DE102007000978A1

DE102007000978A1 - Method for actuating electric motor of angle overlapping steering in motor vehicle, involves limiting maximum number of revolutions of electric motor depending on parameter, speed of motor vehicle and steering wheel

Info

Publication number: DE102007000978A1
Application number: DE200710000978
Authority: DE
Inventors: Thomas Wanner; Hendrik Büring; Reinhard Grossheim
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2007-11-06
Filing date: 2007-11-06
Publication date: 2009-05-14

Abstract

The method involves limiting the maximum number of revolutions of the electric motor (16) depending on the parameter, speed of the motor vehicle and steering wheel (12). The gradient of the electric motor is also limited. A factor determines the parameter that controls the maximum number of revolutions of the electric motor. Independent claims are included for the following: (1) an angle overlapping steering of a motor vehicle; (2) a control device for executing the method; (3) a computer program with program code unit; and (4) a computer program product with program code unit.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Elektromotors einer Winkelüberlagerungslenkung in einem Kraftfahrzeug, ein Steuergerät für eine solche Winkelüberlagerungslenkung, ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt.The The invention relates to a method for driving an electric motor an angle superposition steering in a motor vehicle, a control device for such an angle superposition steering, a computer program and a computer program product.

Die Erfindung kommt insbesondere bei einer sogenannten Überlagerungslenkung zum Einsatz, bei der einem vom Fahrer vorgegebenen Lenkradwinkel ein elektronisch geregelter Motorwinkel überlagert wird. Ein solches Lenksystem ermöglicht einen vom Fahrer unabhängigen Lenkeingriff auf die Vorderachse unterstützt durch einen Servoantrieb, ohne die mechanische Kopplung zwischen Lenkrad und Vorderachse auftrennen zu müssen. Der zusätzliche Freiheitsgrad gewährt eine kontinuierliche und situationsabhängige Adaption der Lenkeigenschaften. Zudem wird die Lenkdynamik aktiv angepasst und es ist eine Fahrzeugstabilisierung möglich.The Invention comes in particular in a so-called superposition steering used, at a predetermined by the driver steering wheel angle an electronically controlled motor angle is superimposed. Such Steering system allows one independent of the driver Steering intervention on the front axle supported by a servo drive, without breaking the mechanical coupling between the steering wheel and the front axle to have to. The additional degree of freedom granted a continuous and situation-dependent adaptation of the steering characteristics. In addition, the steering dynamics is actively adjusted and it is a vehicle stabilization possible.

Bei bekannten aktiven Lenksystemen ist festzustellen, dass diese akustisch auffällig sind, insbesondere wenn bei großen Sollübersetzungsänderungen schnell gelenkt wird. Dies gilt vor allem bei Übersetzungen zwischen Lenkrad und Vorderrad ins Direkte, d. h. bei geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten oder wenn das Fahrzeug steht. Dies ist insbesondere nachteilig, da sich der Motor für die Überlagerungslenkung oftmals im Fahrgastraum befindet.at known active steering systems, it should be noted that this acoustically showy are, especially if at large Target speed changes is steered quickly. This is especially true for translations between steering wheel and front wheel into direct, d. H. at low vehicle speeds or when the vehicle is stationary. This is particularly disadvantageous since the engine for the superposition steering often located in the passenger compartment.

Weiterhin ist zu beachten, dass viele aktive Lenksysteme einen Elektromotor zur Realisierung einer variablen Lenkübersetzung oder von externen Eingriffen haben, dessen Drehmoment mit steigender Motordrehzahl fällt. Dies wirkt sich nachteilig auf das Überschwingverhalten und somit auf die Regelgüte aus.Farther It should be noted that many active steering systems have an electric motor to realize a variable steering ratio or external intervention whose torque falls with increasing engine speed. This has an adverse effect on the overshoot behavior and thus on the control quality out.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Ansteuern eines Elektromotors einer Winkelüberlagerungslenkung in einem Kraftfahrzeug und zeichnet sich dadurch aus, dass die maximale Drehzahl des Elektromotors in Abhängigkeit mindestens einer Betriebsgröße begrenzt wird.The inventive method serves to drive an electric motor of an angle superposition steering in a motor vehicle and is characterized in that the maximum Speed of the electric motor limited depending on at least one operating variable becomes.

Dies bedeutet, dass die maximal mögliche Drehzahl des unterstützenden Elektromotors begrenzt wird. Dies kann durch Begrenzung der maximalen Motorwinkelgeschwindigkeit bzw. Motorsollwinkelgeschwindigkeit erreicht werden. Dies hat zur Folge, dass der Fahrer ggf. weiter auslenken muss, um den erwünschten Lenkeinschlag zu erhalten. Da die maximale Drehzahl des Elektromotors begrenzt ist, können, insbesondere bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten, akustische Nachteile vermieden werden.This means that the maximum possible speed of the supporting one Electric motor is limited. This can be done by limiting the maximum Motor angular velocity or engine target angular velocity reached become. This has the consequence that the driver may continue to deflect must be to the desired To get steering angle. Because the maximum speed of the electric motor is limited, can especially at low vehicle speeds, acoustic Disadvantages are avoided.

Somit kann mit dem Verfahren der Gradient des Elektromotors und somit des Zusatzlenkwinkelstellers bzw. dessen Sollvorgabe begrenzt werden.Consequently can with the procedure the gradient of the electric motor and thus the Zusatzlenkwinkelstellers or its target specification are limited.

Somit ist eine Funktionalität entwickelt, die zu einem positiven Einfluss auf die Akustik insbesondere bei Überlagerungslenkungen führt und die zusätzlich das Überschwingverhalten bei schnellen Lenkbewegungen verbessert.Consequently is a functionality designed to have a positive impact on the acoustics in particular at overlay steering leads and the additional the overshoot behavior improved during fast steering movements.

In Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die maximale Drehzahl des Elektromotors in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs begrenzt wird. Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die maximale Drehzahl des Elektromotors in Abhängigkeit der Lenkradgeschwindigkeit begrenzt wird.In Embodiment is provided that the maximum speed of the electric motor dependent on the speed of the motor vehicle is limited. Complementary or Alternatively, it can be provided that the maximum speed of Electric motor depending the steering wheel speed is limited.

In einer möglichen Ausführung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Betriebsgröße einen Faktor bestimmt, der die maximale Drehzahl des Elektromotors beeinflusst.In a possible execution it is envisaged that the at least one operating variable is a factor determined, which affects the maximum speed of the electric motor.

Typischerweise wird der Faktor bei einem Auslenken aufgebaut und bei einem Nulldurchgang des Lenkrads zurückgesetzt.typically, the factor is built up at a deflection and at a zero crossing of the Steering wheel reset.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist somit, zumindest in den möglichen Ausgestaltungen, vorgesehen, dass in Abhängigkeit von Fahrzeuggeschwindigkeit und Lenkradwinkelgeschwindigkeit oder in Abhängigkeit von Fahrzeuggeschwindigkeit und Ritzelwinkelgeschwindigkeit ein Faktor ermittelt wird, der mit dem eigentlichen Teilsollwert der aktiven Nutzfunktionen multipliziert wird. Liegt dieser Faktor zwischen null und eins, wirkt sich dies positiv auf die Akustik und das Regelverhalten hinsichtlich des Überschwingverhaltens aus. Ist der Faktor größer als eins, erreicht man bei entsprechender Applikation einen positiven Einfluss auf das dynamische Verhalten des Fahrzeugs, bspw. in Ausweichsituationen. Die Größen Fahrzeuggeschwindigkeit, Lenkrad winkelgeschwindigkeit und Ritzelwinkelgeschwindigkeit können dabei entweder berechnet oder gemessen werden.at the method according to the invention is thus, at least in the possible Embodiments provided that, depending on vehicle speed and steering wheel angular velocity or as a function of vehicle speed and Pinion angular velocity is a factor determined with the actual partial setpoint of the active utility functions multiplied becomes. If this factor is between zero and one, it will work positive for the acoustics and the control behavior with regard to overshoot behavior out. If the factor is greater than one, you can achieve a positive influence with appropriate application on the dynamic behavior of the vehicle, for example in evasive situations. The sizes of vehicle speed, Steering wheel angular velocity and pinion angular velocity can be either calculated or measured.

Somit kann ein positiver Einfluss auf die Akustik bei einer Überlagerungslenkung erreicht werden und zusätzlich das Überschwingverhalten bei schnellen Lenkbewegungen verbessert werden.Consequently can have a positive impact on the acoustics of a superposition steering system be achieved and in addition the overshoot behavior be improved with fast steering movements.

Die erfindungsgemäße Winkelüberlagerungslenkung eines Kraftfahrzeugs weist einen Servoantrieb mit einem Elektromotor und ein elektronisches Steuergerät zur Ansteuerung des Elektromotors auf. Dabei ist vorgesehen, dass das Steuergerät zur Begrenzung der Drehzahl des Elektromotors in Abhängigkeit mindestens einer Betriebsgröße ausgelegt ist. Die vorgestellte Winkelüberlagerungslenkung ist insbesondere zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens geeignet.The inventive angle superposition steering system of a motor vehicle has a servo drive with an electric motor and an electronic control unit for controlling the electric motor. It is provided that the control unit is designed to limit the speed of the electric motor as a function of at least one operating variable. The presented angle superposition steering is in particular for carrying out the vorste described method suitable.

Das erfindungsgemäße Steuergerät kann bspw. zur Durchführung eines vorstehend beschriebenen Verfahrens in einer dargelegten Winkelüberlagerungslenkung zum Einsatz kommen und ist dazu ausgelegt, die Drehzahl eines Elektromotors für eine Winkelüberlagerungslenkung in Abhängigkeit mindestens einer Betriebsgröße zu begrenzen.The Control unit according to the invention can, for example. to carry out of a method described above in an illustrated angle superposition steering are used and is designed to the speed of an electric motor for an angle superposition steering dependent on limit at least one company size.

Das erfindungsgemäße Computerprogramm umfasst Programmcodemittel, um ein Verfahren zum Betreiben einer Winkelüberlagerungslenkung der vorstehend beschriebenen Art durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Mikroprozessor eines Computers, insbesondere in einem Steuergerät der Winkelüberlagerungslenkung, ausgeführt wird.The Computer program according to the invention comprises Program code means to provide a method for operating angle superposition steering of the type described above when the computer program on a microprocessor of a computer, especially in one control unit the angle superposition steering, is performed.

Dieses Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Datenträger, wie bspw. einer Diskette, CD, DVD, Festplatte, einem USB Memory Stick oder ähnlichem, oder einem Internetserver als Computerprogrammprodukt gespeichert sein. Von dort kann das Computerprogramm in ein Speicherelement des Steuergeräts übertragen werden.This Computer program may be on a computer-readable medium, such as eg a floppy disk, CD, DVD, hard disk, a USB memory stick or similar, or an internet server stored as a computer program product be. From there, the computer program can be stored in a memory element of the control unit become.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further Advantages and embodiments of the invention will become apparent from the Description and attached drawing.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in the specified combination, but also in other combinations or alone, without to leave the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The Invention is based on an embodiment schematically shown in the drawing and is below under Referring to the drawings described in detail.

1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Winkelüberlagerungslenkung. 1 shows an embodiment of the angle superposition steering according to the invention.

2 zeigt ein beispielhaftes Übersetzungsverhältnis als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens. 2 shows an exemplary gear ratio as a function of vehicle speed to illustrate the method according to the invention.

3 zeigt in einem Graphen die maximale Drehzahl in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit. 3 shows in a graph the maximum speed as a function of the vehicle speed.

In 1 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Winkelüberlagerungslenkung dargestellt, die insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet und als Überlagerungslenkung ausgebildet ist. Die Darstellung zeigt ein Lenkrad 12, einen Servoantrieb 14, dem ein Elektromotor 16 zugeordnet ist, und zwei über eine Vorderachse 18 verbundene Vorderräder 20, die zum Steuern des Fahrzeugs angelenkt werden. Weiterhin ist dem Servoantrieb 14 ein Steuergerät 22 zugeordnet.In 1 an embodiment of the angle superposition steering according to the invention is shown, the total with the reference numeral 10 is designated and designed as a superposition steering. The illustration shows a steering wheel 12 , a servo drive 14 which is an electric motor 16 is assigned, and two on a front axle 18 connected front wheels 20 which are hinged to control the vehicle. Furthermore, the servo drive 14 a control unit 22 assigned.

Der über das Lenkrad 12 vorgegebene Lenkwinkels wird von einem Motorlenkwinkel δ_M des Elektromotors 16 überlagert, so dass sich ein Ritzelwinkel δ_G ergibt, der direkten Einfluss auf den an den Vorderrädern anliegenden Lenkwinkel δ_F hat.The over the steering wheel 12 predetermined steering angle is from a motor steering angle δ _{M of} the electric motor 16 superimposed so that a pinion angle δ _G results, which has a direct influence on the voltage applied to the front wheels steering angle δ _F.

Es gilt

und δM·iM + δS·id = δG wobei i_M und i_d vorzugebende Faktoren sind.It applies

and δ M · i M + δ S · i d = δ G where i _M and i _{d are} predeterminable factors.

Das dargestellte Lenksystem ermöglicht einen vom Fahrer bewirkten aktiven Lenkeingriff an der Vorderachse 18 unterstützt durch den Elektromotor 16, ohne die mechanische Kopplung zwischen dem Lenkrad 12 und der Vorderachse 18 auftrennen zu müssen, wobei der vom Fahrer vorgegebene Lenkwinkel δ_S mit dem Motor- bzw. Zusatzlenkwinkel δ_M überlagertwird.The illustrated steering system enables an active steering intervention on the front axle caused by the driver 18 supported by the electric motor 16 without the mechanical coupling between the steering wheel 12 and the front axle 18 to have to separate, wherein the predetermined by the driver steering angle δ _S with the motor or additional steering angle δ _{M is} superimposed.

In 2 ist in einem Graphen ein beispielhaftes Übersetzungsverhältnis i_v als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgetragen.In 2 is a graph of an exemplary gear ratio i _v plotted as a function of vehicle speed to illustrate the method according to the invention.

In dem gezeigten Graphen ist an der Abszisse 150 die Fahrzeuggeschwindigkeit und an der Ordinate 250 das Übersetzungsverhältnis i_v aufgetragen. Der Graph zeigt somit das Übersetzungsverhältnis i_v als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit, wobei das Übersetzungsverhältnis i_v als das Verhältnis zwischen Lenkradwinkel und Vorderradwinkel definiert ist, nämlich: iv = Sollübersetzung = Lenkradwinkel/Vorderradwinkel In the graph shown is on the abscissa 150 the vehicle speed and at the ordinate 250 the gear ratio i _v applied. The graph thus shows the gear ratio i _v as a function of the vehicle speed, the gear ratio i _{v being defined} as the ratio between the steering wheel angle and the front wheel angle, namely: i v = Target ratio = steering wheel angle / front wheel angle

Das Übersetzungsverhältnis i_v verläuft zwischen i_{v min} 350 bei geringen Geschwindigkeiten, d. h. im direkten Betrieb bzw. ins Direkte, und i_{v max} 450 bei hohen Geschwindigkeiten, d. h. im indirekten Betrieb. Zu erkennen ist, dass bei einer Geschwindigkeit von 60 km/h ein rein mechanisches Lenken erfolgt und der Servoantrieb nicht eingreift. Bei niedrigen Geschwindigkeiten wird unterstützend eingegriffen und bei hohen Geschwindigkeiten wird gegengelenkt.The gear ratio i _v runs between i _{v min} 350 at low speeds, ie in direct operation or direct, and i _{v max} 450 at high speeds, ie in indirect operation. It can be seen that at a speed of 60 km / h purely mechanical steering takes place and the servo drive does not intervene. At low speeds, assistance is intervened and at high speeds is counter-steered.

In 3 ist in einem Graphen die maximale Drehzahl an einer Ordinate 550 gegenüber der Fahrzeuggeschwindigkeit an der Abszisse 650 aufgetragen.In 3 is in a graph the maximum speed at an ordinate 550 opposite the drive speed at the abscissa 650 applied.

Zu erkennen ist, dass bei niedrigen Geschwindigkeiten, nämlich zwischen –5 km/h und 30 km/h, die maximale Drehzahl des Motors auf 200 Grad/s begrenzt ist. Außerhalb dieses Bereichs liegt die maximale Drehzahl bei 400 Grad/s. Die maximale Drehzahl wird somit in Abhängigkeit der Betriebsgröße Fahrzeuggeschwindigkeit begrenzt. Die genannten Größen sind nur beispielhaft gegeben.To realize is that at low speeds, namely between -5 km / h and 30 km / h, the maximum speed of the engine is limited to 200 degrees / s is. Outside In this range, the maximum speed is 400 degrees / s. The maximum speed is thus dependent on the operating size vehicle speed limited. The sizes mentioned are given only by way of example.

Dies bewirkt in diesem Fall, dass bei den genannten niedrigen Geschwindigkeiten die maximale Drehzahl des Elektromotors des Servoantriebs begrenzt wird bzw. ist und daher der Fahrer zwar weiter auslenken muss aber der akustische Nachteil verhindert und das Überschwingverhalten verbessert ist. Alternativ oder ergänzend kann die maximale Drehzahl auch in Abhängigkeit der Lenkradgeschwindigkeit vorgegeben werden.This causes in this case, that at the mentioned low speeds limits the maximum speed of the electric motor of the servo drive is or is and therefore the driver must indeed continue to deflect but prevents the acoustic disadvantage and improves the overshoot behavior is. Alternative or supplementary The maximum speed can also vary depending on the steering wheel speed be specified.

Es wird somit in Abhängigkeit von Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Lenkradgeschwindigkeit bzw. Ritzelgeschwindigkeit ein Faktor ermittelt, der mit dem eigentlichen Teilsollwert der aktiven Nutzfunktion multipliziert wird. Liegt dieser Faktor zwischen null und eins, wirkt sich dies positiv auf die Akustik und das Regelverhalten aus. Ist der Faktor größer als eins, erreicht man bei entsprechender Applikation einen positiven Einfluss auf das dynamische Verhalten des Fahrzeugs.It is thus dependent of vehicle speed and / or steering wheel speed or Pinion speed determines a factor with the actual Partial setpoint of the active utility function is multiplied. Lies this factor between zero and one, has a positive effect the acoustics and the control behavior. Is the factor greater than one, one reaches a positive one with appropriate application Influence on the dynamic behavior of the vehicle.

Claims

Method for controlling an electric motor ( 16 ) of an angle superposition steering ( 10 ) in a motor vehicle, characterized in that the maximum speed of the electric motor ( 16 ) is limited in dependence of at least one company size.

Method according to Claim 1, in which a gradient of the electric motor ( 16 ) is limited.

Method according to Claim 1 or 2, in which the maximum rotational speed of the electric motor ( 16 ) is limited depending on the speed of the motor vehicle.

Method according to one of claims 1 to 3, wherein the maximum speed of the electric motor ( 16 ) is limited depending on the steering wheel speed.

Method according to one of Claims 1 to 4, in which the at least one operating variable determines a factor which determines the maximum rotational speed of the electric motor ( 16 ).

The method of claim 5, wherein the factor in a deflection is built.

The method of claim 5 or 6, wherein the factor is reset at a zero crossing of the steering wheel.

Angle override steering of a motor vehicle, comprising: a servo drive ( 14 ) with an electric motor ( 16 ), an electronic control unit ( 22 ) for controlling the electric motor ( 16 ), characterized in that the control unit ( 22 ) for limiting the maximum speed of the electric motor ( 16 ) is designed as a function of at least one operating variable.

Control device, in particular for carrying out a method according to one of claims 1 to 7 in an angle superposition steering ( 10 ) according to claim 8, which is adapted to the maximum rotational speed of an electric motor ( 16 ) for a power steering system ( 10 ) as a function of at least one company size.

Computer program with program code means for performing a method according to one of Claims 1 to 7, when the computer program is stored on a microprocessor of a computer, in particular in a control unit ( 22 ) according to claim 9 in an angle superposition steering ( 10 ) according to claim 8.

A computer program product comprising program code means stored on a computer-readable medium for carrying out a method according to one of claims 1 to 7, when the computer program is stored on a microprocessor of a computer, in particular in a control unit ( 22 ) according to claim 9 in an angle superposition steering ( 10 ) according to claim 8.