Titel

Verfahren zum Betrieb eines eines

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Zudem betrifft die Erfindung eine Recheneinheit zur Durchführung eines solchen Verfahrens, ein Lenksystem mit einer solchen Recheneinheit sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Lenksystem.

Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeuge mit konventionellen Lenksystemen bekannt, bei welchen eine Lenkhandhabe beispielsweise in Form eines Lenkrads über eine Lenksäule mechanisch fest mit einem Radlenkwinkelsteller in Form eines Lenkgetriebes verbunden ist. Zudem sind Fahrzeuge mit Steer-by-Wire- Lenksystemen bekannt, welche ohne eine direkte mechanische Verbindung zwischen einer Lenkhandhabe und gelenkten Fahrzeugrädern auskommen und bei welchen eine Fahrer-Sollvorgabe und/oder Lenkvorgabe ausschließlich elektrisch weitergeleitet wird. Ein derartiges Steer-by-Wire-Lenksystem umfasst in der Regel eine Bedieneinheit mit einer Lenkhandhabe und einem Feed back- Aktuator sowie wenigstens einen mechanisch von der Bedieneinheit getrennten Radlenkwinkelsteller, welcher beispielsweise als Zentraisteller oder als Einzelradsteller ausgebildet sein kann.

Ferner sind derartige Steer-by-Wire-Lenksysteme aus Gründen der Betriebssicherheit grundsätzlich redundant ausgebildet. Im Hinblick auf die Bedieneinheit besteht eine Möglichkeit beispielsweise darin, die Bedieneinheit fail-safe oder fail-operational auszubilden. Zudem kann die Bedieneinheit auch fail-operational im Hinblick auf eine Erfassung einer Fahrer-Sollvorgabe und fail-safe im Hinblick auf ein von dem Feedback-Aktuator bereitgestelltes Feedbackmoment ausgebildet werden. Bei einer entsprechenden Ausgestaltung der Bedieneinheit kann es bei einer Störung und/oder einem Ausfall des Feedback-Aktuators aufgrund des plötzlichen Wegfalls des Feedbackmoments zu unbeabsichtigten Lenkbewegungen an der Lenkhandhabe kommen, welche vom Lenksystem als Fahrer-Sollvor- gabe und/oder Lenkvorgabe aufgefasst werden und folglich zu einer unerwünschten Fahrzeugreaktionen führen können. Mögliche Verfahren zur Behandlung derartiger Fehlerfälle können beispielsweise der DE 10 2016 009 684 Al sowie der DE 10 2018 222 442 Al entnommen werden.

Ausgehend davon besteht die Aufgabe der Erfindung insbesondere darin, ein Verfahren mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Funktionsweise bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 12, 13 und 14 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei das Lenksystem als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildet ist und eine Bedieneinheit mit zumindest einer Lenkhandhabe und mit zumindest einem mit der Lenkhandhabe zusammenwirkenden Feedback-Aktuator sowie wenigstens einen mit der Bedieneinheit wirkverbundenen Radlenkwinkelsteller zur Änderung eines Radlenkwinkels wenigstens eines Fahrzeugrads umfasst, wobei ein Betrieb des Feedback-Aktuators mittels einer Überwachungsfunktion überwacht und in zumindest einem Betriebszustand, in welchem mittels der Überwachungsfunktion eine Störung und/oder ein Ausfall des Feedback-Aktuators ermittelt wird, eine Lenkcharakteristik des Lenksystems verändert wird.

Es wird vorgeschlagen, dass zur Veränderung der Lenkcharakteristik eine Lenkübersetzung zwischen der Bedieneinheit und dem Radlenkwinkelsteller modifiziert wird. Der Betriebszustand, in welchem mittels der Überwachungsfunktion eine Störung und/oder ein Ausfall des Feedback-Aktuators ermittelt wird, entspricht demnach insbesondere einem Fehlerbetriebszustand. Ferner wird die Lenkcharakteristik durch die Modifizierung der Lenkübersetzung insbesondere derart verändert, dass in dem Betriebszustand und insbesondere bei einem Übergang des Feedback-Aktuators von einem aktiven und/oder voll funktionsfähigen Zustand in einen passiven und/oder degradierten Zustand ein im Wesentliches gleichbleibendes Lenkverhalten bereitgestellt und/oder erreicht wird und eine unbeabsichtigte Lenkbewegung eines Fahrers aufgrund der Störung und/oder des Ausfalls des Feedback-Aktuators nicht zu einer unerwünschten Fahrzeugreaktion führt. Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere eine Funktionsweise verbessert werden, wobei vorteilhaft eine Kontrollierbarkeit und/oder Beherrschbarkeit des Fahrzeugs im Fehlerfall bzw. bei Wegfall des aktiven Feedbackmoments des Feedback-Aktuators verbessert werden kann. Zudem kann ein vorteilhaft adaptives und/oder variables Verfahren bereitgestellt werden, bei welchem die Lenkcharakteristik flexibel an aktuelle Betriebsbedingungen angepasst werden kann. Darüber hinaus kann eine vorteilhafte Manövrierbarkeit des Fahrzeugs erreicht und eine Betriebssicherheit erhöht werden.

Das Lenksystem ist vorliegend als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildet, bei welchem eine Fahrer-Sollvorgabe und/oder Lenkvorgabe, insbesondere eines Fahrers, vorteilhaft rein elektrisch an die Fahrzeugräder weitergeleitet wird. Dazu umfasst das Steer-by-Wire-Lenksystem die, insbesondere redundant ausgebildete, Bedieneinheit und zumindest einen mechanisch von der Bedieneinheit getrennten und insbesondere redundant ausgebildeten Radlenkwinkelsteller. Bevorzugt sind die Bedieneinheit und der Radlenkwinkelsteller dabei zumindest teilweise fail-operational ausgebildet. Unter einem „Radlenkwinkelsteller“ soll eine mit zumindest einem Fahrzeugrad gekoppelte Aktuatoreinheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, durch Änderung eines Radlenkwinkels wenigstens eines Fahrzeugrads eine Fahrer-Sollvorgabe und/oder Lenkvorgabe, insbesondere eines Fahrers, an das Fahrzeugrad zu übertragen und hierdurch vorteilhaft zumindest eine Ausrichtung des Fahrzeugrads zu steuern und/oder eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs zu beeinflussen. Dazu umfasst der Radlenkwinkelsteller vorteilhaft wenigstens ein Lenkungsstellelement, beispielsweise in Form einer Zahnstange, und wenigstens einen mit dem Lenkungsstellelement wirkver- bundenen Lenkaktuator, beispielsweise in Form eines Elektromotors. Der Radlenkwinkelsteller kann dabei als Zentraisteller ausgebildet sein und zumindest zwei, insbesondere lenkbaren und bevorzugt als Vorderrädern ausgebildeten, Fahrzeugrädern zugeordnet sein. Alternativ kann der Radlenkwinkelsteller jedoch auch als Einzelradsteller ausgebildet und genau einem, insbesondere lenkbaren und bevorzugt als Vorderrad ausgebildeten, Fahrzeugrad zugeordnet sein. Ferner soll unter einem „Feedback-Aktuator“ eine, insbesondere von dem Radlenkwinkelsteller verschiedene und insbesondere mit der Lenkhandhabe in direkter mechanischer Verbindung stehende, Aktuatoreinheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, Signale, Kräfte und/oder Momente von der Lenkhandhabe, insbesondere direkt, zu erfassen und/oder an die Lenkhandhabe, insbesondere direkt, zu übertragen. Vorliegend ist der Feedback-Aktuator in einem Normalbetriebszustand zumindest zur Bereitstellung eines aktiven Feedbackmoments und hierdurch zur Erzeugung eines Lenkwiderstands und/oder eines Rückstellmoments auf die Lenkhandhabe vorgesehen. Ferner ist der Feedback-Aktuator in diesem Zusammenhang dazu vorgesehen, ein, insbesondere über die Lenkhandhabe wahrnehmbares, Lenkgefühl anzupassen. Dazu kann der Feedback-Aktuator wenigstens einen weiteren Elektromotor umfassen. Unter „einer Störung und/oder einem Ausfall des Feed back- Aktuators“ soll insbesondere eine Störung und/oder ein Ausfall des Feedback-Aktuators selbst und/oder einer mit dem Feedback-Aktuator zusammenwirkenden Peripherie-Baugruppe, wie beispielsweise einer Energieversorgung, und eine hierdurch bewirkte Störung des Feedback-Aktuators verstanden werden. Ferner ist der Radlenkwinkel grundsätzlich äquivalent zu anderen Größen zwischen Lenkaktuator und Fahrzeugrad, wie beispielsweise einer Auslenkung des Lenkungsstellelements und/oder einer Auslenkposition des Radlenkwinkelstellers und/oder einer Motorbewegung. Analoges gilt für eine Auslenkung der Lenkhandhabe, welche äquivalent zu anderen Größen zwischen der Lenkhandhabe und dem Feedback-Aktuator ist, wie beispielsweise ein Lenksäulenwinkel und/oder ein Motorwinkel. Für die Momentengrößen am Fahrzeugrad und an der Lenkhandhabe gilt die gleiche Äquivalenz der Größen zwischen Fahrzeugrad/Lenkhandhabe und dem jeweiligen verbundenen Aktuator.

Des Weiteren umfasst das Fahrzeug und bevorzugt das Lenksystem wenigstens eine Recheneinheit, welche dazu vorgesehen ist, das Verfahren zum Betrieb des Lenksystems durchzuführen. Unter einer „Recheneinheit“ soll eine elektrische und/oder elektronische Einheit verstanden werden, welche einen Informationseingang, eine Informationsverarbeitung und eine Informationsausgabe aufweist. Vorteilhaft weist die Recheneinheit ferner zumindest einen Prozessor, zumindest einen Betriebsspeicher, zumindest ein Ein- und/oder Ausgabemittel, zumindest ein Betriebsprogramm, zumindest eine Steuer- und/oder Regelroutine, zumindest eine Berechnungsroutine, zumindest eine Ermittlungsroutine, zumindest eine Auswerteroutine und/oder zumindest eine Anpassungsroutine auf. Insbesondere umfasst die Recheneinheit im vorliegenden Fall wenigstens eine Überwachungsfunktion zur Überwachung eines Betriebs des Feedback-Aktuators. Ferner ist die Recheneinheit insbesondere dazu vorgesehen, ein Betrieb des Feedback-Aktuators mittels der Überwachungsfunktion zu überwachen und auszuwerten. Zudem ist die Recheneinheit dazu vorgesehen, in zumindest einem Betriebszustand, in welchem mittels der Überwachungsfunktion eine Störung und/oder ein Ausfall des Feedback-Aktuators ermittelt wird, eine Lenkcharakteristik des Lenksystems zu verändern und hierzu eine Lenkübersetzung zwischen der Bedieneinheit und dem Radlenkwinkelsteller zu modifizieren. In diesem Zusammenhang kann die Recheneinheit insbesondere dazu vorgesehen sein, ein von der Überwachungsfunktion bereitgestelltes Fehlersignal zur Anpassung der Lenkcharakteristik zu nutzen. Vorzugsweise ist die Recheneinheit dabei in ein Steuergerät des Fahrzeugs, beispielsweise ein zentrales Fahrzeugsteuergerät, oder vorteilhaft ein Steuergerät des Lenksystems, insbesondere in Form eines Lenkungssteuergeräts, integriert. Unter einer „Lenkübersetzung“ soll ein, insbesondere virtuelles, Übersetzungsverhältnis zwischen der Bedieneinheit und dem Radlenkwinkelsteller verstanden werden, welches eine Korrelation zwischen einer Fahrer-Sollvor- gabe und/oder Lenkvorgabe an der Lenkhandhabe und einem Radlenkwinkel des Fahrzeugrads und/oder der Fahrzeugräder definiert. Die Lenkübersetzung gibt demnach zumindest an, wie sich eine Auslenkung der Lenkhandhabe bzw. ein Lenkeinschlag der Lenkhandhabe auf eine Auslenkung des Fahrzeugrads und/oder der Fahrzeugräder bzw. einen Lenkeinschlag des Fahrzeugrads und/oder der Fahrzeugräder auswirkt. Vorliegend ergibt sich somit auf Basis der Fah- rer-Sollvorgabe und/oder Lenkvorgabe an der Lenkhandhabe und der Lenkübersetzung eine Sollvorgabe für den Radlenkwinkelsteller, wobei der Radlenkwinkelsteller dazu vorgesehen ist, die Sollvorgabe umzusetzen. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.

Ferner wird vorgeschlagen, dass bei der Veränderung der Lenkcharakteristik und insbesondere der Modifizierung der Lenkübersetzung eine aktuelle Fahrsituation und/oder eine unmittelbar bevorstehende Fahrsituation berücksichtigt wird, wodurch insbesondere eine situativ angepasste Veränderung der Lenkcharakteristik ermöglicht wird. Insbesondere wird die Lenkcharakteristik in diesem Fall in Abhängigkeit der aktuellen Fahrsituation und/oder der unmittelbar bevorstehenden Fahrsituation verändert. Die aktuelle Fahrsituation und/oder die unmittelbar bevorstehende Fahrsituation kann beispielsweise auf Basis wenigstens einer Fahrzeuggröße, beispielsweise einer Gierrate, einer Auslenkung der Lenkhandhabe und/oder einer Lenkbewegung ermittelt und/oder prognostiziert werden. Alternativ oder zusätzlich kann die aktuelle Fahrsituation und/oder die unmittelbar bevorstehende Fahrsituation jedoch auch aus einer Routenplanung eines Navigationssystems des Fahrzeugs und/oder einem entsprechenden Sensorsystem, beispielsweise in Form eines Kamerasystems, des Fahrzeugs abgeleitet werden.

Vorteilhaft entspricht der Betriebszustand einer Kurvenfahrt. Vorzugsweise wird die Lenkcharakteristik dabei nur verändert, wenn der Radlenkwinkel des Fahr- zeugrads ungleich Null ist und vorteilhaft, insbesondere betragsmäßig, zumindest 0,1° beträgt. Besonders bevorzugt erfolgt somit bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs eine Veränderung der Lenkcharakteristik, während bei einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs keine Veränderung der Lenkcharakteristik durchgeführt wird. Hierdurch kann insbesondere in kritischen Fahrsituationen eine Betriebssicherheit erhöht werden. Zudem kann vorteilhaft ein besonders effizientes Verfahren bereitgestellt werden.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass bei der Veränderung der Lenkcharakteristik und insbesondere der Modifizierung der Lenkübersetzung eine Dynamik und/oder ein Absolutwert der Fahrer-Sollvorgabe für den Radlenkwinkelsteller, also beispielsweise eine maximale Auslenkung der Lenkhandhabe und/oder eine Lenkgeschwindigkeit der Lenkhandhabe, berücksichtigt wird. Eine Ermittlung der Dynamik und/oder des Absolutwerts der Fahrer-Sollvorgabe kann beispielsweise mittels einer weiteren Überwachungsfunktion, insbesondere der Recheneinheit, erfolgen. Zudem ist denkbar, die Lenkcharakteristik durch die Modifizierung der Lenkübersetzung nur zu verändern, wenn die Dynamik und/oder der Absolutwert der Fahrer-Sollvorgabe einen Grenzwert übersteigt. Hierdurch kann insbesondere eine Überreaktion des Fahrers bei Wegfall des aktiven Feedbackmoments des Feedback-Aktuators ermittelt und in Abhängigkeit davon die Lenkcharakteristik angepasst werden.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die Lenkübersetzung in dem Betriebszustand zur Veränderung der Lenkcharakteristik erhöht wird. Vorzugsweise wird die Lenkübersetzung dabei von einer, insbesondere in einem fehlerfreien Normalbetriebszustand verwendeten, normalen bzw. aktuellen Lenkübersetzung auf eine modifizierte Lenkübersetzung erhöht, wobei die modifizierte Lenkübersetzung zumindest 10 %, vorzugsweise zumindest 20 % und besonders bevorzugt zumindest 30 %, höher als die normale Lenkübersetzung ist. Dadurch reduziert sich die Fahrzeugreaktion und die Situation wird beherrschbarer für den Fahrer.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass in dem Betriebszustand und insbesondere zur Veränderung der Lenkcharakteristik ein Wechsel von der normalen bzw. aktuellen Lenkübersetzung auf die modifizierte Lenkübersetzung mittels einer Überblendung und insbesondere unter Verwendung eines gleitenden Mittelwerts erfolgt. Hierzu wird vorteilhaft ein Blendfaktor definiert, welcher zunächst den Wert 0 und am Ende der Überblendung bzw. der Blendphase den Wert 1 aufweist. Eine tatsächliche Lenkübersetzung ergibt sich während der Überblendung bzw. Blendphase dann anhand einer Überlagerung aus normaler bzw. aktueller Lenkübersetzung und modifizierter Lenkübersetzung sowie unter Berücksichtigung des Blendfaktors. Hierdurch kann insbesondere ein besonders harmonischer Übergang von der normalen bzw. aktuellen Lenkübersetzung auf die modifizierte Lenkübersetzung erreicht werden.

Die normale bzw. aktuelle Lenkübersetzung und/oder die modifizierte Lenkübersetzung kann beispielsweise in Abhängigkeit einer Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder einer Auslenkung der Lenkhandhabe und/oder einer Auslenkung des Lenkungsstellelements, beispielsweise in Form eines Zahnstangenhubs, und/oder einem Radlenkwinkel des wenigstens einen Fahrzeugrads gewählt werden. Vorteilhaft wird jedoch vorgeschlagen, dass die modifizierte Lenkübersetzung einen festen Wert aufweist. Hierdurch kann in dem Betriebszustand vorteilhaft eine definierte und vorab applizierte Fahrzeugreaktion festgelegt werden. Zudem können benötigte Rechenressourcen minimiert werden.

Bevorzugt wird ferner vorgeschlagen, dass bei der Veränderung der Lenkcharakteristik und insbesondere der Modifizierung der Lenkübersetzung eine Lenkgeschwindigkeit der Lenkhandhabe berücksichtigt wird und eine Zeitdauer der Überblendung in Abhängigkeit der Lenkgeschwindigkeit variiert wird. Vorteilhaft ist in diesem Fall zumindest der Blendfaktor ein dynamischer, mittels der Lenkgeschwindigkeit beeinflussbarer Wert. Zudem kann die Lenkgeschwindigkeit mit einem weiteren Faktor verrechnet werden, welcher beispielsweise konstant oder abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit oder von anderen Fahrzeuggrößen sein kann. Durch diese Ausgestaltung kann vorteilhaft je nach Lenkdynamik mehr oder weniger schnell von der normalen bzw. aktuellen Lenkübersetzung auf die modifizierte Lenkübersetzung übergeblendet werden.

Eine softwaretechnisch besonders einfache Umsetzung der Überblendung kann insbesondere erreicht werden, wenn zur Überblendung ein Integrator verwendet wird. Insbesondere kann die Recheneinheit dabei den Integrator umfassen. Bevorzugt wird der Integrator in dem Betriebszustand durch ein von der Überwa- chungsfunktion bereitgestelltes Fehlersignal aktiviert und/oder durch ein Freigabesignal freigegen. Vorzugsweise wird der Integrator in diesem Zusammenhang erst aktiviert, wenn mittels der Überwachungsfunktion eine Störung und/oder ein Ausfall des Feedback-Aktuators ermittelt wird. Bevorzugt ist der Integrator demnach im Normalbetriebszustand deaktiviert, wodurch ein Ressourcenbedarf vorteilhaft reduziert werden kann. Zudem kann der Integrator nach der Aktivierung zunächst gesperrt sein, sodass eine zusätzliche Freigabe durch das Freigabesignal erfolgen muss.

Vorzugsweise wird das Freigabesignal nur erzeugt, wenn die normale bzw. aktuelle Lenkübersetzung kleiner als die modifizierte Lenkübersetzung ist und/oder ein Vorzeichen einer Auslenkung der Lenkhandhabe und ein Vorzeichen der Lenkgeschwindigkeit der Lenkhandhabe miteinander übereinstimmen. In diesem Zusammenhang erfolgt eine Freigabe des Integrators somit nur unter der Bedingung, dass die normale bzw. aktuelle Lenkübersetzung kleiner als die modifizierte Lenkübersetzung ist, und/oder unter der Bedingung, dass der Fahrer tatsächlich seine Fahrer-Sollvorgabe bzw. seine Lenkvorgabe vergrößert und demnach im Fall einer Kurvenfahrt weiter in die Kurve einlenkt. Hierdurch kann insbesondere eine Betriebssicherheit weiter erhöht werden.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass als Eingangsgröße des Integrators ein modifizierter Absolutwert der Lenkgeschwindigkeit verwendet wird, wobei zur Modifikation der Lenkgeschwindigkeit eine Totzone verwendet wird. Die Totzone sorgt insbesondere dafür, dass eine Reaktion nur dann erfolgt, wenn der Fahrer deutliche Lenkbewegungen einleitet bzw. die Lenkgeschwindigkeit einen entsprechenden Schwellwert erreicht. Hierdurch kann eine Überreaktion des Fahrers bei Wegfall des aktiven Feedbackmoments des Feedback-Aktuators vorteilhaft ausgeglichen werden.

In einer weiteren Ausgestaltung wird zudem vorgeschlagen, dass bei der Veränderung der Lenkcharakteristik und insbesondere der Modifizierung der Lenkübersetzung eine Fahrzeuggeschwindigkeit berücksichtigt wird. Bevorzugt wird dabei zumindest zur Ermittlung der normalen bzw. aktuellen Lenkübersetzung und/oder der modifizierten Lenkübersetzung die Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt und ausgewertet. Vorteilhaft ist demnach die normale bzw. aktuelle Lenkübersetzung und/oder die modifizierte Lenkübersetzung abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit. Hierdurch kann die Lenkcharakteristik besonders flexibel an aktuelle Betriebsbedingungen angepasst werden.

Das Verfahren zum Betrieb des Lenksystems soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann das Verfahren zum Betrieb des Lenksystems zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen. Zeichnungen

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Es zeigen:

Fig. la-b ein Fahrzeug mit einem als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildeten Lenksystem in einer vereinfachten Darstellung,

Fig. 2 beispielhafte Schaubilder verschiedener Signale zum Betrieb des Lenksystems und

Fig. 3 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm mit Hauptverfahrensschritten eines Verfahrens zum Betrieb des Lenksystems.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Figuren la und lb zeigen ein beispielhaft als Personenkraftfahrzeug ausgebildetes Fahrzeug 12 mit mehreren Fahrzeugrädern 22, 24 und mit einem Lenksystem 10 in einer vereinfachten Darstellung. Das Lenksystem 10 weist eine Wirkverbindung mit den Fahrzeugrädern 22, 24 auf und ist zur Beeinflussung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs 12 vorgesehen. Ferner ist das Lenksystem 10 vorliegend als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildet, bei welchem eine Fahrer- Sollvorgabe bzw. Lenkvorgabe in zumindest einem Betriebszustand elektrisch an die Fahrzeugräder 22, 24 weitergeleitet wird.

Das Lenksystem 10 weist eine, insbesondere von einem Fahrer und/oder Insassen betätigbare, Bedieneinheit 14 auf. Die Bedieneinheit 14 umfasst eine Lenkhandhabe 16, beispielsweise in Form eines Lenkrads, sowie einen, insbesondere mechanisch mit der Lenkhandhabe 16 gekoppelten, Feedback-Aktuator 18. Im vorliegenden Fall ist der Feedback-Aktuator 18 in einem Normalbetriebszustand zumindest zur Bereitstellung eines aktiven Feedbackmoments und hierdurch zur Erzeugung eines Lenkwiderstands und/oder eines Rückstellmoments auf die Lenkhandhabe 16 vorgesehen. Dazu umfasst der Feedback-Aktuator 18 wenigstens einen, insbesondere als permanenterregter Synchronmotor ausgebildeten, Elektromotor (nicht dargestellt). Des Weiteren ist die Bedieneinheit 14 vorliegend fail-operational im Hinblick auf eine Erfassung der Fahrer-Sollvorgabe, insbesondere über die Lenkhandhabe 16, und fail-safe im Hinblick auf das von dem Feedback-Aktuator 18 bereitgestellte Feedbackmoment ausgebildet. Alternativ könnte eine Lenkhandhabe auch als Joystick, als Lenkhebel und/oder als Lenkkugel o- der dergleichen ausgebildet sein. Ferner könnte ein Feed back- Aktuator mehrere Elektromotoren umfassen. Zudem könnte eine Bedieneinheit grundsätzlich auch fail-safe oder fail-operational ausgebildet sein.

Darüber hinaus weist das Lenksystem 10 einen an sich bekannten Radlenkwinkelsteller 20 auf. Der Radlenkwinkelsteller 20 ist mechanisch getrennt von der Bedieneinheit 14 ausgebildet. Der Radlenkwinkelsteller 20 ist rein elektrisch mit der Bedieneinheit 14 verbunden. Ferner ist der Radlenkwinkelsteller 20 beispielhaft als Zentraisteller ausgebildet. Der Radlenkwinkelsteller 20 weist eine Wirkverbindung mit zumindest zwei der Fahrzeugräder 22, 24, insbesondere zwei Vorderrädern, auf und ist dazu vorgesehen, die Fahrer-Sollvorgabe bzw. Lenkvorgabe in eine Lenkbewegung der Fahrzeugräder 22, 24 umzusetzen. Dazu umfasst der Radlenkwinkelsteller 20 ein beispielhaft als Zahnstange ausgebildetes Lenkungsstellelement 36 und einen mit dem Lenkungsstellelement 36 zusammenwirkenden Lenkaktuator 38. Der Lenkaktuator 38 umfasst vorliegend wenigstens einen, insbesondere als permanenterregter Synchronmotor ausgebildeten, weiteren Elektromotor (nicht dargestellt) und ist zur Ansteuerung der lenkbaren Fahrzeugräder 22, 24 vorgesehen. Grundsätzlich könnte ein Lenksystem natürlich auch mehrere, insbesondere als Einzelradsteller ausgebildete, Radlenkwinkelsteller umfassen. Ferner könnte ein Lenkaktuator mehrere Elektromotoren umfassen.

Darüber hinaus weist das Fahrzeug 12 ein Steuergerät 40 auf. Das Steuergerät 40 ist im vorliegenden Fall als Lenkungssteuergerät ausgebildet und folglich Teil des Lenksystems 10. Das Steuergerät 40 weist eine elektrische Verbindung mit dem Radlenkwinkelsteller 20 auf. Das Steuergerät 40 weist ferner eine elektrische Verbindung mit der Bedieneinheit 14 auf. Das Steuergerät 40 ist zumindest zur Steuerung eines Betriebs des Lenksystems 10 vorgesehen. Das Steuergerät 40 ist vorliegend dazu vorgesehen, den Lenkaktuator 38 in Abhängigkeit von einem Signal der Bedieneinheit 14, beispielsweise in Abhängigkeit der Fahrer-Soll- vorgabe bzw. Lenkvorgabe und/oder eines Handmoments, anzusteuern. Das Steuergerät 40 kann ferner dazu vorgesehen sein, den Feedback-Aktuator 18 in Abhängigkeit von einem Signal des Radlenkwinkelstellers 20 anzusteuern.

Dazu umfasst das Steuergerät 40 eine Recheneinheit 34. Die Recheneinheit 34 umfasst zumindest einen Prozessor (nicht dargestellt), beispielsweise in Form eines Mikroprozessors, und zumindest einen Betriebsspeicher (nicht dargestellt). Zudem umfasst die Recheneinheit 34 zumindest ein im Betriebsspeicher hinterlegtes Betriebsprogramm mit zumindest einer Berechnungsroutine, zumindest einer Ermittlungsroutine, zumindest einer Auswerteroutine und zumindest einer Anpassungsroutine. Darüber hinaus umfasst die Recheneinheit 34 im vorliegenden Fall wenigstens eine Überwachungsfunktion 26. Prinzipiell könnte ein Steuergerät jedoch auch von einem Lenkungssteuergerät verschieden und beispielsweise als einzelnes, zentrales Fahrzeugsteuergerät mit einer zentralen Recheneinheit ausgebildet sein. Zudem ist denkbar, für einen Radlenkwinkelsteller sowie für eine Bedieneinheit separate Steuergeräte und/oder Recheneinheiten vorzusehen und diese kommunizierend miteinander zu verbinden.

Darüber hinaus kann das Fahrzeug 12 und/oder das Lenksystem 10 weitere, nicht dargestellte Bauteile und/oder Baugruppen umfassen, wie beispielsweise eine interne Fahrzeugsensorik zur Erfassung wenigstens einer Fahrzeuggröße, beispielsweise einer Gierrate, ein externes Sensorsystem, beispielsweise in Form eines Kamerasystems, und/oder ein an sich bekanntes Navigationssystem.

Bei einer Störung und/oder einem Ausfall des Feedback-Aktuators 18 kann es unter gewissen Umständen und/oder in gewissen Fahrsituationen, wie beispielsweise bei einer Kurvenfahrt, aufgrund des plötzlichen Wegfalls des Feedbackmoments bei einem Übergang des Feedback-Aktuators 18 von einem aktiven und/oder voll funktionsfähigen Zustand in einen passiven und/oder degradierten Zustand zu unbeabsichtigten Lenkbewegungen an der Lenkhandhabe 16 kommen, welche vom Lenksystem 10 als Fahrer-Sollvorgabe und/oder Lenkvorgabe aufgefasst werden und folglich zu einer unerwünschten Fahrzeugreaktionen führen können. In diesem Zusammenhang wird davon ausgegangen, dass das passive Verhalten des Feedback-Aktuators 18 hinsichtlich eines Momentenfeedbacks ausreichend ist, um das Fahrzeug 12 sicher zu betreiben, und lediglich der Übergang vom aktiven zum passiven Fall eine Herausforderung im Hinblick auf eine Kontrollierbarkeit darstellen kann. Ursache hierfür ist, dass das Feedbackmoment bei einer entsprechenden Störung und/oder einem entsprechenden Ausfall des Feedback-Aktuators 18 schlagartig geringer wird, da eine inhärente passive Reibung im Lenksystem 10 deutlich kleiner ist als das Feedbackmoment im Normalbetriebszustand. Insbesondere während einer Kurvenfahrt kann eine schlagartige Reduktion des Feedbackmoments und folglich eines Gegenmoments an der Lenkhandhabe 16 zu sicherheitskritischen Situationen führen, da der Fahrer aufgrund seiner Reaktionszeit seine Haltekraft nur zeitverzögert nachjustieren kann und dadurch weiter in die Kurve lenkt als beabsichtigt. Abhängig von der Lenkübersetzung kann dabei eine indirektere Übersetzung die Kontrollierbarkeit auch nach dem Übergang in den passiven Zustand erhöhen.

Zur Vermeidung derartiger sicherheitskritischer Situationen wird deshalb im Folgenden ein Verfahren zum Betrieb des Lenksystems 10 vorgeschlagen. Vorliegend ist dabei insbesondere die Recheneinheit 34 dazu vorgesehen, das Verfahren auszuführen und weist dazu insbesondere ein Computerprogramm mit entsprechenden Programmcodemitteln auf. Alternativ könnte jedoch auch eine einer Bedieneinheit zugeordnete Recheneinheit eines Steuergeräts zur Durchführung des Verfahrens vorgesehen sein.

Erfindungsgemäß wird ein Betrieb des Feedback-Aktuators 18 mittels der Über- wachungsfunktion 26 überwacht und in zumindest einem Betriebszustand, in welchem mittels der Überwachungsfunktion 26 eine Störung und/oder ein Ausfall des Feedback-Aktuators 18 ermittelt wird, eine Lenkcharakteristik des Lenksystems 10 verändert, indem eine, insbesondere virtuelle, Lenkübersetzung zwischen der Bedieneinheit 14 und dem Radlenkwinkelsteller 20 modifiziert wird. Im vorliegenden Fall wird die Lenkcharakteristik durch die Modifizierung der Lenkübersetzung derart verändert, dass in dem Betriebszustand und insbesondere bei einem Übergang des Feedback-Aktuators 18 von einem aktiven und/oder voll funktionsfähigen Zustand in einen passiven und/oder degradierten Zustand ein im Wesentliches gleichbleibendes Lenkverhalten bereitgestellt und/oder erreicht wird und eine unbeabsichtigte Lenkbewegung eines Fahrers aufgrund der Störung und/oder des Ausfalls des Feedback-Aktuators 18 nicht zu einer unerwünschten Fahrzeugreaktion führt. Vorliegend wird dazu eine aktuelle Fahrsituation und/oder eine unmittelbar bevorstehende Fahrsituation berücksichtigt und die Lenkcharakteristik in Abhängigkeit der aktuellen Fahrsituation und/oder der unmittelbar bevorstehenden Fahrsituation verändert. Bevorzugt erfolgt dabei nur bei einer Kurvenfahrt oder bei erkannter, bevorstehender Kurvenfahrt des Fahrzeugs 12 eine entsprechende Veränderung der Lenkcharakteristik. Demzufolge entspricht der Betriebszustand einer Kurvenfahrt, wobei die Lenkcharakteristik nur verändert wird, wenn der Radlenkwinkel der Fahrzeugräder 22, 24 ungleich Null ist.

Darüber hinaus wird bei der Veränderung der Lenkcharakteristik und insbesondere der Modifizierung der Lenkübersetzung eine Dynamik und/oder ein Absolutwert der Fahrer-Sollvorgabe für den Radlenkwinkelsteller 20, also beispielsweise eine maximale Auslenkung der Lenkhandhabe 16 und/oder eine Lenkgeschwindigkeit der Lenkhandhabe 16, berücksichtigt. Eine Ermittlung der Dynamik und/oder des Absolutwerts der Fahrer-Sollvorgabe kann beispielsweise mittels einer entsprechenden Fahrzeugsensorik und/oder mittels einer weiteren Überwa- chungsfunktion (nicht dargestellt) der Recheneinheit 34 erfolgen. In diesem Zusammenhang kann die Lenkcharakteristik durch die Modifizierung der Lenkübersetzung beispielsweise verändert werden, wenn die Dynamik und/oder der Absolutwert der Fahrer-Sollvorgabe einen Grenzwert übersteigt, wodurch eine Überreaktion des Fahrers bei Wegfall des aktiven Feedbackmoments des Feedback-Aktuators 18 ermittelt und in Abhängigkeit davon die Lenkcharakteristik angepasst werden kann.

Zudem wird die Lenkübersetzung in dem Betriebszustand erhöht, und zwar insbesondere von einer, insbesondere im fehlerfreien Normalbetriebszustand verwendeten, normalen bzw. aktuellen Lenkübersetzung 28 auf eine modifizierte Lenkübersetzung 30 (vgl. insbesondere auch Figur 2). Die normale bzw. aktuelle Lenkübersetzung 28 weist einen festen Wert auf. Gleiches gilt für die modifizierte Lenkübersetzung 30. Zudem wird die normale bzw. aktuelle Lenkübersetzung 28 und die modifizierte Lenkübersetzung 30 im vorliegenden Fall abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit gewählt. Grundsätzlich sind jedoch auch konstante Werte für eine normale bzw. aktuelle Lenkübersetzung und/oder eine modifizierte Lenkübersetzung möglich. Eine Erhöhung der Lenkübersetzung ist vor allem dann sinnvoll, wenn anhand der aktuelle Fahrsituation und/oder der unmittelbar bevorstehenden Fahrsituation und/oder anhand der Dynamik und/oder des Absolutwerts der Fahrer-Sollvorgabe ermittelt wird, dass der Fahrer weiter in die Kurve lenkt als beabsichtigt. Durch die Erhöhung der Lenkübersetzung reduziert sich in diesem Fall die Fahrzeugreaktion und die Situation wird beherrschbarer für den Fahrer. Grundsätzlich erhöht sich die Kontrollierbarkeit durch Erhöhung der Lenkübersetzung, da der Wegfall der Lenkpräzision des Fahrers durch das fehlende Feedbackmoment zumindest teilweise durch eine Reduktion der Fahrzeugreaktion kompensiert werden kann. Wird die Lenkübersetzung beispielsweise von dem Wert 10 auf den Wert 15 erhöht, so ergibt sich bei einer Auslenkung der Lenkhandhabe 16 auf 85° lediglich ein Radlenkwinkel von 5.67°, wodurch der Fahrer an der Lenkhandhabe 16 lediglich um 40° korrigieren bzw. zurücklenken muss, um die benötigten 3° Radlenkwinkel für eine beispielhafte Kurvenfahrt einzustellen.

Ein Wechsel von der normalen bzw. aktuellen Lenkübersetzung 28 auf die modifizierte Lenkübersetzung 30 erfolgt ferner mittels einer Überblendung und unter Verwendung eines gleitenden Mittelwerts. Hierzu wird ein Blendfaktor definiert, welcher zunächst den Wert 0 und am Ende der Überblendung bzw. der Blendphase den Wert 1 aufweist. Eine Ausgangs-Lenkübersetzung bzw. tatsächliche Lenkübersetzung ergibt sich während der Überblendung bzw. Blendphase dann anhand einer Überlagerung aus normaler bzw. aktueller Lenkübersetzung 28 und modifizierter Lenkübersetzung 30 sowie unter Berücksichtigung des Blendfaktors. In diesem Zusammenhang gilt für die Ausgangs-Lenkübersetzung bzw. tatsächliche Lenkübersetzung:

VSR = VSR _norm ■ (1 - KP) + VSR _mod ■ KP

Dabei beschreibt VSR die Ausgangs-Lenkübersetzung bzw. tatsächliche Lenkübersetzung, VSR _norm die normale bzw. aktuelle Lenkübersetzung 28 und VSR _mod die modifizierte Lenkübersetzung 30, während KP den Blendfaktor darstellt.

Der Blendfaktor ist zudem ein dynamischer, mittels einer Lenkgeschwindigkeit der Lenkhandhabe 16 beeinflussbarer Wert, wodurch dieser eine Zeitdauer der Überblendung festlegt. Demzufolge wird bei der Veränderung der Lenkcharakteristik und insbesondere der Modifizierung der Lenkübersetzung eine Lenkgeschwindigkeit der Lenkhandhabe 16 berücksichtigt und eine Zeitdauer der Überblendung in Abhängigkeit der Lenkgeschwindigkeit variiert, wodurch vorteilhaft je nach Lenkdynamik mehr oder weniger schnell von der normalen bzw. aktuellen Lenkübersetzung 28 auf die modifizierte Lenkübersetzung 30 übergeblendet werden kann.

Des Weiteren wird zur Überblendung ein Integrator 32 verwendet. Der Integrator 32 ist im Normalbetriebszustand 0 und/oder deaktiviert und wird erst in dem Betriebszustand durch ein von der Überwachungsfunktion 26 bereitgestelltes Fehlersignal aktiviert. Folglich wird der Integrator 32 erst aktiviert, wenn mittels der Überwachungsfunktion 26 eine Störung und/oder ein Ausfall des Feedback-Aktuators 18 ermittelt wird. Darüber hinaus muss der Integrator 32 im vorliegenden Fall, insbesondere nach Aktivierung durch das Fehlersignal, noch durch ein Freigabesignal freigegen werden. Bevorzugt wird das Freigabesignal dabei nur erzeugt, wenn die normale bzw. aktuelle Lenkübersetzung 28 kleiner als die modifizierte Lenkübersetzung 30 ist und ein Vorzeichen einer Auslenkung der Lenkhandhabe 16 und ein Vorzeichen der Lenkgeschwindigkeit der Lenkhandhabe 16 miteinander übereinstimmen. In diesem Zusammenhang erfolgt eine Freigabe des Integrators 32 somit nur unter der Bedingung, dass die normale bzw. aktuelle Lenkübersetzung 28 kleiner als die modifizierte Lenkübersetzung 30 ist, und unter der Bedingung, dass der Fahrer tatsächlich seine Fahrer-Sollvorgabe bzw. seine Lenkvorgabe vergrößert und demnach im Fall einer Kurvenfahrt weiter in die Kurve einlenkt. Grundsätzlich könnte auf eine Aktivierung und/oder Freigabe des Integrators jedoch auch verzichtet werden.

Die eigentliche Eingangsgröße des Integrators 32 ist ein modifizierter Absolutwert der Lenkgeschwindigkeit. Dabei wird die Lenkgeschwindigkeit über eine Totzone modifiziert, so dass eine Reaktion nur dann erfolgt, wenn der Fahrer deutliche Lenkbewegungen einleitet bzw. die Lenkgeschwindigkeit einen entsprechenden Schwellwert erreicht. Zudem kann eine Skalierung erfolgen, um die Zeitdauer der Überblendung bzw. die Dynamik der Überblendung entsprechend wählen zu können. Figur 2 zeigt beispielhafte Schaubilder verschiedener Signale zum Betrieb des Lenksystems 10.

Eine Ordinatenachse 42 ist als Größenachse ausgebildet. Auf einer Abszissenachse 44 ist eine Zeit in [s] dargestellt. Eine Kurve 46 zeigt einen hypothetischen Verlauf einer Auslenkung der Lenkhandhabe 16, vorliegend insbesondere in Form eines Ist-Lenkradwinkels, ohne Veränderung der Lenkcharakteristik mittels Modifizierung der Lenkübersetzung. Eine Kurve 48 zeigt einen Verlauf einer Auslenkung der Lenkhandhabe 16, vorliegend insbesondere in Form eines Ist-Lenk- radwinkels, mit Veränderung der Lenkcharakteristik mittels Modifizierung der Lenkübersetzung. Eine Kurve 50 zeigt einen hypothetischen Verlauf einer Fah- rer-Sollvorgabe für den Radlenkwinkelsteller 20 bzw. eines Radlenkwinkels der Fahrzeugräder 22, 24 ohne Veränderung der Lenkcharakteristik mittels Modifizierung der Lenkübersetzung. Eine Kurve 52 zeigt einen Verlauf einer Fahrer-Soll- vorgabe für den Radlenkwinkelsteller 20 bzw. eines Radlenkwinkels der Fahrzeugräder 22, 24 mit Veränderung der Lenkcharakteristik mittels Modifizierung der Lenkübersetzung. Eine Kurve 54 zeigt die normale Lenkübersetzung 28 sowie einen hypothetischen Verlauf der normalen Lenkübersetzung 28 ohne Veränderung der Lenkcharakteristik mittels Modifizierung der Lenkübersetzung. Eine Kurve 56 zeigt die modifizierte Lenkübersetzung 30.

Anhand Figur 2 lässt sich erkennen, dass der Fahrer zunächst in eine Kurve einlenkt und anschließend mit konstantem Radius fährt, bis bei Sekunde 10 der Feedback-Aktuator 18 ausfällt. Die Kurven 50 und 52 zeigen deutlich den durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielten reduzierten Radlenkwinkel der Fahrzeugräder 22, 24 und die damit verbundene geringere Fahrzeugreaktion. Zudem zeigen die Kurven 46 und 48, dass nach einer Reaktionszeit ein Korrekturwinkel, welcher benötigt wird, um den gleichen Radius wie vor Ausfall des Feedback-Aktuators 18 zu fahren, geringer ausfallen kann.

Figur 3 zeigt abschließend ein beispielhaftes Ablaufdiagramm mit Hauptverfahrensschritten des Verfahrens zum Betrieb des Lenksystems 10.

Ein Verfahrensschritt 60 entspricht einem, insbesondere fehlerfreien, Normalbetriebszustand. In diesem Fall entspricht die Lenkübersetzung einer normalen Lenkübersetzung 28 und kann beispielsweise einen Wert von 10 aufweisen. Zudem wird ein Betrieb des Feedback-Aktuators 18 mittels der Überwachungsfunk- tion 26 überwacht.

In einem Verfahrensschritt 62 wird mittels der Überwachungsfunktion 26 eine Störung und/oder ein Ausfall des Feedback-Aktuators 18 ermittelt.

In einem darauffolgenden Verfahrensschritt 64 wird eine Lenkcharakteristik des Lenksystems 10 verändert, indem eine, insbesondere virtuelle, Lenkübersetzung zwischen der Bedieneinheit 14 und dem Radlenkwinkelsteller 20 modifiziert wird. Hierzu wird die Lenkübersetzung vorteilhaft erhöht und von der normalen Lenkübersetzung 28 auf eine modifizierte Lenkübersetzung 30 gewechselt, welche beispielsweise einen Wert von 15 aufweisen kann.

Das beispielhafte Ablaufdiagramm in Figur 3 soll lediglich beispielhaft ein Verfahren zum Betrieb des Lenksystems 10 beschreiben. Insbesondere können einzelne Verfahrensschritte auch variieren oder zusätzliche Verfahrensschritte hinzukommen. In diesem Zusammenhang ist beispielsweise denkbar, eine aktuelle Fahrsituation und/oder eine unmittelbar bevorstehende Fahrsituation und/oder eine Dynamik und/oder ein Absolutwert einer Fahrer-Sollvorgabe für den Radlenkwinkelsteller 20 zu berücksichtigen. Zudem kann ein Wechsel von der normalen Lenkübersetzung 28 auf die modifizierte Lenkübersetzung 30 mittels einer Überblendung erfolgen.