Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Elektromotors einer Antriebsvorrichtung eines Servo-Lenksystems.

Bei Servo-Lenksystemen von Fahrzeugen, insbesondere bei elektrisch betriebenen Servo-Lenksystemen, verändert sich das Steuergefühl des Fahrzeugs mit der Außentemperatur, da die Außentemperatur die Temperatur des Servo-Lenksystems nach längeren Standzeiten des Fahrzeugs bestimmt. Besonders bei Temperaturen von unter 0 °C ist für den Fahrer ein verändertes Steuergefühl wahrnehmbar. Bei diesen Temperaturen wird die Lenkung gedämpft und fühlt sich schwergängiger an.

Dieses Phänomen rührt von den Materialeigenschaften des Getriebes, insbesondere des Schmiermittels, und des Motors des Servo-Lenksystems her, da diese bei niedrigen Temperaturen eine größere Steifigkeit und Viskosität aufweisen. Um diesem veränderten Steuergefühl entgegenzuwirken, ist es bekannt, das Unterstützungsdrehmoment, das von dem Elektromotor der Antriebsvorrichtung aufgebracht wird, bei niedrigen Temperaturen zu vergrößern. Hierzu wird die Temperatur des Elektromotors herangezogen. Diese Lösung greift allerdings zu kurz, da die Veränderung des Steuergefühls größtenteils vom Getriebe, insbesondere dem verwendeten Schmiermittel, abhängig ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung eines Servo- Lenksystems bereitzustellen, bei dem auch die Temperatur des Getriebes berücksichtigt wird.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung eines Elektromotors einer Antriebsvorrichtung eines Servo-Lenksystems, bei dem ein Temperatursensor die Temperatur der Antriebsvorrichtung erfasst und Informationen über die Temperatur der Antriebsvorrichtung an eine Auswerteeinheit übermittelt, die Auswerteeinheit die Temperatur eines Getriebes anhand der Temperatur der Antriebsvorrichtung abschätzt und die Auswerteeinheit anhand der abgeschätzten Temperatur des Getriebes ein angefordertes Drehmoment des Elektromotors anpasst.

Die Erfindung ermöglicht es, ohne größeren Aufwand, insbesondere ohne eine weitere Temperatursonde, die Temperatur des Getriebes hinreichend genau zu bestimmen, sodass das angeforderte Drehmoment des Elektromotors, das zur Lenkunterstützung des Fahrers dient, an die Temperaturbedingungen angepasst werden kann. Dies kann, wenn die Temperaturabschätzung hinreichend genau ist, ohne Beeinflussung anderer Applikationskennungen und variantenunabhängig erfolgen. Aufgrund der abgeschätzten Temperatur des Getriebes und der gemessenen Last des Getriebes kann die durch die Temperatur bedingte Reibung präzise abgeschätzt werden, sodass die Reibung genau ausgeglichen werden kann und der Fahrer keine Veränderung des Steuergefühls wahrnimmt. Dies gilt insbesondere sowohl bei besonders hohe als auch bei besonders niedrigen Temperaturen . Allgemein kann gesagt werden, dass erfindungsgemäß die Abhängigkeit einer abgeschätzten Temperatur des Getriebes und der anliegenden Last, z.B. gemessen am Phasenstrom oder Handmoment, ein Faktor k bestimmt wird, der zur Kompensation von Temperatureinflüssen auf das angeforderte Motormoment angewendet wird. Die Antriebsvorrichtung umfasst dabei wenigstens den Elektromotor, beispielsweise jedoch auch eine Steuereinheit, eine Stromversorgung und/oder eine Motorsteuerung des Elektromotors.

Vorzugsweise wird zur Abschätzung der Temperatur des Getriebes ein vorbestimmter Temperaturunterschied zwischen Getriebe und Antriebsvorrichtung herangezogen und deren Kenngrößen verwandt, wodurch die Abschätzung der Temperatur des Getriebes vereinfacht wird. Beispielsweise werden zum Vorbestimmen des Temperaturunterschieds Informationen über Wärmeabstrahlung von Komponenten der Antriebsvorrichtung herangezogen, insbesondere Informationen über die von der Auswerteeinheit und weiteren elektronischen Komponenten abgestrahlte Wärme, über die vom unter Strom stehenden, nicht rotierenden Elektromotor abgestrahlte Wärme und/oder über die durch die Rotation des Elektromotors abgestrahlte Wärme. Auf diese Weise kann der Temperaturunterschied zwischen Antriebsvorrichtung und Getriebe anhand des Betriebszustands des Elektromotors bestimmt werden. In einer Ausführungsform wird die von der Auswerteeinheit (Steuereinheit) und den weiteren elektronischen Komponenten abgestrahlte Wärme und/oder die vom unter Strom stehenden, nicht rotierenden Elektromotor abgestrahlte Wärme als konstant angenommen, wodurch sich die Bestimmung des Temperaturunterschieds weiter vereinfacht. Es ist auch möglich, die abgestrahlte Wärme in Abhängigkeit von der Stromaufnahme der Antriebsvorrichtung anzunehmen.

Beispielsweise wird die Information über die durch die Rotation des Elektromotors abgestrahlte Wärme anhand des dem Elektromotor zugeführten Stromes, insbesondere mithilfe einer Lookup-Tabelle, ermittelt, sodass auch diese Informationen aus bereits bekannten Informationen gewonnen werden, wodurch zusätzliche Sensoren entfallen können.

In einer Ausführungsvariante der Erfindung wird zur Abschätzung der Temperatur des Getriebes die (bekannte) thermische Masse der Antriebsvorrichtung herangezogen, da die Größe der thermischen Masse der Antriebsvorrichtung Auswirkungen auf den Temperaturübertrag zwischen Antriebsvorrichtung und Getriebe hat. So ist durch Berücksichtigung der thermischen Masse der Antriebsvorrichtung eine präzisere Abschätzung der Temperatur des Getriebes möglich.

Vorzugsweise wird zur Abschätzung der Temperatur des Getriebes der Wärmeübertrag zwischen Antriebsvorrichtung und Getriebe herangezogen, sodass anhand der Temperatur der Antriebsvorrichtung die Temperatur des Getriebes abgeschätzt werden kann. In einer Ausgestaltung der Erfindung verändert das Getriebe im zugrunde liegenden thermischen Modell zur Abschätzung der Temperatur des Getriebes seine Temperatur sehr langsam im Vergleich zur Antriebsvorrichtung, insbesondere wird ^ T _gb = 0 angenommen, wobei T _gb die abgeschätzte Temperatur des Getriebes ist. Auf diese Weise kann die große thermische Trägheit des Getriebes im Vergleich zur thermischen Trägheit der Antriebsvorrichtung berücksichtigt werden, wobei die thermische Trägheit des Getriebes vor allem durch seine Verbindung mit Karosserieteilen und Teilen der Lenkung hervorgerufen wird. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung passt die Auswerteeinheit zudem anhand der ermittelten Rotationsgeschwindigkeit der Lenkwelle das angeforderte Drehmoment an, wodurch dem Fahrerwunsch entsprochen und Überkompensationen verhindert werden können.

Vorzugsweise erfolgt die Anpassung des angeforderten Drehmoments durch die Multiplikation des angeforderten Drehmoments mit einem Faktor k, der insbesondere zwischen 0,8 und 1 ,2 liegt, sodass auf einfache Weise eine Anpassung des angeforderten Drehmoments des Elektromotors erfolgen kann. Die Begrenzung des Faktors k auf einen Bereich zwischen 0,8 und 1 ,2 erfolgt aus Sicherheitsgründen. Dabei kann zur Ermittlung des Faktors k die abgeschätzte Temperatur des Getriebes herangezogen werden.

Beispielsweise erfolgt die Ermittlung des Faktors k mithilfe einer dreidimensionalen Wertekarte, wodurch die Ermittlung des Faktors k beschleunigt wird.

In einer weiteren Ausführungsvariante wird anstelle der Temperatur der Antriebsvorrichtung die Temperatur des Elektromotors selbst herangezogen, wobei sich die Parameter mit Bezug auf die Antriebsvorrichtung dann auf den Elektromotor beziehen, wie der Temperaturunterschied, die thermische Masse und/oder der Wärmeübertrag.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nach- folgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen: - Figur 1 eine schematische Darstellung eines Servo-Lenksystems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und

- Figur 2 ein schematisches Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens. In Figur 1 ist ein Servo-Lenksystem 10 schematisch dargestellt. Das Servo-

Lenksystem weist eine Antriebsvorrichtung 12, ein Getriebe 14 und eine Lenkanordnung 16 auf.

Die Lenkanordnung 16 steht stellvertretend für die Lenkung des Fahrzeugs und weist beispielsweise ein Lenkbetätigungselement, eine Lenkwelle, ein Lenkgetriebe und eine Lenkstange auf, die die Lenkkraft des Fahrers vom Lenkbetätigungselement zu den Rädern des Fahrzeugs übertragen.

Die Antriebsvorrichtung 12 weist eine Auswerteeinheit 18 und einen Elektromotor 20 auf, der mit dem Getriebe 14 verbunden ist. Das Getriebe 14 ist wiederrum mit einem der Komponenten der Lenkanordnung 16 verbunden, beispielsweise mit der Lenkwelle oder der Lenkstange.

Weiterhin ist an oder in der Antriebsvorrichtung 12 ist ein Temperatursensor 22 vorgesehen, der die Temperatur T _ds der Antriebsvorrichtung 12 oder des Elektromotors 20 detektiert und ein entsprechendes Temperatursignal an die Auswerteeinheit 18 übermittelt. Die Auswerteeinheit 18 empfängt außerdem weitere Signale von zusätzlichen Sensoren.

Zudem kann eine Steuereinheit (nicht gezeigt) in der Antriebsvorrichtung 12 vorgesehen sein.

Im Betrieb fordert die Steuereinheit aufgrund der Fahrsituation und/oder der Lenkbewegung des Fahrers ein Drehmoment M _D an, welches das Drehmoment zur Lenkunterstützung des Fahrers darstellt, an dem keine Anpassungen aufgrund der Temperatur vorgenommen wurden.

Die Auswerteeinheit 18 passt nun das Drehmoment M _D an die Temperaturbedingungen an und übermittelt das angepasste Drehmoment M _A an den Elektromotor. Anhand des auf diese Weise ermittelten angepasst Drehmoments M _A steuert eine Motorsteuerung (nicht gezeigt) die Stromzufuhr des Elektromotors 20 derart, dass der Elektromotor 20 das angepasst Drehmoment M _A bereitstellt.

Das vom Elektromotor 20 erzeugt Drehmoment wird anschließend mittels des Getriebes 14 zur Lenkanordnung 16 übertragen und unterstützt den Fahrer bei der Lenkung des Fahrzeugs. Die Übertragung des Drehmoments ist durch die gestrichelten Pfeile in Figur 1 dargestellt.

Das Verfahren zur Ermittlung des angepassten Drehmoments M _A und somit das Verfahren zur Steuerung des Elektromotors 20 ist in Figur 2 schematisch dargestellt.

In Figur 2 ist ein Ablaufdiagramm des von der Auswerteeinheit 18 durchgeführten Verfahrens gezeigt. Die Auswerteeinheit 18 erhält von verschiedenen Sensoren des Servo-Lenksystems 10, insbesondere vom Temperatursensor 22, Signale über den Betriebszustand des Servo-Lenksystems 10. In dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel empfängt die Auswerteeinheit 18 Informationen über die Temperatur T _ds der Antriebsvorrichtung 12, den dem Elektromotor 20 zugeführten Strom I und eine Information 26, ob der Elektromotor 20, insbesondere mitsamt der Motorsteuerung, eingeschaltet wurde. Zudem kann die Auswerteeinheit 18 Informationen über die Rotationsgeschwindigkeit ω der Lenkwelle und das angeforderte Drehmoment M _D erhalten.

In einem ersten Schritt wird in Block 34 eine erwartete Temperaturdifferenz Δ _τ zwischen Antriebsvorrichtung 12 und Getriebe 14 vorbestimmt. Block 34 werden dazu Informationen 26 über den Betriebszustand des Elektromotors 20 und Informationen über den Strom I zugeführt.

Die Temperaturdifferenz Δ _τ setzt sich dabei aus mehreren Teilen zusammen. In der gezeigten Ausführungsform sind dies bis zu drei Teile.

Der erste Teil ist ein konstanter Term, der der Wärmeabstrahlung von der Auswerteeinheit 18 und weiteren elektronischen Komponenten der Antriebsvorrichtung 12 Rechnung trägt. Diese Konstante kann in der Auswerteeinheit 18 hinterlegt sein.

Der zweite Teil berücksichtigt die zusätzliche Wärmeabstrahlung des unter Strom stehenden, nicht rotierenden Elektromotors 20 und/oder der Motorsteuerung und ist ebenfalls konstant. Auch diese Konstante kann in der Auswerteeinheit 18 hinterlegt sein. Sie wird zum ersten Teil addiert, wenn die Information 26 über den Betriebszustand des Elektromotors 20 einen eingeschalteten Motor bzw. Motorsteuerung anzeigt.

Der dritte Teil der Temperaturdifferenz Δ _τ ist nicht konstant. Zu seiner Berechnung wird der dem Elektromotor 20 zugeführte Strom I berücksichtigt, da die abgestrahlte Wärme des Elektromotors 20 von seiner durch den Strom I hervorgerufenen Drehzahl abhängig ist.

Beispielsweise ist der dritte Teil ungefähr proportional zur Summe der Quadrate des Stromes I. Dabei kann die Bestimmung des dritten Teils anhand einer Lookup-Tabelle erfolgen.

Die auf diese Weise in Block 34 ermittelte Temperaturdifferenz Δ _τ wird an Block 36 übergeben, der zudem die Temperatur T _ds der Antriebsvorrichtung 12 vom Temperatursensor 22 empfängt. In Block 36 wird nun die Temperatur T _gb des Getriebes 14 mithilfe eines thermischen Modells der Antriebsvorrichtung 12 und des Getriebes 14 abgeschätzt. Dabei kann angenommen werden, dass sich die Temperatur T _gb des Getriebes nur langsam im Vergleich zur Temperatur T _ds der Antriebsvorrichtung 12 verändert, insbesondere, dass ^ _5ö = 0 ist.

Denkbar ist auch, dass die thermische Masse der Antriebsvorrichtung 12 und/oder der Wärmeübertrag zwischen Antriebsvorrichtung 12 und Getriebe 14 zur Abschätzung der Temperatur T _gb des Getriebes 14 herangezogen wird. Diese Größen können als Konstanten oder Wertekarte in der Auswerteeinheit 18 hinterlegt sein.

Auch wird die von Block 34 vorbestimmte Temperaturdifferenz Δ _τ zur Abschätzung der Temperatur T _gb des Getriebes herangezogen und geht in das thermische Modell ein. Die abgeschätzte Temperatur T _gb des Getriebes 14 wird von Block 36 an Block 40 übergeben. In Block 40 wird nun ein Faktor k ermittelt, der zur Anpassung des angeforderten Drehmoments M _D dient. Hierzu können Block 40 neben der Temperatur T _gb des Getriebes 14 auch Informationen über die Rotationsgeschwindigkeit ω der Lenkwelle bereitgestellt werden.

Die Bestimmung des Faktors k erfolgt in Block 40 mithilfe einer dreidimensionalen Wertekarte, in der auch die Rotationsgeschwindigkeit ω der Lenkwelle berücksichtigt sein kann. Weiterhin können auch die abgeschätzte Temperatur des Getriebes T _gb und die Last (Lenkmoment oder Motorstrom) berücksichtigt werden.

Der Wert des Faktors k liegt beispielsweise zwischen 0,8 und 1 ,2.

Der auf diese Weise ermittelte Faktor k wird nun von Block 40 an Block 42 übergeben, der von der Steuereinheit außerdem das angeforderte Drehmoment M _D erhält. In Block 42 wird lediglich das angeforderte Drehmoment M _D mit dem Faktor k multipliziert und dadurch das angeforderte Drehmoment M _D an die abgeschätzte Temperatur T _gb des Getriebes angepasst.

Das auf diese Weise angepasste Drehmoment D _A wird von der Auswerteeinheit 18 an den Elektromotor 20 bzw. die Motorsteuerung übermittelt, sodass die erzeugte Lenkunterstützung an die abgeschätzte Temperatur T _gb des Getriebes 14 angepasst ist.

Denkbar ist auch, dass anstelle der Temperatur T _ds der Antriebsvorrichtung 12 die Temperatur des Elektromotors 20 selbst herangezogen wird, wobei sich die Parameter mit Bezug auf die Antriebsvorrichtung 12 dann auf den Elektromotor 20 beziehen, wie der Temperaturunterschied Δ _τ , die thermische Masse, die thermischen Modelle und/oder der Wärmeübertrag. In dieser Ausführungsform würde der Temperatursensor 22 die Temperatur des Elektromotors 20 erfassen und an die Auswerteeinheit 18 übermitteln.

Ebenso ist es denkbar, dass die Steuereinheit und die Auswerteeinheit 18 durch einen Mikroprozessor verwirklicht sind, sodass keine separaten Bauteile vorliegen. Ebenfalls kann die Motorsteuerung in diesem Mikroprozessor verwirklicht sein.