DE102018115475A1 - Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems sowie Lenksystem - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems (10) eines Kraftfahrzeugs wird vorgestellt. Das Lenksystem weist eine Hilfskraftlenkung (26) auf, insbesondere eine elektromechanische Hilfskraftlenkung (26), die dazu ausgebildet ist, mittels eines Hilfskraftmotors (28) einen Teil des Lenksystems (10) mit einem Hilfsmoment zu beaufschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Zunächst werden Vibrationen in einem Teil des Lenksystems (10) erfasst. Aus den erfassten Vibrationen werden eine erste und eine zweite Wechselgröße (u, u) ermittelt, wobei die erste Wechselgröße (u) gegenüber der zweiten Wechselgröße (u) phasenverschoben ist, insbesondere um 90°. Ein Gegendrehmoment wird mittels einer Vektorregelung ermittelt, wobei die erste und die zweite Wechselgröße (u, u) jeweils eine Komponente des zu regelnden Vektorssind. Das Gegendrehmoment wird mittels des Hilfskraftmotors (28) erzeugt, um die Vibrationen zumindest in einem Teil des Lenksystems (10) zu vermindern. Ferner wird ein Lenksystem (10) vorgestellt.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems eines Kraftfahrzeugs sowie ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug.
• In Lenksystemen von Kraftfahrzeugen können Vibrationen durch verschiedene Quellen verursacht werden. Dabei kann zwischen periodischen Vibrationen, die über einen gewissen Zeitraum hinweg regelmäßig wiederholt auftreten, und aperiodischen Vibrationen unterschieden werden, die sich nicht wiederholen.
• Periodische, im Wesentlichen sinusförmige Vibrationen im Lenksystem werden im Betrieb des Kraftfahrzeugs beispielsweise durch Unwuchten in einem Teil des Lenksystems verursacht, insbesondere durch eine Unwucht der Räder. Solche Vibrationen weisen typischerweise ein im Wesentlichen diskretes Frequenzspektrum auf, wobei die Grundfrequenz der Vibrationen der Drehfrequenz des Bauteils mit Unwucht entspricht.
• Diese Vibrationen können sich im Lenksystem ausbreiten und zu unerwünschten Geräuschen führen. Ferner können die Vibrationen, auch bei ebener Straße, zu einem für den Fahrer merklichen Lenkradausschlag führen, was manchmal als „Rütteln auf glatter Straße“ oder als „Torsionsnibble“ bezeichnet wird.
• Verschiedene Verfahren zur Unterdrückung solcher Vibrationen sind aus dem Stand der Technik bekannt, bei denen mittels eines Hilfskraftmotors des Lenksystems ein Teil des Lenksystems mit einem Drehmoment beaufschlagt wird, um die Vibrationen zu verringern. Jedoch werden zur Durchführung dieser Verfahren in der Regel komplexe Filter benötigt, da viele bekannte Standardregelungsverfahren für die Unterdrückung der periodischen Vibrationen nicht anwendbar sind.
• Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems eines Kraftfahrzeugs sowie ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, bei denen die Nachteile aus dem Stand der Technik verbessert sind.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems eines Kraftfahrzeugs, das eine Hilfskraftlenkung aufweist, insbesondere eine elektromechanische Hilfskraftlenkung, die dazu ausgebildet ist, mittels eines Hilfskraftmotors einen Teil des Lenksystems mit einem Hilfsmoment zu beaufschlagen, mit den folgenden Schritten: Zunächst werden Vibrationen in einem Teil des Lenksystems erfasst. Aus den erfassten Vibrationen werden eine erste und eine zweite Wechselgröße ermittelt, wobei die erste Wechselgröße gegenüber der zweiten Wechselgröße phasenverschoben ist, insbesondere um 90°. Mittels einer Vektorregelung wird ein Gegendrehmoment ermittelt, wobei die erste und die zweite Wechselgröße jeweils eine Komponente des zu regelnden Vektors sind. Mittels des Hilfskraftmotors wird das Gegendrehmoment erzeugt, um die Vibrationen zumindest in einem Teil des Lenksystems zu vermindern. Beispielsweise werden dadurch die Vibrationen am Lenkrad vermindert. Bei den Wechselgrößen handelt es sich insbesondere um im Wesentlichen sinusförmige, periodische Größen, die zueinander phasenverschoben sind. Die Wechselgrößen können dabei neben dem sinusförmigen Anteil auch einen konstanten Anteil und/oder einen aperiodischen Anteil aufweisen.
• Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf dem Grundgedanken, aus den erfassten Vibrationen zuerst einen Vektor zu generieren und auf diesen Vektor eine Vektorregelung anzuwenden. Der generierte Vektor rotiert um den Ursprung eines entsprechenden Koordinatensystems. Bei der Vektorregelung wird der Vektor in ein rotierendes Koordinatensystem transformiert, das insbesondere mit der gleichen Frequenz rotiert wie der Vektor. Durch das Rotieren des Koordinatensystems werden die zu regelnden Größen im Frequenzspektrum verschoben. Dies führt dazu, dass Signalanteile, deren Frequenz der Rotationsfrequenz entspricht, im Wesentlichen konstant werden, sodass übliche Regelungsverfahren angewendet werden können. Dadurch sind keine komplexen Filter zur Ermittlung des Gegendrehmoments notwendig. Das mittels dem Hilfskraftmotor erzeugte Gegendrehmoment hebt die Vibrationen (zumindest deren Grundschwingung oder deren Harmonische) wenigstens teilweise auf, insbesondere komplett, sodass die Vibrationen für den Fahrer weniger wahrnehmbar sind.
• Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden die beiden Wechselgrößen mittels eines (rückgekoppelten) „Verallgemeinerten Integrators“ ermittelt. Der verwendete Verallgemeinerte Integrator wird im Englischen auch als „Second Order Generalized Integrator“ bezeichnet und ist in Kapitel II von „A New Single-Phase PLL Structure Based on Second Order Generalized Integrator“ von M. Ciobotaru, R. Teodorescu und F. Blaabjerg definiert (veröffentlicht in „Power Electronics Specialists Conference, 2006. PESC '06. 37th IEEE.“). Insbesondere ist die Resonanzkreisfrequenz des Verallgemeinerten Integrators gleich der Kreisfrequenz der Rotation der Räder gewählt, wobei die Kreisfrequenz der Rotation der Räder vorzugsweise aus der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bestimmt wird. Mittels des Verallgemeinerten Integrators wird der Vektor ohne wesentliche Verzögerung generiert, sodass das Gegendrehmoment in Echtzeit eingeregelt werden kann. Des Weiteren kann über die Wahl einer Verstärkung des Verallgemeinerten Integrators das Einschwingverhalten (insbesondere die Einschwingdauer) des Verallgemeinerten Integrators und eine Dämpfung von Frequenzen außerhalb der Resonanzkreisfrequenz (der Nennfrequenz) angepasst werden. Der Vektor kann jedoch auch auf andere Weise generiert werden, beispielsweise mittels eines Verzögerungsglieds, welches eine Verzögerung von in etwa 90° erzeugt, insbesondere genau 90°.
• Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass der zu regelnde Vektor mittels einer Park-Transformation in ein rotierendes Koordinatensystem transformiert wird.
• Vorzugsweise wird die Frequenz, mit der das rotierende Koordinatensystem um das ursprüngliche Koordinatensystem rotiert, aus der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bestimmt. Insbesondere wird die Rotationsfrequenz der Räder des Kraftfahrzeugs aus der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bestimmt und die Rotationsfrequenz des Koordinatensystems wird gleich der Rotationsfrequenz der Räder gesetzt. Die Grundfrequenz der Vibrationen entspricht der Rotationsfrequenz der Räder, sodass das Koordinatensystem dann mit der gleichen Frequenz wie der zu regelnde Vektor rotiert. Auf diese Weise ist die Bestimmung der Rotationsfrequenz des Koordinatensystems besonders einfach, da die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs sowieso gemessen wird und dementsprechend ohne zusätzlichen Aufwand zur Verfügung steht. Der momentane Drehwinkel, um vom stationären in das rotierende Koordinatensystem zu transformieren, kann auch aus einem Zeitintegral der Rotationsfrequenz bestimmt werden, genauer gesagt aus einem Zeitintegral der Rotationskreisfrequenz.
• In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das rotierende Koordinatensystem zusätzlich derart gedreht, dass eine Komponente des zu regelnden Vektors gleich null ist. Der zu regelnde Vektor liegt dann im rotierenden Koordinatensystem auf einer der beiden Achsen und die nachfolgende Regelung des Vektors ist vereinfacht, da nur eine der beiden Komponenten berücksichtigt werden muss. Mittels einer Phasenregelschleife können die bei der Transformation verwendete Frequenz und Phase so angepasst werden, dass eine Komponente des zu regelnden Vektors zu Null wird.
• Ein Aspekt sieht vor, dass für die Vektorregelung wenigstens einer Komponente des zu regelnden Vektors ein PI-Regel verwendet wird, insbesondere für beide Komponenten. Auf diese Weise ist die Ermittlung des Gegendrehmoments besonders einfach und effizient.
• Vorzugsweise wird ein Verstärkungsfaktor des P-Anteils und/oder des I-Anteils in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bestimmt. Das Übertragungsverhalten von Störungen im Lenksystem ist frequenzabhängig. Daher sollten Regelparameter frequenzabhängig (die Frequenz der Vibrationen ist, wie oben erläutert, direkt mit der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs gekoppelt) eingestellt werden, um eine ideale Kompensation bei gleichzeitig guter Regelkreisstabilität zu gewährleisten.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird das Gegendrehmoment mittels einer inversen Park-Transformation ermittelt. Dadurch wird insbesondere ein Gegendrehmomentvektor erzeugt, der zwei Komponenten aufweist. Dabei wird nur eine Komponente des zurücktransformierten Vektors weiterverwendet. Die verbleibende Komponente wird an den Hilfskraftmotor zur Erzeugung des Gegendrehmoments übertragen, insbesondere an eine Regelung des Hilfskraftmotors.
• In einer Ausgestaltung der Erfindung enthält das ermittelte Gegendrehmoment einen Verstärkungsfaktor, der in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bestimmt wird. Da sich die Vibrationen frequenzabhängig (die Frequenz der Vibrationen ist, wie oben erläutert, direkt mit der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs gekoppelt) unterschiedlich stark im Lenksystem ausbreiten können, ist dadurch die Genauigkeit des erzeugten Gegendrehmoments erhöht. Dementsprechend ist eine Auswirkung der Vibrationen, die vom Fahrer wahrnehmbar ist, weiter reduziert. Die Verstärkung kann an das Übertragungsverhalten des Lenksystems angepasst werden, um eine ideale Kompensation der Störung zu erreichen und die Vektorregelung zu entlasten.
• Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung enthält das ermittelte Gegendrehmoment einen Phasenfaktor, der in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bestimmt wird. Der Phasenfaktor kann vor oder nach der inversen Vektortransformation hinzugefügt werden. Dadurch wird gewährleistet, dass das Gegendrehmoment mit der korrekten Phase erzeugt wird, um die Vibrationen bestmöglich zu verringern. Die Phase kann an das Übertragungsverhalten des Lenksystems angepasst werden, um eine ideale Kompensation der Störung zu erreichen.
• Die Aufgabe wird außerdem erfindungsgemäß gelöst durch ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug, mit einer Hilfskraftlenkung, die insbesondere eine elektromechanische Hilfskraftlenkung ist, wobei die Hilfskraftlenkung dazu ausgebildet ist, einen Teil des Lenksystems mit einem Hilfsmoment zu beaufschlagen, einer Messeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, Vibrationen in einem Teil des Lenksystems zu erfassen, und einem Steuergerät, das dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen. Bezüglich der Vorteile wird auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
• Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In diesen zeigen:
• - 1 schematisch ein erfindungsgemäßes Lenksystem;
• - 2 ein Blockschaltbild der Funktionseinheiten eines Steuergeräts eines erfindungsgemäßen Lenksystems;
• - 3 ein schematisches Ablaufdiagramm der Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens; und
• - 4 eine Detailansicht der Vektorregelung von 4;
• 1 zeigt schematisch ein Lenksystem 10 eines Kraftfahrzeugs, das als elektromechanisch unterstütztes Lenksystem ausgebildet ist.
• Das Lenksystem 10 weist ein Lenkelement 12 auf, das insbesondere ein Lenkrad ist. Beaufschlagt ein Fahrer das Lenkelement 12 mit einem Drehmoment, so wird dieses über eine Lenksäule 14 und einen Torsionsstab 16 auf ein Lenkgetriebe 18 übertragen, das die Drehung des Lenkelements 12 in eine Drehung von Rädern 20 des Kraftfahrzeugs umsetzt.
• In der gezeigten Ausführungsform umfasst das Lenkgetriebe 18 eine Zahnstange 22 und ein Ritzel 24, es handelt sich also um ein Zahnstangengetriebe. Jedoch kann das Lenkgetriebe 18 alternativ auch als Kugelgewindetrieb ausgebildet sein.
• Das Lenksystem 10 weist eine elektromechanische Hilfskraftlenkung 26 mit einem Hilfskraftmotor 28 auf, der dazu ausgebildet ist, einen unteren Teil des Lenksystems 10 (in der in 1 gezeigten Variante die Zahnstange 22) über ein Hilfskraftgetriebe 30 mit einem Hilfsmoment zu beaufschlagen, um den Fahrer beim Lenken des Kraftfahrzeugs zu unterstützen. Alternativ kann der Hilfskraftmotor 28 auch an der Lenksäule 14 angebracht und dazu ausgebildet sein, die Lenksäule 14 mit einem Hilfsmoment zu beaufschlagen.
• Ferner ist eine Messeinrichtung 32 vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, ein auf den Torsionsstab 16 wirkendes Drehmoment und/oder einen Drehwinkel des Lenkelements zu erfassen. Basierend auf Ausgangssignalen der Messeinrichtung 32 steuert ein Steuergerät 34 den Hilfskraftmotor 28 an, um ein passendes Hilfskraftmoment zu erzeugen.
• Weisen Teile des Lenksystems 10 eine Unwucht auf (beispielsweise die Räder 20), so kann dies im Betrieb des Kraftfahrzeugs zu periodischen Vibrationen führen, die sich im Lenksystem 10 ausbreiten. Diese Vibrationen verursachen unerwünschte Geräusche und/oder bewirken für den Fahrer wahrnehmbare Lenkausschläge des Lenkelements 12.
• Im Folgenden wird ein Verfahren zur Unterdrückung dieser Vibrationen erläutert. Insbesondere ist das Steuergerät 34 dazu ausgebildet, das im Folgenden beschriebene Verfahren durchzuführen.
• 2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm der einzelnen Funktionseinheiten des Steuergeräts 34. Die einzelnen Funktionseinheiten können separaten Bauteilen (z.B. Mikroprozessoren) des Steuergeräts 34 entsprechen. Es können jedoch auch mehrere oder sogar alle Funktionseinheiten in einem einzigen Bauteil (z.B. in einem Mikroprozessor) vereint sein.
• Die Funktionseinheiten können auch durch einzelne Funktionen eines auf dem Steuergerät 34 laufenden Computerprogramms gebildet sein. In diesem Fall weist das Computerprogramm Programmcodemittel auf, um die im Folgenden beschriebenen Schritte des Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf dem Steuergerät 34 ausgeführt wird.
• In 3 ist ein schematisches Ablaufdiagramm der Schritte des Verfahrens gezeigt. Zunächst werden die Vibrationen in einem Teil des Lenksystems 10 erfasst (Schritt S1). Dies geschieht insbesondere mittels der Messeinrichtung 32, die ein auf den Torsionsstab 16 wirkendes Drehmoment und/oder eine Verdrehung des Torsionsstabs 16 misst. Alternativ können dafür auch zusätzliche Sensoren im Lenksystem 10 vorgesehen sein. Die erfassten Vibrationen werden an das Steuergerät 34 übertragen, siehe Block 36 in 2.
• Aus den erfassten Vibrationen werden nun in einem Vektorisierungsblock 38 eine erste und eine zweite Wechselgröße u_α , u_β bestimmt (Schritt S2). Bei den Wechselgrößen u_α , u_β handelt es sich dabei insbesondere um im Wesentlichen sinusförmige, periodische Größen, die zueinander phasenverschoben sind, vorzugsweise um 90°.
• Die beiden Wechselgrößen u_α , u_β werden insbesondere mittels eines sogenannten Verallgemeinerten Integrators ermittelt, der im Englischen als „Second Order Generalized Integrator“ (SOGI) bezeichnet wird,, dessen Resonanzkreisfrequenz der Kreisfrequenz ω_R der Drehung der Räder 20 entspricht. Der verwendete Verallgemeinerte Integrator ist in Kapitel II der Veröffentlichung „A New Single-Phase PLL Structure Based on Second Order Generalized Integrator“ (2006) von M. Ciobotaru, R. Teodorescu und F. Blaabjerg definiert. Die beiden Wechselgrößen u_α , u_β entsprechen den dortigen Ausgangssignalen v' und qv'. Die Übertragungsfunktion H_SOGI(s) des SOGI ist dementsprechend gegeben durch $$H_{SOGI}\left(s\right)=\frac{{\omega }_{R}s}{s^2+{\omega }_R^2}.$$

  
• Die Frequenz/Kreisfrequenz der Drehung der Räder 20 wird dabei aus der Geschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs ermittelt. Zu diesem Zweck wird die gemessene Geschwindigkeit v an das Steuergerät 34 übertragen, siehe Block 40. Aus der Geschwindigkeit v werden in einem Block 42 die Frequenz f_R und/oder die Kreisfrequenz ω_R der Räder 20 ermittelt, insbesondere gemäß f_R = v/(2πr) bzw. ω_R = v/r, wobei r der Außenradius der Räder 20 ist. Alternativ wird zur Ermittlung der Kreisfrequenz ω_R die ermittelte Frequenz f_R in einem Multiplikationsblock 44 mit 2 π multipliziert.
• Die Wechselgrößen u_α , u_β können dabei neben dem sinusförmigen Anteil auch einen konstanten Anteil und/oder einen aperiodischen Anteil aufweisen. Die nicht sinusförmigen Anteile können mittels des Verallgemeinerten Integrators gedämpft werden. Die Vektorregelung soll nach Möglichkeit nur die sinusförmigen Anteile des Signals kompensieren.
• Der im Wesentlichen sinusförmige Anteil der Wechselgrößen u_α , u_β repräsentiert die Vibrationen, die durch Unwuchten rotierender Teile des Lenksystems 10 verursacht werden. Im Folgenden wird dies am Beispiel der Räder 20 näher diskutiert.
• Rotieren die Räder 20 mit der Frequenz f_R (Kreisfrequenz ω_R ), so weisen die durch die Unwucht der Räder verursachten Vibrationen eine Grundkreisfrequenz ω₀ = ω_R auf. Zudem sind typischerweise Oberschwingungen mit Kreisfrequenzen ω_n = n ω₀ vorhanden, wobei n ≥ 2 eine natürliche Zahl ist. Dabei weisen im Allgemeinen die Vibrationen mit der Grundfrequenz die größte Amplitude auf, weswegen diese vermindert werden sollen.
• Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren verwendet werden, um gezielt harmonische Oberschwingungen zu kompensieren, indem die Kreisfrequenz ω_R in einem Block 45 mit dem entsprechenden Faktor der harmonischen Oberschwingung multipliziert wird
• Der periodische Anteil der ersten Wechselgröße u_α hat beispielsweise die Form u_α = A₀ cos(ω₀t + ϕ). Dabei ist A₀ die Amplitude der Vibrationen, t die Zeit und ϕ eine Phase. Die zweite Wechselgröße u_β ist vorzugsweise um 90° gegen die erste Wechselgröße u_α phasenverschoben. Ihr sinusförmiger Anteil hat also die Form u_β = B₀ sin(ω₀t + ϕ), wobei insbesondere die Amplitude B₀ gleich A₀ ist.
• Mittels einer Vektorregelung wird nun ein Gegendrehmoment ermittelt (Schritt S3). Dabei stellen die beiden ermittelten Wechselgrößen jeweils eine Komponente des zu regelnden Vektors $\overrightarrow{u}=\left(\begin{array}{c}{u}_{\alpha }\\ u_{\beta }\end{array}\right)$

  

  dar. Der Schritt S3 wird im Folgenden anhand der 2 und 4 noch näher erläutert.
• In einem stationären Koordinatensystem, das durch die Einheitsvektoren $\left(\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right)$

  

  und $\left(\begin{array}{c}0\\ 1\end{array}\right)$

  

  aufgespannt wird, rotiert $\overrightarrow{u}$

  

  mit der Frequenz ω₀ um den Ursprung. Zur Ermittlung des Gegendrehmoments wird dieser Vektor in einem Transformationsblock 46 in ein rotierendes Koordinatensystem transformiert (Schritts S3a), insbesondere mittels einer Park-Transformation.
• Die Kreisfrequenz, mit der das rotierende Koordinatensystem um das stationäre Koordinatensystem rotiert, soll dabei der Grundfrequenz ω₀ der Vibrationen entsprechen. Zu diesem Zweck kann die Frequenz/Kreisfrequenz des rotierenden Koordinatensystems aus der Fahrzeuggeschwindigkeit v bestimmt werden, insbesondere wie oben erläutert gemäß f = v/(2πr) bzw. ω = v/r.
• Die transformierte Vektor hat die Koordinaten u_d und u_q , die insbesondere wie folgt ermittelt werden: $$\left(\begin{array}{c}{u}_d\\ u_q\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}\text{cos}\left({\omega }_{0}t+\delta \right)& \text{sin}\left({\omega }_{0}t+\delta \right)\\ -\text{sin}\left({\omega }_{0}t+\delta \right)& \text{cos}\left({\omega }_{0}t+\delta \right)\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{u}_{\alpha }\\ u_{\beta }\end{array}\right).$$

  
• Da das rotierende Koordinatensystem mit der gleichen Frequenz rotiert wie der Vektor $\overrightarrow{u},$

  

  ist $\overrightarrow{u}$

  

  in diesem Koordinatensystem konstant. Vorzugsweise wird die Phase δ derart gewählt, dass eine der Koordinatenachsen mit $\overrightarrow{u}$

  

  zusammenfällt.
• Dies kann durch den Einsatz einer Phasenregelschleife sichergestellt werden, die in 2 durch einen Block 49a und einen Additionsblock 49b repräsentiert ist. Im einfachsten Fall wird die Rotationskreisfrequenz mittels eines Pl-Reglers soweit adaptiert, bis eine Komponente des transformierten Vektors zu Null wird, beispielsweise u_q .
• Für δ = ϕ gilt beispielsweise $\left(\begin{array}{c}{u}_d\\ u_q\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}{A}_0\\ 0\end{array}\right)$

  

  Der zeitlich veränderliche Teil ω₀t des Gesamtdrehwinkels ω₀t + δ kann in einem Block 47 aus einem Zeitintegral der Kreisfrequenz ω₀ bestimmt werden.
• Im rotierenden Koordinatensystem können bekannte Regelungsverfahren verwendet werden. Insbesondere wird für die Komponenten u_d und u_q jeweils ein PI-Regler 48, 50 verwendet. Mittels der Pl-Regler 48, 50 wird nun das Gegendrehmoment ermittelt (Schritt S3b).
• Dabei können die Verstärkungsfaktoren k_P des P-Anteils (proportionaler Anteil) und/oder k_I des I-Anteils (integraler Anteil) der Pl-Regler abhängig von der Geschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs ermittelt werden (Schritt S3c). Dies geschieht in den Blöcken 52 bzw. 54.
• Das ermittelte Gegendrehmoment wird nun in Block 56 mittels einer zur in Schritt S3a verwendeten Transformation inversen Transformation rücktransformiert (Schritt S3d), also insbesondere mittels einer inversen Parktransformation. Dadurch wird ein Gegendrehmomentvektor erzeugt, der zwei Komponenten aufweist. Für die weitere Bearbeitung ist nur eine der beiden Komponenten notwendig, weshalb die andere einem Terminator 57 zugeführt, also gelöscht werden kann.
• Dem ermittelten Gegendrehmoment kann ein Phasenfaktor und/oder ein Verstärkungsfaktor hinzugefügt werden (Schritt S4)
• Um die Vibrationen effektiv zu vermindern, wird dem Gegendrehmoment vor oder nach der inversen Transformation ein Phasenfaktor (Block 58) hinzugefügt, der in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bestimmt wird (Block 60).
• Ferner kann das Gegendrehmoment in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs verstärkt werden (Block 62), wobei der entsprechende Verstärkungsfaktor in Block 64 abhängig von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bestimmt wird.
• Das ermittelte Gegendrehmoment wird nun an den Hilfskraftmotor 28 übertragen (Block 66), genauer gesagt an eine Regelung des Hilfskraftmotors.
• Mittels des Hilfskraftmotors 28 wird das Gegendrehmoment erzeugt (Schritt S5) und auf die Zahnstange 22 übertragen. Alternativ dazu kann das Gegendrehmoment auch mittels eines eigens dafür vorgesehenen, zusätzlichen Hilfskraftmotors erzeugt werden.

Claims (11)

1. Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems (10) eines Kraftfahrzeugs, das eine Hilfskraftlenkung (26) aufweist, insbesondere eine elektromechanische Hilfskraftlenkung (26), die dazu ausgebildet ist, mittels eines Hilfskraftmotors (28) einen Teil des Lenksystems (10) mit einem Hilfsmoment zu beaufschlagen, mit den folgenden Schritten: - Erfassen von Vibrationen in einem Teil des Lenksystems (10); - Ermitteln einer ersten und einer zweiten Wechselgröße (u_α, u_β) aus den erfassten Vibrationen, wobei die erste Wechselgröße (u_α) gegenüber der zweiten Wechselgröße (u_β) phasenverschoben ist, insbesondere um 90°; - Ermitteln eines Gegendrehmoments mittels einer Vektorregelung, wobei die erste und die zweite Wechselgröße (u_α, u_β) jeweils eine Komponente des zu regelnden Vektors $\overrightarrow{u}$

   

   sind; und - Erzeugen des Gegendrehmoments mittels des Hilfskraftmotors (28), um die Vibrationen zumindest in einem Teil des Lenksystems (10) zu vermindern.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Wechselgrößen (u_α, u_β) mittels eines Second Order Generalized Integrator ermittelt werden.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zu regelnde Vektor $\overrightarrow{u}$

   

   mittels einer Park-Transformation in ein rotierendes Koordinatensystem transformiert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz, mit der das rotierende Koordinatensystem um das ursprüngliche Koordinatensystem rotiert, aus der Geschwindigkeit (v) des Kraftfahrzeugs bestimmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Koordinatensystem zusätzlich derart gedreht wird, dass eine Komponente des zu regelnden Vektors $\overrightarrow{u}$

   

   gleich null ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Vektorregelung wenigstens einer Komponente des zu regelnden Vektors ein PI-Regler verwendet wird, insbesondere für beide Komponenten.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verstärkungsfaktor des P-Anteils und/oder des I-Anteils in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bestimmt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 3 in Kombination mit einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegendrehmoment mittels einer inversen Park-Transformation ermittelt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ermittelte Gegendrehmoment einen Verstärkungsfaktor enthält, der in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bestimmt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ermittelte Gegendrehmoment einen Phasenfaktor enthält, der in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bestimmt wird.
11. Lenksystem (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Hilfskraftlenkung (26), die insbesondere eine elektromechanische Hilfskraftlenkung (26) ist, wobei die Hilfskraftlenkung (26) dazu ausgebildet ist, einen Teil des Lenksystems (10) mit einem Hilfsmoment zu beaufschlagen, einer Messeinrichtung (32), die dazu ausgebildet ist, Vibrationen in einem Teil des Lenksystems (10) zu erfassen, und einem Steuergerät (34), das dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.

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