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Die
betreffende Erfindung betrifft allgemein Fahrzeuglenkungen und betrifft
insbesondere eine elektrische Servolenkung und ein Verfahren zum
Regeln einer elektrischen Servolenkung bei einem gelenkten Fahrzeug
(siehe EP-A-812 753).
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Bezug
wird auf die US-Patente US-A-6250419 und US-A-6293366 genommen.
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Die
herkömmliche
Lenkung eines Radkraftfahrzeugs wird typischerweise dadurch erreicht,
dass der Fahrzeugführer
(Fahrer) ein Lenkrad dreht, das im Fahrzeuginnenraum des Fahrzeugs
angeordnet ist, um die lenkbaren Straßenräder zu drehen. Herkömmliche
Lenkungen enthalten im Allgemeinen eine mit den Straßenrädern funktional
gekoppelte Lenkung der Zahnstangen- und Ritzelart und eine Lenksäule, die
zwischen dem Lenkrad und der Zahnstangen- und Ritzelbaugruppe gekoppelt
ist, um die Winkelbewegung des Lenkrads in eine Längsbewegung
der Zahnstange umzuwandeln, um den Lenkvorgang der Straßenräder zu bewirken.
Um den Betrag an Fahreranstrengung (d.h. an Drehmoment), der benötigt wird,
um das Lenkrad zu drehen, zu verringern, enthalten herkömmliche
Lenkungen typischerweise einen Servostellantrieb, der den Fahrer bei
der Drehung des Lenkrads unterstützt,
um entgegengesetzte Kräfte
wie etwa Fahrbetriebskräfte
an den Straßenrädern und
Reibungskräfte
in der Lenkung zu überwinden.
Der Betrag an Servounterstützung
variiert im Allgemeinen je nach der Geschwindigkeit des Fahrzeugs
und je nach dem Betrag an Anstrengung, die durch den Fahrzeugführer auf
das Lenkrad ausgeübt
wird. Herkömmliche
Servolenkungen verwenden typischerweise entweder eine hydraulische
Servounterstützung
oder eine elektrische Servounterstützung. Im Gegensatz zu hydraulischen Servounterstützungssystemen
bietet die elektrische Servolenkung sowohl ein variables Leistungsspektrum
an Unterstützung,
einen rationelleren Energieverbrauch, eine verringerte Komplexität des Mechanismus,
eine erhöhte
Zuverlässigkeit
und eine nach Bedarf reagierende Lenkunterstützung als auch weitere Vorteile.
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Das
elektrische Servolenkungssystem (EPAS-System) verwendet einen Elektromotor
zum Ausüben
eines gesteuerten Betrags an Drehmoment auf die Lenkung, um den
Fahrer bei der Winkelbewegung des Lenkrads zu unterstützen. Die
herkömmliche
elektrische Servolenkung wird im Allgemeinen mit einem Regelkreis
konfiguriert, der den Fahrerarbeitsaufwand für das Lenkungsdrehmoment bei
der Lenkung elektrisch verstärkt,
um einen verbesserten Lenkkomfort und ein verbessertes Lenkverhalten
zu realisieren. Die elektrische Servolenkung enthält typischerweise
ein drehbares Lenkrad, eine Lenksäule, eine Zahnstangen- und
Ritzelbaugruppe, eine Getriebebaugruppe und einen Elektromotor.
Die herkömmliche
elektrische Servolenkung verwendet ebenfalls sowohl einen Ritzeldrehmomentsensor
als auch verschiedene andere Sensoren. Der Ritzeldrehmomentsensor
befindet sich im Allgemeinen zwischen der Lenksäule und der Zahnstangen- und Ritzelbaugruppe
und erfasst den Betrag an Drehmoment, der auf das Ritzel ausgeübt wird.
Das gemessene Ritzeldrehmoment dient als Näherung des durch den Fahrzeugführer auf
das Lenkrad ausgeübten
Eingangsdrehmoments und wird im Allgemeinen verwendet, um den durch
den Elektromotor bereitzustellenden Betrag an Drehmomentunterstützung zu bestimmen.
Der Betrag an Drehmomentunterstützung
wird typischerweise aus einer abstimmbaren nichtlinearen Verstärkerkurve
berechnet, die ein Steuersignal erzeugt, um den Elektromotor zu
steuern, um den gewünschten
Grad an Servolenkunterstützung
zu erreichen.
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Während die
Verwendung eines Ritzeldrehmomentsensors zum Messen des Ritzeldrehmoments
für das
Steuern des Betrags an Servolenkunterstützung, die durch den Elektromotor
während
des stabilen Betriebs bereitgestellt wird, typischerweise akzeptabel
ist, ist der herkömmliche
Drehmomentsensor relativ teuer und erhöht deshalb die Gesamtkosten
und die Komplexität
der Lenkung. Außerdem weicht
die Ritzeldrehmomentmessung während
dynamischer Übergangsvorgänge typischerweise
drastisch von dem tatsächlichen
durch den Fahrer ausgeübten
Drehmoment ab, insbesondere wenn der Betrag des durch den Motor
erzeugten Unterstützungsdrehmoments
bedeutend ist, wobei infolgedessen keine optimale Lenkunterstützung zugelassen
wird.
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Dementsprechend
ist es wünschenswert, eine
elektrische Servolenkung für
ein Fahrzeug bereitzustellen, die dem Fahrzeugführer eine Drehmomentunterstützung mit
verringerten Kosten bereitstellt. Insbesondere ist es wünschenswert,
ein elektrisches Servolenkungssystem zum Steuern des Betrags an
elektrischer Servounterstützung
bereitzustellen, das keine Verwendung eines Drehmomentsensors erfordert.
Es ist ferner wünschenswert,
mit einer elektrischen Servolenkung ein optimales Lenkunterstützungsverhalten
zu erreichen.
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Gemäß den Lehren
der betreffenden Erfindung werden ein Lenkungssystem und ein Verfahren zum
Steuern der Lenkung eines Fahrzeugs bereitstellt. Gemäß einem
Aspekt der betreffenden Erfindung wird eine elektrische Servolenkung
mit einer Lenkung bereitstellt, einschließlich eines mit einer Lenksäule verbundenen
Lenkrads und eines funktional mit der Lenkung in Eingriff befindlichen
Elektromotors, um eine Drehmomentunterstützung bereitzustellen. Ein
Geschwindigkeitsdetektor wird verwendet, um eine Rotationsgeschwindigkeit
des Elektromotors zu erfassen. Die Lenkung hat eine Drehmomentschätzfunktion
zum Bestimmen eines geschätzten
Drehmomentsignals als Funktion der erfassten Rotationsgeschwindigkeit
des Elektromotors und eine Motorsteuereinheit zum Erzeugen eines
Motorsteuersignals als Funktion des geschätzten Drehmoments.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der betreffenden Erfindung wird ein Verfahren bereitstellt,
das die Schritte des Erfassens der Rotationsgeschwindigkeit eines
Elektromotors, des Schätzens
eines Drehmomentsignals als Funktion der erfassten Rotationsgeschwindigkeit,
des Erzeugens eines Motorsteuersignals als Funktion des geschätzten Drehmoments, und
des Zuführens
des Motorsteuersignals zum Elektromotor enthält, um eine Lenkdrehmomentunterstützung zu
bewirken. Dementsprechend verringern das System und das Verfahren
der betreffenden Erfindung durch die Beseitigung der Notwendigkeit eines
Ritzeldrehmomentsensors die Komplexität und die Kosten der elektrischen
Servolenkung, ohne das Fahrzeuglenkverhalten zu opfern.
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Die
betreffende Erfindung wird jetzt beispielhaft mit Bezug auf die
beigefügten
Zeichnungen weiter beschrieben, in denen:
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1 eine
grafische Ansicht einer elektrischen Servolenkung für ein Radfahrzeug
gemäß der betreffenden
Erfindung ist;
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2 ein
Blockschaltplan des Regelungssystems zum Regeln der elektrischen
Servolenkung ist;
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3 ein
Blockschaltplan ist, der Funktionen der Drehmomentschätzfunktion
zum Schätzen des
Fahrerdrehmoments und des Ritzeldrehmoments gemäß der betreffenden Erfindung
zeigt; und
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4 ein
Ablaufdiagramm ist, das eine Methodik zum Steuern der elektrischen
Servolenkung gemäß der betreffenden
Erfindung zeigt.
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In 1 ist
ein elektrisches Servolenkungssystem 10 (EPAS-System),
das mit einem Regelungssystem 30 gemäß der betreffenden Erfindung ausgerüstet ist,
bei der Anwendung beim Steuern eines Radfahrzeugs wie etwa eines
Kraftfahrzeugs gezeigt. Die Lenkung 10 wird hierin im Zusammenhang mit
der Servolenkung eines Paars Straßenräder 28 wie etwa der
Vorderräder
des Kraftfahrzeugs beschrieben, die mit dem Boden wie etwa mit einer Fahrbahn
in Reibungskontakt gelangen sollen. Es ist jedoch klar, dass die
Lenkung 10 der betreffenden Erfindung verwendet werden
kann, um jede Anzahl von Vorder- und/oder Hinterrädern eines
gelenkten Fahrzeugs zu lenken.
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Die
elektrische Servolenkung 10 weist eine Lenkung auf, die
ein drehbares Lenkrad 12 enthält, das im Allgemeinen im Fahrzeuginnenraum
des Fahrzeugs angeordnet ist und durch den Fahrer des Fahrzeugs
manuell drehbar ist, um die Straßenräder 28 zu lenken.
Die Lenkung enthält
auch eine funktional mit dem Lenkrad 12 gekoppelte Lenksäule 14. Die
Lenksäule 14 weist
eine Drehwelle 15 auf, die sich synchron mit dem Lenkrad 12 dreht.
Die Welle 15 ist vorzugsweise direkt mit dem Lenkrad 12 verbunden.
Die Lenkung, wie sie gezeigt ist, verwendet eine Lenkzwischenwelle 16 und
eine Ritzelwelle 18, die sich beide in funktionalem Eingriff
mit der Lenksäule 14 befinden.
Die Lenksäule 14,
die Lenkzwischenwelle 16 und die Ritzelwelle 18 sind
vorzugsweise über
Kreuzgelenke miteinander verbunden, wie im Gebiet der Fahrzeuglenkung
bekannt ist. Während
in diesem Beispiel die Lenksäule 14,
die Lenkzwischenwelle 16 und die Ritzelwelle 18 gezeigt sind,
ist klar, dass jede Anzahl rotierender Wellen und verschiedener
mechanischer Baugruppen mit dem Lenkrad 12 gekoppelt sein
kann, um die lenkbaren Straßenräder 28 als
Antwort auf die Betätigung
des Lenkrads 12 zu bewegen.
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Ein
Elektromotor 20 ist mit der Ritzelwelle 18 gekoppelt,
um eine Drehmomentunterstützung
für die
Ritzelwelle 18 bereitzustellen, wie etwa um den Fahrer
des Fahrzeugs beim Drehen des Lenkrads 12 zu unterstützen. Der
Elektromotor 20 stellt eine Servounterstützung (Drehmomentunterstützung) bereit, um
die Lenkung der Straßenräder 28 zu
unterstützen,
um den vom Fahrer benötigten
Betrag an Anstrengung zu verringern. Die Servolenkunterstützung verringert
die Wirkungen der Lenkungsreibung und des Fahrbetriebs. Die Ritzelwelle 18 ist
an einem Ende mit einer Ritzelbaugruppe 28 gekoppelt, um
die Winkelbewegung der Ritzelwelle 18 in eine Linearbewegung
einer Zahnstange 24 umzuwandeln. Die Zahnstange 24 ist
an gegenüberliegenden
Enden mit den Spurstangen 26 und den Verbindungsstangen 27 gekoppelt,
die beweglich sind, um die Links- und Rechtsdrehung der Straßenräder 28 zu
steuern. Es ist klar, dass das Lenkrad 12, die Lenksäule 14,
die Wellen 16 und 18, die Ritzelbaugruppe 22,
die Zahnstange 24, die Spurstangen 26, die Verbindungsstangen 27 und
die Straßenräder 28 eine
herkömmliche Fahrzeuglenkung
umfassen können.
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Die
elektrische Servolenkung 10 weist ein Regelungssystem 30 auf,
das den durch den Elektromotor 20 erzeugten Betrag an Drehmoment
steuert. Das Regelungssystem 30 enthält vorzugsweise eine Steuereinheit
oder mehrere Steuereinheiten, die auf Mikroprozessoren basieren
und speicherprogrammiert sind, um Steuerprogramme auszuführen, Eingangssignale
zu verarbeiten, Drehmomentsignale zu schätzen und um Steuersignale zum
Steuern des Elektromotor-Eingangssignals U zu erzeugen, um die gewünschte Drehmomentunterstützung Ta, zu erreichen. Das Regelungssystem 30 ist vorzugsweise mit
einer Regelung und mit einer Vorwärtsregelung konfiguriert, wie
hierin beschrieben ist. Während
das Regelungssystem 30 eine programmierte Steuereinheit
oder mehrere programmierte Steuereinheiten verwendet, ist klar,
dass verschiedene Analog- und Digitalschaltungen verwendet werden
könnten,
um das Drehmoment zu schätzen
und die Elektromotor-Servounterstützung zu steuern, ohne von
den Lehren der betreffenden Erfindung abzuweichen.
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Das
Regelungssystem 30 erfasst die Rotationsgeschwindigkeit θm, des Elektromotors 20. Die Rotationsgeschwindigkeit θm des Elektromotors wird direkt von dem Elektromotor
mit einem Rotationsgeschwindigkeitssensor oder durch das Ableiten
von der Ausgangsgröße eines
Winkelstellungssensors gemessen. Die erfasste Motorrotationsgeschwindigkeit θm, wird in das Regelungssystem 30 eingegeben und
wird verwendet, um Drehmomentsignale gemäß der betreffenden Erfindung
zu schätzen.
Außerdem kann
die Lenkung 10 ferner einen Lenkwinkelsensor 32 enthalten,
um den Lenksäulenstellungswinkel θc vorauszubestimmen. Der Lenkwinkelsensor 32 bestimmt
die Winkelstellung der drehbaren Welle 15 der Lenksäule 14 voraus.
Der vorausbestimmte Lenksäulenstellungswinkel θc liefert einem Hinweis auf die Winkelstellung
des Lenkrads 12.
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In 2 ist
das Regelungssystem 30 zum Regeln der elektrischen Servolenkung 10 gemäß der betreffenden
Erfindung gezeigt. Das Regelungssystem 30 ist aus verschiedenen
Regelgliedern zusammengesetzt gezeigt, wobei jedes mit Steuerprogrammen
programmiert ist, um eine bestimmte Steuerfunktion oder mehrere
bestimmten Steuerfunktionen auszuführen, um eine gewünschte Elektromotor-Drehmomentunterstützung zu
erzeugen, um ein verbessertes Fahrzeuglenkverhalten zu erreichen. Wie
gezeigt ist, ist in dem Regelungssystem 30 ein Funktionsblock 10 integriert,
der für
die gezeigte elektrische Servolenkung repräsentativ ist und einen Fahrer-Eingang 32 aufweist,
der dem durch den Fahrer ausgeübten
Drehmoment entspricht. Die elektrische Servolenkung 10 erhält die Fahrer-Eingangsgröße 32 in
Form eines auf das Lenkrad 12 ausgeübten Drehmoments. Außerdem erhält die Lenkung 10 ein
Motoreingangssignal U. Die elektrische Servolenkung 10 erzeugt
ferner den erfassten Lenkradstellungswinkel θc und
die Rotationsgeschwindigkeit θm des Elektromotors.
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Das
Regelungssystem 30 enthält
eine nichtlineare Verstärkerkurventabelle 34,
die ein geschätztes
Fahrerdrehmomentsignal erhält
und ein Vorwärtskopplungssignal
erzeugt, das einem Rückführsignal
hinzugefügt
wird, um das Motoreingangssignal U zu erzeugen. Die Verstärkerkurventabelle 34 enthält vorzugsweise
eine nichtlineare Verstärkerkurve, die
den Betrag des Motoreingangssignals U gegenüber einem geschätzten Fahrerdrehmoment
Tdest bei verschiedenen Fahrzeuggeschwindigkeiten
zuordnet. Dementsprechend reagiert die Verstärkerkurve auf eine erfasste
(nicht gezeigte) Fahrzeuggeschwindigkeit. Die Verstärkerkurve
ist vorzugsweise programmierbar, um das gewünschte Lenkgefühl zu erreichen.
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Das
Regelungssystem 30 enthält
ferner eine Drehmomentschätzfunktion 40 zum
Schätzen
des auf das Lenkrad 12 ausgeübten Fahrerdrehmoments Vdest und ferner für das Schätzen des auf die Ritzelwelle 18 ausgeübten Ritzeldrehmoments
Test. Die Drehmomentschätzfunktion 40 erhält als Eingänge die
erfasste Rotationsgeschwindigkeit θm des
Elektromotors und das Elektromotor-Eingangssignal U. Es ist klar,
dass die Drehmomentschätzfunktion 40 durch
das Schätzen
des Fahrerdrehmoments Vdest und des Ritzeldrehmoments
Test Drehmomentschätzungen
bereitstellt, die den Ausschluss eines herkömmlichen Ritzeldrehmomentsensors
ermöglichen und
dadurch die Gesamtkosten und die Komplexität der Lenkung 10 verringern.
Durch das Verwenden des Fahrerdrehmoments werden auch die Systemstabilität und das
Systemverhalten verbessert.
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Das
Regelungssystem 30 enthält
ferner einen in einer Rückkopplungsschleife 44 gekoppelten Rückführungsregler 38.
Der Rückführungsregler 38 erhält als Eingangsgrößen sowohl
das geschätzte Fahrerdrehmoment
Vdest und das geschätzte Ritzeldrehmoment Test
als auch die vorausbestimmte Winkelstellung θc ,
die Motorrotationsgeschwindigkeit θm und
das gewünschte
Drehmoment Tdest. Als Antwort auf die Eingangsgrößen erzeugt
der Rückführungsregler 38 ein
Rückführsignal
in der Rückkopplungsschleife 44,
das im Summierglied 42 mit dem Vorwärtskopplungssignal Tades summiert wird. Das Summierglied 42 summiert
das Rückführsignal
in der Rückkopplungsschleife 44 mit
dem Vorwärtskopplungssignal
in der Vorwärtskopplungsschleife 46,
um das Motoreingangssignal U zu erzeugen, das den Elektromotor 20 ansteuert.
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Die
Vorwärtskopplungsschleife 46 enthält einen
Reibungsausgleichsfilter 36, der das geschätzte Fahrerdrehmoment
Triest erhält
und die unerwünschten
Hochfrequenzsignale herausfiltert, um Reibungskräfte wie etwa die Fahrbetriebsreibung und
die Lenksäulenreibung
auszugleichen. Die durch den Reibungsausgleich gefilterte Ausgangsgröße wird
als eine Eingangsgröße der Verstärkerkurventabelle 34 zugeführt, die
wiederum das gewünschte Drehmomentsignal
Tades erzeugt. Dementsprechend enthält das Regelungssystem 30 sowohl
eine Rückkopplungsschleife 44 als
auch eine Vorwärtskopplungsschleife 46.
Es ist klar, dass die Rückkopplungsschleife 44 vorteilhaft
eine dauerhafte Stabilität des
rückgekoppelten
Systems erzielt und eine Kompensation für Komponentenveränderungen
berücksichtigt,
während
die Vorwärtskopplungsschleife 46 ein
schnelles stabiles Ansprechen und eine Verringerung der Reibung
erzielt. Dementsprechend bleibt das Regelungssystem 30 stabil,
wenn die Drehmomentschätzfunktion 40 beim
Ausführen
der beabsichtigten Operation versagt. Entsprechend bleibt das rückgekoppelte
System ebenso stabil, wenn die Rückkopplungsschleife 44 beim
Ausführen
versagt.
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Besonders
in 3 sind die von der Drehmomentschätzfunktion 40 ausgeführten Drehmomentschätzungsfunktionen
für das
Bestimmen des geschätzten
Fahrerdrehmoments Vdest und des geschätzten Ritzeldrehmoments
Test ausführlich
gezeigt. Die Drehmomentschätzfunktion 40 enthält eine Anzahl
von Funktionsblocks, die gemessene Übertragungsfunktionen einschließlich G21, G –1 / 21, G22, G –1 / 41 und
G42, enthalten. Die Übertragungsfunktionen G21, G –1 / 21, G22, G –1 / 41 und
G42 werden auf der Grundlage der dynamischen
Beziehung von gewählten
Lenkungssystem-Ausgangsgrößen geteilt
durch gewählte
Eingangsgrößen gemessen
und werden wie folgt definiert: Die Übertragungsfunktion G41, ist die Beziehung der Motorrotationsgeschwindigkeits-Ausgangsgröße θm geteilt durch die Fahrerdrehmoment-Eingangsgröße Td. Die Übertragungsfunktion
G42 ist die Beziehung der Motorrotationsgeschwindigkeits-Ausgangsgröße θm geteilt durch das Motoreingangs-Steuersignal
U. Die Übertragungsfunktion
G21 ist die Beziehung der Ritzeldrehmoment-Ausgangsgröße Tc geteilt durch die Fahrerdrehmoment-Eingangsgröße Td. Die Übertragungsfunktion
G22 ist die Beziehung der Ritzeldrehmoment-Ausgangsgröße Tc geteilt durch den Motoreingangs-Steuerbefehl
U. Die Drehmomentschätzfunktion 40 erhält als Eingangsgrößen das
Motorbefehls-Eingangssignal
U und die erfasste Motorrotationsgeschwindigkeit θm. Das Motoreingangssignal U wird in die Übertragungsfunktion G22 im Funktionsblock 50 eingegeben
und wird auch in die Übertragungsfunktion
G42, im Funktionsblock 52 eingegeben.
Die Ausgangsgröße des Funktionsblocks 50 wird
in einen negativen Eingang des Summierglieds 54 und in
einen positiven Eingang des Summierglieds 60 eingegeben,
während
die Ausgangsgröße des Funktionsblocks 52 in
einen negativen Eingang des Summierglieds 56 eingegeben
wird. Das Summierglied 56 subtrahiert die Ausgangsgröße des Funktionsblocks 52 von
der erfassten Motorrotationsgeschwindigkeit θm und
führt die
resultierende Subtraktion als eine Eingangsgröße dem Funktionsblock 58 zu.
Der Funktionsblock 58 enthält das Produkt der Übertragungsfunktion
G21 und G –1 / 41. G –1 / 41 ist die Umkehrung der Übertragungsfunktion
G41. Die Ausgangsgröße des Funktionsblocks 58 wird
in einen positiven Eingang des Summierglieds 60 eingegeben, während der
andere positive Eingang des Summierglieds 60 die Ausgangsgröße des Funktionsblocks 50 erhält. Das
Summierglied 60 summiert die beiden Eingangsgrößen, um
das geschätzte
Ritzeldrehmoment Test zu erzeugen, das eine Ausgangsgröße der Drehmomentschätzfunktion 40 ist.
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Das
geschätzte
Ritzeldrehmoment Test wird ferner in einen positiven Anschluss des
Summierglieds 54 eingegeben. Dementsprechend subtrahiert das
Summierglied 54 die Ausgangsgröße des Funktionsblocks 50 von
dem geschätzten
Ritzeldrehmoment Test und führt
die Subtraktion als eine Eingangsgröße dem Funktionsblock 62 zu.
Der Funktionsblock 62 enthält eine Übertragungsfunktion G –1 / 21, die
die Umkehrung der Übertragungsfunktion
G21 ist, und erzeugt das geschätzte Fahrerdrehmoment Triest
als eine zweite Ausgangsgröße der Drehmomentschätzfunktion 40.
Dementsprechend schätzt die
Drehmomentschätzfunktion 40 sowohl
eine Fahrerdrehmomentschätzung
Triest als auch eine Ritzeldrehmomentschätzung Test, die dann verwendet werden,
um das Motorsteuersignal U zu erzeugen, um die elektrische Servolenkung 10 gemäß der betreffenden
Erfindung zu steuern.
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Die
Drehmomentschätzfunktion 40 ist
dafür entworfen,
Drehmomentschätzungen
auf der Grundlage der Drehmomentschätzungsfunktionen auszuführen, die
auch wie folgt dargestellt werden können: Vdest = [Tc – G22][G21]–1 (1) Tcest=G21[[G41]–1(θm -G42U)] +G22U (2)
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Die
resultierenden Drehmomentschätzungsgleichungen
(1) und (2) sind aus der Modellbildung dynamischer Beziehungen der
Lenkung abgeleitet, die auf der Grundlage der Bewegungsgesetze von Newton
aufgestellt werden. Das dynamische Modell der Lenkung ist durch
die gemessenen Übertragungsfunktionen
wie oben beschrieben definiert. Durch das Messen des Motoreingangs-Steuersignals U
und der Motorrotationsgeschwindigkeit θm werden das
geschätzte
Fahrerdrehmoment Triest und das geschätzte Ritzeldrehmoment Test
berechnet, ohne eine direkte Messung des Drehmoments mit einem kostspieligen
Drehmomentsensor zu erfordern.
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In 4 ist
eine Steuermethodik 70 zum Steuern der elektrischen Servolenkung 10 mit
dem Regelungssystem 30 der betreffenden Erfindung gezeigt.
Die Steuermethodik 70 enthält den Schritt 72 des
Bestimmens jeder der Übertragungsfunktionen G21, G –1 / 21, G22, G –1 / 41 und
G42. Die Übertragungsfunktionen können durch
das Ausüben
einer bekannten Fahrerdrehmoment-Eingangsgröße auf das Lenkrad und durch
das Messen der gewählten
Eingangsgrößen und
Ausgangsgrößen bestimmt
werden, wenn die Lenkung offline ist, wobei die Übertragungsfunktionen dann
durch das Teilen der gewählten
Ausgangsgröße durch
die gewählte
Eingangsgröße für die entsprechenden
definierten Funktionen berechnet werden. Sobald die Übertragungsfunktionen
bestimmt sind, geht die Methodik 70 mit Schritt 74 weiter,
um die Rotationsgeschwindigkeit θm des Elektromotors zu messen. In Schritt 76 bestimmt
die Drehmomentschätzfunktion 40 das
geschätzte
Fahrerdrehmoment Tdest und das geschätzte Ritzeldrehmoment
Test. In Schritt 78 werden die Reibungskräfte bei
dem geschätzten
Fahrerdrehmoment Vdest in der Vorwärtskopplungsschleife 46 durch
das Leiten des geschätzten
Drehmoments Vdest durch den Reibungsausgleichsfilter
ausgeglichen. In Schritt 80 wird das gewünschte Unterstützungsdrehmoment
Tades auf der Grundlage des geschätzten Fahrerdrehmoments
Vdest und der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechend
den zugeordneten Daten, die in der Verstärkerkurve zur Verfügung gestellt
werden, erzeugt. Ein optionaler Schritt 82 ist vorgesehen,
um den Gleichgewichtspunkt auf der Grundlage des geschätzten Fahrerdrehmoments
Triest, des geschätzten
Ritzeldrehmoments Test, des Lenkwinkels θc ,
der Motorrotationsgeschwindigkeit θm und
des gewünschten
Unterstützungsdrehmoments
Tades zu berechnen. Es ist klar, dass dadurch,
dass ein Gleichgewichtspunkt bereitgestellt wird, das betreffende
Rückführsignal
das Fahrerdrehmoment durch das Bereitstellen eines Mittelwertsignals,
um die Realisierung glatter Übergänge während der
dynamischen Übergänge des
Fahrzeugbetriebs zu berücksichtigen,
genauer bestimmt. Schließlich
geht die Steuermethodik 70 mit Schritt 84 weiter,
um das Motorbefehlssignal U, das den Elektromotor steuert, zu berechnen,
um einen gesteuerten Betrag an Servolenkunterstützung zu erreichen. Es ist
klar, dass das Motorbefehlssignal U in Schritt 86 dem Motor
zugeführt
wird.
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Dementsprechend
bewirkt die elektrische Servolenkung 10 der betreffenden
Erfindung durch das Schätzen
des durch den Fahrer auf die Lenkung ausgeübten Drehmoments vorteilhaft
die elektrische Servolenkunterstützung
für eine
Lenkung eines Fahrzeugs, ohne einen herkömmlichen Ritzeldrehmomentsensor
zu erfordern. Durch das Beseitigen der Notwendigkeit eines herkömmlichen
Ritzeldrehmomentsensors verringert die betreffende Erfindung vorteilhaft
die Kosten und die Komplexität
der Lenkung. Gleichzeitig bewirkt die Drehmomentschätzung eine
schnelle und stabile Steuerung, ohne das Lenkverhalten zu opfern.
Während
hierin ein Beispiel für
eine Lenkung gezeigt ist, ist klar, dass andere Lenkungen in Verbindung
mit dem hierin beschriebenen Regelungssystem verwendet werden können, ohne
vom Sinn der betreffenden Erfindung abzuweichen.