WO2012045497A1 - Verfahren zur bestimmung einer zahnstangenkraft für eine lenkvorrichtung in einem fahrzeug - Google Patents

Verfahren zur bestimmung einer zahnstangenkraft für eine lenkvorrichtung in einem fahrzeug Download PDF

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WO2012045497A1
WO2012045497A1 PCT/EP2011/062317 EP2011062317W WO2012045497A1 WO 2012045497 A1 WO2012045497 A1 WO 2012045497A1 EP 2011062317 W EP2011062317 W EP 2011062317W WO 2012045497 A1 WO2012045497 A1 WO 2012045497A1
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rack
force
rack force
modeled
steering
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PCT/EP2011/062317
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Inventor
Jörg Strecker
Thomas Werner
Original Assignee
Zf Lenksysteme Gmbh
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/002—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits computing target steering angles for front or rear wheels
    • B62D6/006—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits computing target steering angles for front or rear wheels using a measured or estimated road friction coefficient
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/008—Control of feed-back to the steering input member, e.g. simulating road feel in steer-by-wire applications

Definitions

  • the invention relates to a method for determining a rack force for a steering device in a vehicle, wherein the rack force is generated at least partially in response to a rack force mode SI and wherein a steering angle is an input of the rack force model.
  • the invention also relates to a steering device in the vehicle.
  • the invention further relates to a control and / or regulating device of a steering device in a vehicle as well as a computer program that can run on the control and / or regulating device.
  • EPS Power steering
  • SBW Steer-by-Wire
  • EPS steering systems currently in use generate EPS engine torque on the basis of an adjacent rack-and-pinion force in order to provide the driver with the appropriate steering assistance.
  • the rack power is significantly influenced by the current cornering staff.
  • a substantial part of the current rack force corresponds to a lateral acceleration.
  • the rack-and-pinion force is not only determined by the lateral forces which occur during the passage through a curve, but also has a large number of further variables of an actual driving situation an influence on the rack-and-pinion force.
  • An example of this is the road condition (unevenness, ruts, coefficient of friction).
  • the steering torque is determined in dependence on the lateral force occurring at steered wheels.
  • the rack-and-pinion force thus determined reflects the force relationships actually applied to the front axle of the vehicle or to the rack.
  • Rack-and-pinion force contains not only the level that is actually required, but also various faults with different characteristics. These depend, for example, on the design of the axle (s) or the general structure of the axle (s)
  • Disturbances here can be understood as meaning a multiplicity of road conditions, such as unevennesses, ruts or a bank. Further disturbances can arise due to longitudinal dynamic events on the steered front axle. Examples include different lengths of drive shafts in front-wheel drive vehicles, active drive components such as an all-wheel drive or components for the variable distribution of a drive torque to the front wheels. Another and possibly disturbing influence can result from the loading of the vehicle and in particular generally due to the front axle load. In a simplifying manner, it can be stated that the rack-and-pinion force acting on the steering increases with a higher load on the front axle. Further influences on the rack and pinion force, the target steering torque has the tires of the wheels.
  • the rack force is determined in accordance with a plurality of models, wherein a driving force related component of the rack force is generated by a first model and a racking force relating to a parking operation is generated by a second model.
  • a driving force related component of the rack force is generated by a first model
  • a racking force relating to a parking operation is generated by a second model.
  • this model also the model describing the
  • the generation of the thus-modeled rack force is a function of a steering angle, for example, a steering wheel angle of the steering means or a Radlenkwinkel and a vehicle speed.
  • a steering angle for example, a steering wheel angle of the steering means or a Radlenkwinkel and a vehicle speed.
  • Rack-and-pinion force does not sufficiently correspond to the actual rack-and-pinion force. Such situations occur in particular in the case of a ⁇ -split braking, a change in the road friction coefficient, an understeering process or an oversteering process.
  • Rack power corresponds to a sufficient extent.
  • Further special situations include, for example, situations in which a crosswind occurs, the vehicle is moved on a transversely inclined roadway or the vehicle leaves the roadway. In the following, different from the "normal" driving condition
  • a steering device in a vehicle in that the steering device has means for carrying out the method according to the invention.
  • These means are implemented, for example, in the form of a computer program running in the control and / or regulating device of the steering system.
  • the control and / or regulating device is also referred to as
  • the steering angle is modified as the input variable of the rack force model and / or the modeled rack force is adapted or modified once again as a function of the present special situation. It is therefore in
  • Wheel steering angle modified. Based on a difference arising from the yaw rate, using a model, such as the vehicle-specific
  • an offset is calculated for the actual applied steering angle.
  • the yaw rate difference is additionally multiplied by a speed-dependent factor.
  • a signal can be used, which signals a braking operation.
  • current release rates (measured and / or modeled) as release conditions may be a difference of these yaw rates
  • Rack force and / or the modeled rack force can be used. By means of a suitable combination of these release conditions, it is achieved that formation of the offset value takes place only when the ⁇ -splir braking is actually present,
  • Driver assistance systems are used for tracking.
  • the modeled rack-pin force thus offers the possibility of representing a driver assistance function by modifying the wheel steering angle and / or the rack-and-pinion force.
  • the modeled rack force preferably includes interfaces for these driver assistance functions.
  • the modeled rack force can be multiplied by a factor corresponding to a quotient of the modeled rack force and the actual rack force.
  • the modeled rack force can basically be multiplied by the factor thus determined. If the vehicle is on a lane with a high frictional value, then the quotient corresponds almost to the initial value 1, since the modeled rack-and-pinion force corresponds to the actual one
  • the quotient is less than 1.
  • rack force is - unless otherwise stated in the context or explicitly mentioned - always present here as a generic term for the rack itself and all equivalent forces such as the lateral force of the front axle or the lateral acceleration used the
  • both the modeled rack-pin force and the actual rack-and-pinion force each have the same sign, ie both have either a negative or a positive value, and a certain amount.
  • Other conditions may be formed by one or more of steering angle, steering angular velocity, vehicle speed, lateral acceleration (modeled, measured), and / or yaw rate (modeled, measured). In particular, it may be provided for the
  • the quotient is additionally filtered in order to prevent, for example, jumps in the generated rack force.
  • the modeled rack force In situations where understeer occurs, the modeled rack force
  • Rack power can be suitably modified with a factor, for example, to achieve a reduction of the rack force, which corresponds to a strong feedback, as is common for example in a mechanical or hydraulic steering system. But it can also be provided to increase the rack force in an understeer operation. Thus, the additional function of a steering torque recommendation could be realized.
  • Understeer can be done in particular depending on a sub-control signal.
  • it can be provided to use a current slip angle of the front axle and / or a lateral acceleration or a lateral force of the front axle and optionally to combine these with a current friction coefficient information.
  • the modeled rack force is heavily filtered under certain conditions to keep it at least near zero.
  • the conditions for activating the filter are obtained by evaluating the actual rack force and the modeled rack force both in terms of the absolute value and a relative comparison of the two quantities. Is the modeled Rack power is small and the actual rack power is large, the filter is activated. Alternatively or additionally, a compensation of the modeled rack-and-pinion force with the actual rack-and-pinion force can be provided.
  • the steering speed is used to decide whether an override operation is present or whether the compensation of an override operation should be activated. It can be provided, a
  • FIG. 1 a steering device with a control and / or regulating device for
  • FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of the invention for
  • FIG. 3 shows a block diagram with function blocks for generating a
  • FIG. 5 shows a graphical illustration of a possible course of a rack-and-pinion force adapted by means of a filter in the case of the presence of an oversteering process according to a possible embodiment.
  • FIG. 1 shows a steering device 1 comprising a control unit 2.
  • a microprocessor 3 is arranged, which has a
  • Data line 4 for example, a bus system, is connected to a storage medium 5. Via a signal line 6, the control unit 2 with a
  • Momentensteller for example, an electric motor 7, connected, whereby a power control of the torque controller is made possible by the control unit 2.
  • the electric motor 7 acts via a gear 8 on a torsion bar 9.
  • Torsion bar 9 is a steering means 10, which is presently designed as a steering wheel, arranged, by means of which a torque on the torsion bar 9 by actuation of the steering means 10 by a driver can be applied.
  • the steering device 1 has a steering gear 1 1, for example, as
  • the steering gear 1 1 may also be formed as a ball nut gear or Kugeiumlaufgeiriebe. In the following description is - if necessary - predominantly of a
  • the steering gear 1 1 includes a pinion 12a and a rack 12b.
  • the steering gear 1 1 is connected via the pinion 12a and the rack 12b and a steering linkage 13 with the wheels 14.
  • the wheels 14 point in relation to one of the straight ahead of the vehicle
  • the steering device 1 further comprises a sensor 18 for detecting a
  • the sensor 16 is associated with the motor 7, so that by means of the sensor 16, a rotor angle of the electric motor 7 is detected.
  • the steering angle 30 can also be detected by means of the steering means 10 and the torsion bar 9 associated sensor.
  • the steering device 1 further comprises a sensor 17, Mitteis an actual rack power 31 can be determined.
  • the actual rack force 31 corresponds to a lateral acceleration or an actual cornering force which acts on the rack 12b via the wheels 14 and the steering linkage 13.
  • the actual rack force 31 is applied to the
  • Controller 2 transmitted.
  • the determination of the actual rack force 31 can alternatively be done to the sensor 17 by means of an observer, wherein sizes are used which relate directly to the steering device 1, for example, an engine torque of the motor 7 or by a
  • Torque sensor 15 detected actual steering torque torSW.
  • dynamic quantities can be used to specify the determination of the actual rack force.
  • the method according to the invention initially starts from a method in which a modeled rack-and-pinion force is generated, which then alternatively or in addition to the actual rack force forR acting on the wheels 14 in the determination of a desired manual torque or a roadway feedback and thus for the control of the electric motor 7 is used.
  • the determination of the modeled rack force 42 is also carried out by the control unit 1.
  • the detected by means of the torque sensor 15 actual steering torque torSW and the detected by means of the sensor 16 steering wheel angle 30 are also to the
  • the method is preferably implemented in the form of a computer program in which the functionalities required for the determination of the modeled rack force 42 are implemented in a suitable manner.
  • FIG. 2 shows a possible embodiment of the invention
  • the block diagram shown in Figure 2 includes a Lenkwinkei 30 which is fed via a modifier 40 optionally in the form of a modified steering angle 39 a rack power model 41 as an input variable.
  • a rack power model 41 as an input variable.
  • An actual rack force 31 also becomes the rack force model 41 as
  • actual rack force 31 is also input to the modifier 40.
  • Further input variables of the rack force model 41 which are not shown in FIG are, for example, a slip angle, a vehicle speed, a
  • Vehicle lateral acceleration, a yaw rate of the vehicle, a lateral force of a steered axle of the vehicle Vehicle lateral acceleration, a yaw rate of the vehicle, a lateral force of a steered axle of the vehicle.
  • a modeled rack force 42 is generated.
  • This is optionally adapted in a function block 43 and finally, according to the invention, the rack force 44 is generated. It may be provided to also supply the actual rack force 31 to the function block 43 as an input variable.
  • Steering angle can be performed differently depending on the current special situation.
  • Rack force 42 may be performed differently depending on the underlying special situation.
  • FIG. 3 shows a possible realization of the function block 40 as well as the associated input variables which enable a modification of the steering angle in the case of the presence of ⁇ -split braking. This is done from a measured Yaw rate 32 and a modeled yaw rate 34 a yaw rate difference 51 formed. Further, from the current vehicle speed 33 becomes
  • a brake signal can be used as a release condition for the addition of the offset angle 53 to the actual steering angle 30 . Furthermore, the current yaw rates (measured and modeled), the yaw rate difference, the
  • Vehicle speed and / or the rack forces are used as a release condition in a suitable manner.
  • the partial process shown in FIG. 3 for producing a modified rack forces are used as a release condition in a suitable manner.
  • Steering angle 39 can basically also at oversteer operations, for
  • Crosswind compensation or to compensate for transversely inclined roads are used, wherein preferably the speed-dependent factor is adjusted depending on the particular situation.
  • a modification of the steering angle basically represents an interface for further driver assistance functions.
  • FIG. 4 shows a possible embodiment of the functional block 43, as it may be designed to carry out a friction value adaptation.
  • the modeled rack force 42 and the actual rack force 31 are shown as input variables in the function block 43. From the modeled
  • Rack force 42 and the actual rack force 31, a quotient 61 is formed.
  • the modeled rack force 42 is multiplied by the quotient 61 and thus the adapted rack force 44 is generated.
  • Further input variables, which - as described above - can be used in particular for activating this function and / or a meaningful one
  • the quotient 61 is additionally filtered by means of a filter 62 in a suitable manner.
  • the function block 43 may be a
  • the factor can also be designed so that an increase in the modeled rack power is achieved by a
  • Activation of this functionality can, for example, in response to a sub-control signal, but also in response to a slip angle of the front axle or the
  • the function block 43 may be formed as a filter, mitteis of which the modeled rack force 42 is heavily filtered under certain conditions, so that the modeled rack power is as close to zero value. With such a filter, the increase of the modeled rack-and-pinion force is in the opposite direction to the actual one
  • Activating the filter may result from an analysis of the actual
  • Rack force 31 and the modeled rack force 42 in terms of their absolute value and from a relative comparison of these two sizes. If the modeled rack-and-pinion force is small while the actual rack-and-pinion force is large, provision may be made to activate the filter. In addition, the current steering speed can be used for activation of the filter.
  • a curve 71 shows the
  • Another way to improve the modeled rack force can be based on a calculation of the modeled rack force with the
  • a PI controller can be used.
  • a signal for controlling an averaging for example, a signal for detecting an override operation can be used.
  • the values of the actual rack force and the modeled rack force can be used analogously to the procedure for the activation of the filter, in which case a comparison of the

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Abstract

Zur Erzeugung einer besonders genauen Zahnstangenkraft (44) für eine Lenkvorrichtung in einem Fahrzeug, wobei die Zahnstangenkraft (44) zumindest teilweise in Abhängigkeit von einem Zahnstangenkraftmodell (41) erzeugt wird und wobei ein Lenkwinkel (30) eine Eingangsgröße des Zahnstangenkraftmodells (41) ist, wird vorgeschlagen, dass zumindest im Falle des Vorliegens einer Sondersituation ein modifizierter Lenkwinkel (39) dem Zahnstangenkraftmodell (41) als Eingangsgröße zugeführt wird und/oder die mittels des Zahnstangenkraftmodells (41) erzeugte modellierte Zahnstangenkraft (42) adaptiert wird.

Description

Verfahren zur Bestimmung einer Zahnstangenkraft für eine Lenkvorrichtun in einem Fahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Zahnstangenkraft für eine Lenkvorrichtung in einem Fahrzeug, wobei die Zahnstangenkraft zumindest teilweise in Abhängigkeit von einem ZahnstangenkraftmodeSI erzeugt wird und wobei ein Lenkwinkel eine Eingangsgröße des Zahnstangenkraftmodells ist.
Die Erfindung betrifft auch eine Lenkvorrichtung in dem Fahrzeug. Die Erfindung betrifft ferner eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung einer Lenkvorrichtung in einem Fahrzeug sowie ein Computerprogramm, das auf der Steuer- und/oder Regeleinrichtung ablauffähig ist.
Bei modernen Lenkvorrichtungen, beispielsweise bei einer elektrischen
Servolenkung (EPS) oder einem so genannten Steer-by-Wire (SbW) Lenksystem, wird ein Soll-Lenkmoment ermittelt, das an einem Lenkmittel, beispielsweise einem Lenkrad angelegt wird, um die von dem Fahrer aufgebrachte Kraft zu unterstützen oder der von dem Fahrer aufgebrachten Kraft entgegenzuwirken.
Aktuell eingesetzte EPS Lenksysteme generieren auf der Basis einer anliegenden Zahnstangenkraft ein EPS Motormoment, um dem Fahrer die entsprechende Lenkunterstützung bereitzustellen. Die Zahnstangenkraft wird maßgeblich von den aktuellen Seitenführungskräften beeinflusst. Damit entspricht ein wesentlicher Teil der aktuellen Zahnstangenkraft einer Querbeschleunigung. Die Zahnstangenkraft wird aber nicht nur durch die während des Durchfahrens einer Kurve auftretenden Seitenkräfte bestimmt, sondern es hat eine Vielzahl von weiteren Größen einer aktueiien Fahrsituation einen Einfluss auf die Zahnstangenkraft. Ein Beispiel hierfür ist die Fahrbahnbeschaffenheit (Unebenheiten, Spurrillen, Reibwert). Zusätzlich können weitere Funktionen an der Erzeugung des Soll-Lenkmoments beteiligt sein, um ein gewünschtes und angenehmes Lenkgefühl für den Fahrer zu erreichen, wobei einerseits unerwünschte Störungen keinen Einfluss auf das Soil- Lenkmoment haben sollen, andererseits aber insbesondere sicherheitsrelevante Informationen, beispielsweise über die aktuelle Beschaffenheit des Fahrbahnbelags, dem Fahrer über das Lenkmoment zur Kenntnis gebracht werden sollen.
Es ist bekannt, die aktuell anliegende Zahnstangenkraft mittels eines an der
Zahnstange angeordneten Sensors oder durch Schätzung mittels eines auf einem Modell des Lenksystems beruhenden sogenannten Beobachters zu ermitteln. Bei diesem Verfahren wird das Lenkmoment in Abhängigkeit von der an gelenkten Rädern auftretenden Seitenkraft bestimmt. Die so ermittelte Zahnstangenkraft gibt die tatsächlich an der Vorderachse des Fahrzeugs bzw. an der Zahnstange anliegenden Kraftverhältnisse wieder.
Die Erzeugung eines Fahrerwunschienkmoments auf Basis der anliegenden
Zahnstangenkraft beinhaltet neben dem eigentlich benötigten Niveau diverse Störungen mit unterschiedlichen Ausprägungen. Diese sind beispielsweise abhängig von der Bauweise der Achse(n) bzw. dem generellen Aufbau des
Fahrzeugs. Als Störungen können hier eine Vielzahl von Fahrbahngegebenheiten wie beispielsweise Unebenheiten, Spurrillen oder eine Querneigung verstanden werden. Weitere Störungen können aufgrund längsdynamischer Ereignisse an der gelenkten Vorderachse entstehen. Beispiele hierfür sind unterschiedliche Längen von Antriebswellen bei frontgetriebenen Fahrzeugen, aktive Antriebskomponenten wie beispielsweise ein Allradantrieb oder Komponenten zur variablen Verteilung eines Antriebsmoments auf die Vorderräder. Ein weiterer und gegebenenfalls als störend empfundener Einfluss kann sich durch die Beladung des Fahrzeugs ergeben und insbesondere generell aufgrund der Vorderachslast. Vereinfachend kann festgestellt werden, dass die auf die Lenkung wirkende Zahnstangenkraft mit einer höheren Belastung der Vorderachse zunimmt. Weitere Einflüsse auf die Zahnstangenkraft bzw, das Soll-Lenkmoment hat die Bereifung der Räder. Bei einem bezüglich der Störungen verbesserten Verfahren zur Erzeugung einer Zahnstangenkraft wird die Zahnstangenkraft in Abhängigkeit von einer Mehrzahl von Modellen ermittelt, wobei mittels eines ersten Modells eine einen Fahrvorgang betreffende Komponente der Zahnstangenkraft und mittels eines zweiten Modells eine einen Parkiervorgang betreffende Komponente der Zahnstangenkraft erzeugt wird. Bei diesem Verfahren ist die Verwendung weiterer Komponenten vorgesehen, wobei insbesondere die folgenden Komponenten herangezogen werden können:
- Ein Modell zur Beschreibung von Hystereseeigenschaften einer Achse des
Fahrzeugs, wobei dieses Modell auch dem Modell zur Beschreibung des
Parkiervorgangs entsprechen kann;
- ein Modell zur Beschreibung von mindestens einer Kraft, welche durch ein
Anheben des Fahrzeugs in Abhängigkeit eines Radlenkwinkels entsteht und auf eine Zahnstange einwirkt, Die Erzeugung der so modellierten Zahnstangenkraft erfolgt in Abhängigkeit von einem Lenkwinkel, also beispielsweise einem Lenkradwinkel des Lenkmittels oder einem Radlenkwinkel und einer Fahrzeuggeschwindigkeit. Als weitere Größen werden - je nach dem verwendeten Modell - ein Schrägiaufwinkel, eine
Fahrzeugquerbeschleunigung, eine Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs, eine Seitenkraft einer gelenkten Achse des Fahrzeugs, eine ein Übersteuern oder ein Untersteuern des Fahrzeugs charakterisierende Größe, eine Stellung eines
Aktuators und/oder eine Drehzahl, ein Drehmoment oder ein aktuell eingelegter Gang berücksichtigt. Mit diesem Verfahren kann in vielen Situationen ein gutes Ergebnis erreicht werden. Allerdings gibt es auch Sondersituationen, in denen die so erzeugte
Zahnstangenkraft der tatsächlichen Zahnstangenkraft nicht in ausreichendem Maße entspricht. Derartige Situationen treten insbesondere auf bei einer μ-Split- Bremsung, einer Veränderung des Straßenreibwerts, einem Untersteuervorgang oder einem Übersteuervorgang.
Bei einer μ-Split-Bremsung ist die tatsächliche Zahnstangenkraft trotz eines erheblichen Lenkwinkels nahe dem Wert Null. Bei einer modellbasiert erzeugten Zahnstangenkraft stellt sich jedoch aufgrund des bei einer μ-Spiit-Bremsung für die Spurhaltung notwendigen vergrößerten Lenkwinkels eine ungewünscht große Zahnstangenkraft ein. Der aktuelle Straßenreibwert hat ebenfalls einen großen Einfluss auf die Zahnstangenkraft. Je niedriger der Reibwert ist, desto geringer ist die Zahnstangenkraft. Auf poliertem Eis kann die Zahn Stangen kraft beispielsweise um ca. 80% geringer sein als auf trockenem Asphalt.
In Abhängigkeit von der Achskonstruktion kann es außerdem vorkommen, dass die modellbasierte Zahnstangenkraft das Vorliegen eines Untersteuervorgangs bzw. einer Untersteuersituation nur ungenügend anzeigt. Bei Übersteuervorgängen bzw. Gegenlenkvorgängen stellt sich eine erhebliche Abweichung zwischen der tatsächlichen und der modellierten Zahnstangenkraft ein. Beispielsweise sind in einer Linkskurve bei einem positiven Lenkwinkei und einem geringen
Schwimmwinkel zunächst beide Kräfte positiv und von ungefähr gleicher Größe. Beim Übersteuern steigt nun zunächst der Schwimmwinkel an und unter
Umständen erhöht sich die tatsächliche Zahnstangenkraft. Wird das Fahrzeug nun durch eine Gegenienkbewegung stabilisiert, so wird der Lenkwinkei stark negativ. Die modellierte Zahnstangenkraft folgt nun dem Lenkwinkel und nimmt ebenfalls einen stark negativen Wert an. Die tatsächliche Zahnstangenkraft aber bleibt weiterhin positiv, zumindest bis das Fahrzeug nahezu stabil ist.
In den oben genannten Sondersituationen kann allein durch die modellierte
Zahnstangenkraft nicht gewährleistet werden, dass diese der tatsächlichen
Zahnstangenkraft in ausreichendem Maße entspricht. Weitere Sondersituationen umfassen beispielsweise Situationen, in denen ein Seitenwind auftritt, das Fahrzeug auf einer quergeneigten Fahrbahn bewegt wird oder das Fahrzeug die Fahrbahn verlässt. Im Folgenden werden vom„normalen" Fahrzustand abweichende
Fahrsituationen als mögliche Situationen angesehen, in welchen eine Verbesserung der erzeugten Zahnstangenkraft wünschenswert ist. Diese Situationen werden als Sondersituationen bezeichnet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, für Lenkvorrichtungen von Fahrzeugen mit einer elektrischen Servolenkung (EPS) eine modellierte Zahn Stangen kraft zu erzeugen, die eine besonders gute Grundlage für die
Erzeugung eines Fahrerwunschmoments darstellt, möglichst frei von Störungen ist und auch in Sondersituationen von ausreichender Güte ist, Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst,
Die Aufgabe wird auch durch eine Lenkvorrichtung in einem Fahrzeug dadurch gelöst, dass die Lenkvorrichtung Mittel zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweist. Diese Mittel sind beispielsweise in Form eines in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung des Lenksystems ablaufenden Computerprogramms realisiert. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung wird nachfolgend auch als
"Steuergerät" bezeichnet. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben, wobei die Merkmale sowohl in Alleinsteliung als auch in unterschiedlichen
Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird. Erfindungsgemäß wird zumindest im Falle des Vorliegens einer Sondersituation der Lenkwinkel als Eingangsgröße des Zahnstangenkraftmodells modifiziert und/oder es wird die modellierte Zahnstangenkraft nochmals in Abhängigkeit von der vorliegenden Sondersituation adaptiert bzw. modifiziert. Es wird folglich in
Abhängigkeit von der aufgetretenen Sondersituation auf jeweils unterschiedlichen Wirkpfaden entweder eine Eingangsgröße des Zahnstangenkraftmodells modifiziert oder die mittels des Zahnstangenkraftmodells modellierte Zahnstangenkraft nochmals korrigiert.
Im Falle einer μ-Split-Bremsung wird die modellierte Zahnstangenkraft modifiziert, um den Verlauf der tatsächlichen Zahnstangenkraft aufzuweisen. In der Regel ist die tatsächliche Zahnstangenkraft trotz eines erheblichen Lenkwinkels bei einer μ- Split-Bremsung nahezu Null. Bei der modellbasierten Zahnstangenkraft stellt sich aufgrund des in dieser Situation großen Lenkwinkels eine entsprechend große Zahnstangenkraft ein. Diese ist in dieser Situation jedoch unerwünscht. Deshalb wird die Eingangsgröße für das Zahnstangenkraftmodell, nämlich der
Radlenkwinkel, modifiziert. Auf Basis einer Differenz, die aus der Gierrate, die mittels eines Modells, beispielsweise dem fahrzeugspezifischen
Zahnstangenkraftmodell, und der gemessenen Gierrate des Fahrzeugs erzeugt wird, wird ein Offset für den tatsächlich anliegenden Lenkwinkel berechnet. Die Gierratendifferenz wird zusätzlich mit einem geschwindägkeitsabhängigen Faktor multipliziert. Als Freigabebedingung für die Bildung oder die Berücksichtigung des Offsetwinkels (beispielsweise durch Addition zu dem tatsächlichen Lenkwinkel) kann
vorteilhafterweise ein Signal herangezogen werden, das einen Bremsvorgang signalisiert. Ergänzend können als Freigabebedingungen aktuelle Gierraten (gemessen und/oder modelliert), eine Differenz dieser Gierraten
(Gierratendifferenz), eine Fahrzeuggeschwindigkeit, die tatsächliche
Zahnstangenkraft und/oder die modellierte Zahnstangenkraft herangezogen werden. Durch eine geeignete Kombination dieser Freigabebedingungen wird erreicht, dass eine Bildung des Offsetwert.es nur bei einer tatsächlich vorliegenden μ-Splir-Bremsung erfolgt,
Es kann ferner vorgesehen sein, die Modifikation des Radlenkwinkels am Eingang des Zahnstangenkraftmodells auch bei Vorliegen anderer Sondersituationen bzw. zur Realisierung von Fahrerassistenzfunktionen einzusetzen. Beispielsweise kann eine Modifikation des Radlenkwinkels auch bei Übersteuervorgängen, zur
Kompensation eines Seitenwinds, zur Kompensation von quergeneigten
Fahrbahnen oder zur gezielten Modifikation im Rahmen von
Fahrerassistenzsystemen zur Spurhaltung eingesetzt werden.
Die modellierte Zahnstangenkraft bietet folglich die Möglichkeit, durch Modifikation des Radlenkwinkels und/oder der Zahnstangenkraft eine Fahrerassistenzfunktion darzustellen. Hierzu beinhaltet die modellierte Zahnstangenkraft vorzugsweise Schnittstellen für diese Fahrerassistenzfunktionen. Für eine Adaption der modellierten Zahnstangenkraft an einen aktuellen Reibwert der Fahrbahn kann die modeliierte Zahnstangenkraft mit einem Faktor multipliziert werden, der einem Quotienten aus der modellierten Zahnstangenkraft und der tatsächlichen Zahnstangenkraft entspricht. Die modellierte Zahnstangenkraft kann grundsätzlich mit dem so bestimmten Faktor multipliziert werden. Befindet sich das Fahrzeug auf einer Fahrbahn mit Hochreibwert, so entspricht der Quotient nahezu dem Initiaiwert 1 , da die modellierte Zahnstangenkraft mit der tatsächlichen
Zahnstangenkraft nahezu übereinstimmt. Auf einer Fahrbahn mit Niedrigreibwert ist die tatsächliche Zahnstangenkraft jedoch geringer als die modellierte
Zahnstangenkraft. Somit ist in einer Niedrigreibwert-Situation der Quotient kleiner als 1 .
Anstatt der tatsächlichen Zahnstangenkraft kann ebenso eine tatsächliche
Seitenkraft der Vorderachse oder eine tatsächliche Querbeschleunigung
herangezogen werden. Der Begriff„Zahnstangenkraft" wird - wenn sich nichts anderes aus dem Zusammenhang ergibt oder dies explizit erwähnt wird - vorliegend stets als Oberbegriff für die Zahnstangen kraft selbst sowie alle gleichbedeutenden Kräfte wie beispielsweise die Seitenkraft der Vorderachse oder die Querbeschleunigung verwendet. Dies gilt Insbesondere auch für die
Verwendung dieses Begriffs innerhalb der Patentansprüche.
Um zu gewährleisten, dass nur sinnvolle Quotienten gebildet werden, können vorteilhafterweise bestimmte Startbedingungen vorgesehen sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass sowohl die modellierte Zahnstangenkraft als auch die tatsächliche Zahnstangenkraft beide jeweils das gleiche Vorzeichen, also beide entweder einen negativen oder einen positiven Wert haben, und einen bestimmten Betrag aufweisen. Weitere Bedingungen können durch eine oder mehrere der Größen Lenkwinkel, Lenkwinkelgeschwindigkeit, Fahrzeuggeschwindigkeit, Querbeschleunigung (modelliert, gemessen) und/oder Gierrate (modelliert, gemessen) gebildet werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, für den
Parkierbereich und den Fahrbereich unterschiedliche Bedingungen vorzugeben. Sind die oben genannten Bedingungen für die Bildung des Quotienten nicht erfüllt, so wird vorzugsweise der aktuell ermittelte Reibwertfaktor unverändert beibehalten. Damit ist gewährleistet, dass stets ein kontinuierliches Signal vorliegt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird der Quotient zusätzlich gefiltert, um beispielsweise Sprünge in der erzeugten Zahnstangenkraft zu verhindern. in Situationen, in denen ein Untersteuern auftritt, kann die modellierte
Zahnstangenkraft in geeigneter Weise mit einem Faktor modifiziert werden, beispielsweise um eine Reduktion der Zahnstangenkraft zu erreichen, was einer starken Rückmeldung entspricht, wie sie zum Beispiel bei einem mechanischen oder hydraulischen Lenksystem üblich ist. Es kann aber auch vorgesehen sein, die Zahnstangenkraft bei einem Untersteuervorgang zu erhöhen. Damit könnte die zusätzliche Funktion einer Lenkmomentenempfehlung realisiert werden. Als Freigabebedingung für die Modifikation der Zahnstangenkraft bei einem
Untersteuervorgang kann insbesondere in Abhängigkeit eines Untersteuersignals erfolgen. Alternativ hierzu oder ergänzend kann vorgesehen sein, einen aktuellen Schräglaufwinkel der Vorderachse und/oder eine Querbeschleunigung bzw. eine Seitenkraft der Vorderachse heranzuziehen und diese gegebenenfalls mit einer aktuellen Reibwertinformation zu kombinieren. Damit kann eine besonders differenzierte Modifikation der erzeugten Zahnstangenkraft in einem
Untersteuervorgang erreicht werden.
In Situationen, in denen ein Übersteuervorgang bzw. ein Gegenlenkvorgang vorliegt, stellt sich, wie eingangs beschrieben, unter Umständen eine erhebliche Abweichung zwischen der tatsächlichen Zahnstangenkraft und der modellierten Zahnstangenkraft ein. Um das Ansteigen der modeliierten Zahnstangenkraft in gegensätzlicher Richtung zur tatsächlichen Kraft zu verringern, wird die modellierte Zahnstangenkraft bei bestimmten Bedingungen stark gefiltert, um sie zumindest nahe dem Wert Null zu halten. Die Bedingungen für das Aktivieren des Filters ergeben sich durch Auswerten der tatsächlichen Zahnstangenkraft und der modellierten Zahnstangenkraft sowohl hinsichtlich des jeweils absoluten Wertes als auch aus einem relativen Vergleich der beiden Größen. Ist die modellierte Zahnstangenkraft klein bei gleichzeitig großer tatsächlicher Zahnstangenkraft, wird der Filter aktiviert. Alternativ bzw. ergänzend hierzu kann eine Verrechnung der modellierten Zahnstangenkraft mit der tatsächlichen Zahnstangenkraft vorgesehen sein.
Vorteilhafterweise wird auch die Lenkgeschwindigkeit herangezogen, um zu entscheiden, ob ein Übersteuervorgang vorliegt bzw. ob die Kompensation eines Übersteuervorgangs aktiviert werden soll. Es kann vorgesehen sein, eine
Deaktivierung des Filters dann durchzuführen, sobald sowohl die modellierte Zahnstangenkraft als auch die tatsächliche Zahnstangenkraft den Wert Null angenommen haben.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der
Erfindung, die anhand der Zeichnungen erläutert werden, wobei die Merkmale sowohl in ASIeinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die
Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird. Die Zeichnungen zeigen: Figur 1 eine Lenkvorrichtung mit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figur 2 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zur
Erzeugung der Zahnstangenkraft;
Figur 3 ein Blockdiagramm mit Funktionsblöcken zur Erzeugung eines
modifizierten Lenkwinkels bei Vorliegen einer μ-Split-Bremsung gemäß einem Ausführungsbeispiel; Figur 4 ein Blockdiagramm mit Funktionsblöcken zur Erzeugung einer
adaptierten Zahnstangenkraft zum Erreichen einer Reibwertadaption gemäß einem Ausführungsbeispiel; und Figur 5 eine graphische Darstellung eines möglichen Verlaufs einer mittels eines Filters adaptierten Zahnstangenkraft im Falle des Vorliegens eines Übersteuervorgangs gemäß einer möglichen Ausführungsform.
In Figur 1 ist ein eine Lenkvorrichtung 1 dargestellt, die ein Steuergerät 2 umfasst. in dem Steuergerät 2 ist ein Mikroprozessor 3 angeordnet, der über eine
Datenleitung 4, beispielsweise ein Bussystem, mit einem Speichermedium 5 verbunden ist. Über eine Signalleitung 6 ist das Steuergerät 2 mit einem
Momentensteller, beispielsweise einem Elektromotor 7, verbunden, wodurch eine Leistungssteuerung des Momentenstellers durch das Steuergerät 2 ermöglicht wird. Der Elektromotor 7 wirkt über ein Getriebe 8 auf einen Drehstab 9. An dem
Drehstab 9 ist ein Lenkmittel 10, welches vorliegend als ein Lenkrad ausgebildet ist, angeordnet, mittels dessen ein Drehmoment auf den Drehstab 9 durch Betätigen des Lenkmittels 10 durch einen Fahrer aufbringbar ist.
Die Lenkvorrichtung 1 weist ein Lenkgetriebe 1 1 auf, das beispielsweise als
Zahnstangenlenkgetriebe ausgebildet ist. Das Lenkgetriebe 1 1 kann ferner als Kugelmuttergetriebe beziehungsweise Kugeiumlaufgeiriebe ausgebildet sein. In der folgenden Beschreibung wird - soweit erforderlich - überwiegend von einer
Zahnstangenlenkung ausgegangen, bei der das Lenkgetriebe 1 1 ein Ritzel 12a und eine Zahnstange 12b umfasst. Das Lenkgetriebe 1 1 ist über das Ritzel 12a und die Zahnstange 12b sowie ein Lenkgestänge 13 mit den Rädern 14 verbunden. Die Räder 14 weisen in Bezug auf eine der Geradeausfahrt des Fahrzeugs
entsprechenden Mittenstellung einen Radlenkwinkel 30a auf.
Die Lenkvorrichtung 1 weist ferner einen Sensor 18 zur Erfassung eines
Lenkwinkels 30 auf. In dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Sensor 16 dem Motor 7 zugeordnet, so dass mittels des Sensors 16 ein Rotorwinkel des Elektromotors 7 erfasst wird. Der Lenkwinkel 30 kann auch mittels eines dem Lenkmittel 10 beziehungsweise dem Drehstab 9 zugeordneten Sensors erfasst werden. Jedoch ist mittels des an dem Elektromotor 7 angeordneten Sensors 16 durch die Erfassung des Rotorwinkels eine höhere Auflösung erreichbar. Die Lenkvorrichtung 1 weist ferner einen Sensor 17 auf, mitteis dessen eine tatsächliche Zahnstangenkraft 31 ermittelbar ist. Die tatsächliche Zahnstangenkraft 31 entspricht einer Querbeschleunigung beziehungsweise einer tatsächlichen Seitenführungskraft, die über die Räder 14 und das Lenkgestänge 13 auf die Zahnstange 12b wirkt. Die tatsächliche Zahnstangenkraft 31 wird an das
Steuergerät 2 übermittelt. Die Ermittiung der tatsächlichen Zahnstangenkraft 31 kann alternativ zu dem Sensor 17 auch mittels eines Beobachters erfolgen, wobei Größen verwendet werden, welche unmittelbar die Lenkvorrichtung 1 betreffen, beispielsweise ein Motormoment des Motors 7 oder ein durch einen
Momentensensor 15 erfasstes Ist-Lenkmoment torSW. Ergänzend können dynamische Größen verwendet werden, um die Ermittlung der tatsächlichen Zahnstangenkraft zu präzisieren. Das erfindungsgemäße Verfahren geht zunächst von einem Verfahren aus, bei welchem eine modellierte Zahnstangenkraft erzeugt wird, die dann alternativ bzw. ergänzend zu der auf die Räder 14 einwirkenden tatsächlichen Zahnstangenkraft forR bei der Bestimmung eines Sollhandmoments oder einer Fahrbahnrückmeldung und damit für die Ansteuerung des Elektromotors 7 eingesetzt wird. Die Ermittiung der modellierten Zahnstangenkraft 42 wird ebenfalls mitteis des Steuergeräts 1 durchgeführt.
Das mittels des Momentensensors 15 erfasste Ist-Lenkmoment torSW und der mittels des Sensors 16 erfasste Lenkradwinkel 30 werden ebenfalls an das
Steuergerät 2 übermittelt.
Die Funktionsweise des in dem Steuergerät 2 ablaufenden Verfahrens zur
Erzeugung der Zahnstangenkraft 44 wird anhand der Figuren 2 bis 5 nachfolgend erläutert. Das Verfahren ist vorzugsweise in Form eines Computerprogramms realisiert, in dem die für die Ermittlung der modellierten Zahnstangenkraft 42 erforderlichen Funktionalitäten in geeigneter Weise implementiert sind. Das
Computerprogramm ist beispielsweise in dem Speichermedium 5 abgespeichert und wird in dem Steuergerät 2 auf dem Mikroprozessor 3 ausgeführt. Figur 2 zeigt an einem möglichen Ausführungsbeispiel der Erfindung ein
Blockschaltbild, in welchem Komponenten gezeigt sind, die geeignet sind, das erfindungsgemäße Verfahren zu realisieren,
Das in Figur 2 gezeigte Blockschaltbild umfasst einen Lenkwinkei 30, der über einen Modifizierer 40 gegebenenfalls in Form eines modifizierten Lenkwinkels 39 einem Zahnstangenkraftmodell 41 als Eingangsgröße zugeführt wird. Eine tatsächliche Zahnstangenkraft 31 wird ebenfalls dem Zahnstangenkraftmodell 41 als
Eingangsgröße zugeführt. Wie oben bereits erwähnt, kann statt der tatsächlichen Zahnstangenkraft 31 ebenso die Seitenkraft oder Querbeschleunigung
herangezogen werden. Diese Alternativen sind als gleichwertig anzusehen und sind als von dem Begriff„tatsächliche Zahnstangenkraft 31 " umfasst anzusehen. Es kann ferner vorgesehen sein, die tatsächliche Zahnstangenkraft 31 auch dem Modifizierer 40 als Eingangsgröße zuzuführen. Weitere Eingangsgrößen des Zahnstangenkraftmodells 41 , die jedoch nicht in Figur 2 dargestellt sind, sind beispielsweise ein Schräglaufwinkel, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine
Fahrzeugquerbeschleunigung, eine Gierrate des Fahrzeugs, eine Seitenkraft einer gelenkten Achse des Fahrzeugs.
Mittels des Zahnstangenkraftmodells 41 wird eine modellierte Zahnstangenkraft 42 erzeugt. Diese wird in einem Funktionsblock 43 gegebenenfalls adaptiert und es wird schließlich erfindungsgemäß die Zahnstangenkraft 44 erzeugt. Es kann vorgesehen sein, die tatsächliche Zahnstangenkraft 31 auch dem Funktionsblock 43 als Eingangsgröße zuzuführen. Der Funktionsblock 40 für die Modifikation des
Lenkwinkels kann je nach der aktuellen Sondersituation unterschiedlich ausgeführt sein. Ebenso kann der Funktionsblock 43 für die Adaption der modellierten
Zahnstangenkraft 42 in Abhängigkeit von der zugrundeliegenden Sondersituation unterschiedlich ausgeführt sein.
Figur 3 zeigt eine mögliche Realisierung des Funktionsblocks 40 sowie der zugehörigen Eingangsgrößen, die eine Modifizierung des Lenkwinkels im Falle des Vorliegens einer μ-Split-Bremsung ermöglichen. Hierzu wird aus einer gemessenen Gierrate 32 und einer modellierten Gierrate 34 eine Gierratendifferenz 51 gebildet. Ferner wird aus der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit 33 ein
geschwindigkeitsabhängiger Faktor 52 beispielsweise mittels eines Kennfeids bestimmt, Die Gierratendifferenz 51 wird dann mit dem geschwindigkeitsabhängigen Faktor 52 multipliziert und es wird so ein Offsetwert 53 gebildet. Dieser wird zu dem Lenkwinkel 30 addiert, wodurch der modifizierte Lenkwinkel 39 erzeugt wird. Dieser wird dann dem Zahnstangenkraftmodel! 41 als Eingangsgröße zugeführt.
Als Freigabebedingung für die Addition des Offsetwinkels 53 zu dem tatsächlichen Lenkwinkel 30 kann ein Bremssignal herangezogen werden. Ferner können die aktuellen Gierraten (gemessen und modelliert), die Gierratendifferenz, die
Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder die Zahnstangenkräfte (gemessen und modelliert) als Freigabebedingung in geeigneter Weise herangezogen werden. Das in Figur 3 gezeigte Teilverfahren zur Erzeugung eines modifizierten
Lenkwinkels 39 kann grundsätzlich auch bei Übersteuervorgängen, zur
Seitenwindkompensation oder zur Kompensation von quergeneigten Fahrbahnen herangezogen werden, wobei vorzugsweise der geschwindigkeitsabhängige Faktor in Abhängigkeit von der jeweiligen Situation entsprechend eingestellt wird. Eine Modifikation des Lenkwinkels stellt grundsätzlich eine Schnittstelle für weitere Fahrerassistenzfunktionen dar.
In Figur 4 ist eine mögliche Ausführung des Funktionsblocks 43 gezeigt, wie er zur Durchführung einer Reibwertadaption ausgebildet sein kann. In Figur 4 sind die modellierte Zahnstangenkraft 42 und die tatsächliche Zahnstangenkraft 31 als Eingangsgrößen in dem Funktionsblock 43 dargestellt. Aus der modellierten
Zahnstangenkraft 42 und der tatsächlichen Zahnstangenkraft 31 wird ein Quotient 61 gebildet. Die modellierte Zahnstangenkraft 42 wird mit dem Quotient 61 multipliziert und es wird so die adaptierte Zahnstangenkraft 44 erzeugt. Weitere Eingangsgrößen, die - wie oben beschrieben - insbesondere für eine Aktivierung dieser Funktion herangezogen werden können und/oder eine sinnvolle
Quotientenbildung sicherstellen, sind in Figur 4 nicht gezeigt. Um Sprünge in der erzeugten Zahnstangekraft 44 zu verhindern, wird der Quotient 61 zusätzlich mittels eines Filters 62 in geeigneter Weise gefiltert.
Bei Vorliegen eines Untersteuervorgangs kann der Funktionsblock 43 eine
Multiplikation der modellierten Zahnstangenkraft mit einem Faktor ermöglichen, damit eine Verringerung der modellierten Zahnstangenkraft erreicht wird, um eine Rückmeldung zu erhalten, wie sie bei einem mechanischen oder hydraulischen Lenksystem üblich ist. Der Faktor kann jedoch auch so ausgebildet sein, dass eine Erhöhung der modeliierten Zahnstangenkraft erreicht wird, um eine
Lenkmomentenempfehlung zu realisieren. Eine Aktivierung dieser Funktionalität kann beispielsweise in Abhängigkeit von einem Untersteuersignal, aber auch in Abhängigkeit von einem Schräglaufwinkel der Vorderachse oder der
Querbeschleunigung erfolgen, eventuell auch in Kombination mit einer
Reibwertinformation . in einer Situation, in der ein Übersteuern vorliegt, kann der Funktionsblock 43 als Filter ausgebildet sein, mitteis dessen die modellierte Zahnstangenkraft 42 unter bestimmten Bedingungen stark gefiltert wird, damit die modellierte Zahnstangenkraft möglichst nahe dem Wert Null ist. Mit einem derartigen Filter wird das Ansteigen der modellierten Zahnstangenkraft in gegensätzlicher Richtung zur tatsächlichen
Zahnstangenkraft im Falle des Übersteuerns verringert. Bedingungen für ein
Aktivieren des Filters können sich aus einer Analyse der tatsächlichen
Zahnstangenkraft 31 und der modellierten Zahnstangenkraft 42 hinsichtlich ihres absoluten Wertes sowie aus einem relativen Vergleich dieser beiden Größen ergeben. Ist die modellierte Zahnstangenkraft klein bei gleichzeitig großer tatsächlicher Zahnstangenkraft, kann vorgesehen sein, den Filter zu aktivieren. Zusätzlich kann die aktuelle Lenkgeschwindigkeit für eine Aktivierung des Filters herangezogen werden. Eine mögliche Funktionsweise eines derartigen Filters zur Realisierung einer Übersteueradaption ist in Figur 5 dargestellt. Hier zeigt eine Kurve 71 den
beispielhaften Verlauf einer tatsächlichen Zahnstangenkraft, eine Kurve 72 den beispielhaften Verlauf einer modellierten Zahnstangenkraft und eine Kurve 73 den Verlauf einer mittels eines Filters erzeugten adaptierten Zahnstangenkraft. Bei dem in Figur 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist zu erkennen, dass der Filter aktiviert wird, im Bereich des Null-Durchgangs der modellierten und tatsächlichen
Zahnstangenkräfte (vor Sekunde 4). Damit folgt die adaptierte Zahnstangenkraft insoweit der tatsächlichen Zahnstangenkraft, als insbesondere der für den Fahrer sonst als unangenehm empfundene Extremwert bei der modellierten
Zahnstangenkraft zwischen Sekunde 4,5 und 5 herausgefiitert wird.
Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung der modellierten Zahnstangenkraft kann auf Basis einer Verrechnung der modellierten Zahnstangenkraft mit der
tatsächlichen Zahnstangenkraft erreicht werden. Hierzu kann beispielsweise ein Pl- Regler eingesetzt werden. Als Signal zur Steuerung einer Mittelwertbildung kann beispielsweise ein Signal zur Erkennung eines Übersteuervorgangs eingesetzt werden. Alternativ hierzu können die Werte der tatsächlichen Zahnstangenkraft und der modellierten Zahnstangenkraft analog zur Vorgehensweise bei der Aktivierung des Filters herangezogen werden, wobei dann aus einem Vergleich der
Zahnstangenkräfte durch entsprechende Maßnahmen ein kontinuierliches Signal gebildet werden muss mit dem Ziel, eine kontinuierliche Mittelwertbildung durchführen zu können.

Claims

Patentansprüche 1 . Verfahren zur Bestimmung einer Zahnstangenkraft (44) für eine
Lenkvorrichtung (2) in einem Fahrzeug, wobei die Zahnstangenkraft (44) zumindest teilweise in Abhängigkeit von einem Zahnstangenkraftmodell (41 ) erzeugt wird und wobei ein Lenkwinkel (30) eine Eingangsgröße des Zahnstangenkraftmodells (41 ) ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest im Falle des Vorliegens einer
Sondersituation ein modifizierter Lenkwinkel (39) erzeugt und dem
Zahnstangenkraftmodell (41 ) als Eingangsgröße zugeführt wird und/oder die mittels des Zahnstangenkraftmodells (41 ) erzeugte modellierte Zahnstangenkraft (42) adaptiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei Vorliegen einer μ-Spiit-Bremsung eine Gierratendifferenz (51 ) aus einer mitteis eines Modells ermittelten Gierraie (34) und einer gemessenen Gierrate (32) gebildet wird, der tatsächlich anliegende Lenkwinkel (30) in Abhängigkeit von der
Gierratendifferenz (51 ) modifiziert wird und der so modifizierte Lenkwinkel (39) dem Zahnstangenkraftmodell (41 ) als Eingangsgröße zugeführt wird,
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Gierratendifferenz (51 ) zusätzlich in Abhängigkeit von einer aktuellen
Fahrzeuggeschwindigkeit (33) modifiziert wird.
4. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass für das Erkennen des Vorliegens einer μ-Split-Bremsung geprüft wird, ob ein Bremssignal vorliegt und zumindest eine der folgenden weiteren Größen ausgewertet wird:
- die tatsächliche Gierrate (32);
- die modellierte Gierrate (34);
- die Gierratendifferenz (51 );
- die Fahrzeuggeschwindigkeit (33); - die Zahnstangenkraft (31 , 42).
5, Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus der modellierten Zahnstangenkraft (42) und der tatsächlichen Zahnstangenkraft (31 ) ein Quotient (61 ) gebildet wird und eine
Adaption an einen aktuellen Reibwert durch multiplizieren der modellierten
Zahnstangenkraft (42) mit dem Quotsenten (61 ) erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient (61 ) gefiltert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Adaption an den aktuellen Reibwert nur erfolgt, wenn die modellierte Zahnstangenkraft (42) und die tatsächliche Zahnstangenkraft (31 ) beide positiv oder beide negativ sind und einen Mindestbetrag aufweisen.
8. Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen eines Untersteuerns die modellierte
Zahnstangenkraft (42) mit einem Faktor multipliziert wird, wobei für das Erkennen eines Untersteuerns mindestens eine der folgenden Größen bzw. eines der folgenden Signale herangezogen wird:
- ein Untersteuersignal;
- ein Schräglaufwinkel;
- eine Querbeschleunigung;
- eine Reibwertinformation;
- eine Seitenkraft an der Vorderachse; und
- eine Zahnstangenkraft.
9. Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen eines Übersteuerns die modellierte
Zahnstangenkraft (42) modifiziert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die modellierte Zahnstangenkraft (42) mittels eines Filters modifiziert wird, wobei der Filter in Abhängigkeit von einem aktuellen Wert der tatsächlichen Zahnstangenkraft (31 ) und von einem aktuellen Wert der modellierten Zahnstangenkraft (42) aktiviert wird.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die modellierte Zahnstangenkraft (42) durch Verrechnen mit der tatsächiichen Zahnstangenkraft (31 ) oder einer der tatsächlichen Zahnstangenkraft (31 ) entsprechenden Größe modifiziert wird.
12. Lenkvorrichtung (2) in einem Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkvorrichtung (2) Mitte! zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 umfasst.
13. Steuer- und/oder Regeleinrichtung (2) einer Lenkvorrichtung (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (2) zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 programmiert ist. 4. Computerprogramm, das auf einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung (2) einer Lenkvorrichtung ( ) ablauffähig ist, dadurch gekennzeichnet, dass das
Computerprogramm derart programmiert ist, dass ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 ausgeführt wird, wenn das Computerprogramm auf der Steuer- und/oder Regeleinrichtung (2) abläuft.
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