DE102015107504A1

DE102015107504A1 - Signalkreuzung in redundanten Lenksystemen

Info

Publication number: DE102015107504A1
Application number: DE102015107504.0A
Authority: DE
Inventors: Stefan Kersten Weber; Walter Hirning; Bernd Uhl
Original assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-05-13
Filing date: 2015-05-13
Publication date: 2016-11-17
Anticipated expiration: 2035-05-14
Also published as: DE102015107504B4; WO2016180858A1

Abstract

Die Beschreibung umfasst ein redundant ausgelegtes Lenksystem für ein Fahrzeug, umfassend: eine erste Teilmaschine 1 mit einem ersten Sensor 2, einem ersten Analogdigitalkonverter 3 und einer ersten Steuereinheit 4 und eine zweite Teilmaschine 10 mit einem zweiten Sensor 11, einem zweiten Analogdigitalkonverter 12 und einer zweiten Steuereinheit 13, wobei ein Kommunikationskanal 5, 6, 7, 8, 9 zwischen ersten Sensor 2 und zweiten Analogdigitalkonverter 12 oder zwischen erstem Analogdigitalkonverter 3 und zweiter Steuereinheit 13 oder zwischen erster Steuereinheit 4 und zweiter Steuereinheit 13 besteht.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein redundant ausgelegtes Lenksystem für ein Fahrzeug.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Im Stand der Technik sind permanentmagneterregte Synchronmaschinen (PMSM) bekannt, die durch eine feldorientierte Regelung (FOR) bzw. eine feldorientierte Steuerung (FOS) angesteuert werden. Eine feldorientierte Regelung basiert auf der Messung der Rotorlage und einer Spannungs- und Strommessung. Bei einer feldorientierten Steuerung entfällt die Strommessung. Außerdem werden Sollmomentvorgaben, die sich aus einem Sollmomentsensor ergeben, verwendet. Zur Bereitstellung dieser Messwerte werden Sensoren benötigt. Diese Messwerte werden durch Analogdigitalkonverter (ADC) digitalisiert und einem Mikrocontroller, einem Mikroprozessor oder einem ASIC zur Verfügung gestellt. Alternativ können auch digitale Sensoren bzw. elektronische I/O-Ports verwendet werden, um Messwerte dem Mikrocontroller, dem Mikroprozessor oder dem ASIC zur Verfügung zu stellen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Durch eine redundante Anordnung von Teilmaschinen mit entsprechender Sensorik, Analogdigitalkonvertern und Mikrocontrollern kann ein fehlertolerantes Verhalten eines entsprechenden Lenksystems erreicht werden. Voraussetzung dabei ist, dass die jeweiligen Teilsysteme Mindestvoraussetzungen erfüllen, sodass jedes einzelne Teilsystem (einzelne Teilmaschine als permanentmagneterregte Synchronmaschine mit entsprechender Sensorik, Analogdigitalkonvertern und Mikrocontroller) zumindest die sicherheitskritischen Anforderungen des Lenksystems erfüllt. Allerdings kann bei Auftreten eines Störfalls eine volle Funktionalität trotz redundanter Auslegung des Lenksystems nicht gewährleistet sein. In diesem Fall werden nur die sicherheitskritischen Minimalanforderungen erfüllt.
Eine Aufgabe ist daher, ein redundant ausgelegtes Lenksystem zur Verfügung zu stellen, sodass auch bei Vorliegen eines Störfalls eine möglichst große Funktionalität, insbesondere eine vollständige Funktionalität, des betreffenden Lenksystems sichergestellt wird.
Als erste Ausführungsform der Erfindung wird ein redundant ausgelegtes Lenksystem für ein Fahrzeug zur Verfügung gestellt, umfassend: eine erste Teilmaschine mit einem ersten Sensor, einem ersten Analogdigitalkonverter und einer ersten Steuereinheit und eine zweite Teilmaschine mit einem zweiten Sensor, einem zweiten Analogdigitalkonverter und einer zweiten Steuereinheit, wobei ein Kommunikationskanal zwischen ersten Sensor und zweiten Analogdigitalkonverter oder zwischen erstem Analogdigitalkonverter und zweiter Steuereinheit oder zwischen erster Steuereinheit und zweiter Steuereinheit besteht.
Durch Kommunikationskanäle zwischen den redundanten Teilsystemen können Anteile eines Teilsystems für die Funktionalität der Lenkung genutzt werden, auch falls das entsprechende Teilsystem von einem Störfall betroffen ist.
Beispielhafte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Lenksystem zur Verfügung gestellt, wobei die erste und/oder zweite Steuereinheit ein Mikroprozessor, ein ASIC oder ein Mikrocontroller ist.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Lenksystem zur Verfügung gestellt, wobei der Kommunikationskanal zwischen erster und zweiter Steuereinheit als SPI, SWR, SPC, SENT oder CAN ausgebildet ist.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Lenksystem zur Verfügung gestellt, wobei der erste Sensor und der erste Analogdigitalkonverter in einem digitalen Sensor integriert sind und/oder wobei der zweite Sensor und der zweite Analogdigitalkonverter in einem weiteren digitalen Sensor integriert sind.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Lenksystem zur Verfügung gestellt, wobei der erste Analogdigitalkonverter als elektronischer I/O-Port in der ersten Steuereinheit integriert ist und/oder wobei der zweite Analogdigitalkonverter als elektronischer I/O-Port in der zweiten Steuereinheit integriert ist.
Durch eine Zusammenfassung und Integration mehrerer elektronischer Bauteile innerhalb eines einzelnen Bauteils kann der Platzbedarf des Lenksystems verringert werden.
Als eine Idee der Erfindung kann angesehen werden, eine redundante Auslegung eines Lenksystems derart vorzunehmen, dass einzelne Elemente des Lenksystems auch mit Teilen von unterschiedlichen Teilsystemen kommunizieren können. Insbesondere ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass redundante Mikrocontroller, die unterschiedliche Teilmaschinen des Lenksystems ansteuern, einen direkten Kommunikationskanal miteinander aufweisen, sodass beispielsweise die Sensorsignale eines redundanten Teilsystems zu einem unterschiedlichen Teilsystem gelangen können. Ferner kann vorgesehen sein, dass Sensorsignale und/oder Ausgangssignale der Analogdigitalkonverter zwischen unterschiedlichen redundanten Teilsystemen ausgetauscht werden. Durch derartige Maßnahmen kann auch bei Eintreten eines Störfalls eine hohe bzw. vollständige Funktionalität des Lenksystems sichergestellt werden.
Die einzelnen Merkmale können selbstverständlich auch untereinander kombiniert werden, wodurch sich zum Teil auch vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele deutlich. Es zeigen
1 eine schematische Darstellung eines Lenksystems,
2 eine schematische Darstellung eines Lenksystems, wobei das Lenksystem mit zwei Teilmaschinen, die als permanentmagneterregte Synchronmaschinen ausgelegt sein können, und entsprechender Sensorik, Analogdigitalkonverter und Mikrocontroller ausgebildet ist,
3 eine schematische Darstellung eines Lenksystems, wobei Kommunikationskanäle zwischen unterschiedlichen Teilsystemen des redundanten Lenksystems ausgebildet sind,
4 eine schematische Darstellung eines Lenksystems, wobei zwischen Mikrocontrollern unterschiedlicher Teilsysteme eine direkte Kommunikationsmöglichkeit besteht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER
AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Lenksystems ohne Redundanz. Eine permanentmagneterregte Synchronmaschine 1 wird durch Sensoren 2 abgetastet bzw. vermessen, um für eine feldorientierte Regelung die notwendigen Messwerte erhalten zu können. Die von den Sensoren 2 gemessenen Werte werden durch Analogdigitalkonverter 3 digitalisiert und einem Mikrocontroller 4, einem Mikroprozessor oder einem ASIC zur Verfügung gestellt. Die digitalisierten Messwerte können alternativ mittels digitale Sensoren oder elektronische I/O-Ports erzeugt und dem Mikrocontroller 4, dem Mikroprozessor oder dem ASIC bereitgestellt werden.
2 zeigt eine redundante Auslegung des Lenksystems mit unabhängig ausgebildeten Teilmaschinen PMSM 1, 10, Sensoren 2, 11, Analogdigitalkonverter ADC 3, 12 und Mikrocontrollern 4, 13. Liegt ein Störfall vor, so fällt ein Teilsystem mit den kompletten Elementen des Teilsystems aus und es ist nur noch eine begrenzte Funktionalität des Lenksystems gegeben.
3 zeigt ein redundant ausgebildetes Lenksystem mit erfindungsgemäßen querverlaufenden Kommunikationskanälen 5, 6, 8, 9, die unterschiedliche Teilsysteme des redundanten Lenksystems verbinden. Hierdurch können bei Ausfall eines Teilsystems, die noch funktionsfähigen Anteile des vom Störfall betroffenen Teilsystems zur Sicherstellung der Funktion des Lenksystems genutzt werden.
4 zeigt redundant ausgebildete Teilsysteme eines Lenksystems mit einem Kommunikationskanal 7 zwischen Mikrocontrollern 4, 13 unterschiedlicher Teilsysteme. Hierdurch können unbeschädigte Anteile des durch einen Störfall betroffenen Teilsystems zur Aufrechterhaltung der vollen Funktionalität des betreffenden Lenksystems genutzt werden.
Es sei angemerkt, dass der Begriff „umfassen“ weitere Elemente oder Verfahrensschritte nicht ausschließt, ebenso wie der Begriff „ein“ und „eine“ mehrere Elemente und Schritte nicht ausschließt.
Die verwendeten Bezugszeichen dienen lediglich zur Erhöhung der Verständlichkeit und sollen keinesfalls als einschränkend betrachtet werden, wobei der Schutzbereich der Erfindung durch die Ansprüche wiedergegeben wird.
Bezugszeichenliste

1: permanentmagneterregte Synchronmaschine
2: Sensoren
3: Analogdigitalkonverter/Digital I/O
4: Mikrocontroller/Mikroprozessor/ASIC
5: Kommunikationskanal
6: Kommunikationskanal
7: Kommunikationskanal
8: Kommunikationskanal
9: Kommunikationskanal
10: permanentmagneterregte Synchronmaschine
11: Sensoren
12: Analogdigitalkonverter/Digital I/O
13: Mikrocontroller/Mikroprozessor/ASIC

Claims

Redundant ausgelegtes Lenksystem für ein Fahrzeug, umfassend eine erste Teilmaschine (1) mit einem ersten Sensor (2), einem ersten Analogdigitalkonverter (3) und einer ersten Steuereinheit (4) und eine zweite Teilmaschine (10) mit einem zweiten Sensor (11), einem zweiten Analogdigitalkonverter (12) und einer zweiten Steuereinheit (13), dadurch gekennzeichnet, dass ein Kommunikationskanal (5, 6, 7, 8, 9) zwischen ersten Sensor (2) und zweiten Analogdigitalkonverter (12) oder zwischen erstem Analogdigitalkonverter (3) und zweiter Steuereinheit (13) oder zwischen erster Steuereinheit (4) und zweiter Steuereinheit (13) besteht.
Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite Steuereinheit (4, 13) ein Mikroprozessor, ein ASIC oder ein Mikrocontroller ist.
Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kommunikationskanal (7) zwischen erster und zweiter Steuereinheit (4, 13) als SPI, SWR, SPC, SENT oder CAN ausgebildet ist.
Lenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (2) und der erste Analogdigitalkonverter (3) in einem digitalen Sensor integriert sind und/oder wobei der zweite Sensor (11) und der zweite Analogdigitalkonverter (12) in einem weiteren digitalen Sensor integriert sind.
Lenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Analogdigitalkonverter (3) als elektronischer I/O-Port in der ersten Steuereinheit (4) integriert ist und/oder wobei der zweite Analogdigitalkonverter (12) als elektronischer I/O-Port in der zweiten Steuereinheit (13) integriert ist.