DE19906300A1

DE19906300A1 - Unwucht- und Luftdruckerkennung durch Lenkmomente

Info

Publication number: DE19906300A1
Application number: DE19906300A
Authority: DE
Inventors: Herbert Lohner; Peter Dominke; Chi-Thuan Cao; Wolfgang Pfeiffer; Thorsten Allgeier; Bo Yuan; Werner Harter; Thomas Sauer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-02-15
Filing date: 1999-02-15
Publication date: 2000-08-17
Also published as: EP1029716B1; JP4786778B2; EP1029716A1; DE59906178D1; JP2000233614A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung einer Unwucht sowie eines fehlerhaften Reifenluftdrucks in durch eine elektrische Lenkung, z. B. eine Steer-by-Wire-Lenkung oder eine Servolenkung gelenkten Rädern (V¶1¶, V¶r¶) eines Kraftfahrzeugs. Dazu werden die Rückstellmomente (M¶1, ist¶), (M¶r, ist¶) z. B. durch Messung der einem elektrischen Stellmotor (13, 14) zugeführten Stromstärke ermittelt. Eine Steuer/Regeleinheit (10) kann eine Unwucht anhand einer periodischen Änderung der gemessenen Rückstellmomente (M¶1, ist¶ und M¶r, ist¶) feststellen und mittels Ausgangssignalen (15, 16) eine diese Situation anzeigenden Information ausgeben, die dem Fahrer akustisch oder optisch oder auch durch eine haptische Rückmeldung am Lenkrad (1) mitgeteilt wird.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung einer Unwucht und ein Verfahren zur Erkennung eines Reifen luftdrucks in durch eine elektrische Lenkung gelenkten Rädern eines Kraftfahrzeugs mittels einer Messung des oder der an den gelenkten Rädern durch einen elektrischen Stellmotor aufgebrachten Lenkmoments oder Lenkmomente.

In Steer-by-Wire-Lenksystemen ist das Lenkrad von der radseitigen Lenkung entkoppelt. Dies hat den Vorteil, daß der Fahrer keine Störungen von der Fahrbahn am Lenkrad spürt. Da der feinfühlige Fahrer bei herkömmlichen Lenkungen, bei der eine mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad und dem gelenkten Rädern vorliegt, über das Lenkrad jedoch auch unwuchtige Räder oder sogar falschen Luftdruck erkennen kann, ist es bei einer elektrischen Lenkung, z. B. einer Steer-by-Wire-Lenkung oder bei einer elektrischen Servolenkung, bei denen die Lenkmomente die gelenkten Räder durch Elektromotoren erzeugt werden, erforderlich, Signale zu gewinnen und dem Fahrer zur Anzeige zu bringen, die eine Unwucht in den gelenkten Rädern oder einen falschen Luftdruck angeben.

Aufgabe und Vorteile der Erfindung

Nach dem oben gesagten ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, welches anhand der an jedem einzelnen Rad gemessenen Lenkmomente oder anhand des den Rädern gemeinsamen gemessenen Lenkmoments eine Unwucht in den gelenkten Rädern erkennen und so eine Information erzeugen kann, die dem Fahrer die durch die elektrische Lenkung verlorengegangene Information zur Verfügung stellt.

Eine andere Aufgabe ist es, ein Verfahren anzugeben, welches einen falschen Reifendruck in einem der oder in den gelenkten Rädern anhand der einzeln gemessenen Lenkmomente oder anhand des an den gelenkten Rädern gemeinsam gemessenen Lenkmoments erkennen und dem Fahrer mitteilen kann.

Gemessen werden können die Lenkmomente einerseits über Momentensensoren an jedem einzelnen gelenkten Rad oder über den Strombedarf des elektrischen Stellmotors oder, wenn beide Räder getrennt gelenkt werden, über den Strombedarf der elektrischen Stellmotoren. Durch die Verwendung von Momentensensoren läßt sich das Lenkmoment für jedes einzelne Rad messen: Erfolgt die Messung über die Stromaufnahme des elektrischen Stellmotors, ist bei der elektrischen Servolenkung und bei einer Steer-by-Wire- Lenkung mit starrer Kopplung zwischen den Rädern eine Messung nur achsweise möglich. Ohne starre Kopplung bei radindividueller Lenkung können bei einem Steer-by-Wire- Lenksystem die Lenkmomente über die Strommessung jedes einzelnen elektrischen Stellmotors auch individuell ermittelt werden.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erkennung einer Unwucht wird ein Erkennungsschritt ausgeführt, der erkennt, ob sich das oder die Lenkmomente periodisch in Abhängigkeit von der Drehzahl der gelenkten Räder bzw. des jeweiligen Rads ändert oder ändern. Werden die Lenkmomente, wie erwähnt, radweise gemessen, kann auf diese Weise das entsprechende, mit einer Unwucht behaftete Rad erkannt werden. Durch einen Auswerteschritt, der die auf die Unwucht zurückzuführenden periodischen Momentenänderungen auswertet, läßt sich ein Signal erzeugen, das eine Unwucht entweder an beiden gelenkten Rädern oder an einem der gelenkten Räder angibt. Diese Information kann dem Fahrer entweder durch eine haptische Rückwirkung am Lenkrad oder eine akustische und/oder optische Anzeige über ein vorhandenes Display angezeigt werden.

Ferner kann die Information auch in einem Fehlerspeicher abgelegt werden und später über eine Diagnoseschnittstelle von einem Werkstattpersonal oder einem Werkstattcomputer abgefragt werden.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird in einem Verfahren ein fehlerhafter Reifenluftdruck anhand des an den gelenkten Rädern gemessenen Rückstellmoments oder anhand der an den beiden gelenkten Rädern gemessenen Rückstellmomente erkannt, wenn diese abhängig von einem jeweiligen Lenkwinkel von einem vorbestimmten Normalwert abweichen. Wenn dies der Fall ist, läßt sich in einem Auswerteschritt ein einen falschen Luftdruckwert in einem der Reifen oder auch in beiden Reifen angebendes Signal erzeugen, welches wiederum dem Fahrer entweder durch eine haptische Rückmeldung am Lenkrad oder durch eine akustische und/oder optische Anzeige an einem vorhandenen Display angezeigt werden kann. Werden die Lenkmomente der beiden gelenkten Räder getrennt gemessen, kann über eine Differenzmessung derselben über mehrere Lenkzyklen eine Luftdruckdifferenz der Räder erkannt werden. Auch dies kann dem Fahrer in geeigneter Weise mitgeteilt werden.

Selbstverständlich lassen sich im Auswerteschritt Stör größen eliminieren, wie z. B. Fahrbahneinflüsse, die die Gefahr bergen, daß sie das Ergebnis des Erkennungsschritts verfälschen könnten. Solche Störgrößen können beispielsweise im Falle der Unwuchterkennung periodische Fahrbahnwelligkeiten, die z. B. bei den früher üblichen Betonplatten auf Autobahnen auftreten oder im Falle der Reifenluftdruckerkennung eine Fahrbahnoberfläche sein, die besonders hohe Rückstellkräfte der gelenkten Räder erforderlich macht, wie z. B. eine Sand- oder Schotter piste. Signale, die solche die erfindungsgemäße Auswertung störenden Umwelteinflüsse angeben, können einer die erfindungsgemäßen Verfahren durchführenden Steuer/Regel einheit von entsprechenden im Fahrzeug vorhandenen Sensoren und/oder von anderen Steuer- oder Regeleinheiten zugeführt werden.

Nach dem oben gesagten ist es einleuchtend, daß das Verfahren zur Unwuchterkennung auch mit dem Verfahren zur Erkennung eines Reifenluftdrucks kombiniert werden kann.

Nachstehend wird anhand der einzigen Figur ein Ausführungsbeispiel eines Systems beschrieben, das zur Ausführung des erfindungsgemäßen Unwucht- und Reifenluft druckerkennungsverfahrens eingerichtet ist.

Ausführungsbeispiel

Die Figur zeigt schematisch in Form eines Funktions blockschaltbilds ein Steer-by-Wire-Lenksystem, bei dem keine mechanische Kopplung zwischen dem Lenkrad 1 und den gelenkten Vorderrädern V_l und V_r mehr vorliegt.

Der am Lenkrad 1 eingestellte Lenkradwinkel wird von einem Winkelsensor 2 erfaßt und als ein elektrisches Signal δ_L einer Steuer/Regeleinheit 10 eingegeben. Die Steuer/Regeleinheit 10 ist beispielhaft zur getrennten synthetischen Erzeugung jeweils eines Lenkwinkels δ_l für das linke gelenkte Rad V_l und eines Lenkwinkels δ_r für das rechte gelenkte Rad V_r eingerichtet. D. h., daß die Steuer/Regeleinheit 10 den Lenkwinkeln Mund δ_r und den jeweiligen Momenten entsprechende Signale jeweils über eine Spannungs/Stromregeleinheit 11 und 12 einem linken und rechten elektrischen Stellmotor 13, 14 zuführt, die jeweils zur Einstellung der Lenkwinkel am linken und rechten gelenkten Rad V_l, V_r eingerichtet sind. Die Steuer/Regeleinheit 10 empfängt dazu jeweils ein gemessenes linkes und rechtes Ist-Lenkmomentensignal M_l,ist und M_r,ist, je ein gemessenes linkes und rechtes Ist-Lenkwinkelsignal δ_l,ist und δ_r,ist sowie Signale von im Fahrzeug vorhandenen Sensoren und/oder anderen Steuergeräten über Fahrzeug- und Umgebungsbedingungen wie z. B. die Fahrgeschwindigkeit, die Beschaffenheit der Fahrbahn, etc. Auf der Basis der getrennt gemessenen Ist-Lenkmomentsignale M_l,ist und M_r,ist läßt sich erkennen, ob die Lenkmomente periodisch schwanken und zwar getrennt für jedes Rad. Wenn eine solche periodische Änderung der Rückstellmomente M_l,ist und M_r,ist erkannt wurde, wertet die Steuer/Regeleinheit 10 diese periodische Änderung in Abhängigkeit von der Drehzahl der gelenkten Räder V_l und V_r aus, indem sie die durch periodische Fahrbahnunebenheiten hervorgerufenen Störungen eliminiert. Nachdem die Steuer/Regeleinheit 10 durch die Auswertung sicher erkannt hat, daß die periodische Änderung der Lenkmomente auf eine Unwucht zurückzuführen ist, erzeugt sie Anzeigesignale 15, 16. Das Anzeigesignal 15 läßt sich dazu verwenden, dem Fahrer über einen Lenkradsimulator 3 eine haptische Rückmeldung ähnlich wie bei der herkömmlichen direkten Lenkung zu erzeugen. Das Signal 16 kann zu einer optischen und/oder akustischen Anzeige an einem Anzeigedisplay 4 verwendet werden.

Gemäß dem zweiten erfindungsgemäßen Aspekt erkennt die Steuer/Regeleinheit 10 anhand der getrennt für jedes gelenkte Rad V_l und V_r gemessenen Lenkrückstellmomente M_l,ist und M_r,ist, ob die Lenkrückstellmomente der gelenkten Räder V_l, V_r von einem vorbestimmten Normalwert abweichen, und zwar abhängig vom gemessenen Ist-Lenkwinkel und getrennt für jedes gelenkte Rad V_l, V_r. Bei einer Abweichung vom Normalwert erzeugt dann die Steuer/Regeleinheit 10 ein Signal, das einen falschen Luftdruckwert angibt und das wie oben im Falle der Unwuchterkennung mittels Ausgangssignalen 15 und 16 einem Fahrer angezeigt werden kann.

Um störende Einflüsse, wie sie z. B. durch eine µ-Split- Fahrbahn hervorgerufen werden, auszuschalten, empfängt die Steuer/Regeleinheit 10 Signale über die Umgebungs bedingungen, z. B. die Fahrbahnbeschaffenheit, und außerdem über die Fahrzeugbedingungen, wie z. B. die Fahr geschwindigkeit. In einem Auswerteschritt werden dann solche störenden Einflüsse von den Größen eliminiert, die von der Steuer/Regeleinheit 10 zur Erkennung des Reifen luftdrucks der gelenkten Räder V_l, V_r ausgewertet werden.

In dem obigen Ausführungsbeispiel werden die Lenkmomente M_l,ist und M_r,ist separat für jedes einzelne gelenkte Rad gemessen. Dies erlaubt auch, daß die Steuer/Regeleinheit zur Ermittlung eines links und rechts unterschiedlichen Reifenluftdrucks eine Differenz zwischen den gemessenen Lenkrückstellmomenten bildet.

Selbstverständlich ist das oben geschilderte Beispiel eines Steer-by-Wire-Systems mit getrennter Messung der jedem Rad eigenen Lenkrückstellmoment M_l,ist und M_r,ist nur beispielhaft, und ein erfindungsgemäßes Unwuchterkennungsverfahren sowie ein erfindungsgemäßes Reifenluftdruckerkennungsverfahren läßt sich auch in einem Steer-by-Wire-System ausführen, bei dem die gelenkten Räder gemeinsam von einem einzigen elektrischen Stellmotor beaufschlagt werden.

Gleichermaßen lassen sich die erfindungsgemäßen Verfahren auch bei einer elektrischen Servolenkung ausführen, bei der ein elektrischer Stellmotor die vom Fahrer am Lenkrad aufgebrachten Lenkmomente lediglich unterstützt.

Claims

1. Verfahren zur Erkennung einer Unwucht in durch eine elektrische Lenkung gelenkten Rädern eines Kraftfahrzeugs mittels einer Messung des oder der an den gelenkten Rädern durch einen elektrischen Stellmotor aufgebrachten Lenkmoments oder Lenkmomente, gekennzeichnet durch
einen Erkennungsschritt, der erkennt, ob sich die Lenk momente periodisch in Abhängigkeit von der Drehzahl der gelenkten Räder ändern, und
einen Auswerteschritt, der, wenn das Ergebnis des Erkennungsschritts positiv ist, ein eine Unwucht an den zwei gelenkten Rädern oder an einem jeweiligen gelenkten Rad angebendes Signal erzeugt.

2. Verfahren zur Erkennung des Reifendrucks in durch eine elektrische Lenkung gelenkten Rädern eines Kraftfahrzeugs mittels einer Messung des oder der an den gelenkten Rädern durch einen elektrischen Stellmotor aufgebrachten Lenkmoments oder Lenkmomente, gekennzeichnet durch
einen Erkennungsschritt, der erkennt, ob die Lenkrück stellmomente der gelenkten Räder abhängig von einem jeweiligen Lenkwinkel von einem vorbestimmten Normalwert abweichen, und
einen Auswerteschritt, der, wenn das Ergebnis des Erkennungsschritts positiv ist, ein einen falschen Luftdruckwert in einem der Reifen oder in beiden Reifen angebendes Signal erzeugt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Lenkmomente getrennt für jedes einzelne gelenkte Rad gemessen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswerteschritt zur Ermittlung eines falschen Luftdruckwerts eine Differenzmessung zwischen den Lenk rückstellmomenten des linken und rechten gelenkten Rads über mehrere Lenkzyklen ausführt.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswerteschritte das die Unwucht oder den falschen Luftdruck angebende Signal jeweils getrennt für jedes einzelne gelenkte Rad erzeugt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die eine Unwucht bzw. einen falschen Luftdruckwert angebende Signal oder Signale einem Fahrer des Kraftfahrzeugs angezeigt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige akustisch und/oder optisch oder durch eine haptische Rückmeldung am Lenkrad erzeugt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die vom Auswerteschritt erzeugte(n) Signal(e) in einem Fehlerspeicher gespeichert werden.