WO2010089172A1 - Bestimmung eines soll-lenkmoments in einer lenkvorrichtung - Google Patents

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WO2010089172A1
WO2010089172A1 PCT/EP2010/050400 EP2010050400W WO2010089172A1 WO 2010089172 A1 WO2010089172 A1 WO 2010089172A1 EP 2010050400 W EP2010050400 W EP 2010050400W WO 2010089172 A1 WO2010089172 A1 WO 2010089172A1
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WO
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steering
torque
determined
speed
function
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PCT/EP2010/050400
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English (en)
French (fr)
Inventor
Roland Greul
Thomas Werner
Original Assignee
Zf Lenksysteme Gmbh
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Publication date
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Priority to US13/136,532 priority patent/US8249777B2/en

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/008—Control of feed-back to the steering input member, e.g. simulating road feel in steer-by-wire applications

Definitions

  • the invention relates to a method for determining a desired steering torque for a steering handle of a steering device in a vehicle.
  • the invention also relates to a control device for controlling a steering device in a vehicle.
  • the invention further relates to a computer program executable on a control unit for controlling a steering device in a vehicle.
  • a target l ⁇ nkmom ⁇ nt is determined, which is applied to a steering means, such as a steering wheel, applied by the driver To counteract force or to support the force applied by the driver.
  • the soli steering torque can also be referred to as the desired manual torque. This is intended to convey to the driver a driving feeling corresponding to the current driving situation.
  • the target steering torque depends largely on cornering forces acting on a steering linkage on the steering device and ultimately on the steering means.
  • the desired steering torque is generated for example by means of a suitable steering wheel actuator.
  • a suitable steering wheel actuator In an EPS system in which there is a mechanical connection between the steering wheel and the wheels to be steered, there are current control concepts that allow adjusting a desired manual torque corresponding target steering torque to produce a desired steering feel on the steering wheel.
  • an electric motor or an electromechanical servo unit is controlled or adjusted in such a way that the desired steering torque corresponding to the desired nominal manual torque established.
  • the soli-steering torque can describe the torque on the torsion bar or the moment on the steering wheel.
  • the steering torque corresponds for example to the manual torque and / or a so-called torsion bar torque.
  • the aforementioned approaches are based on various application functions, but their combination does not provide a satisfactory steering feel in some driving conditions or in some driving situations.
  • a current lateral acceleration in the form of a so-called rack-and-pinion force can be taken into account for determining the desired steering torque.
  • other sizes can be used.
  • already existing application functions can be used which, for example, additionally take into account frictional torques, so that the effect of the lateral acceleration actually felt on the steering means can be displayed more realistically.
  • the object of the present invention is, both for SbW systems and for EPS systems with a criz ⁇ ngsflower to control the steering torque to realize a steering feel by generating a desired steering torque.
  • the steering feel or the target steering torque to be adaptable to different steering or vehicle types or requirements.
  • the resulting steering feel in all driving conditions and driving situations, an equivalent or improved steering feel compared to today in the market have located hydraulic and eiektromechanischen steering systems. This should be achieved that the driver as reliable and accurate information about current driving conditions and driving situations on the So) I steering torque and the steering means are transmitted.
  • the target steering torque is formed as a function of individual components, wherein the individual components comprise at least one Basislenkmoment, a damping torque, a hysteresis and a central torque.
  • the individual components comprise at least one Basislenkmoment, a damping torque, a hysteresis and a central torque.
  • the basic steering torque is determined as a function of an externally acting force, for example the so-called rack force or a lateral acceleration determined by means of a suitable sensor, and as a function of a vehicle speed.
  • the base steering torque thus generates a basic steering force level, the current rack force being taken into account as a function of the current speed.
  • the basic steering force level is preferably generated by applicable torque characteristics, which are dependent on the rack force. Different gradients of the basic steering torque characteristic curves are present for different speeds. These different courses of the basic steering torque characteristics can be determined, for example, as a function of a specific vehicle or of a comfort or steering feeling to be achieved.
  • the basic steering torque can thus be used to achieve the so-called Servotronic effect known from hydraulic steering systems.
  • the base steering torque is generated by means of a map, so that the base steering torque is determined in dependence on a current vehicle speed and a current externally applied force.
  • the damping torque is dependent on a Lenkgeschwindkjkert, so for example, a steering wheel speed, and the vehicle speed certainly.
  • a so-called active damping is generated, which makes it possible to assist the driver during the steering operation, for example by the steering is calmed.
  • This can be provided to specify a higher steering torque at a high vehicle speed and a high steering speed to reduce the risk of Studentsienkens.
  • the hysteresis torque is determined as a function of the current steering speed and the current vehicle speed.
  • the hysteresis torque is opposite to the steering wheel movement and thus allows the representation of a friction.
  • the hysteresis torque is additionally determined as a function of a current steering torque, as a result of which a further improved steering feel is achieved.
  • the center torque is determined as a function of a steering angle and the vehicle speed.
  • the Mrttenmoment generates a Lenkmom ⁇ nt in the direction of straight-ahead division of the steering means, whereby an improvement in the steering feel is achieved.
  • the dependency on the vehicle speed makes it possible to increase the center torque, for example, at high vehicle speeds and to reduce it at lower vehicle speeds.
  • the center moment is generated such that it depends on a predefinable angular range around the straight-ahead position.
  • the method according to the invention therefore makes it possible to precisely determine individual moments which are to contribute to the desired steering torque. Furthermore, the contribution of each individual component is particularly adaptable to different steering, vehicle types or desired steering feelings. It is special for this advantageous if the contribution of at least one individual component can be applied. This can be achieved, for example, by multiplying each individual component by a factor which can be predetermined for this individual component, and then adding the resulting products to the SoJI steering torque. Thus, for example, a component can be completely blanked out (factor - 0) in order to determine a fault or undesired behavior in the determination of the desired steering torque in a particularly simple and reliable manner. Furthermore, the contribution of each component can be amplified (factor> 1) or attenuated (factor ⁇ 1).
  • a sporty driving mode may, for example, differ from a comfortable driving mode in that, in the sporty driving mode, information about the current lateral acceleration is increasingly transmitted to the driver.
  • a return torque is determined as a further individual component as a function of the steering angle, the vehicle speed and the steering speed.
  • the return torque realizes a so-called active return by generating a steering torque in the direction of straight ahead, so that a dependent of steering angle and vehicle speed target steering speed is adjusted. This results depending on the steering speed ⁇ m jücksutzder or damping steering torque component. This allows an even better provision.
  • a base steering torque is determined with provision. It is then the Sdl Lenkmoroent depending on the base steering torque with provision and the Damping torque and the hysteresis formed.
  • a steering wheel target speed is determined as a function of the vehicle speed and the steering angle
  • the base torque with provision is additionally determined as a function of the determined steering wheel speed, the steering angle and the steering speed.
  • a quasi-static steering force level is realized by the basic steering torque.
  • the base steering torque generated by the dependence on the rack force or from the externally applied force already a return behavior that is comparable to the return of a conventional hydraulic steering.
  • a restoring and a damping torque are considered analogous to the above-described active return.
  • These conditions are, for example, when during driving the driver takes his hands off the steering wheel and thus no longer transfers torque to the steering. This will automatically fade to an undamped restoring moment, which causes a provision of the steering in a straight-ahead position and increases safety.
  • At least one further torque is determined and added to the target steering torque.
  • the further moment for example, be information about the driving condition, the tire condition or the nature or type of the road surface.
  • the torque can also be part of a driver assistance system, by means of which a tracking or autonomous driving is realized. For example, an indication of a dangerous situation by a vibrate the steering means or it may be an indication of a recommended steering direction. Such moments are particularly helpful for the safe guidance of a vehicle and can be especially taken into account and applied by means of the method according to the invention.
  • the invention is realized by the computer program, so that this computer program in the same way represents the invention as the method to whose execution the computer program is programmed.
  • the computer program is preferably stored on a storage unit.
  • a storage element may, in particular, be an optical, electrical or magnetic storage medium, for example a random access memory, a read-only memory, a flash memory, a hard disk or a digital versatile disc (DVD).
  • control unit has means for carrying out the method according to the invention.
  • control unit has means for carrying out the method according to the invention.
  • These means are implemented, for example, in the form of a computer program running in the control unit.
  • FIG. 1 shows a steering device with a control device according to the invention
  • Figure 2 is a schematic block diagram of an inventive
  • Figure 3 is a schematic block diagram of a functionality for determining a desired steering torque according to a second embodiment.
  • control unit 1 shows a control unit 1 is shown, which is associated with a steering device 2.
  • a microprocessor 3 is arranged, which is connected via a l ⁇ itung 4, for example a bus system, with a memory element 5.
  • the control unit 1 is connected to a motor 7, for example an electric motor, whereby a power control of the motor 7 by the control unit 1 is made possible.
  • the motor 7 acts via a gear 8 on a torsion bar 9.
  • a steering means 10 for example a steering wheel, arranged by means of which a torque on the torsion bar 9 by operating the steering means 10 by a driver can be applied.
  • the steering device 2 further has a steering gear 11, which is formed for example as Zahnstangenl ⁇ nkgetri ⁇ b ⁇ .
  • the steering gear can also be designed as ball nut or Kugeiumlaufgetriebe, in the following description is - as far as necessary - mainly assumed by a rack and pinion, in which the steering gear 11, a pinion 12a and a rack 12b includes The steering gear 11 is, for example via the pinion 12a and the Rack 12b and a steering linkage 13 connected to the wheels 14.
  • the steering device 2 further comprises a torque sensor 15 for detecting a steering torque torSW and a sensor 16 for detecting a steering wheel angle angSW.
  • the sensor 16 is associated with the motor 7, so that by means of the sensor 16, a rotor angle of
  • Motors 7 is detected. This corresponds to the steering wheel angle! angSW (possibly with the exception of one factor describing a translation), since the engine 7 is over the Transmission 8 with the torsion bar 9 and thus the steering means 10 cooperates.
  • the steering wheel angle angSW can also by means of the middle of the steering! 10 or the torsion bar 9 associated sensor are detected.
  • the sensor 16 arranged on the sensor 16 by the detection of Rotorwinkeis a higher resolution can be achieved.
  • the steering device 2 further comprises a sensor 17, Mitteis a rack force torR can be determined.
  • the rack force tor R corresponds to a lateral acceleration or a cornering force acting on the rack 12 b via the wheels 14 and the steering linkage 13.
  • the rack power torR is transmitted to the control unit 1.
  • the rack force tor R is estimated from other quantities. This estimation is also carried out, for example, by means of the control unit 1, in which case it is of course not necessary to detect the rack force torR by means of the sensor 17 and to transmit a corresponding signal to the control unit 1.
  • the steering torque torSW detected by the torque sensor 15 and the steering wheel angle angSW detected by the sensor 16 are likewise transmitted to the control unit 1. Furthermore, a current vehicle speed velV is transmitted to the control unit or calculated there from other variables.
  • the control unit 1 is also a Lenkgeschwindigkeft anvSW supplied.
  • the steering speed anvSW denotes the rotational speed with which the steering means 10 and thus the torsion bar 9 are actuated.
  • the steering speed anvSW can be removed by means of a suitable sensor, for example on the torsion bar 9. It is also possible for the steering speed anvSW in the control unit 1 to be formed, for example, as a function of the steering wheel angle angSW already present and the time.
  • the mode of operation of the method for determining a soli steering torque which is derived in the control unit 1 is illustrated by the block diagrams of embodiment examples shown in FIGS. 2 and 3.
  • the method is implemented in the form of a computer program in which the individual blocks or the functionalities corresponding thereto are implemented in a suitable manner.
  • the computer program is stored, for example, in the memory element 5 and is executed on the microprocessor 3.
  • FIG. 2 shows a function 20 by means of which, depending on the
  • the basic torque represents a basic force value, which is determined, for example, by applicable torque characteristics, which are dependent on the rack force tor R.
  • different profiles of the torque characteristics are stored in the function 20 or accessible to the function 20 for different speed ranges. This makes it possible to realize known hydraulic steering functions. For example, it may be provided to generate a higher base steering torque at a higher speed, whereby the known from hydraulic steering systems Servotronic effect is achieved.
  • a center torque torCF is generated as a function of the vehicle speed velV and the steering wheel angle angSW.
  • the center torque torCF presents itself to the driver on the steering means 10 as a so-called center feeling!
  • the center torque torCF ensures that a steering torque in the direction of the straight-ahead position of the steering mechanism 10 as a function of the current Steering wheel angle angSW is generated to improve the steering feel around the straight-ahead position of the steering wheel.
  • a so-called active return torAR is provided which provides a steering torque in the direction of straight-ahead steering wheel steering, depending on the steering wheel angle angSW and the vehicle speed vetv SoII steering speed is adjusted. Depending on the actual steering speed anvSW this results in a restoring or damping moment.
  • a damping torque TorD or a so-called active damping is generated as a function of the steering speed anvSW and the vehicle speed velV.
  • a hysteresis torque torF is generated as a function of the steering torque torSW, the vehicle speed velV and the steering speed anvSW.
  • the hysteresis torque torF may also be referred to as frictional torque, since it simulates a friction that counteracts the steering wheel movement and the steering speed direction.
  • frictional torque since it simulates a friction that counteracts the steering wheel movement and the steering speed direction.
  • the transmitted moments are superimposed, for example by addition, and so the Soii steering torque torTB is generated.
  • the elements 25J8, 25 JSF, 25JVR, 25J) and 25J the value of the tor ⁇ , torCF, torAR, torD and torF torques can be reduced or increased become.
  • the elements 25_B, 25_CF, 25_AR, 25_D and 25_F thus realize the abovementioned factors which make it possible to determine the value of a single torque torB, torCF, torAR, torO and torF or the contribution of a single or several moments torB, torCF, torAR, TorD and torF to the total target steering torque torTB to zero. This is advantageous, for example, when a desired hand feeling or a desired steering torque torTB is applied to a specific vehicle.
  • the elements 25_B. 2 ⁇ _CF, 25_AR, 25_ and 25_F allows easy switching different steering feelings.
  • the elements 25_B, 25_CF, 25_AR, 25_ and 25_F are parameterized, for example, so that by specifying parameters different steering feelings can be realized directly for example by Anwahi in a menu in the vehicle. This can be realized particularly easily if the parameters correspond to the respective factors.
  • at least one parameter is automatically determined as a function of a current driving state.
  • a quasi-stationary steering force level results from the base steering torque tor B, the center torque tor CF and the active return or the
  • a steering wheel steering speed anvSWS is determined as a function of a current vehicle speed velV and a current vehicle speed
  • a center torque torC is generated as a function of the current vehicle speed velV and the steering wheel angle angSW.
  • This center torque torC is a steering torque which acts in the direction of the straight-line release of the steering wheel.
  • the center torque torC serves primarily as a centering or restoring moment, whereas that described with reference to FIG.
  • Center torque torCF primarily serves to create a centered feeling.
  • the responsible for a return share for the target steering torque torTB is realized in the embodiment shown in Figure 2 by means of the return torque tor AR or the active return.
  • a damping torque torD is generated which corresponds to the damping torque torD represented by the function 23 in FIG.
  • a hysteresis torque torF is generated which corresponds to the hysteresis torque torF shown in FIG. 2 and generated by function 24.
  • the damping torque torD and the hysteresis torque torF are fed to a function 37 via elements 36JD and 36_F.
  • elements 36JD and 36_F correspond to the Elements 36J) and Z6JF serve the elements 25JD and 25J ⁇
  • the function 37 serves - as well as the function 26 - a Georgiabigung of the individual generated moments, which is realized for example by addition, so that the generated target steering torque torTB results
  • the torque torB and torC generated by the functions 30 and 32, as well as the steering wheel solenoid speed anvSWS generated by the function 31, are fed to a function 35.
  • the function 35 forms from these moments and from the steering wheel angle angSW and the steering speed anvSW a BasisJ ⁇ nkmome ⁇ t with Röckwolf torBC, which is supplied via an element 36_BC the function 37.
  • Element 36J5C acts in a manner analogous to elements 36J) and 36JF, and thus permits a reduction, amplification or complete cancellation of the contribution of the base torque with return torBC to the target steering torque torTB.
  • FIG. 3 shows an improved functional decoupling of the individual application functions 30, 31, 32. 33 and 34 in that the quasi-static steering force level is initially realized by the base steering torque torB. Due to the dependence on the rack-and-pinion force torR, the basic steering torque torB already generates a return characteristic which is comparable to the return of a conventional hydraulic steering system. For an improved return behavior, a return torque torC and a damping torque torD are now required analogously to the active return or the return torque torAR shown in FIG.
  • the function 35 in the embodiment shown in Figure 3 from the base steering torque torB faded to an undamped restoring torque when the current steering speed anvSW is smaller the applicable target steering speed anvSWS and if the base steering torque torB is smaller than the required restoring torque torC.
  • the obtention is also adjustable, so that the functionality 35 can be adapted to different vehicle types or steering feelings to be achieved.
  • the function 35 can be parametrised in a suitable manner.
  • the damping can be influenced or applied independently of a current Lenkkraftnrveau and a restoring torque by means of the function 33 and the torque generated by this function 33 torO torO.
  • the rack-and-pinion force torR is used, from which the basic steering torque torB depends.
  • the Basisienmbomb torB but also in response to another, the cornering forces of the tire representing size, applied.
  • the lateral acceleration is an appropriate size in terms of rack force.
  • the proposed application structures it is also particularly easy to transmit further information about the desired steering torque to the driver. If, for example, a sudden change in the rack-and-pinion force torR is detected, a further increase in the short-term feedback can take place in order to make the driver aware of the strong change.
  • a gain in dependence on a current wheel speed wherein at higher speeds, a stronger influence on the target steering torque can be provided.
  • the wheel speeds can be used to detect or make plausibility problems, in particular, an actual difference in the wheel speeds of different wheels can be used.
  • Mitteis the proposed application structures can be added easily more moments. For example, a simple addition may be used to add a shiver to warn of a particular danger or to alert a potentially drowsy driver.
  • the proposed application structures can be realized completely independently of the underlying pathway. Although an electric rack and pinion steering system has been shown in FIG. 1, the proposed application structures can likewise be used in a SbW system.
  • the motor 7 is then activated, for example, to generate the steering manual torque torTB, wherein a wetterer, not shown electric motor generates the actual steering torque, since there is no mechanical connection from the steering wheel or the steering means 10 to the steering gear 11.
  • the motor 7 in a known manner at different locations on the torsion bar 9, the rack 12b, the steering gear 11 or the steering means 10 act.

Abstract

Um für SbW-Systeme und für EPS-Systeme mit einem Regelungskonzept zur Regelung des Lenkmoments ein Lenkgefühl durch Erzeugung eines Soll-Lenkmoments (torTB) zu realisieren, das an unterschiedliche Lenkungen beziehungsweise Fahrzeugtypen oder Anforderungen anpassbar ist und bei dem das sich ergebende Lenkgefühl in allen Fahrzuständen und Fahrsituationen ein gleichwertiges oder verbessertes Lenkgefühl im Vergleich zu heute am Markt befindlichen hydraulischen und elektromechanischen Lenksystemen aufweist wird vorgeschlagen, dass in Abhängigkeit von einer von aussen einwirkenden Kraft (torR) und einer Fahrzeuggeschwindigkeit (velV) ein Basislenkmoment (torB) bestimmt wird; in Abhängigkeit von einer Lenkgeschwindigkeit (anvSW) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (velV) ein Dämpfungsmoment (torD) bestimmt wird; in Abhängigkeit von der Lenkgeschwindigkeit (anvSW) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (velV) ein Hysteresemoment (torF) bestimmt wird, in Abhängigkeit von einem Lenkradwinkel (angSW) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (velV) ein Mittenmoment (torCF; torC) in Richtung Geradeausstellung bestimmt wird; und das Basislenkmoment (torB), das Dämpfungsmoment (torD), das Hysteresemoment (torF) und das Mittenmoment (torCF; torC) Einzelkomponenten bilden, in Abhängigkeit derer das Soll-Lenkmoment (torTB) bestimmt wird.

Description

Titel:
Bestimmung eines Soll-Lenkmoments In einer Lenkvorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Soll-Lenkmoments für ein Lenkmrttel einer Lenkvorrichtung in einem Fahrzeug.
Die Erfindung betrifft auch ein Steuergerät zur Steuerung/Regelung einer Lenkvorrichtung in einem Fahrzeug. Die Erfindung betrifft femer ein Computerprogramm, das auf einem Steuergerät zur Steuerung/Regelung einer Lenkvorrichtung in einem Fahrzeug ablauffähig ist.
Bei modernen Lenkvorrichtυngen, beispielsweise bei einer elektrischen Servolenkung (EPS) oder einem so genannten Steer-by-Wtre (SbW) Lenksystem, wird ein Soll-lβnkmomβnt ermittelt, das an einem Lenkmittel, beispielsweise einem Lenkrad angelegt wird, um der von dem Fahrer aufgebrachten Kraft entgegenzuwirken oder die von dem Fahrer aufgebrachte Kraft zu unterstützen. Das Soli-Lenkmoment kann auch als Sollhandmoment bezeichnet werden. Damit soll dem Fahrer ein der aktuellen Fahrsituation entsprechendes Fahrgefühl vermittelt werden. Bei einer herkömmlichen Lenkung, bei der eine mechanische Verbindung zwischen dem Lenkmittel und den zu lenkenden Rädern besteht, hängt das Soll- Lenkmoment maßgeblich von Seitenführungskräften ab, die Ober ein Lenkgestänge auf die Lenkvorrichtung und letztlich auf das Lenkmittel einwirken.
Bei einem SbW-Lenksystemen wird das Soll-Lenkmoment beispielsweise mittels eines geeigneten Lenkradaktuators erzeugt. Bei einem EPS-System, bei dem eme mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad und den zu lenkenden Rädern besteht, gibt es aktuelle Regelungskonzepte, die das Einregeln eines dem Sollhandmoment entsprechenden Soll-Lenkmoments zur Erzeugung eines gewünschten Lenkgefühls am Lenkrad ermöglichen. Hierzu wird ein Elektromotor oder eine elektromechanische Servoeinheit derart angesteuert bzw. eingeregelt, dass sich das dem gewünschten Sollhandmoment entsprechende Soll-Lenkmoment einstellt. Das Soli-Lenkmoment kann das Moment am Drehstab oder das Moment am Lenkrad beschreiben.
Sowohl für SbW-Systeme als auch für EPS-Systeme mit einem Regelungskonzept zur Regelung des Lenkmoments liegen verschiedene Ansätze zur Berechnung des Sollhandmoments bzw. zur Berechnung des Soll-Lenkmoments vor. In Abhängigkeit von der Art des Lenksystems, entspricht das Lenkmoment beispielsweise dem Handmoment und/oder einem so genannten Drehstabmoment. Die vorgenannten Ansätze basieren auf verschiedenen Applikationsfunktionen, deren Kombination jedoch in einigen Fahrzuständen beziehungsweise in einigen Fahrsituationen kein zufriedenstellendes Lenkgefühl liefert. Für die Bestimmung des Soll-Lenkmoments kann beispielsweise eine aktuelle Querbeschleunigung in Form einer so genannten Zahnstangenkraft, berücksichtigt werden. Daneben können weitere Größen herangezogen werden. Femer können bereits vorhandene Applikationsfunktionen herangezogen werden, die beispielsweise zusatzlich Reibungsmomente berücksichtigen, so dass die an dem Lenkmittel tatsächlich gefühlte Auswirkung der Querbeschleunigung realistischer dargestellt werden kann.
Grundsätzlich besteht bei der Bestimmung des Soll-Lenkmoments zunächst die Schwierigkeit, geeignete Eingangsgrößen auszuwählen. Diese Eingangsgrößen können dann auf unterschiedliche Arten kombiniert werden, wobei häufig der Eiπfluss einer einzelnen Eingangsgröße nicht mehr vollständig nachvollziehbar ist, so dass eine Korrektur oder Verbesserung eines Soll-Lenkmoments nur schwer möglich ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, sowohl für SbW-Systeme als auch für EPS-Systeme mit einem Regelυngskonzept zur Regelung des Lenkmoments ein Lenkgefühl durch Erzeugung eines Soll-Lenkmoments zu realisieren. Hierbei soll das Lenkgefühl beziehungsweise das Soll-Lenkmoment an unterschiedliche Lenkungen beziehungsweise Fahrzeugtypen oder Anforderungen anpassbar sein. Das sich ergebende Lenkgefühl soll in allen Fahrzuständen und Fahrsituationen ein gleichwertiges oder verbessertes Lenkgefühl im Vergleich zu heute am Markt befindlichen hydraulischen und eiektromechanischen Lenksystemen aufweisen. Damit soll erreicht werden, dass dem Fahrer möglichst zuverlässig und präzise Informationen über aktuelle Fahrzustände und Fahrsituationen über das So)I- Lenkmoment und das Lenkmittel übermittelt werden.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Soll-Lenkmoment in Abhängigkeit von Einzelkomponenten gebildet wird, wobei die Einzelkomponenten mindestens ein Basislenkmoment, ein Dämpfungsmoment, ein Hysteresemoment und ein Mittenmoment umfassen. Diese Einzθlkomponenten können beispielsweise durch Addition zu dem Soll- Lenkmoment zusammengefasst werden.
Das Basislenkmoment wird in Abhängigkeit von einer von außen einwirkenden Kraft, also beispielsweise der so genannten Zahnstangenkraft oder einer mittels eines geeigneten Sensors ermittelten Querbeschleunigung, und in Abhängigkeit von einer Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt. Das Basislenkmoment erzeugt damit ein Grund lenkkraftniveaυ, wobei die aktuelle Zahnstangenkraft in Abhängigkeit von der aktuellen Geschwindigkeit berücksichtigt wird. Das Grundlenkkraftniveau wird vorzugsweise durch applizierbare Momentkennlinien, die von der Zahnstangenkraft abhängig sind, erzeugt. Hierbei sind für verschiedene Geschwindigkeiten unterschiedliche Verläufe der Basislenkmomentkennlinien vorhanden. Diese unterschiedlichen Verläufe der Basislenkmomentkennlinien können beispielsweise in Abhängigkeit von einem bestimmten Fahrzeug oder von einem zu erreichenden Komfort oder Lenkgefühl bestimmt werden. Mit dem Basislenkmoment lässt sich damit der von hydraulischen Lenksystemen bekannte so genannte Servotronic- Effekt erreichen. Gemäß einer anderen Ausbildungsform wird das Basislenkmoment mittels eines Kennfelds erzeugt, so dass das Basislenkmoment in Abhängigkeit von einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und einer aktuellen von außen einwirkenden Kraft bestimmt wird.
Das Dämpfungsmoment wird in Abhängigkeit von einer Lenkgeschwindkjkert, also beispielsweise einer Lenkradgeschwindigkeit, und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt. Damit wird eine so genannte aktive Dämpfung erzeugt, die es ermöglicht, den Fahrer beim Lenkvorgang zu unterstützen, indem beispielsweise die Lenkung beruhigt wird. Hierbei kann vorgesehen sein, bei einer hohen Fahrzeuggeschwindigkett und einer hohen Lenkgeschwindigkeit ein höheres Lenkmoment vorzugeben, um die Gefahr eines Überienkens zu verringern.
Das Hysteresemoment wird in Abhängigkeit von der aktuellen Lenkgeschwindigkeit und der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt. Das Hysteresemoment ist der Lenkradbewegung entgegengesetzt und ermöglicht so die Darstellung einer Reibung. Vorteilhafterweise wird das Hysterβsernoment zusätzlich in Abhängigkeit von einem aktuellen Lenkmoment bestimmt, wodurch ein nochmals verbessertes Lenkgefuhl erreicht wird.
Das Mittenmoment wird in Abhängigkeit von einem Lenkwinkel und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt. Das Mrttenmoment erzeugt ein Lenkmomβnt in Richtung Geradeaussteilung des Lenkmittels, wodurch eine Verbesserung des Lenkgefühls erreicht wird. Die Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit ermöglicht es, das Mittenmoment beispielsweise bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten zu erhöhen und bei geringeren Fahrzeuggeschwindigkeiten zu verringern. Vorzugsweise wird das Mittenmoment derart erzeugt, dass es von einem vorgebbaren Winkelbereich um die Geradeausstellung abhängt. Damit kann folglich eine leichte Abweichung von der Geradeausstellung mittels des Beitrags zu dem Soll-Lenkmoments gut signalisiert werden, wohingegen davon auszugehen ist, dass eine starke Abweichung von der Geradeausstellung keinen besonderen Beitrag des Mittenmoments zu dem Soll- Lenkmoment mehr benötigt, da die stärkere Abweichung durch andere Komponenten ausreichend signalisiert wird.
Das erfindungsgemä&e Verfahren ermöglicht somit einzelne Momente präzise zu bestimmen, die zu dem Soll-Lenkmoment beitragen sollen. Ferner ist der Beitrag jeder Einzelkomponente besonders gut an unterschiedliche Lenkungen, Fahrzeugtypen oder gewünschter Lenkgefühle anpassbar. Hierzu ist es besonders vorteilhaft, wenn der Beitrag mindestens einer Einzelkomponente applizierbar ist. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass jede Einzeikomponente jeweiis mit einem für diese Einzelkomponente vorgebbaren Faktor multipliziert wird und die so entstehenden Produkte dann zu dem SoJI-Lenkmomβnt addiert werden. Somit kann beispielsweise eine Komponente vollständig ausgeblendet werden (Faktor - 0), um einen Fehler oder ein ungewünschtes Verhalten bei der Bestimmung des Soll-Lenkmoment besonders einfach und sicher zu ermitteln. Ferner kann der Beitrag jeder Komponente verstärkt (Faktor > 1 ) beziehungsweise abgeschwächt (Faktor < 1 ) werden. Eine Applikation ist damit besonders gut durchführbar, da der Einfluss der Einzelkomponenten auf das gesamte Soll- Lenkmoment vorgebbar beziehungsweise regelbar ist. Damit wird ferner ermöglicht, dass die Beiträge der Einzelkomponenten in Abhängigkeit von einem vorgebbaren Fahrmodus automatisch vorgebbar sind. Wird beispielsweise ein eher „sportlicher* Fahrmodus gewünscht, so kann der Beitrag einzelner Komponenten zu dem Soli- Lenkmoment entsprechend angepasst werden. Ein sportlicher Fahrmodus kann sich beispielsweise von einem komfortablen Fahrmodus dadurch unterscheiden, dass bei dem sportlichen Fahrmodus verstärkt Informationen über die aktuelle Querbeschleunigung an den Fahrer übermittelt werden.
Gemäß einer verbesserten Ausführungsform wird in Abhängigkeit von dem Lenkwinkel, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Lenkgeschwindigkeit ein Rücklaufmoment als eine weitere Einzelkomponente bestimmt. Das Rücklaufmoment realisiert einen so genannten aktiven Rücklauf durch Erzeugung eines Lenkmoments in Richtung Geradeausstellung, so dass eine von Lenkwinkel und Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Soll-Lenkgeschwindigkeit eingeregelt wird. Dabei ergibt sich je nach Lenkgeschwindigkeit βm rucksteilender oder dämpfender Lenkmomentanteil. Damit wird eine nochmals verbesserte Rückstellung ermöglicht.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird in Abhängigkeit von dem Basislenkmoment und dem Mittenmoment in einem Zwischenschritt zunächst ein Basislenkmoment mit Rückstellung bestimmt. Es wird dann das Sdl-Lenkmoroent in Abhängigkeit von dem Basislenkmoment mit Rückstellung sowie dem Dämpfungsmoment und dem Hysteresemoment gebildet. Vorzugsweise wird femer eine Lenkradsollgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkwinkel bestimmt und es wird das Basistenkmoment mit Rückstellung zusätzlich in Abhängigkeit von der ermittelten LenkradsoHgeschwindtgkeH, dem Lenkwinkel und der Lenkgeschwindigkeit bestimmt.
Bei dieser Ausführungsform wird ein quasi statisches Lenkkraftniveau aliein durch das Basislenkmoment realisiert. Das Basislenkmoment erzeugt durch die Abhängigkeit von der Zahnstangenkraft beziehungsweise von der von außen einwirkenden Kraft bereits ein Rucklaufverhalten, das vergleichbar ist mit dem Rücklauf einer herkömmlichen Hydrauliklenkung. Um jedoch ein verbessertes Rücklauf/erhalten zu erreichen und ein verbessertes Soll-Lenkmoment zu erzeugen, werden analog zu dem vorbeschriebenen aktiven Rücklauf ein Rückstell- und ein Dämpfungsmoment berücksichtigt.
Vorzugsweise wird von dem Basislenkmoment mit Rückstellung zu einem ungedämpften Rückstellmoment übergeblendet, wenn eine erfasste Ist- Lenkgeschwindigkeit kleiner ist als eine vorgebbare Soll-Lenkgeschwindigkeit und wenn das Basislenkmoment kleiner ist als das ursprünglich benötigte Rückstellmoment. Diese Bedingungen liegen beispielsweise dann vor, wenn während der Fahrt der Fahrer die Hände vom Lenkrad nimmt und somit kein Moment mehr auf die Lenkung überträgt. Damit wird automatisch zu einem ungedämpften Rückstellmoment übergeblendet, was eine Rückstellung der Lenkung in Geradeausstellung bewirkt und die Sicherheit erhöht.
Vorteilhafterweise wird mindestens ein weiteres Moment bestimmt und zu dem Soll- Lenkmoment addiert. Das weitere Moment kann beispielsweise eine Information über den Fahrzustand, den Reifenzustand oder die Beschaffenheit bzw. Art der Fahrbahnoberfläche sein. Das Moment kann ferner Teil eines Fahrassistenzsystems sein, mittels dessen eine Spurführung oder ein autonomes Fahren realisiert wird. Beispielsweise kann eine Anzeige einer Gefahrensituation durch ein vibrieren des Lenkmittels erfolgen oder es kann ein Hinweis auf eine empfohlene Lenkungsrichtung angezeigt werden. Derartige Momente sind besonders hilfreich für die sichere Führung eines Fahrzeugs und können mittete des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders einfach berücksichtigt und appliziert werden.
Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Form eines Computerprogramms, das auf einem Steuergerät zur Steuerung einer lenkeinrichtung in einem Fahrzeug und insbesondere auf einem Microprozessor in dem Steuergerät ablauffähig ist und zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens programmiert ist. In diesem Fall wird also die Erfindung durch das Computerprogramm realisiert, so dass dieses Computerprogramm in gleicher Weise die Erfindung darstellt wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das Computerprogramm programmiert ist. Das Computerprogramm ist vorzugsweise auf einem Speichereiement abgespeichert. Ais Speichereiement kann insbesondere ein optisches, elektrisches oder magnetisches Speichermedium zur Anwendung kommen, beispielsweise ein Random-Access-Speicher, ein Read-Only-Speicher, ein Flash-Speicher, eine Festplatte oder eine Digital Versatile Disc (DVD).
Die Aufgabe wird auch durch ein Steuergerät der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Steuergerät Mittel zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweist. Diese Mittel sind beispielsweise in Form eines in dem Steuergerät ablaufenden Computerprogramms realisiert.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispieien der Erfindung, die anhand der Zeichnungen erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1 eine Lenkvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Steuergerät; Figur 2 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen
Funktionalität zur Bestimmung eines Soll-Lenkmoments gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; und
Figur 3 ein schematisches Blockschaltbild einer Funktionalität zur Bestimmung eines Soll-Lenkmoments gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
In Figur 1 ist ein Steuergerät 1 dargestellt, das einer Lenkvorrichtung 2 zugeordnet ist. In dem Steuergerat 1 ist ein Mikroprozessor 3 angeordnet, der über eine Datenlθitung 4, beispielsweise ein Bussystem, mit einem Speicherelement 5 verbunden ist. Über eine Signalleitung 6 ist das Steuergerät 1 mit einem Motor 7, beispielsweise einem Elektromotor, verbunden, wodurch eine Leistungssteuerung des Motors 7 durch das Steuergerät 1 ermöglicht wird. Der Motor 7 wirkt über ein Getriebe 8 auf einen Drehstab 9. An dem Drehstab 9 ist ein Lenkmittel 10, beispielsweise ein Lenkrad, angeordnet, mittels dessen ein Drehmoment auf den Drehstab 9 durch Betätigen des Lenkmittels 10 durch einen Fahrer aufbringbar ist.
Die Lenkvorrichtung 2 weist femer ein Lenkgetriebe 11 auf, das beispielsweise als Zahnstangenlβnkgetriβbθ ausgebildet ist. Das Lenkgetriebe kann femer als Kugelmuttergetriebe beziehungsweise Kugeiumlaufgetriebe ausgebildet sein, in der folgenden Beschreibung wird - soweit erforderlich - überwiegend von einer Zahnstangenlenkung ausgegangen, bei der das Lenkgetriebe 11 ein Ritzel 12a und eine Zahnstange 12b umfasst Das Lenkgetriebe 11 ist beispielsweise über das Ritzel 12a und die Zahnstange 12b sowie ein Lenkgestänge 13 mit den Rädern 14 verbunden.
Die Lenkvorrichtung 2 weist ferner einen Momentensensor 15 zur Erfassung eines Lenkmoments torSW und einen Sensor 16 zur Erfassung eines Lenkradwtnkels angSW auf. In dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Sensor 16 dem Motor 7 zugeordnet, so dass mittels des Sensors 16 ein Rotorwinkel des
Motors 7 erfasst wird. Dieser entspricht dem Lenkradwinke! angSW (möglicherweise bis auf einen Faktor, der eine Übersetzung beschreibt), da der Motor 7 über das Getriebe 8 mit dem Drehstab 9 und damit dem Lenkmittel 10 zusammenwirkt. Der Lenkradwinkel angSW kann auch mittels eines dem Lenkmitte! 10 beziehungsweise dem Drehstab 9 zugeordneten Sensors erfasst werden. Jedoch ist mittels des an dem Motor 7 angeordneten Sensors 16 durch die Erfassung des Rotorwinkeis eine höhere Auflösung erreichbar.
Die Lenkvorrichtung 2 weist ferner einen Sensor 17 auf, mitteis dessen eine Zahnstangenkraft torR ermittelbar ist. Die Zahnstangenkraft torR entspricht einer Querbeschleunigung beziehungsweise einer Seitenführungskraft, die über die Räder 14 und das Lenkgestängβ 13 auf die Zahnstange 12b wirkt. Selbstverständlich wäre es ebenso möglich, mit anderen bekannten Verfahren die Querbeschleunigung beziehungsweise die Zahnstangenkraft torR zu bestimmen. Die Zahnstangenkraft torR wird an das Steuergerät 1 übermittelt.
Bei einer alternativen Ausführungsform wird die Zahnstangenkraft torR aus anderen Größen geschätzt. Diese Schätzung wird beispielsweise ebenfalls mittels des Steuergeräts 1 durchgeführt, in diesem Fall ist eine Erfassung der Zahnstangenkraft torR mitteis des Sensors 17 und eine Übertragung eines entsprechenden Signals an das Steuergerät 1 selbstverständlich nicht notwendig.
Das mittels des Momentensensors 15 erfasste Lenkmoment torSW und der mittels des Sensors 16 erfasste Lenkradwinkel angSW werden ebenfalls an das Steuergerät 1 übermittelt. Ferner wird eine aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit velV an das Steuergerät übermittelt beziehungsweise dort aus anderen Größen errechnet. Dem Steuergerät 1 wird ferner eine Lenkgeschwindigkeft anvSW zugeführt. Die Lenkgeschwindigkeit anvSW bezeichnet die Umdrehungsgeschwindigkeit, mit der das Lenkmittel 10 und damit der Drehstab 9 betätigt werden. Die Lenkgeschwindigkeit anvSW kann mittels eines geeigneten Sensors beispielsweise an dem Drehstab 9 abgenommen werden. Es ist ebenso möglich, dass die Lenkgeschwindigkeit anvSW in dem Steuergerät 1 beispielsweise in Abhängigkeit von dem bereits vorliegenden Lenkradwinkei angSW und der Zeit gebildet wird. Die Funktionsweise des in dem Steuergerät 1 abteufenden Verfahrens zur Bestimmung eines Soli-Lenkmoments wird anhand der in den Figuren 2 und 3 gezeigten Blockschaltbilder von Ausfύhrungsbeispieien dargestellt. Das Verfahren wird hierbei in Form eines Computerprogramms realisiert in dem die einzelnen Blocke bzw. die diesen entsprechenden Funktionalitäten in geeigneter Weise implementiert sind. Das Computerprogramm ist beispielsweise in dem Speicherelement 5 abgespeichert und wird auf dem Mikroprozessor 3 ausgeführt.
in Figur 2 ist eine Funktion 20 dargestellt, mittels der in Abhängigkeit von der
Zahnstangenkraft torR und der Fahrzeuggeschwindigkeit velV ein Basislenkmoment torβ erzeugt wird. Das Basismoment stellt ein Grundtenkkraftnrvβau dar, das beispielsweise durch applizierbare Momentkennlinien bestimmt wird, die von der Zahnstangenkraft torR abhängig sind. Hierbei sind für unterschiedliche Geschwindigkeitsbereiche unterschiedliche Verläufe der Momentkennlinien in der Funktion 20 abgelegt beziehungsweise der Funktion 20 zugänglich. Dies ermöglicht es, von hydraulischen Lenkungen bekannte Funktionen zu realisieren. Beispielsweise kann vorgesehen sein, bei einer höheren Geschwindigkeit ein höheres Basislenkmoment zu erzeugen, womit der von hydraulischen Lenksystemen bekannte Servotronic-Effekt erreicht wird.
Darüberhinaus führt die Verwendung der Zahnstangenkraft zu einer verbesserten Rückmeldung von Informationen über die Kraftverhältnisse des Rad- Straßenkontakts. Somit erfolgt implizit eine Rückmeldung von Informationen über einen Reibwert, eine Unebenheit der Fahrbahnoberfläche oder einen aktuellen Fahrzustand wie beispielsweise ein Unter- oder Übersteuern.
In einer Funktion 21 wird in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit velV und dem Lenkradwinkel angSW ein Mittenmoment torCF erzeugt. Das Mittenmoment torCF stellt sich dem Fahrer an dem Lenkmittel 10 als so genanntes Mittengefύh! dar. Das Mittenmoment torCF sorgt dafür, dass ein Lenkmoment in Richtung Geradeausstellung des Lenkmitteis 10 in Abhängigkeit von dem aktuellen Lenkradwinkel angSW zur Verbesserung des Lenkgefühls um die Geradeausstellung des Lenkrads herum erzeugt wird.
In einer Funktion 22 wird in Abhängigkeit von dem Lenkradwinkel angSW, der Fahrzeuggeschwindigkeit vβlV und der Lenkgeschwindigkeit anvSW ein so genannter aktiver Rücklauf torAR erzeugt, der ein Lenkmoment in Richtung Geradeaussteilung des Lenkrads zur Verfugung stellt, wodurch eine von dem Lenkradwinkel angSW und der Fahrzeuggeschwindigkeit vetv abhangige SoII- Lenkgeschwindigkeit eingeregelt wird. Je nach tatsächlicher Lenkgeschwindigkeit anvSW ergibt sich damit ein rückstellendes oder dämpfendes Moment.
In einer Funktion 23 wird ein Dämpfungsmoment TorD beziehungsweise eine so genannte aktive Dämpfung in Abhängigkeit von der Lenkgeschwindigkeit anvSW und der Fahrzeuggeschwindigkeit velV erzeugt.
In einer Funktion 24 wird ein Hysteresemoment torF in Abhängigkeit von dem Lenkmoment torSW, der Fahrzeuggeschwindigkert velV und der Lenkgeschwindigkeit anvSW erzeugt. Das Hysteresemoment torF kann auch als Reibungsmoment bezeichnet werden, da es eine Reibung nachbildet, die der Lenkradbewegung und der Lenkgeschwindigkeitsrichtung entgegenwirkt. Damit wird beispielsweise in SbW-Systemen ein Lenkgefühi erreicht, das einer herkömmlichen Servolenkung, bei dereine mechanische Verbindung zwischen Lenkgetriebe 11 und Lenkmittel 10 besteht, nahe kommt.
Das Basislenkmoment torß, das Mittenrnoment torCF, das Rücklaufmoment torAR, das Dämpfungsmoment torO und das Hysteresemoment torF werden jeweils über eines der Elemente 25J3, 25_CF, 25_AR, 25JD und 25J= an ein Element 26 geführt. In dem Element 26 werden die übermittelten Momente beispielsweise durch Addition überlagert und es wird so das Soii-Lenkmoment torTB erzeugt.
Mittels der Elemente 25J8, 25 JSF, 25JVR, 25J) und 25J= kann der Wert der jeweiligen Momente torβ, torCF, torAR, torD und torF reduziert oder verstärkt werden. Die Elemente 25_B, 25_CF, 25_AR, 25_D und 25_F realisieren damit die oben genannten Faktoren, die es ermöglichen, den Wert eines einzelnen Moments torB, torCF, torAR, torO und torF beziehungsweise den Beitrag eines einzelnen oder mehrerer Momente torB, torCF, torAR, torD und torF zu dem Geβamt-Soll- Lenkmoment torTB auf Null zu setzen. Dies ist beispielsweise vorteilhaft, wenn ein Sollhandgefühl beziehungsweise ein Soll-Lenkmoment torTB auf ein bestimmtes Fahrzeug appliziert wird. So kann besonders einfach geprüft werden, welche Einzelkomponente für ein unerwünschtes oder fehlerhaftes Signal verantwortlich ist und damit einen unerwünschten bzw. fehlerhaften Beitrag zu dem Soll-Lenkmoment torTB leistet. Unerwünschte oder fehlerhafte Momente können aufgrund von Schwingungen in dem System entstehen. Es ist somit eine verbesserte Anpassbarkeit der gesamten Funktionalität möglich.
Femer wird durch die Elemente 25_B. 2δ_CF, 25_AR, 25_ und 25_F ein einfaches Umschalten unterschiedlicher Lenkgefühle ermöglich. Hierzu werden die Elemente 25_B, 25_CF, 25_AR, 25_ und 25_F beispielsweise parametrisiert, so dass durch Vorgabe von Parametern unterschiedliche Lenkgefühle direkt beispielsweise durch Anwahi in einem Menü in dem Fahrzeug realisiert werden können. Besonders einfach kann dies realisiert werden, wenn die Parameter den jeweiligen Faktoren entsprechen. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird mindestens ein Parameter in Abhängigkeit von einem aktuellen Fahrzustand automatisch bestimmt.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ergibt sich ein quasistationäres Lenkkraftniveau aus dem Basislenkmoment torB, dem Mittenmoment torCF und dem aktiven Rücklauf beziehungsweise dem
Rücklaufmoment torAR. Eine aktive Lenkradrückstellung in Richtung Geradeauslauf wird bei diesem Ausführungsbeispiel außer von dem Rücklaufmoment torAR auch durch das zentrierende Moment des Mittenmoments torCF beeinftusst. Außerdem besteht eine funktionale Kopplung zwischen dem Rücklaufmoment torAR und dem Dämpfungsmoment torD beziehungsweise der aktiven Dämpfung, da diese beiden Momente in Abhängigkeit von der jeweiligen Applikation ein Dampfungsmoment erzeugen. Um eine Applikation des gewünschten Lenkgefühls nochmals zu erleichtern, werden in dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel die das quaststationäre Lenkkraftniveau beeinflussenden Momente funktional entkoppelt. Hierzu wird in dem in Figur 3 dargestellten Ausfύhrungsbeispiei in einer Funktion 30 zunächst ein Basislenkmoment torß erzeugt, das dem in Figur 2 dargestellten Basislenkmoment torB entspricht.
In einer Funktion 31 wird eine Lenkradsoligeschwindigkeit anvSWS in Abhängigkeit von einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit velV und einem aktuellen
Lenkradwinkel angSW erzeugt. Die Bedeutung der Lenkradsolfgβscnwindigkeit anvSWS wird weiter unten im Zusammenhang mit weiteren Funktionen beschrieben.
in einer Funktion 32 wird ein Mittenmoment torC in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit velV und dem Lenkradwinkel angSW erzeugt. Dieses Mittenmoment torC ist wie das bezüglich 2 beschriebene Mittenmoment torCF ein Lenkmoment, das in Richtung Geradeaussteliung des Lenkrads wirkt. Das Mittenmoment torC dient jedoch primär als Zentrier- beziehungsweise Rückstellmoment, wohingegen das bezüglich der Figur 2 beschriebene
Mittenmoment torCF primär der Erzeugung eines Mittengefühls dient. Der für ein Rückstellen verantwortliche Anteil für das Soll-Lenkmoment torTB wird bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel mittels des Rücklaufmoments tor AR beziehungsweise des aktiven Rücklaufs realisiert.
In einer Funktion 33 wird ein Dämpfungsmoment torD erzeugt das dem von der Funktion 23 in Figur 2 dargestellten Dämpfungsmoment torD entspricht. Ebenso wird in einer Funktion 34 ein Hysteresemoment torF erzeugt, das dem in Figur 2 dargestellten und von Funktion 24 erzeugten Hysteresemoment torF entspricht.
Das Dämpfungsmoment torD und das Hysteresβmoment torF werden über Elemente 36JD und 36_F zu einer Funktion 37 geführt. Hierbei entsprechen die Elemente 36J) und Z6JF den Elementen 25JD und 25 J\ Die Funktion 37 dient - ebenso wie die Funktion 26 - einer Zusammenfuhrung der einzelnen erzeugten Momente, was beispielsweise durch Addition realisiert wird, so dass sich das zu erzeugende Soll-Lenkmoment torTB ergibt
Die von den Funktionen 30 und 32 erzeugten Momente torB und torC, sowie die von der Funktion 31 erzeugte Lenkradsoligeschwindigkeit anvSWS, werden einer Funktion 35 zugeführt. Die Funktion 35 bildet aus diesen Momenten sowie aus dem Lenkradwinkel angSW und der Lenkgeschwindigkeit anvSW ein BasisJβnkmomeπt mit Röckstellung torBC, welches über ein Element 36_BC der Funktion 37 zugeführt wird. Das Element 36J5C wirkt analog zu den Elementen 36J) und 36JF und ermöglicht folglich eine Verringerung, Verstärkung oder vollständige Löschung des Beitrags des Basismoments mit Rückstellung torBC zu dem Soll-Lenkmoment torTB.
Das in Figur 3 dargestellte Ausfuhrungsbeispiel zeigt eine verbesserte funktionale Entkopplung der einzelnen Applikationsfunktionen 30, 31 , 32. 33 und 34 dadurch, dass das quasistatische Lenkkraftniveau zunächst durch das Basislenkmoment torB realisiert wird. Das Basislenkmoment torB erzeugt durch die Abhängigkeit von der Zahnstangenkraft torR bereits ein Rücklaufverhalten, das vergleichbar ist mit dem Rücklauf einer herkömmlichen Hydrauliklenkung. Für ein verbessertes Rücklaufverhalten werden nun analog zum aktiven Rücklauf beziehungsweise dem in Figur 2 dargestellten Rücklaufmoment torAR Jedoch zusätzlich ein Rückstellmoment torC und ein Dämpfungsmoment torD benötigt wird.
Mittels der Funktion 35 wird bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel von dem Basislenkmoment torB zu einem ungedämpften Rückstellmoment übergeblendet, wenn die aktuelle Lenkgeschwindigkeit anvSW kleiner ist die applizierbare Soll-Lenkgeschwindigkeit anvSWS und wenn das Basislenkmoment torB kleiner ist als das benötigte Rückstellmoment torC. Selbstverständlich ist das Übβrbtendvβrhalten ebenfalls einstellbar, so dass auch die Funktionalität 35 an unterschiedliche Fahrzeugtypen oder zu erreichende Lenkgefühle anpassbar ist. Hierzu kann die Funktion 35 in geeigneter Weise paramβtrisiert werden. Ergänzend bzw. parallel hierzu kann die Dämpfung unabhängig von einem aktuellen Lenkkraftnrveau und einem Rückstellmoment mittels der Funktion 33 und des von dieser Funktion 33 erzeugten Dämpfungsmornents torO beeinflusst bzw. appliziert werden.
Grundsätzlich liefern bisher bekannte elektromechanische Lenksysteme keine oder nur sehr geringe Fahrbahnrückmeldungen. Unter Verwendung der vorliegend vorgeschlagenen Verfahren beziehungsweise Applikationsstrukturen kann eine verbesserte Fahrbahnrύckmeidung erreicht werden. Da die zurückzumeldende Information, beispielsweise eine Veränderung einer Seitenführungskraft in der verwendeten Zahnstangenkraft torR enthalten ist resultiert aus dieser Zahnstangenkraftänderung eine entsprechende Änderung im Basislenkmoment, was wiederum das Soli-Lenkmoment beeinflusst Eine Veränderung der Sθitenfuhrungskraft kann sich beispielsweise aus einer Veränderung eines Reibwerts, einer Unebenheit der Fahrbahn oder während eines Über- oder Untβrsteuems ergeben. Die Stärke der impliziten Fahrbahn- bzw. Fahrzustandsrückmeldung hängt hierbei von der Steigung einer applizierbaren Kennlinie ab, mittels der das Basislenkmoment bestimmt wird.
Wie bereits erwähnt, wird vorliegend die Zahnstangenkraft torR verwendet von der das Basislenkmoment torB abhängt. Selbstverständlich können die Basisienkmomente torB aber auch in Abhängigkeit von einer anderen, die Seitenführungskräfte der Reifen repräsentierenden Größe, appliziert werden. Hier ist beispielsweise die Querbeschleunigung ansteile άer Zahnstangenkraft eine geeignete Größe.
Mittels der vorgeschlagenen Applikationsstrukturen ist es ferner besonders einfach möglich, weitere Informationen über das Soll-Lenkmoment an den Fahrer zu übermitteln. Wird beispielsweise eine plötzliche Veränderung der Zahnstangenkraft torR erkannt, so kann eine nochmals verstärkte kurzzeitige Rückmeldung erfolgen, um den Fahrer auf die starke Veränderung aufmerksam zu machen. Hier kann beispielsweise eine Verstärkung in Abhängigkeit von einer aktuellen Raddrehzahl erfolgen , wobei bei höheren Geschwindigkeiten ein verstärkter Einfluss auf das Soll- Lenkmoment vorgesehen sein kann. Die Raddrehzahlen können verwendet werden, um Störungen zu erkennen bzw. zu plausibilisieren, wobei insbesondere eine aktuelle Differenz der Raddrehzahlen verschiedener Räder herangezogen werden kann.
Mitteis der vorgeschlagenen Applikationsstrukturen können besonders einfach weitere Momente hinzugefügt werden. Beispielsweise kann durch einfache Addition ein Lβnkradwackeln hinzugefügt werden, um auf eine besondere Gefahr hinzuweisen oder einen möglicherweise schläfrig gewordenen Fahrer zur Aufmerksamkeit zu ermahnen.
Die vorgeschlagenen Appiikationsstrukturen können vollständig unabhängig von dem zugrunde liegenden Lβnksystβm realisiert werden. Zwar wurde in Figur 1 eine elektrische Zahnstangenlenkung gezeigt, die vorgeschlagenen Applikationsstrukturen lassen sich jedoch genauso bei einem SbW-System einsetzen. Hier wird der Motor 7 dann beispielsweise angesteuert, um das Lenkhandmoment torTB zu erzeugen, wobei ein wetterer, nicht dargestellter Elektromotor das eigentliche Lenkmoment erzeugt, da keine mechanische Verbindung von dem Lenkrad beziehungsweise dem Lenkmittel 10 zu dem Lenkgetriebe 11 vorhanden ist. Selbstverständlich kann der Motor 7 in bekannter Weise an unterschiedlichen Stellen auf den Drehstab 9, die Zahnstange 12b, das Lenkgetriebe 11 oder das Lenkmittel 10 wirken.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung eines SoH-Lenkmoments (UMTB) für ein Lenkmittel (10) einer Lenkvorrichtung (2) in einem Fahrzeug, wobei in Abhängigkeit von einer von außen einwirkenden Kraft (torR) und einer
Fahrzeuggeschwindigkeit (velV) ein Basislenkmoment (UxB) bestimmt wird; - in Abhängigkeit von einer Lenkgescriwindlgkett (anvSW) und der
Fahrzeuggeschwindigkeit (velV) ein Dämpfungsmoment (torD) bestimmt wird; in Abhängigkeit von der Lenkgeschwindigkeit (anvSW) und der
Fahrzeuggeschwindigkeit (velV) ein Hysteresemoment (torF) bestimmt wird; in Abhängigkeit von einem Lenkradwinkel (angSW) und der
Fahrzeuggeschwindigkeit (velV) ein Mittenmoment (torCF; torC) in
Richtung Geradeausstellung bestimmt wird; und das Basislenkmoment (UxB), das Dämpfungsmoment (torD), das Hystere8emoment (torF) und das Mittenmoment (torCF; torC)
Einzelkomponenten bilden, in Abhängigkeit derer das Soii-Lenkmoment
(torTB) bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Hysteresemoment (torF) und/oder das Dämpfungsmoment (torD) zusätzlich in Abhängigkeit von einem Lenkmoment (torSW) bestimmt wird.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Basislenkmoment (torβ) mittels vorgebbarer Basislenkmomentkennlinien bestimmt wird, wobei für mindestens zwei unterschiedliche Geschwindigkeitsbβreiche unterschiediich verlaufende Basislenkmomentkennlinien vorgesehen sind.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittenmoment (torCF; torC) in einem vorgebbaren Winkelbereich um die Geradeaussteilung erzeugt wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von außen einwirkende Kraft (torR) einer Zahnstangenkraft und/oder einer Seitenfυhrungskraft entspricht.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von dem Lenkradwinkel (angSW), der Fahrzeuggeschwindigkeit (veiV) und der Lenkgeschwindigkeit (anvSW) ein Rücklaufmoment (torAR) als eine weitere Einzelkomponente bestimmt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das
Rücklaufmomβnt (torAR) zusätzlich in Abhängigkeit von einem Lenkmoment (torSW) bestimmt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von dem Basislenkmoment (torβ) und dem Mittenmoment (torC) in einem Zwischenschritt (35) ein Basislenkmoment mit Rückstellung (torβC) bestimmt wird und das Soll-Lenkmoment (torTB) in Abhängigkeit von dem Basislenkmoment mit Rückstellung (torBC), dem Dämpfungsmoment (torD) und dem Hysteresemoment (torF) gebildet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lenkradsollgeschwindigkeit (anvSWS) in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit (velV) und dem Lenkradwinkel (angSW) bestimmt wird und das Basislenkmoment mit Rückstellung (torBC) zusätzlich in Abhängigkeit von der Lenkradsollgeschwindigkeit (anvSWS), dem Lenkradwinke! (angSW) und der Lenkgeschwindigkeit (anvSW) bestimmt wird, wobei von dem BasisJβnkmoment (torβ) zu einem ungedämpften Rückstellmoment (torC) übergebiendet wird, wenn eine βrfasstβ Ist-Lenkgeschwindigkeit (anvSW) kleiner ist als die vorgebbare Lβnkradsollgeschwindigkeit (anvSWS) und das BasisJenkmoment (torß) kleiner ist als das ursprünglich benötigte Rückstellmoment (torC).
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Beitrags mindestens einer Einzelkomponente zu dem Soll-Lenkmoment (torTB) vorgebbar ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anteile der Beiträge der Einzelkomponenten zu dem Soil-Lenkmoment (torTB) in Abhängigkeit von einem vorgebbaren Fahrmodus automatisch vorgegeben werden.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anteile der Beiträge der Einzelkomponenten zu dem Soll-Lenkmoment (torTB) in Abhängigkeit von einem aktuellen Fahrzustand automatisch vorgegeben werden.
13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass mindestens ein weiteres Moment bestimmt und zu dem Soli- Lenkmoment (torTB) addiert wird, wobei das mindestens eine weitere Moment mindestens eine der folgenden Information darstellt: einen Reifenzustand; eine Beschaffenheit einer Fahrbahnoberfläche; eine Unebenheit der Fahrbahn; einen aktuellen Fahrzustand, insbesondere ein Übersteuern oder ein Untersteuem.
14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiteres Moment bestimmt und zu dem Soll- Lenkmoment (torTB) addiert wird, wobei das mindestens eine weitere Moment ein vibrieren des Lenkmittels zur Anzeige einer Gefahrensituation beschreibt oder einen Hinweis auf eine empfohlene Lenkungsrichtung anzeigt.
15. Steuergerät (1 ) zur Steuerung/Regelung einer Lenkvorrichtung (2) in einem Fahrzeug, wobei das Steuergerät (1) eine Funktionalität zur Bestimmung eines SoII- Lβnkmoments (torB) für ein Lenkmrttel (10) der Lenkvorrichtung (2) umfasst und wobei mittels der Funktionalität - in Abhängigkeit von einer von außen einwirkenden Kraft (torR) und einer Fahrzeuggeschwindigkeit (velV) ein Basislenkmoment (torB) bestimmbar ist; in Abhängigkeit von einer Lenkgeschwindigkeit (anvSW) und der Fahrzθuggeschwindigkeit (ve(V) ein Dämpfungsmoment (torD) bestimmbar ist; in Abhängigkeit von der Lenkgeschwindigkeit (anvSW) und der
Fahrzθuggeschwindigkeit (velV) ein Hysteresemoment (torF) bestimmbar ist; in Abhängigkeit von einem Lenkradwinkel (angSW) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (VΘ(V) ein Mittenmomβnt (torCF; torC) in
Richtung Geradeaussteliung bestimmbar ist; und das Basislenkmoment, das Dämpfungsmoment (torD), das Hysteresemoment (torF) und das Mittenmoment (torCF; torC) Einzelkomponenten bilden, in Abhängigkeit derer das Soll-Lenkmoment (torTB) bestimmbar ist.
16. Steuergerät (1 ) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (1) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 eingerichtet ist.
17. Computerprogramm, das auf einem Steuergerät (1 ) zur Steuerung und/oder Regelung einer Lenkvorrichtung (2) und insbesondere auf einem Mikroprozessor (3) in dem Steuergerät (1) ablauffähig ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Computeφrogramm zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 programmiert ist
18. Computerprogramm nach Anspruch 17, dadurche gekennzeichnet, dass das Computerprogramm auf einem Speicherelement (5) abgespeichert ist.
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