Lenkungssteuergerät und Verfahren zur Ermittlung eines Stellsignals für eine

Leistungselektronik einer Lenkeinrichtung eines Kraftfahrzeugs

Die Erfindung betrifft ein Lenkungssteuergerät und ein Verfahren zur Ermittlung eines

Stellsignals für eine Leistungselektronik einer Lenkeinrichtung eines Kraftfahrzeugs.

Moderne Kraftfahrzeuge verfügen über einen elektrischen Servomotor, der eine zusätzliche oder ausschließliche Lenkkraft (steer-by-wire) zum Auslenken der Fahrzeugräder erzeugt. Dabei wird ein Fahrerwunsch für den Lenkwinkel beispielsweise mittels eines Drehmomentoder Drehwinkelsensors an einer Lenksäule erfasst und an ein Lenkungssteuergerät übermittelt. Das Lenkungssteuergerät generiert dann ein Stellsignal für eine

Leistungselektronik, die dann entsprechende Steuerströme für den Elektromotor erzeugt.

Zusätzlich sind Fahrerassistenzsysteme bekannt, wie beispielsweise Lane Keeping-Systeme, die ein versehentliches Verlassen der Fahrspur verhindern sollen. Diese liefern dann Signale an das Lenkungssteuergerät, um zusätzliche Lenkmomente zu generieren. Dabei wird ein Teil des angeforderten Lenkmoments auf das Eingangssignal des Sensors aufaddiert und zusätzlich ein direkter Anteil für das Stellsignal generiert. Diese Aufteilung bewirkt ein haptisches Feedback des Fahrerassistenzsystems für den Kraftfahrzeugführer.

Aus der DE 10 2014 226 781 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung eines resultierenden Sollwerts zur Regelung einer Lenkeinrichtung eines Fahrzeugs bekannt, wobei zumindest in einem automatisierten Lenkbetrieb eines Fahrzeugs ein Sollwert für den automatisierten Lenkbetrieb bestimmt wird, wobei ein Sollwert für den manuellen Lenkbetrieb bestimmt wird, wobei der resultierende Sollwert bestimmt wird, indem der Sollwert für den automatisierten Lenkbetrieb in Abhängigkeit des Sollwerts für den manuellen Lenkbetrieb verändert wird.

Vorzugsweise wird der resultierende Sollwert als Summe des Sollwerts für den automatisierten Lenkbetrieb und des Sollwerts für den manuellen Lenkbetrieb bestimmt.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein alternatives Lenkungssteuergerät zu schaffen sowie ein Verfahren zur Ermittlung eines Stellsignals für eine Leistungselektronik einer Lenkeinrichtung eines Kraftfahrzeugs zur Verfügung zu stellen. Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch ein Lenkungssteuergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 4. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das Lenkungssteuergerät ist derart ausgebildet, Eingangssignale von mindestens einem Sensor zur Erfassung eines Lenkwunsches eines Kraftfahrzeugführers und mindestens einem Fahrerassistenzsystem zu erhalten. Das Lenkungssteuergerät ist weiter derart ausgebildet, ein Stellsignal für eine Leistungselektronik zu generieren, wobei das Stellsignal sich aus zwei Komponenten zusammensetzt, wobei die erste Komponente aus dem Eingangssignal des mindestens einen Sensors ermittelt wird, wobei die Signale des Fahrerassistenzsystems keinen Einfluss auf die erste Komponente haben, und die zweite Komponente aus den

Eingangssignalen des mindestens einen Fahrerassistenzsystems ermittelt wird, wobei die Signale des Sensors bei der zweiten Komponente berücksichtigt werden. Der Grundgedanke dabei ist, das Haptikgefühl des Fahrerassistenzsystems aus der eigentlichen Lenkunterstützung herauszurechnen und separat zu modellieren. Dies bewirkt zwei Vorteile, nämlich zum einen, dass Änderungen der Lenkunterstützungsfunktion (z. B. Änderungen in der Bedatung oder Einstellung der Lenkunterstützungsfunktion) keinen Einfluss auf die Berechnung der Anteile des Fahrerassistenzsystems haben, und zum anderen, dass der Anteil aufgrund der

Fahrerassistenzsysteme einfach ermittelt werden kann, was beispielsweise notwendig ist, um das Einhalten bestimmter Grenzwerte zu überwachen.

Für die Umsetzung der Generierung der zweiten Komponente existieren prinzipiell zwei Lösungen.

In einer ersten Ausführungsform wird die zweite Komponente ausschließlich in einer

Lenkgefühlnachbildungseinheit ermittelt.

In einer alternativen Ausführungsform ist das Lenkungssteuergerät derart ausgebildet, dass die zweite Komponente sich aus mindestens zwei Subkomponenten zusammensetzt, wobei eine erste Subkomponente in einer Lenkgefühlnachbildungseinheit und eine zweite Subkomponente in einer Bypass-Kennlinieneinheit ermittelt wird.

Der Vorteil der ersten Alternative ist, dass nur eine einzige Einheit benötigt wird, wohingegen die zweite Alternative einfacher in bestehenden Systemen umsetzbar ist. Hinsichtlich der verfahrensmäßigen Ausbildung wird voll inhaltlich auf die vorangegangenen Ausführungen Bezug genommen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Figuren zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Lenkeinrichtung eines Kraftfahrzeugs,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Lenkungssteuergeräts (Stand der Technik),

Fig. 3 ein Lenkungssteuergerät in einer ersten Ausführungsform und

Fig. 4 ein Lenkungssteuergerät in einer zweiten Ausführungsform.

In der Fig. 1 ist schematisch eine Lenkeinrichtung 1 eines Kraftfahrzeugs dargestellt, die eine Lenkhandhabe 2 aufweist, die mit einer Eingangswelle 3 verbunden ist. An der Eingangswelle 3 ist ein Momentensensor 4 angeordnet, der ein Handmoment M _H an der Lenkhandhabe 2 erfasst. Weiter weist die Lenkeinrichtung 1 ein Lenkungssteuergerät 5, eine Leistungselektronik 6, einen elektrischen Servo-Motor 7 und eine Zahnstange 8 auf. Der Servo-Motor 7 weist einen Rotorlagesensor 9 auf, aus dessen Signalen auf die Stellung der Zahnstange 8 und somit auf den Lenkwinkel geschlossen werden kann. Dem Lenkungssteuergerät 5 werden die Signale des Momentensensors 4 sowie Signale von Fahrerassistenzsystemen 10, 1 1 zugeführt.

Fahrerassistenzsysteme 10, 1 1 und Lenkungssteuergerät 5 sind über ein Bussystem 12 miteinander verbunden. Des Weiteren erhält das Lenkungssteuergerät 5 zusätzlich noch mindestens die Fahrzeuggeschwindigkeit V von einem nicht dargestellten Sensor oder Steuergerät. In Abhängigkeit der Eingangsgrößen M _H , V und Anforderungen der

Fahrerassistenzsysteme 10, 1 1 erzeugt das Lenkungssteuergerät 5 ein Stellsignal S für die Leistungselektronik 6, die dann entsprechend den Servo-Motor 7 bestromt, damit dieser die Zahnstange 8 bewegt. Der Servo-Motor 7 kann dabei über ein nicht dargestelltes

Kugelkopfgetriebe mit der Zahnstange 8 verbunden sein. Der Rotorlagesensor 9 liefert einen Rotorwinkel φ, mittels dessen aufgrund der bekannten Übersetzung die Position der

Zahnstange 8 ermittelt wird. Weiter sei angemerkt, dass die Eingangswelle 3 im mechanischen Eingriff mit der Zahnstange 8 stehen kann, aber nicht muss. Das Stellsignal S setzt sich dabei aus zwei Komponenten zusammen, was nun anhand der Fig. 2 bis 4 näher erläutert werden soll, wobei der Einfachheit halber auf die Fahrzeuggeschwindigkeit V verzichtet wurde. In der Fig. 2 ist ein Lenkungssteuergerät 5 gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Dabei gehen das Handmoment M _H und eine Anforderung FAS eines Fahrerassistenzsystems 10, 1 1 als Eingangsgröße in das Lenkungssteuergerät 5 ein. In einem Handmoment-Offset-Kennlinien- Modul 13 wird ein Offset-Anteil M ₀ FF ermittelt, der aufgrund der Anforderung FAS auf das Handmoment M _H aufaddiert werden soll, damit ein FAS spezifisches Lenkgefühl dargestellt werden kann. Die Summe von Handmoment M _H und Offset-Anteil M ₀ FF wird dann in einem Lenkunterstützungs-Modul 14 in eine erste Komponente K1 für das Stellsignal S mittels einer Kennlinie bzw. Kennlinien-Schar umgerechnet. Dabei geht beispielsweise zusätzlich die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit V als Parameter mit ein. Zusätzlich wird in einer Bypass- Kennlinieneinheit 15 eine zweite Komponente K2 für das Stellsignal S generiert, damit eine ausreichend große Kraft für das Fahrerassistenzsystem an der Zahnstange 8 erzeugt werden kann.

In der Fig. 3 ist nun eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform dargestellt. Das

Lenkungssteuergerät 5 weist dabei eine Lenkgefühlnachbildungseinheit 16 auf. Dieser wird neben der Anforderung FAS vom Fahrerassistenzsystem 10, 1 1 das Handmoment M _H zugeführt. Die Lenkgefühlnachbildungseinheit 16 weist dabei eine handmomentenabhängige Kennlinie auf, wobei eine Kraft über einem Momentenoffset abgelegt ist. Dies entspricht dem Anteil, der durch den Offset-Anteil M ₀ FF in dem Lenkunterstützungs-Modul 14 (gemäß Fig. 2) erzeugt wurde. Auf diesem Anteil kann dann noch der Anteil aus der Bypass-Kennlinieneinheit 15 aufaddiert werden. Der Vorteil ist, dass eine Änderung der Lenkunterstützungskennlinien in dem Lenkunterstützungs-Modul 14 keine Auswirkungen auf die Abstimmung der

Fahrerassistenzsysteme mehr hat. Ein weiterer Vorteil ist, dass der gesamte Anteil des

Fahrerassistenzsystems in der zweiten Komponente K2 steckt. Somit kann der Anteil des Fahrerassistenzsystems sehr einfach ermittelt werden und beispielsweise überwacht werden, dass der Anteil des Fahrerassistenzsystems absolute oder relative Grenzwerte an der

Lenkvorgabe nicht überschreitet.

In der Fig. 4 ist eine alternative Ausführungsform dargestellt, wobei neben der

Lenkgefühlnachbildungseinheit 16 eine Bypass-Kennlinieneinheit 15 vorgesehen ist. Dabei bildet die Lenkgefühlnachbildungseinheit 16 eine erste Subkomponente SK1 und die Bypass- Kennlinieneinheit 15 eine zweite Subkomponente SK2, deren Summe die zweite Komponente K2 für das Stellsignal S bilden. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass diese strukturell stärker der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ähnelt, da die Bypass-Kennlinieneinheit 15 unverändert übernommen werden kann. Es kann dadurch auch die für das Fahrerassistenzsystem 10, 1 1 notwendige Kraft an der Zahnstange 8 unabhängig Lenkgefuhlnachbildungseinheit 16 eingestellt werden.