DE102006053029A1

DE102006053029A1 - Verfahren zum Betrieb eines elektronisch geregelten Servolenksystems

Info

Publication number: DE102006053029A1
Application number: DE200610053029
Authority: DE
Inventors: Gerd Reimann; Christian Lundquist
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2006-11-10
Filing date: 2006-11-10
Publication date: 2008-05-15
Anticipated expiration: 2026-11-11
Also published as: DE102006053029B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines elektronisch geregelten Servolenksystems (1) eines Kraftfahrzeugs, bei welchem mittels einer Lenkhandhabe 2 ein Lenkradwinkel (deltaS) als Maß für einen gewünschten Radlenkwinkel (deltaFm) für lenkbare Räder (5a, 5b) des Kraftfahrzeugs vorgegeben wird, wobei der Lenkradwinkel (deltaS) in den Radlenkwinkel (deltaFm) des wenigstens einen lenkbaren Rades (5a, 5b) des Kraftfahrzeugs umgesetzt wird. Ungewollte Lenkbewegungen des Fahrers, welche eine bestimmte Amplitude und eine bestimmte Frequenz aufweisen, werden erkannt.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines elektronisch geregelten Servolenksystems eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, um ein derartiges Verfahren durchzuführen. Des weiteren betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät und ein elektronisch geregeltes Servolenksystem eines Kraftfahrzeugs.
Stand der Technik
Kraftfahrzeuge reagieren bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten empfindlicher auf Lenkradbewegungen des Fahrers. Auch bei Geradeausfahrten oder sogenannten stationären Kurvenfahrten (z.B. in langgezogenen Autobahnkurven) lenkt ein Fahrer oft ungewollt bzw. unbewusst mit einer kleinen Amplitude. Die daraus resultierenden Fahrzeugreaktionen müssen vom Fahrer dann wieder durch entsprechendes Gegenlenken ausgeglichen werden. Dies führt dazu, dass der Fahrer das Lenkrad nur selten still halten kann, was sich negativ auf den Fahrkomfort auswirkt.
Ein Lenksystem mit Überlagerungsmitteln ist aus der DE 197 51 125 A1 bekannt. Dort wird die Bewegung (Zusatzwinkel bzw. Motorwinkel) eines Stellantriebs, d. h. eines Elektromotors mittels eines Überlagerungsgetriebes (beispielsweise ein Planetengetriebe) mit dem Lenkradwinkel überlagert. Mit Hilfe der Überlagerungsmittel ist es möglich, einen von der Lenkhandhabe vorgegebenen Lenkradwinkel zur Erhöhung der Fahrstabilität bzw. des Komforts mit einem Zusatzwinkel zu überlagern, so dass sich fahrdynamikabhängig bzw. komfortabhängig ein variables Übersetzungsverhältnis zwischen Lenkradwinkel und mittlerem Radlenkwinkel der lenkbaren Räder des Kraftfahrzeugs einstellt. Dadurch ist es sicherheitstechnisch z.B. möglich, ein Kraftfahrzeug, welches auszubrechen droht, durch eine entsprechende Korrektur des Radlenkwinkels wieder in eine stabile Fahrsituation zurückzuführen. Die Überlagerungsmittel können andere Fahrdynamiksysteme (z.B. ein elektronisches Stabilitätsprogramm(ESP) oder ein Antiblockiersystem (ABS)) unterstützen. Komforttechnisch ist es auch möglich, einem Lenkradwinkel beispielsweise einen geschwindigkeitsabhängigen Zusatzwinkel zu überlagern. Dadurch kann bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten ein relativ kleines Übersetzungsverhältnis eingestellt werden, d. h. eine relativ kleine Drehung der Lenkhandhabe führt zu einem relativ großen Lenkwinkel der Räder (gegenüber der mechanischen Grundübersetzung direkteres Übersetzungsverhältnis). Bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten kann dagegen ein relativ großes Übersetzungsverhältnis (gegenüber der mechanischen Grundübersetzung indirekteres Übersetzungsverhältnis) eingestellt werden, damit sich die Fahrstabilität des Kraftfahrzeugs erhöht.
Außerdem ist aus der DE 100 13 711 A1 ein Lenksystem bekannt, das unter anderem einen Servoantrieb zur Momentenunterstützung (Servolenkung) aufweist. Der Grad der Momentenunterstützung ist bei dem beschriebenen Lenksystem abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit. Während bei langsamer Fahrzeuggeschwindigkeit die Momentenunterstützung größer ist (z.B. um beim Rangieren des Fahrzeugs das Lenkrad ohne großen Kraftaufwand betätigen zu können), wird die Momentenunterstützung bei höheren Geschwindigkeiten (z.B. um die Fahrstabilität bei einer Autobahnfahrt zu erhöhen) gesenkt. Der Servoantrieb kann elektrisch oder hydraulisch arbeiten. Bei dem erfindungsgemäßen elektrischen Servolenksystem kann die Momentenunterstützung elektrisch variiert werden. Das in der DE 100 13 711 A1 beschriebene Lenksystem weist neben dem Servoantrieb auch Überlagerungsmittel auf, welche einen Zusatzwinkel erzeugen und den von der Lenkhandhabe vorgegebenen Lenkradwinkel mit diesem Zusatzwinkel überlagern.
Des weiteren sind aus dem Stand der Technik sogenannte Steer by Wire-Lenksysteme bekannt, bei welchen eine unabhängige Vorgabe von Lenkradmoment und Radlenkwinkel erfolgt, d. h. eine mechanische Entkopplung der Lenkbewegung des Fahrers von der Lenkung der Räder vorliegt. Lenkrichtung, Lenkwinkel und Lenkkraft bilden nur noch Daten, die eine Elektronik speisen und von dieser in entsprechende Lenkbefehle umgesetzt werden. Bei einem Steer by wire-Lenksystem ist im Normalbetrieb nur eine elektrische Signalverbindung zwischen der Lenkhandhabe und den gelenkten Rädern wirksam. In der DE 100 42 308 A1 ist ein derartiges Steer by wire-Lenksystem beschrieben.
Offenbarung der Erfindung
Technische Aufgabe
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welches den Fahrkomfort verbessert. Technische Lösung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Betrieb eines elektronisch geregelten Servolenksystems eines Kraftfahrzeugs mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen können in einfacher und vorteilhafter Weise ungewollte bzw. ungewünschte Lenkbewegungen des Fahrers, welche eine bestimmte Amplitude und eine bestimmte Frequenz aufweisen, zuverlässig erkannt werden. Um die beabsichtigten richtigen Lenkbewegungen des Fahrers von den ungewollten Lenkbewegungen unterscheiden zu können, müssen deren Frequenzbereich und Amplitude bestimmt werden. Anschließend können derartige Lenkbewegungen beseitigt bzw. eliminiert werden, so dass der Fahrer das Lenkrad still halten kann, wodurch sich der Fahrkomfort und die Fahrsicherheit wesentlich verbessern.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Erkennung der ungewollten Lenkbewegungen mittels eines statistischen Abgleichs von mehreren aktuell erfassten Messgrößen des elektronisch geregelten Servolenksystems mit gespeicherten Erfahrungswerten der entsprechenden Messgrößen, welchen ungewollten Lenkbewegungen zugeordnet wurden, erfolgt. Als Messgrößen oder Eingangssignale können ein Lenkradwinkel, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Querbeschleunigung, eine Gierrate und/oder ein Lenkradmoment, insbesondere miteinander kombiniert verwendet werden. Aus diesen Messgrößen kann geschlossen werden, ob der Fahrer wirklich eine Bewegung im Raum durchführen möchte, d. h. die Richtung ändert oder ob er nach einer ungewünschten Lenkbewegung wieder korrigiert.
Die jeweiligen Erfahrungswerte der Messgrößen können während der Fahrt, insbesondere bei Fahrversuchen oder Testfahrten, in einer Lernphase in einer Datenbank laufend abgespeichert werden, wenn ungewollte Lenkbewegungen erkannt wurden. Die ungewünschten Lenkbewegungen werden demnach mittels statistischer Methoden festgehalten, wenn sie als solche identifiziert werden. Beispielsweise, wenn sich die erfassten Lenkbewegungen als unnötig herausstellen, weil sie sich von der grundsätzlichen Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs unterscheiden und nur eine vorgegebene geringe Amplitude aufweisen. Die Lernphase kann dabei während Testfahrten mit dem Kraftfahrzeug erfolgen. Des weiteren besteht die Möglichkeit die Lernphase während der normalen Fahrt adaptiv für unterschiedliche Fahrer auszuführen, da sich die ungewünschten Lenkbewegungen, insbesondere deren Frequenz, unterscheiden können.
Alternativ oder zusätzlich kann die Erkennung der ungewollten Lenkbewegungen mittels eines ermittelten voraussichtlichen Spurverlaufs des Kraftfahrzeugs erfolgen. Dazu kann vorgesehen sein, dass der voraussichtliche Spurverlauf des Kraftfahrzeugs mittels einer an dem Kraftfahrzeug angeordneten Kamera und einem entsprechenden Bilderkennungssystem ermittelt wird, wobei Straßenmerkmale, insbesondere Fahrbahnmarkierungen oder dergleichen durch die Kamera erfasst werden. Des weiteren kann der voraussichtliche Spurverlauf des Kraftfahrzeugs mittels eines Navigationssystems des Kraftfahrzeugs, insbesondere in Kombination mit einer elektronischen Kamera, ermittelt werden. Als Navigationssystem kann beispielsweise GPS, Galileo oder dergleichen verwendet werden, wozu ein entsprechender Empfänger und insbesondere elektronisches Kartenmaterial erforderlich ist. Der ermittelte voraussichtliche Spurverlauf kann auch dazu verwendet werden, die momentane Spur des Kraftfahrzeugs zu halten.
Nach der Lernphase können in vorteilhafter Weise die ungewollten Lenkbewegungen des Fahrers in einer unterstützenden Phase gezielt während der Fahrt wenigstens annähernd beseitigt werden, um den Fahrkomfort zu erhöhen. Dies kann durch eine aktive Winkelsubtraktion des elektronisch geregelten Servolenksystems erfolgen.
Sehr vorteilhaft ist, dass eine Ruhelage des Lenkradwinkels – z.B. mit Hilfe des ermittelten voraussichtlichen Spurverlaufs – ermittelt wird und die erkannten ungewollten Lenkbewegungen als Abweichungen von der Ruhelage wenigstens annähernd eliminiert bzw. herausgefiltert werden.
Die Eliminierung der ungewollten Lenkbewegungen kann mittels Überlagerungsmitteln des elektronisch geregelten Servolenksystems zur Erzeugung eines Zusatzwinkels durch einen Zusatzwinkelsteller und zur Erzeugung eines Eingangswinkels des Lenkgetriebes aus einer Überlagerung des Lenkradwinkels mit dem Zusatzwinkel erfolgen, wobei die ungewollten Lenkbewegungen durch ein aktives Stellen eines entsprechenden entgegengesetzten Zusatzwinkels eliminiert werden. Somit wird die erfasste ungewünschte Lenkbewegung durch einen aktiven Stelleingriff einer Aktivlenkung in Echtzeit subtrahiert, d. h. das die Summe dieser beiden Bewegungen wenigstens annähernd Null ergibt und dementsprechend an der lenkbaren Rädern kein zusätzlicher Winkel gestellt wird.
Alternativ oder zusätzlich kann die Eliminierung der ungewollten Lenkbewegungen mittels eines Servoantriebs des elektronisch geregelten Servolenksystems erfolgen. Eine momentenunterstützende Lenkung kann beispielsweise "verhärten", d. h. dem Fahrer erschweren ungewünschte Lenkbewegungen auszuführen.
Wenn das elektronisch geregelte Servolenksystem als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildet ist, werden die Winkel der ungewollten Lenkbewegungen nicht an den Rädern gestellt.
Die beschriebene Sensorik bzw. Regelung erlaubt eine für den Fahrer nicht spürbare Korrektur der unerwünschten Lenkbewegungen. Die erneute Übernahme des Fahrers von ungewollten wieder zu gezielten Lenkbewegungen kann für den Fahrer harmonisch und komfortabel gestaltet werden.
Das Verfahren kann auch in langgezogenen Autobahnkurven eingesetzt werden.
Die unterstützende Funktion kann stets aktiv oder auch durch eine Situationserkennung oder dergleichen abschaltbar ausgebildet sein. Des weiteren kann sich die Funktion auch selbständig aktivieren, wenn der Fahrer von einem aktiven gezielten Lenken wieder in ein ständiges Korrigieren von ungewollten Lenkbewegungen übergeht.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines elektronisch geregelten Servolenksystems eines Kraftfahrzeugs ist vorzugsweise als Computerprogramm auf einem Steuergerät, insbesondere des elektronisch geregelten Servolenksystems oder einer Fahrzeugregelung realisiert, wobei auch andere Lösungen selbstverständlich in Frage kommen. Dazu ist das Computerprogramm in einem Speicherelement des Steuergeräts gespeichert. Durch Abarbeitung auf einem Mikroprozessor des Steuergeräts wird das Verfahren ausgeführt. Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Datenträger (Diskette, CD, DVD, Festplatte, USB-Memorystick oder dergleichen) oder einem Internetserver als Computerprogrammprodukt gespeichert sein und von dort aus in das Speicherelement des Steuergeräts übertragen werden. Ein derartiges
Computerprogramm bzw. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln ist in Anspruch 12 bzw. Anspruch 13 angegeben.
Anspruch 14 betrifft ein elektronisches Steuergerät für ein Kraftfahrzeug oder für ein elektronisch geregeltes Servolenksystem.
Anspruch 15 betrifft ein elektronisch geregeltes Servolenksystem eines Kraftfahrzeugs.
Nachfolgend ist anhand der Zeichnung prinzipmäßig ein Ausführungsbeispiel der Erfindung angegeben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen elektronisch geregelten Servolenksystems mit Überlagerungsmitteln und einem Servoantrieb, welches mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben wird.
Bevorzugtes Ausführungsbeispiel
Die Figur zeigt ein elektronisch geregeltes Servolenksystem 1 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs. Das elektronisch geregelte Servolenksystem 1 weist eine als Lenkrad 2 ausgebildete Lenkhandhabe auf. Das Lenkrad 2 ist über eine Gelenkwelle bzw. Lenksäule 3 mit einem Lenkgetriebe 4 verbunden. Das Lenkgetriebe 4 dient dazu, einen Drehwinkel der Lenksäule 3 in einen Radlenkwinkel δ_Fm von lenkbaren Rädern 5a, 5b des Kraftfahrzeugs umzusetzen. Das Lenkgetriebe 4 weist eine Zahnstange 6 und ein Ritzel 7 auf, an welches die Lenksäule 3 angreift. Das elektronisch geregelte Servolenksystem 1 umfasst darüber hinaus Überlagerungsmittel 8, die einen als Elektromotor 9 ausgebildeten Stellantrieb bzw. Zusatzwinkelsteller und ein von diesem angetriebenes Überlagerungsgetriebe 10 aufweisen. Das Überlagerungsgetriebe 10 ist als Planetengetriebe ausgebildet. In weiteren Ausführungsbeispielen könnte das Überlagerungsgetriebe 10 auch als Weltgetriebe oder dergleichen ausgebildet sein. Durch das Lenkrad 2 wird ein Lenkradwinkel δ_S als Maß für einen gewünschten Radlenkwinkel δ_FM, der lenkbaren Räder 5a, 5b des Kraftfahrzeugs vorgegeben. Mit Hilfe des Elektromotors 9 wird dann ein Überlagerungswinkel bzw. Zusatzwinkel δ_M generiert und durch das Überlagerungsgetriebe 10 mit dem Lenkradwinkel δ_S bzw. dem Drehwinkel der Lenksäule 3 überlagert. Der Zusatzwinkel δ_M wird grundsätzlich zur Verbesserung der Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs bzw. des Komforts erzeugt. Die Summe aus Lenkradwinkel δ_S und Zusatzwinkel δ_M ergibt den Eingangswinkel des Lenkgetriebes 4 bzw. im vorliegenden Ausführungsbeispiel den Ritzelwinkel δ_G.
Die Überlagerungsmittel 8 weisen ein elektronisches Steuergerät 11 auf, welches unter anderem der Regelung des Zusatzwinkels δ_M und des abgegebenen Moments des Elektromotors 9 dient. Auf dem elektronischen Steuergerät 11 läuft dazu ein Regelungsverfahren ab, welches als Regelungsstruktur bzw. als Computerprogramm auf einem nicht dargestellten Mikroprozessor des Steuergeräts 11 ausgeführt ist. Der Elektromotor 9 wird mit einem elektrischen Ansteuersignal δ_Md, welches dem Sollwert des von dem Elektromotor 9 zu erzeugenden Zusatzwinkels δ_M entspricht, angesteuert. Die Ansteuerung bzw. Regelung des Elektromotors 9 erfolgt üblicherweise in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, d. h. das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Lenkradwinkel δ_S und dem Ritzelwinkel δ_G bzw. dem Radlenkwinkel δ_Fm der Räder 5a, 5b wird durch die Überlagerung des Lenkradwinkels δ_S mit verschiedenen, geschwindigkeitsabhängigen Zusatzwinkeln δ_M in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt. Dadurch ist es beispielsweise möglich, bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten ein relativ kleines Übersetzungsverhältnis vorzugeben, bei welchem eine relativ geringe Drehung des Lenkrads 2 zu einem relativ großen Radlenkwinkel δ_Fm der Räder 5a, 5b führt. Ebenso ist es bei einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit aus Stabilitätsgründen denkbar, ein relativ großes Übersetzungsverhältnis vorzugeben. Damit die vorstehend angeführten Steuerungs- bzw. Regelungsfunktionen ausgeführt werden können, erhält das Steuergerät 11 unter anderem als Eingangssignal die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit (z.B. über den CAN-Bus des Kraftfahrzeugs).
Den Überlagerungsmitteln 8 nachgeordnet, weist das elektronisch geregelte Servolenksystem 1 einen elektrischen Servoantrieb 12 auf, welcher unter anderem der variablen Momentenunterstützung dient. Der elektrische Servoantrieb 12 weist einen Elektromotor 13 zur Realisierung der Momentenunterstützung über ein Riemengetriebe 14 auf. Das Riemengetriebe 14 weist ein Antriebsritzel und eine Riemenscheibe zur Übertragung der Momentenunterstützung über ein Kugelumlaufgetriebe (nicht dargestellt) auf die Zahnstange 6 des elektrischen Servolenksystems 1 auf. Des weiteren ist ein elektronisches Steuergerät 15 zur Ansteuerung bzw. Regelung des Elektromotors 13 vorgesehen.
Die Erfindung wird anhand eines elektronisch geregelten Servolenksystems 1 mit einem Riemengetriebe 14 und einem separaten Kugelumlaufgetriebe zur Übertragung der Unterstützungskraft auf die Zahnstange 6, wie beispielsweise aus der DE 100 52 275 bekannt, beschrieben. Für weitere elektrische Servolenksystemtechnologien mit Momenten- bzw. Lenkunterstützung lassen sich jedoch eventuell mit geringfügigen Änderungen gleiche erfindungsgemäße Umsetzungen erzielen.
Außerdem weist das elektronisch geregelte Servolenksystem 1 Sensoren 16a, 16b, 16c auf, welche den Lenkradwinkel δ_S, den Zusatzwinkel δ_M und den Ritzelwinkel δ_G messen bzw. äquivalente Signale liefern, aus denen diese Winkel δ_S, δ_M, δ_G bestimmt werden können. Des weiteren sind ein Lenkmomentsensor, ein Summenwinkelsensor und ein Spurstangensensor vorgesehen (nicht dargestellt). Die Steuergeräte 11, 15 erhalten die Ergebnisse der vorstehend genannten Sensoren als Eingangssignale zur weiteren Verarbeitung bzw. Steuerung oder Regelung der Elektromotoren 9, 13. Detailliert sind in der Figur lediglich die Eingangssignale für das Steuergerät 11 dargestellt, welches über die Sensoren 16a, 16b, 16c und andere nicht dargestellte Fahrzeugsysteme unter anderem mit den Eingangssignalen Fahrzeuggeschwindigkeit v_x, Querbeschleunigung a_y, Gierrate ψ ., Lenkradwinkel δ_S, Ritzelwinkel δ_G, Lenkradmoment Ms und Zusatzwinkel δ_M versorgt wird. Alternativ oder zusätzlich könnten mehrere dieser Größen auch anhand der anderen oder weiteren Eingangsgrößen (z.B. Raddrehzahlen, usw.), insbesondere unter Zuhilfenahme geeigneter Modelle berechnet werden.
Erfindungsgemäß wird das elektronisch geregelte Servolenksystem 1 nun mittels eines Verfahrens betrieben, bei welchem mittels der Lenkhandhabe 2 ein Lenkradwinkel δ_S als Maß für einen gewünschten Radlenkwinkel δ_Fm für die lenkbaren Räder 5a, 5b des Kraftfahrzeugs vorgegeben wird, wobei der Lenkradwinkel δ_S in den Radlenkwinkel δ_Fm des wenigstens einen lenkbaren Rades 5a, 5b des Kraftfahrzeugs umgesetzt wird, wobei ungewollte Lenkbewegungen des Fahrers, welche eine bestimmte Amplitude und eine bestimmte Frequenz aufweisen, erkannt werden.
Die Erkennung der ungewollten Lenkbewegungen erfolgt mittels eines statistischen Abgleichs von mehreren, insbesondere miteinander kombinierten aktuell erfassten Messgrößen, nämlich dem Lenkradwinkel δ_S, dem Lenkradmoment M_S, der Fahrzeuggeschwindigkeit v_x, der Querbeschleunigung a_y und/oder der Gierrate ψ . des elektronisch geregelten Servolenksystems 1 mit gespeicherten Erfahrungswerten der entsprechenden Messgrößen δ_S, M_S, v_x, a_y, ψ ., welchen ungewollten Lenkbewegungen zugeordnet wurden. Die jeweiligen Erfahrungswerte der Messgrößen δ_S, M_S, v_x, a_y, ψ .) werden während der Fahrt, insbesondere Testfahrt, in einer Lernphase in einer Datenbank 17, welche auf dem Steuergerät 11 realisiert ist bzw. auf welche das Steuergerät 11 Zugriff hat, laufend abgespeichert, sofern ungewollte Lenkbewegungen erkannt wurden. Anhand bestimmter statistischer Merkmale werden die Erfahrungswerte den ungewollten Lenkbewegungen zugeordnet.
Alternativ oder zusätzlich kann die Erkennung der ungewollten Lenkbewegungen in weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispielen mittels eines ermittelten voraussichtlichen Spurverlaufs des Kraftfahrzeugs erfolgen. Dazu kann vorgesehen sein, dass der voraussichtliche Spurverlauf des Kraftfahrzeugs mittels einer an dem Kraftfahrzeug angeordneten Kamera und einem entsprechenden Bilderkennungssystem ermittelt wird, wobei Straßenmerkmale, insbesondere Fahrbahnmarkierungen oder dergleichen durch die Kamera erfasst werden. Des weiteren kann der voraussichtliche Spurverlauf des Kraftfahrzeugs mittels eines Navigationssystems des Kraftfahrzeugs, insbesondere in Kombination mit einer elektronischen Kamera, ermittelt werden. Als Navigationssystem kann beispielsweise GPS, Galileo oder dergleichen verwendet werden, wozu ein entsprechender Empfänger und insbesondere elektronisches Kartenmaterial erforderlich ist. Der ermittelte voraussichtliche Spurverlauf kann dazu verwendet werden, die momentane Spur des Kraftfahrzeugs zu halten.
Nach der Lernphase können in vorteilhafter Weise die ungewollten Lenkbewegungen des Fahrers in einer unterstützenden Phase gezielt während der Fahrt wenigstens annähernd beseitigt werden, um den Fahrkomfort zu erhöhen. Dies kann durch eine aktive Winkelsubtraktion des elektronisch geregelten Servolenksystems 1 erfolgen.
Dazu wird eine Ruhelage des Lenkradwinkels δ_S ermittelt und die ungewollten Lenkbewegungen werden als Abweichungen von der Ruhelage wenigstens annähernd eliminiert.
Die Eliminierung der ungewollten Lenkbewegungen erfolgt mittels der Überlagerungsmittel 8 des elektronisch geregelten Servolenksystems 1 durch ein aktives Stellen eines entsprechenden entgegengesetzten Zusatzwinkels δ_M.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Eliminierung der ungewollten Lenkbewegungen auch mittels des elektrischen Servoantriebs 12 des elektronisch geregelten Servolenksystems 1 erfolgen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb des elektronisch geregelten Servolenksystems 1 ist als Computerprogramm auf dem Steuergerät 11 realisiert, wobei auch andere Lösungen selbstverständlich in Frage kommen. Dazu ist das Computerprogramm in einem Speicherelement des Steuergeräts 11 gespeichert. Durch Abarbeitung auf einem Mikroprozessor des Steuergeräts 11 wird das Verfahren ausgeführt. Das Computerprogramm kann auf einem nicht dargestellten computerlesbaren Datenträger (Diskette, CD, DVD, Festplatte, USB-Memorystick oder dergleichen) oder einem Internetserver als Computerprogrammprodukt gespeichert sein und von dort aus in das Speicherelement des Steuergeräts 11 übertragen werden.
Die Erfindung wird anhand eines Überlagerungslenksystems mit einem elektronischen Servoantrieb 12 (Active Front AFS) als elektronisch geregeltes Servolenksystem 1 beschrieben. Für weitere elektronische Servolenksystemtechnologien mit Momenten- bzw. Lenkunterstützung (Electric Power Steering/EPS, Handmomentensteller oder dergleichen), Steer-by-Wire-Funktionalität oder sinnvollen Kombinationen daraus lassen sich jedoch mit eventuell geringfügigen Änderungen gleiche erfindungsgemäße Umsetzungen erzielen. Sollte das elektronisch geregelte Servolenksystem in weiteren Ausführungsbeispielen als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildet sein, können die ungewollten Lenkbewegungen nicht an den Rädern gestellt werden.

1: elektronisch geregeltes Servolenksystem
2: Lenkrad
3: Gelenkwelle
4: Lenkgetriebe/Lenksäule
5a, 5b: lenkbare Räder
6: Zahnstange
7: Ritzel
8: Überlagerungsmittel
9: Zusatzwinkelsteller/Elektromotor
10: Überlagerungsgetriebe
11: elektronisches Steuergerät der Überlagerungsmittel
12: elektrischer Servoantrieb
13: Elektromotor
14: Riemengetriebe
15: Steuergerät des Servoantriebs
16a, 16b, 16c: Sensoren
17: Datenbank
δ_Fm: Radlenkwinkel bzw. Lenkwinkel
δ_G: Ritzelwinkel
δ_S: Lenkradwinkel
δ_M: Zusatzwinkel
δ_Md: Sollwert des Zusatzwinkels
a_y: Querbeschleunigung
v_x: Fahrzeuggeschwindigkeit
ψ .: Gierrate
M_S: Lenkradmoment

Claims

Verfahren zum Betrieb eines elektronisch geregelten Servolenksystems (1) eines Kraftfahrzeugs, bei welchem mittels einer Lenkhandhabe (2) ein Lenkradwinkel (δ_S) als Maß für einen gewünschten Radlenkwinkel (δ_Fm) für lenkbare Räder (5a, 5b) des Kraftfahrzeugs vorgegeben wird, wobei der Lenkradwinkel (δ_S) in den Radlenkwinkel (δ_Fm) des wenigstens einen lenkbaren Rades (5a, 5b) des Kraftfahrzeugs umgesetzt wird, wobei ungewollte Lenkbewegungen des Fahrers, welche eine bestimmte Amplitude und eine bestimmte Frequenz aufweisen, erkannt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennung der ungewollten Lenkbewegungen mittels eines statistischen Abgleichs von mehreren aktuell erfassten Messgrößen (δ_S, Ms, v_x, a_y, ψ .) des elektronisch geregelten Servolenksystems (1) mit gespeicherten Erfahrungswerten der entsprechenden Messgrößen (δ_S, M_S, v_x, a_y, ψ .), welchen ungewollten Lenkbewegungen zugeordnet wurden, erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Erfahrungswerte der Messgrößen (δ_S, M_S, v_x, a_y, ψ .) während der Fahrt, insbesondere Testfahrt in einer Lernphase in einer Datenbank (17) laufend abgespeichert werden, wenn ungewollte Lenkbewegungen erkannt wurden.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Messgrößen oder Eingangssignale ein Lenkradwinkel (δ_S), eine Fahrzeuggeschwindigkeit (v_x), eine Querbeschleunigung (a_y), eine Gierrate (ψ .) und/oder ein Lenkradmoment (Ms) verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennung der ungewollten Lenkbewegungen mittels eines ermittelten voraussichtlichen Spurverlaufs des Kraftfahrzeugs erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der voraussichtliche Spurverlauf des Kraftfahrzeugs mittels einer an dem Kraftfahrzeug angeordneten Kamera und einem entsprechenden Bilderkennungssystem ermittelt wird, wobei Straßenmerkmale, insbesondere Fahrbahnmarkierungen oder dergleichen durch die Kamera erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der voraussichtliche Spurverlauf des Kraftfahrzeugs mittels eines Navigationssystems des Kraftfahrzeugs, insbesondere in Kombination mit einer elektronischen Kamera, ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ruhelage des Lenkradwinkels (δ_S) ermittelt wird und die ungewollten Lenkbewegungen als Abweichungen von der Ruhelage wenigstens annähernd eliminiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Eliminierung der ungewollten Lenkbewegungen mittels Überlagerungsmitteln (8) des elektronisch geregelten Servolenksystems (1) zur Erzeugung eines Zusatzwinkels (δ_M) durch einen Zusatzwinkelsteller (9) und zur Erzeugung eines Eingangswinkels (δ_G) des Lenkgetriebes (4) aus einer Überlagerung des Lenkradwinkels (δ_S) mit dem Zusatzwinkel (δ_M) erfolgt, wobei die ungewollten Lenkbewegungen durch ein aktives Stellen eines entsprechenden entgegengesetzten Zusatzwinkels (δ_M) eliminiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Eliminierung der ungewollten Lenkbewegungen mittels eines Servoantriebs (12) des elektronisch geregelten Servolenksystems (1) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronisch geregelte Servolenksystem als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildet ist und die ungewollten Lenkbewegungen nicht an den Rädern gestellt werden.
Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 durchzuführen, wenn dass Programm auf einem Mikroprozessor eines Computers, insbesondere auf einem elektronischen Steuergerät (11, 15) eines elektronisch geregelten Servolenksystems (1), ausgeführt wird.
Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 durchzuführen, wenn dass Programm auf einem Mikroprozessor eines Computers, insbesondere auf einem elektronischen Steuergerät (11, 15) eines elektronisch geregelten Servolenksystems (1), ausgeführt wird.
Elektronisches Steuergerät (11, 15) für ein Kraftfahrzeug oder für ein elektronisch geregeltes Servolenksystem (1) eines Kraftfahrzeugs eingerichtet zur Ausführung eines Computerprogramms gemäß Anspruch 12. 15. Elektronisch geregeltes Servolenksystem (1) eines Kraftfahrzeugs, mit – einer Lenkhandhabe (2) zur Vorgabe eines Lenkradwinkels (δ_S) als Maß für einen gewünschten Radlenkwinkel (δ_Fm) für wenigstens ein lenkbares Rad (5a, 5b) des Kraftfahrzeugs, – einem Lenkgetriebe (4), welches den Lenkradwinkel (δ_S) in den Radlenkwinkel (δ_Fm) des wenigstens einen lenkbaren Rades (5a, 5b) des Kraftfahrzeugs umsetzt und – einem elektronischen Steuergerät (11) eingerichtet zur Ausführung eines Computerprogramms gemäß Anspruch 12.