WO2022189022A1 - Vorrichtung und verfahren zum beeinflussen und/oder betreiben eines lenksystems und lenksystem insbesondere für ein fahrzeug - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum beeinflussen und/oder betreiben eines lenksystems und lenksystem insbesondere für ein fahrzeug Download PDF

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WO2022189022A1
WO2022189022A1 PCT/EP2021/085592 EP2021085592W WO2022189022A1 WO 2022189022 A1 WO2022189022 A1 WO 2022189022A1 EP 2021085592 W EP2021085592 W EP 2021085592W WO 2022189022 A1 WO2022189022 A1 WO 2022189022A1
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WO
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function
value
actuator
target value
steering gear
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Application number
PCT/EP2021/085592
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English (en)
French (fr)
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Michael Sprinzl
Stefan Kanngiesser
Tobias NEULEN
David Antonio ARRIOLA GUTIERREZ
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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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
    • B62D6/002—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits computing target steering angles for front or rear wheels
    • B62D6/003—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits computing target steering angles for front or rear wheels in order to control vehicle yaw movement, i.e. around a vertical axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/025—Active steering aids, e.g. helping the driver by actively influencing the steering system after environment evaluation
    • 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
    • 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
    • B62D6/007—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits adjustable by the driver, e.g. sport mode

Definitions

  • the invention is based on a device and a method for influencing and/or operating a steering system and a steering system, in particular for a vehicle.
  • WO 2014/115234 A1 and WO 2019/116453 A1 disclose aspects of steering systems for vehicles.
  • WO 2016/162902 discloses aspects of a lane assistance system for vehicles.
  • functions are used which, depending on the situation, either set steering angles on the wheels of vehicles following a driver input set by an operating element, or provide deviating steering angles with or without feedback from the steering wheel to the driver.
  • a method for influencing and/or operating a steering system provides that a target value for a control element actuator of the steering system is determined independently of a target value for a steering gear actuator and the Control element actuator is controlled depending on the target value for the control element actuator, that the target value for the steering gear actuator of the steering system is determined independently of the target value for the control element actuator and the steering gear actuator is controlled depending on the target value for the steering gear actuator, the target value for the control element actuator depending on a target value for a Behavior of a control element and is determined as a function of a first requirement value, and the target value for the steering gear actuator is determined as a function of a target value for a behavior of the steering gear actuator and as a function of a second requirement value, and the first requirement value is determined as a function of a target value of a function for influencing the Control element actuator and the second requirement value is determined depending on a target value of a function for influencing a behavior of the steering gear actuator of
  • the control element actuator and the steering gear actuator are influenced independently of one another by the request values or are only specified by the request values.
  • the following aspects achieve behavior that is particularly characteristic of a vehicle manufacturer in the transition from the function to control by the driver.
  • One aspect provides that a deviation between the target value for the behavior of the steering gear actuator and the target value of the function for influencing the behavior of the steering gear actuator is determined, with the first request value and/or second request value being determined as a function of the deviation.
  • the behavior of the steering gear actuator is adjusted differently depending on the deviation.
  • the first requirement value depends on a sum of the target value of the function for influencing the control element actuator with a first component that is independent of the deviation and/or depends on a product of the sum or the target value for the control element actuator with a value that depends on the deviation changing second component is determined. This makes it possible to design the transition between driver and function.
  • the second component is a function of the deviation. This allows for fading in or fading out of the driver's influence or function on the control element actuator.
  • the third component is a function of the deviation. This allows the driver's influence on the steering gear actuator to fade in or fade out.
  • the second requirement value is preferably determined as a function of a product of the difference by a fourth component that changes as a function of the deviation. This makes it possible to improve the transition between driver and function.
  • the fourth component preferably decreases as the deviation increases. This allows the influence of the function on the steering gear actuator to fade in or fade out.
  • an input in particular from a user, is detected, with the control element actuator being controlled as a function of the first requirement value and the steering gear actuator being controlled independently of the second requirement value, depending on the input in a first operating mode or in a second operating mode the operating element actuator is activated at least temporarily depending on the first request value and the steering gear actuator is activated at least temporarily depending on the second request value or in a third operating mode the operating element actuator is activated with a constant first request value and the steering gear actuator is activated at least temporarily depending on the second request value.
  • a device for influencing and/or operating a steering system includes a computing device that is designed to execute the method.
  • a steering system in particular a steer-by-wire steering system for a vehicle, can include this device.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device for operating a steering system
  • Fig. 5 shows an exemplary parameterization for a component
  • FIG. 6 shows an example parameterization for another component.
  • FIG. 7 shows a schematic representation of a vehicle comprising the device.
  • a device 100 for operating a steering system, in particular for a vehicle, is shown schematically in FIG.
  • the device 100 comprises a computing device 102 and a control device 104.
  • Device 100 also includes an input device 106 and an interface 108.
  • the device 100 can be a control device with which the steering system of the vehicle can be controlled.
  • the computing device 102 is designed to determine a target value S1 for a control element actuator 110 of the steering system.
  • the computing device 102 is designed to determine a setpoint value S2 for a steering gear actuator 112 of the steering system.
  • the computing device 102 is designed to determine the target value S1 for the control element actuator 110 as a function of an internal target value T 1 for a behavior of a control element, for example a steering wheel actuator or a force feedback joystick.
  • the computing device 102 is designed to determine the setpoint value S2 for the steering gear actuator 112 as a function of a further internal target value T2 for a behavior of the steering gear actuator 112 .
  • the input device 106 can be operated via a graphical user interface 114, for example a menu of a driver assistance system.
  • the target value T 1 for the behavior of the control element is determined as a function of a specification V1 from a driver.
  • the computing device 102 is also designed to determine the setpoint value S1 for the operating element actuator 110 as a function of a first requirement value 01 of a function that is described below.
  • the computing device 102 is also designed to determine the first requirement value 01 as a function of a target value T3 of a function for influencing the control element actuator 110 .
  • the target value T2 for the behavior of the steering gear actuator 112 is determined as a function of the specification V1.
  • the computing device 102 is also designed to determine the setpoint value S2 as a function of a second requirement value 02 of the function, as described below.
  • the computing device 102 is also designed to calculate the second requirement value 02 as a function of at least one target value T4 of a function for influencing a behavior of the steering gear actuator 112 of the vehicle.
  • the computing device 102 can be designed to determine the target value S1 and the target value S2 independently of one another.
  • the arithmetic unit 102 can be designed to influence and/or specify the desired value S1 and the desired value S2 independently of one another through the respective requirement values.
  • the computing device 102 is designed to record an input E1 in particular from a user, in particular via the user interface 114 .
  • the computing device 102 is designed to operate the steering system in one of the operating modes described below depending on the input E1.
  • the control device 104 is designed to control the operating element actuator 110 depending on the setpoint S1 for the operating element actuator 110 .
  • Control device 104 is designed to control steering gear actuator 112 as a function of setpoint value S2 for steering gear actuator 112 .
  • FIG. 2 shows a schematic representation of aspects of the steering system.
  • a steering wheel actuator with steering wheel 200 and a basic position at a position 201 for the control element actuator 110 are shown as an example of the control element.
  • the steering wheel 200 is rotated into a position 202 by the driver's specification V1.
  • the internal steering functionality calculates an internal target value 203 (T 1), for example a torque target value, which leads the steering wheel back to position 201 in the case of HandsOff or generates a restoring steering feel in the case of HandsOn.
  • HandsOff means, for example, an operating mode that enables the driver to take his or her hands off the steering wheel 200 .
  • HandsOn means, for example, an operating mode that enables the driver to specify specification V1 by moving steering wheel 200 manually.
  • the target value S1 for the control element actuator corresponds to the internal target value 203 (T1).
  • the internal target value 203 (T 1) is a torque target value, for example.
  • an additional function for example a driver assistance function such as a lane departure warning system, can change setpoint S1.
  • the additional function outputs the request value 01, which leads to a difference 205, for example a torque difference, between positions 201 and 204.
  • the demand value 01 is a torque difference, for example.
  • the target value S1 for the control element actuator 110 is a sum 206 of the internal target value 203 (T1) and the difference 205 caused by the requirement value 01.
  • additional feedback may be provided to the driver via the steering wheel 200 to harmoniously recommend a lane keeping feature to the driver.
  • a vehicle manufacturer-specific, characteristic steering feel can be obtained.
  • Additional feedback on steering wheel 200 generated by an intervention by driver assistance is implicitly adapted to the vehicle manufacturer-specific, characteristic steering feel (eg, comfort mode, normal mode, or sport mode).
  • the feedback on the steering wheel will be more pronounced in sport mode than, for example, in comfort mode.
  • a method for operating the steering system is described below with reference to FIG. With this, for example, the functionalities mentioned as well as other functionalities of the driver-function interaction with the control element actuator and the steering gear actuator can be reached.
  • the vehicle is shown schematically in FIG.
  • the steering system which includes operating element actuator 110 and steering gear actuator 112, is shown schematically in FIG.
  • a driver 304 can specify a steering wheel angle 306 for the operating element actuator 110 via the steering wheel 200 as specification V1.
  • the steering wheel 200 also has the task of transmitting haptic feedback 309 to the driver, which is applied by the control element actuator 110 .
  • the driver 304 can specify an operating state 308 via the graphical user interface 114 .
  • the graphical user interface 114 provides the input E1.
  • a function 330 is provided in the example, which uses the target value T3 for influencing the control element actuator 110 and the target value T4 for influencing the steering gear actuator 112 as input signals.
  • the target value T3 is determined by the function for influencing the control element actuator 110 .
  • the target value T4 is determined by the function for influencing the behavior of the steering gear actuator 112.
  • the function for influencing control element actuator 110 and the function for influencing the behavior of steering gear actuator 112 are shown as a function 320 in FIG.
  • Function 320 can be, for example, a yaw rate controller for a lane departure warning system, which plans a trajectory based on environment sensors, converts this into one or more target yaw rates and, by adapting the target values T3 or T4, performs lateral guidance of the vehicle with a steer-by-wire steering system influences that a difference between a desired and an actual yaw rate is minimized or that differences between several mutually associated desired and actual yaw rates are minimized.
  • a yaw rate controller for a lane departure warning system which plans a trajectory based on environment sensors, converts this into one or more target yaw rates and, by adapting the target values T3 or T4, performs lateral guidance of the vehicle with a steer-by-wire steering system influences that a difference between a desired and an actual yaw rate is minimized or that differences between several mutually associated desired and actual yaw rates are minimized.
  • Operating element actuator 110 is designed to output a control variable 322 for steering wheel 200 .
  • the control variable 322 can be used to give the driver 304 haptic feedback, e.g. by turning or vibrating the steering wheel 200 .
  • Steering wheel 200 is designed to output an actual value for the angle set by driver 304 as specification V1, as described with reference to FIG.
  • the steering wheel 200 is designed to transmit the haptic feedback 309 to the driver, which results from the setpoint S1.
  • Steering wheel 200 and operating element actuator 110 are designed, for example, to set setpoint S1 using control variable 322 .
  • the function 320 can, for example, pursue the goal of returning the steering wheel from V1 to the position 204 in the case of HandsOff or of generating a steering feel that returns to the position 204 (haptic feedback) in the case of HandsOn. To do this, function 330 sends a corresponding request value of 01.
  • the steering wheel 200 and the operating element actuator 110 can also be designed to generate the haptic feedback, e.g. as a vibration, for the driver 304 without changing the basic steering feel.
  • the haptic feedback e.g. as a vibration
  • the steering gear actuator 112 is designed to output a control variable 324 for a deflection of at least one steerable wheel.
  • a control variable 324 for a deflection of at least one steerable wheel.
  • Control variable 322 changes a state of steering wheel 200
  • control variable 324 changes vehicle state 310.
  • setpoint value S1 for control element actuator 110 in steering system 302 is determined as a function of target value T 1 for the behavior of steering wheel 200 . Provision can be made for this target value T1 to be determined as a function of the specification V1.
  • the setpoint value S1 for the operating element actuator 110 is also determined as a function of the first requirement value 01 in the example.
  • the first requirement value 01 is determined as a function of the target value T3 for influencing the control element actuator 110 .
  • function 320 includes the function for influencing control element actuator 110.
  • function 320 is the yaw rate controller.
  • operating element actuator 110 is activated with control variable 322 depending on setpoint value S1.
  • control variable 322 is a torque for steering wheel 200.
  • control variable 324 is a torque for a steerable wheel or for a plurality of steerable wheels of the vehicle.
  • setpoint value S2 for steering gear actuator 112 in steering system 302 is determined as a function of target value T2 for the behavior of the steering gear actuator. Provision can be made to determine this target value T2 for the behavior of the steering gear actuator as a function of the specification V1 of the operating element. In the example, setpoint value S2 for steering gear actuator 112 is also determined as a function of second requirement value 02.
  • the second requirement value 02 is determined as a function of the target value T4 for influencing the behavior of the steering gear actuator 112.
  • the function 320 includes the function for influencing the behavior of the steering gear actuator 112 of the vehicle.
  • the function 320 is the yaw rate controller.
  • the steering gear actuator 112 is controlled with the control variable 324 as a function of the setpoint value S2.
  • the steering system 302 outputs a state of the steering system. This is denoted by Z1 in FIG.
  • state Z1 includes control variable 322 and control variable 324 and specification V1.
  • State Z1 can include other system states and other signals.
  • the steering system 302 outputs the target value T1 for the behavior of the operating element 110 and the target value T2 for the behavior of the steering gear actuator 112 .
  • a logic 330 is provided for the calculation of the first requirement value 01 and the second requirement value 02 .
  • the logic 330 determines the first requirement value 01 and the second requirement value 02 depending on the state Z1, the target value T3 for the operating element actuator 110, the target value T4 for influencing the behavior of the steering gear actuator 112, the target value T1 for the behavior of the operating element 110, the target value T2 for the behavior of the steering gear actuator 112 and the desired operating mode E1.
  • the method provides that the target value S1 for the operating element actuator 110 of the steering system 302 is determined and the operating element actuator 110 is controlled as a function of the target value S1 for the operating element actuator 110 .
  • the method provides that the target value S2 for the steering gear actuator 112 of the steering system 302 is determined and the steering gear actuator 112 is controlled as a function of the target value S2 for the steering gear actuator 112 .
  • the setpoint value S1 for the control element actuator 110 is determined as a function of the target value T 1 , which results from the specification V1, among other things, and as a function of the first requirement value 01.
  • the desired value S2 for the steering gear actuator 112 is determined as a function of the target value T2 for the behavior of the steering gear actuator, which results, among other things, from the specification V1, and as a function of the second requirement value O2. Aspects of the calculation of the first requirement value 01 and the second requirement value 02 in the method, in particular aspects of the logic 330, are shown in FIG.
  • a deviation D between the target value T4 for influencing the behavior of the steering gear actuator 112 and the target value T2 for the behavior of the steering gear actuator 112 is determined in a step 402 .
  • This target value T4 is specified by function 320 in the example.
  • the deviation D is a normalized difference between these target values and has values between 0 and 1 in the example.
  • the deviation D can also be determined as a function of the state Z1.
  • a step 404 at least one component for determining the first requirement value 01 and/or the second requirement value 02 as a function of the deviation D is determined.
  • the first requirement value 01 and the second requirement value 02 are then determined as a function of at least one of these components.
  • the target value T3 for the control element actuator 110 is determined as a function of the function 320 and the first requirement value 01 is determined as a function of a sum S of the target value T3 for the control element actuator 110 with a first component K1 that is independent of the deviation D.
  • the first component K1 is an internal steering wheel angle requirement value. This can be applied to take a specific steering wheel behavior into account. As a result, in certain situations, for example when the driver suddenly lets go of the steering wheel 200 with a large steering angle, a slow turning back of the steering wheel 200 can be parameterized.
  • the first component K1 can also be zero.
  • the first requirement value 01 is determined as a function of a product P1 of the sum S with a second component K2 that changes as a function of the deviation D.
  • the component K2 is a function of the deviation D in the example Steering wheel behavior or steering feel be parameterized. For example, when the deviation D increases, the function can lead to decreasing values of the component K2. Since this change acts at steering wheel level, ie influences steering wheel behavior or steering feel, and does not ensure that the driver has access to the steerable wheels, steering wheel behavior or steering feel can be parameterized by a variety of different functions.
  • the sum S is a raw value for a steering wheel angle request value.
  • the second component K2 is a factor with which the raw value is weighted.
  • the second component K2 decreases as the deviation D increases.
  • the target value T3 for the control element actuator 110 is therefore only corrected by the steering wheel angle request value.
  • the second component K2 is determined, for example, as a function of an applicable characteristic curve that maps the deviation D to a value for the second component K2. This defines a behavior of the steering wheel 200 in the direction of the angle specified by the function.
  • Figure 5 shows an exemplary parameterization for the second component K2.
  • the second requirement value O2 is determined as a function of a product P2 of the target value T2 for the behavior of the steering gear actuator with a third component K3 that changes as a function of the deviation D.
  • the third component K3 is a function of the deviation D.
  • the parameters for the third component K3 can decrease as the deviation D increases.
  • the third component K3 is a compensation value for the target value T2 for the behavior of the steering gear actuator.
  • the third component K3 decreases as the deviation D increases. This means that if the deviation D is large, the driver's specification V1 is taken into account to a greater extent.
  • the second requirement value 02 is determined depending on a difference D between this product P2 and the target value T4 for influencing the behavior of the steering gear actuator 112 .
  • the second requirement value 02 is determined as a function of a product P3 of the difference D with a fourth component K4 that changes as a function of the deviation D.
  • the fourth component K4 is a factor with which the difference between the target value T4 for influencing the behavior of the steering gear actuator 112 and the target value T2 for the behavior of the steering gear actuator is taken into account.
  • the fourth component K4 decreases as the deviation D increases.
  • the fourth component K4 is determined, for example, as a function of an applicable characteristic curve that maps the deviation D to a value for the fourth component K4. This applies the manner in which the driver regains control when their intent differs from that of the function. As a result, for example, an extent of the deviation D is applied from which the driver regains access to the steered wheels. This parameterizes, for example, a speed at which control is regained.
  • Figure 6 shows an exemplary parameterization for the fourth component K4.
  • step 404 it can be provided that the input E1 is recorded.
  • the control element actuator 110 is controlled as a function of the first requirement value 01 and the steering gear actuator 112 is controlled independently of the second requirement value 02.
  • the second component K2 is determined to be different from zero.
  • the first requirement value 01 is therefore not equal to zero.
  • the control element actuator 110 is activated depending on the first requirement value 01.
  • the fourth component K4 is determined to be zero.
  • the second requirement value 02 is thus zero.
  • the steering gear actuator is activated independently of the second requirement value 02.
  • the first operating mode is parameterized in particular by the selection of the components in such a way that a driver input via the steering wheel acts directly or synchronously on the set angle on the steerable wheels of the vehicle and the function, for example for lane assistance in this operating mode, only influences the steering wheel behavior in order to influence vehicle behavior.
  • the second component K2 is determined in such a way that the second component K2 is different from zero.
  • the fourth component K4 is determined in such a way that the fourth component K4 is permanently set to zero.
  • control element actuator 110 can be activated at least temporarily as a function of first requirement value 01 and steering gear actuator 112 at least temporarily as a function of second requirement value 02.
  • the second component K2 is determined in such a way that the second component K2 is at least temporarily different from zero.
  • the fourth component K4 is determined in such a way that the fourth component K4 differs from zero at least at times.
  • the second operating mode is a comfort mode in the example.
  • the function can provide a threshold value for lane assistance, for example, which defines a range within which the function can change the angle of the vehicle set on the steerable wheels independently of the driver, without feedback being given to the driver via the steering wheel .
  • This parameter can be applied in the example.
  • the components are parameterized in such a way that the driver slowly regains the coupling to the angle set for the steerable wheels when an intervention in the function is ended. For example, by cross winds or inclined Roadside-related wheel steering angle corrections can thus be carried out conveniently without feedback to the driver on the steering wheel.
  • the steering wheel angle on the steering wheel 200 remains static in the desired position of 0°, for example. If the driver takes over lateral vehicle control again, i.e. the driver makes an input that differs from the desired steering wheel position, in this operating mode the penetration of the function on the steerable wheels is gradually faded out, so that the driver gradually takes over the vehicle lateral control via the steerable wheels given angle.
  • steps 402 and 404 are executed repeatedly during operation of the vehicle.
  • the steering system can be a steer-by-wire system that has two separate interfaces: an interface for the control element actuator 110 and an interface for the steering gear actuator 112.
  • the function can be implemented particularly well, especially in contrast to an interface for a request value for a torsion of a torsion bar or for a demand value for a torque of a drive for the steering gear or for a demand value for a gear position of the steering gear.
  • FIG. 7 shows a schematic representation of a vehicle 700 that includes the device 100 .
  • the vehicle 700 includes a steering system 702.
  • the steering system 702 includes the operating element actuator 110 and the steering gear actuator 112.
  • the operating element actuator 110 and the steering gear actuator 112 are connected to the device 100 in the example via data lines represented by solid lines.
  • vehicle 700 includes a yaw rate sensor 704 which is designed to detect the instantaneous yaw rate of vehicle 700 .
  • a yaw rate sensor 704 which is designed to detect the instantaneous yaw rate of vehicle 700 .
  • At least one other sensor can also be provided, with which the instantaneous yaw rate of vehicle 700 can be calculated from a model.
  • the vehicle 700 includes at least one sensor 706 which is designed to capture information about the surroundings of the vehicle 700 .
  • the at least one sensor 706 can include the camera, a radar sensor for the radar system or the LiDAR system.
  • the sensor data e.g. from captured images, can be processed in the device 100 or e.g. in the radar system or LiDAR system.
  • Device 100 can include, for example, the yaw rate controller for the lane departure warning system, which uses data from yaw rate sensor 704 and the at least one sensor 706 as an environment sensor to determine target values T3 and T4.
  • the vehicle 700 includes two rear wheels 708 and two front wheels 710.
  • the rear wheels 708 are not steerable in the example.
  • the front wheels 710 can be steered by the device 100 via the steering system 702 as described.
  • the rear wheels 708 can also be steered by the device 100 via the steering system 702.
  • the data lines can be designed as part of a controller area network, CAN, bus system or another form of data transmission.

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Abstract

Vorrichtung und Verfahren zum Beeinflussen und/oder Betreiben eines Lenksystems insbesondere eines Steer-by-Wire Lenksystems für ein Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sollwert (S1) für einen Bedienelementaktuator (110) des Lenksystems unabhängig von einem Sollwert (S2) für einen Lenkgetriebeaktuator (112) bestimmt wird und der Bedienelementaktuator (110) abhängig vom Sollwert (S1) für den Bedienelementaktuator (110) angesteuert wird, dass der Sollwert (S2) für den Lenkgetriebeaktuator (112) des Lenksystems unabhängig vom Sollwert (S1) für den Bedienelementaktuator (110) bestimmt wird und der Lenkgetriebeaktuator (112) abhängig vom Sollwert (S2) für den Lenkgetriebeaktuator (112) angesteuert wird, wobei der Sollwert (S1) für den Bedienelementaktuator (110) abhängig von einem Zielwert (T1) für ein Verhalten eines Bedienelements (200) und abhängig von einem ersten Anforderungswert (O1) bestimmt wird, und der Sollwert (S2) für den Lenkgetriebeaktuator (112) abhängig von einem Zielwert (T2) für ein Verhalten des Lenkgetriebeaktuators (112) und abhängig von einem zweiten Anforderungswert (O2) bestimmt wird, und wobei der erste Anforderungswert (O1) abhängig von einem Zielwert (T3) einer Funktion (320) zur Beeinflussung des Bedienelementaktuators (110) und der zweite Anforderungswert (O2) abhängig von einem Zielwert (T4) einer Funktion (320) zur Beeinflussung eines Verhaltens des Lenkgetriebeaktuators (112) des Fahrzeugs bestimmt wird.

Description

Beschreibung
Titel
Vorrichtung und Verfahren zum Beeinflussen und/oder Betreiben eines
Lenksvstems und Lenksvstem insbesondere für ein Fahrzeug
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung und einem Verfahren zum Beeinflussen und/oder Betreiben eines Lenksystems und einem Lenksystem insbesondere für ein Fahrzeug.
WO 2014/115234 A1 und WO 2019/116453 A1 offenbaren Aspekte von Lenksystemen für Fahrzeuge. WO 2016/162902 offenbart Aspekte eines Fahrspurassistenzsystems für Fahrzeuge.
In derartigen Systemen werden Funktionen eingesetzt, die situativ entweder einer durch ein Bedienelement eingestellten Fahrervorgabe folgende Lenkeinschläge an Rädern von Fahrzeugen einstellen, oder davon abweichende Lenkeinschläge mit oder ohne Rückmeldung durch das Lenkrad an den Fahrer stellen.
Offenbarung der Erfindung
Durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche wird eine Interaktion zwischen dem Fahrer und einer Funktion, die eine Vorgabe des Fahrers situativ umsetzen oder verändert stellen kann, verbessert.
Ein Verfahren zum Beeinflussen und/oder Betreiben eines Lenksystems insbesondere eines Steer-by-Wire Lenksystems für ein Fahrzeug, sieht vor, dass ein Sollwert für einen Bedienelementaktuator des Lenksystems unabhängig von einem Sollwert für einen Lenkgetriebeaktuator bestimmt wird und der Bedienelementaktuator abhängig vom Sollwert für den Bedienelementaktuator angesteuert wird, dass der Sollwert für den Lenkgetriebeaktuator des Lenksystems unabhängig vom Sollwert für den Bedienelementaktuator bestimmt wird und der Lenkgetriebeaktuator abhängig vom Sollwert für den Lenkgetriebeaktuator angesteuert wird, wobei der Sollwert für den Bedienelementaktuator abhängig von einem Zielwert für ein Verhalten eines Bedienelements und abhängig von einem ersten Anforderungswert bestimmt wird, und der Sollwert für den Lenkgetriebeaktuator abhängig von einem Zielwert für ein Verhalten des Lenkgetriebeaktuators und abhängig von einem zweiten Anforderungswert bestimmt wird, und wobei der erste Anforderungswert abhängig von einem Zielwert einer Funktion zur Beeinflussung des Bedienelementaktuators und der zweite Anforderungswert abhängig von einem Zielwert einer Funktion zur Beeinflussung eines Verhaltens des Lenkgetriebeaktuator des Fahrzeugs bestimmt wird. Dadurch ist der Bedienelementaktuator, beispielsweise ein Lenkradaktuator oder ein Force- Feedback-Joystick, in einem Steer-by-wire System völlig unabhängig von dem Lenkgetriebeaktuator ansteuerbar.
Es kann vorgesehen sein, dass die Sollwerte unabhängig voneinander durch die Anforderungswerte beeinflusst und/oder vorgegeben werden. Dadurch werden der Bedienelementaktuator und der Lenkgetriebeaktuator unabhängig voneinander durch die Anforderungswerte beeinflusst oder nur durch die Anforderungswerte vorgegeben.
Durch die folgenden Aspekte wird ein insbesondere für einen Fahrzeughersteller charakteristisches Verhalten im Übergang von der Funktion zur Kontrolle durch den Fahrer erreicht.
In einem Aspekt ist vorgesehen, dass eine Abweichung zwischen dem Zielwert für das Verhalten des Lenkgetriebeaktuators und dem Zielwert der Funktion zur Beeinflussung des Verhaltens des Lenkgetriebeaktuator bestimmt wird, wobei der erste Anforderungswert und/oder zweite Anforderungswert abhängig von der Abweichung bestimmt wird. Das Verhalten des Lenkgetriebeaktuators wird dadurch abhängig von der Abweichung unterschiedlich eingestellt. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der erste Anforderungswert abhängig von einer Summe des Zielwerts der Funktion zur Beeinflussung des Bedienelementaktuators mit einer von der Abweichung unabhängigen ersten Komponente und/oder abhängig von einem Produkt der Summe oder des Zielwerts für den Bedienelementaktuator mit einer sich abhängig von der Abweichung ändernden zweiten Komponente bestimmt wird. Dies ermöglicht es, den Übergang zwischen Fahrer und Funktion zu gestalten.
Vorzugsweise ist die zweite Komponente eine Funktion der Abweichung. Dies ermöglicht ein fading in oder ein fading out des Einflusses des Fahrers oder der Funktion auf den Bedienelementaktuator.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der zweite Anforderungswert abhängig von einem Produkt des zweiten Zielwerts für den Lenkgetriebeaktuator mit einer sich abhängig von der Abweichung ändernden dritten Komponente und/oder abhängig von einer Differenz zwischen diesem Produkt und dem Zielwert für den Lenkgetriebeaktuator bestimmt wird. Dies ermöglicht es, den Übergang zwischen Fahrer und Funktion zu gestalten.
Vorzugsweise ist die dritte Komponente eine Funktion der Abweichung. Dies ermöglicht ein fading in oder ein fading out des Einflusses des Fahrers auf den Lenkgetriebeaktuator.
Vorzugsweise wird der zweite Anforderungswert abhängig von einem Produkt der Differenz mit einer sich abhängig von der Abweichung ändernden vierten Komponente bestimmt. Dies ermöglicht es, den Übergang zwischen Fahrer und Funktion verbessert zu gestalten.
Vorzugsweise nimmt die vierte Komponente mit zunehmender Abweichung ab. Dies ermöglicht ein fading in oder ein fading out des Einflusses der Funktion auf den Lenkgetriebeaktuator.
In einem Aspekt wird eine Eingabe insbesondere eines Nutzers erfasst, wobei abhängig von der Eingabe in einem ersten Betriebsmodus der Bedienelementaktuator abhängig vom ersten Anforderungswert und der Lenkgetriebeaktuator unabhängig vom zweiten Anforderungswert angesteuert wird oder in einem zweiten Betriebsmodus der Bedienelementaktuator zumindest zeitweise abhängig vom ersten Anforderungswert und der Lenkgetriebeaktuator zumindest zeitweise abhängig vom zweiten Anforderungswert angesteuert wird oder in einem dritten Betriebsmodus der Bedienelementaktuator mit einem konstanten ersten Anforderungswert und der Lenkgetriebeaktuator zumindest zeitweise abhängig vom zweiten Anforderungswert angesteuert wird. Dadurch ist das Verhalten der Funktion und somit der Einfluss durch den Fahrer auf die Querführung des Fahrzeugs situativ anpassbar.
Eine Vorrichtung zum Beeinflussen und/oder Betreiben eines Lenksystems insbesondere eines Steer-by-Wire Lenksystems für ein Fahrzeug umfasst eine Recheneinrichtung, die ausgebildet ist, das Verfahren auszuführen. Ein Lenksystem, insbesondere eines Steer-by-Wire Lenksystems für ein Fahrzeug, kann diese Vorrichtung umfassen.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Betreiben eines Lenksystems,
Fig. 2 eine schematische Darstellung von Aspekten des Lenksystems,
Fig. 3 Aspekte eines Verfahrens zum Betreiben des Lenksystems.
Fig. 4 Aspekte des Verfahrens zum Bestimmen von Anforderungswerten,
Fig. 5 stellt eine beispielhafte Parametrierung für eine Komponente dar,
Fig. 6 stellt eine beispielhafte Parametrierung für eine andere Komponente dar Fig. 7 stellt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs dar, das die Vorrichtung umfasst.
In Figur 1 ist eine Vorrichtung 100 zum Betreiben eines Lenksystems insbesondere für ein Fahrzeug schematisch dargestellt.
Die Vorrichtung 100 umfasst eine Recheneinrichtung 102 und eine Ansteuereinrichtung 104.
Die Vorrichtung 100 umfasst zudem eine Eingabeeinrichtung 106 und eine Schnittstelle 108. Die Vorrichtung 100 kann ein Steuergerät sein, mit dem das Lenksystem des Fahrzeugs ansteuerbar ist.
Die Recheneinrichtung 102 ist ausgebildet, einen Sollwert S1 für einen Bedienelementaktuator 110 des Lenksystems zu bestimmen. Die Recheneinrichtung 102 ist ausgebildet, einen Sollwert S2 für einen Lenkgetriebeaktuator 112 des Lenksystems zu bestimmen. Die Recheneinrichtung 102 ist ausgebildet, den Sollwert S1 für den Bedienelementaktuator 110 abhängig von einem internen Zielwert T 1 für ein Verhalten eines Bedienelements, beispielsweise eines Lenkradaktuators oder eines Force-Feedback-Joysticks, zu bestimmen. Die Recheneinrichtung 102 ist ausgebildet, den Sollwert S2 für den Lenkgetriebeaktuator 112 abhängig von einem weiteren internen Zielwert T2 für ein Verhalten des Lenkgetriebeaktuators 112 zu bestimmen.
Die Eingabeeinrichtung 106 ist im Beispiel über eine graphische Nutzerschnittstelle 114 beispielsweise ein Menü eines Fahrerassistenzsystems bedienbar.
Es kann vorgesehen sein, den Zielwert T 1 für das Verhalten des Bedienelements abhängig von einer Vorgabe V1 eines Fahrers zu bestimmen. Die Recheneinrichtung 102 ist zudem ausgebildet, den Sollwert S1 für den Bedienelementaktuator 110 abhängig von einem ersten Anforderungswert 01 einer Funktion zu bestimmen, die im Folgenden beschrieben wird. Die Recheneinrichtung 102 ist zudem ausgebildet, den ersten Anforderungswert 01 abhängig von einem Zielwert T3 einer Funktion zur Beeinflussung des Bedienelementaktuators 110 zu bestimmen.
Es kann vorgesehen sein, den Zielwert T2 für das Verhalten des Lenkgetriebeaktuators 112 abhängig von der Vorgabe V1 zu bestimmen. Die Recheneinrichtung 102 ist zudem ausgebildet, den Sollwert S2 abhängig von einem zweiten Anforderungswert 02 der Funktion wie im Folgenden beschrieben zu bestimmen. Die Recheneinrichtung 102 ist zudem ausgebildet, den zweiten Anforderungswert 02 abhängig von wenigstens einem Zielwert T4 einer Funktion zur Beeinflussung eines Verhaltens des Lenkgetriebeaktuators 112 des Fahrzeugs zu bestimmen.
Die Recheneinrichtung 102 kann ausgebildet sein, den Sollwert S1 und den Sollwert S2 unabhängig voneinander zu bestimmen. Die Recheneinrichtung 102 kann ausgebildet sein, den Sollwert S1 und den Sollwert S2 unabhängig voneinander durch die jeweiligen Anforderungswerte zu beeinflussen und/oder vorzugeben.
Die Recheneinrichtung 102 ist ausgebildet, eine Eingabe E1 insbesondere eines Nutzers insbesondere über die Nutzerschnittstelle 114 zu erfassen. Die Recheneinrichtung 102 ist ausgebildet, das Lenksystem abhängig von der Eingabe E1 in einem der im Folgenden beschriebenen Betriebsmodi zu betreiben.
Die Ansteuereinrichtung 104 ist ausgebildet, den Bedienelementaktuator 110 abhängig vom Sollwert S1 für den Bedienelementaktuator 110 anzusteuern. Die Ansteuereinrichtung 104 ist ausgebildet, den Lenkgetriebeaktuator 112 abhängig vom Sollwert S2 für den Lenkgetriebeaktuator 112 anzusteuern.
Figur 2 stellt eine schematische Darstellung von Aspekten des Lenksystems dar. In Figur 2 ist beispielhaft für das Bedienelement ein Lenkradaktuator mit Lenkrad 200, und eine Grundstellung an einer Position 201 für den Bedienelementaktuator 110 dargestellt.
In dem in Figur 2 dargestellten Beispiel ist das Lenkrad 200 um die Vorgabe V1 des Fahrers in eine Position 202 gedreht. Die interne Lenkfunktionalität berechnet einen internen Zielwert 203 (T 1), beispielsweise ein Drehmoment- Zielwert, welcher das Lenkrad im Fall von HandsOff zurück zu der Position 201 führt bzw. im Fall von HandsOn ein rückstellendes Lenkgefühl erzeugt. Dies entspricht einem grundlegenden Lenkradverhalten bzw. einem Basis-Lenkgefühl. HandsOff bedeutet in diesem Kontext z.B. einen Betriebsmodus, der es dem Fahrer ermöglicht, die Hand bzw. die Hände vom Lenkrad 200 zu nehmen. HandsOn bedeutet in diesem Kontext z.B. einen Betriebsmodus, der es dem Fahrer ermöglicht, die Vorgabe V1 durch manuelles Bewegen des Lenkrads 200 vorzugeben. Der Sollwert S1 für den Bedienelementaktuator entspricht in diesem Fall dem internen Zielwert 203 (T1). Der interne Zielwert 203 (T 1) ist beispielsweise ein Drehmoment-Zielwert.
In dem in Figur 2 dargestellten Beispiel kann eine zusätzliche Funktion, beispielsweise eine Fahrerassistenzfunktion wie ein Spurhalteassistent, den Sollwert S1 verändern.
Im dargestellten Beispiel kann vorgesehen sein, dass im Fall von HandsOff das Lenkrad von V1 auf eine Position 204 zurückgeführt wird. Im dargestellten Beispiel kann vorgesehen sein, dass im Fall von HandsOn ein auf die Position 204 rückstellendes Lenkgefühl erzeugt wird. Beispielsweise gibt die zusätzliche Funktion den Anforderungswert 01 aus, der zu einer Differenz 205, beispielsweise ein Drehmoment-Differenz, zwischen den Positionen 201 und 204 führt. Der Anforderungswert 01 ist beispielsweise ein Drehmoment-Differenz.
Der Sollwert S1 für den Bedienelementaktuator 110 ist in diesem Beispiel eine Summe 206 des Internen Zielwerts 203 (T1) und der durch den Anforderungswert 01 hervorgerufenen Differenz 205.
Damit sind beispielsweise die folgenden Funktionalitäten realisierbar:
In vollautomatischen Situationen, insbesondere in Situationen, in denen das Lenkrad 200 nicht vom Fahrer bewegt wird, kann eine sich angenehm anfühlende Lenkradwinkelregelung erfolgen.
In Situationen, in denen das Lenkrad 200 vom Fahrer bewegt wird, kann eine zusätzliche Rückmeldung über das Lenkrad 200 an den Fahrer ausgegeben werden, um an den Fahrer auf harmonische Weise eine Empfehlung einer Spurhaltefunktion auszugeben.
Es kann insbesondere bei einem Eingriff der Fahrerassistenzfunktion ein fahrzeugherstellerspezifisches, charakteristisches Lenkgefühl erhalten werden. Eine durch einen Eingriff der Fahrerassistenz erzeugte, zusätzliche Rückmeldung am Lenkrad 200 wird implizit an das fahrzeugherstellerspezifische, charakteristische Lenkgefühl (z.B. Komfortmodus, Normalmodus oder Sportmodus) angepasst. Dadurch wird die Rückmeldung am Lenkrad im Sportmodus ausgeprägter als z.B. im Komfortmodus sein.
Ein Verfahren zum Betreiben des Lenksystems wird im Folgenden mit Bezug auf Figur 3 beschrieben. Mit diesem sind beispielsweise die genannten Funktionalitäten als auch weitere Funktionalitäten der Fahrer-Funktions- Interaktion mit dem Bedienelementaktuator als auch dem Lenkgetriebeaktuator erreichbar.
In Figur 3 ist das Fahrzeug schematisch dargestellt und mit dem Bezugszeichen 300 bezeichnet. Das Lenksystem, das den Bedienelementaktuator 110 und den Lenkgetriebeaktuator 112 umfasst ist in Figur 3 schematisch dargestellt und mit Bezugszeichen 302 bezeichnet. Ein Fahrer 304 kann im Beispiel dem Bedienelementaktuator 110 einen Lenkradwinkel 306 über das Lenkrad 200 als Vorgabe V1 vorgeben. Das Lenkrad 200 hat zudem die Aufgabe dem Fahrer eine haptische Rückmeldung 309, welche vom Bedienelementaktuator 110 eingeprägt wird, zu übertragen. Der Fahrer 304 kann im Beispiel einen Betriebszustand 308 über die graphische Nutzerschnittstelle 114 vorgeben. Die Graphische Nutzerschnittstelle 114 liefert die Eingabe E1.
Zur Umsetzung der beschriebenen Funktionalitäten ist im Beispiel eine Funktion 330 vorgesehen, die den Zielwert T3 zur Beeinflussung des Bedienelementaktuators 110 und den Zielwert T4 zur Beeinflussung des Lenkgetriebeaktuators 112 als Eingangssignale verwendet.
Zur Berechnung dieser Zielwerte T3 und T4 sind verschiedenste Ansätze möglich. Im Beispiel wird der Zielwert T3 durch die Funktion zur Beeinflussung des Bedienelementaktuators 110 bestimmt. Im Beispiel wird der Zielwert T4 durch die Funktion zur Beeinflussung des Verhaltens des Lenkgetriebeaktuators 112 bestimmt. Die Funktion zur Beeinflussung des Bedienelementaktuators 110 und die Funktion zur Beeinflussung des Verhaltens des Lenkgetriebeaktuators 112 sind in Figur 3 als eine Funktion 320 dargestellt. Die Funktion 320 kann beispielweise ein Gierratenregler für einen Spurhalteassistenten sein, der auf Basis von Umfeldsensoren eine Trajektorie plant, diese in eine oder mehrere Soll-Gierraten umrechnet und durch Anpassung der Zielwerte T3 bzw. T4 eine Querführung des Fahrzeugs mit einem Steer by Wire Lenksystem derartig beeinflusst, dass eine Differenz zwischen einer Soll- und einer Ist-Gierrate minimiert wird oder dass Differenzen zwischen mehreren einander zugeordneter Soll- und Ist-Gierraten minimiert werden.
Der Bedienelementaktuator 110 ist ausgebildet, eine Steuergröße 322 für das Lenkrad 200 auszugeben. Die Steuergröße 322 kann dazu dienen, dem Fahrer 304 eine haptische Rückmeldung, z.B. durch Drehen oder Vibrieren des Lenkrads 200 zu geben.
Das Lenkrad 200 ist ausgebildet, als Vorgabe V1 einen Istwert für den vom Fahrer 304 eingestellten Winkel, wie anhand der Figur 2 beschrieben, auszugeben. Das Lenkrad 200 ist ausgebildet, dem Fahrer die haptische Rückmeldung 309 zu übertragen, welches sich aus dem Sollwert S1 ergibt .
Das Lenkrad 200 und der Bedienelementaktuator 110 sind beispielsweise dazu ausgebildet, den Sollwert S1 mittels der Steuergröße 322 einzustellen.
Mit dem Zielwert T3 kann die Funktion 320 z.B. das Ziel verfolgen, dass Lenkrad im Fall von HandsOff von V1 auf die Position 204 zurückzuführen bzw. im Fall von HandsOn ein auf die Position 204 rückstellendes Lenkgefühl (haptische Rückmeldung) zu erzeugen. Die Funktion 330 sendet dazu einen entsprechenden Anforderungswert 01.
Das Lenkrad 200 und der Bedienelementaktuator 110 können auch dazu ausgebildet sein, dem Fahrer 304 die haptische Rückmeldung, z.B. als Vibration, zu generieren, ohne das Basis-Lenkgefühl zu verändern.
Der Lenkgetriebeaktuator 112 ist im Beispiel ausgebildet, eine Steuergröße 324 für eine Auslenkung wenigstens eines lenkbaren Rades auszugeben. Bei einem Fahrzeug, das statt oder zusätzlich zu einem lenkbaren Rad mit Ketten lenkbar ist, kann vorgesehen sein, dass eine dementsprechende Steuergröße für den Antrieb wenigstens eines Rades ausgegeben wird, das die Kette bewegt. Durch die Steuergröße 322 ändert sich ein Zustand des Lenkrads 200 und durch die Steuergröße 324 ändert sich der Fahrzeugzustand 310.
Im Beispiel wird der Sollwert S1 für den Bedienelementaktuator 110 im Lenksystem 302 abhängig vom Zielwert T 1 für das Verhalten des Lenkrads 200 bestimmt. Es kann vorgesehen sein, diesen Zielwert T1 abhängig von der Vorgabe V1 zu bestimmen. Der Sollwert S1 für den Bedienelementaktuator 110 wird im Beispiel zudem abhängig vom ersten Anforderungswert 01 bestimmt.
Der erste Anforderungswert 01 wird im Beispiel abhängig vom Zielwert T3 zur Beeinflussung des Bedienelementaktuators 110 bestimmt. Die Funktion 320 umfasst in diesem Beispiel die Funktion zur Beeinflussung des Bedienelementaktuators 110. Im Beispiel einer Spurhaltefunktion kann vorgesehen sein, dass die Funktion 320 der Gierratenregler ist.
Der Bedienelementaktuator 110 wird im Beispiel abhängig vom Sollwert S1 mit der Steuergröße 322 angesteuert. Die Steuergröße 322 ist im Beispiel ein Drehmoment für das Lenkrad 200. Die Steuergröße 324 ist im Beispiel ein Drehmoment für ein lenkbares Rad oder für mehrere lenkbare Räder des Fahrzeugs.
Im Beispiel wird der Sollwert S2 für den Lenkgetriebeaktuator 112 im Lenksystem 302 abhängig vom Zielwert T2 für das Verhalten des Lenkgetriebeaktuators bestimmt. Es kann vorgesehen sein, diesen Zielwert T2 für das Verhalten des Lenkgetriebeaktuators abhängig von der Vorgabe V1 des Bedienelements zu bestimmen. Der Sollwert S2 für den Lenkgetriebeaktuator 112 wird im Beispiel zudem abhängig vom zweiten Anforderungswert 02 bestimmt.
Der zweite Anforderungswert 02 wird abhängig vom Zielwert T4 zur Beeinflussung des Verhaltens des Lenkgetriebeaktuators 112 bestimmt. Die Funktion 320 umfasst in diesem Beispiel die Funktion zur Beeinflussung des Verhaltens des Lenkgetriebeaktuators 112 des Fahrzeugs. Im Beispiel der Spurhaltefunktion kann vorgesehen sein, dass die Funktion 320 der Gierratenregler ist. Der Lenkgetriebeaktuator 112 wird im Beispiel abhängig vom Sollwert S2 mit der Steuergröße 324 angesteuert.
Das Lenksystem 302 gibt im Beispiel einen Zustand des Lenksystems aus. Dieser ist in Figur 3 mit Z1 bezeichnet. Der Zustand Z1 umfasst im Beispiel die Steuergröße 322 und die Steuergröße 324 und die Vorgabe V1. Der Zustand Z1 kann weitere Systemzustände sowie weitere Signale umfassen. Das Lenksystem 302 gibt im Beispiel den Zielwert T1 für das Verhalten des Bedienelements 110 und den Zielwert T2 für das Verhalten des Lenkgetriebeaktuators 112 aus.
Für die Berechnung des ersten Anforderungswerts 01 und des zweiten Anforderungswerts 02 ist eine Logik 330 vorgesehen. Die Logik 330 bestimmt den ersten Anforderungswert 01 und den zweiten Anforderungswert 02 abhängig vom Zustand Z1, dem Zielwert T3 für den Bedienelementaktuator 110, dem Zielwert T4 zur Beeinflussung des Verhaltens des Lenkgetriebeaktuators 112, dem Zielwert T1 für das Verhalten des Bedienelements 110, dem Zielwert T2 für das Verhalten des Lenkgetriebeaktuators 112 sowie der gewünschten Betriebsart E1.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Betreiben des Fahrzeugs beschrieben.
Das Verfahren sieht vor, dass der Sollwert S1 für den Bedienelementaktuator 110 des Lenksystems 302 bestimmt wird und der Bedienelementaktuator 110 abhängig vom Sollwert S1 für den Bedienelementaktuator 110 angesteuert wird.
Das Verfahren sieht vor, dass der Sollwert S2 für den Lenkgetriebeaktuator 112 des Lenksystems 302 bestimmt wird und der Lenkgetriebeaktuator 112 abhängig vom Sollwert S2 für den Lenkgetriebeaktuator 112 angesteuert wird.
Der Sollwert S1 für den Bedienelementaktuator 110 wird abhängig vom Zielwert T 1 , welcher sich u.a. aus der Vorgabe V1 ergibt, und abhängig vom ersten Anforderungswert 01 bestimmt.
Der Sollwert S2 für den Lenkgetriebeaktuator 112 wird abhängig vom Zielwert T2 für das Verhalten des Lenkgetriebeaktuators, welcher sich u.a. aus der Vorgabe V1 ergibt, und abhängig vom zweiten Anforderungswert 02 bestimmt. In Figur 4 sind Aspekte der Berechnung des ersten Anforderungswerts 01 und des zweiten Anforderungswerts 02 im Verfahren insbesondere Aspekte der Logik 330 dargestellt.
Im Beispiel wird in einem Schritt 402 eine Abweichung D zwischen dem Zielwert T4 zur Beeinflussung des Verhaltens des Lenkgetriebeaktuator 112 und dem Zielwert T2 für das Verhalten des Lenkgetriebeaktuators 112 bestimmt. Dieser Zielwert T4 wird im Beispiel von der Funktion 320 vorgegeben. Die Abweichung D ist im Beispiel eine normierte Differenz dieser Zielwerte und weist im Beispiel Werte zwischen 0 und 1 auf. Die Abweichung D kann auch abhängig vom Zustand Z1 bestimmt werden.
In einem Schritt 404 wird wenigstens eine Komponente zur Bestimmung des ersten Anforderungswerts 01 und/oder des zweiten Anforderungswerts 02 abhängig von der Abweichung D bestimmt.
Anschließend wird der erste Anforderungswert 01 und der zweite Anforderungswert 02 abhängig von wenigstens einer dieser Komponenten bestimmt.
Im Beispiel wird abhängig von der Funktion 320 der Zielwert T3 für den Bedienelementaktuator 110 bestimmt und der erste Anforderungswert 01 abhängig von einer Summe S des Zielwerts T3 für den Bedienelementaktuator 110 mit einer von der Abweichung D unabhängigen ersten Komponente K1 bestimmt. Die erste Komponente K1 ist im Beispiel ein interner Lenkradwinkel- Anforderungswert. Dieser kann zur Berücksichtigung eines spezifischen Lenkradverhaltens appliziert werden. Dadurch kann in bestimmten Situationen, beispielsweise bei plötzlichem Loslassen des Lenkrads 200 durch den Fahrer bei großem Lenkeinschlag, ein langsames zurückdrehen des Lenkrads 200 parametriert werden. Die erste Komponente K1 kann auch Null sein.
Im Beispiel wird der erste Anforderungswert 01 abhängig von einem Produkt P1 der Summe S mit einer sich abhängig von der Abweichung D ändernden zweiten Komponente K2 bestimmt. Die Komponente K2 ist im Beispiel eine Funktion der Abweichung D. Die Funktion kann je nach Applikationswunsch bezüglich eines Lenkradverhaltens oder Lenkgefühls parametriert sein. Die Funktion kann beispielsweise bei Zunahme der Abweichung D zu abnehmenden Werten der Komponente K2 führen. Da diese Änderung auf Lenkradebene wirkt, d.h. ein Lenkradverhalten oder Lenkgefühl beeinflusst, und nicht einen Durchgriff des Fahrers auf die lenkbaren Räder sicherstellt, ist das Lenkradverhalten oder Lenkgefühl durch eine Vielfalt an verschiedenen Funktionen parametrierbar.
Die Summe S ist im Beispiel ein Rohwert für einen Lenkradwinkel- Anforderungswert. Die zweite Komponente K2 ist im Beispiel ein Faktor, mit dem der Rohwert gewichtet wird. Die zweite Komponente K2 nimmt im Beispiel mit zunehmender Abweichung D ab. Die zweite Komponente K2 hat im Beispiel einen Wertebereich von 1 bis 0. Das bedeutet, wenn die Abweichung Null ist, ist die zweite Komponente K2 = 1. Damit wird der Zielwert T3 für den Bedienelementaktuator 110 nur um den Lenkradwinkel-Anforderungswert korrigiert.
Die zweite Komponente K2 wird beispielsweise abhängig von einer applizierbaren Kennlinie bestimmt, die die Abweichung D auf einen Wert für die zweite Komponente K2 abbildet. Dies legt ein Verhalten des Lenkrads 200 in Richtung des von der Funktion vorgegebenen Winkels fest.
Figur 5 stellt eine beispielhafte Parametrierung für die zweite Komponente K2 dar.
Der zweite Anforderungswert 02 wir im Beispiel abhängig von einem Produkt P2 des Zielwerts T2 für das Verhalten des Lenkgetriebeaktuators mit einer sich abhängig von der Abweichung D ändernden dritten Komponente K3 bestimmt. Die dritte Komponente K3 ist im Beispiel eine Funktion der Abweichung D. Die dritte Komponente K3 kann bei Zunahme der Abweichung D abnehmend parametriert sein. Die dritte Komponente K3 ist im Beispiel ein Kompensationswert für den Zielwert T2 für das Verhalten des Lenkgetriebeaktuators. Die dritte Komponente K3 nimmt im Beispiel mit zunehmender Abweichung D ab. Das bedeutet, bei großer Abweichung D wird die Vorgabe V1 des Fahrers stärker berücksichtigt. Im Beispiel wird der zweite Anforderungswert 02 abhängig von einer Differenz D zwischen diesem Produkt P2 und dem Zielwert T4 zur Beeinflussung des Verhaltens des Lenkgetriebeaktuators 112 bestimmt.
Der zweite Anforderungswert 02 wird im Beispiel abhängig von einem Produkt P3 der Differenz D mit einer sich abhängig von der Abweichung D ändernden vierten Komponente K4 bestimmt. Die vierte Komponente K4 ist im Beispiel ein Faktor, mit dem der Unterschied zwischen dem Zielwert T4 zur Beeinflussung des Verhaltens des Lenkgetriebeaktuator 112 und dem Zielwert T2 für das Verhalten des Lenkgetriebeaktuators berücksichtigt wird. Die vierte Komponente K4 nimmt im Beispiel mit zunehmender Abweichung D ab.
Die vierte Komponente K4 wird beispielsweise abhängig von einer applizierbaren Kennlinie bestimmt, die die Abweichung D auf einen Wert für die vierte Komponente K4 abbildet. Dadurch wird die Art und Weise appliziert, in welcher der Fahrer die Kontrolle zurückgewinnt, wenn seine Absicht von der der Funktion abweicht. Dadurch wird beispielsweise ein Ausmaß der Abweichung D appliziert, ab der der Fahrer den Durchgriff auf die gelenkten Räder zurückerhält. Dadurch wird beispielsweise eine Geschwindigkeit parametriert, mit der die Kontrolle zurückgewonnen wird.
Figur 6 stellt eine beispielhafte Parametrierung für die vierte Komponente K4 dar.
Im Schritt 404 kann vorgesehen sein, dass die Eingabe E1 erfasst wird.
Abhängig von der Eingabe E1 kann vorgesehen sein, in einem ersten Betriebsmodus den Bedienelementaktuator 110 abhängig vom ersten Anforderungswert 01 und den Lenkgetriebeaktuator 112 unabhängig vom zweiten Anforderungswert 02 anzusteuern. Beispielsweise wird die zweite Komponente K2 von Null verschieden bestimmt. Damit ist der erste Anforderungswert 01 ungleich Null. Das bedeutet die Ansteuerung des Bedienelementaktuators 110 ist abhängig vom ersten Anforderungswert 01. Beispielsweise wird die vierte Komponenten K4 zu Null bestimmt. Damit ist der zweite Anforderungswert 02 Null. Das bedeutet die Ansteuerung des Lenkgetriebeaktuators ist unabhängig vom zweiten Anforderungswert 02. Es kann vorgesehen sein, dass die Funktion für eine Fahrspurassistenz in diesem Betriebsmodus eine haptische Rückmeldung in Form einer Vibration am Lenkrad ausgibt. Diese Vibration ändert im Beispiel nicht den vom Fahrer am Lenkrad 200 eingestellter Winkel.
Der erste Betriebsmodus wird insbesondere durch die Wahl der Komponenten derart parametriert, dass eine Fahrervorgabe durch das Lenkrad direkt oder synchron auf den gestellten Winkel an den lenkbaren Rädern des Fahrzeugs wirkt und die Funktion beispielsweise für eine Fahrspurassistenz in diesem Betriebsmodus ausschließlich das Lenkradverhalten beeinflusst, um damit Einfluss auf das Fahrzeugverhalten zu nehmen.
Beispielsweise wird dabei die zweite Komponente K2 derart bestimmt, dass die zweite Komponente K2 von Null verschieden ist. Beispielsweise wird die vierte Komponente K4 derart bestimmt, dass die vierte Komponente K4 dauerhaft zu Null gesetzt wird.
Abhängig von der Eingabe E1 kann vorgesehen sein, in einem zweiten Betriebsmodus den Bedienelementaktuator 110 zumindest zeitweise abhängig vom ersten Anforderungswert 01 und den Lenkgetriebeaktuator 112 zumindest zeitweise abhängig vom zweiten Anforderungswert 02 anzusteuern. Beispielsweise wird die zweite Komponente K2 derart bestimmt, dass die zweite Komponente K2 zumindest zeitweise von Null verschieden ist. Beispielsweise wird die vierte Komponente K4 derart bestimmt, dass die vierte Komponente K4 zumindest zeitweise von Null verschieden ist.
Der zweite Betriebsmodus ist im Beispiel ein Komfortmodus. Im zweiten Betriebsmodus kann die Funktion beispielsweise für eine Fahrspurassistenz einen Schwellwert vorsehen, der einen Bereich definiert, innerhalb dem die Funktion den an den lenkbaren Rädern gestellten Winkel des Fahrzeugs unabhängig vom Fahrer ändern kann, ohne dass eine Rückmeldung über das Lenkrad an den Fahrer ausgegeben wird. Das bedeutet, der Fahrer ist in diesem durch den Schwellwert einstellbaren Bereich von den lenkbaren Rädern entkoppelt. Dieser Parameter ist im Beispiel applizierbar. Dadurch werden die Komponenten derart parametriert, dass der Fahrer beim Beenden eines Eingriffs der Funktion langsam die Kopplung zu den lenkbaren Rädern gestellten Winkel zurückerhält. Beispielsweise werden durch Seitenwind oder geneigte Fahrbahnseiten bedingte Radlenkwinkelkorrekturen dadurch komfortabel ohne Rückmeldung am Lenkrad an den Fahrer durchgeführt.
Abhängig von der Eingabe E1 kann vorgesehen sein, in einem dritten Betriebsmodus den Bedienelementaktuator 110 mit einem konstanten Anforderungswert 01 für den Bedienelementaktuator 110 und den Lenkgetriebeaktuator 112 zumindest zeitweise abhängig vom zweiten Anforderungswert 02 anzusteuern. Dazu kann vorgesehen sein, die erste Komponente K1 und die zweite Komponente K2 derart zu bestimmen, dass der erste Anforderungswert 01 konstant bleibt. Dadurch bleibt der Lenkradwinkel am Lenkrad 200 statisch in der gewünschten Position von z.B. 0°. Wenn der Fahrer die Fahrzeugquerführung wieder übernimmt, d.h. der Fahrer eine von der gewünschten Lenkradposition verschiedene Eingabe stellt, wird in diesem Betriebsmodus der Durchgriff der Funktion auf die lenkbaren Räder nach und nach ausgeblendet, so dass der Fahrer graduell die Fahrzeugquerführung über den an den lenkbaren Rädern gestellten Winkel zurückerhält.
Dies ist besonders für zumindest zeitweise autonomes Fahren, z.B. in SAE Level 3 oder Level 4 einsetzbar.
Es können auch andere Betriebsmodi vorgesehen sein.
Die Schritte 402 und 404 werden im Beispiel während des Betriebs des Fahrzeugs wiederholt ausgeführt.
Das Lenksystem kann ein Steer-by-Wire System sein, das zwei separate Schnittstellen aufweist: eine Schnittstelle für den Bedienelementaktuator 110 und eine Schnittstelle für den Lenkgetriebeaktuator 112. Mit diesen ist die Funktion besonders gut realisierbar, insbesondere im Gegensatz zu einer Schnittstelle für einen Anforderungswert auf eine Torsion eines Torsionsstabs oder für einen Anforderungswert auf ein Drehmoment eines Antriebs für das Lenkgetriebe oder für einen Anforderungswert auf eine Getriebeposition des Lenkgetriebes.
Figur 7 stellt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 700 dar, das die Vorrichtung 100 umfasst. Das Fahrzeug 700 umfasst ein Lenksystem 702. Das Lenksystem 702 umfasst den Bedienelementaktuator 110 und den Lenkgetriebeaktuator 112. Der Bedienelementaktuator 110 und der Lenkgetriebeaktuator 112 sind im Beispiel über mit durchgezogenen Linien dargestellte Datenleitungen mit der Vorrichtung 100 verbunden.
Das Fahrzeug 700 umfasst im Beispiel einen Gierraten-Sensor 704, der ausgebildet ist die momentane Gierrate des Fahrzeugs 700 zu erfassen. Es kann auch wenigstens ein anderer Sensor vorgesehen sein, mit dem die momentane Gierrate des Fahrzeugs 700 aus einem Modell errechenbar ist.
Das Fahrzeug 700 umfasst wenigstens einen Sensor 706, der ausgebildet ist, Information über eine Umgebung des Fahrzeugs 700 zu erfassen. Der wenigstens eine Sensor 706 kann die Kamera, ein Radarsensor für das Radarsystem oder das LiDAR System umfassen. Die Verarbeitung der Sensordaten, z.B. von erfassten Bildern, kann in der Vorrichtung 100 oder z.B. im Radarsystem oder LiDAR System erfolgen.
Diese Sensoren sind im Beispiel mit der Vorrichtung 100 über mit durchgezogener Linie dargestellte Datenleitungen verbunden. Die Vorrichtung 100 kann beispielweise den Gierratenregler für den Spurhalteassistenten umfassen, der mit Daten vom Gierraten-Sensor 704 und dem wenigstens einen Sensor 706 als Umfeldsensor die Zielwerte T3 und T4 bestimmt.
Im Beispiel umfasst das Fahrzeug 700 zwei Hinterräder 708 und zwei Vorderräder 710. Die Hinterräder 708 sind im Beispiel nicht lenkbar. Die Vorderräder 710 sind im Beispiel durch die Vorrichtung 100 über das Lenksystem 702 wie beschrieben lenkbar.
Es können auch zusätzlich zu den Vorderrädern 710 oder statt der Vorderräder 710 die Hinterräder 708 durch die Vorrichtung 100 über das Lenksystem 702 lenkbar sein.
Die Datenleitungen können als Teil eines Controller Area Network, CAN, Bussystems oder einer anderen Form der Datenübertragung ausgebildet sein.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Beeinflussen und/oder Betreiben eines Lenksystems (702) insbesondere eines Steer-by-Wire Lenksystems für ein Fahrzeug (700), dadurch gekennzeichnet, dass ein Sollwert (S1) für einen Bedienelementaktuator (110) des Lenksystems (702) unabhängig von einem Sollwert (S2) für einen Lenkgetriebeaktuator (112) bestimmt wird und der Bedienelementaktuator (110) abhängig vom Sollwert (S1) für den Bedienelementaktuator (110) angesteuert wird, dass der Sollwert (S2) für den Lenkgetriebeaktuator (112) des Lenksystems (702) unabhängig vom Sollwert (S1) für den Bedienelementaktuator (110) bestimmt wird und der Lenkgetriebeaktuator (112) abhängig vom Sollwert (S2) für den Lenkgetriebeaktuator (112) angesteuert wird, wobei der Sollwert (S1) für den Bedienelementaktuator (110) abhängig von einem Zielwert (T1) für ein Verhalten eines Bedienelements (200) und abhängig von einem ersten Anforderungswert (01) bestimmt wird, und der Sollwert (S2) für den Lenkgetriebeaktuator (112) abhängig von einem Zielwert (T2) für ein Verhalten des Lenkgetriebeaktuators (112) und abhängig von einem zweiten Anforderungswert (02) bestimmt wird, und wobei der erste Anforderungswert (01) abhängig von einem Zielwert (T3) einer Funktion (320) zur Beeinflussung des Bedienelementaktuators (110) und der zweite Anforderungswert (02) abhängig von einem Zielwert (T4) einer Funktion (320) zur Beeinflussung eines Verhaltens des Lenkgetriebeaktuators (112) des Fahrzeugs bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollwerte (S1, S2) unabhängig voneinander durch die Anforderungswerte (01, 02) beeinflusst und/oder vorgegeben werden.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abweichung (D) zwischen dem Zielwert (T2) für das Verhalten des Lenkgetriebeaktuators und dem Zielwert (T4) der Funktion (320) zur Beeinflussung des Verhaltens des Lenkgetriebeaktuators (112) bestimmt wird (402), wobei der erste Anforderungswert (01) und/oder zweite Anforderungswert (02) abhängig von der Abweichung (D) bestimmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anforderungswert (01) abhängig von einer Summe (S) des Zielwerts (T3) der Funktion (320) zur Beeinflussung des Bedienelementaktuators (110) mit einer von der Abweichung (D) unabhängigen ersten Komponente (K1) und/oder abhängig von einem Produkt (P1) der Summe (S) oder des Zielwerts (T3) für den Bedienelementaktuator (110) mit einer sich abhängig von der Abweichung (D) ändernden zweiten Komponente (K2) bestimmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Komponente (K2) eine Funktion der Abweichung (D) ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Anforderungswert (02) abhängig von einem Produkt (P2) des zweiten Zielwerts (T2) für den Lenkgetriebeaktuator (112) mit einer sich abhängig von der Abweichung (D) ändernden dritten Komponente (K3) und/oder abhängig von einer Differenz (D) zwischen diesem Produkt (P2) und dem Zielwert (T4) für den Lenkgetriebeaktuator (112) bestimmt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Komponente (K3) eine Funktion der Abweichung (D) ist.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Anforderungswert (02) abhängig von einem Produkt (P3) der Differenz (D) mit einer sich abhängig von der Abweichung (D) ändernden vierten Komponente (K4) bestimmt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Komponente (K4) mit zunehmender Abweichung (D) abnimmt.
10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eingabe (E1) insbesondere eines Nutzers erfasst wird (404), wobei abhängig von der Eingabe (E1) in einem ersten Betriebsmodus der Bedienelementaktuator (110) abhängig vom ersten Anforderungswert (01) und der Lenkgetriebeaktuator (112) unabhängig vom zweiten Anforderungswert (02) angesteuert wird oder in einem zweiten Betriebsmodus der Bedienelementaktuator (110) zumindest zeitweise abhängig vom ersten Anforderungswert (01) und der Lenkgetriebeaktuator (112) zumindest zeitweise abhängig vom zweiten Anforderungswert (02) angesteuert wird oder in einem dritten Betriebsmodus der Bedienelementaktuator (110) mit einem konstanten ersten Anforderungswert (01) und der Lenkgetriebeaktuator (112) zumindest zeitweise abhängig vom zweiten Anforderungswert (02) angesteuert wird.
11. Vorrichtung (100) zum Beeinflussen und/oder Betreiben eines Lenksystems insbesondere eines Steer-by-Wire Lenksystems für ein Fahrzeug (700), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) eine Recheneinrichtung umfasst, die ausgebildet ist, das Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche auszuführen.
12. Lenksystem (702), insbesondere eines Steer-by-Wire Lenksystems für ein Fahrzeug (700), dadurch gekennzeichnet, dass das Lenksystem die Vorrichtung nach Anspruch 11 umfasst.
13. Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogramm computerlesbare Instruktionen umfasst, bei deren Ausführung durch einen Computer ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 abläuft.
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