WO2023198361A1 - Verfahren zum betrieb eines fahrzeugs - Google Patents

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WO2023198361A1
WO2023198361A1 PCT/EP2023/055594 EP2023055594W WO2023198361A1 WO 2023198361 A1 WO2023198361 A1 WO 2023198361A1 EP 2023055594 W EP2023055594 W EP 2023055594W WO 2023198361 A1 WO2023198361 A1 WO 2023198361A1
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WO
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vehicle
wheel
steering
braking torque
steering angle
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Application number
PCT/EP2023/055594
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English (en)
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Inventor
Christian Riese
Thomas Kurz
Matthias Ehrmann
Tobias Ritz
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D9/00—Steering deflectable wheels not otherwise provided for
    • B62D9/002—Steering deflectable wheels not otherwise provided for combined with means for differentially distributing power on the deflectable wheels during cornering
    • 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
    • B62D5/001—Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup
    • B62D5/003—Backup systems, e.g. for manual steering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62D5/0418—Electric motor acting on road wheel carriers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
    • B62D9/00—Steering deflectable wheels not otherwise provided for
    • B62D9/005—Emergency systems using brakes for steering

Definitions

  • the invention is based on a method for operating a vehicle according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a computing unit for carrying out such a method and a vehicle with such a computing unit.
  • Vehicles are known from the prior art which include a conventional steering system with a steering handle, for example in the form of a steering wheel, a steering gear and a steering column for mechanically connecting the steering handle to the steering gear.
  • vehicles with steer-by-wire steering systems are known, which do not require a direct mechanical connection between a steering handle and steered vehicle wheels and in which a steering input to the steering handle is transmitted exclusively electrically.
  • Such steer-by-wire steering systems are usually equipped with a wheel steering angle adjuster in the form of a central adjuster or with several wheel steering angle adjusters in the form of individual wheel actuators.
  • Such vehicles and methods are known, for example, from DE 10 2013 011 883 Al and DE 10 2018 212 804 Al.
  • the object of the invention is, in particular, to provide a method with improved properties with regard to steering design during dynamic driving maneuvers.
  • the object is achieved by the features of claims 1, 11 and 12, while advantageous refinements and developments of the invention can be found in the subclaims.
  • the invention is based on a method for operating a vehicle, in particular a motor vehicle, wherein the vehicle has a steering system, preferably designed as a steer-by-wire steering system, with at least one wheel steering angle adjuster for changing a wheel steering angle of at least one vehicle wheel depending on a target specification includes.
  • the dynamic driving maneuver is a driving maneuver with increased vehicle speed, for example a vehicle speed above 20 km/h, and increased steering dynamics, in particular increased steering speed and/or increased deflection of a steering handle.
  • the operating state several vehicle wheels can in principle be subjected to an additional drive and/or braking torque for, in particular, targeted steering support.
  • the additional drive and/or braking torque can be generated, for example, by a torque vectoring system of the vehicle, a steer-by-drive system of the vehicle, a steer-by-brake system of the vehicle, a vehicle dynamics control Gel system of the vehicle and / or a corresponding other actuator system of the vehicle are generated and / or provided.
  • This configuration allows, in particular, a steering design to be improved during dynamic driving maneuvers and an efficiency, in particular a steering efficiency, a power efficiency, a component efficiency and/or a cost efficiency, to be optimized.
  • the requirements for the wheel steering angle actuator are reduced, so that either an actuator system of the wheel steering angle actuator can be made smaller, a functional or application range of the wheel steering angle actuator can be increased and/or a design of the wheel steering angle actuator can be simplified or performance requirements for high steering speeds can be reduced.
  • targeted support for dynamic driving maneuvers can advantageously be achieved.
  • a “wheel steering angle adjuster” is to be understood in particular as an actuator unit coupled to at least one vehicle wheel, which is intended to transmit a target specification and/or steering specification to the vehicle wheel by changing a wheel steering angle of the vehicle wheel and thereby advantageously at least one orientation to control the vehicle wheel and/or to influence the direction of travel of the vehicle.
  • the wheel steering angle adjuster advantageously comprises at least one steering control element, for example in the form of a rack, and at least one steering actuator operatively connected to the steering control element, for example in the form of an electric motor.
  • the wheel steering angle actuator can also be assigned to a vehicle axle designed as a rear axle or advantageously to a vehicle axle of the vehicle designed as a front axle.
  • the wheel steering angle adjuster could be designed in particular as a center adjuster and assigned to at least two, in particular steerable, vehicle wheels.
  • the wheel steering angle actuator is preferably designed as an individual wheel actuator and is assigned to exactly one vehicle wheel, in particular a steerable vehicle wheel designed as a front wheel.
  • the steering system in particular comprises at least two separate wheel steering angle adjusters for changing a wheel steering angle of a respective vehicle wheel for each wheel.
  • the vehicle comprises at least one computing unit, which is intended to carry out the method for operating the vehicle.
  • a “computing unit” is to be understood in particular as an electrical and/or electronic unit which has an information input, information processing and an information output.
  • the computing unit advantageously also 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, at least one determination routine and/or at least one control routine.
  • the computing unit preferably has a steering support function, by means of which the additional drive and/or braking torque can be applied to the at least one vehicle wheel.
  • the computing unit can be provided, in particular by means of the determination routine, for determining the operating state in which a dynamic driving maneuver is carried out.
  • the computing unit can be provided, for example, for monitoring a vehicle speed and/or steering dynamics of the vehicle.
  • the computing unit is intended, in particular by means of the steering assistance function and using the control routine, to apply an additional drive and/or braking torque to at least one of the vehicle wheels of the vehicle for steering assistance in the operating state.
  • the computing unit is intended in particular to control, for example, the torque vectoring system, the steer-by-drive system, the steer-by-brake system, the vehicle dynamics control system and/or the other actuator system of the vehicle thereby applying the additional drive and/or braking torque to the at least one vehicle wheel in the operating state.
  • the computing unit is preferably integrated into a control device of the vehicle, for example a central vehicle control device, or a control device of the steering system, in particular in the form of a steering control device.
  • “Provided” is intended to mean, in particular, specifically programmed, designed and/or equipped. The fact that an object is intended for a specific function should 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.
  • the at least one vehicle wheel is subjected to the additional drive and/or braking torque in the operating state in such a way that a The maximum steering force and/or steering power to be applied by the wheel steering angle actuator in the dynamic driving situation is reduced, whereby the wheel steering angle actuator can advantageously be dimensioned smaller.
  • a control of the wheel steering angle actuator and the additional drive and/or braking torque are coordinated with one another in such a way that, during the entire dynamic driving maneuver, a target wheel steering angle of the at least one vehicle wheel, which is correlated with the target specification, with one, in particular actual, actual wheel steering angle of the at least one vehicle wheel matches and in particular no deviation occurs between the target wheel steering angle and the actual wheel steering angle.
  • a corresponding intervention takes place before a difference between the target wheel steering angle and the actual wheel steering angle can arise or build up. In this way, operational safety can be increased in particular and the steering system can function correctly in normal operation.
  • a fixed or constant drive and/or braking torque could be applied to the at least one vehicle wheel.
  • the at least one vehicle wheel is subjected to a variable drive and/or braking torque in the operating state.
  • a period of time, an amplitude and/or a form of the additional drive and/or braking torque is varied during the dynamic driving maneuver, in particular depending on the driving situation. In this way, in particular, steering assistance that is optimally adapted to a driving situation can be achieved during dynamic driving maneuvers.
  • the additional drive and/or braking torque be applied to the at least one vehicle wheel by means of a pilot control.
  • the computing unit can have the pilot control in this case.
  • the additional drive and/or braking torque is advantageously applied in the sense of a pilot control, without considering deviations in the actuator position of the wheel steering angle actuator. Since the additional drive and/or braking torque in this case is only the If the steering function is supported, an additional sensor system for detecting an actual actuator position of the wheel steering angle actuator and/or a corresponding feedback of the actuator position can advantageously be dispensed with.
  • a particularly high level of operational safety can also be achieved if the additional drive and/or braking torque is applied to the at least one vehicle wheel using a steering support function, in particular the steering support function already mentioned above, which in the operating state automatically depends on an initiated steering movement and is therefore advantageously activated proactively or automatically depending on an activation and/or operating signal of the wheel steering angle actuator.
  • At least one chassis parameter of a chassis and/or at least one steering parameter of the steering system is adapted, for example by an appropriate design, or is, for example by an active adaptation in the operating state, such that there is an influence of the additional drive in the operating state - and/or braking torque is increased to the wheel steering angle of the at least one vehicle wheel.
  • a geometry of a wheel suspension of the chassis and/or the steering can be changed in such a way that the influence of the additional drive and/or braking torque is increased and advantageously maximized. In this way, in particular, an effect of the additional drive and/or braking torque can be increased.
  • requirements for the wheel steering angle adjuster can be advantageously reduced.
  • the additional drive and/or braking torque when applying the additional drive and/or braking torque to the at least one vehicle wheel, it is taken into account whether the additional drive and/or braking torque is provided by a drive system of the vehicle, such as steer-by-drive -System, or a braking system of the vehicle, such as the steer-by-brake system, is generated and / or provided and is adapted depending on this in such a way that in the operating state an influence of the additional drive and / or braking torque on the Wheel steering angle of the at least one vehicle wheel is optimized.
  • a drive system of the vehicle such as steer-by-drive -System
  • a braking system of the vehicle such as the steer-by-brake system
  • corresponding wheel torques have different effects depending on whether they are initiated via a drive system, for example a drive shaft of the drive system, or a braking system, for example a service brake of the braking system.
  • a drive system for example a drive shaft of the drive system
  • a braking system for example a service brake of the braking system.
  • a vehicle speed is taken into account when applying the additional drive and/or braking torque to the at least one vehicle wheel.
  • the additional drive and/or braking torque is preferably adjusted depending on the vehicle speed in such a way that the vehicle speed is kept at least substantially constant in the operating state.
  • the phrase “at least essentially constant” is intended to be understood as constant, particularly within the framework of standardized tolerances and/or within the framework of control technology possibilities. In this way, in particular, an improved driving experience can be achieved and operational safety can be further increased.
  • the method for operating the vehicle and the vehicle should not be limited to the application and embodiment described above.
  • the method for operating the vehicle and the vehicle can have a number of individual elements, components and units that deviate from a number of individual elements, components and units in order to fulfill a function described herein.
  • FIG. 1 shows a vehicle with a drive system, a braking system and a steering system designed, for example, as a steer-by-wire steering system in a simplified representation
  • Fig. 2 shows the steering system in a detailed view
  • Fig. 3 shows an exemplary flowchart with main process steps of a method for operating the vehicle.
  • Figure 1 shows an example of a vehicle 10 designed as a passenger vehicle with several vehicle wheels 18, 20 in a simplified representation.
  • the vehicle 10 includes a steering system 12 (see in particular FIG. 2).
  • the steering system 12 is intended to provide steering functionality for steering or moving the vehicle 10 in a transverse direction.
  • the steering system 12 is designed as a steer-by-wire steering system, so that a target specification and/or steering specification is passed on electrically to the vehicle wheels 18, 20.
  • a steering system could also be designed as a conventional steering system with a mechanical pass-through.
  • the steering system 12 has an operating unit 38, which can in particular be actuated by a driver and/or occupant.
  • the operating unit 38 includes a steering handle 40, for example in the form of a steering wheel, and a feedback actuator 42 mechanically coupled to the steering handle 40.
  • the feedback actuator 42 is at least for generating a steering resistance and / or a restoring torque on the steering handle 40 intended.
  • a steering handle could also be designed as a joystick, as a steering lever and/or as a steering ball or the like.
  • a feedback actuator could in principle be dispensed with. It is also conceivable to completely dispense with a control unit, for example in a purely autonomous vehicle.
  • the steering system 12 has at least one wheel steering angle adjuster 14, 16.
  • the steering system 12 comprises, for example, two wheel steering angle actuators 14, 16 designed as individual wheel actuators and consequently in particular wheel-specific steering.
  • the wheel steering angle actuators 14, 16 are designed to be mechanically separate from the operating unit 38.
  • the wheel steering angle actuators 14, 16 are at least essentially identical in construction.
  • the wheel steering angle actuators 14, 16 are designed separately from one another and in the present case are free of a mechanical connection.
  • the wheel steering angle actuators 14, 16 can be controlled independently of one another.
  • the wheel steering angle actuators 14, 16 are assigned to the same vehicle axle, in particular a front axle of the vehicle 10.
  • Each of the wheel steering angle actuators 14, 16 has an operative connection with exactly one of the vehicle wheels 18, 20, in particular a front wheel.
  • the wheel steering angle adjusters 14, 16 are intended to change a respective wheel steering angle of the corresponding vehicle wheel 18, 20 depending on a target specification and/or steering specification.
  • each of the wheel steering angle actuators 14, 16 comprises a steering actuator 44, 46, which is designed, for example, as a toothed rack, and a steering actuator 48, 50 which interacts with the steering actuator element 44, 46 and is designed as an electric motor.
  • a steering system could of course also include a wheel steering angle actuator designed as a center adjuster.
  • a steering system can also include at least four wheel steering angle actuators designed as individual wheel actuators.
  • a steering system could also include a combination of a wheel steering angle adjuster designed as an individual wheel actuator and a wheel steering angle adjuster designed as a central adjuster.
  • at least one wheel steering angle adjuster could in particular be assigned to a vehicle wheel designed as a rear wheel.
  • the vehicle 10 has a drive system 26 which is known per se (see in particular FIG. 2).
  • the drive system 26 in the present case comprises a vehicle drive (not shown), for example designed as a drive motor, and a vehicle transmission (not shown) which interacts with the vehicle drive and is designed, for example, as an automatic transmission.
  • the drive system 26 is intended to provide drive functionality for moving the vehicle 10 in a longitudinal direction.
  • the drive system 26 may include a torque vectoring system 30.
  • the torque vectoring system 30 has an operative connection with the vehicle wheels 18, 20 and is intended to provide “torque vectoring” functionality.
  • the torque vectoring system 30 is intended for the targeted distribution, in particular for the redistribution, of drive torque between the vehicle wheels 18, 20, in the present case in particular between the vehicle wheels 18, 20 designed as front wheels. In principle, however, a vehicle could also be designed without a torque vectoring system.
  • the drive system 26 may include a steer-by-drive system 32.
  • the steer-by-drive system 32 has an operative connection with the vehicle wheels 18, 20 and is intended to apply a drive torque to at least one of the vehicle wheels 18, 20 in order to thereby specifically generate a steering movement of the corresponding vehicle wheel 18, 20.
  • a vehicle could also be designed without a steer-by-drive system.
  • the vehicle 10 has a brake system 28 which is known per se (see in particular FIG. 2).
  • the brake system 28 comprises several brake units (not shown), in particular designed as service brakes, in which case one of the brake units can be assigned to each of the vehicle wheels 18, 20.
  • the braking system 28 is intended to provide braking functionality for braking the vehicle 10 in the longitudinal direction.
  • the braking system 28 can include a steer-by-brake system 34.
  • the steer-by-brake system 34 has an operative connection with the vehicle wheels 18, 20 and is intended to apply a braking torque, for example by controlling the brake units, to at least one of the vehicle wheels 18, 20 in order to thereby specifically trigger a steering movement of the corresponding one To produce vehicle wheels 18, 20.
  • a vehicle could also be designed without a steer-by-brake system.
  • a vehicle could include, for example, a vehicle dynamics control system.
  • the vehicle 10 also has a control unit 52.
  • the control device 52 is designed as a steering control device and is therefore part of the Steering system 12.
  • the control unit 52 has an electrical connection to the wheel steering angle actuators 14, 16.
  • the control device 52 also has an electrical connection to the operating unit 38.
  • the control unit 52 can have an electrical connection to the drive system 26 and/or the brake system 28.
  • the control device 52 is at least intended to control operation of the steering system 12.
  • control device 52 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 and/or regulation routine, at least one calculation routine, at least one determination routine and/or at least one control routine.
  • the computing unit 36 in the present case includes a steering support function 24, which has an operative connection with the torque vectoring system 30, the steer-by-drive system 32 and / or the steer-by-brake system 34 and which in at least an operating state for controlling the torque vectoring system 30, the steer-by-drive system 32 and / or the steer-by-brake system 34 is provided in order to provide at least one of the vehicle wheels 18, 20 with an additional drive and /or apply braking torque.
  • a pilot control 22 can be implemented in the computing unit 36.
  • a control device could also be different from a steering control device and, for example, be designed as a single, central vehicle control device with a central computing unit. It is also conceivable to provide separate control devices and/or computing units for each wheel steering angle actuator and for the operating unit and to connect them to one another in a communicative manner.
  • a maximum force case is typically defined by a parking process.
  • other critical work points can also occur that make the design of the steering system 12 more difficult.
  • One of these critical See operating points occur, for example, during dynamic driving maneuvers, i.e. driving maneuvers with increased vehicle speed and increased steering dynamics.
  • the computing unit 36 is intended to carry out the method and, for this purpose, in particular has a computer program with corresponding program code means.
  • a computing unit assigned to a wheel steering angle actuator could also be provided to carry out the method.
  • At least one of the vehicle wheels 18, 20 is subjected to an additional drive and/or braking torque for steering support, in such a way that one of the wheel steering angle actuators 14, 16 in the dynamic Maximum steering force and/or steering power to be applied in the driving situation is reduced.
  • the torque vectoring system 30, the steer-by-drive system 32 and/or the steer-by-brake system 34 are controlled in the operating state by means of the steering support function 24 and thereby the at least one vehicle wheel 18, 20 with the additional drive and/or braking torque is applied.
  • the additional drive and/or braking torque can be in the range between 50 Nm and 150 Nm, for example.
  • the at least one vehicle wheel 18, 20 can also be a vehicle wheel on the inside of the curve.
  • a control of the wheel steering angle actuator 14, 16 and the additional drive and / or braking torque are coordinated with one another in such a way that, during the entire dynamic driving maneuver, a target wheel steering angle of the at least one vehicle wheel 18, 20, which is correlated with a target specification, corresponds to a , in particular actual, actual wheel steering angle of the at least one vehicle wheel 18, 20 matches and no deviation occurs between the target wheel steering angle and the actual wheel steering angle.
  • a corresponding intervention is generally carried out before a difference arises between the target wheel steering angle and the actual wheel steering angle. hen or can build up.
  • the present method therefore uses the drive system 26 and/or the braking system 28 in these dynamic situations to provide support for the steering and never to obtain a deviation between a desired wheel steering angle and an achievable wheel steering angle.
  • an actuator system of the wheel steering angle actuators 14, 16 is dimensioned smaller, a functional or application range of the wheel steering angle actuators 14, 16 is increased and/or a design of the wheel steering angle actuators 14, 16 is simplified or performance requirements for high steering speeds can be reduced.
  • an additional drive and/or braking torque could also be generated and/or provided by a vehicle dynamics control system and/or a corresponding other actuator system.
  • several vehicle wheels can in principle be subjected to an additional drive and/or braking torque to provide, in particular, targeted steering support.
  • the additional drive and/or braking torque can be applied to the at least one vehicle wheel 18, 20 by means of the pilot control 22 mentioned at the beginning.
  • the additional drive and/or braking torque is applied in the sense of a pilot control, without considering deviations in the actuator position of the respective wheel steering angle actuator 14, 16. Since the additional drive and/or braking torque only supports the steering function in this case, an additional sensor system for detecting an actual actuator position of the wheel steering angle actuators 14, 16 can advantageously be dispensed with.
  • At least one chassis parameter of a chassis and / or at least one steering parameter of the steering system 12 can be adapted, for example by an appropriate design, or can be, for example by an active adaptation in the operating state, such that in the operating state there is an influence of the additional drive and / or braking torque is increased to the wheel steering angle of the at least one vehicle wheel 18, 20.
  • a geometry of a wheel suspension of the chassis and/or the steering can be changed in such a way that the influence of the additional drive and/or braking torque is maximized.
  • a vehicle speed can be taken into account when applying the additional drive and/or braking torque to the at least one vehicle wheel 18, 20.
  • the additional drive and/or braking torque can be adjusted depending on the vehicle speed in such a way that the vehicle speed is kept at least substantially constant in the operating state.
  • the steering support function 24 is activated automatically and proactively when a steering movement is initiated, whereby a particularly high level of operational reliability can be achieved.
  • a steering assistance function could also be automatic depending on an activation. Control and / or operating signal of a wheel steering angle actuator can be triggered.
  • a vehicle speed and/or steering dynamics of the vehicle 10 can be determined and evaluated using the determination routine of the computing unit 36.
  • a second method step 62 in particular following the first method step 60, at least one of the vehicle wheels 18, 20 is subjected to an additional drive and/or braking torque to provide steering support.
  • the torque vectoring system 30, the steer-by-drive system 32 and/or the steer-by-brake system 34 can be controlled, for example, by means of the steering support function 24 and in particular the control routine of the computing unit 36.
  • Applications for the method described can be, for example, an evasive maneuver, a double lane change and/or sinusoidal steering at increased vehicle speed.
  • the exemplary flowchart in FIG. 3 is intended to describe a method for operating the vehicle 10 by way of example only.
  • individual process steps can also vary or additional process steps can be added.
  • further optimizations could be carried out, such as the use of a variable drive and/or braking torque to act on the at least one vehicle wheel 18, 20.
  • several vehicle wheels 18, 20, for example at least two, three or four vehicle wheels 18, 20 can in principle be subjected to an additional drive and/or braking torque for, in particular, targeted steering support.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs (10), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei das Fahrzeug (10) ein Lenksystem (12) mit wenigstens einem Radlenkwinkelsteller (14, 16) zur Änderung eines Radlenkwinkels wenigstens eines Fahrzeugrads (18, 20) in Abhängigkeit einer Soll-Vorgabe umfasst. Es wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Betriebszustand, in welchem ein dynamisches Fahrmanöver durchgeführt wird, wenigstens ein Fahrzeugrad (18, 20) zur Lenkunterstützung mit einem zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoment beaufschlagt wird.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Betrieb eines
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Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Zudem betrifft die Erfindung eine Recheneinheit zur Durchführung eines solchen Verfahrens sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Recheneinheit.
Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeuge bekannt, welche ein konventionelles Lenksystem mit einer Lenkhandhabe beispielsweise in Form eines Lenkrads, einem Lenkgetriebe und einer Lenksäule zur mechanischen Verbindung der Lenk-handhabe mit dem Lenkgetriebe umfassen. Zudem sind Fahrzeuge mit Steer-by-Wire-Lenksystemen bekannt, welche ohne eine direkte mechanische Verbindung zwischen einer Lenkhandhabe und gelenkten Fahrzeugrädern auskommen und bei welchen eine Lenkvorgabe an der Lenkhandhabe ausschließlich elektrisch weitergeleitet wird. Derartige Steer-by-Wire-Lenksysteme sind üblicherweise mit einem Radlenkwinkelsteller in Form eines Zentraistellers oder mit mehreren Radlenkwinkelstellern in Form von Einzelradstellern ausgestattet.
Darüber hinaus sind Verfahren zur Lenkunterstützung bekannt, bei welchen wenigstens ein Fahrzeugrad in gewissen Fahrzuständen, wie beispielsweise im Fehlerfall, mit einem zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoment beaufschlagt wird. In diesem Zusammenhang können beispielsweise sogenannte Torque- Vectoring-Systeme zum Einsatz kommen, bei welchen durch eine radindividuelle Umverteilung von Antriebsmomenten ein Gierwinkel des Fahrzeugs gezielt beeinflusst werden kann. Ferner existieren sogenannte Steer-by-Drive-Systeme, bei welchen durch Aufbringen eines Antriebsmoments gezielt eine Lenkbewegung mindestens eines Fahrzeugrads erzeugt wird. Ein ähnliches Wirkprinzip wird auch bei sogenannten Steer-by- Brake-Systemen verwendet, wobei hier ein Radmoment durch eine Bremse des Fahrzeugs erzeugt wird.
Derartige Fahrzeuge und Verfahren sind beispielsweise aus der DE 10 2013 011 883 Al sowie der DE 10 2018 212 804 Al bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, ein Verfahren mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Lenkungsauslegung bei dynamischen Fahrmanövern bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 11 und 12 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei das Fahrzeug ein, bevorzugt als Steer- by-Wire-Lenksystem ausgebildetes, Lenksystem mit wenigstens einem Radlenkwinkelsteller zur Änderung eines Radlenkwinkels wenigstens eines Fahrzeugrads in Abhängigkeit einer Soll-Vorgabe umfasst.
Es wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Betriebszustand, in welchem ein dynamisches Fahrmanöver durchgeführt wird, wenigstens ein Fahrzeugrad zur, insbesondere gezielten, Lenkunterstützung mit einem zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoment beaufschlagt wird. Insbesondere ist das dynamische Fahrmanöver ein Fahrmanöver mit erhöhter Fahrzeuggeschwindigkeit, beispielsweise einer Fahrzeuggeschwindigkeit oberhalb von 20 km/h, und erhöhter Lenkdynamik, insbesondere erhöhter Lenkgeschwindigkeit und/oder erhöhter Auslenkung einer Lenkhandhabe. Zudem können in dem Betriebszustand grundsätzlich auch mehrere Fahrzeugräder zur, insbesondere gezielten, Lenkunterstützung mit einem zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoment beaufschlagt werden. Das zusätzliche Antriebs- und/oder Bremsmoment kann beispielsweise durch ein Torque-Vectoring-System des Fahrzeugs, ein Steer-by- Drive-System des Fahrzeugs, ein Steer-by- Brake-System des Fahrzeugs, ein Fahrdynamikre- gelsystem des Fahrzeugs und/oder ein entsprechendes anderes Aktuatorsystem des Fahrzeugs erzeugt und/oder bereitgestellt werden. Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere eine Lenkungsauslegung bei dynamischen Fahrmanö- vern verbessert werden und eine Effizienz, insbesondere eine Lenkeffizienz, eine Leistungseffizienz, eine Bauteileeffizienz und/oder eine Kosteneffizienz, optimiert werden. Darüber hinaus sinken die Anforderungen an den Radlenkwinkelsteller, sodass entweder eine Aktuatorik des Radlenkwinkelstellers kleiner dimensioniert, ein Funktions- oder Einsatzbereich des Radlenkwinkelstellers erhöht und/oder eine Auslegung des Radlenkwinkelstellers vereinfacht bzw. eine Leistungsanforderungen für hohe Lenkgeschwindigkeiten reduziert werden kann. Zudem kann vorteilhaft eine gezielte Unterstützung des dynamischen Fahrmanövers erreicht werden.
Unter einem „Radlenkwinkelsteller“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine mit zumindest einem Fahrzeugrad gekoppelte Aktuatoreinheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, durch Änderung eines Radlenkwinkels des Fahrzeugrads eine Soll-Vorgabe und/oder Lenkvorgabe an das Fahrzeugrad zu übertragen und hierdurch vorteilhaft zumindest eine Ausrichtung des Fahrzeugrads zu steuern und/oder eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs zu beeinflussen. Dazu umfasst der Radlenkwinkelsteller vorteilhaft wenigstens ein Lenkungsstellelement, beispielsweise in Form einer Zahnstange, und wenigstens einen mit dem Lenkungsstellelement wirkverbundenen Lenkaktuator, beispielsweise in Form eines Elektromotors. Der Radlenkwinkelsteller kann ferner einer als Hinterachse ausgebildeten Fahrzeugachse oder vorteilhaft einer als Vorderachse ausgebildeten Fahrzeugachse des Fahrzeugs zugeordnet sein. Ferner könnte der Radlenkwinkelsteller insbesondere als Zentraisteller ausgebildet und zumindest zwei, insbesondere lenkbaren, Fahrzeugrädern zugeordnet sein. Bevorzugt ist der Radlenkwinkelsteller jedoch als Einzelradsteller ausgebildet und genau einem, insbesondere lenkbaren und als Vorderrad ausgebildeten, Fahrzeugrad zugeordnet. In letzterem Fall umfasst das Lenksystem insbesondere zumindest zwei separate Radlenkwinkelsteller zur radindividuellen Änderung eines Radlenkwinkels eines jeweiligen Fahrzeugrads.
Des Weiteren umfasst das Fahrzeug wenigstens eine Recheneinheit, welche dazu vorgesehen ist, das Verfahren zum Betrieb des Fahrzeugs durchzuführen. Unter einer „Recheneinheit“ soll 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 Betriebsspeicher, zumindest ein Ein- und/oder Ausgabemittel, zumindest ein Betriebsprogramm, zumindest eine Steuerroutine, zumindest eine Regelroutine, zumindest eine Berechnungsroutine, zumindest eine Ermittlungsroutine und/oder zumindest eine Ansteuerroutine auf. Zudem weist die Recheneinheit vorzugsweise eine Lenkunterstützungsfunktion auf, mittels welcher die Beaufschlagung des wenigstens einen Fahrzeugrads mit dem zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoment erfolgen kann. Vorliegend kann die Recheneinheit, insbesondere mittels der Ermittlungsroutine, zur Ermittlung des Betriebszustands, in welchem ein dynamisches Fahrmanöver durchgeführt wird, vorgesehen sein. Dazu kann die Recheneinheit beispielsweise zur Überwachung einer Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder einer Lenkdynamik des Fahrzeugs vorgesehen sein. Ferner ist die Recheneinheit dazu vorgesehen, insbesondere mittels der Lenkunterstützungsfunktion und unter Verwendung der Ansteuerroutine, in dem Betriebszustand wenigstens eines der Fahrzeugräder des Fahrzeugs zur Lenkunterstützung mit einem zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoment zu beaufschlagen. In diesem Zusammenhang ist die Recheneinheit insbesondere dazu vorgesehen, beispielsweise das Tor- que-Vectoring-System, das Steer-by-Drive-System, das Steer-by-Brake-System, das Fahrdynamikregelsystem und/oder das andere Aktuatorsystem des Fahrzeugs anzusteuern und hierdurch das wenigstens eine Fahrzeugrad in dem Betriebszustand mit dem zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoment zu beaufschlagen. Vorzugsweise ist die Recheneinheit dabei in ein Steuergerät des Fahrzeugs, beispielsweise ein zentrales Fahrzeugsteuergerät, oder ein Steuergerät des Lenksystems, insbesondere in Form eines Lenkungssteuergeräts, 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.
Vorteilhaft wird das wenigstens eine Fahrzeugrad in dem Betriebszustand derart mit dem zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoment beaufschlagt, dass eine von dem Radlenkwinkelsteller in der dynamischen Fahrsituation aufzubringende, maximale Lenkkraft und/oder Lenkleistung reduziert ist, wodurch der Radlenkwinkelsteller vorteilhaft kleiner dimensioniert werden kann.
Ferner wird vorgeschlagen, dass in dem Betriebszustand eine Ansteuerung des Radlenkwinkelstellers und das zusätzliche Antriebs- und/oder Bremsmoment derart aufeinander abgestimmt werden, dass während des gesamten dynamischen Fahrmanövers ein mit der Soll-Vorgabe korrelierter Soll-Radlenkwinkel des wenigstens einen Fahrzeugrads mit einem, insbesondere tatsächlichen, Ist- Radlenkwinkel des wenigstens einen Fahrzeugrads übereinstimmt und insbesondere keine Abweichung zwischen dem Soll-Radlenkwinkel und dem Ist- Radlenkwinkel auftritt. Insbesondere erfolgt ein entsprechender Eingriff somit bevor eine Differenz zwischen dem Soll-Radlenkwinkel und dem Ist- Radlenkwinkel entstehen oder sich aufbauen kann. Hierdurch kann insbesondere eine Betriebssicherheit erhöht und eine korrekte Funktionsweise des Lenksystems im Normalbetrieb erreicht werden.
In dem Betriebszustand könnte beispielsweise ein festes bzw. konstantes Antriebs- und/oder Bremsmoment auf das wenigstens eine Fahrzeugrad aufgebracht werden. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird jedoch vorgeschlagen, dass das wenigstens eine Fahrzeugrad in dem Betriebszustand mit einem variablen Antriebs- und/oder Bremsmoment beaufschlagt wird. Bevorzugt wird dabei eine Zeitdauer, eine Amplitude und/oder eine Form des zusätzliche Antriebs- und/oder Bremsmoments während des dynamischen Fahrmanövers, insbesondere fahrsituationsabhängig, variiert. Hierdurch kann insbesondere eine optimal an eine Fahrsituation angepasste Lenkunterstützung bei dem dynamischen Fahrmanöver erreicht werden.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Beaufschlagung des wenigstens einen Fahrzeugrads mit dem zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoment mittels einer Vorsteuerung erfolgt. Insbesondere kann die Recheneinheit in diesem Fall die Vorsteuerung aufweisen. Vorteilhaft wird das zusätzliche Antriebs- und/oder Bremsmoment somit im Sinne einer Vorsteuerung aufgebracht, ohne Abweichungen in der Stellerposition des Radlenkwinkelstellers zu betrachten. Da das zusätzliche Antriebs- und/oder Bremsmoment in diesem Fall lediglich die Lenkfunktion unterstützt, kann vorteilhaft auf eine zusätzliche Sensorik zur Erfassung einer tatsächlichen Stellerposition des Radlenkwinkelstellers und/oder eine entsprechende Rückführung der Stellerposition verzichtet werden.
Eine besonders hohe Betriebssicherheit kann ferner erreicht werden, wenn die Beaufschlagung des wenigstens einen Fahrzeugrads mit dem zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoment unter Verwendung einer Lenkunterstützungsfunktion, insbesondere der bereits zuvor genannten Lenkunterstützungsfunktion, erfolgt, welche in dem Betriebszustand automatisch in Abhängigkeit einer eingeleiteten Lenkbewegung und demnach vorteilhaft proaktiv oder automatisch in Abhängigkeit eines Aktivierungs- und/oder Betriebssignals des Radlenkwinkelstellers aktiviert wird.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein Fahrwerksparameter eines Fahrwerks und/oder wenigstens ein Lenkungsparameter des Lenksystems derart angepasst ist, beispielsweise durch eine entsprechende Auslegung, oder wird, beispielsweise durch eine aktive Anpassung in dem Betriebszustand, dass in dem Betriebszustand ein Einfluss des zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoments auf den Radlenkwinkel des wenigstens einen Fahrzeugrads erhöht wird. Besonders bevorzugt kann in diesem Zusammenhang eine Geometrie einer Radaufhängung des Fahrwerks und/oder der Lenkung so verändert werden, dass der Einfluss des zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoments erhöht und vorteilhaft maximiert wird. Hierdurch kann insbesondere eine Wirkung des zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoments erhöht werden. Ferner können vorteilhaft Anforderungen an den Radlenkwinkelsteller gesenkt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass bei der Beaufschlagung des wenigstens einen Fahrzeugrads mit dem zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoment berücksichtigt wird, ob das zusätzliche Antriebs- und/oder Bremsmoment durch ein Antriebssystem des Fahrzeugs, wie beispielsweise das Steer-by-Drive-System, oder ein Bremssystem des Fahrzeugs, wie beispielsweise das Steer-by- Brake-System, erzeugt und/oder bereitgestellt wird und in Abhängigkeit davon derart angepasst wird, dass in dem Betriebszustand ein Einfluss des zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoments auf den Radlenkwinkel des wenigstens einen Fahrzeugrads optimiert wird. In diesem Zu- sammenhang wurde insbesondre erkannt, dass sich entsprechende Radmomente unterschiedlich auswirken, je nachdem ob sie über ein Antriebssystem, beispielsweise eine Antriebswelle des Antriebssystems, oder ein Bremssystem, beispielsweise eine Betriebsbremse des Bremssystems, eingeleitet werden. Diese Zusammenhänge können genutzt werden, um die Beeinflussung der Lenkung zu optimieren.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass bei der Beaufschlagung des wenigstens einen Fahrzeugrads mit dem zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoment eine Fahrzeuggeschwindigkeit berücksichtigt wird. Bevorzugt wird das zusätzliche Antriebs- und/oder Bremsmoment dabei in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit derart angepasst, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit in dem Betriebszustand zumindest im Wesentlichen konstant gehalten wird. In diesem Zusammenhang soll unter der Wendung „zumindest im Wesentlichen konstant“ insbesondere in Rahmen von standardisierten Toleranzen und/oder im Rahmen steuerungstechnischer Möglichkeiten konstant verstanden werden. Hierdurch kann insbesondere ein verbessertes Fahrgefühl erreicht und eine Betriebssicherheit weiter erhöht werden.
Das Verfahren zum Betrieb des Fahrzeugs und das Fahrzeug sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können das Verfahren zum Betrieb des Fahrzeugs und das Fahrzeug zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 ein Fahrzeug mit einem Antriebssystem, einem Bremssystem und einem beispielhaft als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildeten Lenksystem in einer vereinfachten Darstellung,
Fig. 2 das Lenksystem in einer Detaildarstellung und
Fig. 3 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm mit Hauptverfahrensschritten eines Verfahrens zum Betrieb des Fahrzeugs.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Figur 1 zeigt ein beispielhaft als Personenkraftfahrzeug ausgebildetes Fahrzeug 10 mit mehreren Fahrzeugrädern 18, 20 in einer vereinfachten Darstellung.
Das Fahrzeug 10 umfasst ein Lenksystem 12 (vgl. insbesondere auch Figur 2). Das Lenksystem 12 ist dazu vorgesehen, eine Lenkfunktionalität zum Lenken bzw. zur Bewegung des Fahrzeugs 10 in eine Querrichtung bereitzustellen. Ferner ist das Lenksystem 12 als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildet, sodass eine Soll-Vorgabe und/oder Lenkvorgabe elektrisch an die Fahrzeugräder 18, 20 weitergeleitet wird. Grundsätzlich könnte ein Lenksystem jedoch auch als konventionelles Lenksystem mit einem mechanischen Durchgriff ausgebildet sein.
Das Lenksystem 12 weist eine, insbesondere von einem Fahrer und/oder Insassen betätigbare, Bedieneinheit 38 auf. Die Bedieneinheit 38 umfasst eine Lenkhandhabe 40, beispielsweise in Form eines Lenkrads, sowie einen mechanisch mit der Lenkhandhabe 40 gekoppelten Feedback-Aktuator 42. Im vorliegenden Fall ist der Feedback-Aktuator 42 zumindest zur Erzeugung eines Lenkwiderstands und/oder eines Rückstellmoments auf die Lenkhandhabe 40 vorgesehen. Alternativ könnte eine Lenkhandhabe auch als Joystick, als Lenkhebel und/oder als Lenkkugel oder dergleichen ausgebildet sein. Ferner könnte grundsätzlich auch auf einen Feedback-Aktuator verzichtet werden. Zudem ist denkbar, auf eine Bedieneinheit vollständig zu verzichten, beispielsweise bei einem rein autonom fahrenden Fahrzeug. Darüber hinaus weist das Lenksystem 12 wenigstens einen Radlenkwinkelsteller 14, 16 auf. Im vorliegenden Fall umfasst das Lenksystem 12 beispielhaft zwei als Einzelradsteller ausgebildete Radlenkwinkelsteller 14, 16 und folglich insbesondere eine radindividuelle Lenkung. Die Radlenkwinkelsteller 14, 16 sind mechanisch getrennt von der Bedieneinheit 38 ausgebildet. Die Radlenkwinkelsteller 14, 16 sind zumindest im Wesentlichen baugleich ausgebildet. Die Radlenkwinkelsteller 14, 16 sind getrennt voneinander ausgebildet und im vorliegenden Fall frei von einer mechanischen Verbindung. Die Radlenkwinkelsteller 14, 16 sind unabhängig voneinander ansteuerbar. Ferner sind die Radlenkwinkelsteller 14, 16 derselben Fahrzeugachse, insbesondere einer Vorderachse des Fahrzeugs 10, zugeordnet. Jeder der Radlenkwinkelsteller 14, 16 weist eine Wirkverbindung mit genau einem der Fahrzeugräder 18, 20, insbesondere einem Vorderrad, auf. Die Radlenkwinkelsteller 14, 16 sind dazu vorgesehen, in Abhängigkeit einer Soll-Vorgabe und/oder Lenkvorgabe einen jeweiligen Radlenkwinkel des entsprechenden Fahrzeugrads 18, 20 zu ändern. Dazu umfasst jeder der Radlenkwinkelsteller 14, 16 ein beispielhaft als Zahnstange ausgebildetes Lenkungsstellelement 44, 46 und einen mit dem Lenkungsstellelement 44, 46 zusammenwirkenden und als Elektromotor ausgebildeten Lenkaktuator 48, 50. Grundsätzlich könnte ein Lenksystem natürlich auch einen als Zentraisteller ausgebildeten Radlenkwinkelsteller umfassen. Ferner kann ein Lenksystem auch wenigstens vier als Einzelradsteller ausgebildete Radlenkwinkelsteller umfassen. Prinzipiell könnte ein Lenksystem auch eine Kombination aus einem als Einzelradsteller ausgebildeten Radlenkwinkelsteller und einem als Zentraisteller ausgebildeten Radlenkwinkelsteller umfassen. Darüber hinaus könnte insbesondere auch wenigstens ein Radlenkwinkelsteller einem als Hinterrad ausgebildeten Fahrzeugrad zugeordnet sein.
Zudem weist das Fahrzeug 10 ein an sich bekanntes Antriebssystem 26 auf (vgl. insbesondere auch Figur 2). Das Antriebssystem 26 umfasst vorliegend einen, beispielsweise als Antriebsmotor ausgebildeten, Fahrzeugantrieb (nicht dargestellt) und ein mit dem Fahrzeugantrieb zusammenwirkendes und beispielsweise als Automatikgetriebe ausgebildetes Fahrzeuggetriebe (nicht dargestellt). Das Antriebssystem 26 ist dazu vorgesehen, eine Antriebsfunktionalität zur Bewegung des Fahrzeugs 10 in eine Längsrichtung bereitzustellen. Darüber hinaus kann das Antriebssystem 26 ein Torque- Vectoring-System 30 umfassen. Das Torque-Vectoring-System 30 weist eine Wirkverbindung mit den Fahrzeugrädern 18, 20 auf und ist dazu vorgesehen, eine „Torque-Vectoring“- Funktionalität bereitzustellen. Das Torque-Vectoring-System 30 ist dabei zur gezielten Verteilung, insbesondere zur Umverteilung, von Antriebsmomenten zwischen den Fahrzeugrädern 18, 20, im vorliegenden Fall insbesondere zwischen den als Vorderrädern ausgebildeten Fahrzeugrädern 18, 20, vorgesehen. Grundsätzlich könnte ein Fahrzeug jedoch auch ohne ein Torque-Vectoring-System ausgebildet sein.
Zudem kann das Antriebssystem 26 ein Steer-by-Drive-System 32 umfassen. Das Steer-by-Drive-System 32 weist eine Wirkverbindung mit den Fahrzeugrädern 18, 20 auf und ist dazu vorgesehen, ein Antriebsmoment auf zumindest eines der Fahrzeugräder 18, 20 aufzubringen, um hierdurch gezielt eine Lenkbewegung des entsprechenden Fahrzeugrads 18, 20 zu erzeugen. Prinzipiell könnte ein Fahrzeug jedoch auch ohne ein Steer-by-Drive-System ausgebildet sein.
Des Weiteren weist das Fahrzeug 10 ein an sich bekanntes Bremssystem 28 auf (vgl. insbesondere auch Figur 2). Das Bremssystem 28 umfasst mehrere, insbesondere als Betriebsbremse ausgebildete, Bremseinheiten (nicht dargestellt), wobei vorliegend jedem der Fahrzeugräder 18, 20 eine der Bremseinheiten zugeordnet sein kann. Das Bremssystem 28 ist dazu vorgesehen, eine Bremsfunktionalität zum Abbremsen des Fahrzeugs 10 in Längsrichtung bereitzustellen.
Zudem kann das Bremssystem 28 ein Steer-by- Brake-System 34 umfassen. Das Steer-by- Brake-System 34 weist eine Wirkverbindung mit den Fahrzeugrädern 18, 20 auf und ist dazu vorgesehen, ein Bremsmoment, beispielsweise durch Ansteuerung der Bremseinheiten, auf zumindest eines der Fahrzeugräder 18, 20 aufzubringen, um hierdurch gezielt eine Lenkbewegung des entsprechenden Fahrzeugrads 18, 20 zu erzeugen. Prinzipiell könnte ein Fahrzeug jedoch auch ohne ein Steer-by- Brake-System ausgebildet sein. In diesem Fall könnte ein Fahrzeug beispielsweise ein Fahrdynamikregelsystem umfassen.
Das Fahrzeug 10 weist ferner ein Steuergerät 52 auf. Das Steuergerät 52 ist im vorliegenden Fall als Lenkungssteuergerät ausgebildet und folglich Teil des Lenksystems 12. Das Steuergerät 52 weist eine elektrische Verbindung mit den Radlenkwinkelstellern 14, 16 auf. Das Steuergerät 52 weist ferner eine elektrische Verbindung mit der Bedieneinheit 38 auf. Darüber hinaus kann das Steuergerät 52 eine elektrische Verbindung mit dem Antriebssystem 26 und/oder dem Bremssystem 28 aufweisen. Das Steuergerät 52 ist zumindest zur Steuerung eines Betriebs des Lenksystems 12 vorgesehen.
Dazu umfasst das Steuergerät 52 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 hinterlegtes Betriebsprogramm mit zumindest einer Steuer- und/oder Regelroutine, zumindest einer Berechnungsroutine, zumindest einer Ermittlungsroutine und/oder zumindest einer Ansteuerroutine. Ferner umfasst die Recheneinheit 36 im vorliegenden Fall eine Lenkunterstützungsfunktion 24, welche eine Wirkverbindung mit dem Torque-Vectoring-System 30, dem Steer-by-Drive-System 32 und/oder dem Steer-by- Brake-System 34 aufweist und welche in zumindest einem Betriebszustand zur Ansteuerung des Torque-Vectoring-Systems 30, des Steer-by-Drive-Systems 32 und/oder des Steer-by- Brake-Systems 34 vorgesehen ist, um wenigstens eines der Fahrzeugräder 18, 20 mit einem zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoment zu beaufschlagen. Darüber hinaus kann in die Recheneinheit 36 eine Vorsteuerung 22 implementiert sein. Prinzipiell könnte ein Steuergerät auch von einem Lenkungssteuergerät verschieden und beispielsweise als einzelnes, zentrales Fahrzeugsteuergerät mit einer zentralen Recheneinheit ausgebildet sein. Zudem ist denkbar, für jeden Radlenkwinkelsteller sowie für die Bedieneinheit separate Steuergeräte und/oder Recheneinheiten vorzusehen und diese kommunizierend miteinander zu verbinden.
Bei einer Auslegung des Lenksystems 12 müssen nun grundsätzlich mehrere Lastfälle betrachtet werden. Jeder dieser Lastfälle stellt dabei unterschiedliche Anforderungen an die Lenkungskomponenten und ihre Ansteuerung, wie beispielsweise im Hinblick auf eine maximale Lenkkraft und/oder Lenkleistung. Ein Maximalkraftfall wird typischerweise durch ein Parkiervorgang definiert. Neben dem Parkiervorgang können allerdings auch weitere kritische Arbeitspunkte auftreten, welche die Auslegung des Lenksystems 12 erschweren. Einer dieser kriti- sehen Arbeitspunkte tritt beispielsweise bei dynamischen Fahrmanövern, also Fahrmanövern mit erhöhter Fahrzeuggeschwindigkeit und erhöhter Lenkdynamik auf.
Zur Verbesserung einer Lenkungsauslegung bei derartigen dynamischen Fahrmanövern wird deshalb ein entsprechendes Verfahren zum Betrieb des Fahrzeugs 10 vorgeschlagen. Vorliegend ist dabei die Recheneinheit 36 dazu vorgesehen, das Verfahren auszuführen und weist dazu insbesondere ein Computerprogramm mit entsprechenden Programmcodemitteln auf. Alternativ könnte jedoch auch eine einem Radlenkwinkelsteller zugeordnete Recheneinheit zur Durchführung des Verfahrens vorgesehen sein.
Vorliegend wird in zumindest einem Betriebszustand, in welchem ein dynamisches Fahrmanöver durchgeführt wird, wenigstens eines der Fahrzeugräder 18, 20 zur Lenkunterstützung mit einem zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoment beaufschlagt, und zwar derart, dass eine von dem Radlenkwinkelsteller 14, 16 in der dynamischen Fahrsituation aufzubringende, maximale Lenkkraft und/oder Lenkleistung reduziert ist. Dazu wird in dem Betriebszustand mittels der Lenkunterstützungsfunktion 24 das Torque-Vectoring-System 30, das Steer-by- Drive-System 32 und/oder das Steer-by- Brake-System 34 angesteuert und hierdurch das wenigstens eine Fahrzeugrad 18, 20 mit dem zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoment beaufschlagt. Das zusätzliche Antriebs- und/oder Bremsmoment kann dabei beispielsweise im Bereich zwischen 50 Nm und 150 Nm liegen. Das wenigstens eine Fahrzeugrad 18, 20 kann ferner ein kurveninneres Fahrzeugrad sein.
Zudem werden in dem Betriebszustand eine Ansteuerung des Radlenkwinkelstellers 14, 16 und das zusätzliche Antriebs- und/oder Bremsmoment derart aufeinander abgestimmt, dass während des gesamten dynamischen Fahrmanövers ein mit einer Soll-Vorgabe korrelierter Soll-Radlenkwinkel des wenigstens einen Fahrzeugrads 18, 20 mit einem, insbesondere tatsächlichen, Ist- Radlenkwinkel des wenigstens einen Fahrzeugrads 18, 20 übereinstimmt und keine Abweichung zwischen dem Soll-Radlenkwinkel und dem Ist-Radlenkwinkel auftritt. Somit erfolgt ein entsprechender Eingriff im vorliegenden Fall grundsätzlich bevor eine Differenz zwischen dem Soll-Radlenkwinkel und dem Ist-Radlenkwinkel entste- hen oder sich aufbauen kann. Das vorliegende Verfahren nutzt demnach in diesen dynamischen Situationen das Antriebssystem 26 und/oder das Bremssystem 28, um für die Lenkung unterstützend zu wirken und nie eine Abweichung zwischen einem gewünschtem Radlenkwinkel und einem erreichbarem Radlenkwinkel zu erhalten.
Dadurch sinken die Anforderungen an den bzw. die Radlenkwinkelsteller 14, 16, sodass entweder eine Aktuatorik der Radlenkwinkelsteller 14, 16 kleiner dimensioniert, ein Funktions- oder Einsatzbereich der Radlenkwinkelsteller 14, 16 erhöht und/oder eine Auslegung der Radlenkwinkelsteller 14, 16 vereinfacht bzw. eine Leistungsanforderungen für hohe Lenkgeschwindigkeiten reduziert werden kann. Grundsätzlich könnte ein zusätzliches Antriebs- und/oder Bremsmoment jedoch auch durch ein Fahrdynamikregelsystem und/oder ein entsprechendes anderes Aktuatorsystem erzeugt und/oder bereitgestellt werden. Ferner können bei einem dynamischen Fahrmanöver grundsätzlich auch mehrere Fahrzeugräder zur, insbesondere gezielten, Lenkunterstützung mit einem zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoment beaufschlagt werden.
Weitere Verbesserungen können beispielsweise erreicht werden, indem das wenigstens eine Fahrzeugrad 18, 20 in dem Betriebszustand mit einem variablen Antriebs- und/oder Bremsmoment beaufschlagt wird, wobei beispielsweise eine Zeitdauer, eine Amplitude und/oder eine Form des zusätzliche Antriebs- und/oder Bremsmoments während des dynamischen Fahrmanövers fahrsituationsabhängig variiert wird.
Zudem kann die Beaufschlagung des wenigstens einen Fahrzeugrads 18, 20 mit dem zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoment mittels der eingangs erwähnten Vorsteuerung 22 erfolgen. In diesem Fall wird das zusätzliche Antriebs- und/oder Bremsmoment im Sinne einer Vorsteuerung aufgebracht, ohne Abweichungen in der Stellerposition des jeweiligen Radlenkwinkelstellers 14, 16 zu betrachten. Da das zusätzliche Antriebs- und/oder Bremsmoment in diesem Fall lediglich die Lenkfunktion unterstützt, kann vorteilhaft auf eine zusätzliche Sensorik zur Erfassung einer tatsächlichen Stellerposition der Radlenkwinkelsteller 14, 16 verzichtet werden. Weiter kann beispielsweise wenigstens ein Fahrwerksparameter eines Fahrwerks und/oder wenigstens ein Lenkungsparameter des Lenksystems 12 derart angepasst sein, beispielsweise durch eine entsprechende Auslegung, oder werden, beispielsweise durch eine aktive Anpassung in dem Betriebszustand, dass in dem Betriebszustand ein Einfluss des zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoments auf den Radlenkwinkel des wenigstens einen Fahrzeugrads 18, 20 erhöht wird. In diesem Zusammenhang kann beispielsweise eine Geometrie einer Radaufhängung des Fahrwerks und/oder der Lenkung so verändert werden, dass der Einfluss des zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoments maximiert wird.
Weiteres Optimierungspotential ergibt sich, wenn bei der Beaufschlagung des wenigstens einen Fahrzeugrads 18, 20 mit dem zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoment berücksichtigt wird, ob das zusätzliche Antriebs- und/oder Bremsmoment durch das Antriebssystem 26, wie beispielsweise das Torque- Vectoring-System 30 und/oder das Steer-by- Drive-System 32, oder das Bremssystem 28, wie beispielsweise das Steer-by- Brake-System 34, erzeugt und/oder bereitgestellt wird und in Abhängigkeit davon derart angepasst wird, dass in dem Betriebszustand ein Einfluss des zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoments auf den Radlenkwinkel des wenigstens einen Fahrzeugrads 18, 20 optimiert wird. In diesem Zusammenhang wurde insbesondere erkannt, dass sich entsprechende Radmomente unterschiedlich auswirken, je nachdem ob sie über das Antriebssystem 26 oder das Bremssystem 28 eingeleitet werden.
Darüber hinaus kann bei der Beaufschlagung des wenigstens einen Fahrzeugrads 18, 20 mit dem zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoment eine Fahrzeuggeschwindigkeit berücksichtigt werden. Zur Verbesserung eines Fahrgefühls und/oder einer Betriebssicherheit kann in diesem Zusammenhang beispielsweise das zusätzliche Antriebs- und/oder Bremsmoment in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit derart angepasst werden, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit in dem Betriebszustand zumindest im Wesentlichen konstant gehalten wird.
Ferner wird die Lenkunterstützungsfunktion 24 im vorliegenden Fall automatisch und proaktiv bereits beim Einleiten einer Lenkbewegung aktiviert, wodurch eine besonders hohe Betriebssicherheit erreicht werden kann. Alternativ könnte eine Lenkunterstützungsfunktion jedoch auch automatisch in Abhängigkeit eines Akti- vierungs- und/oder Betriebssignals eines Radlenkwinkelstellers angetriggert werden.
Figur 3 zeigt abschließend ein beispielhaftes Ablaufdiagramm mit Hauptverfahrensschritten des Verfahrens zum Betrieb des Fahrzeugs 10.
In einem ersten Verfahrensschritt 60 wird ein Betriebszustand, in welchem ein dynamisches Fahrmanöver durchgeführt wird, ermittelt. Dazu kann beispielsweise mittels der Ermittlungsroutine der Recheneinheit 36 eine Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder eine Lenkdynamik des Fahrzeugs 10 ermittelt und ausgewertet werden.
In einem, insbesondere auf den ersten Verfahrensschritt 60 folgenden, zweiten Verfahrensschritt 62 wird wenigstens eines der Fahrzeugräder 18, 20 zur Lenkunterstützung mit einem zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoment beaufschlagt. Dazu kann beispielsweise mittels der Lenkunterstützungsfunktion 24 und insbesondere der Ansteuerroutine der Recheneinheit 36 das Torque-Vectoring- System 30, das Steer-by-Drive-System 32 und/oder das Steer-by- Brake-System 34 angesteuert werden.
Anwendungsfälle für das geschilderte Verfahren können beispielsweise ein Ausweichmanöver, ein Doppelspurwechsel und/oder ein Sinuslenken bei erhöhter Fahrzeuggeschwindigkeit sein.
Das beispielhafte Ablaufdiagramm in Figur 3 soll lediglich beispielhaft ein Verfahren zum Betrieb des Fahrzeugs 10 beschreiben. Insbesondere können einzelne Verfahrensschritte auch variieren oder zusätzliche Verfahrensschritte hinzukommen. In diesem Zusammenhang ist beispielsweise denkbar, eine Ansteuerung des Radlenkwinkelstellers 14, 16 und das zusätzliche Antriebs- und/oder Bremsmoment aufeinander abzustimmen, vorteilhaft derart, dass während des gesamten dynamischen Fahrmanövers ein Soll-Radlenkwinkel des wenigstens einen Fahrzeugrads 18, 20 mit einem Ist-Radlenkwinkel des wenigstens einen Fahrzeugrads 18, 20 übereinstimmt. Zudem könnten weitere Optimierungen erfolgen, wie beispielsweise die Verwendung eines variablen Antriebs- und/oder Bremsmoments zur Beaufschlagung des wenigstens einen Fahrzeugrads 18, 20. Ferner können bei einem dynamischen Fahrmanöver grundsätzlich auch mehrere Fahrzeugräder 18, 20, beispielsweise zumindest zwei, drei oder vier Fahrzeugräder 18, 20, zur, insbesondere gezielten, Lenkunterstützung mit einem zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoment beaufschlagt werden.

Claims

Ansprüche . Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs (10), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei das Fahrzeug (10) ein Lenksystem (12) mit wenigstens einem Radlenkwinkelsteller (14, 16) zur Änderung eines Radlenkwinkels wenigstens eines Fahrzeugrads (18, 20) in Abhängigkeit einer Soll- Vorgabe umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Betriebszustand, in welchem ein dynamisches Fahrmanöver durchgeführt wird, wenigstens ein Fahrzeugrad (18, 20) zur Lenkunterstützung mit einem zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoment beaufschlagt wird. . Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Fahrzeugrad (18, 20) derart mit dem zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoment beaufschlagt wird, dass eine von dem Radlenkwinkelsteller (14, 16) in der dynamischen Fahrsituation aufzubringende, maximale Lenkkraft und/oder Lenkleistung reduziert ist. . Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Betriebszustand eine Ansteuerung des Radlenkwinkelstellers (14, 16) und das zusätzliche Antriebs- und/oder Bremsmoment derart aufeinander abgestimmt werden, dass während des gesamten dynamischen Fahrmanövers ein mit der Soll-Vorgabe korrelierter Soll-Radlenkwinkel des wenigstens einen Fahrzeugrads (18, 20) mit einem Ist-Radlenkwinkel des wenigstens einen Fahrzeugrads (18, 20) übereinstimmt und insbesondere keine Abweichung zwischen dem Soll-Radlenkwinkel und dem Ist-Radlenkwinkel auftritt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Fahrzeugrad (18, 20) mit einem variablen Antriebs- und/oder Bremsmoment beaufschlagt wird, wobei eine Zeitdauer, eine Amplitude und/oder eine Form des zusätzliche Antriebs- und/oder Bremsmoments während des dynamischen Fahrmanövers, insbesondere fahrsituationsabhängig, variiert wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagung des wenigstens einen Fahrzeugrads (18, 20) mit dem zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoment mittels einer Vorsteuerung (22) erfolgt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagung des wenigstens einen Fahrzeugrads (18, 20) mit dem zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoment unter Verwendung einer Lenkunterstützungsfunktion (24) erfolgt, welche in dem Betriebszustand automatisch in Abhängigkeit einer eingeleiteten Lenkbewegung oder automatisch in Abhängigkeit eines Aktivierungs- und/oder Betriebssignals des Radlenkwinkelstellers (14, 16) aktiviert wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Fahrwerksparameter eines Fahrwerks und/oder wenigstens ein Lenkungsparameter des Lenksystems (12) derart angepasst ist oder wird, dass in dem Betriebszustand ein Einfluss des zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoments auf den Radlenkwinkel des wenigstens einen Fahrzeugrads (18, 20) erhöht wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Beaufschlagung des wenigstens einen Fahrzeug- rads (18, 20) mit dem zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoment berücksichtigt wird, ob das zusätzliche Antriebs- und/oder Bremsmoment durch ein Antriebssystem (26) oder ein Bremssystem (28) erzeugt und/oder bereitgestellt wird und in Abhängigkeit davon derart angepasst wird, dass in dem Betriebszustand ein Einfluss des zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoments auf den Radlenkwinkel des wenigstens einen Fahrzeug- rads (18, 20) optimiert wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Beaufschlagung des wenigstens einen Fahrzeug- rads (18, 20) mit dem zusätzlichen Antriebs- und/oder Bremsmoment eine Fahrzeuggeschwindigkeit berücksichtigt wird, wobei das zusätzliche Antriebs- und/oder Bremsmoment in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit derart angepasst wird, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit in dem Betriebszustand zumindest im Wesentlichen konstant gehalten wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Antriebs- und/oder Bremsmoment durch ein Torque- Vectoring-System (30), ein Steer-by-Drive-System (32) und/oder ein Steer-by- Brake-System (34) erzeugt und/oder bereitgestellt wird.
11. Recheneinheit (36) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
12. Fahrzeug (10), insbesondere Kraftfahrzeug, mit einem Lenksystem (12), welches wenigstens einen Radlenkwinkelsteller (14, 16) zur Änderung eines Radlenkwinkels wenigstens eines Fahrzeugrads in Abhängigkeit einer Soll-Vorgabe umfasst, und mit einer Recheneinheit (36) nach Anspruch 11.
13. Fahrzeug (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenksystem (12) als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildet ist.
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