DE102009056677A1

DE102009056677A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Anpassung eines Lenkgefühls

Info

Publication number: DE102009056677A1
Application number: DE102009056677A
Authority: DE
Inventors: Jens Lüddecke; Carsten Busse; Timo Dobberphul
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2009-12-02
Filing date: 2009-12-02
Publication date: 2011-06-09
Anticipated expiration: 2029-12-03
Also published as: DE102009056677B4

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Anpassung eines Lenkgefühls einer elektromechanischen Lenkung (1) an eine sich ändernde Versorgungsspannung (U), wobei eine erste Steuereinheit (6) in Abhängigkeit mindestens einer Eingangsgröße ein Sollmoment (T_soll) einer Einheit zur Erzeugung eines Unterstützungsmoments (T_supp) berechnet, wobei eine zweite Steuereinheit (10) ein Unterstützungsmoment (T_supp) in Abhängigkeit mindestens des Sollmoments (T_soll) und der Versorgungsspannung (U) einstellt, wobei eine Kompensationseinheit (8) mindestens einen Einstellparameter mindestens in Abhängigkeit der Versorgungsspannung (U) bestimmt, wobei das Sollmoment (T_soll) in Abhängigkeit des mindestens einen Einstellparameters angepasst wird

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Anpassung eines Lenkgefühls einer elektromechanischen Lenkung an eine sich ändernde Versorgungsspannung.
In elektromechanischen Lenkungen bringt in der Regel ein Servomotor ein Unterstützungsmoment auf eine Lenkzahnstange oder eine Lenksäule auf, um ein leichteres Lenken eines Kraftfahrzeuges zu ermöglichen. Zur Erzeugung des Unterstützungsmoments nimmt der Servomotor elektrische Leistung auf. Der Servomotor ist hierfür an eine Versorgungsspannung, in der Regel eine Bordnetzspannung des Kraftfahrzeugs, angeschlossen. Änderungen der Versorgungsspannung, insbesondere Abweichungen der Bordnetzspannung von einer Referenzspannung, wirken sich hierbei auch auf das von dem Servomotor erzeugte Unterstützungsmoment auf. Veränderungen in der Versorgungsspannung beeinflussen daher ein Lenkgefühl oder Lenkverhalten der elektromechanischen Lenkung. Insbesondere kann es vorkommen, dass sich bei einer Versorgungsspannung, die geringer ist als eine Referenzspannung, das Unterstützungsmoment derart verringert, dass sich das Lenkgefühl der elektromechanischen Lenkung ändert. Ein sich änderndes Lenkgefühl der elektromechanischen Lenkung kann jedoch zu Irritationen eines Kraftfahrzeugführers führen, wodurch unerwünschte Fahrzustände auftreten können. Das Lenkgefühl wird hierbei als ein vom Kraftfahrzeugführer haptisch erfassbares Drehmoment zum Beispiel an einem Lenkrad verstanden.
In der Regel wird daher ein von dem Servomotor erzeugtes Unterstützungsmoment in Abhängigkeit der Versorgungsspannung derart gesteuert oder geregelt, dass nur minimale oder gar keine Änderungen im Lenkgefühl auftreten. Hierbei stellt eine Motorregelung oder Motorsteuerung ein Unterstützungsmoment in Abhängigkeit der Versorgungsspannung ein. Dies kann auch als Spannungskompensation auf Motorebene bezeichnet werden. Nachteilig hierbei ergibt sich, dass eine Spannungskompensation auf Motorebene in der Regel grob ausgelegt ist und insbesondere bei geringen, vom Kraftfahrzeugführer aufgebrachten, Handmomenten weiterhin zu Änderungen im Lenkgefühl der elektromechanischen Lenkung führen kann. Hierbei bezeichnet das Handmoment ein vom Kraftfahrzeugführer zum Beispiel mittels des Lenkrades aufgebrachtes Drehmoment, um gewünschte Lenkbewegungen des Kraftfahrzeugs zu bewirken.
Die EP 1 511 665 B1 offenbart ein Kraftfahrzeugbordnetz mit einem dynamischen, sicherheitsrelevanten Hochstromverbraucher, der eine Sensorik zur Erfassung einer Eingangsgröße, ein Steuergerät zur Generierung eines Stellsignals und einen Aktuator zur Umsetzung des Stellsignals in eine Ausgangsgröße umfasst. Dem Hochstromverbraucher ist hierbei eine Einrichtung zur Erfassung der Spannungslage des Kraftfahrzeugbordnetzes zugeordnet. Deren Daten stehen dem Steuergerät lokal zur Verfügung, wobei das Steuergerät Mittel umfasst, womit bei der Generierung des Stellsignals die Parameter des Aktuators derart angepasst werden, dass ein Spannungseinbruch der Bordnetzspannung vermieden wird. Hierfür ist der Spannungslage des Bordnetzes mindestens ein Grenzwert zugeordnet. Weiter sind Mittel vorgesehen, womit bei Unterschreitung eines ersten Grenzwertes der Bordnetzspannung die maximale Stromaufnahme und der maximale Stromgradient des Aktuators durch Anpassung der Parameter derart begrenzt werden, dass eine gestufte Abschaltung des Hochstromverbrauchers erfolgt, ohne diesen total abzuschalten. Die Druckschrift offenbart somit ein Verfahren, welches bei einer sich verringernden Bordnetzspannung den Hochstromverbraucher gestuft abschaltet. Der Hochstromverbraucher kann hierbei ein elektromechanisches Lenksystem sein. Bei einer Abschaltung des elektromechanischen Lenksystems wird jedoch das Lenkgefühl des elektromechanischen Lenksystems beeinflusst.
Die DE 10 117 059 B4 offenbart ein Fahrzeug, welches eine Lenkvorrichtung mit variabler Übersetzung und eine Servolenkung umfasst. Die Lenkungsvorrichtung wirkt mit variabler Übersetzung auf ein Lenksystem des Fahrzeugs ein und ändert das Verhältnis des Lenkwinkels der lenkbaren Straßenräder zu einem Lenkwinkel des Lenkrads, indem ein elektrischer Motor entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit betrieben wird und die Servolenkung auf ein Lenksystem des Fahrzeugs einwirkt. Die Servolenkung stellt ein Unterstützungslenkdrehmoment bereit, in dem ein elektrischer Motor entsprechend einem manuell angelegten Lenkraddrehmoment betrieben wird. Das Fahrzeug enthält: ein Versorgungsspannungsmessgerät zur Ermittlung einer Spannung einer Stromquelle; und eine Steuerungs-/Regelungseinheit zur Steuerung/Regelung des elektrischen Motors der Lenkungsvorrichtung mit variabler Übersetzung entsprechend der ermittelten Spannung. Wenn die ermittelte Spannung auf eine festgelegte Spannung oder darunter abfällt, bringt die Steuerungs-/Regelungseinheit die Lenkungsvorrichtung mit variabler Übersetzung in einen Langsam-Zustand und legt danach die Lenkungsvorrichtung mit variabler Übersetzung still. Auch hierbei wird bei einem Abfall der Spannung ein Lenkgefühl der Lenkungsvorrichtung beeinflusst.
Es stellt sich das technische Problem, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Anpassung eines Lenkgefühls einer elektromechanischen Lenkung an eine sich ändernde Versorgungsspannung zu schaffen, welches eine gezielte Anpassung des Lenkgefühls an eine sich ändernde Versorgungsspannung, insbesondere eine Kompensation der Auswirkung von Änderungen der Versorgungsspannung auf das Lenkgefühl, insbesondere bei einem Anlenkvorgang, also bei geringen vom Kraftfahrzeugführer aufgebrachten Handmomenten, ermöglicht.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 9. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Anpassung eines Lenkgefühls einer elektromechanischen Lenkung an eine sich ändernde Versorgungsspannung. Die Versorgungsspannung dient hierbei der Spannungsversorgung einer Einheit zur Erzeugung eines Unterstützungsmoments, insbesondere eines Servomotors. Die Versorgungsspannung kann hierbei eine Bordnetzspannung eines Kraftfahrzeugs sein. Eine erste Steuereinheit berechnet in Abhängigkeit mindestens einer Eingangsgröße ein Sollmoment der Einheit zur Erzeugung eines Unterstützungsmoments. Das Sollmoment kann über eine erste Berechnungsvorschrift für das Sollmoment eingestellt werden. Die erste Steuereinheit kann hierbei beispielsweise ein Lenkungssteuergerät der elektromechanischen Lenkung sein. Die Eingangsgröße kann hierbei mindestens eine Eingangsgröße der Gruppe Handmoment, Lenkwinkel, Lenkwinkelgeschwindigkeit, Rotorlagesensor und weiterer typischer Eingangsgrößen sein. Die Rotorlage bezeichnet hierbei eine Position eines Rotors des Servomotors. Ein Handmoment kann beispielsweise mittels eines Sensors zur Erfassung des Handmoments erfasst werden. Analog zum Handmoment können ebenfalls die weiter angeführten Eingangsgrößen mittels Sensoren erfasst werden. Eine zweite Steuereinheit stellt ein Unterstützungsmoment der Einheit zur Erzeugung eines Unterstützungsmoments in Abhängigkeit mindestens des Sollmoments ein. Die zweite Steuereinheit ist hierbei beispielsweise ein Motorsteuergerät des Servomotors. Hierbei kann die zweite Steuereinheit das Unterstützungsmoment mittels einer Regelung oder einer Steuerung einstellen. Neben dem von der ersten Steuereinheit bestimmten Sollmoment kann die zweite Steuereinheit das Unterstützungsmoment auch in Abhängigkeit der Versorgungsspannung einstellen. Bei einem fest vorgegebenen Sollmoment wird hierbei beispielsweise ein der Einheit zur Erzeugung eines Unterstützungsmoments zugeführter Strom in Abhängigkeit der Versorgungsspannung erhöht oder verringert, um ein Abfallen oder Ansteigen des Unterstützungsmomentes zu verhindern. Dies kann auch als Spannungskompensation auf Motorebene bezeichnet werden. Bei der Spannungskompensation auf Motorebene wird eine Änderung des Unterstützungsmoments ausschließlich durch eine Änderung der Versorgungsspannung, nicht durch eine Änderung des Sollmoments, verursacht.
Erfindungsgemäß bestimmt eine Kompensationseinheit mindestens einen Einstellparameter mindestens in Abhängigkeit der Versorgungsspannung. Die Kompensationseinheit kann hierbei als separate Steuereinheit oder als Teil beispielsweise des Lenkungssteuergeräts ausgebildet sein. Die Kompensationseinheit bestimmt den mindestens einen Einstellparameter nach einer vorbestimmten Berechnungsvorschrift für den Einstellparameter. Die Berechnungsvorschrift für den Einstellparameter kann hierbei eine lineare oder nichtlineare Berechnungsvorschrift für den Einstellparameter sein. Weiter ist vorstellbar, dass die Berechnungsvorschrift für den Einstellparameter oder Parameter der Berechnungsvorschrift für den Einstellparameter veränderbar, beispielsweise programmierbar, sind. Hierfür kann die Kompensationseinheit eine Programmierschnittstelle aufweisen. Hierdurch lassen sich in vorteilhafter Weise Eigenschaften der Spannungskompensation, beispielsweise gemäß einem Wunsch des Kraftfahrzeugführers, einstellen. In Abhängigkeit des mindestens einen Einstellparameters wird das von der ersten Steuereinheit berechnete Sollmoment angepasst. Hierbei kann in Abhängigkeit des mindestens einen Einstellparameters das Sollmoment reduziert, erhöht oder konstant gehalten werden. Eine Anpassung des Sollmoments kann hierbei über eine Addition und/oder eine Multiplikation und/oder über eine weitere Berechnungsvorschrift für das Sollmoments erfolgen. Die weitere Berechnungsvorschrift kann hierbei eine lineare oder nichtlineare Berechnungsvorschrift sein. Die Anpassung des Sollmoments in Abhängigkeit des mindestens einen Einstellparameters kann hierbei als Spannungskompensation auf Lenkungsfunktionsebene bezeichnet werden. Hierbei bezeichnet eine Lenkungsfunktionsebene eine Funktionsebene der elektromechanischen Lenkung, in der lenkungssystemspezifische Zustandsgrößen, zum Beispiel die vorhergehend genannten Eingangsgrößen der ersten Steuereinheit, ausgewertet werden, um ein gewünschtes Lenkgefühl der elektromechanischen Lenkung zu erzeugen. Die Lenkungsfunktionsebene ist hierbei systemhierarchisch über der Motorebene angeordnet. Durch eine Veränderung (Anpassung) des Sollmoments ändert sich auch das von der Einheit zur Erzeugung eines Unterstützungsmoments erzeugte Unterstützungsmoment und hierdurch ein auf eine Lenkzahnstange der elektromechanischen Lenkung aufgebrachtes Unterstützungsmoment. Da die Lenkzahnstange mit einem Lenkrad, z. B. über eine Lenksäule, mechanisch gekoppelt ist, ergibt sich hierdurch eine Veränderung des Lenkgefühls der elektromechanischen Lenkung.
Die Versorgungsspannung kann hierbei beispielsweise von einem Sensor zur Erfassung der Versorgungsspannung erfasst und datentechnisch an die Kompensationseinheit und/oder die zweite Steuereinheit übertragen werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich in vorteilhafter Weise die Möglichkeit einer gezielten Anpassung des Lenkgefühls an eine sich ändernde Versorgungsspannung. Hierbei kann die Versorgungsspannung zum Beispiel größer oder kleiner als eine Referenzspannung sein. Auch ergibt sich eine verbesserte Spannungskompensation bei niedrigen Handmomenten. Insbesondere bei niedrigen Handmomenten ist eine Spannungskompensation auf Motorebene zu grob ausgelegt. Bei einer reinen Spannungskompensation auf Motorebene wird daher ein Unterstützungsmoment bei einer sich ändernden Versorgungsspannung derart angepasst, dass weiterhin kurzfristige Änderungen im Lenkgefühl der elektromechanischen Lenkung auftreten. Dies ist insbesondere im Bereich geringer Handmomente, die von dem Kraftfahrzeugführer zum Beispiel mittels eines Lenkrads aufgebracht werden, nachteilig. Erfindungsgemäß ergibt sich also vorteilhaft, dass auch im Bereich geringer Handmomente über eine Anpassung des Sollmoments ein sich nur minimal änderndes oder sich nicht änderndes Lenkgefühl der elektromechanischen Lenkung erreicht werden kann. Eine sich ändernde Versorgungsspannung ergibt sich auch bei der Aktivierung oder Deaktivierung eines Rekuperationsbetriebes eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs. Auch kann sich eine ändernde Versorgungsspannung auch im Rekuperationsbetrieb des Elektro- oder Hybridfahrzeugs ergeben. Durch das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich in vorteilhafter Weise eine Anpassung des Lenkgefühls auch im Rekuperationsbetrieb und/oder bei Aktivierung des Rekuperationsbetriebs und/oder Deaktivierung des Rekuperationsbetriebs des Elektro- oder Hybridfahrzeugs erreichen.
In einer weiteren Ausführungsform wird der mindestens eine Einstellparameter zusätzlich in Abhängigkeit einer Referenzspannung bestimmt, wobei in Abhängigkeit einer Differenz zwischen Versorgungs- und Referenzspannung der mindestens eine Einstellparameter derart bestimmt wird, dass das Sollmoment reduziert oder erhöht oder nicht angepasst wird. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass ein Lenkgefühl der elektromechanischen Lenkung angepasst wird, wenn die Versorgungsspannung von einem Referenzzustand, also der Referenzspannung, abweicht. Die Referenzspannung kann hierbei beispielsweise eine Referenzspannung des Bordnetzes, beispielsweise 14 V, sein. Eine Differenz kann sich zum Beispiel gemäß ΔU = U – U_ref Formel 1 bestimmen. Hierbei bezeichnet ΔU die Differenz, U die Versorgungsspannung und U_ref die Referenzspannung.
In einer weiteren Ausführungsform wird das Sollmoment bei einer positiven Differenz zwischen Versorgungs- und Referenzspannung reduziert und bei einer negativen Differenz zwischen Versorgungs- und Referenzspannung erhöht. Bei einer Versorgungsspannung, die höher als die Referenzspannung ist, kann es vorkommen, dass sich ein Unterstützungsmoment der Einheit zur Erzeugung eines Unterstützungsmoments kurzfristig erhöht, bevor es zum Beispiel durch die Spannungskompensation auf Motorebene wieder an das Sollmoment angepasst wird. Analog kann es bei einer Versorgungsspannung, die geringer als die Referenzspannung ist, vorkommen, dass sich das Unterstützungsmoment kurzfristig verringert, bevor es zum Beispiel durch die Spannungskompensation auf Motorebene wieder an das Sollmoment angepasst wird. Durch eine Reduktion des Sollmoments bei einer positiven Differenz zwischen Versorgungs- und Referenzspannung und einer Erhöhung des Sollmoments bei negativer Differenz zwischen Versorgungs- und Referenzspannung wird in vorteilhafter Weise vermieden, dass sich Änderungen der Versorgungsspannung hinsichtlich der Referenzspannung kurzfristig auf des erzeugte Unterstützungsmoment und damit auf das Lenkgefühl der elektromechanischen Lenkung auswirken. Auch kann eine Anpassung des Sollmoments nur in einem vorbestimmten Intervall der Differenz zwischen Versorgungs- und Referenzspannung erfolgen. Das Intervall kann hierbei eine untere Spannungsgrenze und eine obere Spannungsgrenze aufweisen. Eine untere Spannungsgrenze kann beispielsweise bei ΔU = –2 V und eine obere Spannungsgrenze bei ΔU = 2 V liegen. Ist die Differenz zwischen Versorgungs- und Referenzspannung kleiner als die untere Spannungsgrenze, so kann die Kompensationseinheit den mindestens einen Einstellparameter als einen ersten vorbestimmten Einstellparameter bestimmen. Analog kann die Kompensationseinheit den mindestens einen Einstellparameter als einen zweiten vorbestimmten Einstellparameter bestimmen, falls die Differenz zwischen Versorgungs- und Referenzspannung größer als die obere Spannungsgrenze ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist der mindestens eine Einstellparameter für zumindest ein Intervall der Versorgungsspannung linear abhängig von der Versorgungsspannung oder linear abhängig von einer Differenz zwischen Versorgungs- und Referenzspannung. Durch eine lineare Abhängigkeit des mindestens einen Einstellparameters von der Versorgungsspannung oder einer Differenz zwischen Versorgungs- und Referenzspannung lässt sich in vorteilhafter Weise eine einfache Bestimmung des mindestens einen Einstellparameters mittels der Kompensationseinheit erreichen. Beispielsweise ist vorstellbar, dass der mindestens eine Einstellparameter in einem Intervall der Versorgungsspannung von 12 V bis 16 V linear abhängig von der Versorgungsspannung ist. Unterhalb von 12 V kann der mindestens eine Einstellparameter als vorbestimmter Einstellparameter, beispielsweise als der erste vorbestimmte Einstellparameter, bestimmt werden. Oberhalb von 16 V kann in analoger Weise der mindestens eine Einstellparameter als vorbestimmter Einstellparameter, beispielsweise der zweite vorbestimmte Einstellparameter, bestimmt werden. ist eine Referenzspannung zum Beispiel 14 V, so ist der mindestens eine Einstellparameter beispielsweise in einem Intervall von –2 V bis 2 V linear abhängig von der Differenz zwischen Versorgungs- und Referenzspannung.
In einer weiteren Ausführungsform wird der mindestens eine Einstellparameter zusätzlich in Abhängigkeit eines Handmoments bestimmt. Das Handmoment bezeichnet hierbei ein von dem Kraftfahrzeugführer zum Beispiel mittels eines Lenkrads auf die Lenksäule aufgebrachtes Moment. Das Handmoment kann beispielsweise mittels eines Sensors zur Erfassung des Handmoments erfasst werden. Insbesondere bei höheren Handmomenten verringert sich eine Sensitivität des Kraftfahrzeugführers gegenüber einem Lenkgefühl der elektromechanischen Lenkung. Für den Kraftfahrzeugführer erzeugen daher Änderungen der Versorgungsspannung bei niedrigen Handmomenten eine größere, insbesondere haptisch durch den Kraftfahrzeugführer erfassbare, Änderung des Lenkgefühls als bei höheren Handmomenten. Eine Spannungskompensation auf Lenkungsfunktionsebene ist daher bevorzugt bei niedrigen Handmomenten durchzuführen. Durch das vorgeschlagene Verfahren lässt sich also eine Spannungskompensation auf Lenkungsfunktionsebene bei niedrigen Handmomenten, insbesondere bei einem Anlenkvorgang, durchführen. Hierbei kann der mindestens eine Einstellparameter mittels einer Berechnungsvorschrift für den Einstellparameter berechnet werden, die einen Zusammenhang zwischen dem mindestens einen Einstellparameter und dem Handmoment oder einen Zusammenhang zwischen dem mindestens einen Einstellparameter und den beiden Größen Handmoment, Versorgungsspannung angibt.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der mindestens eine Einstellparameter in Anhängigkeit des Handmoments derart bestimmt, dass das Sollmoment bei steigendem Handmoment reduziert und/oder bei sinkendem Handmoment erhöht wird. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass eine Spannungskompensation auf Lenkungsfunktionsebene bevorzugt bei einem Anlenkvorgang durchgeführt wird.
In einer weiteren Ausführungsform wird der mindestens eine Einstellparameter in Abhängigkeit des Handmoments derart bestimmt, dass das Sollmoment bei steigendem Handmoment exponentiell oder linear abnimmt. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine stetige und keine sprunghafte Änderung des Lenkgefühls für den Kraftfahrzeugführer und somit eine verbesserte Lenkeigenschaft der elektromechanischen Lenkung.
In einer weiteren Ausführungsform wird der mindestens eine Einstellparameter in Abhängigkeit des Handmoments derart bestimmt, dass das Sollmoment ab einem vorbestimmten Schwellwert des Handmoments reduziert wird. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass eine einfache schwellwertabhängige Anpassung des Sollmoments an das Handmoment möglich ist.
Weiter vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Anpassung eines Lenkgefühls einer elektromechanischen Lenkung an eine sich ändernde Versorgungsspannung. Die Vorrichtung umfasst mindestens eine erste Steuereinheit, eine Einheit zur Erzeugung eines Unterstützungsmoments und eine zweite Steuereinheit. Mittels der ersten Steuereinheit kann in Abhängigkeit mindestens einer Eingangsgröße ein Sollmoment der Einheit zur Erzeugung eines Unterstützungsmoments berechnet werden. Mittels der zweiten Steuereinheit kann ein Unterstützungsmoment in Abhängigkeit mindestens des Sollmoments und einer Versorgungsspannung eingestellt werden. Weiter umfasst die Vorrichtung eine Kompensationseinheit. Mittels der Kompensationseinheit ist mindestens ein Einstellparameter mindestens in Abhängigkeit der Versorgungsspannung bestimmbar. Weiter ist das Sollmoment in Abhängigkeit des mindestens einen Einstellparameters anpassbar. Mit der vorgeschlagenen Vorrichtung lässt sich in vorteilhafter Weise eines der vorhergehend beschriebenen Verfahren durchführen.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mindestens eine Einheit zur Erfassung einer Versorgungsspannung und/oder mindestens eine Einheit zur Erfassung eines Handmoments, wobei mittels der Kompensationseinheit der mindestens eine Einstellparameter zusätzlich in Abhängigkeit des Handmoments bestimmbar ist.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figuren zeigen:
1 ein schematisches Blockschaltbild einer elektromechanischen Lenkung,
2 ein schematisches Blockschaltbild einer Spannungskompensation,
3 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Anpassung eines Lenkgefühls,
4 eine beispielhafte Berechnungsvorschrift für einen Einstellparameter und
5 eine weitere beispielhafte Berechnungsvorschrift für einen Einstellparameter.
Im Folgenden bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Eigenschaften.
1 zeigt eine elektromechanische Lenkung 1 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs. Die elektromechanische Lenkung 1 umfasst ein Lenkrad 2, wobei mittels des Lenkrads 2 ein Handmoment T_H auf eine Lenksäule 3 aufbringbar ist. Weiter umfasst die elektromechanische Lenkung 1 einen Sensor 4 zur Erfassung eines Lenkwinkels und einen Sensor 5 zur Erfassung eines Handmoments T_H. Weiter umfasst die elektromechanische Lenkung 1 eine erste Steuereinheit 6, wobei die erste Steuereinheit 6 ein Sollmoment T_soll in Abhängigkeit einer Fahrzeuggschwindigkeit v, eines Lenkwinkels und des von dem Sensor 5 zur Erfassung des Handmoments T_H erfassten Handmoments T_H berechnet. Die Fahrzeuggeschwindigkeit v kann hierbei von einem Sensor 7 zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst werden. Die elektromechanische Lenkung 1 umfasst weiter eine Kompensationseinheit 8. Die Kompensationseinheit 8 berechnet in Abhängigkeit des Handmoments T_H und einer Versorgungsspannung U ein Zusatzmoment T_add. Die Versorgungsspannung U wird hierbei von einem Sensor 9 zur Erfassung der Versorgungsspannung U erfasst. Das von der Kompensationseinheit 8 bestimmte Zusatzmoment T_add wird auf das von der ersten Steuereinheit 6 berechnete Sollmoment T_soll addiert. Die Summe aus dem Sollmoment T_soll und dem Zusatzmoment T_add wird einer zweiten Steuereinheit 10 als Eingangsgröße zugeführt. Die zweite Steuereinheit 10 ist hierbei ein Motorsteuergerät eines Servomotors 11. Weiter wird der zweiten Steuereinheit 10 ebenfalls die Versorgungsspannung U als Eingangsgröße zugeführt. In Abhängigkeit der Summe aus dem Sollmoment T_soll und dem Zusatzmoment T_add und der Versorgungsspannung U stellt die zweite Steuereinheit 10 ein Unterstützungsmoment T_supp des Servomotors 11 ein. Der Servomotor 11 ist über ein Getriebe 12 mit einer Lenkzahnstange 13 verbunden. Mittels der Lenkzahnstange 13 sind nicht dargestellte lenkbare Räder des Kraftfahrzeugs lenkbar. Das von dem Servomotor 11 mittels des Getriebes 12 auf die Lenkzahnstange 13 aufgebrachte Unterstützungsmoment wirkt sich hierbei auf ein Lenkgefühl des Kraftfahrzeugs aus. Über ein nicht dargestelltes Getriebe zwischen der Lenksäule 3 und der Lenkzahnstange 13 wird das Unterstützungsmoment, welches von dem Servomotor 11 erzeugt wird, auch für einen Kraftfahrzeugführer haptisch erfassbar. Mittels der dargestellten elektromechanischen Lenkung 1 lässt sich daher eine spannungsabhängige Veränderung eines Lenkgefühls durchführen.
2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Spannungskompensation. Ein Sensor 9 zur Erfassung einer Versorgungsspannung U erfasst die Versorgungsspannung U und übermittelt diese datentechnisch an die zweite Steuereinheit 10 und ein Lenkungssteuergerät 14. Das Lenkungssteuergerät 14 umfasst herbei die Kompensationseinheit 8 und die erste Steuereinheit 6. Die erste Steuereinheit 6 bestimmt ein Sollmoment T_soll, die Kompensationseinheit 8 ein Zusatzmoment T_add, welche von dem Lenkungssteuergerät 14 addiert und an die zweite Steuereinheit 10 übermittelt werden. Abhängig von der Summe aus Sollmoment T_soll und dem Zusatzmoment T_add und der Versorgungsspannung U stellt die zweite Steuereinheit 10 ein Unterstützungsmoment T_supp eines Servomotors 11 ein.
3 zeigt ein weiteres schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Anpassung eines Lenkgefühls einer elektromechanischen Lenkung 1. Ein Lenkungssteuergerät 14 umfasst eine Kompensationseinheit 8 und eine erste Steuereinheit 6. Die Kompensationseinheit 8 berechnet in Abhängigkeit einer Versorgungsspannung U und eines Handmoments T_H einen Einstellparameter, der in diesem Ausführungsbeispiel ein Zusatzmoment T_add ist. In Abhängigkeit des Handmoments T_H, einer Fahrzeuggeschwindigkeit v und des Zusatzmoments T_add berechnet die erste Steuereinheit 6 ein Sollmoment T_soll für einen Servomotor 11. Eine zweite Steuereinheit 10 umfasst eine Adaptionseinheit 15, die eine Spannungskompensation auf Motorebene durchführt. Weiter umfasst die zweite Steuereinheit 10 eine Einheit 16 zur Motorregelung, die in Abhängigkeit des von der Adaptionseinheit 15 berechneten Unterstützungsmoments T_supp den Servomotor 11 regelt.
4 zeigt eine beispielhafte Berechnungsvorschrift 17 eines Zusatzmoments T_add aus einer Versorgungsspannung U. 4 zeigt damit die Berechnungsvorschrift 17 für den Einstellparameter einer Kompensationseinheit 8, hier das Zusatzmoment T_add. Die Berechnungsvorschrift 17 für den Einstellparameter ist hierbei als dicke Linie dargestellt. Hierbei liegt eine Referenzspannung U_ref bei 14 V. In einem Bereich der Versorgungsspannung U von 12 V bis 16 V ist das Zusatzmoment T_add linear abhängig von der Versorgungsspannung U. Hierbei ist dargestellt, dass das Zusatzmoment T_add bei einer Versorgungsspannung von 12 V positiv ist und einen ersten vorbestimmten Wert Tmax_add annimmt. Das Zusatzmoment T_add nimmt linear mit steigender Versorgungsspannung U ab. Die Steigung des linearen Zusammenhangs zwischen dem Zusatzmoment T_add und der Versorgungsspannung U ist hierbei derart gewählt, dass das Zusatzmoment T_add bei der Referenzspannung U_ref einen Wert von 0 und bei einer Versorgungsspannung U von 16 V einen zweiten vorbestimmten Wert Tmin_add annimmt, wobei der zweite vorbestimmte Wert Tmin_add negativ ist. Ist die Versorgungsspannung U kleiner als 12 V, so ist das Zusatzmoment T_add fest auf den ersten vorbestimmten Wert Tmax_add eingestellt und ändert sich nicht mehr linear mit sinkender Versorgungsspannung U. Ist die Versorgungsspannung U größer als 16 V, so ist das Zusatzmoment T_add fest auf den zweiten vorbestimmten Wert Tmin_add eingestellt und ändert sich nicht mehr linear mit steigender Versorgungsspannung U.
5 zeigt eine weitere Berechnungsvorschrift für einen Einstellparameter, hier wieder ein Zusatzmoment T_add. Das Zusatzmoment T_add wird hierbei in Abhängigkeit einer Versorgungsspannung U und eines Handmoments T_H bestimmt. Der erste Berechnungsvorschrift 17 entspricht hierbei der in 4 dargestellten Berechnungsvorschrift 17. Mittels einer ersten Berechnungsvorschrift 17 wird ein vorläufiges Zusatzmoment T_add' berechnet. Mittels einer zweiten Berechnungsvorschrift 18 wird aus dem Handmoment ein Faktor F berechnet. Das Zusatzmoment T_add ergibt sich aus einer Multiplikation des vorläufigen Zusatzmoments T_add' mit dem Faktor F. In 5 ist dargestellt, dass die zweite Berechnungsvorschrift 18 einen exponentiellen Verlauf aufweist, wobei sich der Faktor F mit steigendem Handmoment T_H verringert. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Ausblendung des Zusatzmoments T_add bei höheren Handmomenten T_H.
Bezugszeichenliste

1: elektromechanische Lenkung
2: Lenkrad
3: Lenksäule
4: Sensor zur Erfassung eines Lenkwinkels
5: Sensor zur Erfassung eines Handmoments
6: erste Steuereinheit
7: Sensor zur Erfassung einer Fahrzeuggeschwindigkeit
8: Kompensationseinheit
9: Sensor zur Erfassung einer Versorgungsspannnung
10: zweite Steuereinheit
11: Servomotor
12: Getriebe
13: Lenkzahnstange
14: Lenkungssteuergerät
15: Adaptionseinheit
16: Einheit zur Motorregeleung
17: Berechnungsvorschrift, erste Berechnungsvorschrift
18: zweite Berechnungsvorschrift
U: Versorgungsspannung
v: Fahrzeuggeschwindigkeit
TH: Handmoment
Tsoll: Sollmoment
Tadd: Zusatzmoment
Tadd': vorläufiges Zusatzmoment
Tmaxadd: erster vorbestimmter Wert des Zusatzmoments
Tminadd: zweiter vorbestimmter Wert des Zusatzmoments
Tsupp: Unterstützungsmoment
Uref: Referenzspannung
F: Faktor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1511665 B1 [0004]
DE 10117059 B4 [0005]

Claims

Verfahren zur Anpassung eines Lenkgefühls einer elektromechanischen Lenkung (1) an eine sich ändernde Versorgungsspannung (U), wobei eine erste Steuereinheit (6) in Abhängigkeit mindestens einer Eingangsgröße ein Sollmoment (T_soll) einer Einheit zur Erzeugung eines Unterstützungsmoments (T_supp) berechnet, wobei eine zweite Steuereinheit (10) ein Unterstützungsmoment (T_supp) in Abhängigkeit mindestens des Sollmoments (T_soll) und der Versorgungsspannung (U) einstellt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kompensationseinheit (8) mindestens einen Einstellparameter mindestens in Abhängigkeit der Versorgungsspannung (U) bestimmt, wobei das Sollmoment (T_soll) in Abhängigkeit des mindestens einen Einstellparameters angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Einstellparameter zusätzlich in Abhängigkeit einer Referenzspannung (U_ref) bestimmt wird, wobei in Abhängigkeit einer Differenz (ΔU) zwischen Versorgungs- und Referenzspannung (U, U_ref) der mindestens eine Einstellparameter derart bestimmt wird, dass das Sollmoment (T_soll) reduziert oder erhöht oder nicht angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sollmoment (T_soll) bei einer positiven Differenz (ΔU) zwischen Versorgungs- und Referenzspannung (U, U_ref) reduziert und bei einer negativen Differenz (ΔU) zwischen Versorgungs- und Referenzspannung (U, U_ref) erhöht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Einstellparameter für zumindest ein Intervall der Versorgungsspannung (U) linear abhängig von der Versorgungsspannung (U) oder einer Differenz (ΔU) zwischen Versorgungs- und Referenzspannung (U, U_ref) ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationseinheit (8) den mindestens einen Einstellparameter zusätzlich in Abhängigkeit eines Handmoments (T_H) bestimmt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Einstellparameter in Abhängigkeit des Handmoments (T_H) derart bestimmt wird, dass das Sollmoment (T_soll) bei steigendem Handmoment (T_H) reduziert und/oder bei sinkendem Handmoment (T_H) erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Einstellparameter in Abhängigkeit des Handmoments (T_H) derart bestimmt wird, dass das Sollmoment (T_soll) bei steigendem Handmoment (T_H) exponentiell oder linear abnimmt.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Einstellparameter in Abhängigkeit des Handmoments (T_H) derart bestimmt wird, dass das Sollmoment (T_soll) ab einem ersten vorbestimmten Schwellwert des Handmoments (T_H) reduziert wird.
Vorrichtung zur Anpassung eines Lenkgefühls einer elektromechanischen Lenkung (1) an eine sich ändernde Versorgungsspannung (U), wobei die Vorrichtung mindestens eine erste Steuereinheit (6), eine Einheit zur Erzeugung eines Unterstützungsmoments (T_supp) und eine zweite Steuereinheit (10) umfasst, wobei mittels der ersten Steuereinheit (6) in Abhängigkeit mindestens einer Eingangsgröße ein Sollmoment (T_soll) der Einheit zur Erzeugung eines Unterstützungsmoments (T_supp) berechenbar ist, wobei mittels der zweiten Steuereinheit (10) ein Unterstützungsmoment (T_supp) in Abhängigkeit mindestens des Sollmoments (T_soll) und einer Versorgungsspannung (U) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiter eine Kompensationseinheit (8) umfasst, wobei mittels der Kompensationseinheit (8) mindestens ein Einstellparameter mindestens in Abhängigkeit der Versorgungsspannung (U) bestimmbar ist, wobei das Sollmoment (T_soll) in Abhängigkeit des mindestens einen Einstellparameters anpassbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens eine Einheit (9) zur Erfassung einer Versorgungsspannung (U) und/oder mindestens eine Einheit (5) zur Erfassung eines Handmoments (T_H) umfasst, wobei mittels der Kompensationseinheit (8) der mindestens eine Einstellparameter zusätzlich in Abhängigkeit des Handmoments (T_H) bestimmbar ist.