DE102006057880A1 - Method for operating a steering system in a vehicle comprises calculating the active torques at at least two different steering deflections with different steering angles during operation of the vehicle - Google Patents

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Abstract

Method for operating a steering system in a vehicle comprises calculating the active torques at at least two different steering deflections with different steering angles during operation of the vehicle. A reversal of the steering angle gradient lies between the steering deflections. The system hysteresis is calculated as a difference of the active torques before and after the reversal of the steering angle gradient. An independent claim is also included for a steering system for a vehicle. Preferred Features: The active torque is determined from the superposition of a non-compensated engine theoretical torque and the manual steering torque.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems in einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The The invention relates to a method of operating a steering system in a motor vehicle according to the preamble of claim 1.

In der DE 102 21 678 A1 wird ein Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems in einem Kraftfahrzeug beschrieben, bei dem über einen Stellmotor im Lenksystem ein Motorstellmoment zur Lenkunterstützung erzeugt wird, wobei dem Stellmotor eine Sollmomentvorgabe zugeführt wird, in der die im Lenksystem herrschende Reibung als Systemhysterese berücksichtigt und zumindest annähernd kompensiert wird. Diese kompensierte, die Systemhysterese ausgleichende Sollmomentvorgabe wird aus einem Wirkmoment bestimmt, das durch Addition eines vom Fahrer vorgegebenen Handlenkmomentes und eines nicht-kompensierten Motorsollmomentes ermittelt wird. Das Wirkmoment fließt als Eingangsgröße in eine fest vorgegebene Hysteresefunktion ein.In the DE 102 21 678 A1 a method for operating a steering system in a motor vehicle is described in which a motor actuator torque is generated for steering assistance via a servomotor in the steering system, wherein the servomotor a target torque input is supplied, in which the steering system prevailing friction considered as system hysteresis and is at least approximately compensated. This compensated, the system hysteresis compensating setpoint torque input is determined from a reaction torque, which is determined by adding a predetermined by the driver manual steering torque and a non-compensated engine target torque. The moment of action flows as input into a fixed hysteresis function.

Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass die Systemreibung im Lenksystem zumindest näherungsweise kompensiert wird und insbesondere im Bereich kleiner Lenkbewegungen das vom Fahrer aufzubringende Lenkmoment verringert wird. Hierdurch wird das subjektive Fahrgefühl für den Fahrer verbessert.These Approach has the advantage that the system friction in the steering system at least approximately is compensated and especially in the area of small steering movements the driver's steering torque is reduced. hereby becomes the subjective driving feeling for the Driver improved.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Lenkverhalten in Kraftfahrzeugen weiter zu verbessern, wobei insbesondere fahrzeugindividuelle Reibung im Lenksystem berücksichtigt werden soll.Of the Invention is based on the object, the steering behavior in motor vehicles continue to improve, in particular vehicle-specific friction considered in the steering system shall be.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.These Task is according to the invention with the Characteristics of claim 1 solved. The dependent claims give expedient further education at.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems in einem Kraftfahrzeug wird in einem Stellmotor ein Motorstellmoment erzeugt, das zur Lenkunterstützung im Lenksystem beiträgt. Zur Erzeugung des Motorstellmoments wird dem Stellmotor eine Sollmomentvorgabe zugeführt, in der die Reibung im Lenksystem als Systemhysterese berücksichtigt und zumindest annähernd kompensiert wird. Diese so genannte kompensierte Sollmomentvorgabe wird aus einem Wirkmoment bestimmt, dem das vom Fahrer vorgegebene Handlenkmoment zugrunde liegt, welches mithilfe einer geeigneten Sensorik gemessen werden kann.at the method according to the invention for operating a steering system in a motor vehicle is in a Actuator motor generates an engine torque that is used for steering assistance in Steering system contributes. To generate the motor actuating torque, the servomotor is given a nominal torque specification fed in which considers the friction in the steering system as a system hysteresis and at least approximately is compensated. This so-called compensated setpoint torque specification is determined from a moment of action, the predetermined by the driver Manual steering torque is based, which by using a suitable Sensor technology can be measured.

Das Wirkmoment wird im laufenden Betrieb des Kraftfahrzeugs bei zumindest zwei verschiedenen Lenkeinschlägen mit unterschiedlichen Lenkwinkeln berechnet, zwischen denen eine Umkehrung des Lenkwinkelgradienten liegen muss. Die Systemhysterese berechnet sich dann als Differenz der Wirkmomente vor und nach der Umkehrung des Lenkwinkelgradienten.The Moment of action is during operation of the motor vehicle at least two different steering angles calculated with different steering angles, between which one Inversion of the steering angle gradient must be. The system hysteresis is then calculated as the difference of the effective moments before and after the Reversal of the steering angle gradient.

Dieses Verfahren bietet den Vorteil, dass die Systemhysterese fahrzeugindividuell berechnet wird. Damit ist eine erheblich bessere Anpassung an die Reibung im Lenksystem und ein entsprechend feinfühligeres Ansprechen der Lenkung durchführbar. Im Unterschied zu aus dem Stand der Technik bekannten Vorgehensweisen wird die Hysteresekurve nicht fest vorgegeben, sondern es wird die Systemhysterese während des laufenden Betriebes des Kraftfahrzeuges ermittelt, wofür die Wirkmomente herangezogen werden, welche vom Handlenkmoment des Fahrers abhängen. Grundgedanke hierbei ist, dass die Systemhysterese bei einer Umkehrung des Lenkeinschlages überwunden werden muss, was sich über das Handlenkmoment im Wirkmoment niederschlägt. Benötigt werden zur Ermittlung der Systemhysterese als Differenz der Wirkmomente unmittelbar vor und nach der Umkehrung des Lenkwinkelgradienten zumindest zwei Werte der Wirkmomente an zwei zugeordneten Lenkwinkelwerten.This Method has the advantage that the system hysteresis vehicle-specific is calculated. This is a much better adaptation to the friction in the steering system and a correspondingly sensitive response of the steering feasible. In contrast to known from the prior art procedures the hysteresis curve is not fixed, but it is the System hysteresis during the current operation of the motor vehicle determines what the effective moments be used, which depend on the manual steering torque of the driver. basic idea Here is that the system hysteresis overcome in a reversal of the steering angle what has to be about that Hand steering torque reflected in the moment of action. Needed to be investigated the system hysteresis as the difference of the moments immediately before and after reversing the steering angle gradient at least two values the moments of action at two associated steering angle values.

Gemäß bevorzugter Weiterbildung berechnet sich das Wirkmoment aus einer additiven Überlagerung von nicht-kompensiertem Motorsollmoment und dem vom Fahrer erzeugten Handlenkmoment. Beide Werte sind bekannt, und zwar das Handlenkmoment aus einer Messung und das nicht-kompensierte Motorsollmoment als Sollvorgabe, die im Lenksystem generiert wird. Der Verlauf des Wirkmomentes als Funktion des Lenkwinkels ist als Hysteresekurve darstellbar, wobei die Systemhysterese definiert ist als die Differenz der Wirkmomente vor und nach der Umkehrung des Lenkwinkelgradienten, also vor und nach der Umkehrung der Lenkwinkeleinschlagsrichtung. Wird beispielsweise ein Lenkeinschlag nach einer Seite durchgeführt, so kehrt sich der Lenkeinschlag um und es wird entsprechend auch die Orientierung des Lenkwinkelgradienten umgekehrt, sobald der Lenkeinschlag aus der ausgelenkten Position wieder in Richtung der Ausgangslage zurück verstellt wird.According to preferred Further training, the effective moment calculated from an additive overlay of uncompensated engine target torque and that generated by the driver Manual steering torque. Both values are known, namely the manual steering torque from a measurement and the uncompensated engine target torque as Guideline that is generated in the steering system. The course of the active moment as a function of the steering angle can be represented as a hysteresis curve, wherein the system hysteresis is defined as the difference of the effective moments before and after the reversal of the steering angle gradient, ie before and after after the reversal of the steering angle direction. For example a steering angle carried out to one side, so the steering angle is reversed The orientation of the steering angle gradient also changes accordingly vice versa, as soon as the steering angle from the deflected position is moved back in the direction of the starting position.

Die Bildung der kompensierten Sollmomentvorgabe, in der die Reibung im Lenksystem zumindest teilweise kompensiert ist und die dem Stellmotor zur Einstellung des gewünschten Motorstellmoments zugeführt wird, berechnet sich vorteilhaft durch Addition eines Hysteresemomentes, das als Funktion der erfindungsgemäß ermittelten Systemhysterese darstellbar ist, sowie des nicht-kompensierten Motorsollmomentes. Das Hysteresemoment wird aus einem Kurvenverlauf bestimmt, in dem ein theoretisches Ist-Moment als Funktion des Wirkmomentes darstellbar ist, wobei dieser Kurvenverlauf ebenfalls als Hysteresekurve verläuft, deren Breite die erfindungsgemäß ermittelte, von Fahrzeug zu Fahrzeug verschiedene Systemhysterese ist.The Formation of the compensated setpoint torque in which the friction is at least partially compensated in the steering system and the servomotor for Setting the desired Supplied motor actuating torque is calculated advantageously by adding a hysteresis, this as a function of the inventively determined system hysteresis can be represented, as well as the uncompensated engine target torque. The hysteresis torque is determined from a curve in which a theoretical actual moment as a function of the moment of action can be displayed is, wherein this curve also runs as a hysteresis curve whose Width determined according to the invention, from vehicle to vehicle is different system hysteresis.

Zweckmäßigerweise wird die Systemhysterese nur bei Lenkeinschlägen mit Lenkwinkeln unterhalb eines Lenkwinkelgrenzwertes ermittelt, wobei der Lenkwinkelgrenzwert beispielsweise bei 20° liegt. Hierdurch soll sichergestellt werden, dass Einflüsse im Lenksystem, welche bei größeren Lenkeinschlägen zum Tragen kommen und nicht auf die Systemhysterese zurückgehen, ausgeschaltet bleiben. Diese Begrenzung bezieht sich nur auf die Ermittlung der Systemhysterese, nicht aber auf deren Berücksichtigung über das von dem Stellmotor erzeugte Motorstellmoment, das grundsätzlich auch bei größeren Lenkeinschlägen die Systemhysterese berücksichtigen kann. Allerdings wird bei größeren Lenkeinschlägen die Systemhysterese nicht erneut berechnet; vielmehr wird auf Hysteresewerte zurückgegriffen, die bei vorangegangenen Lenkeinschlägen unterhalb des Lenkwinkelgrenzwertes ermittelt und im Regel- bzw. Steuergerät abgespeichert wurden.Conveniently, the system hysteresis is only at steering angles with steering angles below a steering angle limit, wherein the steering angle limit for example, at 20 °. hereby to ensure that influences in the steering system, which in larger steering angles to Wear come and do not go back to the system hysteresis, stay off. This limitation only applies to the Determination of the system hysteresis, but not on their consideration via the generated by the actuator motor torque, the principle also at larger steering angles the Consider system hysteresis can. However, with larger steering angles the System hysteresis not recalculated; rather, it is based on hysteresis resorted to that at previous steering angles determined below the steering angle limit and in the rule or control unit were saved.

Eine weitere Einschränkung bei der Ermittlung der Systemhysterese kann die Fahrzeuggeschwindigkeit sein, indem die Systemhysterese nur bei Geschwindigkeiten oberhalb einer Grenzgeschwindigkeit von beispielsweise 30 km/h durchgeführt wird. Hierdurch wird sichergestellt, dass beispielsweise Reibung zwischen Reifen und Straße, die nicht der Systemhysterese zuzuordnen ist, außer Betracht bleibt. Außerdem kann festgelegt werden, dass die Systemhysterese nur unterhalb einer Lenkwinkelgrenzgeschwindigkeit ermittelt wird, die beispielsweise bei 20°/sec liegt. Hierdurch ist sichergestellt, dass nur bei verhältnismäßig langsamen Lenkradbetätigungen mit Lenkwinkelgeschwindigkeiten unterhalb des Grenzgeschwindigkeitswertes eine Ermittlung der Systemhysterese durchgeführt wird, wodurch dynamische Effekte ausgeschlossen werden können.A further restriction when determining the system hysteresis, the vehicle speed be by the system hysteresis only at speeds above a limit speed of, for example, 30 km / h is performed. This ensures that, for example, friction between Tires and road that is not attributable to the system hysteresis is disregarded. In addition, can be set that the system hysteresis only below one Steering angle limit speed is determined, for example at 20 ° / sec lies. This ensures that only at relatively slow steering wheel operations at steering angular velocities below the limit speed value a determination of the system hysteresis is performed, creating dynamic Effects can be excluded.

Vorteilhafterweise liegt zwischen zwei Lenkeinschlägen, die der Ermittlung des Wirkmomentes zugrunde gelegt werden, ein vorgegebener Mindestlenkwinkel von beispielsweise 2°. Hierdurch wird sichergestellt, dass tatsächlich ein Wechsel zwischen den verschiedenen Asten der Hysteresekurve stattfindet und das Wirkmoment bei einer Umkehrung des Lenkwinkelgradienten einen Verlauf von einem oberen Ast zu einem unteren Ast der Hysteresekurve bzw. umgekehrt nimmt. Sämtliche vorgenannten Bedingungen für die Durchführung der Ermittlung der Systemhysterese betreffen aber nicht die Berücksichtigung der bereits berechneten Systemhysterese bei der Vorgabe des Motorstellmoments.advantageously, lies between two steering angles, which are used to determine the moment of action, a predetermined minimum steering angle of, for example, 2 °. hereby will ensure that actually a change between the different branches of the hysteresis curve takes place and the moment of action in a reversal of the steering angle gradient a course from an upper branch to a lower branch of the hysteresis curve or vice versa. All above conditions for the implementation However, determining the system hysteresis does not affect the consideration the already calculated system hysteresis when specifying the engine torque.

Gemäß weiterer zweckmäßiger Ausführung kann eine Begrenzung der ermittelten Systemhysterese auf einen vorgebbaren Maximalwert durchgeführt werden. Außerdem ist es möglich, die Systemhysterese in Abhängigkeit diverser Fahrzeugzustands- oder Betriebsgrößen zu modifizieren, beispielsweise als Funktion des Lenkwinkels. Auf diese Weise kann der Einfluss der Systemhysterese auf das Motorstellmoment in vielfältiger und gewünschter Weise eingestellt werden.According to others expedient embodiment can a limitation of the determined system hysteresis to a predefinable Maximum value performed become. Furthermore Is it possible, the system hysteresis depending various vehicle state or operating variables to modify, for example as a function of the steering angle. That way the influence can be the system hysteresis on the engine torque in diverse and desired way be set.

Des Weiteren ist es vorteilhaft, eine Fehlermeldung für den Fall auszugeben, dass die ermittelte Systemhysterese einen Grenzwert übersteigt. Bei unzulässig hoher Systemhysterese ist von einem Defekt im Lenksystem auszugehen, was dem Fahrer über die Anzeige mitgeteilt werden kann.Of Furthermore, it is advantageous to have an error message in case output that the determined system hysteresis exceeds a limit. Inadmissible high system hysteresis is based on a defect in the steering system, what about the driver the ad can be communicated.

Das erfindungsgemäße Lenksystem zur Durchführung des Verfahrens umfasst eine Lenkhandhabe – üblicherweise ein Lenkrad –, ein Übersetzungsgetriebe im Übertragungsweg zwischen der Lenkhandhabe und mindestens einem lenkbaren Fahrzeugrad, einen Stellmotor zur Vorgabe eines Motorstellmomentes und eine Regel- bzw. Steuereinheit, in der Stellsignale zur Einstellung des Stellmotors erzeugt werden. Zweckmäßigerweise ist auch eine Lenkwinkelsensorik zur Ermittlung des vom Fahrer vorgegebenen Lenkwinkels im Lenksystem vorhanden.The steering system according to the invention to carry out The method comprises a steering handle - usually a steering wheel -, a transmission gear in the transmission path between the steering handle and at least one steerable vehicle wheel, a servo motor for specifying a motor torque and a control unit, be generated in the control signals for adjusting the servomotor. Conveniently, is also a steering angle sensor for determining the predetermined by the driver Steering angle present in the steering system.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:Further Advantages and expedient designs are the further claims, the figure description and the drawings. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Lenksystems in einem Kraftfahrzeug, 1 a schematic representation of a steering system in a motor vehicle,

2 ein Blockschaltdiagramm zur Ermittlung eines Motorsollmomentes für den Stellmotor im Lenksystem in Abhängigkeit der im Lenksystem auftretenden Reibung, 2 a block diagram for determining a motor nominal torque for the servomotor in the steering system as a function of the friction occurring in the steering system,

3 ein Schaubild mit dem Verlauf der Hysterese im Wirkmoment als Funktion des Lenkwinkels, wobei das Wirkmoment sich additiv aus dem Handlenkmoment des Fahrers und einem nicht-kompensierten Motorsollmoment zusammensetzt, 3 a graph showing the course of the hysteresis in the moment of action as a function of the steering angle, wherein the moment of action is composed of the driver's manual steering torque and a non-compensated engine nominal torque,

4 ein Ablaufdiagramm zur Ermittlung der die Reibung im Lenksystem kennzeichnenden Systemhysterese. 4 a flowchart for determining the friction in the steering system characteristic system hysteresis.

Das in 1 dargestellte Lenksystem 100 in einem Kraftfahrzeug umfasst eine als Lenkrad 101 ausgeführte Lenkhandhabe, die über eine Lenkwelle 102 und ein zwischengeschaltetes Übersetzungsgetriebe 103 mit einem Lenkgestänge 104 verbunden ist. Bei Betätigung des Lenkrades 101 mit einem Lenkwinkel δL wird das Lenkgestänge 104 in Bewegung gesetzt, woraufhin sich in den lenkbaren Vorderrädern 105, die an Radaufhängungen 106 karosserieseitig aufgehängt sind, ein Radlenkwinkel δV einstellt. Dem Übersetzungsgetriebe 103 ist ein Stellmotor 107 zugeordnet, über den ein unterstützendes Motorstellmoment MServo in das Lenksystem eingebracht werden kann. Die Höhe des Motorstellmoments MServo wird in einem Regel- bzw. Steuergerät ermittelt, welches den Stellmotor 107 mit entsprechenden Signalen beaufschlagt. Der vom Fahrer vorgegebene Lenkwinkel δL wird mithilfe einer Lenkwinkelsensorik gemessen, wobei der Wert des Lenkwinkels dem Regel- bzw. Steuergerät als Eingangsgröße zuführbar ist.This in 1 illustrated steering system 100 in a motor vehicle includes a steering wheel 101 executed steering handle, via a steering shaft 102 and an intermediate transmission gear 103 with a steering linkage 104 connected is. Upon actuation of the steering wheel 101 with a steering angle δ L , the steering linkage 104 set in motion, prompting themselves in the steerable front wheels 105 attached to wheel suspensions 106 Suspended body side, a wheel steering angle δ V sets. The transmission gearbox 103 is a servomotor 107 associated with a supporting one Motor torque M servo can be introduced into the steering system. The height of the motor torque M servo is determined in a control or control unit, which controls the servomotor 107 subjected to corresponding signals. The predetermined by the driver steering angle δ L is measured by means of a steering angle sensor, wherein the value of the steering angle to the control or control device is supplied as an input variable.

Optional ist in dem Lenksystem 100 ein Überlagerungsgetriebe 108 zur Erzeugung eines Überlagerungslenkwinkels δM vorgesehen. Das Überlagerungsgetriebe 108 befindet sich in der Lenkwelle 102 und wird von einem Stellmotor 109 beaufschlagt. Sofern in dem Überlagerungsgetriebe 108 ein Überlagerungslenkwinkel δM vorgegeben wird, addiert sich der resultierende Lenkwinkel δL' aus dem vom Fahrer vorgegebenen Handlenkwinkel δL und dem Überlagerungslenkwinkel δM.Optional is in the steering system 100 a superposition gearbox 108 provided for generating a superposition steering angle δ M. The superposition gearbox 108 is located in the steering shaft 102 and is powered by a servomotor 109 applied. Unless in the superposition gearbox 108 an overlay steering angle δ M is given, the resulting steering angle δ L 'is added from the driver's predetermined manual steering angle δ L and the superposition steering angle δ M.

Die beiden Stellmotoren 107 und 109 sind zweckmäßig als Elektromotoren ausgeführt, wobei grundsätzlich auch eine Ausführung als hydraulisches Stellglied in Betracht kommt.The two servomotors 107 and 109 are expediently designed as electric motors, in principle, a design as a hydraulic actuator comes into consideration.

Bei dem in 2 dargestellten Blockschaltbild symbolisieren die einzelnen Blöcke den Ablauf des Verfahrens zum Betrieb des Lenksystems.At the in 2 Block diagram shown symbolize the individual blocks the flow of the method for operation of the steering system.

In einem ersten Block 1 wird zunächst vom Fahrer ein Handlenkmoment MHand auf das Lenkrad des Fahrzeuges übertragen, welches gemäß dem nachfolgenden Block 2 in einem Übersetzungsgetriebe des Lenksystems eine Lenkübersetzung erfährt und auf einen Wert MHand,Ü reduziert wird.In a first block 1 At first, the driver transmits a manual steering torque M hand to the steering wheel of the vehicle, which according to the following block 2 undergoes a steering ratio in a transmission gear of the steering system and is reduced to a value M hand, Ü .

In Abhängigkeit des vom Fahrer erzeugten Handlenkmomentes MHand wird in einem Block 3 ein nicht-kompensiertes Motorsollmoment MMot,soll erzeugt, welches als Sollvorgabe – gemeinsam mit dem übersetzten Handlenkmoment MHand,Ü – dem Stellmotor M des Lenksystems zur Verstärkung der Lenkkraft zuzuführen ist. Das nicht-kompensierte Motorsollmoment MMot,soll kann beispielsweise als nichtlineare Funktion in Abhängigkeit des Handlenkmomentes MHand berechnet werden.Depending on the hand steering torque generated by the driver M hand is in a block 3 an uncompensated engine target torque M Mot, should be generated, which is to be supplied as a target specification - together with the translated manual steering torque M hand, Ü - the servomotor M of the steering system to increase the steering force. The non-compensated engine setpoint torque M Mot, should be calculated, for example, as a nonlinear function as a function of the manual steering torque M Hand .

In einem Addierer 4 werden das nicht-kompensierte Motorsollmoment MMot,soll und das übersetzte Handlenkmoment MHand,Ü zusammengeführt und zu einem nicht-kompensierten Soll- bzw. Wirkmoment MWirk addiert. Dieses nicht-kompensierte Wirkmoment MWirk wird als Eingangsgröße einer Hysteresekennlinie 5 zugeführt, über die die Systemreibung im Lenksystem berücksichtigt werden kann. In Abhängigkeit des nicht-kompensierten Wirkmoment MWirk wird ein theoretisches Istmoment Mist ermittelt, in welchem die Hysterese berücksichtigt ist und das am Ausgang der Hysteresekennlinie 5 zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung steht.In an adder 4 are the non-compensated engine target torque M Mot, should and the translated manual steering torque M hand, Ü combined and added to a non-compensated setpoint or effective moment M Wirk . This non-compensated effective torque M Wirk becomes the input of a hysteresis characteristic 5 supplied, over which the system friction in the steering system can be considered. Depending on the non-compensated active moment M Wirk , a theoretical actual moment M ist is determined in which the hysteresis is taken into account and that at the output of the hysteresis curve 5 is available for further processing.

In einem Addierer 6 wird das mit negativem Vorzeichen versehene Istmoment Mist vom nicht-kompensierten Wirkmoment MWirk subtrahiert, wodurch das Hysteresemoment MHys erzeugt wird, welches die reibungsbedingte Differenz zwischen Istmoment Mist und einer idealen Kennlinie repräsentiert.In an adder 6 is provided with the negative sign is subtracted from the actual torque M uncompensated reaction moment M of action, whereby the hysteresis torque M Hys is generated which is the difference between actual torque caused by friction and M represents an ideal characteristic.

In einem nachfolgenden Addierer 7 wird das Hysteresemoment MHys zum nicht-kompensierten Motorsollwert MMot,soll hinzuaddiert, wodurch ein kompensiertes Sollmoment Msoll,komp erzielt wird, das eine Kompensation der Systemreibung beinhaltet. Dieses kompensierte Sollmoment Msoll,komp wird im weiteren Verlauf dem Stellmotor M als Sollmomentvorgabe zugeführt, woraufhin der Stellmotor M ein tatsächliches Motorstellmoment MServo erzeugt, welches zur Einstellung des gewünschten Lenkwinkels auf die gelenkten Fahrzeugräder übertragen wird.In a subsequent adder 7 the hysteresis torque M Hys is added to the uncompensated motor setpoint M Mot, soll , whereby a compensated setpoint torque M soll, komp is obtained, which includes a compensation of the system friction. This compensated setpoint moment M soll, komp is subsequently supplied to the positioning motor M as a setpoint torque input, whereupon the positioning motor M generates an actual motor adjusting moment M Servo , which is transmitted to the steered vehicle wheels in order to set the desired steering angle.

Das Wirkmoment MWirk wird nach dem Addierer 4 zu einem Block 8 geführt, der die Ermittlung der Systemhysterese symbolisiert. Die einzelnen Verfahrensschritte zur Berechnung der Systemhysterese sind in 4 dargestellt.The moment of action M Wirk is after the adder 4 to a block 8th which symbolizes the determination of the system hysteresis. The individual process steps for calculating the system hysteresis are in 4 shown.

Die Ermittlung der Systemhysterese in dem Block 8 erfolgt zweckmäßigerweise in Abhängigkeit diverser Zustands- und Betriebsgrößen, beispielsweise in Abhängigkeit vom Lenkwinkel δL und der Fahrzeuggeschwindigkeit v. Am Ausgang des Blockes 8 liegt die Systemhysterese ΔMWirk als Differenz von zwei Wirkmomenten vor und nach der Umkehrung eines Lenkwinkelgradienten an. Die Systemhysterese ΔMWirk kann im weiteren Verlauf in einem Begrenzer 9 auf maximale Werte begrenzt und in einer Kennlinie 10 in Abhängigkeit von den Fahrzeugzustands- oder Betriebsgrößen modifiziert werden, beispielsweise als Funktion des Lenkwinkels δL. Anschließend wird die Systemhysterese ΔMWirk der Hysteresekennlinie 5 zugeführt, wo die Systemhysterese ΔMWirk die Breite dieser Hysteresekennlinie bestimmt. Auf diese Weise wird die Hysteresekennlinie 5, die die Funktion des theoretischen Istmoments MIst in Abhängigkeit des Wirkmomentes MWirk darstellt, fahrzeugindividuell auf die im Lenksystem des betreffenden Fahrzeuges aktuelle herrschende Reibung angepasst.The determination of the system hysteresis in the block 8th expediently takes place as a function of various state and operating variables, for example as a function of the steering angle δ L and the vehicle speed v. At the exit of the block 8th is the system hysteresis ΔM effective as a difference of two effective moments before and after the inversion of a steering angle gradient. The system hysteresis ΔM Wirk can later in a limiter 9 limited to maximum values and in a characteristic curve 10 be modified depending on the Fahrzeugzustands- or operating variables, for example as a function of the steering angle δ L. Then the system hysteresis .DELTA.M action of the hysteresis is 5 supplied, where the system hysteresis ΔM Wirk determines the width of this hysteresis. In this way the hysteresis curve becomes 5 , which represents the function of the theoretical actual torque M Ist as a function of the effective torque M Wirk , vehicle-individually adapted to the prevailing friction in the steering system of the vehicle in question.

In 3 ist ein Schaubild mit dem Verlauf des Wirkmomentes MWirk als Funktion des Lenkwinkels δL dargestellt. Wie zu erkennen, nimmt der Verlauf des Wirkmomentes die Form einer Hysterese ein, wobei als Systemhysterese ΔMWirk die Differenz zwischen oberem und unterem Ast des Wirkmomentes MWirk im Bereich der Umkehrung definiert ist. Im rechten Bereich des Schaubildes von 3 ist die Systemhysterese ΔMWirk in Abhängigkeit der Lenkwinkeldifferenz ΔδL eingetragen, und zwar im Bereich der Umkehrung, also im Übergang von oberem Ast der Kennlinie zum unteren Ast. Dieser Übergang kennzeichnet die Umkehrung des Lenkwinkelgradienten, welcher gleichzusetzen ist mit einer Umkehrung des Lenkeinschlages. Die Lenkwinkeldifferenz ΔδL wird zweckmäßig auf einen Mindestwert festgelegt, insbesondere 2°, um sicherzustellen, dass als Systemhysterese auch tatsächlich der Übergang zwischen oberem und unterem Ast der Kennlinie erfasst wird. Die Systemhysterese ΔMWirk definiert die Breite der Hysteresekennlinie aus dem Block 5 in 2, und zwar in x-Richtung der Kennlinie 5 gesehen.In 3 is a graph showing the course of the effective moment M effective as a function of the steering angle δ L. As can be seen, the course of the active momentum takes the form of a hysteresis, the system hysteresis ΔM effective being the difference between the upper and lower branch of the effective moment M Wirk in the area of the reversal. In the right area of the graph of 3 is the system hysteresis ΔM effective depending on the steering angle difference .DELTA.δ L registered, namely in the region of the inversion, ie in the transition from the upper branch of the curve to the lower branch. This transition characterizes the reversal of the steering angle gradient, which is equivalent to a reversal of the steering angle. The steering angle difference Δδ L is expediently set to a minimum value, in particular 2 °, in order to ensure that the system hysteresis actually detects the transition between the upper and lower branch of the characteristic curve. The system hysteresis ΔM Wirk defines the width of the hysteresis curve from the block 5 in 2 , in the x-direction of the characteristic curve 5 seen.

In 4 ist der Ablauf des Verfahrens zur Bestimmung der Systemhysterese ΔMWirk dargestellt. Zunächst werden in einem ersten Verfahrensschritt 20 Werte aus einem vorangegangenen Zyklus des Verfahrens für den Lenkwinkel δL und das Wirkmoment MWirk abgespeichert. Anschließend erfolgt im nächsten Schritt 21 eine Überprüfung, ob alle Bedingungen für die Berechnung der Systemhysterese vorliegen. Es handelt sich hierbei insbesondere um die Abfrage, ob der Betrag des aktuellen Lenkwinkels δL unterhalb eines Lenkwinkelgrenzwertes δL,Grenz liegt, der im Ausführungsbeispiel bei 20° liegt. Hierdurch soll sichergestellt sein, dass die Ermittlung der Systemhysterese nur bei verhältnismäßig kleinen Lenkeinschlägen nach links oder rechts in einem 20°-Bereich durchgeführt wird.In 4 the sequence of the method for determining the system hysteresis ΔM Wirk is shown. First, in a first step 20 Values from a previous cycle of the method for the steering angle δ L and the effective torque M Wirk stored. Subsequently, in the next step 21 a check whether all conditions for calculating the system hysteresis are present. This is in particular the query whether the amount of the current steering angle δ L is below a steering angle limit δ L, limit , which is in the exemplary embodiment at 20 °. This is to ensure that the determination of the system hysteresis is carried out only at relatively small steering angles to the left or right in a 20 ° range.

Des Weiteren wird im Verfahrensschritt 21 abgeprüft, ob der Betrag der Lenkwinkelgeschwindigkeit δ .L einen Grenzwert δ .L,Grenz überschreitet, der im Ausführungsbeispiel bei 20°/sec liegt. Außerdem wird abgefragt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit v eine Fahrzeuggrenzgeschwindigkeit VGrenz überschreitet, die im Ausführungsbeispiel 30 km/h beträgt. Sofern auch nur eine der Abfragen im Verfahrensschritt 21 nicht erfüllt ist, wird der nein-Verzweigung folgend wieder zum Beginn dieser Abfrage zurückgekehrt, und es folgt in zyklischen Abständen eine erneute Überprüfung. Sind dagegen alle Bedingungen kumulativ erfüllt, wird der ja-Verzweigung folgend zu den nächsten Verfahrensschritten fortgefahren.Furthermore, in the process step 21 checked whether the amount of the steering angular velocity δ. L a limit δ. L, exceeds limits, which in the exemplary embodiment is 20 ° / sec. In addition, it is determined whether the vehicle speed is a vehicle speed limit V limit exceeds v, which is 30 km / h embodiment. If only one of the queries in the process step 21 is not satisfied, the no-branch is returned to the beginning of this query, and it is cyclically re-examined. If, on the other hand, all conditions are met cumulatively, the yes branch is continued following the next procedural steps.

Im Verfahrensschritt 22 bzw. im Verfahrensschritt 24, der parallel dazu durchgeführt wird, erfolgt die Abfrage, ob der Lenkwinkelgradient GradδL positiv oder negativ ist. Bei positivem Lenkwinkelgradienten GradδL wird der ja-Verzweigung folgend zum nächsten Verfahrensschritt 23 fortgefahren, in welchem die Lenkwinkeldifferenz ΔδL auf Unterschreitung eines negativen Grenzwertes überprüft wird, der im Ausführungsbeispiel auf –2° festgesetzt ist. Mit dieser Abfrage soll sichergestellt werden, dass eine Mindestlenkwinkeldifferenz zurückgelegt worden ist, da andernfalls die Gefahr besteht, dass kein vollständiger Übergang zwischen den verschiedenen Äste der Hysteresekurve erfolgt. Liegt die Lenkwinkeldifferenz ΔδL unterhalb des vorgegebenen Grenzwertes, wird der nein-Verzweigung folgend wieder zum Beginn der Abfrage zurückgekehrt und es wird in zyklischem Abstand erneut diese Abfrage 23 gestartet.In the process step 22 or in the process step 24 , which is performed in parallel thereto, the query is made whether the steering angle gradient Gradδ L is positive or negative. If the steering angle gradient Gradδ L is positive, following the yes branching becomes the next method step 23 in which the steering angle difference Δδ L is checked for falling below a negative limit, which is set to -2 ° in the embodiment. This query is to ensure that a minimum steering angle difference has been covered, otherwise there is a risk that there will be no complete transition between the different branches of the hysteresis curve. If the steering angle difference .DELTA.δ L is below the predetermined limit value, the no-branching is returned to the beginning of the query and this query is repeated cyclically 23 started.

Parallel zu den Verfahrensschritten 22 und 23 werden die Schritte 24 und 25 für den Fall durchlaufen, dass der Lenkwinkelgradient GradδL negativ ist. Sofern dies zutrifft, wird von Verfahrensschritt 24 der ja-Verzweigung folgend zum Verfahrensschritt 25 fortgefahren, wo in analoger Weise wie beim Verfahrensschritt 23 die Lenkwinkeldifferenz ΔδL auf Überschreitung eines Grenzwertes überprüft wird, der im Ausführungsbeispiel 2° beträgt.Parallel to the process steps 22 and 23 become the steps 24 and 25 go through in the event that the steering angle gradient Gradδ L is negative. If this is true, is by method step 24 following the yes branch to the process step 25 continued, where in a similar manner as in the process step 23 the steering angle difference .DELTA.δ L is checked for exceeding a limit value, which is 2 ° in the embodiment.

Sofern die Abfragen im Verfahrensschritt 23 bzw. im Verfahrensschritt 25 zutreffen, wird zum nächsten, gemeinsamen Verfahrensschritt 26 fortgefahren, in welchem die Systemhysterese ΔMWirk als Differenz der Wirkmomente unmittelbar vor und nach der Umkehrung des Lenkwinkelgradienten berechnet und abgespeichert wird. Im nächsten Verfahrensschritt 27 kann die Systemhysterese ΔMWirk einer Filterung unterzogen werden, gegebenenfalls kommen auch anderweitige Modifikationen wie die Begrenzung auf einen maximalen Grenzwert oder funktionale Abhängigkeiten von Zustands- und Betriebsgrößen in Betracht.If the queries in the process step 23 or in the process step 25 apply, becomes the next, common procedural step 26 continued, in which the system hysteresis ΔM effective calculated as the difference of the moments of action immediately before and after the reversal of the steering angle gradient and stored. In the next process step 27 the system hysteresis .DELTA.M effective filtering may be subjected, if necessary modifications otherwise occur as the limit of a maximum limit value or functional dependencies of state and operating variables into account.

Im folgenden Verfahrensschritt 28 erfolgt eine Sicherheitsüberprüfung dahingehend, dass die Systemhysterese ΔMWirk auf Überschreitung eines maximalen Reibungsmomentes ΔMGrenz abgefragt wird. Trifft dies zu, liegt eine unzulässig hohe Reibung im Lenksystem vor, was auf ein schadhaftes Bauteil schließen lässt. In diesem Fall wird der ja-Verzweigung folgend zum Verfahrensschritt 29 fortgefahren und es wird ein Fehlereintrag vorgenommen, dass die Reibung zu hoch ist. Dieser Fehlereintrag kann gegebenenfalls auch dem Fahrer zur Anzeige gebracht werden. Liegt dagegen die Systemhysterese ΔMWirk unterhalb des maximale Reibungsmomentes ΔMGrenz, so befindet sich dies Systemhysterese in einem zulässigen Wertebereich und es wird der nein-Verzweigung folgend fortgefahren. Ein vollständiger Durchlauf des Verfahrens ist damit beendet, das gesamte Verfahren wird in zyklischen Abständen wiederholt.In the following process step 28 a safety check is carried out in such a way that the system hysteresis ΔM active is queried for the exceeding of a maximum friction torque ΔM limit . If this is true, there is an impermissibly high friction in the steering system, which suggests a defective component. In this case, the yes branch becomes the process step 29 and an error entry is made that the friction is too high. If necessary, this error entry can also be displayed to the driver. If, on the other hand, the system hysteresis ΔM effective is below the maximum friction torque ΔM limit , then the system hysteresis is within a permissible value range and the no-branching is continued. A complete run of the process is thus completed, the entire process is repeated at cyclic intervals.

11
Blockblock
22
Blockblock
33
Blockblock
44
Addiereradder
55
Hysteresekennliniehysteresis
66
Addiereradder
77
Addiereradder
88th
Blockblock
99
Begrenzerlimiter
1010
Kennliniecurve
20-2920-29
Verfahrensschrittstep
100100
Lenksystemsteering system
101101
Lenkradsteering wheel
102102
Lenkwellesteering shaft
103103
Übersetzungsgetriebeup gear
104104
Lenkgestängesteering linkage
105105
Vorderradfront
106106
RadaufhängungArm
107107
Stellmotorservomotor
108108
ÜberlagerungsgetriebeSuperposition gear
109109
ÜberlagerungsmotorOverlay engine
109109
Stellmotorservomotor
MM
Stellmotorservomotor
MHand M hand
HandlenkmomentManual steering torque
MHand,Ü M hand, Ü
übersetztes Handlenkmomenttranslated Manual steering torque
MMot,soll M Mot, shall
nicht-kompensiertes Motorsollmomentuncompensated Motor target torque
MWirk M effective
Wirkmoment (nicht-kompensiertes Sollmoment)reaction moment (uncompensated target torque)
Mist M is
Istmomentactual torque
MHys M hys
Hysteresemomenthysteresis torque
Msoll,komp M shall, comp
kompensiertes Motorsollmomentcompensated Motor target torque
MServo M servo
MotorstellmomentMotor actuating moment
ΔMWirk ΔM Wirk
Systemhysteresesystem hysteresis
δL, δL'δ L , δ L '
Lenkwinkelsteering angle
δL,Grenz δ L, limit
LenkwinkelgrenzwertSteering angle limit
δL,Min δ L, min
MindestlenkwinkelMinimum steering angle
δ .L δ. L
LenkwinkelgeschwindigkeitSteering angle velocity
δ .L,Grenz δ. L, border
LenkwinkelgrenzgeschwindigkeitSteering angle limit speed
Grad δL Degree δ L
LenkwinkelgradientLenkwinkelgradient
ΔδL Δδ L
LenkwinkeldifferenzSteering angle difference
δM δ M
ÜberlagerungslenkwinkelSuperimposed steering angle
δM,Grenz δ M, limit
maximales Reibungsmomentmaximum friction torque
δV δ V
Radlenkwinkelwheel steering angle
vv
Fahrzeuggeschwindigkeitvehicle speed
vGrenz v border
FahrzeuggrenzgeschwindigkeitVehicle speed limit

Claims (15)

Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems in einem Kraftfahrzeug, mit einem Stellmotor (M), in dem ein Motorstellmoment (MServo) zur Lenkunterstützung im Lenksystem (100) erzeugt wird, wobei dem Stellmotor (M) eine Sollmomentvorgabe (Msoll,komp) zugeführt wird, in der die Reibung im Lenksystem (100) als Systemhysterese (ΔMWirk) berücksichtigt und zumindest teilweise kompensiert wird, wobei die kompensierte Sollmomentvorgabe (Msoll,komp) aus einem Wirkmoment (MWirk) bestimmt wird, das aus einem vom Fahrer vorgegebenen und gemessenen Handlenkmoment (MHand,Ü) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass im laufenden Betrieb des Kraftfahrzeugs Wirkmomente (MWirk) bei mindestens zwei verschiedenen Lenkeinschlägen mit unterschiedlichen Lenkwinkeln (δL) berechnet werden, wobei zwischen den mindestens zwei Lenkeinschlägen eine Umkehrung des Lenkwinkelgradienten (GradδL) liegt, und dass die Systemhysterese (ΔMWirk) als Differenz der Wirkmomente (MWirk) vor und nach der Umkehrung des Lenkwinkelgradienten (GradδL) berechnet wird.Method for operating a steering system in a motor vehicle, having a servomotor (M) in which a motor torque (M servo ) for steering assistance in the steering system ( 100 ) is generated, wherein the servomotor (M) is supplied to a target torque specification (M soll, komp ), in which the friction in the steering system ( 100 ) is taken into account and at least partially compensated as a system hysteresis (ΔM Wirk ), the compensated desired torque input (M soll, komp ) being determined from an effective torque (M Wirk ) determined from a manual steering torque (M hand, T ) specified and measured by the driver is characterized in that during operation of the motor vehicle effective moments (M Wirk ) at least two different steering angles with different steering angles (δ L ) are calculated, wherein between the at least two steering angles, a reversal of the steering angle gradient (Gradδ L ) is, and that System hysteresis (ΔM Wirk ) is calculated as the difference of the effective moments (M Wirk ) before and after the reversal of the steering angle gradient (Gradδ L ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirkmoment (MWirk) aus der Überlagerung von nicht- kompensiertem Motorsollmoment (MMot,soll) und dem Handlenkmoment (MHand,Ü) ermittelt wird.A method according to claim 1, characterized in that the active moment (M Wirk ) from the superposition of uncompensated engine target torque (M Mot, soll ) and the manual steering torque (M hand, Ü ) is determined. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die kompensierte Sollmomentvorgabe (Msoll,komp) durch Addition eines Hysteresemoments (MHys) als Funktion der Systemhysterese (ΔMWirk) und des nicht-kompensierten Motorsollmoments (MMot,soll) gebildet wird.Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the compensated nominal torque specification (M soll, komp ) is formed by adding a hysteresis torque (M Hys ) as a function of the system hysteresis (ΔM Wirk ) and the uncompensated engine target torque (M Mot, soll ) , Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Systemhysterese (ΔMWirk) nur Lenkeinschläge mit Lenkwinkeln (δL) unterhalb eines Lenkwinkelgrenzwerts (δL,Grenz) berücksichtigt werden.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that for determining the system hysteresis (ΔM Wirk ) only steering angles with steering angles (δ L ) below a steering angle limit (δ L, limit ) are taken into account. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkwinkelgrenzwert (δL,Grenz) bei 20° liegt.A method according to claim 4, characterized in that the steering angle limit (δ L, limit ) is 20 °. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Systemhysterese (ΔMWirk) nur oberhalb einer Fahrzeuggrenzgeschwindigkeit (vGrenz) durchgeführt wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the determination of the system hysteresis (ΔM Wirk ) is performed only above a vehicle limit speed (v limit ). Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeuggrenzgeschwindigkeit (vGrenz) bei 30 km/h liegt.A method according to claim 6, characterized in that the vehicle limit speed (v limit ) is 30 km / h. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Systemhysterese (ΔMWirk) nur unterhalb einer Lenkwinkelgrenzgeschwindigkeit (δ .L,Grenz) durchgeführt wird.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the determination of the system hysteresis (ΔM Wirk ) is performed only below a steering angle limit speed (δ L, limit ). Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkwinkelgrenzgeschwindigkeit (δ .L,Grenz) bei 20°/sec liegt.A method according to claim 8, characterized in that the steering angle limit speed (δ L, limit ) is 20 ° / sec. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Lenkeinschlägen bei der Ermittlung des Wirkmoments ein Mindestlenkwinkel (δL,Min) liegen muss.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that between two steering angles in determining the effective torque, a minimum steering angle (δ L, Min ) must be. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Mindestlenkwinkel (δL,Min) 2° beträgt.A method according to claim 10, characterized in that the minimum steering angle (δ L, Min ) is 2 °. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Systemhysterese (ΔMWirk) auf einen vorgebbaren Maximalwert begrenzt wird.Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that the determined system hysteresis (ΔM Wirk ) is limited to a predefinable maximum value. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Systemhysterese (ΔMWirk) in Abhängigkeit von Fahrzeugzustands- oder Betriebsgrößen modifiziert wird, insbesondere als Funktion des Lenkwinkels (δL).Method according to one of claims 1 to 12, characterized in that the determined system hysteresis (ΔM Wirk ) is modified as a function of vehicle state or operating variables, in particular as a function of the steering angle (δ L ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass die ermittelte Systemhysterese (ΔMWirk) einen Grenzwert übersteigt, eine Fehlermeldung ausgegeben wird.Method according to one of claims 1 to 13, characterized in that in the event that the determined system hysteresis (ΔM Wirk ) exceeds a limit, an error message is issued. Lenksystem zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14, mit wenigstens einem lenkbaren Fahrzeugrad (105), einem Übersetzungsgetriebe (103) im Übertragungsweg zwischen einer Lenkhandhabe (101) und dem Fahrzeugrad (105), einem Stellmotor (107) und einer Regel- bzw. Steuereinheit.Steering system for carrying out the method according to one of Claims 1 to 14, with at least one steerable vehicle wheel ( 105 ), a transmission gear ( 103 ) in the transmission path between a steering handle ( 101 ) and the vehicle wheel ( 105 ), a servomotor ( 107 ) and a control unit.
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