physikalischen Versorgungsstrom. Mit anderen Worten ist der physikalische Versorgungsstrom der tatsächliche Strom, der durch den Unterstützungsmotor fließt. Der physikalische Versorgungsstrom ist nicht steuerbar, da die Einschränkungen nicht steuerbar sind. Nur der Soll-Versorgungsstrom, der ein digitales Signal darstellt, ist steuerbar.
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Schließlich übt der Unterstützungsmotor eine Unterstützungskraft, d. h. ein Motordrehmoment, auf die Zahnstange aus. Die Zahnstange führt daraufhin eine Translationsbewegung aus, um die Räder einzuschlagen.
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Bei ordnungsgemäßem Betrieb entspricht das Motordrehmoment im Wesentlichen dem Soll-Drehmoment und der physikalische Versorgungsstrom entspricht im Wesentlichen dem Soll-Versorgungsstrom.
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Im weiteren Verlauf der Beschreibung bezieht sich der Begriff „Drehmoment“ auf ein digitales oder analoges Signal, das ein Drehmoment darstellt, außer im Fall des Motordrehmoments, das tatsächlich einem physikalischen Drehmoment entspricht.
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Wenn sich die Zahnstange in der Nähe eines mechanischen Anschlags befindet, bringt ein zusätzliches Lenkraddrehmoment vom Fahrer die Zahnstange in Kontakt mit dem mechanischen Anschlag. Wenn das zusätzliche Lenkraddrehmoment hoch ist, ist auch das Soll-Drehmoment hoch, wodurch eine Annäherungsgeschwindigkeit der Zahnstange ansteigt oder beibehalten wird, bis ein mechanischer Aufprall mit dem Anschlag auftritt. Durch den mechanischen Aufprall wird das Servolenksystem einem Überstromphänomen, d. h. einem schnellen Anstieg des physikalischen Versorgungsstroms des Unterstützungsmotors über einen maximalen physikalischen Versorgungsstrom hinaus ausgesetzt, wodurch der Lenkcomputer beeinträchtigt wird und/oder die Überwachung seines korrekten Betriebs gestört wird.
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Genauer gesagt resultiert das Überstromphänomen zum einen aus den Folgen einer starken Schwankung der Zahnstangengeschwindigkeit und zum anderen aus den Folgen eines Anstiegs des Lenkraddrehmoments.
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Bei einer starken Änderung der Zahnstangengeschwindigkeit, die einer Verlangsamung der Zahnstangengeschwindigkeit beim Aufprall entspricht, kommt es zu einem plötzlichen Abfall der gegenelektromotorischen Kraft am Anschluss des Unterstützungsmotors, was als unkompensierte Spannungsstörung wahrgenommen wird, die letztendlich den physikalischen Versorgungsstrom erhöht.
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Es ist eine Lösung bekannt, die es ermöglicht, den Folgen einer starken Änderung der Zahnstangengeschwindigkeit entgegenzuwirken, indem Steuerparameter des Lenkcomputers so modifiziert werden, dass diese Spannungsstörungen antizipiert und abgefangen werden. Die Parameter, mit denen sich Leistungsfähigkeit, Stabilität und Robustheit des Lenkcomputers steuern lassen, werden als Steuerparameter des Lenkcomputers bezeichnet.
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Bei einer Servoregelung mit geschlossenem Regelkreis können die eingestellten Regelparameter z. B. Proportional-, Integral- oder Differenzialverstärkungen sein.
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Diese Lösung führt jedoch zu unerwünschten Nebeneffekten wie z. B. einer Verringerung der Robustheit und der Stabilitätsspannen des Lenksystems.
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Die Folgen des Anstiegs des Lenkraddrehmoments sind mit dem mechanischen Aufprall verbunden. Da die Zahnstange durch die Lenksäule mit dem Lenkrad verbunden ist, verursacht ein plötzlicher Stillstand der Zahnstange nämlich ein erhebliches Lenkraddrehmoment und damit einen Anstieg des Soll-Drehmoments, was zu einem Anstieg des Soll-Versorgungsstroms und schließlich einem Anstieg des physikalischen Versorgungsstroms des Unterstützungsmotors führt.
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Es gibt Lösungen, die es ermöglichen, den mechanischen Aufprall zwischen der Zahnstange und einem mechanischen Anschlag zu reduzieren, indem das Soll-Drehmoment bei Annäherung an den mechanischen Anschlag verringert wird. Diese Lösung ist zwar effektiv, erfordert jedoch die Kenntnis des Lenkradwinkels, was nicht bei allen Lenksystemen der Fall ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, alle oder einen Teil der vorgenannten Nachteile, und insbesondere bei fehlendem Winkel des Lenkrads, zu beseitigen, indem ein Verfahren zum Steuern eines Servolenksystems eines Fahrzeugs vorgeschlagen wird, das zumindest einen Lenkcomputer, zumindest ein Lenkrad, zumindest einen Unterstützungsmotor umfasst, der einen physikalischen Versorgungsstrom verbraucht und ein Motordrehmoment auf zumindest eine Zahnstange ausübt, wobei eine Bewegung der zumindest einen Zahnstange durch zumindest einen mechanischen Anschlag begrenzt wird, wobei das Verfahren dazu bestimmt ist, den physikalischen Versorgungsstrom des zumindest einen Unterstützungsmotors bei einem Aufprall zwischen der zumindest einen Zahnstange und dem zumindest einen mechanischen Anschlag zu begrenzen, wobei das Steuerverfahren umfasst:
- - einen Ermittlungsschritt, in dem der zumindest eine Lenkcomputer ein Soll-Drehmoment des zumindest einen Unterstützungsmotors ermittelt;
- - einen Ansteuerschritt, in dem der zumindest eine Lenkcomputer den Soll-Versorgungsstrom des zumindest einen Unterstützungsmotors ermittelt;
dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerverfahren ferner umfasst: - - einen Erfassungsschritt, in dem der zumindest eine Lenkcomputer einen Aufprall zwischen der zumindest einen Zahnstange und dem zumindest einen mechanischen Anschlag erfasst;
- - einen Schutzschritt, der ein Schutzsignal an den Ansteuerschritt ausgibt, wenn ein Aufprall erfasst wird, sodass der durch der Ansteuerschritt ermittelte Soll-Versorgungsstrom kleiner als ein maximaler Soll-Versorgungsstrom wird.
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Der Erfassungsschritt ermöglicht das Erfassen einer Aufprallsituation, in der die Zahnstange eine signifikante Verzögerung, d. h. größer als ein bestimmter Schwellenwert, erfährt. Zu diesem Zweck führt der Erfassungsschritt einen Vergleich eines für die Beschleunigung der Zahnstange repräsentativen Parameters mit einem vorbestimmten Schwellenwert dieses Parameters durch.
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Der vorgegebene Schwellenwert hängt vom Parameter, aber auch von einer Technologie des Anschlags, wie z. B. dessen Material, und von den Untersetzungsverhältnissen oder Übersetzungsverhältnissen des Servolenksystems ab. Der vorgegebene Schwellenwert wird deutlich höher als bei jeder anderen Betätigungssituation der Zahnstange, wie z. B. einem vom Fahrer gesteuerten Manöver oder während einer Störung, gewählt, die von einer Straße ausgeht, auf der das Fahrzeug unterwegs ist.
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Es gibt mehrere Möglichkeiten, um sicherzustellen, dass der physikalische Versorgungsstrom einen maximalen physikalischen Versorgungsstrom nicht überschreitet. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht dies durch die Begrenzung des Soll-Versorgungsstroms auf einen maximalen Soll-Versorgungsstrom.
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Der Schutzschritt gibt ein Schutzsignal aus, wenn ein Aufprall erfasst wird. Mit anderen Worten wird das Soll-Drehmoment durch das Schutzsignal so ersetzt und/oder ergänzt, dass der durch den Ansteuerschritt ermittelte Soll-Versorgungsstrom des Unterstützungsmotors kleiner als ein maximaler Soll-Versorgungsstrom wird.
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Somit werden die Folgen einer großen Änderung der Zahnstangengeschwindigkeit, die zu einem plötzlichen Abfall der elektromotorischen Gegenkraft führt, und die Folgen des Anstiegs des Lenkraddrehmoments indirekt durch eine Reduzierung des Soll-Versorgungsstroms kompensiert, was eine Reduzierung des durch den Unterstützungsmotor fließenden physikalischen Antriebsstroms ermöglicht. Das Überstromphänomen wird somit unterbunden.
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung entspricht das Schutzsignal einem begrenzten Soll-Drehmoment.
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Es gibt mehrere Möglichkeiten, um sicherzustellen, dass der Soll-Versorgungsstrom den maximalen Soll-Versorgungsstrom nicht überschreitet. Eine der Lösungen besteht darin, das an den Ansteuerschritt übertragene Soll-Drehmoment beim Erfassen eines Aufpralls durch ein begrenztes Soll-Drehmoment zu ersetzen. Das begrenzte Soll-Drehmoment ist ein vorgegebener Wert des Soll-Drehmoments.
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Somit ermöglicht das begrenzte Soll-Drehmoment, den Lenkcomputer während des Ansteuerschritts zu täuschen, um das Erreichen eines normalen Soll-Versorgungsstroms zu beschleunigen, ohne den maximalen Soll-Versorgungsstrom zu überschreiten.
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung entspricht das Schutzsignal zumindest einem Steuerparameter des Ansteuerschritts.
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Wenn ein Aufprall erfasst wird, überträgt der Schutzschritt einen entsprechenden Steuerparameter an den Ansteuerschritt.
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Somit werden die Folgen einer großen Änderung der Zahnstangengeschwindigkeit für eine begrenzte Dauer und in der besonderen Situation eines Aufpralls dadurch abgeschwächt, dass zumindest ein Steuerparameter des Lenkcomputers modifiziert wird. Auf diese Weise ist es möglich, das Erreichen eines normalen physikalischen Versorgungsstroms zu beschleunigen, ohne den maximalen physikalischen Versorgungsstrom zu überschreiten.
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Da die Modifizierung des Steuerparameters zeitlich sehr begrenzt erfolgt, ist für den Fahrer des Fahrzeugs kein Randeffekt wahrnehmbar.
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung gibt der Erfassungsschritte ein Aufprallsignal aus, wenn ein Aufprall erfasst wird.
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Somit informiert das Aufprallsignal über eine Aufprallsituation der Zahnstange am mechanischen Anschlag.
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Das Aufprallsignal kann bei Erfassung eines Aufpralls ausgegeben werden, oder umgekehrt bei Erfassung eines Aufpralls abgeschaltet werden.
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung hängt das Schutzsignal vom Aufprallsignal ab.
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Somit wird das Schutzsignal, das den Soll-Versorgungsstrom des Unterstützungsmotors begrenzt, nur dann ausgegeben, wenn ein Aufprall erfasst wird.
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung umfasst das Steuerverfahren einen Zeitsteuerungsschritt, der das Aufprallsignal empfängt und ein Anwendungssignal an den Schutzschritt ausgibt.
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Der Zeitsteuerungsschritt ermittelt, wie die Ausgabe des Schutzsignals erfolgen soll, wenn ein Aufprall erfasst wird.
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Wenn das Schutzsignal, z. B. nach einem Ausfall, irrtümlich ausgegeben wird, kann dies durchaus die Sicherheit des Verfahrens beeinträchtigen.
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung gibt der Schutzschritt das Schutzsignal aus, wenn das Anwendungssignal vorliegt ist.
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung umfasst der Zeitsteuerungsschritt eine Anwendungszeit, die einer Zeitspanne entspricht, während der das Schutzsignal nach der Erfassung eines Aufpralls ausgegeben wird.
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Die Anwendungszeit ist eine Dauer, während der das Schutzsignal ausgegeben wird, nachdem das Aufprallsignal erfasst wurde.
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Auf diese Weise gewährleistet die Anwendungszeit, dass das Schutzsignal bei Erfassung eines Aufpralls lange genug ausgegeben wird, um das Überstromphänomen zu unterbinden, ohne jedoch eine bestimmte Dauer zu überschreiten, welche die Sicherheit des Verfahrens gefährden könnte.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst der Zeitsteuerungsschritt eine Ausschlusszeit, die einer Zeitspanne entspricht, während der das Schutzsignal nach der Erfassung eines Aufpralls nicht ausgegeben werden kann.
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Die Ausschlusszeit ist eine Dauer, während der das Schutzsignal nicht ausgegeben werden kann. Die Ausschlusszeit folgt der Anwendungszeit.
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Die Ausschlusszeit begrenzt somit die Anzahl der Ausgaben des Schutzsignals innerhalb eines bestimmten Zeitraums. Auf diese Weise bleibt die Sicherheit des Verfahrens erhalten.
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung erfasst der Erfassungsschritt einen Aufprall anhand einer Beschleunigung des Unterstützungsmotors.
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Die Beschleunigung des Unterstützungsmotors wird durch Differenzieren der Geschwindigkeit des Unterstützungsmotors erhalten, die eine leicht messbare Größe ist. Die Beschleunigung weist eine schnellere Dynamik als die Geschwindigkeit auf. Daher ist es sinnvoll, einen Aufprall mithilfe eines Beschleunigungsschwellenwerts zu erfassen.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Servolenksystem eines Fahrzeugs, das den Einsatz eines Steuerverfahrens gemäß der Erfindung ermöglicht.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben, das als nicht einschränkendes Beispiel angeführt und mit Bezug auf die beigefügten schematischen Zeichnungen erläutert wird, in denen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Servolenksystems zeigt;
- 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt;
- 3 ein Diagramm zeigt, das die Geschwindigkeit eines Lenkungsmotors beim Aufprall veranschaulicht;
- 4 ein Diagramm zeigt, das eine Beschleunigung des Lenkungsmotors bei einem Aufprall veranschaulicht;
- 5 ein Diagramm zeigt, das einen Winkel eines Lenkrads bei einem Aufprall veranschaulicht;
- 6 ein Diagramm zeigt, das ein Soll-Drehmoment und ein Motordrehmoment des Lenkungsmotors bei einem Aufprall ohne das erfindungsgemäße Verfahren veranschaulicht;
- 7 ein Diagramm zeigt, das einen physikalischen Versorgungsstrom des Lenkungsmotors bei einem Aufprall ohne das erfindungsgemäße Verfahren und einen maximalen physikalischen Versorgungsstrom veranschaulicht;
- 8 ein Diagramm zeigt, welches das Soll-Drehmoment und das Motormoment des Lenkungsmotors bei einem Aufprall mit vorhandenem erfindungsgemäßem Verfahren veranschaulicht; und
- 9 ein Diagramm zeigt, das den physikalischen Versorgungsstrom des Lenkungsmotors bei einem Aufprall mit vorhandenem erfindungsgemäßem Verfahren und den maximalen physikalischen Versorgungsstrom veranschaulicht.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Handhaben eines Servolenksystems 1 für ein Fahrzeug 2, und insbesondere für ein Kraftfahrzeug 2, das für den Personentransport bestimmt ist.
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In an sich bekannter Weise und wie in 1 dargestellt, umfasst das Servolenksystem 1 ein Lenkrad 3, das es einem Fahrer ermöglicht, das Servolenksystem 1 durch Ausüben einer Kraft, die als „Lenkraddrehmoment“ bezeichnet wird, zu manövrieren. Das Lenkraddrehmoment T3 wird mittels eines Drehmomentsensors 23 gemessen.
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Das Lenkrad 3 ist vorzugsweise an einer am Fahrzeug 2 geführten Lenksäule 4 montiert, die mittels eines Lenkritzels 5 in eine Zahnstange 6 eingreift, die ihrerseits in einem am Fahrzeug 2 befestigten Lenkgehäuse 7 translatorisch geführt ist.
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Vorzugsweise ist jedes der Enden der Zahnstange 6 mit einer Spurstange 8, 9 verbunden, die mit dem Achsschenkel eines gelenkten Rades 10, 11 verbunden ist, sodass die translatorische Längsverschiebung der Zahnstange 6 eine Änderung des Lenkwinkels der gelenkten Räder ermöglicht. Eine Amplitude der Verschiebung der Zahnstange 6 wird durch zwei mechanische Anschläge B begrenzt, die jeweils an einem rechten Ende und einem linken Ende des Lenkgehäuses 7 positioniert sind.
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Darüber hinaus können die gelenkten Räder 10, 11 vorzugsweise auch Antriebsräder sein.
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Das Servolenksystem 1 umfasst zudem einen Unterstützungsmotor 12, der zum Bereitstellen eines Motordrehmoments T12 bestimmt ist, um das Manövrieren des Servolenksystems 1 zu unterstützen.
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Der Unterstützungsmotor 12 ist vorzugsweise ein Elektromotor mit zwei Betätigungsrichtungen und vorzugsweise ein rotierender Elektromotor des Bürstentyps oder des bürstenlosen Typs.
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Der Unterstützungsmotor 12 kann, gegebenenfalls über ein Untersetzungsgetriebe, entweder an der Lenksäule 4 selbst, um einen sogenannten „Einzelritzel“-Mechanismus zu bilden, oder direkt an der Zahnstange 6, z. B. über ein zweites, vom Lenkritzel 5 getrenntes Ritzel 13, das es der Lenksäule 4 ermöglicht, mit der Zahnstange 6 ineinanderzugreifen, um einen wie in 1 dargestellten sogenannten „Doppelritzel“-Mechanismus zu bilden, oder aber mittels einer Kugelumlaufspindel in Eingriff kommen, die mit einem entsprechenden Gewinde der Zahnstange 6 in einem Abstand vom Lenkritzel 5 zusammenwirkt.
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Das Servolenksystem 1 umfasst ferner einen Lenkcomputer 20, der das Lenkraddrehmoment T3 vom Drehmomentsensor 23 empfängt und einen Soll-Versorgungsstrom CM des Unterstützungsmotors 12 ermittelt.
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Darüber hinaus wird eine Drehgeschwindigkeit θ̇̇̇12 des Unterstützungsmotors 12 durch einen Motorgeschwindigkeits- oder Positionssensor 24 ermittelt.
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Ein erfindungsgemäßes Steuerverfahren 50, das durch den Lenkcomputer 20 umgesetzt wird, wird in 2 näher beschrieben.
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Das Steuerverfahren 50 umfasst einen Ermittlungsschritt E1, in dem der Lenkcomputer 20 ein Soll-Drehmoment Cc ermittelt. Das Soll-Drehmoment Cc entspricht einem Unterstützungsmoment und damit dem Motordrehmoment T12, das normalerweise vom Unterstützungsmotor 12 aufgebracht werden muss.
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Das Steuerverfahren 50 umfasst einen Ansteuerschritt E2, in dem der Lenkcomputer 20 den Soll-Versorgungsstrom CM des Unterstützungsmotors 12 ermittelt.
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Aus dem Soll-Versorgungsstrom CM und den auf den Unterstützungsmotor 12 ausgeübten Einschränkungen verbraucht dieser einen physikalischen Versorgungsstrom CA. Wenn der physikalische Versorgungsstrom CA des Unterstützungsmotors 12 größer als ein maximaler physikalischer Versorgungsstrom CAmax ist, wird der Lenkcomputer 20 beeinträchtigt und/oder gestört.
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Das Steuerverfahren 50 umfasst einen Erfassungsschritt E3, in dem der Lenkcomputer 20 einen Aufprall X zwischen der Zahnstange 6 und einem mechanischen Anschlag B erfasst. Hierfür umfasst der Erfassungsschritt E3 eine Phase P1 zum Berechnen des Absolutwerts der Beschleunigung |θ̈12| des Unterstützungsmotors 12 aus der Differenzierung der Drehgeschwindigkeit |θ̈12| des Unterstützungsmotors 12. Danach umfasst der Erfassungsschritt E3 eine Verfolgungsphase P2, in welcher der Absolutwert der Beschleunigung |θ̈12| des Unterstützungsmotors 12 mit einem vordefinierten Schwellenwert verglichen wird. Wenn der Absolutwert der Beschleunigung |θ̈12| des Unterstützungsmotors 12 den vordefinierten Schwellenwert überschreitet, geht das erfindungsgemäße Verfahren 50 davon aus, dass ein Aufprall X zwischen der Zahnstange 6 und einem mechanischen Anschlag B aufgetreten ist. Der Erfassungsschritt E3 gibt dann ein Aufprallsignal S aus.
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Das Steuerverfahren 50 umfasst zudem einen Zeitsteuerungsschritt E4, der ein Anwendungssignal SA aus dem Aufprallsignal S ausgibt, um die Sicherheit des Steuerverfahrens 50 zu gewährleisten. Genauer gesagt gibt der Zeitsteuerungsschritt E4 das Anwendungssignal SA eine Anwendungszeit Ta aus, wenn ein Aufprall X durch den Erfassungsschritt E3 erfasst wurde, mit anderen Worten, wenn das Aufprallsignal S ausgegeben wurde. Die Anwendungszeit Ta beträgt weniger als 50 ms und vorzugsweise weniger als 10 ms. Außerdem verhindert der Zeitsteuerungsschritt E4 eine Ausgabe des Anwendungssignals SA während einer Ausschlusszeit Te nach Ablauf der Anwendungszeit Ta. Die Ausschlusszeit beträgt weniger als 10 s und vorzugsweise weniger als 5 s.
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Das Steuerverfahren 50 umfasst einen Schutzschritt E5, der das Soll-Drehmoment Cc und das Anwendungssignal SA empfängt und ein Schutzsignal SP und das Soll-Drehmoment Cc an den Ansteuerschritt E2 ausgibt, wenn das Anwendungssignal SA ausgegeben wurde. Wenn das Anwendungssignal SA fehlt, greift der Schutzschritt E5 nicht in den Ermittlungsschritt E1 ein und überträgt nur das Soll-Drehmoment Cc.
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Das Schutzsignal SP umfasst ein auf einen vorgegebenen Wert begrenztes Soll-Drehmoment C3 und einen Steuerparameter des Ansteuerschritts E2.
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Die 3 bis 9 veranschaulichen einige Parameter des Lenksystems 1 bei einem Aufprall X, der bei 0,5 s erfolgt.
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3 stellt die Drehgeschwindigkeit θ̇̇̇12 des Unterstützungsmotors 12 als Funktion der Zeit T dar. Beim Aufprall X nimmt die Drehgeschwindigkeit θ̇̇̇12 signifikant ab. Die Zahnstange 6 wird nämlich in ihrer Bewegung durch den Anschlag B gestoppt. Danach weist die Drehgeschwindigkeit θ̇̇̇12 einen Sprung auf, bevor sie sich bei etwa 0,52 s stabilisiert. Der Sprung hängt mit einer Beschaffenheit des mechanischen Anschlags, d. h. mit dessen Elastizität, zusammen.
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4 stellt die Beschleunigung θ̈12 des Unterstützungsmotors 12 als Funktion der Zeit T dar. Diese ist die Ableitung der Drehgeschwindigkeit θ̇12. Daher nimmt die Beschleunigung θ̈12 signifikant auf ein Minimum ab, bevor sie wieder ansteigt, springt und sich bei etwa 0,52 s stabilisiert.
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5 stellt einen Lenkradwinkel θ3 des Lenkrads 3 als Funktion der Zeit T dar. Vor dem Aufprall X dreht der Fahrer das Lenkrad 3, der Lenkradwinkel θ3 nimmt zu. Beim Aufprall ermöglicht die Elastizität des Anschlags B dem Fahrer, das Lenkrad weiterzudrehen, der Lenkradwinkel θ3 nimmt etwas weiter bis zu einem maximalen Elastizitätswert zu, bevor er sich bei einem maximalen Drehwert von 540° stabilisiert.
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6 veranschaulicht das Motordrehmoment T12 und das Soll-Drehmoment Cc als Funktion der Zeit T, wenn das erfindungsgemäße Steuerverfahren 50 im Lenkcomputer 20 fehlt. In 6 soll der Unterstützungsmotor 12 ein Motordrehmoment T12 von 5,2 Nm erreichen, das dem Soll-Drehmoment Cc entspricht. Das vom Unterstützungsmotor 12 zugeführte Motordrehmoment T12 weist jedoch eine Zunahme und danach eine Abnahme auf, bevor es sich auf dem Soll-Drehmoment Cc stabilisiert. Dieses Phänomen hängt mit dem Aufprall X zusammen.
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7 veranschaulicht den physikalischen Versorgungsstrom CA des Unterstützungsmotors 12 als Funktion der Zeit T, wenn das erfindungsgemäße Steuerverfahren 50 im Lenkcomputer 20 fehlt. Der physikalische Versorgungsstrom CA weist eine im Wesentlichen ähnliche Kurve wie das in 6 dargestellte Motordrehmoment T12 auf. Mit anderen Worten steigt der physikalische Versorgungsstrom CA nach dem Aufprall X stark an, überschreitet den maximalen physikalischen Versorgungsstrom CAmax und fällt danach ab, bevor er sich stabilisiert. Bei der Zunahme durchläuft der physikalische Versorgungsstrom CA ein Maximum, das den maximalen physikalischen Versorgungsstrom CAmax übersteigt, was einem Überstromphänomen im Servolenksystem 1 entspricht.
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8 veranschaulicht das Motordrehmoment T12 als Funktion der Zeit T, wenn das erfindungsgemäße Steuerverfahren 50 im Lenkcomputer 20 vorhanden ist. In diesem Fall soll der Unterstützungsmotor 12 ein Motordrehmoment T12 mit einem Verlauf ausführen, wie er durch das vom Schutzschritt E5 ausgegebene begrenzte Soll-Drehmoment C3 gefordert wird. Auf diese Weise weist das vom Unterstützungsmotor 12 bereitgestellte Motordrehmoment T12 einen sehr leichten Anstieg und danach einen Abfall auf, bevor es wieder ansteigt, um sich auf dem begrenzten Soll-Drehmoment C3 zu stabilisieren. 8 veranschaulicht zudem die Anwendungszeit Ta des Schutzsignals SP, gefolgt von der Ausschlusszeit Te, während der das Schutzsignal SP nicht ausgegeben werden kann.
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9 veranschaulicht den physikalischen Versorgungsstrom CA des Unterstützungsmotors 12 als Funktion der Zeit T, wenn das erfindungsgemäße Steuerverfahren 50 im Lenkcomputer 20 vorhanden ist. Der physikalische Versorgungsstrom CA weist eine im Wesentlichen ähnliche Kurve wie die des Motordrehmoments T12 auf. Mit anderen Worten steigt der physikalische Versorgungsstrom CA nach dem Aufprall X sehr leicht an, fällt aber dank einer fast gleichzeitigen Reduzierung des Soll-Versorgungsstroms CM schnell ab. Auf diese Weise ist die Überschreitung des maximalen physikalischen Versorgungsstroms CAmax nahezu nicht vorhanden und das Überstromphänomen tritt nicht auf.
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Das erfindungsgemäße Steuerverfahren 50 ermöglicht somit das Auftreten eines Überstromphänomens zu unterbinden, ohne dass die Kenntnis des Lenkradwinkels θ3 des Lenkrads 3 erforderlich ist.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die in den beigefügten Figuren beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Modifikationen bleiben, insbesondere hinsichtlich der Zusammensetzung der diversen Elemente oder durch Ersetzen mit technischen Äquivalenten, möglich, ohne jedoch vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
