DE102011014060A1 - Method for determining resultant steering angle change of steering column in electromechanical steering system of motor car, involves determining steering angle change based on periodicity and number of periodic transitions of signal - Google Patents

Method for determining resultant steering angle change of steering column in electromechanical steering system of motor car, involves determining steering angle change based on periodicity and number of periodic transitions of signal Download PDF

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Abstract

The method involves detecting a steering angle signal (LWS) using a differential angle torque sensor (3), where the steering angle signal is provided with angular periodicity that is less than angular range of a steering column. Number (C) of periodic transitions of the steering angle signal is detected, and resultant steering angle change of the steering column is determined based on the angular periodicity and the number of periodic transitions of the steering angle signal. Rotational torque is determined by the torque sensor using differential angular measurement. An independent claim is also included for a device for determining resultant steering angle change of a steering column in an electromechanical steering system.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer resultierenden Lenkwinkeländerung einer Lenksäule in einem elektromechanischen Lenksystem.The invention relates to a method and a device for determining a resulting change in the steering angle of a steering column in an electromechanical steering system.

In Kraftfahrzeugen werden unter anderem sogenannte elektromechanische Lenksysteme eingesetzt, durch welche ein Kraftfahrzeugführer während verschiedener Lenkmanöver unterstützt wird. Hierzu erzeugt eine Elektromaschine (Servomotor) ein Unterstützungsmoment, welches zusätzlich zu einem durch den Kraftfahrzeugführer aufgebrachten Handmoment auf z. B. eine Zahnstange des elektromechanischen Lenksystems wirkt.In motor vehicles, among other things, so-called electromechanical steering systems are used by which a motor vehicle driver is supported during various steering maneuvers. For this purpose, an electric machine (servo motor) generates a support torque, which in addition to a hand torque applied by the motor vehicle driver to, for B. a rack of the electromechanical steering system acts.

Zur Bestimmung des Unterstützungsmoments kann unter anderem eine Lenkwinkelinformation benötigt werden. In Abhängigkeit des Lenkwinkels kann hierbei eine Regelung oder Steuerung des Unterstützungsmoments durchgeführt werden.To determine the assist torque, among other things, a steering angle information may be needed. Depending on the steering angle, a regulation or control of the assist torque can be carried out here.

Es sind Systeme bekannt, die ein Lenkwinkel aus einem aktuellen Winkel eines Rotors der Elektromaschine, einem Umdrehungszähler des Rotors und der mechanischen Übersetzung vom Rotor der Elektromaschine zur Lenksäule bestimmen. Ein Rotorlagesensor zur Erfassung einer Rotorlage weist hierbei in der Regel eine Winkelperiodizität von 360° bezogen auf eine Rotation des Rotors auf. Da jedoch eine Rotation der Lenksäule um mehrere Grad aufgrund des Übersetzungsverhältnisses zu mehreren vollständigen Umdrehungen des Rotors führen kann, wird zusätzlich der Umdrehungszähler zur Bestimmung des resultierenden Lenkwinkels benötigt.Systems are known which determine a steering angle from a current angle of a rotor of the electric machine, a revolution counter of the rotor and the mechanical translation from the rotor of the electric machine to the steering column. A rotor position sensor for detecting a rotor position generally has an angular periodicity of 360 ° in relation to a rotation of the rotor. However, since a rotation of the steering column by several degrees due to the gear ratio can lead to several complete revolutions of the rotor, the revolution counter is additionally required to determine the resulting steering angle.

Da auch während des Fahrzeugzustandes „Zündung-Aus” die Lenksäule z. B. mittels Betätigung eines Lenkrades bewegt werden kann, ist in der Regel eine zyklische Auswertung von Sensorsignalen des Umdrehungszählers notwendig, um eine korrekte resultierende Position der Lenksäule nicht während des Fahrzeugzustandes „Zündung-Aus” zu verlieren. Aufgrund der vorhergehend erwähnten Übersetzung vom Rotor zur Lenksäule ist es jedoch erforderlich, die Zeitspanne zwischen zwei aufeinander folgenden Erfassungszeitpunkten im Fahrzeugzustand „Zündung-Aus” sehr kurz zu wählen, um eine Lenkwinkeländerung in diesem Fahrzeugzustand rechtzeitig detektieren zu können.Since even during the vehicle state "ignition off" the steering column z. B. can be moved by means of actuation of a steering wheel, a cyclic evaluation of sensor signals of the revolution counter is usually necessary in order not to lose a correct resulting position of the steering column during the vehicle state "ignition-off". Due to the above-mentioned translation from the rotor to the steering column, however, it is necessary to select the period of time between two consecutive detection times in the vehicle state "ignition off" very short in order to detect a change in steering angle in this vehicle state in time.

Die DE 10 2008 006 865 A1 offenbart einen induktiven Drehmomentsensor zur Bestimmung eines Lenkmoments mittels einer Differenzbildung von zwei gemessenen Winkeln (Differenzwinkelverfahren). Hierbei ist ein erster Rotor an einem ersten Ende eines Torsionselements und ein zweiter Rotor an einem zweiten Ende des Torsionselements angeordnet, welches dem ersten Ende gegenüberliegt. Die beiden Rotoren dienen als drehbare induktive Koppelelemente, die bei ihrer Verdrehung die Stärke einer induktiven Kopplung zwischen einer Erregerspule und Empfängerstrukturen der ihnen zugeordneten Empfängermittel beeinflussen. Hierbei können Empfängerstrukturen eines ersten Empfängermittels eine Winkelperiodizität von 15° oder 20° aufweisen. Weiter können Empfängerstrukturen eines zweiten Empfängermittels eine Winkelperiodizität von 30° oder 40° aufweisen.The DE 10 2008 006 865 A1 discloses an inductive torque sensor for determining a steering torque by means of a difference of two measured angles (differential angle method). Here, a first rotor is arranged at a first end of a torsion element and a second rotor at a second end of the torsion element, which lies opposite the first end. The two rotors serve as rotatable inductive coupling elements, which influence the strength of an inductive coupling between an exciter coil and receiver structures of their associated receiver means in their rotation. In this case, receiver structures of a first receiver means can have an angular periodicity of 15 ° or 20 °. Further, receiver structures of a second receiver means may have an angular periodicity of 30 ° or 40 °.

Aus dem Stand der Technik ist ebenfalls bekannt, die absolute Lenkposition von zwei Lenksäulenabschnitten gegenüber dem Fahrzeug zu messen und die für das Lenkmoment relevante Torsion aus der Differenz zweier Absolutwinkelpositionen zu bestimmen.It is also known from the prior art to measure the absolute steering position of two steering column sections relative to the vehicle and to determine the torsion relevant to the steering torque from the difference between two absolute angular positions.

Es stellt sich das technische Problem, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer resultierenden Lenkwinkeländerung einer Lenksäule in einem elektromechanischen Lenksystem zu schaffen, welche eine genaue Bestimmung eines resultierenden Lenkwinkels unter Einsparung von Rechenkapazität und Energie ermöglichen.The technical problem arises of providing a method and a device for determining a resulting change in the steering angle of a steering column in an electromechanical steering system, which allow an accurate determination of a resulting steering angle while saving computing capacity and energy.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich aus den Gegenständen mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 9. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution of the technical problem arises from the objects with the features of claims 1 and 9. Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Bestimmung einer resultierenden Lenkwinkeländerung einer Lenksäule in einem elektromechanischen Lenksystem. Das Verfahren dient hierbei der Bestimmung einer Änderung eines Lenkwinkels zwischen einem Ausgangs- und einem Zielwinkel der Lenksäule; woraus sich in Kenntnis des Ausgangswinkels der resultierende Lenkwinkel (Zielwinkel) bestimmen lässt.Proposed is a method for determining a resulting change in the steering angle of a steering column in an electromechanical steering system. The method is used to determine a change in a steering angle between an output and a target angle of the steering column; from which, knowing the output angle, the resulting steering angle (target angle) can be determined.

Hierbei wird mindestens ein erstes Lenkwinkelsignal mit einer ersten Winkelperiodizität erfasst. Das erste Lenkwinkelsignal repräsentiert hierbei eine Lenkwinkeländerung zumindest eines Abschnitts der Lenksäule. Die erste Winkelperiodizität ist kleiner als ein Winkelbereich der Lenksäule, wobei der Winkelbereich der Lenksäule den kompletten Winkelbereich bezeichnet, in welchem die Lenksäule verdreht werden kann. Beispielsweise kann sich der Winkelbereich der Lenksäule von –800° bis 800° erstrecken. Auch kann sich der Winkelbereich der Lenksäule von –720° bis 720° erstrecken. Hierbei kann ein Lenkwinkel der Lenksäule z. B. mittels einer Verdrehung einer Lenkhandhabe durch einen Kraftfahrzeugführer eingestellt werden.In this case, at least one first steering angle signal is detected with a first angular periodicity. The first steering angle signal in this case represents a change in the steering angle of at least a portion of the steering column. The first angular periodicity is less than an angular range of the steering column, wherein the angular range of the steering column denotes the complete angular range in which the steering column can be rotated. For example, the angular range of the steering column may extend from -800 ° to 800 °. The angular range of the steering column can also extend from -720 ° to 720 °. Here, a steering angle of the steering column z. B. can be adjusted by means of a rotation of a steering handle by a motor vehicle driver.

Die erste Winkelperiodizität kann beispielsweise kleiner als 360° sein. Insbesondere kann die erste Winkelperiodizität z. B. 15°. 20°, 30° oder 40° betragen.The first angular periodicity may be smaller than 360 °, for example. In particular, the first angular periodicity z. B. 15 °. 20 °, 30 ° or 40 °.

Die Winkelperiodizität bezeichnet hierbei eine Winkelspanne nach der ein Lenkwinkelsignal wieder den gleichen Wert wie bei einem Ausgangswinkel annimmt. In einer Winkelperiode, also zwischen einem Start- und Endwinkel, kann das Lenkwinkelsignal eindeutig einem Lenkwinkel zugeordnet werden, beispielsweise kann ein Amplitude des Lenkwinkelsignals linear innerhalb der Winkelperiode ansteigen. Wird der Endwinkel der Winkelperiode erreicht, so springt das Lenkwinkelsignal wiederum auf eine Amplitude, die dem Startwinkel der Winkelperiode zugeordnet ist. Somit erzeugen beispielsweise Lenkwinkel von 20°, 60°, 100°, ... bei einer Winkelperiodizität von 40° dasselbe Ausgangssignal.The angular periodicity here refers to an angular span after which a steering angle signal again assumes the same value as at an output angle. In an angular period, ie between a start and end angle, the steering angle signal can be uniquely associated with a steering angle, for example, an amplitude of the steering angle signal can increase linearly within the angular period. When the end angle of the angular period is reached, the steering angle signal in turn jumps to an amplitude associated with the starting angle of the angular period. Thus, for example, generate steering angle of 20 °, 60 °, 100 °, ... at an angular periodicity of 40 ° the same output signal.

Erfindungsgemäß wird zusätzlich eine Anzahl von Periodenübergängen des ersten Lenkwinkelsignals erfasst oder gezählt. Die Anzahl von Periodenübergängen des ersten Lenkwinkelsignals kann beispielsweise mittels eines Übergangszählers oder eines Sprungzählers erfasst werden, wobei hierbei eine Anzahl von während eines Lenkmanövers erfolgten Übergängen zwischen verschiedenen Winkelperioden gezählt wird.According to the invention, a number of period transitions of the first steering angle signal is additionally detected or counted. The number of period transitions of the first steering angle signal can be detected, for example, by means of a transition counter or a jump counter, whereby a number of transitions between different angular periods that have taken place during a steering maneuver are counted.

Die Anzahl von Periodenübergängen des ersten Lenkwinkelsignals kann hierbei anhängig von einer Drehrichtung der Lenksäule erfasst werden. Beispielsweise kann eine Anzahl von Periodenübergängen bei einer Verdrehung der Lenksäule in eine erste Drehrichtung erhöht und bei einer Drehung der Lenksäule entgegen der ersten Drehrichtung verringert werden.The number of period transitions of the first steering angle signal can in this case be detected depending on a direction of rotation of the steering column. For example, a number of period transitions can be increased in a rotation of the steering column in a first direction of rotation and reduced in a rotation of the steering column against the first direction of rotation.

Die resultierende Lenkwinkeländerung kann dann in Abhängigkeit des ersten Lenkwinkelsignals, der ersten Winkelperiodizität und der erfassten Anzahl von Periodenübergängen bestimmt werden.The resulting steering angle change can then be determined as a function of the first steering angle signal, the first angular periodicity and the detected number of period transitions.

Eine Winkeländerung Δφ von einem Ausgangswinkel zu einem Zielwinkel kann beispielsweise gemäß Δφ = φ1 + c·Tφ + φ2 (Formel 1) berechnet werden. Hierbei bezeichnet φ1 eine Lenkwinkeländerung von dem Ausgangswinkel bis zu einem in Drehrichtung folgenden Periodenübergang, c die Anzahl von erfassten Periodenübergängen, Tφ die erste Winkelperiodizität und φ2 die Lenkwinkeländerung vom letzten Periodenübergang bis zum Zielwinkel. Ist der absolute Lenkwinkelwert, der dem Ausgangswinkel zugeordnet ist, bekannt, so kann hierdurch der absolute Wert des Zielwinkels als resultierender Lenkwinkel bestimmt werden.An angle change .DELTA..phi. From an initial angle to a target angle can be determined, for example, according to FIG Δφ = φ 1 + c · Tφ + φ 2 (formula 1) be calculated. Here, φ 1 denotes a steering angle change from the initial angle to a following in the direction of rotation period transition, c the number of detected period transitions, Tφ the first angular periodicity and φ 2 the steering angle change from the last period transition to the target angle. If the absolute steering angle value associated with the output angle is known, then the absolute value of the target angle can be determined as the resulting steering angle.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass Rechenkapazität und Speicherplatz eingespart werden kann, da im Vergleich zur Bestimmung der Lenkwinkeländerung aus der Rotorlage weniger Periodenübergänge gezählt werden müssen bzw. eine Anzahl von während eines Lenkmanövers durchlaufenden Perioden geringer ist.The inventive method results in an advantageous manner that computing capacity and storage space can be saved, since compared to the determination of the steering angle change from the rotor position fewer period transitions must be counted or a number of passing through a steering maneuver periods is less.

Hierbei kann angenommen werden, dass die erste Winkelperiodizität größer als eine auf eine Verdrehung der Lenksäule bezogene Winkelperiodizität eines Rotorlagesignals ist.It can be assumed here that the first angular periodicity is greater than an angular periodicity of a rotor position signal relative to a rotation of the steering column.

In einer weiteren Ausführungsform wird das erste Lenkwinkelsignal mittels eines Drehmomentsensors erfasst, wobei mittels des Drehmomentsensors ein Drehmoment mittels einer Differenzwinkelmessung bestimmt wird. Ein solcher Drehmomentsensor ist beispielsweise in der DE 10 2008 006 865 A1 beschrieben. Hierbei kann das erste Lenkwinkelsignal mittels an einem ersten Lenksäuleabschnitt befestigten Rotors erzeugt werden. Auch kann das erste Lenkwinkelsignal mittels an einem zweiten Lenksäulenabschnitt befestigten Rotors bestimmt werden, wobei die Rotoren eine Stärke einer induktiven Kopplung zwischen einer Erregerspule und Empfängerstrukturen beeinflussen. Selbstverständlich kann auch ein erstes sowie ein zweites Lenkwinkelsignal mit gleichen oder vorzugsweise unterschiedlichen Winkelperiodizitäten erfasst werden, die jeweils kleiner als ein Winkelbereich der Lenksäule, jedoch größer als eine auf eine Verdrehung der Lenksäule bezogene Winkelperiodizität eines Rotorlagesignals sind, wobei eine Anzahl von Periodenübergängen des ersten sowie des zweiten Lenkwinkelsignals erfasst wird und die resultierende Lenkwinkeländerung in Abhängigkeit des ersten Lenkwinkelsignals, der ersten Winkelperiodizität und der Anzahl von Periodenübergängen des ersten Lenkwinkelsignals sowie in Abhängigkeit des zweiten Lenkwinkelsignals, der zweiten Lenkwinkelperiodizität und der Anzahl von Periodenübergängen des zweiten Lenkwinkelsignals bestimmt wird. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine redundante Bestimmung des resultierenden Lenkwinkels bzw. der resultierenden Lenkwinkeländerung.In a further embodiment, the first steering angle signal is detected by means of a torque sensor, wherein by means of the torque sensor, a torque is determined by means of a differential angle measurement. Such a torque sensor is for example in the DE 10 2008 006 865 A1 described. In this case, the first steering angle signal can be generated by means of a rotor attached to a first steering column section. Also, the first steering angle signal may be determined by means of a rotor attached to a second steering column section, the rotors influencing a magnitude of an inductive coupling between an exciter coil and receiver structures. Of course, a first and a second steering angle signal with the same or preferably different angular periodicities can be detected, which are each smaller than an angular range of the steering column, but greater than an angle of rotation of the steering column relative angular periodicity of a rotor position signal, wherein a number of period transitions of the first and the second steering angle signal is detected and the resulting steering angle change in dependence of the first steering angle signal, the first angular periodicity and the number of period transitions of the first steering angle signal and in dependence of the second steering angle signal, the second steering angle periodicity and the number of period transitions of the second steering angle signal is determined. This results in an advantageous manner a redundant determination of the resulting steering angle and the resulting change in steering angle.

Wird das erste Lenkwinkelsignal mittels des vorgeschlagenen Drehmomentsensors erfasst, so ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass kein zusätzliches Bauteil an der Lenksäule zur Erfassung des ersten Lenkwinkelsignals angeordnet werden muss. Hierbei kann davon ausgegangen werden, dass ein Lenkmomentsensor wesentlich zur Steuerung oder Regelung eines Unterstützungsmomentes ist. In diesem Fall ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass der vorhergehend erwähnte Umdrehungszähler eines Rotors und eventuell sogar der Rotorlagesensor eingespart werden kann.If the first steering angle signal is detected by means of the proposed torque sensor, it results in an advantageous manner that no additional component has to be arranged on the steering column for detecting the first steering angle signal. It can be assumed that a steering torque sensor is essential for the control or regulation of a support torque. In this case, it results in an advantageous manner that the above-mentioned revolution counter of a rotor and possibly even the rotor position sensor can be saved.

In einer weiteren Ausführungsform wird in einem Fahrzeugzustand „Zündung-Aus” die Anzahl von Periodenübergängen zyklisch erfasst oder gezählt. Hierbei wird eine Zeitspanne zwischen zwei aufeinander folgenden Erfassungen in Abhängigkeit der ersten Winkelperiodizität bestimmt. Auch in dem Fahrzeugzustand „Zündung-Aus” kann ein Lenkwinkel verändert werden. Um die Lenkwinkelinformationen nicht zu verlieren, ist es daher notwendig, auch in diesem Fahrzeugzustand zumindest zyklisch das Lenkwinkelsignal sowie die Anzahl von Periodenübergängen des ersten Lenkwinkelsignals zu erfassen. Da die erste Winkelperiodizität größer als eine auf eine Verdrehung der Lenksäule bezogene Winkelperiodizität des Rotorlagesignals ist, kann eine Zeitspanne zwischen zwei aufeinander folgenden Erfassungen größer als bei einer Bestimmung der resultierenden Lenkwinkeländerung einer Lenksäule aus dem Rotorlagesignal gewählt werden. So kann eine Zeitspanne beispielsweise umso länger gewählt werden je größer die Winkelperiodizität ist. Hierdurch muss im Fahrzeugzustand „Zündung-Aus” eine „Wake-Up-Funktion” für eine Einrichtung zur Erfassung einer Anzahl von Periodenübergängen, beispielsweise einem Übergangszähler oder einem Sprungzähler, seltener aktiviert werden, wodurch in vorteilhafter Weise Energie eingespart wird. Somit ist es in energiesparender Weise vorteilhaft möglich auch während des Fahrzeugzustands „Zündung-Aus” eine Lenkwinkelinformation nicht zu verlieren. In a further embodiment, in a vehicle state "ignition off", the number of period transitions is cyclically detected or counted. Here, a period of time between two consecutive detections is determined as a function of the first angular periodicity. Even in the vehicle state "ignition off", a steering angle can be changed. In order not to lose the steering angle information, it is therefore necessary to detect the steering angle signal as well as the number of period transitions of the first steering angle signal at least cyclically in this vehicle state as well. Since the first angular periodicity is greater than an angular periodicity of the rotor position signal relative to a rotation of the steering column, a time interval between two successive acquisitions may be greater than a determination of the resulting change in steering angle of a steering column from the rotor position signal. For example, the longer the angular periodicity, the longer a time period can be chosen. As a result, in the vehicle state "ignition-off" a "wake-up function" for a device for detecting a number of period transitions, such as a transition counter or a jump counter, must be activated less frequently, which saves energy in an advantageous manner. Thus, it is advantageously possible in an energy-saving manner not to lose a steering angle information even during the vehicle state "ignition off".

In einer weiteren Ausführungsform wird ein absoluter Lenkwinkel bestimmt, wobei eine Anzahl von Periodenübergängen des ersten Lenkwinkelsignals bei einer Verdrehung der Lenksäule relativ zu einem Referenzwinkel bestimmt wird, wobei einer vorbestimmten Anzahl von Periodenübergängen relativ zu diesem Referenzwinkel ein vorbestimmter absoluter Lenkwinkel zugeordnet ist. Ein vorbestimmter absoluter Lenkwinkel, also ein vorbekannter Lenkwinkelwert, z. B. –500°, kann hierbei z. B. einem fünften Übergang zwischen zwei in einer vorbestimmten Drehrichtung aufeinanderfolgenden Perioden des ersten Lenkwinkelsignals relativ zu dem Referenzwinkel sein.In another embodiment, an absolute steering angle is determined, wherein a number of period transitions of the first steering angle signal is determined at a rotation of the steering column relative to a reference angle, wherein a predetermined number of period transitions relative to this reference angle associated with a predetermined absolute steering angle. A predetermined absolute steering angle, so a previously known steering angle value, for. B. -500 °, z. B. a fifth transition between two successive in a predetermined direction of rotation periods of the first steering angle signal relative to the reference angle.

Beispielsweise wird ausgehend von einem aktuellen Lenkwinkel die Lenksäule in einer vorbestimmten Drehrichtung verdreht, wobei alle während der Verdrehung erfolgenden Periodenübergänge und die korrespondierende Winkelposition der Lenksäule erfasst werden. Wird das Erreichen des Referenzwinkels detektiert, so kann einem der erfassten Periodenübergänge und der korrespondierenden Winkelposition ein absoluter Lenkwinkel zugeordnet werden, da einer vorbestimmten Anzahl von Periodenübergängen relativ zu dem Referenzwinkel dieser absolute Lenkwinkel zugeordnet ist.For example, starting from a current steering angle, the steering column is rotated in a predetermined direction of rotation, wherein all occurring during the rotation period transitions and the corresponding angular position of the steering column are detected. If the reaching of the reference angle is detected, one of the detected period transitions and the corresponding angular position can be assigned an absolute steering angle, since a predetermined number of period transitions relative to the reference angle are assigned to this absolute steering angle.

Möglich ist auch, die Lenksäule in eine vorbestimmte Drehrichtung zu verdrehen bis das Erreichen des Referenzwinkels detektiert wird. Hiernach kann die Lenksäule ausgehend von dem Referenzwinkel weiter in oder entgegen der vorbestimmten Drehrichtung verdreht werden, wobei alle Periodenübergänge und die korrespondierende Winkelposition erfasst werden. Wird die vorbestimmte Anzahl von Periodenübergängen erreicht, so kann dem korrespondierenden Lenkwinkel der absolute Lenkwinkel zugeordnet werden.It is also possible to rotate the steering column in a predetermined direction of rotation until reaching the reference angle is detected. After that, the steering column, starting from the reference angle, can be rotated further in or counter to the predetermined rotational direction, with all period transitions and the corresponding angular position being detected. If the predetermined number of period transitions is reached, the absolute steering angle can be assigned to the corresponding steering angle.

In einer weiteren Ausführungsform wird ein Signal eines Rotorlagesensors oder ein Umdrehungszähler eines Rotorlagesensors in Abhängigkeit einer Anzahl von Periodenübergängen des ersten Lenkwinkelsignals initialisiert, wobei eine Anzahl von Periodenübergängen des ersten Lenkwinkelsignals bei einer Verdrehung der Lenksäule relativ zu einem Referenzwinkel bestimmt wird, wobei dem Signal des Rotorlagesensors bei einer vorbestimmten Anzahl von Periodenübergängen ein vorbestimmter Wert des Signals des Rotorlagesensors oder dem Umdrehungszähler des Rotorlagesensors ein vorbestimmter Wert des Umdrehungszählers zugeordnet ist. Somit kann in vorteilhafter Weise ein Signal eines Rotorlagesensors z. B. nach einem Spannungsverlust des Rotorlagesensors erneut initialisiert werden. Die vorbestimmte Anzahl von Periodenübergängen entspricht hierbei einem Index-Signal, welches üblicherweise zur Initialisierung eines Rotorlagesignals verwendet wird. Somit ist es in vorteilhafter Weise möglich, auf z. B. ein zusätzliches Sensorelement zur Bestimmung einer Index-Marke, z. B. einen Hall-Sensor, zu verzichten, wobei die Index-Marke notwendig zur Initialisierung des Rotorlagesensors ist. In dieser Ausführungsform existiert neben dem Drehmomentsensor zur Erfassung des ersten Lenkwinkelsignals noch ein Rotorlagesensor in dem elektromechanischen Lenksystem.In another embodiment, a signal of a rotor position sensor or a revolution counter of a rotor position sensor is initialized in dependence on a number of period transitions of the first steering angle signal, wherein a number of period transitions of the first steering angle signal is determined in a rotation of the steering column relative to a reference angle, wherein the signal of the rotor position sensor a predetermined value of the signal of the rotor position sensor or the revolution counter of the rotor position sensor is assigned a predetermined value of the revolution counter at a predetermined number of period transitions. Thus, advantageously, a signal of a rotor position sensor z. B. be reinitialized after a loss of power of the rotor position sensor. The predetermined number of period transitions corresponds to an index signal, which is usually used to initialize a rotor position signal. Thus, it is possible in an advantageous manner, z. B. an additional sensor element for determining an index mark, z. As a Hall sensor, to dispense, the index mark is necessary for initialization of the rotor position sensor. In this embodiment, in addition to the torque sensor for detecting the first steering angle signal, there is still a rotor position sensor in the electromechanical steering system.

In einer ersten Ausführungsform liegt der Referenzwinkel in einer Winkelposition der Lenksäule vor, in welcher die Lenksäule eine Anschlagstellung einnimmt. Hierbei kann also erfasst werden, ob sich die Lenksäule in einer mechanischen Anschlagstellung befindet, wobei der vorbestimmte absolute Lenkwinkel z. B. einem vorbestimmten Übergang. z. B. dem fünften Übergang zwischen zwei Perioden relativ zu dieser Anschlagstellung in einer vorbestimmten Drehrichtung zugeordnet ist. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine genaue Bestimmung einer absoluten Position der Lenksäule, da die Genauigkeit Lenkwinkelsignals bei einem Übergang zwischen zwei Perioden geringer ist als z. B. eine Genauigkeit des Lenkwinkelsignals in einer Anschlagstellung.In a first embodiment, the reference angle is in an angular position of the steering column, in which the steering column assumes a stop position. It can thus be detected whether the steering column is in a mechanical stop position, wherein the predetermined absolute steering angle z. B. a predetermined transition. z. B. is assigned to the fifth transition between two periods relative to this stop position in a predetermined direction of rotation. This results in an advantageous manner an accurate determination of an absolute position of the steering column, since the accuracy steering angle signal at a transition between two periods is less than z. B. an accuracy of the steering angle signal in a stop position.

In einer alternativen Ausführungsform liegt der Referenzwinkel in einer Winkelposition der Lenksäule vor, in welcher die Lenksäule eine Geradeausfahrstellung einnimmt. Eine Geradeausfahrstellung kann hierbei mittels geeigneter Verfahren und Sensoren zur Detektion einer Geradeausfahrstellung detektiert werden. Beispielsweise können hierbei ein Fahrzeugmodell und Radlagesensoren ausgewertet werden. Ein vorab bekannter absoluter Lenkwinkel kann dann einer vorbestimmten Anzahl von Periodenübergängen des Lenkwinkelsignals in einer vorbestimmten Drehrichtung relativ zu diesem Geradeausfahrwinkel zugeordnet sein. Auch hierdurch ergibt sich eine möglichst genaue Bestimmung eines absoluten Lenkwinkels.In an alternative embodiment, the reference angle is in an angular position of the steering column, in which the steering column a Straight ahead driving position occupies. A straight-ahead driving position can be detected here by means of suitable methods and sensors for detecting a straight-ahead driving position. For example, a vehicle model and wheel position sensors can be evaluated here. A pre-known absolute steering angle may then be associated with a predetermined number of period transitions of the steering angle signal in a predetermined direction of rotation relative to this straight-ahead travel angle. This also results in the most accurate determination of an absolute steering angle.

In einer weiteren Ausführungsform wird der vorhergehend erläuterte absolute Lenkwinkel nach einem Spannungsverlust zumindest eines Teils des elektromechanischen Lenksystems bestimmt. Alternativ oder kumulativ kann auch ein Signal eines Rotorlagesensors oder ein Umdrehungszähler eines Rotorlagesensors nach einem Spannungsverlust initialisiert werden. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise das elektromechanische Lenksystem initialisiert werden. Durch Auswertung einer Anzahl von Periodenübergängen zwischen zwei Perioden kann hierdurch in vorteilhafter Weise auf einen üblicherweise in Lenksystemen verwendeten Index sowie einen Indexsensor verzichtet werden, der sonst zur Initialisierung nach einem Spannungsverlust notwendig ist. Ein Initialisieren des elektromechanischen Lenksystems, also, eine Bereitstellung einer absoluten Lenkwinkelinformation, kann somit unter Verzicht auf die genannten Bauelemente durchgeführt werden. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Bauraum- sowie Kostenreduktion.In a further embodiment, the previously explained absolute steering angle is determined after a voltage loss of at least part of the electromechanical steering system. Alternatively or cumulatively, a signal of a rotor position sensor or a revolution counter of a rotor position sensor can also be initialized after a voltage loss. As a result, the electromechanical steering system can be initialized in an advantageous manner. By evaluating a number of period transitions between two periods, this makes it possible advantageously to dispense with an index usually used in steering systems and an index sensor which is otherwise necessary for initialization after a voltage loss. Initialization of the electromechanical steering system, that is, provision of absolute steering angle information, can therefore be carried out without the said components. This results in an advantageous manner, a space and cost reduction.

Weiter vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Bestimmung einer resultierenden Lenkwinkeländerung einer Lenksäule in einem elektromechanischen Lenksystem. Die Vorrichtung umfasst mindestens eine Einrichtung zur Erfassung einer ersten Lenkwinkeländerung mit einer ersten Winkelperiodizität, eine Einrichtung zur Erfassung einer Anzahl von Periodenübergängen sowie eine Auswerteeinrichtung. Mittels der Einrichtung zur Erfassung einer ersten Lenkwinkeländerung ist ein erstes Lenkwinkelsignal erzeugbar. Hierbei ist die erste Lenkwinkelperiodizität kleiner als ein Winkelbereich der Lenksäule.Further proposed is a device for determining a resulting change in the steering angle of a steering column in an electromechanical steering system. The device comprises at least one device for detecting a first change in the steering angle with a first angular periodicity, a device for detecting a number of period transitions and an evaluation device. By means of the device for detecting a first change in the steering angle, a first steering angle signal can be generated. Here, the first steering angle periodicity is smaller than an angular range of the steering column.

Erfindungsgemäß ist mittels der mindestens einen Einrichtung zur Erfassung einer Anzahl von Periodenübergängen eine Anzahl von Periodenübergängen des ersten Lenkwinkelsignals erfassbar oder zählbar. Mittels der Auswerteeinrichtung ist die resultierende Lenkwinkeländerung in Abhängigkeit der ersten Lenkwinkeländerung, der ersten Lenkwinkelperiodizität und der Anzahl von Periodenübergängen bestimmbar.According to the invention, a number of period transitions of the first steering angle signal can be detected or counted by means of the at least one device for detecting a number of period transitions. By means of the evaluation device, the resulting steering angle change in dependence on the first steering angle change, the first steering angle periodicity and the number of period transitions can be determined.

In einer weiteren Ausführungsform ist das erste Lenkwinkelsignal mittels eines Drehmomentsensors erzeugbar, wobei mittels des Drehmomentsensors ein Drehmoment mittels einer Differenzwinkelmessung bestimmbar ist.In a further embodiment, the first steering angle signal can be generated by means of a torque sensor, it being possible to determine a torque by means of a differential angle measurement by means of the torque sensor.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. The figures show:

1 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Bestimmung eines resultierenden Lenkwinkels und 1 a schematic block diagram of a device for determining a resulting steering angle and

2 eine schematische Darstellung eines Lenkwinkelsignals. 2 a schematic representation of a steering angle signal.

In 1 ist ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung 1 zur Bestimmung einer resultierenden Lenkwinkeländerung Δφ einer nicht dargestellten Lenksäule dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Auswerteeinrichtung 2, einen Differenzwinkel-Drehmomentsensor 3, einen Übergangszähler 4, einen Sensor 5 zur Erfassung eines Zündzustandes und einen Timer 6. Der Differenzwinkel-Drehmomentsensor 3 dient hierbei zur Erfassung eines Handmoments eines Kraftfahrzeugführers, welches z. B. mittels einer nicht dargestellten Lenkhandhabe auf die Lenksäule aufgebracht wird. Ein derartiger Sensor ist z. B. in der DE 10 2008 006 865 A1 beschrieben, wobei dieser Drehmomentsensor 3 mindestens ein erstes Lenkwinkelsignal LWS mit einer ersten Winkelperiodizität Tφ erzeugt. Der Differenzwinkel-Drehmomentsensor 3 ist hierbei daten- oder signaltechnisch mit der Auswerteeinrichtung 2 verbunden. Ebenfalls ist der Übergangszähler 4 daten- oder signaltechnisch mit der Auswerteeinrichtung 2 verbunden. Mittels des Übergangszählers 4 wird eine Anzahl c von Periodenübergängen zwischen Winkelperioden des Lenkwinkelsignals LWS während einer Winkelpositionsänderung der Lenksäule gezählt. In Abhängigkeit der z. B. in 2 dargestellten Winkelperiodizität Tφ des ersten Lenkwinkelsignals LWS, der Anzahl c sowie des aktuell vorliegenden Lenkwinkelsignals LWS bestimmt die Auswerteeinrichtung 2 den resultierenden Lenkwinkel φ.In 1 is a schematic block diagram of a device 1 for determining a resulting change in the steering angle .DELTA..phi. of a steering column, not shown. The device 1 includes an evaluation device 2 , a differential angle torque sensor 3 , a transition counter 4 , a sensor 5 for detecting a firing state and a timer 6 , The differential angle torque sensor 3 serves to detect a hand moment of a motor vehicle driver, which z. B. is applied by means of a steering handle, not shown on the steering column. Such a sensor is z. B. in the DE 10 2008 006 865 A1 described, this torque sensor 3 generates at least a first steering angle signal LWS with a first angular periodicity Tφ. The differential angle torque sensor 3 is in this case data or signal technology with the evaluation 2 connected. Also is the transition counter 4 data or signal technology with the evaluation 2 connected. By means of the transition counter 4 is counted a number c of period transitions between angular periods of the steering angle signal LWS during angular position change of the steering column. Depending on the z. In 2 illustrated angular periodicity Tφ of the first steering angle signal LWS, the number c and the currently present steering angle signal LWS determines the evaluation 2 the resulting steering angle φ.

Weiter ist der Sensor 5 zur Erfassung eines Zündzustandes daten- oder signaltechnisch mit der Auswerteeinrichtung 2 sowie der Timer 6 daten- oder signaltechnisch mit der Auswerteeinrichtung 2 verbunden. Wird ein Fahrzeugzustand „Zündung-Aus detektiert, so wird der Übergangszähler 4 zyklisch geweckt, wobei insbesondere die Anzahl c erfasst wird. Das Aufwecken erfolgt hierbei in Abhängigkeit eines Ausgangssignals des Timers 6, welcher eine Zeitspanne zwischen zwei aufeinander folgenden Erfassungen (Aufweckvorgängen) festlegt. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise auch im Fahrzeugzustand „Zündung-Aus” ein korrekter resultierender Lenkwinkel φ bestimmt werden.Next is the sensor 5 for detecting a firing state data or signal technology with the evaluation 2 as well as the timer 6 data or signal technology with the evaluation 2 connected. If a vehicle state "ignition off" is detected, the transition counter becomes 4 aroused cyclically, wherein in particular the number c is detected. The awakening takes place here in response to an output signal of the timer 6 which specifies a period of time between two successive detections (awakenings). As a result, a correct resulting steering angle φ can also be determined in an advantageous manner in the vehicle state "ignition-off".

In 2 ist ein schematischer Verlauf eines ersten Lenkwinkelsignals LWS sowie eines Zählerstandes c über dem resultierenden Lenkwinkel φ einer Lenksäule dargestellt. Hierbei ist dargestellt, dass eine Winkelperiodizität Tφ des ersten Lenkwinkelsignals LWS 20° beträgt. Somit ist eine Amplitude des ersten Lenkwinkelsignals LWS an den Winkel 20° und 40° gleich. In 2 sind ebenfalls Periodenübergänge in Form von Sprüngen zwischen aufeinander folgenden Winkelperioden dargestellt. Ein solcher Sprung erfolgt beispielsweise bei einem Lenkwinkel φ von 10°. Ebenfalls dargestellt ist eine Anzahl c von Periodenübergängen, die z. B. von einem Übergangszähler 4 (siehe 1) gezählt wird. In Abhängigkeit des ersten Lenkwinkelsignals LWS, der Anzahl c (Zählerstand) sowie der ersten Winkelperiodizität Tφ kann somit der resultierende Lenkwinkel φ bestimmt werden. In 2 is a schematic course of a first steering angle signal LWS and a count c over the resulting steering angle φ a steering column shown. It is shown that an angular periodicity Tφ of the first steering angle signal LWS is 20 °. Thus, an amplitude of the first steering angle signal LWS is equal to the angles 20 ° and 40 °. In 2 Period transitions in the form of jumps between successive angular periods are also shown. Such a jump takes place, for example, at a steering angle φ of 10 °. Also shown is a number c of period transitions z. B. from a transition counter 4 (please refer 1 ) is counted. Depending on the first steering angle signal LWS, the number c (count) and the first angular periodicity Tφ can thus be determined, the resulting steering angle φ.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Vorrichtung zur Bestimmung einer resultierenden LenkwinkeländerungDevice for determining a resulting change in steering angle
22
Auswerteeinrichtungevaluation
33
Differenzwinkel-DrehmomentsensorDifference angle torque sensor
44
ÜbergangszählerTransition counter
55
Sensor zur Erfassung eines ZündzustandesSensor for detecting a firing state
66
Timertimer
LWSLWS
erstes Lenkwinkelsignalfirst steering angle signal
cc
Anzahlnumber
TφTφ
erste Winkelperiodizitätfirst angular periodicity
φφ
Lenkwinkelsteering angle
ΔφΔφ
LenkwinkeländerungSteering angle change

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008006865 A1 [0006, 0020, 0036] DE 102008006865 A1 [0006, 0020, 0036]

Claims (10)

Verfahren zur Bestimmung einer resultierenden Lenkwinkeländerung (Δφ) einer Lenksäule in einem elektromechanischen Lenksystem, wobei mindestens ein erstes Lenkwinkelsignal (LWS) mit einer ersten Winkelperiodizität (Tφ) erfasst wird, wobei die erste Winkelperiodizität (Tφ) kleiner als ein Winkelbereich der Lenksäule ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl (c) von Periodenübergängen des ersten Lenkwinkelsignals (LWS) erfasst wird, wobei die resultierende Lenkwinkeländerung (Δφ) in Abhängigkeit des ersten Lenkwinkelsignals (LWS), der ersten Winkelperiodizität (Tφ) und der Anzahl (c) von Periodenübergängen bestimmt wird.A method for determining a resulting steering angle change (Δφ) of a steering column in an electromechanical steering system, wherein at least a first steering angle signal (LWS) with a first angular periodicity (T φ ) is detected, wherein the first angular periodicity (T φ ) is smaller than an angular range of the steering column characterized in that a number (c) of period transitions of the first steering angle signal (LWS) is detected, the resulting steering angle change (Δφ) being dependent on the first steering angle signal (LWS), the first angular periodicity (T φ ) and the number (c) is determined by period transitions. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lenkwinkelsignal (LWS) mittels eines Drehmomentsensors (3) erfasst wird, wobei mittels des Drehmomentsensors (3) ein Drehmoment mittels einer Differenzwinkelmessung bestimmt wird.A method according to claim 1, characterized in that the first steering angle signal (LWS) by means of a torque sensor ( 3 ) is detected, wherein by means of the torque sensor ( 3 ) A torque is determined by means of a differential angle measurement. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Fahrzeugzustand Zündung-Aus die Anzahl (c) von Periodenübergängen zyklisch erfasst wird, wobei eine Zeitspanne zwischen zwei aufeinander folgenden Erfassungen in Abhängigkeit der ersten Winkelperiodizität (Tφ) bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in a vehicle state ignition-off, the number (c) of period transitions is detected cyclically, wherein a time period between two successive acquisitions in dependence of the first angular periodicity (T φ ) is determined. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein absoluter Lenkwinkel bestimmt wird, wobei eine Anzahl von Periodenübergängen des ersten Lenkwinkelsignals (LWS) bei einer Verdrehung der Lenksäule relativ zu einem Referenzwinkel bestimmt wird, wobei einer vorbestimmten Anzahl von Periodenübergängen ein vorbestimmter absoluter Lenkwinkel zugeordnet ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an absolute steering angle is determined, wherein a number of period transitions of the first steering angle signal (LWS) is determined in a rotation of the steering column relative to a reference angle, wherein a predetermined number of period transitions a predetermined absolute steering angle assigned. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Signal eines Rotorlagesensors oder ein Umdrehungszähler eines Rotorlagesensors in Abhängigkeit einer Anzahl von Periodenübergängen des ersten Lenkwinkelsignals (LWS) initialisiert wird, wobei eine Anzahl von Periodenübergängen des ersten Lenkwinkelsignals (LWS) bei einer Verdrehung der Lenksäule relativ zu einem Referenzwinkel bestimmt wird, wobei dem Signal des Rotorlagesensors bei einer vorbestimmten Anzahl von Periodenübergängen ein vorbestimmter Wert des Signals des Rotorlagesensors oder dem Umdrehungszähler des Rotorlagesensors ein vorbestimmter Wert des Umdrehungszählers zugeordnet ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a signal of a rotor position sensor or a revolution counter of a rotor position sensor in dependence of a number of period transitions of the first steering angle signal (LWS) is initialized, wherein a number of period transitions of the first steering angle signal (LWS) at a rotation of the Steering column is determined relative to a reference angle, wherein the signal of the rotor position sensor at a predetermined number of period transitions, a predetermined value of the signal of the rotor position sensor or the revolution counter of the rotor position sensor is associated with a predetermined value of the revolution counter. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzwinkel in einer Winkelposition der Lenksäule vorliegt, in welcher die Lenksäule eine Anschlagstellung einnimmt.A method according to claim 4 or 5, characterized in that the reference angle is present in an angular position of the steering column, in which the steering column assumes a stop position. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzwinkel in einer Winkelposition der Lenksäule vorliegt, in welcher die Lenksäule eine Geradeausfahrstellung einnimmt.A method according to claim 4 or 5, characterized in that the reference angle is present in an angular position of the steering column, in which the steering column assumes a straight-ahead driving position. Verfahren nach einem er Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bestimmung des absoluten Lenkwinkels und/oder eine Initialisierung eines Signals eines Rotorlagesensors oder eines Umdrehungszählers eines Rotorlagesensors nach einem Spannungsverlust zumindest eines Teils des elektromechanischen Lenksystems bestimmt wird.Method according to one of claims 4 to 7, characterized in that a determination of the absolute steering angle and / or an initialization of a signal of a rotor position sensor or a revolution counter of a rotor position sensor after a voltage loss of at least a part of the electromechanical steering system is determined. Vorrichtung zur Bestimmung einer resultierenden Lenkwinkeländerung (Δφ) einer Lenksäule in einem elektromechanischen Lenksystem, wobei die Vorrichtung (1) mindestens eine Einrichtung zur Erfassung einer Lenkwinkeländerung (Δφ) mit einer ersten Winkelperiodizität (Tφ), eine Einrichtung zur Erfassung einer Anzahl (c) von Periodenübergängen und eine Auswerteeinrichtung (2) umfasst, wobei mittels der Einrichtung zur Erfassung einer Lenkwinkeländerung ein erstes Lenkwinkelsignal (LWS) erzeugbar ist, wobei die erste Winkelperiodizität (Tφ) kleiner als ein Winkelbereich der Lenksäule ist, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der mindestens einen Einrichtung zur Erfassung eine Anzahl (c) von Periodenübergängen des ersten Lenkwinkelsignals (LWS) erfassbar ist, wobei mittels der Auswerteeinrichtung (2) die resultierende Lenkwinkeländerung (Δφ) in Abhängigkeit des ersten Lenkwinkelsignals (LWS), der ersten Winkelperiodizität (Tφ) und der Anzahl (c) von Periodenübergängen bestimmbar ist.Device for determining a resulting change in the steering angle (Δφ) of a steering column in an electromechanical steering system, the device ( 1 ) at least one device for detecting a change in the steering angle (Δφ) having a first angular periodicity (T φ ), a device for detecting a number (c) of period transitions and an evaluation device ( 2 ), wherein by means of the means for detecting a change in the steering angle, a first steering angle signal (LWS) is generated, wherein the first angular periodicity (T φ ) is smaller than an angular range of the steering column, characterized in that by means of the at least one means for detecting a number ( c) of period transitions of the first steering angle signal (LWS) can be detected, wherein by means of the evaluation device ( 2 ) the resulting steering angle change (Δφ) in dependence on the first steering angle signal (LWS), the first angular periodicity (T φ ) and the number (c) of period transitions can be determined. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lenkwinkelsignal (LWS) mittels eines Drehmomentsensors (3) erzeugbar ist, wobei mittels des Drehmomentsensors (3) ein Drehmoment mittels einer Differenzwinkelmessung bestimmbar ist.Apparatus according to claim 9, characterized in that the first steering angle signal (LWS) by means of a torque sensor ( 3 ) is generated, wherein by means of the torque sensor ( 3 ) A torque by means of a differential angle measurement can be determined.
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