Böhm, Jürgen (Im Bangert 8, Oberneisen, 65558, DE)
| 1. | Verfahren zum Lenken eines Fahrzeugs mit einem Überlagerungslenkungssystem, bei dem ein vom Fahrer eingegebener Lenkwinkel und ein weiterer Winkel (Zusatzlenkwinkel) ermittelt wird und bei dem der eingegebene Lenkwinkel durch den Zusatzlenkwinkel nach Maßgabe weiterer Größen, insbesondere fahrdynamischer Größen, mittels eines Überlagerungaktuators, insbesondere mittels eines Elektromotors, und über ein Überlagerungsgetriebe überlagert werden kann, zwecks Einstellung eines resultierenden Lenkwinkels, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wert für einen A Getriebeeingangswinkel 8r (53) des Überlagerungsgetriebes nach Maßgabe eines resultierenden Lenkwinkels des Lenksystems und nach Maßgabe einer Größe ermittelt wird, welche von dem Zusatzlenkwinkel direkt abhängig ist oder den Zusatzlenkwinkel beschreibt. |
| 2. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fahrerwunsch 5cMD. DRV einer Lenkbewegung für die Lenkwinkelregelung durch eine Multiplikation des Wertes für den A Getriebeeingangswinkel AT (53) mit einem aus einer variablen Lenkübersetzung resultierenden Verstärkungsfaktor bs, ESAS gebildet wird. |
| 3. | Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein resultierender Lenkwinkel des Lenksystems gebildet wird, der ein Ritzelwinkel einer Zahnstangenlenkung ÖR = brume (15) ist. |
| 4. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe, welche von dem Zusatzlenkwinkel direkt abhängig ist oder den Zusatzlenkwinkel beschreibt, die Lage oder Stellung eines Überlagerungaktuators charakterisiert. |
| 5. | Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe, welche die Lage oder Stellung eines Überlagerungaktuators charakterisiert, der Winkel eines elektronischen Überlagerungsmotors (Motorwinkel bMot (35)) ist. |
| 6. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren eine Lenkwinkelregelung mit unterlagerter Strombzw. Motormomentenregelung eines Elektromotors als Überlagerungsaktuator aufweist, wobei nach Maßgabe eines Vergleichs zwischen einem LenkwinkelIstwert und einem LenkwinkelSollwert ein SollStrom oder ein SollMotormoment erzeugt wird, durch den der Elektromotor den Zusatzlenkwinkel in das Lenkungssystem einbringt. |
| 7. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrerlenkwunsch nach Maßgabe eines fest oder variabel vorgebbaren Getriebeübersetzungsfaktor gebildet wird und der Getriebeübersetzungsfaktor entsprechend der gegenwärtigen Fahrsituation, insbesondere einer erfassten Fahrzeuglängsgeschwindigkeit und/oder einem Lenkradeinschlagwinkel gewählt wird, und dass auf Grundlage des Fahrerlenkwunsches ein Lenkwinkel Sollwert ermittelt wird und der Lenkungsregelung zugeführt wird. |
| 8. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrerlenkwunsch in Verbindung mit einem Übersetzungsfaktor, mit dem der Fahrerlenkwinkel direkt auf ein Lenkgetriebe wirkt, additiv überlagert wird mit einem ZusatzLenkwinkel in Verbindung mit einer zweiten Übersetzung und dass ein überlagerter Lenkwinkel ermittelt wird und als Istwert der Lenkungsregelung zugeführt wird. |
| 9. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fahrdynamikregelung (ESPSystem) mit der Lenkungsregelung zusammenwirkt und dass wenn die Notwendigkeit eines stabilisierenden Eingriffs von der Fahrdynamikreglung erkannt wird ein zusätzlicher fahrdynamikabhängiger Lenkwinkel ermittelt wird und dem Fahrerlenkwunsch additiv überlagert wird. |
| 10. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor nach Maßgabe weiterer Größen zusätzlich mit einem Feldschwächstrom angesteuert wird, zwecks Erhöhung der Motordrehzahl ohne Reduktion des verfügbaren Motormoments. |
| 11. | Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor zusätzlich mit einem Feldschwächstrom angesteuert wird, wenn eine sehr direkte Lenkübersetzung und/oder eine große Sollgeschwindigkeit gewünscht oder erforderlich ist. |
| 12. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorsteuerung einer Sollgeschwindigkeit des Elektromotors vorgenommen wird und dass der Vorsteuerwert abhängig von einer gewünschten Motorgeschwindigkeit des Elektromotors gewichtet wird. |
| 13. | Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorsteuerung einer Sollgeschwindigkeit des Elektromotors vorgenommen wird, die aus einer MotordrehzahlVorgabe und einer MotordrehzahlSollvorgabe ermittelt wird, wobei die MotordrehzahlSollvorgabe auf Grundlage eines Vergleichs eines LenkwinkelSollwerts mit einem ermittelten LenkwinkelIstwerts ermittelt wird und die MotordrehzahlVorgabe aus der zeitlichen Ableitung des LenkwinkelSollwerts getrennt nach Signalanteilen, die sich aufgrund des Fahrerlenkwunsches und aufgrund des angeforderten ESPKorrekturwinkels ergeben, ermittelt wird. |
| 14. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorsteuerung einer Sollgeschwindigkeit des Elektromotors vorgenommen wird und nach Maßgabe einer Anforderung bezüglich der Dynamik und dem Komfort die Signalanteile, die sich aufgrund des Fahrerlenkwunsches und aufgrund des angeforderten ESPKorrekturwinkels ergeben, getrennt voneinander gewichtet werden. |
| 15. | Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche geeignet ist. |
| 16. | Lenkung für ein Fahrzeug mit einem an einer Lenksäule angeordneten Lenkrad, mit einem Lenkgetriebe, einem an der Lenksäule angeordneten Drehwinkelsensor, einem über ein Überlagerungsgetriebe auf die Lenksäule wirkenden Überlagerungsmotor, einem Sensor zur Messung der Stellung der gelenkten Räder und mit einem LenkungsSteuergerät, dadurch gekennzeichnet, dass das LenkungsSteuergerät Mittel aufweist zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche. |
Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm und eine Lenkung für ein Fahrzeug mit einem an einer Lenksäule angeordneten Lenkrad, mit einem Lenkgetriebe, einem an der Lenksäule angeordneten Drehwinkelsensor, einem über ein Überlagerungsgetriebe auf die Lenksäule wirkenden Überlagerungsmotor, einem elektrischen Lenksteller, einem Sensor zur Messung der Stellung der gelenkten Räder und mit einem Lenkungs-Steuergerät.
Heutige Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, sind in der Regel mit hydraulischen oder elektrohydraulischen Servolenkungen ausgestattet, bei denen ein Lenkrad mechanisch mit den lenkbaren Fahrzeugrädern zwangsgekoppelt ist. Die Servounterstützung ist derart aufgebaut, dass im Mittelbereich des Lenkmechanismus Aktuatoren, z. B. Hydraulikzylinder, angeordnet sind. Durch eine von den Aktuatoren erzeugte Kraft wird die Betätigung des Lenkmechanismus in Reaktion auf die Drehung des Lenkrads unterstützt. Dadurch ist der Kraftaufwand des Fahrers beim Lenkvorgang verringert.
Überlagerungslenkungen sind bekannt. Sie sind dadurch charakterisiert, dass dem vom Fahrer eingegebenen Lenkwinkel bei Bedarf ein weiterer Lenkwinkel (Zusatzlenkwinkel) durch einen Aktuator überlagert werden kann. Es werden üblicherweise elektrische Aktuatoren verwendet, die auf ein Überlagerungsgetriebe wirken und den Zusatzlenkwinkel weitgehend unabhängig vom Fahrer einstellen.
Der zusätzliche Lenkwinkel wird durch einen elektronischen Regler gesteuert und dient beispielsweise zur Erhöhung der Stabilität und Agilität des Fahrzeugs. Nach einem bekannten Regelungskonzept, wie es in der DE 197 51 125 AI beschrieben wird, werden die Lenkanteile des überlagerten Lenkwinkels unabhängig von einander gebildet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Lenken eines Fahrzeugs mit einer Überlagerungslenkung bereitzustellen, welches sicher und zuverlässig arbeitet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein A Wert für einen Getriebeeingangswinkel aT des Überlagerungsgetriebes nach Maßgabe eines resultierenden Lenkwinkels des Lenksystems und nach Maßgabe einer Größe ermittelt wird, welche von dem Zusatzlenkwinkel direkt abhängig ist oder den Zusatzlenkwinkel beschreibt.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass ein Fahrerwunsch bCMD, DRV einer Lenkbewegung für die Lenkwinkelregelung durch eine Multiplikation des Wertes für den Getriebeeingangswinkel bT (53) mit einem aus der einer variablen Lenkübersetzung resultierenden Verstärkungsfaktor 55, ESAS gebildet wird.
Nach der Erfindung ist der resultierende Lenkwinkel des Lenksystems ein Ritzelwinkel einer Zahnstangenlenkung OR = ÖSumme- Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die Größe, welche von dem Zusatzlenkwinkel direkt abhängig ist oder den Zusatzlenkwinkel beschreibt, die Lage oder Stellung eines Überlagerungaktuators charakterisiert.
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, dass die Größe, welche die Lage oder Stellung eines Überlagerungaktuators charakterisiert, der Winkel eines elektronischen Überlagerungsmotors (Motorwinkel omit) ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Verfahren eine Lenkwinkelregelung mit unterlagerter Strom-bzw. Motormomentenregelung eines Elektromotors als Überlagerungsaktuator aufweist, wobei nach Maßgabe eines Vergleichs zwischen einem Lenkwinkel- Istwert und einem Lenkwinkel-Sollwert ein Soll-Strom oder ein Soll-Motormoment erzeugt wird, durch den der Elektromotor den Zusatzlenkwinkel in das Lenkungssystem einbringt.
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, dass der Fahrerlenkwunsch nach Maßgabe eines fest oder variabel vorgebbaren Getriebeübersetzungsfaktor gebildet wird und der Getriebeübersetzungsfaktor entsprechend der gegenwärtigen Fahrsituation, insbesondere einer erfassten Fahrzeuglängsgeschwindigkeit und/oder einem Lenkradeinschlagwinkel gewählt wird, und dass auf Grundlage des Fahrerlenkwunsches ein Lenkwinkel-Sollwert ermittelt wird und der Lenkungsregelung zugeführt wird.
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, dass der Fahrerlenkwunsch in Verbindung mit einem Übersetzungsfaktor, mit dem der Fahrerlenkwinkel direkt auf ein Lenkgetriebe wirkt, additiv überlagert wird mit einem Zusatz-Lenkwinkel in Verbindung mit einer zweiten Übersetzung und dass ein überlagerter Lenkwinkel ermittelt wird und als Istwert der Lenkungsregelung zugeführt wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass eine Fahrdynamikregelung (ESP-System) mit der Lenkungsregelung zusammenwirkt und dass wenn die Notwendigkeit eines stabilisierenden Eingriffs von der Fahrdynamikreglung erkannt wird ein zusätzlicher fahrdynamikabhängiger Lenkwinkel ermittelt wird und dem Fahrerlenkwunsch additiv überlagert wird.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Elektromotor nach Maßgabe weiterer Größen zusätzlich mit einem Feldschwächstrom angesteuert wird, zwecks Erhöhung der Motordrehzahl ohne Reduktion des verfügbaren Motormoments.
Vorzugsweise wird der Elektromotor zusätzlich mit einem Feldschwächstrom angesteuert, wenn eine sehr direkte Lenkübersetzung und/oder eine große Sollgeschwindigkeit gewünscht oder erforderlich ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass eine Vorsteuerung einer Sollgeschwindigkeit des Elektromotors vorgenommen wird und dass der Vorsteuerwert abhängig von einer gewünschten Motorgeschwindigkeit des Elektromotors gewichtet wird.
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, dass eine Vorsteuerung einer Sollgeschwindigkeit des Elektromotors vorgenommen wird, die aus einer Motordrehzahl-Vorgabe und einer Motordrehzahl-Sollvorgabe ermittelt wird, wobei die Motordrehzahl-Sollvorgabe auf Grundlage eines Vergleichs eines Lenkwinkel-Sollwerts mit einem ermittelten Lenkwinkel-Istwerts ermittelt wird und die Motordrehzahl- Vorgabe aus der zeitlichen Ableitung des Lenkwinkel- Sollwerts getrennt nach Signalanteilen, die sich aufgrund des Fahrerlenkwunsches und aufgrund des angeforderten ESP- Korrekturwinkels ergeben, ermittelt wird.
Es ist ebenso nach der Erfindung vorgesehen, dass eine Vorsteuerung einer Sollgeschwindigkeit des Elektromotors vorgenommen wird und nach Maßgabe einer Anforderung bezüglich der Dynamik und dem Komfort die Signalanteile, die sich aufgrund des Fahrerlenkwunsches und aufgrund des angeforderten ESP-Korrekturwinkels ergeben, getrennt voneinander gewichtet werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Computerprogramm gelöst, dass zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche geeignet ist.
Die Aufgabe wird auch durch eine Lenkung für ein Fahrzeug gelöst, mit einem an einer Lenksäule angeordneten Lenkrad, mit einem Lenkgetriebe, einem an der Lenksäule angeordneten Drehwinkelsensor, einem über ein Überlagerungsgetriebe auf die Lenksäule wirkenden Überlagerungsmotor, einem Sensor zur Messung der Stellung der gelenkten Räder und mit einem Lenkungs-Steuergerät, bei welcher Lenkung das Lenkung- Steuergerät Mittel zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens nach der Erfindung aufweist.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in Abbildungen (Fig. 1 und Fig. 7) dargestellt und nachfolgend beschrieben.
Es zeigen : Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Überlagerungslenkung mit einer Regelung nach der Erfindung, Fig. 2 ein Blockschaltbild des Gesamtregelungskonzepts der Überlagerungslenkung, Fig. 3 ein Blockschaltbild des Regelungskonzepts für einen Eingriff eines Fahrdynamikreglers, Fig. 4 ein Blockschaltbild der Lenkwinkelregelung als Gesamtübersichtskonzept, Fig. 5 ein Blockschaltbild für eine Ermittlung eines Verstärkungsfaktors, Fig. 6 ein Blockschaltbild des Lenkungsreglers im einzelnen, und Fig. 7 ein Blockschaltbild für eine Ermittlung eines Getriebeeingangssignals.
Die Grundstruktur einer Überlagerungslenkung (ESAS/Electric Steer Assisted Steering) mit einer Regelung nach der Erfindung ist in Fig. 1 schematisch dargestellt, bei der ein elektromotorisch angetriebenes Überlagerungsgetriebe zwischen einem Drehstab eines Lenkventils (Torsionsstab) und einem Lenkgetriebe bzw. einem Ritzel einer Zahnstangenlenkung angeordnet ist.
Hierbei wird ein Überlagerungsgetriebe (1) einer Überlagerungslenkung (2) in die geteilte Lenksäule (3) einer konventionellen Servolenkung (4) eingebaut. Mittels eines Motors (5) kann durch das Überlagerungsgetriebe (1) ein zusätzlicher oder reduzierter Lenkwinkel (6) an den Vorderräder (7) erzeugt werden (variable Lenkübersetzung).
Der durch die variable Lenkübersetzung resultierende Lenkwinkel wird durch einen Regler (8) eingestellt, welcher den E-Motor (5) steuert. Dem Regler (8) werden Signale von Drehwinkelsensoren (9, 10) zugeführt, mittels denen der Drehwinkel 5n (11) der Lenksäule (3) vor dem Drehstab (13) (Torsionsstab) des Lenkventils (14) und der Drehwinkel nach dem Überlagerungsgetriebe (1), hier der Drehwinkel FR (15) des Ritzels (32) des Lenkgetriebes (31), erfasst werden.
Dabei wird der vom Fahrer über ein Lenkhandrad (29) eingestellte Lenkradwinkel 5H (11) vorzugsweise mit einem bei Fahrzeugen mit einer Fahrdynamikregelung (ESP-Systemen) serienmäßig eingesetzten Lenkradwinkelsensor (9) erfasst.
Zwischen Lenkradwinkel 5H (11) und einem Eingangswinkel (12) des Überlagerungsgetriebes (1) besteht je nach Steifigkeit des Drehstabes (13) (Torsionsstabs) des Lenkventils (14) und eines vom Fahrer aufgebrachtem Lenkmoments ein Differenzwinkel.
Neben dem Drehwinkel des Ritzels (32) des Lenkgetriebes (31), dem"Ritzelwinkel"FR (15), wird mit einem dritten Sensor (33) auch der Motorwinkel öm"t (34) des Motors (5) erfasst. Die Anforderungen bezüglich Genauigkeit and Auflösung für die Sensoren (10, 33) bei der Erfassung des Drehwinkels OR des Ritzels (33) und des Motorwinkels Suct (34) sind höher als beim Lenkradwinkelsensor (9).
Der hydraulische Druck für die konventionelle Servolenkung (4) wird durch eine Pumpe (16) erzeugt, die hier über einen Antrieb (17) mit dem Antriebsmotor (18) eines Fahrzeugs verbunden ist. Vorteilhaft ist es alternativ vorgesehen, dass die Pumpe (16) durch einen elektronisch gesteuerten Motor (E-Motor) bedarfsgerecht angetrieben wird.
Eine Unterstützung der Fahrerkraft erfolgt über einen hydraulischen Zylinder (19), welcher zwei Kammern (20, 21) aufweist, die durch einen hydraulischen Kolben (22) getrennt sind, welcher verbunden ist mit einer Zahnstange (23) der Lenkung. Für eine Zufuhr und eine Abfuhr aus den hydraulischen Kammern (20,21) zwecks Druckregelung sind hydraulische Leitungen (24,25, 26,27) und ein Druckmittelvorratsbehälter (28) vorgesehen.
Bei der Überlagerungsfunktion der Lenkung wird dem Fahrerlenkwinkel OH (11), der über den Drehstab (13) und das Getriebe (1) mit Übersetzungsfaktor 51 direkt auf das Lenkgetriebe (31) wirkt, entsprechend der gewünschten Grundlenkfunktion (im wesentlichen Lenkübersetzung) vom Lenkungsregler (8) ein zusätzlicher Lenkwinkel (Motorwinkel ot) (35), der über ein Getriebe (36) mit einem zweiten Übersetzungsfaktor 52 (37) auf das Lenkgetriebe (31) wirkt, überlagert. Aus der Überlagerung resultiert als Summenwinkel ein bestimmter Drehwinkel des Ritzels (32) des Lenkgetriebes (31), d. h. der"Ritzelwinkel"5R (15).
Fig. 2 zeigt das hier betrachtete Gesamtregelungskonzept der Lenkwinkelregelung für die Überlagerungslenkung sowie die Kommunikation des Lenkungsreglers (8) zu einem übergeordneten Fahrdynamikregelsystem (38) in einer Übersicht.
Neben einem gewünschten Zusatzlenkwinkel Boas (39) von dem Fahrdynamikregelsystem (ESP) (38) wird eine ESP-Anforderung (ESP-Request-Bit, ESP-Requ) (40) übertragen, das anzeigt, dass eine fahrdynamischer Lenkwinkeleingriff vorliegt. Der Lenkungsregler (8) überträgt dem Fahrdynamikregler (38) den aus Fahrerlenkwinkel (11) und einer Wunschlenkübersetzung 5s, ESAS (52, siehe Fig. 3) resultierenden Fahrerwunsch (42), den als Summenlenkwinkel gekennzeichneten und gemessenen Ritzelwinkel 5R (15) sowie eine Information bezüglich der für ESP-Lenkungseingriffe verfügbaren Dynamikreserve DR (bzw. DRpos oder DRneg) (43).
Dem Fahrdynamikregler (38) wird ebenso wie dem Lenkungsregler (8) die Fahrzeuggeschwindigkeit (45,46), dem Fahrdynamikregler die Fahrdynamikgrößen (47) sowie dem Lenkungsregler eine Drehzahl des Verbrennungsmotors NEngine (44) und ein Motormoment Mazot (48) des Überlagerungsmotors (5) als Eingangsgrößen zugeführt.
Anhand der Drehzahl des Verbrennungsmotors NEngine (44) wird im Fall einer Lenkung vom Typ"open center", bei der kein zusätzliches Lenkmoment in der Geradeausstellung der Räder (7) übertragen wird, entschieden, ob die Lenkunterstützung durch die Servolenkung verfügbar ist. Ist dies nicht der Fall, so bleibt bzw. wird die Überlagerungslenkung deaktiviert and es wirkt nur der direkte Durchgriff des Fahrers auf das Lenkgetriebe (Übersetzungsfaktor 51).
Aus den Eingangsgrößen ermittelt der ESAS Lenkungsregler (8) entsprechende Ansteuersignale (66) für den Überlagerungsmotor (5).
In der Fig. 3 ist ein Blockschaltbild des Regelungskonzepts für einen Eingriff eines Fahrdynamikreglers dargestellt.
Fahrdynamische Lenkeingriffe von dem Fahrdynamikregler (38) werden als Zusatzlenkwinkel ÖÖESP (39), der korrigierend in das System eingreift, berücksichtigt. Dabei wird nach Maßgabe des Fahrerlenkwinkels (11) und einer Wunschlenkübersetzung iESAs ein Verstärkungsfaktor bs, ESAS (52) ermittelt, woraus sich der Fahrerwunsch FCMD, DRV (42) ergibt. Dieser wird mit dem aus dem Fahrdynamikregler (38) resultierenden Zusatzlenkwinkel ÒOESP (39) überlagert. Der daraus resultierende Sollwert für den Lenkwinkel bR, CMD (49) wird dem Regelkreis (50) für die Überlagerungslenkung zugeführt. Damit wird der resultierende Lenkwinkels Summe (15) eingestellt, wobei der resultierende Lenkwinkel (15) als Eingangsgröße in den Regelkreis (50) zurückgeführt wird.
Durch die Überlagerung kann entsprechend einer erkannten Fahrsituation das Fahrverhalten und die Fahrzeugdynamik positiv beeinflusst werden, wobei die Fahrstabilität einerseits als auch die Agilität des Fahrzeugs erhöht werden kann. Insbesondere werden fahrdynamische Lenkungseingriffe realisiert, um den Fahrer bei seiner Lenktätigkeit zu unterstützen.
Fig. 4 zeigt das Regelungskonzept der Lenkwinkelregelung als Gesamtübersicht. Wesentlich ist dabei, dass zur Bestimmung des Fahrerwunsches zunächst ein Wert für den A Getriebeeingangswinkel tiT (53) der Überlagerungslenkung Lenkwinkelregelung aufgrund des resultierenden Lenkwinkels ÖR == 5summe (15) (Ritzelwinkels) und des Motorwinkels (35) ermittelt wird (vgl. auch Fig. 7).
A Der Wert des Getriebeeingangswinkels 8T (53) wird dabei nach Maßgabe der konstruktiv festgelegten Getriebegleichung für die Überlagerungslenkung (54) ermittelt (vgl. Fig. 7).
Hierdurch kann der Fahrerwunsch als ein Teil-Sollwert der Lenkwinkelregelung mit wesentlich höherer Auflösung bestimmt werden, was sich stark positiv auf das Lenkgefühl auswirkt.
Der in der beschriebenen Form berechnete A Lenkwinkel 8T (53) der Eingangsseite des Überlagerungsgetriebes wird mit dem aus der variablen Lenkübersetzung (65) resultierenden Verstärkungsfaktor 55, ESAS (52) multipliziert (55). Als Ergebnis liegt der Fahrerwunsch BCMD, DRV (42) für die Lenkwinkelregelung vor.
Somit ist es möglich, die Überlagerungslenkung mit dem üblicherweise serienmäßig eingesetzten Lenkradwinkelsensor (9) (eines ESP-Systems) zu betreiben.
Der Wert des aus dem Fahrdynamikregler (38) resultierenden Zusatzlenkwinkels bbEgP (39) wird durch eine Interpolation und Anstiegsbegrenzung (59) in einen resultierenden, korrigierten Zusatzlenkwinkels ##ESP, IPO (60) überführt.
Der Wert der Anstiegsbegrenzung kann nach regelungstechnischen Gesichtspunkten gewählt und ggf. entsprechend verfügbarer Aktuatorstellgeschwindigkeiten verändert werden.
Der resultierende Sollwert ÖR, CMD (49) für die Lenkwinkelregelung ergibt sich durch Addition des Zusatzlenkwinkels ##ESP, IPO (60) und dem, dem Fahrerwunsch repräsentierenden Lenkwinkel tiCMDTDRV (42).
Weiterhin wird aufgrund des korrigierten Zusatzlenkwinkels 55Esp, ipo (60) ein Sollwert #CMD, vor (62) für eine Drehzahlvorsteuerung des Motors (5) der Lenkung ermittelt (61) und ebenfalls dem Lenkwinkelregler (63) zugeführt (62), der ein resultierendes Motormoment MMot, cmd (64) einregelt.
Auf Grundlage des Motormoments MMot (48), des resultierenden Verstärkungsfaktors bo, ESAS (52) und des Drehwinkels 5H (11) der Lenksäule (3) wird auch die Dynamikreserve berechnet (67). Es wird eine positives Signal DR pos (68) oder ein negatives Signal 1 DR_neg (69) erzeugt.
Fig. 5 zeigt die Bestimmung des resultierenden Verstärkungsfaktors bis, ESAS (52) als Komponente zur Berechnung des Lenkwinkelsollwertes. Eine resultierende Lenkübersetzung ESAS (52) ergibt sich aufgrund der Verstärkungsfaktoren Kl (70) und K2 (71), die auf Grundlage des Drehwinkels on (11) und der Fahrzeuggeschwindigkeit VKfz (46) ermittelt werden. Die Verstärkungsfaktoren Kl (70) und K2 (71) sind multiplikativ mit der Serienlenkübersetzung iL, Serie verknüpft.
Es gilt : i5, ESAS v / #H = iL, Serie / (K1*K2) Die Verstärkungsfaktoren Kl (lenkradwinkelabhängiger Anteil) and K2 (fahrzeuggeschwindigkeitsabhängiger Anteil) können frei nach fahrdynamischen Gesichtspunkten bzw. nach Fahrervorgaben gewählt werden.
Fig. 6 zeigt die Komponenten des hier betrachteten Lenkungsreglers (63). Die Regelung des Motormomentes Mnot bzw. des momentenbildenden Motorstromes Iq sowie die Kommutierung des Motors (5) (im Falle einer elektronischen Kommutierung) ist dem Motor (5) zugeordnet.
Regelgröße des Lenkungsreglers (63) ist dabei der resultierende, überlagerte Lenkwinkel (Ritzelwinkel) ÖR (15), der direkt gemessen wird. Als interne Regelgröße wird die Motordrehzahl öm"t (73) benutzt, welche sich aus dem gemessenen Motorwinkel Onot (35) durch Differentiation (74) berechnen lässt.
Der in Fig. 6 gezeigte Lenkwinkelregler ist von seiner Grundstruktur ein Kaskadenregler. Zur Erhöhung der Regelkreisdynamik wird der Sollwert CObMD, vor (62) für eine Drehzahlsteuerung des Motors (5) vorgesteuert. Damit der Lenkkomfort besonders bei langsamen Lenkbewegungen nicht durch die Vorsteuerung beeinträchtigt wird, findet eine Gewichtung des Vorsteuerwertes abhängig von der gewünschten Motorgeschwindigkeit statt. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die in Fig. 4 gezeigte Berechnung der Vorsteuerwerte OCMD, Vor (62) getrennt nach Signalanteilen, die sich aufgrund des Fahrereingriffs (Geschwindigkeitsvorsteuerwert Fahrerlenkwinkel (60)) und aufgrund des angeforderten ESP- Korrekturwinkels (Geschwindigkeitsvorsteuerwert ESP- Korrekturwinkel (49) ) ergeben, vorgenommen wird. Je nach Anforderungen bezüglich Dynamik and Komfort können diese beiden Anteile dann getrennt voneinander gewichtet werden.
Der durch den Lenkwinkelregler (63) ermittelte Wert wird unter Berücksichtigung (75) der Motordrehzahl önot (73) und des Vorsteuerwerts t) CMD, Vor (62) einem Drehzahlregler (76) zugeführt, zwecks Signalerzeugung des resultierenden Motormoment Mot, coma (64).
In der Fig. 7 wird die Ermittlung des A Getriebeeingangssignals aT (53) als Grundlage für die Bestimmung des Fahrerwunsches bCMD, DRV (42) für die Lenkwinkelregelung gezeigt. Nach der Erfindung wird im Fall, wenn kein ESP-Lenkwinkeleingriff vorliegt, nach Maßgabe des resultierenden Lenkwinkels for = (15) (Ritzelwinkels) und des Motorwinkels bMot (35) dieser Wert aufgrund der konstruktiv vorgegebenen Übersetzungsfaktoren 51 und 52 ermittelt.
In bestimmten Betriebsfallen kann eine größere Motordrehzahl als verfügbar erforderlich werden. In diesem Fall kann durch den Einsatz einer Feldschwächung des Motors (5) eine bedarfsabhängige, kurzzeitige Erhöhung der Motordrehzahl ohne Reduktion des verfügbaren Motormoments erreicht werden. Damit verbunden ist allerdings auch eine kurzzeitige Erhöhung der gesamten Stromaufnahme.
Als Bedarfsfall ist insbesondere das Vorliegen einer sehr direkten Lenkübersetzung sowie eine große Sollgeschwindigkeit seitens des Fahrers oder des Fahrdynamikregelsystems anzusehen.
Anhand des gegenwärtigen Ist-Zustandes der Lenkung, d. h. eine anliegende Motor-Istgeschwindigkeit und ein anliegender Lenkwinkel-Wert, sowie des gewünschten Soll- Zustandes, d. h. eine Motordrehzahl-Vorgabe und ein Lenkwinkel-Sollwerts, und anhand der Verstärkungsfaktoren der Lenkübersetzung wird über den Einsatz der Feldschwächung and die Höhe des Feldschwachstromes entschieden.
Ist keine Feldschwächung des Motors (5) erforderlich, dann ist der resultierende Feldschwächstrom Id, soii Null (Id, soll = OA).
Neben dam momentenbildenden Strom lq muß dann die Momentenregelung des elektronisch kommutierten Motors zusätzlich den feldschwächenden Stromwert Id einregeln.