WO2021239275A1 - Verfahren zur beeinflussung einer bewegung einer lenkhandhabe eines steer-by-wire-lenksystems in einem fahrzeug - Google Patents

Verfahren zur beeinflussung einer bewegung einer lenkhandhabe eines steer-by-wire-lenksystems in einem fahrzeug Download PDF

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WO2021239275A1
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steering
torque
steering handle
vehicle
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PCT/EP2021/052693
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Joerg Strecker
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Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
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    • B62D5/005—Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup means for generating torque on steering wheel or input member, e.g. feedback
    • B62D5/006—Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup means for generating torque on steering wheel or input member, e.g. feedback power actuated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/02—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to vehicle speed

Definitions

  • the invention relates to a method for influencing a movement of a steering handle of a steer-by-wire steering system in a vehicle.
  • the invention relates to a control device with a computing unit for performing such a method and a vehicle with a computing unit for performing such a method.
  • Vehicles are known from the prior art which comprise a conventional steering system with a steering wheel, a wheel steering angle adjuster in the form of a steering gear and a steering column for mechanically connecting the steering wheel to the wheel steering angle adjuster.
  • a passive operating mode ie in an operating mode before an operating start and without steering assistance, for example with the ignition switched on, or without mechanical blocking of the steering
  • relatively high torques and / or forces act on the steering wheel and the associated turning of a vehicle wheel Steering system.
  • These high moments and / or forces arise in particular from a drilling and / or tire reset moment when the vehicle is stationary. If the steering wheel is released after a deflection, the vehicle wheels relax again, which results in a defined movement of the steering wheel.
  • the steering wheel initially performs a larger movement, only to come to a standstill afterwards with a slight oscillation.
  • Such a behavior can be advantageous, for example, when getting in and / or out of the vehicle In this case, the driver can hold on to the steering wheel and / or support himself.
  • vehicles with steer-by-wire steering systems which do without a direct mechanical connection between a steering handle and articulated th vehicle wheels and in which a steering specification is passed on to the steering handle exclusively electrically.
  • Such steering systems include a steering input unit with a feedback actuator for generating a steering resistance and / or a restoring torque on the steering handle and at least one wheel steering angle adjuster mechanically separated from the steering input unit.
  • the feedback actuator In the above-mentioned passive operating mode, the feedback actuator is usually switched off and / or inactive and has only a low, inherent moment of resistance. The we kenden forces and / or moments are not sufficient to be supported on the steering handle. Even during active operation of the feedback actuator, a generated steering resistance and / or a generated restoring torque is generally not sufficient to implement such a function.
  • the object of the invention is in particular to provide a method for influencing a movement of a steering handle of a steer-by-Wi re steering system in a vehicle which has improved properties with regard to the behavior of the steering handle in a passive operating mode.
  • the object is achieved by the features of claims 1, 12 and 13, while advantageous configurations and developments of the invention can be found in the subclaims.
  • This embodiment can in particular improve the behavior of the steering handle in a passive operating mode by advantageously simulating behavior that is familiar to a driver.
  • a corresponding support function can also be provided, whereby the driver can hold and / or support himself on the steering handle, for example when getting in and / or out.
  • a steering feel particularly perceptible on the steering handle, can advantageously be improved.
  • the steer-by-wire steering system includes, in particular, the steering handle.
  • the steer-by-wire steering system can include further components and / or assemblies, such as at least one steering input unit, which in particular includes the steering handle and / or the feedback actuator, at least one, for example designed as a central actuator or individual wheel actuator formed and advantageously mechanically separated from the steering input unit, wheel steering angle adjuster, at least one, in particular designed as a steering control device, control device, which is provided in particular for the electrical coupling of the steering input unit and the wheel steering angle adjuster, and / or at least one detection unit for detection and / or monitoring an operating state of the vehicle, for detecting and / or monitoring a movement of the steering handle caused by the external force and / or for detecting and / or monitoring at least one state parameter that is correlated with a subsurface of the vehicle, based in particular on a The state of the ground is closed and a drilling and / or tire resetting torque currently acting on the vehicle wheels can be determined as a result.
  • a “feedback actuator” is to be understood in particular as an actuator unit which is different from the wheel steering angle adjuster and in particular has a direct mechanical connection with the steering handle and which is intended to generate signals, forces and / or torques to be detected by the steering handle, in particular directly, and / or to be transmitted to the steering handle, in particular directly.
  • the feedback actuator is provided at least for generating the steering resistance and / or the restoring torque on the steering handle.
  • the feedback actuator is provided in particular to adapt a manual torque to be applied by a driver to the steering handle and / or a steering feel that can be perceived via the steering handle.
  • the feedback actuator can comprise at least one electric motor.
  • a “passive operating mode” is to be understood in particular as an operating mode in which the vehicle is not in a normal driving mode and / or at least one operating function activated in the normal driving mode is deactivated and / or switched off, for example in a parked and / or parked condition of the vehicle.
  • the passive operating mode corresponds in particular to an operating mode before an operating start and / or before an ignition.
  • the passive operating mode is preferably a particularly energy-saving idle operating mode and / or an, in particular energy-saving, standby operating mode.
  • at least one traction motor of the vehicle is switched off in the passive operating mode.
  • the passive operating mode is also advantageously different from a simple start-stop operating mode.
  • the vehicle and / or the steer-by-wire steering system includes, in particular, at least one computing unit which is provided to carry out the method for influencing the movement of the steering handle.
  • a “computing unit” should be understood to mean, in particular, an electrical and / or electronic unit which has an information input, information processing and information output.
  • the computing unit also advantageously has at least one processor, at least one operating memory, at least one input and / or output means, at least one operating program, at least one control routine, at least one control routine, at least one calculation routine and / or at least one evaluation routine.
  • the computing unit includes, in particular, the simulation function.
  • the computing unit is provided to determine and / or monitor an operating state of the vehicle and / or a movement of the steering handle caused by the external force.
  • the arithmetic Unit is provided in particular in an operating state in which the vehicle is at a standstill and in a passive operating mode different from a normal driving mode, in particular by means of the simulation function and by controlling the feedback actuator, in response to an external force acting on the steering handle to set and / or change the steering resistance and / or the restoring torque of the feedback actuator, in particular in such a way that a steering behavior that is correlated with a drilling and / or tire restoring torque is simulated.
  • the computing unit is preferably provided to use the simulation function to generate an output torque as a function of a movement of the steering handle caused by the external force, which is directly specified as a target, in particular in the form of a target engine torque or a target manual torque for the feedback actuator or to determine the target specification, in particular in the form of a target engine torque or a target manual torque, can be used for the feedback actuator.
  • a steering resistance and / or a restoring torque on the steering handle is simulated in the passive operating mode by means of the simulation function, which corresponds to the movement of the vehicle wheels when the vehicle is stationary and is correlated with a drilling and / or tire resetting torque.
  • the computing unit is also integrated into a control device of the vehicle or preferably the control device, which is designed in particular as a steering control device.
  • “Provided” is to be understood in particular as specifically programmed, designed and / or equipped.
  • the fact that an object is provided for a specific function is to be understood in particular to mean that the object fulfills and / or executes this specific function in at least one application and / or operating state.
  • activation conditions such as an ignition status and / or an ignition signal, in particular in a combustion vehicle, a start status and / or a start signal, in particular in an electric vehicle, a closed status of a vehicle door of the vehicle, a signal of a vehicle key, a movement status of the vehicle, an operating status of the traction motor of the vehicle and / or an operating status of the steer-by-wire steering system
  • the activation signal can in particular be formed from a single one of the activation conditions or from a combination of several of the activation conditions.
  • the simulation function can be activated by the activation signal.
  • the activation signal can advantageously be used to activate and / or run up a vehicle electrical system of the vehicle.
  • the activation signal is provided at least to activate an energy supply for the feedback actuator.
  • the activation signal can advantageously also be used to determine the output torque of the simulation function and / or the target specification for the feedback actuator and / or when determining the output torque of the simulation function and / or the target specification for the feedback Actuator are taken into account.
  • the activation signal be a binary signal. In this way, particularly simple and / or exact activation of the simulation function can be achieved. In addition, operational reliability can advantageously be increased.
  • an output torque in particular the The output torque already mentioned above is generated, which is used to determine a target specification for the feedback actuator, the output torque being composed of several partial torques correlated with the drilling and / or tire restoring torque.
  • the drilling and / or tire restoring torque is characterized in particular by a hysteresis and a spring-damper property.
  • the output torque is composed of at least two, preferably at least three and particularly preferably at least four partial moments.
  • the simulation function includes at least one spring module, by means of which a partial torque in the form of a spring torque is determined, a spring property correlated with the drilling and / or tire resetting torque, which is transmitted or would be transmitted to the steering handle in particular via the vehicle wheels, can advantageously be simulated .
  • the partial torque embodied as a spring torque is preferably determined as a function of a deflection of the steering handle that has been partially modified.
  • the partial torque embodied as a spring torque is advantageously determined using a characteristic curve characterizing a spring characteristic.
  • a steering dynamics of the steering handle and / or a steering dynamics on the steering handle is taken into account.
  • the steering dynamics are taken into account at least when steering the steering handle back into a neutral position and / or when the deflection of the steering handle is reduced relative to the neutral position of the steering handle.
  • the partial torque formed as a spring torque is preferably modified and preferably reduced in this case as a function of the steering dynamics, with the partial torque formed as a spring torque being reduced more quickly with high steering dynamics and reduced more slowly with low steering dynamics.
  • the partial torque embodied as a spring torque and consequently the output torque of the simulation function can advantageously be varied as a function of the steering dynamics.
  • a greater modification of the partial torque formed as a spring torque can be achieved if the driver suddenly removes his hands from the steering handle after a deflection of the steering handle, and a smaller modification of the partial torque formed as a spring torque when the driver has deflected the steering handle be actively steers back slowly.
  • the simulation function include at least one friction module, by means of which a partial torque embodied as a friction torque is determined.
  • the partial torque formed as a friction torque is preferably determined as a function of a movement speed of the steering handle.
  • the simulation function include at least one damping module, by means of which a partial torque embodied as a damping torque is determined.
  • the partial torque designed as a damping torque is preferably determined as a function of a movement speed of the steering handle.
  • the damping torque can advantageously be direction-dependent and, for example, can be applied differently when the spring torque rises and / or the spring torque falls. In this way, in particular a damping property that is correlated with the drilling and / or tire resetting torque, which is transmitted or would be transmitted to the steering handle in particular via the vehicle wheels, can advantageously be simulated.
  • the simulation function include at least one inertia module, by means of which a partial torque embodied as a moment of inertia is determined.
  • the partial torque embodied as a moment of inertia is preferably determined as a function of an acceleration of the steering handle. It is particularly advantageous for the acceleration to be determined from the speed of movement of the steering handle, in particular calculated. In this way, in particular, an inertia correlated with the drilling and / or tire resetting torque, which is particularly transmitted or would be transmitted to the steering handle via the vehicle wheels, can be advantageously simulated.
  • the steer-by-wire steering system comprises at least one wheel steering angle adjuster, in particular the aforementioned wheel steering angle adjuster, which is provided at least in a normal driving mode to change a wheel steering angle of at least one vehicle wheel as a function of a steering specification on the steering handle is.
  • the wheel steering angle adjuster could in particular be inactive and / or inoperative, so that the wheel steering angle in the operating state remains unchanged depending on the external force.
  • the wheel steering angle adjuster be in the Melzu in which the vehicle is at a standstill and in the passive operating mode, is active and / or activated and the wheel steering angle is changed in the operating state depending on the external force acting on the steering handle is, in particular such that the vehicle wheel is moved with the steering handle.
  • a drilling and / or tire resetting torque currently acting on the vehicle wheels can advantageously be precisely determined and a particularly realistic behavior of the steering handle can be simulated in the passive operating mode.
  • the method for influencing the movement of the steering handle should not be restricted to the application and embodiment described above.
  • the method for influencing the movement of the steering handle in order to fulfill a mode of operation described herein can have a number that differs from a number of individual elements, components and units mentioned herein.
  • Fig. La-b a vehicle with a steer-by-wire steering system in a ver simplified representation
  • 2a-b show an exemplary signal flow diagram of a method for
  • FIGS. 3a-b show diagrams of various signals correlated with operation of the vehicle. Description of the embodiment
  • Figures la and lb show an example of a passenger vehicle formed vehicle 14 with several vehicle wheels 38 and with a steer-by-wire steering system 12 in a simplified representation.
  • the steer-by-wire steering system 12 has an operative connection with the vehicle wheels 38 and is provided for influencing a direction of travel of the vehicle 14.
  • a steering specification is forwarded exclusively electrically to the vehicle wheels 38 for this purpose.
  • the steer-by-wire steering system 12 has a known Radlenkwin kelsteller 40.
  • the wheel steering angle adjuster 40 is designed, for example, as a central adjuster.
  • the wheel steering angle adjuster 40 has an operative connection with at least two of the vehicle wheels 38, in particular two front wheels, and is provided to convert a steering specification into a steering movement of the vehicle wheels 38.
  • the wheel steering angle adjuster 40 comprises a steering adjusting element 42 embodied as a rack, for example, and a steering actuator 44 which interacts with the steering adjusting element 42 and which in particular comprises at least one electric motor (not shown).
  • a steering system could of course also comprise several wheel steering angle adjusters, in particular designed as individual wheel actuators, or a combination of a wheel steering angle adjuster designed as a central actuator and a wheel steering angle adjuster designed as a single wheel actuator.
  • the steer-by-wire steering system 12 includes a steering input unit 46.
  • the steering input unit 46 is connected purely electrically to the wheel steering angle controller 40.
  • the steering input unit 46 comprises a steering handle 10, for example in the form of a steering wheel, for applying a manual torque and a feedback actuator 16, in particular mechanically coupled to the steering handle 10.
  • the feedback actuator 16 is provided to generate signals, forces and / or torques to be detected by the steering handle 10, in particular directly, and / or to be transmitted to the steering handle 10, in particular directly.
  • the feedback actuator 16 is provided at least for generating a steering resistance and / or a restoring torque on the steering handle 10.
  • the feedback actuator 16 comprises at least one electrical romotor (not shown).
  • a steering handle could also be designed as a steering lever and / or steering ball or the like.
  • a feedback actuator could also include several electric motors.
  • the steer-by-wire steering system 12 also has a control device 34.
  • the control device 34 is consequently designed as a steering control device.
  • the control device 34 has an electrical connection to the wheel steering angle adjuster 40.
  • the control unit 34 also has an electrical connection to the steering input unit 46.
  • the control unit 34 thus couples the wheel steering angle adjuster 40 to the steering input unit 46.
  • the control unit 34 is provided for controlling operation of the steer-by-wire steering system 12.
  • the control device 34 is provided to control the steering actuator 44 as a function of a signal from the steering input unit 46, for example as a function of a steering specification and / or a manual torque.
  • the control unit 34 is also provided to control the feedback actuator 16 as a function of a signal from the wheel steering angle adjuster 40.
  • the control device 34 comprises a computing unit 36.
  • the computing unit 36 comprises at least one processor (not shown), for example in the form of a microprocessor, and at least one operating memory (not shown).
  • the computing unit 36 includes at least one operating program stored in the operating memory with at least one control routine, at least one control routine, at least one calculation routine and at least one evaluation routine.
  • the arithmetic unit 36 includes a control function known per se (not shown) for controlling the feedback actuator 16 in a normal driving mode.
  • the computing unit 36 also includes a simulation function 18 for controlling the feedback actuator 16 (cf. in particular FIGS. 2a-b).
  • a control device could also be different from a steering control device and, for example, be designed as a central control device of a vehicle.
  • the vehicle 14 and / or the steer-by-wire steering system 12 can include further components and / or assemblies, such as a first detection unit (not shown) for detecting and / or monitoring an operating state of the vehicle 14, a second detection unit (not shown) for detecting and / or monitoring a movement of the steering handle 10 caused by an external force and / or a third detection unit (not shown) for detecting and / or monitoring at least one state parameter that is correlated with a subsurface of the vehicle 14, based on which in particular closed to a state of the ground and thereby a drilling and / or tire reset torque currently acting on the vehicle wheels 38 can be determined.
  • a first detection unit not shown
  • a second detection unit for detecting and / or monitoring a movement of the steering handle 10 caused by an external force
  • / or a third detection unit for detecting and / or monitoring at least one state parameter that is correlated with a subsurface of the vehicle 14, based on which in particular closed to a state of the ground and thereby a drilling and
  • the vehicle 14 can include at least one traction motor (not shown) and / or at least one vehicle electrical system (not shown).
  • a first acquisition unit, a second acquisition unit and / or a third acquisition unit could also be dispensed with.
  • a feedback actuator is usually switched off and / or inactive in a passive operating mode and has only a low, inherent moment of resistance, the forces and / or moments acting in this case not being sufficient to act to support the steering handle.
  • FIGS. 2a and 2b an exemplary method for influencing a movement of the steering handle 10 of the steer-by-wire steering system 12 is explained below.
  • the computing unit 36 is provided to carry out the method and for this purpose has in particular the simulation function 18 and a computer program with corresponding program code means.
  • the simulation function 18 can be activated in particular instead of the control function for controlling the feedback actuator 16 in normal driving mode or advantageously in parallel to the control function for controlling the feedback actuator 16 in normal driving mode.
  • a parallel operation of the control function and the simulation function 18 offers advantages in particular when activating or deactivating the simulation function 18.
  • the steering resistance and / or the restoring torque of the feedback actuator 16 is generated as a reaction to an external force acting on the steering handle 10 set and / or changed by means of the simulation function 18 in such a way that a behavior of the steering handle 10 that is correlated with a drilling and / or tire restoring torque is simulated.
  • the passive operating mode corresponds to an idle operating mode and / or a standby operating mode in which the traction motor of the vehicle 14 is in particular switched off.
  • the computing unit 36 includes an activation function 48.
  • the activation function 48 By means of the activation function 48, several activation conditions, such as an ignition status and / or an ignition signal, a start status and / or a start signal, a closed state of a vehicle door of the vehicle 14, a movement status of the vehicle 14, an operating status of the traction motor of the vehicle 14 and / or an operating status of the steer-by-wire steering system 12 is monitored.
  • an activation signal 20 is generated by means of the activation function 48 and depending on the activation conditions.
  • the activation signal 20 can thus depend on several activation conditions in order to ensure activation only in a desired and / or defined situation.
  • the activation signal 20 is a binary signal in the present case.
  • the activation signal 20 is provided at least to activate the simulation function 18 and is accordingly transmitted to the simulation function 18 (cf. in particular FIG. 2a). In addition, it must also be ensured in the operating state that the feedback actuator 16 is activated in a correspondingly short time in order to be able to provide the steering resistance and / or the restoring torque.
  • the activation signal 20 can advantageously also be used to activate and / or run up the vehicle electrical system of the vehicle 14 and / or an energy supply for the feedback actuator 16. If the vehicle wheels 38 are also to move with the steering handle 10 in the operating state, the activation signal 20 can also be provided for activating the steering actuator 44. In particular, activation signal 20 can also be used to activate and / or run up the vehicle electrical system of vehicle 14 and / or an energy supply for steering actuator 44. In principle, an activation signal could, however, also be designed as a signal that deviates from a binary signal. It is also conceivable to keep a simulation function active in a passive operating mode, as a result of which activation of the simulation function could be dispensed with.
  • a steering actuator could in particular also be inactive and / or not operated, so that activation of the steering actuator could in principle also be dispensed with.
  • a force action on the steering handle 10 is monitored and a movement parameter 50 correlated with the force action on the steering handle 10 and with a movement of the steering handle 10 provided.
  • the motion parameter 50 can be For example, a deflection of the steering handle 10, a movement speed of the steering handle 10 and / or an acceleration of the steering handle 10 include.
  • the movement parameter 50 is also forwarded to the simulation function 18 and serves as an input variable for the simulation function 18.
  • the simulation function 18 is in the activated state and a force acting on the steering handle 10 and a resulting movement of the steering handle 10, in particular by means of the movement parameter 50, is detected, the simulation function 18 is used as a function of the movement caused by the external force Steering handle 10 generates an output torque 22 from.
  • the output torque 22 is used to determine a target specification 24 for the feedback actuator 16.
  • the activation signal 20 is used to determine the target specification 24 for the feedback actuator 16.
  • the activation signal 20 is first limited by means of a limiter 52 of the computing unit 36, as a result of which a modified activation signal 21 is generated.
  • a gradient of the activation signal 20 is preferably limited, so that the activation signal 20 is limited in terms of dynamics and / or the modified activation signal 21 is limited in terms of dynamics.
  • the output torque 22 and the modified activation signal 21 are calculated with one another by means of a calculation routine 54 of the arithmetic unit 36 in order to obtain the target value 24 for the feedback actuator 16.
  • the modified activation signal 21 is used in particular to show and / or hide the target specification 24 for the feedback actuator 16.
  • an activation signal and / or a modified activation signal could be used to determine a target specification for a feedback Actuator can also be dispensed with.
  • an output torque from a simulation function could, for example, also be used directly as a target value for a feedback actuator.
  • a filter for filtering an output torque of a simulation function and / or the target specification and / or a limiter for limiting the output output torque and / or the target specification can be used to a maximum value.
  • the arithmetic unit 36 is provided to determine a steering resistance to be set and / or a restoring torque to be set as a function of the target specification 24 and to control the feedback actuator 16 accordingly.
  • the steering resistance and / or the restoring torque of the feedback actuator 16 in the operating state in which the vehicle 14 is in particular at a standstill and in the passive operating mode is set and / or changed in such a way that a with A drilling and / or tire reset torque correlated behavior of the steering handle 10 is simulated.
  • the output torque 22 of the simulation function 18 is also composed of several partial torques correlated with the drilling and / or tire reset torque (cf. in particular FIG. 2b).
  • the simulation function 18 comprises a spring module 26, by means of which a first partial torque embodied as a spring torque is determined, whereby a spring property correlated with the drilling and / or tire resetting torque can advantageously be simulated.
  • the first partial torque is determined as a function of a deflection of the steering handle 10, which results in particular from the movement parameter 50.
  • the first partial torque is determined as a function of a modified steering wheel angle, with a maximum value of the steering wheel angle being limited for modification.
  • the first partial torque is determined using a characteristic curve that characterizes a spring characteristic, whereby in particular linear, degressive and / or exponential spring characteristics can be set.
  • the input variable for the characteristic is the modified steering wheel angle.
  • steering dynamics of steering handle 10 and / or steering dynamics on steering handle 10 are taken into account.
  • the steering dynamics are taken into account at least when steering back into a neutral position of the steering handle 10 and / or when the deflection of the steering handle 10 is reduced, the first partial torque being modified as a function of the steering dynamics.
  • the first part of the torque is art modified so that the first partial torque is reduced correspondingly faster with high steering dynamics and correspondingly more slowly with low steering dynamics.
  • a greater modification of the first partial torque can advantageously be achieved if the driver suddenly removes his hands from the steering handle 10 after a deflection of the steering handle 10, and a smaller modification of the first partial torque if the driver actively slowly turns back after a deflection of the steering handle 10 .
  • steering dynamics could also be taken into account when a steering handle is deflected, that is, when the deflection of the steering handle is increased. It is also conceivable to dispense with the use of a characteristic curve and to use other mathematical relationships to generate a desired spring characteristic.
  • the simulation function 18 includes a friction module 28, by means of which a second partial torque embodied as a friction torque is determined, whereby a friction property correlated with the drilling and / or tire reset torque can advantageously be simulated.
  • the second partial torque is determined as a function of a movement speed, in the present case in particular in the form of a steering angle speed, of the steering handle 10, which results in particular from the movement parameter 50.
  • a hysteresis torque is generated on the basis of the speed of movement of the steering handle 10 via a gain factor, the gain factor in particular specifying a dynamic.
  • the hysteresis torque can be modified to form the second partial torque by means of low-pass filtering and / or saturation.
  • it can be expedient to filter the speed of movement of the steering handle 10 at the beginning and / or to eliminate noise via a dead zone.
  • friction properties of a chassis or chassis behavior could also be simulated with the aid of a friction module.
  • the simulation function 18 comprises a damping module 30, by means of which a third partial torque embodied as a damping torque is determined, whereby a damping property correlated with the drilling and / or tire reset torque can advantageously be simulated.
  • the third partial torque is dependent on a movement speed, in the present the case in particular in the form of a steering angular speed, the steering hand has determined 10, which results in particular from the movement parameter 50.
  • the third partial torque is obtained on the basis of the speed of movement of the steering handle 10 multiplied by a further gain factor, with filtering and / or limitation also being able to take place.
  • the speed of movement of the steering handle 10 can be used to amplify and / or fade in.
  • the third partial torque could be direction-dependent and, for example, applied differently when the spring torque rises and / or the spring torque falls.
  • the simulation function 18 includes an inertia module 32 with which a fourth partial torque, embodied as a moment of inertia, is determined, whereby an inertia correlated with the drilling and / or tire resetting torque can advantageously be simulated.
  • the fourth partial torque is determined as a function of an acceleration, in the present case in particular in the form of a steering wheel angular acceleration, of the steering handle 10.
  • the acceleration of the steering handle 10 is determined from the movement speed of the steering handle 10, which results in particular from the movement parameter 50.
  • the speed of movement of the steering handle 10 is derived over time and filtered with a filter, advantageously a second-order low-pass filter.
  • the fourth partial torque is then obtained by multiplying the acceleration of the steering handle 10 by an applied and / or applicable inertia factor, with filtering and / or limitation also being able to take place.
  • the acceleration of the steering handle 10 can be used to amplify and / or fade in.
  • friction properties of a chassis or chassis behavior could also be simulated with the help of an inertia module.
  • an initial moment of a simulation function in this context also include a single moment.
  • FIGS. 3a and 3b finally show exemplary diagrams of various signals for influencing the movement of the steering handle 10.
  • an ordinate axis 56 is designed as a size axis. The time is shown on an abscissa axis 58.
  • a curve 60 shows a time profile of the activation signal 20, the simulation function 18 being activated at a point in time Ti.
  • a curve 62 shows a time profile of a deflection of the steering handle 10. In the present case, the curve 62 shows an exemplary sinusoidal profile of the steering wheel angle.
  • a curve 64 shows a time profile of the modified steering wheel angle, a maximum value of the steering wheel angle being limited. The modified steering wheel angle can be limited, for example, to an amplitude of 15 °, so that the first partial torque embodied as a spring torque reaches the maximum value at an amplitude of 15 °.
  • the modified steering wheel angle begins to form at zero and initially corresponds to the course of the actual steering wheel angle.
  • the maximum value is reached at time T2 and is subsequently recorded.
  • the direction of the actual steering wheel angle changes, with the modified Lenkradwin angle also being withdrawn at the same time.
  • the absolute zero point of the spring origin changes if the driver steers beyond the maximum value.
  • a further ordinate axis 66 is designed as a size axis.
  • the time is shown on a further abscissa axis 68.
  • a curve 70 shows a time profile of the first partial torque embodied as a spring torque without taking the steering dynamics into account.
  • a curve 72 shows a time profile of the first partial torque, designed as a spring torque, taking into account the steering dynamics.

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Beeinflussung einer Bewegung einer Lenkhandhabe (10) eines Steer-by-Wire-Lenksystems (12) in einem Fahrzeug (14), insbesondere einem Kraftfahrzeug, vorgeschlagen, wobei das Steer-by-Wire-Lenksystem (12) wenigstens einen Feedback-Aktuator (16) zur Erzeugung eines Lenkwiderstands und/oder eines Rückstellmoments auf die Lenkhandhabe (10) umfasst, und wobei in wenigstens einem Betriebszustand, in welchem sich das Fahrzeug (14) im Stillstand und in einem von einem normalen Fahrbetriebsmodus verschiedenen passiven Betriebsmodus befindet, als Reaktion auf eine externe Krafteinwirkung auf die Lenkhandhabe (10) der Lenkwiderstand und/oder das Rückstellmoment des Feedback-Aktuators (16) mittels einer Simulationsfunktion (18) derart eingestellt und/oder verändert wird, dass ein mit einem Bohr- und/oder Reifenrückstellmoment korreliertes Verhalten der Lenkhandhabe (10) simuliert wird.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zur Beeinflussung einer Bewegung einer Lenkhandhabe eines Steer- by-Wire-Lenksystems in einem Fahrzeug
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung einer Bewegung einer Lenkhandhabe eines Steer-by-Wire-Lenksystems in einem Fahrzeug. Zudem betrifft die Erfindung ein Steuergerät mit einer Recheneinheit zur Durchführung eines solchen Verfahrens sowie ein Fahrzeug mit einer Recheneinheit zur Durch führung eines solchen Verfahrens.
Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeuge bekannt, welche ein konventionelles Lenksystem mit einem Lenkrad, einem Radlenkwinkelsteller in Form eines Lenk getriebes und einer Lenksäule zur mechanischen Verbindung des Lenkrads mit dem Radlenkwinkelsteller umfassen. In einem passiven Betriebsmodus, d.h. in einem Betriebsmodus vor einem Betriebsstart und ohne Lenkunterstützung, bei spielsweise bei eingeschalteter Zündung, bzw. ohne mechanische Blockierung der Lenkung wirken bei Verdrehen des Lenkrades und einer damit verbundenen Verdrehung eines Fahrzeugrades relativ hohe Momente und/oder Kräfte auf das Lenksystem. Diese hohen Momente und/oder Kräfte entstehen insbesondere durch ein Bohr- und/oder Reifenrückstellmoment im Stillstand des Fahrzeugs. Wird das Lenkrad nach einer Auslenkung losgelassen, so entspannen sich die Fahrzeugräder wieder, was eine definierte Bewegung des Lenkrads zur Folge hat. Dabei führt das Lenkrad zunächst eine größere Bewegung aus, um an schließend mit leichtem Pendeln zum Stillstand zu kommen. Ein derartiges Ver halten kann beispielsweise beim Ein- und/oder Aussteigen vorteilhaft sein, da sich der Fahrer in diesem Fall an dem Lenkrad festhalten und/oder abstützen kann.
Zudem sind Fahrzeuge mit Steer-by-Wire-Lenksystemen bekannt, welche ohne eine direkte mechanische Verbindung zwischen einer Lenkhandhabe und gelenk ten Fahrzeugrädern auskommen und bei welchen eine Lenkvorgabe an der Lenkhandhabe ausschließlich elektrisch weitergeleitet wird. Derartige Lenksys teme umfassen eine Lenkeingabeeinheit mit einem Feedback- Aktuator zur Er zeugung eines Lenkwiderstands und/oder eines Rückstellmoments auf die Lenk handhabe sowie wenigstens einen mechanisch von der Lenkeingabeeinheit ge trennten Radlenkwinkelsteller. Im zuvor angesprochenen passiven Betriebsmo dus ist der Feedback-Aktuator in der Regel abgeschalten und/oder inaktiv und weist lediglich ein geringes, inhärentes Widerstandsmoment auf. Die dabei wir kenden Kräfte und/oder Momente reichen jedoch nicht aus, um sich an der Lenk handhabe abzustützen. Selbst beim aktiven Betrieb des Feedback- Aktuators reicht ein erzeugter Lenkwiderstand und/oder ein erzeugtes Rückstellmoment in der Regel nicht aus, um eine derartige Funktion zu realisieren.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, ein Verfahren zur Beein flussung einer Bewegung einer Lenkhandhabe eines Steer-by-Wi re- Lenksystems in einem Fahrzeug bereitzustellen, welches verbesserte Eigenschaften hinsicht lich eines Verhaltens der Lenkhandhabe in einem passiven Betriebsmodus auf weist. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 12 und 13 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Offenbarung der Erfindung
Es wird ein Verfahren zur Beeinflussung einer Bewegung einer Lenkhandhabe eines Steer-by-Wire-Lenksystems in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraft fahrzeug, vorgeschlagen, wobei das Steer-by-Wire-Lenksystem wenigstens ei nen Feedback-Aktuator zur Erzeugung eines Lenkwiderstands und/oder eines Rückstellmoments auf die Lenkhandhabe umfasst, und wobei in wenigstens ei nem Betriebszustand, in welchem sich das Fahrzeug im Stillstand und in einem von einem normalen Fahrbetriebsmodus verschiedenen passiven Betriebsmodus befindet, als Reaktion auf eine externe Krafteinwirkung auf die Lenkhandhabe der Lenkwiderstand und/oder das Rückstellmoment des Feedback-Aktuators mittels einer Simulationsfunktion derart eingestellt und/oder verändert wird, dass ein mit einem Bohr- und/oder Reifenrückstellmoment korreliertes und vorteilhaft einem konventionellen Lenksystem entsprechendes Verhalten der Lenkhandha be simuliert wird. Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere ein Verhalten der Lenkhandhabe in einem passiven Betriebsmodus verbessert werden, indem vorteilhaft ein von einem Fahrer gewohntes Verhalten simuliert wird. Insbesonde re kann dabei durch die Anpassung des Lenkwiderstands und/oder des Rück stellmoments des Feedback-Aktuators auch eine entsprechende Abstützfunktion bereitgestellt werden, wodurch sich der Fahrer beispielsweise beim Ein- und/oder Aussteigen an der Lenkhandhabe festhalten und/oder abstützen kann. Darüber hinaus kann vorteilhaft ein, insbesondere an der Lenkhandhabe wahrnehmbares, Lenkgefühl verbessert werden.
Das Steer-by-Wire-Lenksystem umfasst insbesondere die Lenkhandhabe. Dar über hinaus kann das Steer-by-Wire-Lenksystem weitere Bauteile und/oder Bau gruppen umfassen, wie beispielsweise wenigstens eine Lenkeingabeeinheit, wel che insbesondere die Lenkhandhabe und/oder den Feedback-Aktuator umfasst, wenigstens einen, beispielsweise als Zentralsteller oder Einzelradsteller ausge bildeten und vorteilhaft mechanisch von der Lenkeingabeeinheit getrennten, Rad lenkwinkelsteller, wenigstens ein, insbesondere als Lenkungssteuergerät ausge bildetes, Steuergerät, welches insbesondere zur elektrischen Kopplung der Len keingabeeinheit und des Radlenkwinkelstellers vorgesehen ist, und/oder wenigs tens eine Erfassungseinheit zur Erfassung und/oder Überwachung eines Be triebszustands des Fahrzeugs, zur Erfassung und/oder Überwachung einer durch die externe Krafteinwirkung bewirkten Bewegung der Lenkhandhabe und/oder zur Erfassung und/oder Überwachung wenigstens einer mit einem Untergrund des Fahrzeugs korrelierten Zustandskenngröße, anhand welcher insbesondere auf einen Zustand des Untergrunds geschlossen und hierdurch ein aktuell auf die Fahrzeugräder wirkendes Bohr- und/oder Reifenrückstellmoment ermittelt wer den kann. Unter einem „Feedback-Aktuator“ soll insbesondere eine, insbesonde re von dem Radlenkwinkelsteller verschiedene und insbesondere mit der Lenk handhabe in direkter mechanischer Verbindung stehende, Aktuatoreinheit ver standen werden, welche dazu vorgesehen ist, Signale, Kräfte und/oder Momente von der Lenkhandhabe, insbesondere direkt, zu erfassen und/oder an die Lenk handhabe, insbesondere direkt, zu übertragen. Insbesondere ist der Feedback- Aktuator dabei zumindest zur Erzeugung des Lenkwiderstands und/oder des Rückstellmoments auf die Lenkhandhabe vorgesehen. Ferner ist der Feedback- Aktuator insbesondere dazu vorgesehen, ein von einem Fahrer an der Lenk handhabe aufzubringendes Handmoment und/oder ein über die Lenkhandhabe wahrnehmbares Lenkgefühl anzupassen. Dazu kann der Feedback-Aktuator we nigstens einen Elektromotor umfassen. Ferner soll unter einem „passiven Be triebsmodus“ insbesondere ein Betriebsmodus verstanden werden, in welchem sich das Fahrzeug nicht in einem normalen Fahrbetriebsmodus befindet und/oder wenigstens eine in dem normalen Fahrbetriebsmodus aktivierte Betriebsfunktion deaktiviert und/oder abgeschalten ist, wie beispielsweise in einem abgestellten und/oder geparkten Zustand des Fahrzeugs. Der passive Betriebsmodus ent spricht dabei insbesondere einem Betriebsmodus vor einem Betriebsstart und/oder vor einer Zündung. Bevorzugt ist der passive Betriebsmodus ein, insbe sondere energiesparender, Ruhebetriebsmodus und/oder ein, insbesondere energiesparender, Bereitschaftsbetriebsmodus. Zudem wird vorteilhaft vorge schlagen, dass in dem passiven Betriebsmodus zumindest ein Traktionsmotor des Fahrzeugs abgeschaltet ist. Vorteilhaft ist der passive Betriebsmodus zudem von einem einfachen Start-Stopp-Betriebsmodus verschieden.
Darüber hinaus umfasst das Fahrzeug und/oder das Steer-by-Wire-Lenksystem insbesondere wenigstens eine Recheneinheit, welche dazu vorgesehen ist, das Verfahren zur Beeinflussung der Bewegung der Lenkhandhabe durchzuführen. Unter einer „Recheneinheit“ soll dabei insbesondere eine elektrische und/oder elektronische Einheit verstanden werden, welche einen Informationseingang, eine Informationsverarbeitung und eine Informationsausgabe aufweist. Vorteilhaft weist die Recheneinheit ferner zumindest einen Prozessor, zumindest einen Be triebsspeicher, zumindest ein Ein- und/oder Ausgabemittel, zumindest ein Be triebsprogramm, zumindest eine Steuerroutine, zumindest eine Regelroutine, zumindest eine Berechnungsroutine und/oder zumindest eine Auswerteroutine auf. Zudem umfasst die Recheneinheit insbesondere die Simulationsfunktion. Insbesondere ist die Recheneinheit dazu vorgesehen, einen Betriebszustand des Fahrzeugs und/oder eine durch die externe Krafteinwirkung bewirkte Bewegung der Lenkhandhabe zu ermitteln und/oder zu überwachen. Zudem ist die Rechen- einheit insbesondere dazu vorgesehen, in einem Betriebszustand, in welchem sich das Fahrzeug im Stillstand und in einem von einem normalen Fahrbetriebs modus verschiedenen passiven Betriebsmodus befindet, insbesondere mittels der Simulationsfunktion und durch Ansteuerung des Feedback-Aktuators, als Reaktion auf eine externe Krafteinwirkung auf die Lenkhandhabe den Lenkwider stand und/oder das Rückstellmoment des Feedback-Aktuators einzustellen und/oder zu verändern, insbesondere derart, dass ein mit einem Bohr- und/oder Reifenrückstellmoment korreliertes Lenkverhalten simuliert wird. Bevorzugt ist die Recheneinheit dabei dazu vorgesehen, mittels der Simulationsfunktion in Abhän gigkeit von einer durch die externe Krafteinwirkung bewirkten Bewegung der Lenkhandhabe ein Ausgangsmoment zu erzeugen, welches direkt als Soll- Vorgabe, insbesondere in Form eines Soll-Motormoments oder eines Soll- Handmoments, für den Feedback-Aktuator oder zur Ermittlung der Soll-Vorgabe, insbesondere in Form eines Soll-Motormoments oder eines Soll-Handmoments, für den Feedback-Aktuator verwendet werden kann. Besonders bevorzugt wird somit im passiven Betriebsmodus mittels der Simulationsfunktion ein Lenkwider stand und/oder ein Rückstellmoment auf die Lenkhandhabe simuliert, wel cher/welches der Bewegung der Fahrzeugräder im Stillstand des Fahrzeugs ent spricht und mit einem Bohr- und/oder Reifenrückstellmoment korreliert ist. Vor zugsweise ist die Recheneinheit ferner in ein Steuergerät des Fahrzeugs oder bevorzugt das, insbesondere als Lenkungssteuergerät ausgebildete, Steuergerät integriert. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
Ferner wird vorgeschlagen, dass zur Aktivierung der Simulationsfunktion mehrere Aktivierungsbedingungen, wie beispielsweise ein Zündungsstatus und/oder ein Zündungssignal, insbesondere bei einem Verbrenner-Fahrzeug, ein Startstatus und/oder ein Startsignal, insbesondere bei einem Elektrofahrzeug, ein Schließzu stand einer Fahrzeugtür des Fahrzeugs, ein Signal eines Fahrzeugschlüssels, ein Bewegungsstatus des Fahrzeugs, ein Betriebsstatus des Traktionsmotors des Fahrzeugs und/oder ein Betriebsstatus des Steer-by-Wire-Lenksystems, überwacht werden und in dem Betriebszustand, insbesondere mittels einer Akti- vierungsfunktion und in Abhängigkeit der Aktivierungsbedingungen ein Aktivie rungssignal ermittelt und/oder erzeugt wird. Das Aktivierungssignal kann dabei insbesondere aus einer einzigen der Aktivierungsbedingungen oder aus einer Kombination mehrerer der Aktivierungsbedingungen gebildet werden. Insbeson dere kann durch das Aktivierungssignal zumindest die Simulationsfunktion akti viert werden. Darüber hinaus kann durch das Aktivierungssignal vorteilhaft ein Fahrzeugbordnetz des Fahrzeugs aktiviert und/oder hochgefahren werden. Ins besondere ist das Aktivierungssignal zumindest zu einer Aktivierung einer Ener gieversorgung des Feedback-Aktuators vorgesehen. Darüber hinaus kann das Aktivierungssignal vorteilhaft auch zur Ermittlung des Ausgangsmoments der Simulationsfunktion und/oder der Soll-Vorgabe für den Feedback-Aktuator ver wendet werden und/oder bei der Ermittlung des Ausgangsmoments der Simulati onsfunktion und/oder der Soll-Vorgabe für den Feedback-Aktuator berücksichtigt werden. Besonders bevorzugt wird zudem vorgeschlagen, dass das Aktivie rungssignal ein binäres Signal ist. Hierdurch kann insbesondere eine besonders einfache und/oder exakte Aktivierung der Simulationsfunktion erreicht werden. Zudem kann eine Betriebssicherheit vorteilhaft erhöht werden.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass mittels der Simulationsfunktion in Ab hängigkeit von einer durch die externe Krafteinwirkung bewirkten Bewegung der Lenkhandhabe, insbesondere in Form einer Auslenkung der Lenkhandhabe, ei ner Bewegungsgeschwindigkeit der Lenkhandhabe und/oder einer Beschleuni gung der Lenkhandhabe, ein Ausgangsmoment, insbesondere das bereits zuvor genannte Ausgangsmoment, erzeugt wird, welches zur Ermittlung einer Soll- Vorgabe für den Feedback- Aktuator verwendet wird, wobei sich das Ausgangs moment aus mehreren, mit dem Bohr- und/oder Reifen rückstellmoment korrelier ten Teilmomenten zusammensetzt. Das Bohr- und/oder Reifenrückstellmoment ist dabei insbesondere durch eine Hysterese und eine Feder-Dämpfer- Eigenschaft charakterisiert. Insbesondere setzt sich das Ausgangsmoment aus zumindest zwei, vorzugsweise zumindest drei und besonders bevorzugt zumin dest vier Teilmomenten zusammen. Hierdurch kann insbesondere ein besonders realistisches Verhalten der Lenkhandhabe in dem passiven Betriebsmodus simu liert werden. Umfasst die Simulationsfunktion wenigstens ein Federmodul, mittels welchem ein als Federmoment ausgebildetes Teilmoment ermittelt wird, kann insbesondere eine mit dem Bohr- und/oder Reifenrückstellmoment korrelierte Federeigen schaft, welche sich insbesondere über die Fahrzeugräder auf die Lenkhandhabe überträgt bzw. übertragen würde, vorteilhaft nachgebildet werden. Bevorzugt wird das als Federmoment ausgebildete Teilmoment dabei in Abhängigkeit einer, vor teilhaft modifizierten, Auslenkung der Lenkhandhabe ermittelt. Darüber hinaus wird das als Federmoment ausgebildete Teilmoment vorteilhaft unter Verwen dung einer eine Federkennlinie charakterisierenden Kennlinie ermittelt.
Zudem wird vorgeschlagen, dass bei der Ermittlung des als Federmoment aus gebildeten Teilmoments eine Lenkdynamik der Lenkhandhabe und/oder eine Lenkdynamik an der Lenkhandhabe berücksichtigt wird. Insbesondere wird dabei zumindest beim Zurücklenken in eine Neutralposition der Lenkhandhabe und/oder bei einer Verringerung der Auslenkung der Lenkhandhabe relativ zur Neutralposition der Lenkhandhabe die Lenkdynamik berücksichtigt. Vorzugswei se wird das als Federmoment ausgebildete Teilmoment in diesem Fall in Abhän gigkeit von der Lenkdynamik modifiziert und bevorzugt reduziert, wobei insbe sondere das als Federmoment ausgebildete Teilmoment bei hoher Lenkdynamik schneller reduziert und bei geringer Lenkdynamik langsamer reduziert wird. Hier durch kann das als Federmoment ausgebildete Teilmoment und folglich das Ausgangsmoment der Simulationsfunktion vorteilhaft in Abhängigkeit der Lenk dynamik variiert werden. Insbesondere kann dabei eine größere Modifikation des als Federmoment ausgebildeten Teilmoments erreicht werden, wenn der Fahrer seine Hände nach einer Auslenkung der Lenkhandhabe plötzlich von der Lenk handhabe nimmt, und eine geringere Modifikation des als Federmoment ausge bildeten Teilmoments, wenn der Fahrer nach einer Auslenkung der Lenkhandha be aktiv langsam zurücklenkt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Simulations funktion wenigstens ein Reibungsmodul umfasst, mittels welchem ein als Reib moment ausgebildetes Teilmoment ermittelt wird. Bevorzugt wird das als Reib moment ausgebildete Teilmoment dabei in Abhängigkeit einer Bewegungsge schwindigkeit der Lenkhandhabe ermittelt. Hierdurch kann insbesondere eine mit dem Bohr- und/oder Reifenrückstellmoment korrelierte Reibungseigenschaft, welche sich insbesondere über die Fahrzeugräder auf die Lenkhandhabe über trägt bzw. übertragen würde, vorteilhaft nachgebildet werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Simulationsfunktion wenigstens ein Dämp fungsmodul umfasst, mittels welchem ein als Dämpfungsmoment ausgebildetes Teilmoment ermittelt wird. Bevorzugt wird das als Dämpfungsmoment ausgebil dete Teilmoment dabei in Abhängigkeit einer Bewegungsgeschwindigkeit der Lenkhandhabe ermittelt. Zudem kann das Dämpfungsmoment vorteilhaft rich tungsabhängig sein und beispielsweise bei steigendem Federmoment und/oder fallendem Federmoment unterschiedlich appliziert werden. Hierdurch kann ins besondere eine mit dem Bohr- und/oder Reifenrückstellmoment korrelierte Dämpfungseigenschaft, welche sich insbesondere über die Fahrzeugräder auf die Lenkhandhabe überträgt bzw. übertragen würde, vorteilhaft nachgebildet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird ferner vorgeschlagen, dass die Simulationsfunktion wenigstens ein Trägheitsmodul umfasst, mittels welchem ein als Trägheitsmoment ausgebildetes Teilmoment ermittelt wird. Bevorzugt wird das als Trägheitsmoment ausgebildete Teilmoment dabei in Abhängigkeit einer Beschleunigung der Lenkhandhabe ermittelt. Besonders vorteilhaft wird die Be schleunigung ferner aus der Bewegungsgeschwindigkeit der Lenkhandhabe er mittelt, insbesondere berechnet. Hierdurch kann insbesondere eine mit dem Bohr- und/oder Reifenrückstellmoment korrelierte Trägheit, welche sich insbe sondere über die Fahrzeugräder auf die Lenkhandhabe überträgt bzw. übertra gen würde, vorteilhaft nachgebildet werden.
Zudem wird vorteilhaft vorgeschlagen, dass das Steer-by-Wire-Lenksystem we nigstens einen Radlenkwinkelsteller, insbesondere den bereits zuvor genannten Radlenkwinkelsteller, umfasst, welcher zumindest in einem normalen Fahrbe triebsmodus zur Änderung eines Radlenkwinkels wenigstens eines Fahrzeugrads in Abhängigkeit einer Lenkvorgabe an der Lenkhandhabe vorgesehen ist. In dem Betriebszustand, in welchem sich das Fahrzeug im Stillstand und in dem passi ven Betriebsmodus befindet, könnte der Radlenkwinkelsteller dabei insbesondere inaktiv und/oder unbetrieben sein, sodass der Radlenkwinkel in dem Betriebszu stand in Abhängigkeit der externen Krafteinwirkung unverändert bleibt. Bevorzugt wird jedoch vorgeschlagen, dass der Radlenkwinkelsteller in dem Betriebszu stand, in welchem sich das Fahrzeug im Stillstand und in dem passiven Be triebsmodus befindet, aktiv ist und/oder aktiviert wird und der Radlenkwinkel in dem Betriebszustand in Abhängigkeit der externen Krafteinwirkung auf die Lenk handhabe verändert wird, insbesondere derart, dass das Fahrzeugrad mit der Lenkhandhabe mitbewegt wird. Hierdurch kann insbesondere ein aktuell auf die Fahrzeugräder wirkendes Bohr- und/oder Reifenrückstellmoment vorteilhaft exakt ermittelt und ein besonders realistisches Verhalten der Lenkhandhabe in dem passiven Betriebsmodus simuliert werden.
Das Verfahren zur Beeinflussung der Bewegung der Lenkhandhabe soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann das Verfahren zur Beeinflussung der Bewegung der Lenkhandhabe zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Ein heiten abweichende Anzahl aufweisen.
Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigen:
Fig. la-b ein Fahrzeug mit einem Steer-by-Wire-Lenksystem in einer ver einfachten Darstellung
Fig. 2a-b ein beispielhaftes Signalflussdiagramm eines Verfahrens zur
Beeinflussung einer Bewegung einer Lenkhandhabe des Steer- by-Wire-Lenksystems mittels einer Simulationsfunktion und Fig. 3a-b Schaubilder verschiedener mit einem Betrieb des Fahrzeugs korrelierter Signale. Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die Figuren la und lb zeigen ein beispielhaft als Personenkraftfahrzeug ausge bildetes Fahrzeug 14 mit mehreren Fahrzeugrädern 38 und mit einem Steer-by- Wire-Lenksystem 12 in einer vereinfachten Darstellung. Das Steer-by-Wire- Lenksystem 12 weist eine Wirkverbindung mit den Fahrzeugrädern 38 auf und ist zur Beeinflussung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs 14 vorgesehen. Im vorlie genden Fall wird dazu eine Lenkvorgabe ausschließlich elektrisch an die Fahr zeugräder 38 weitergeleitet.
Das Steer-by-Wire-Lenksystem 12 weist einen an sich bekannten Radlenkwin kelsteller 40 auf. Der Radlenkwinkelsteller 40 ist beispielhaft als Zentralsteller ausgebildet. Der Radlenkwinkelsteller 40 weist eine Wirkverbindung mit zumin dest zwei der Fahrzeugräder 38, insbesondere zwei Vorderrädern, auf und ist dazu vorgesehen, eine Lenkvorgabe in eine Lenkbewegung der Fahrzeugräder 38 umzusetzen. Dazu umfasst der Radlenkwinkelsteller 40 ein beispielhaft als Zahnstange ausgebildetes Lenkungsstellelement 42 und einen mit dem Len kungsstellelement 42 zusammenwirkenden Lenkaktuator 44, welcher insbeson dere wenigstens einen Elektromotor (nicht dargestellt) umfasst. Grundsätzlich könnte ein Lenksystem natürlich auch mehrere, insbesondere als Einzelradsteller ausgebildete, Radlenkwinkelsteller oder eine Kombination aus einem als Zentral steller ausgebildeten Radlenkwinkelsteller und einem als Einzelradsteller ausge bildeten Radlenkwinkelsteller umfassen.
Darüber hinaus umfasst das Steer-by-Wire-Lenksystem 12 eine Lenkeingabeein heit 46. Die Lenkeingabeeinheit 46 ist rein elektrisch mit dem Radlenkwinkelstel ler 40 verbunden. Die Lenkeingabeeinheit 46 umfasst eine Lenkhandhabe 10, beispielsweise in Form eines Lenkrads, zum Aufbringen eines Handmoments und einen, insbesondere mechanisch mit der Lenkhandhabe 10 gekoppelten, Feedback-Aktuator 16. Der Feedback-Aktuator 16 ist dazu vorgesehen, Signale, Kräfte und/oder Momente von der Lenkhandhabe 10, insbesondere direkt, zu erfassen und/oder an die Lenkhandhabe 10, insbesondere direkt, zu übertragen. Im vorliegenden Fall ist der Feedback-Aktuator 16 zumindest zur Erzeugung ei nes Lenkwiderstands und/oder eines Rückstellmoments auf die Lenkhandhabe 10 vorgesehen. Dazu umfasst der Feedback- Aktuator 16 wenigstens einen Elekt- romotor (nicht dargestellt). Alternativ könnte eine Lenkhandhabe auch als Lenk hebel und/oder Lenkkugel oder dergleichen ausgebildet sein. Ferner könnte ein Feedback-Aktuator auch mehrere Elektromotoren umfassen.
Des Weiteren weist das Steer-by-Wire-Lenksystem 12 ein Steuergerät 34 auf. Das Steuergerät 34 ist folglich als Lenkungssteuergerät ausgebildet. Das Steuer gerät 34 weist eine elektrische Verbindung mit dem Radlenkwinkelsteller 40 auf. Das Steuergerät 34 weist ferner eine elektrische Verbindung mit der Lenkeinga beeinheit 46 auf. Das Steuergerät 34 koppelt somit den Radlenkwinkelsteller 40 mit der Lenkeingabeeinheit 46. Das Steuergerät 34 ist zur Steuerung eines Be triebs des Steer-by-Wire-Lenksystems 12 vorgesehen. Das Steuergerät 34 ist dazu vorgesehen, den Lenkaktuator 44 in Abhängigkeit von einem Signal der Lenkeingabeeinheit 46, beispielsweise in Abhängigkeit einer Lenkvorgabe und/oder eines Handmoments, anzusteuern. Das Steuergerät 34 ist ferner dazu vorgesehen, den Feedback-Aktuator 16 in Abhängigkeit von einem Signal des Radlenkwinkelstellers 40 anzusteuern.
Dazu umfasst das Steuergerät 34 eine Recheneinheit 36. Die Recheneinheit 36 umfasst zumindest einen Prozessor (nicht dargestellt), beispielsweise in Form eines Mikroprozessors, und zumindest einen Betriebsspeicher (nicht dargestellt). Zudem umfasst die Recheneinheit 36 zumindest ein im Betriebsspeicher hinter legtes Betriebsprogramm mit zumindest einer Steuerroutine, zumindest einer Regelroutine, zumindest einer Berechnungsroutine und zumindest einer Auswer teroutine. Die Recheneinheit 36 umfasst eine, an sich bekannte, Ansteuerfunkti on (nicht dargestellt) zur Ansteuerung des Feedback-Aktuators 16 in einem nor malen Fahrbetriebsmodus. Zudem umfasst die Recheneinheit 36 im vorliegenden Fall eine Simulationsfunktion 18 zur Ansteuerung des Feedback- Aktuators 16 (vgl. insbesondere Figuren 2a-b). Alternativ könnte ein Steuergerät auch von einem Lenkungssteuergerät verschieden sein und beispielsweise als zentrales Steuergerät eines Fahrzeugs ausgebildet sein.
Darüber hinaus kann das Fahrzeug 14 und/oder das Steer-by-Wire-Lenksystem 12 weitere Bauteile und/oder Baugruppen umfassen, wie beispielsweise eine erste Erfassungseinheit (nicht dargestellt) zur Erfassung und/oder Überwachung eines Betriebszustands des Fahrzeugs 14, eine zweite Erfassungseinheit (nicht dargestellt) zur Erfassung und/oder Überwachung einer durch eine externe Krafteinwirkung bewirkten Bewegung der Lenkhandhabe 10 und/oder eine dritte Erfassungseinheit (nicht dargestellt) zur Erfassung und/oder Überwachung we nigstens einer mit einem Untergrund des Fahrzeugs 14 korrelierten Zustands kenngröße, anhand welcher insbesondere auf einen Zustand des Untergrunds geschlossen und hierdurch ein aktuell auf die Fahrzeugräder 38 wirkendes Bohr- und/oder Reifenrückstellmoment ermittelt werden kann. Zudem kann das Fahr zeug 14 zumindest einen Traktionsmotor (nicht dargestellt) und/oder wenigstens ein Fahrzeugbordnetz (nicht dargestellt) umfassen. Grundsätzlich könnte auf eine erste Erfassungseinheit, eine zweite Erfassungseinheit und/oder eine dritte Er fassungseinheit jedoch auch verzichtet werden.
Bei einem konventionellen Lenksystem mit einem mechanischen Durchgriff wir ken in einem passiven Betriebsmodus, d.h. in einem Betriebsmodus vor einem Betriebsstart und ohne Lenkunterstützung, bei Verdrehen eines Lenkrades und einer damit verbundenen Verdrehung eines Fahrzeugrades relativ hohe Momen te und/oder Kräfte auf das Lenksystem. Diese hohen Momente und/oder Kräfte entstehen insbesondere durch ein Bohr- und/oder Reifenrückstellmoment im Stillstand des Fahrzeugs und übertragen sich vom Fahrzeugrad auf das Lenkrad. Die Eigenschaften des Bohr- und/oder Reifenrückstellmoments können dabei insbesondere mit einer Hysterese und einer Feder-Dämpfer-Eigenschaft vergli chen werden. Wird das Lenkrad nach einer Auslenkung losgelassen, so ent spannen sich die Fahrzeugräder wieder, was eine definierte Bewegung des Lenkrads zur Folge hat. Ein derartiges Verhalten kann beispielsweise auch beim Ein- und/oder Aussteigen vorteilhaft sein, da sich der Fahrer in diesem Fall an dem Lenkrad festhalten und/oder abstützen kann.
Bei Steer-by-Wire-Lenksystemen ist ein Feedback-Aktuator in einem passiven Betriebsmodus in der Regel abgeschalten und/oder inaktiv und weist lediglich ein geringes, inhärentes Widerstandsmoment auf, wobei die dabei wirkenden Kräfte und/oder Momente nicht ausreichen, um sich an der Lenkhandhabe abzustützen. Aus diesem Grund wird erfindungsgemäß vorgeschlagen ein zuvor genanntes, einem konventionellen Lenksystem entsprechendes Verhalten zu simulieren. Mit Verweis auf die Figuren 2a und 2b wird im Folgenden ein beispielhaftes Ver fahren zur Beeinflussung einer Bewegung der Lenkhandhabe 10 des Steer-by- Wire-Lenksystems 12 erläutert. Im vorliegenden Fall ist die Recheneinheit 36 dazu vorgesehen, das Verfahren auszuführen und weist dazu insbesondere die Simulationsfunktion 18 sowie ein Computerprogramm mit entsprechenden Pro grammcodemitteln auf. Die Simulationsfunktion 18 kann insbesondere anstatt der Ansteuerfunktion zur Ansteuerung des Feedback-Aktuators 16 im normalen Fahrbetriebsmodus oder vorteilhaft parallel zu der Ansteuerfunktion zur Ansteue rung des Feedback-Aktuators 16 im normalen Fahrbetriebsmodus aktiviert sein. Ein paralleler Betrieb der Ansteuerfunktion und der Simulationsfunktion 18 bietet dabei insbesondere Vorteile bei einem Aktivieren oder Deaktivieren der Simulati onsfunktion 18.
Erfindungsgemäß wird in wenigstens einem Betriebszustand, in welchem sich das Fahrzeug 14 im Stillstand und in einem von einem normalen Fahrbetriebs modus verschiedenen passiven Betriebsmodus befindet, als Reaktion auf eine externe Krafteinwirkung auf die Lenkhandhabe 10 der Lenkwiderstand und/oder das Rückstellmoment des Feedback- Aktuators 16 mittels der Simulationsfunktion 18 derart eingestellt und/oder verändert, dass ein mit einem Bohr- und/oder Rei fenrückstellmoment korreliertes Verhalten der Lenkhandhabe 10 simuliert wird. Der passive Betriebsmodus entspricht einem Ruhebetriebsmodus und/oder ei nem Bereitschaftsbetriebsmodus, in welchem der Traktionsmotor des Fahrzeugs 14 insbesondere abgeschaltet ist.
Da in einem derartigen passiven Betriebsmodus diverse in dem normalen Fahr betriebsmodus aktivierte Betriebsfunktion deaktiviert und/oder abgeschaltet sein können, insbesondere um Energie zu sparen, muss in einem ersten Schritt si chergestellt werden, dass die Simulationsfunktion 18 aktiviert ist und/oder akti viert wird. Dazu umfasst die Recheneinheit 36 eine Aktivierungsfunktion 48. Mit tels der Aktivierungsfunktion 48 werden mehrere Aktivierungsbedingungen, wie beispielsweise ein Zündungsstatus und/oder ein Zündungssignal, ein Startstatus und/oder ein Startsignal, ein Schließzustand einer Fahrzeugtür des Fahrzeugs 14, ein Bewegungsstatus des Fahrzeugs 14, ein Betriebsstatus des Traktionsmo tors des Fahrzeugs 14 und/oder ein Betriebsstatus des Steer-by-Wire- Lenksystems 12, überwacht. Wird erkannt, dass sich das Fahrzeug 14 im Still- stand und in dem passiven Betriebsmodus befindet, wird mittels der Aktivierungs funktion 48 und in Abhängigkeit der Aktivierungsbedingungen ein Aktivierungs signal 20 erzeugt. Das Aktivierungssignal 20 kann somit von mehreren Aktivie rungsbedingungen abhängen, um eine Aktivierung nur in einer gewünschten und/oder definierten Situation sicherzustellen. Das Aktivierungssignal 20 ist im vorliegenden Fall ein binäres Signal. Das Aktivierungssignal 20 ist zumindest zur Aktivierung der Simulationsfunktion 18 vorgesehen und wird demnach an die Simulationsfunktion 18 übertragen (vgl. insbesondere Figur 2a). Zudem muss in dem Betriebszustand auch sichergestellt werden, dass der Feedback-Aktuator 16 in entsprechend kurzer Zeit aktiviert wird, um den Lenkwiderstand und/oder das Rückstellmoment bereitstellen zu können. Aus diesem Grund kann durch das Aktivierungssignal 20 vorteilhaft auch das Fahrzeugbordnetz des Fahrzeugs 14 und/oder eine Energieversorgung des Feedback-Aktuators 16 aktiviert und/oder hochgefahren werden. Sollen sich ferner die Fahrzeugräder 38 in dem Betriebs zustand mit der Lenkhandhabe 10 mitbewegen, so kann das Aktivierungssignal 20 auch zur Aktivierung des Lenkaktuators 44 vorgesehen sein. Insbesondere kann somit durch das Aktivierungssignal 20 auch das Fahrzeugbordnetz des Fahrzeugs 14 und/oder eine Energieversorgung des Lenkaktuators 44 aktiviert und/oder hochgefahren werden. Grundsätzlich könnte ein Aktivierungssignal je doch auch als von einem binären Signal abweichendes Signal ausgebildet sein. Ferner ist denkbar, eine Simulationsfunktion in einem passiven Betriebsmodus aktiv zu halten, wodurch auf eine Aktivierung der Simulationsfunktion verzichtet werden könnte. Zudem ist denkbar, ein Fahrzeugbordnetz, eine Energieversor gung eines Feedback-Aktuators und/oder eine Energieversorgung eines Lenkak tuators mittels eines weiteren Aktivierungssignals zu aktivieren. Darüber hinaus könnte ein Lenkaktuator in einem Betriebszustand, in welchem sich ein Fahrzeug im Stillstand und in einem passiven Betriebsmodus befindet, insbesondere auch inaktiv und/oder unbetrieben sein, sodass auf eine Aktivierung des Lenkaktuators grundsätzlich auch verzichtet werden könnte.
Ferner wird in dem Betriebszustand, in welchem sich das Fahrzeug 14 insbeson dere im Stillstand und in dem passiven Betriebsmodus befindet, eine Krafteinwir kung auf die Lenkhandhabe 10 überwacht und eine mit der Krafteinwirkung auf die Lenkhandhabe 10 und mit einer Bewegung der Lenkhandhabe 10 korrelierte Bewegungskenngröße 50 bereitgestellt. Die Bewegungskenngröße 50 kann bei- spielsweise eine Auslenkung der Lenkhandhabe 10, eine Bewegungs geschwindigkeit der Lenkhandhabe 10 und/oder eine Beschleunigung der Lenk handhabe 10 umfassen. Die Bewegungskenngröße 50 wird ebenfalls an die Si mulationsfunktion 18 weitergeleitet und dient der Simulationsfunktion 18 als Ein gangsgröße.
Befindet sich die Simulationsfunktion 18 im aktivierten Zustand und wird eine Krafteinwirkung auf die Lenkhandhabe 10 und eine hieraus resultierende Bewe gung der Lenkhandhabe 10, insbesondere mittels der Bewegungskenngröße 50, erkannt, wird mittels der Simulationsfunktion 18 in Abhängigkeit von der durch die externe Krafteinwirkung bewirkten Bewegung der Lenkhandhabe 10 ein Aus gangsmoment 22 erzeugt. Das Ausgangsmoment 22 wird zur Ermittlung einer Soll-Vorgabe 24 für den Feedback-Aktuator 16 verwendet.
Darüber hinaus wird im vorliegenden Fall das Aktivierungssignal 20 zur Ermitt lung der Soll-Vorgabe 24 für den Feedback-Aktuator 16 verwendet. Dazu wird das Aktivierungssignal 20 zunächst mittels eines Begrenzers 52 der Rechenein heit 36 limitiert, wodurch ein modifiziertes Aktivierungssignal 21 erzeugt wird. Bevorzugt wird dabei ein Gradient des Aktivierungssignals 20 begrenzt, sodass das Aktivierungssignal 20 bezüglich einer Dynamik limitiert wird und/oder das modifizierte Aktivierungssignal 21 bezüglich einer Dynamik limitiert ist. Anschlie ßend werden das Ausgangsmoment 22 und das modifizierte Aktivierungssignal 21 mittels einer Verrechnungsroutine 54 der Recheneinheit 36 miteinander ver rechnet, um die Soll-Vorgabe 24 für den Feedback- Aktuator 16 zu erhalten. Das modifizierte Aktivierungssignal 21 dient dabei insbesondere zum Einblenden und/oder Ausblenden der Soll-Vorgabe 24 für den Feedback-Aktuator 16. Alter nativ könnte auf eine Verwendung eines Aktivierungssignals und/oder eines mo difizierten Aktivierungssignals zur Ermittlung einer Soll-Vorgabe für einen Feed back-Aktuator jedoch auch verzichtet werden. In diesem Fall könnte ein Aus gangsmoment einer Simulationsfunktion beispielsweise auch direkt als Soll- Vorgabe für einen Feedback-Aktuator verwendet werden. Darüber hinaus könnte bei einer Ermittlung einer Soll-Vorgabe für einen Feedback-Aktuator zusätzlich noch ein Filter zur Filterung eines Ausgangsmoments einer Simulationsfunktion und/oder der Soll-Vorgabe und/oder ein Begrenzer zur Begrenzung des Aus- gangsmoments und/oder der Soll-Vorgabe auf einen Maximalwert verwendet werden.
Anschließend ist die Recheneinheit 36 in einem zweiten Schritt dazu vorgesehen, in Abhängigkeit der Soll-Vorgabe 24 einen einzustellenden Lenkwiderstand und/oder ein einzustellendes Rückstellmoment zu ermitteln und den Feedback- Aktuator 16 entsprechend anzusteuern. Im vorliegenden Fall wird der Lenkwider stand und/oder das Rückstellmoment des Feedback-Aktuators 16 in dem Be triebszustand, in welchem sich das Fahrzeug 14 insbesondere im Stillstand und in dem passiven Betriebsmodus befindet, dabei derart eingestellt und/oder ver ändert, dass ein mit einem Bohr- und/oder Reifenrückstellmoment korreliertes Verhalten der Lenkhandhabe 10 simuliert wird.
Das Ausgangsmoment 22 der Simulationsfunktion 18 setzt sich im vorliegenden Fall ferner aus mehreren, mit dem Bohr- und/oder Reifenrückstellmoment korre lierten Teilmomenten zusammen (vgl. insbesondere Figur 2b).
Die Simulationsfunktion 18 umfasst ein Federmodul 26, mittels welchem ein als Federmoment ausgebildetes erstes Teilmoment ermittelt wird, wodurch vorteilhaft eine mit dem Bohr- und/oder Reifenrückstellmoment korrelierte Federeigenschaft nachgebildet werden kann. Das erste Teilmoment wird dabei in Abhängigkeit einer Auslenkung der Lenkhandhabe 10 ermittelt, welche sich insbesondere aus der Bewegungskenngröße 50 ergibt. Im vorliegenden Fall wird das erste Teilmo ment in Abhängigkeit eines modifizierten Lenkradwinkels ermittelt, wobei zur Mo difikation ein Maximalwert des Lenkradwinkels begrenzt wird. Ferner wird das erste Teilmoment unter Verwendung einer eine Federkennlinie charakterisieren den Kennlinie ermittelt, wodurch insbesondere lineare, degressive und/oder ex ponentielle Federcharakteristiken eingestellt werden können. Eingangsgröße der Kennlinie ist dabei der modifizierte Lenkradwinkel. Darüber hinaus wird bei der Ermittlung des ersten Teilmoments eine Lenkdynamik der Lenkhandhabe 10 und/oder eine Lenkdynamik an der Lenkhandhabe 10 berücksichtigt. Im vorlie genden Fall wird zumindest beim Zurücklenken in eine Neutralposition der Lenk handhabe 10 und/oder bei einer Verringerung der Auslenkung der Lenkhandha be 10 die Lenkdynamik berücksichtigt, wobei das erste Teilmoment in Abhängig keit von der Lenkdynamik modifiziert wird. Dabei wird das erste Teilmoment der- art modifiziert, dass das erste Teilmoment bei hoher Lenkdynamik entsprechend schneller reduziert und bei geringer Lenkdynamik entsprechend langsamer reduziert wird. Hierdurch kann vorteilhaft eine größere Modifikation des ersten Teilmoments erreicht werden, wenn der Fahrer seine Hände nach einer Auslenkung der Lenkhandhabe 10 plötzlich von der Lenkhandhabe 10 nimmt, und eine geringere Modifikation des ersten Teilmoments, wenn der Fahrer nach einer Auslenkung der Lenkhandhabe 10 aktiv langsam zurücklenkt. Alternativ oder zusätzlich könnte eine Lenkdynamik jedoch auch bei einem Auslenken einer Lenkhandhabe, also bei einer Vergrößerung der Auslenkung der Lenkhandhabe, berücksichtigt werden. Ferner ist denkbar, auf die Verwendung einer Kennlinie zu verzichten und andere mathematische Zusammenhänge zur Erzeugung einer gewünschten Federcharakteristik zu verwenden.
Zudem umfasst die Simulationsfunktion 18 ein Reibungsmodul 28, mittels welchem ein als Reibmoment ausgebildetes zweites Teilmoment ermittelt wird, wodurch vorteilhaft eine mit dem Bohr- und/oder Reifenrückstellmoment korrelierte Reibungseigenschaft nachgebildet werden kann. Das zweite Teilmoment wird dabei in Abhängigkeit einer Bewegungsgeschwindigkeit, im vorliegenden Fall insbesondere in Form einer Lenkwinkelgeschwindigkeit, der Lenkhandhabe 10 ermittelt, welche sich insbesondere aus der Bewegungskenngröße 50 ergibt. Im vorliegenden Fall wird dabei auf Basis der Bewegungsgeschwindigkeit der Lenkhandhabe 10 über einen Verstärkungsfaktor ein Hysteresemoment erzeugt, wobei der Verstärkungsfaktor insbesondere eine Dynamik vorgibt. Zudem kann das Hysteresemoment zur Bildung des zweiten Teilmoments mittels einer Tiefpassfilterung und/oder einer Saturierung modifiziert werden. Ferner kann es zweckmäßig sein, die Bewegungsgeschwindigkeit der Lenkhandhabe 10 eingangs zu Filtern und/oder über eine Totzone ein Rauschen zu eliminieren. Alternativ oder zusätzlich könnten mit Hilfe eines Reibungsmoduls auch Reibungseigenschaften von einem Fahrwerk bzw. eines Fahrwerkverhaltens nachgebildet werden.
Des Weiteren umfasst die Simulationsfunktion 18 ein Dämpfungsmodul 30, mittels welchem ein als Dämpfungsmoment ausgebildetes drittes Teilmoment ermittelt wird, wodurch vorteilhaft eine mit dem Bohr- und/oder Reifenrückstellmoment korrelierte Dämpfungseigenschaft nachgebildet werden kann. Das dritte Teilmoment wird dabei in Abhängigkeit einer Bewegungsgeschwindigkeit, im vorliegen- den Fall insbesondere in Form einer Lenkwinkelgeschwindigkeit, der Lenkhand habe 10 ermittelt, welche sich insbesondere aus der Bewegungskenngröße 50 ergibt. Im vorliegenden Fall ergibt sich das dritte Teilmoment dabei auf Basis der Bewegungsgeschwindigkeit der Lenkhandhabe 10 multipliziert mit einem weite ren Verstärkungsfaktor, wobei zusätzlich eine Filterung und/oder Begrenzung erfolgen kann. Zudem kann eine Verstärkung und/oder Einblendung über die Bewegungsgeschwindigkeit der Lenkhandhabe 10 erfolgen. Ferner könnte das dritte Teilmoment richtungsabhängig sein und beispielsweise bei steigendem Federmoment und/oder fallendem Federmoment unterschiedlich appliziert wer den.
Darüber hinaus umfasst die Simulationsfunktion 18 ein Trägheitsmodul 32, mit tels welchem ein als Trägheitsmoment ausgebildetes viertes Teilmoment ermittelt wird, wodurch vorteilhaft eine mit dem Bohr- und/oder Reifenrückstellmoment korrelierte Trägheit nachgebildet werden kann. Das vierte Teilmoment wird dabei in Abhängigkeit einer Beschleunigung, im vorliegenden Fall insbesondere in Form einer Lenkradwinkelbeschleunigung, der Lenkhandhabe 10 ermittelt. Die Beschleunigung der Lenkhandhabe 10 wird im vorliegenden Fall aus der Bewe gungsgeschwindigkeit der Lenkhandhabe 10 ermittelt, welche sich insbesondere aus der Bewegungskenngröße 50 ergibt. Dazu wird die Bewegungsgeschwindig keit der Lenkhandhabe 10 über der Zeit abgeleitet und mit einem Filter, vorteilhaft einem Tiefpass 2. Ordnung, gefiltert. Das vierte Teilmoment ergibt sich dann durch Multiplikation der Beschleunigung der Lenkhandhabe 10 mit einem appli zierten und/oder applizierbaren Trägheitsfaktor, wobei zusätzlich eine Filterung und/oder Begrenzung erfolgen kann. Zudem kann eine Verstärkung und/oder Einblendung über die Beschleunigung der Lenkhandhabe 10 erfolgen. Alternativ oder zusätzlich könnten mit Hilfe eines Trägheitsmoduls auch Reibungseigen schaften von einem Fahrwerk bzw. eines Fahrwerkverhaltens nachgebildet wer den.
Grundsätzlich ist auch denkbar, auf ein Federmodul, ein Reibungsmodul, ein Dämpfungsmodul und/oder ein Trägheitsmodul und folglich ein als Federmo ment, als Reibmoment, als Dämpfungsmoment und/oder als Trägheitsmoment ausgebildetes Teilmoment zu verzichten. Insbesondere könnte ein Ausgangs- moment einer Simulationsfunktion in diesem Zusammenhang auch ein einzelnes Moment umfassen.
Die Figuren 3a und 3b zeigen abschließend beispielhafte Schaubilder verschie dener Signale zur Beeinflussung der Bewegung der Lenkhandhabe 10.
In Figur 3a ist eine Ordinatenachse 56 als Größenachse ausgebildet. Auf einer Abszissenachse 58 ist die Zeit dargestellt. Eine Kurve 60 zeigt einen zeitlichen Verlauf des Aktivierungssignals 20, wobei zu einem Zeitpunkt Ti die Simulations funktion 18 aktiviert wird. Eine Kurve 62 zeigt einen zeitlichen Verlauf einer Aus lenkung der Lenkhandhabe 10. Im vorliegenden Fall zeigt die Kurve 62 einen beispielhaften sinusförmigen Verlauf des Lenkradwinkels. Eine Kurve 64 zeigt einen zeitlichen Verlauf des modifizierten Lenkradwinkels, wobei ein Maximalwert des Lenkradwinkels begrenzt wird. Der modifizierte Lenkradwinkel kann dabei beispielsweise auf eine Amplitude von 15° begrenzt werden, sodass das als Fe dermoment ausgebildete erste Teilmoment bei der Amplitude von 15° den Maxi malwert erreicht. Zum Zeitpunkt Ti beginnt die Bildung des modifizierten Lenk radwinkels bei null und entspricht zunächst dem Verlauf des tatsächlichen Lenk radwinkels. Zum Zeitpunkt T2 wird der Maximalwert erreicht und wird im Folgen den festgehalten. Zum Zeitpunkt T3 ändert sich die Richtung des tatsächlichen Lenkradwinkels, wobei zum gleichen Zeitpunkt auch der modifizierte Lenkradwin kel zurückgenommen wird. Somit ändert sich der absolute Nullpunkt des Feder ursprungs, wenn der Fahrer über den Maximalwert hinauslenkt.
In Figur 3b ist eine weitere Ordinatenachse 66 als Größenachse ausgebildet. Auf einer weiteren Abszissenachse 68 ist die Zeit dargestellt. Eine Kurve 70 zeigt einen zeitlichen Verlauf des als Federmoment ausgebildeten ersten Teilmoments ohne Berücksichtigung der Lenkdynamik. Eine Kurve 72 zeigt einen zeitlichen Verlauf des als Federmoment ausgebildeten ersten Teilmoments mit Berücksich tigung der Lenkdynamik. Bei einem Auslenken der Lenkhandhabe 10, also bei einer Vergrößerung der Auslenkung der Lenkhandhabe 10, wird die Lenkdynamik nicht berücksichtigt, sodass Kurve 70 und Kurve 72 identisch sind. Beim Zurück lenken in eine Neutralposition der Lenkhandhabe 10 und/oder bei einer Verringe rung der Auslenkung der Lenkhandhabe 10 wird die Lenkdynamik hingegen be rücksichtigt, wobei das erste Teilmoment in Abhängigkeit von der Lenkdynamik reduziert wird, wodurch insbesondere die Kurve 72 unterhalb der Kurbe 70 ver läuft.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Beeinflussung einer Bewegung einer Lenkhandhabe (10) eines Steer-by-Wire-Lenksystems (12) in einem Fahrzeug (14), insbeson dere einem Kraftfahrzeug, wobei das Steer-by-Wire-Lenksystem (12) we nigstens einen Feedback-Aktuator (16) zur Erzeugung eines Lenkwider stands und/oder eines Rückstellmoments auf die Lenkhandhabe (10) um fasst, und wobei in wenigstens einem Betriebszustand, in welchem sich das Fahrzeug (14) im Stillstand und in einem von einem normalen Fahrbe triebsmodus verschiedenen passiven Betriebsmodus befindet, als Reaktion auf eine externe Krafteinwirkung auf die Lenkhandhabe (10) der Lenkwi derstand und/oder das Rückstellmoment des Feedback-Aktuators (16) mit tels einer Simulationsfunktion (18) derart eingestellt und/oder verändert wird, dass ein mit einem Bohr- und/oder Reifenrückstellmoment korreliertes Verhalten der Lenkhandhabe (10) simuliert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aktivie rung der Simulationsfunktion (18) mehrere Aktivierungsbedingungen über wacht werden und in dem Betriebszustand in Abhängigkeit der Aktivie rungsbedingungen ein Aktivierungssignal (20) ermittelt und/oder erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit tels der Simulationsfunktion (18) in Abhängigkeit von einer durch die exter ne Krafteinwirkung bewirkten Bewegung der Lenkhandhabe (10) ein Aus gangsmoment (22) erzeugt wird, welches zur Ermittlung einer Soll-Vorgabe (24) für den Feedback-Aktuator (16) verwendet wird, wobei sich das Aus gangsmoment (22) aus mehreren, mit dem Bohr- und/oder Reifenrück stellmoment korrelierten Teilmomenten zusammensetzt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Simulati onsfunktion (18) wenigstens ein Federmodul (26) umfasst, mittels welchem ein als Federmoment ausgebildetes Teilmoment ermittelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das als Federmoment ausgebildete Teilmoment in Abhängigkeit einer Auslenkung der Lenkhandhabe (10) ermittelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das als Federmoment ausgebildete Teilmoment unter Verwendung einer eine Federkennlinie charakterisierenden Kennlinie ermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung des als Federmoment ausgebildeten Teilmoments eine Lenkdynamik der Lenkhandhabe (10) und/oder eine Lenkdynamik an der Lenkhandhabe (10) berücksichtigt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Simulationsfunktion (18) wenigstens ein Reibungs- und/oder Dämpfungsmodul (28, 30) umfasst, mittels welchem ein als Reibmoment ausgebildetes Teilmoment und/oder ein als Dämpfungsmoment ausgebil detes Teilmoment ermittelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das als Reibmoment ausgebildete Teilmoment und/oder das als Dämpfungsmo ment ausgebildete Teilmoment in Abhängigkeit einer Bewegungsge schwindigkeit der Lenkhandhabe (10) ermittelt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Simulationsfunktion (18) wenigstens ein Trägheitsmodul (32) um fasst, mittels welchem ein als Trägheitsmoment ausgebildetes Teilmoment ermittelt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das als Trägheitsmoment ausgebildete Teilmoment in Abhängigkeit einer Be schleunigung der Lenkhandhabe (10) ermittelt wird.
12. Steuergerät (34), insbesondere Lenkungssteuergerät, mit einer Rechen einheit (36) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorherge henden Ansprüche.
13. Fahrzeug (14) mit einem Steer-by-Wire-Lenksystem (12), welches wenigs tens eine Lenkhandhabe (10) und wenigstens einen Feedback-Aktuator (16) zur Erzeugung eines Lenkwiderstands und/oder eines Rückstellmo ments auf die Lenkhandhabe (10) umfasst, und mit einer Recheneinheit (36) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
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