DE102016103601A1 - INDIVIDUAL ERROR ELECTRIC STEERING SYSTEM - Google Patents

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Abstract

Die Beschreibung umfasst eine Vorrichtung zur Steuerung eines Elektromotors (12) eines Lenksystems umfassend: erste Phasen (U1, V1, W1) und zweie Phasen (U2, V2, W2), wobei die Vorrichtung eine erste Endstufe (8) und einen ersten Steuerbaustein (6) und eine zweite Endstufe (9) und einen zweiten Steuerbaustein (7) umfasst, wobei die erste Endstufe (8) und der erste Steuerbaustein (6) zur Ansteuerung der ersten Phasen (U1, V1, W1) und die zweite Endstufe (9) und der zweite Steuerbaustein (7) zur Ansteuerung der zweiten Phasen (U2, V2, W2) vorgesehen sind.The description comprises a device for controlling an electric motor (12) of a steering system comprising: first phases (U1, V1, W1) and two phases (U2, V2, W2), the device comprising a first output stage (8) and a first control unit ( 6) and a second output stage (9) and a second control module (7), wherein the first output stage (8) and the first control module (6) for driving the first phases (U1, V1, W1) and the second output stage (9 ) and the second control module (7) for controlling the second phases (U2, V2, W2) are provided.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG FIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung eines Elektromotors eines Lenksystems und eine Lenkung eines Fahrzeugs. The present invention relates to a device for controlling an electric motor of a steering system and a steering of a vehicle.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG BACKGROUND OF THE INVENTION

Im Stand der Technik sind redundante Ansteuerungen zum hochautomatisierten Fahren bekannt. In the prior art, redundant drives for highly automated driving are known.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG SUMMARY OF THE INVENTION

Hochautomatisiertes Fahren bedeutet, dass ein Fahrzeug ohne menschlichen Fahrer sicher geführt werden kann. Voraussetzung hierzu ist, dass auch in einem Störfall das Fahrzeug sicher geführt bzw. in einen sicheren Zustand gebracht werden kann. Hierdurch ergibt sich ein fehlertolerantes Fahren. Insbesondere die Lenkung eines Fahrzeugs stellt hierbei ein kritisches Element dar. Ein Mittel, um die Voraussetzungen für sicheres hochautomatisiertes Fahren zu erfüllen, ist die redundante Ausbildung der Fahrzeugkomponenten. Allerdings ist insbesondere bei der Ausformung der Lenkung zu berücksichtigen, dass eine redundante Ausführung einen großen Bauraum erfordern kann, der teilweise nicht zur Verfügung steht. Es sind daher Wege zu suchen, die fehlertolerantes Verhalten mittels Redundanz erzielen, wobei der notwendige Bauraum der Lenkung angemessen bleibt. Highly automated driving means that a vehicle can be safely guided without a human driver. The prerequisite for this is that even in an accident the vehicle can be safely guided or brought to a safe state. This results in a fault-tolerant driving. In particular, the steering of a vehicle here represents a critical element. A means to meet the requirements for safe, highly automated driving is the redundant design of the vehicle components. However, it should be taken into account in particular in the shaping of the steering that a redundant design may require a large installation space, which is partially unavailable. It is therefore to seek ways to achieve fault-tolerant behavior by means of redundancy, the necessary space of the steering remains appropriate.

Eine Aufgabe ist daher, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die eine Lenkung für ein Fahrzeug zum hochautomatisierten Fahren ermöglicht, wobei der hierdurch notwendige Bauraum klein gehalten werden kann. An object is therefore to provide a device that allows a steering for a vehicle for highly automated driving, whereby the space required thereby can be kept small.

Als erste Ausführungsform der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Steuerung eines Elektromotors eines Lenksystems zur Verfügung gestellt, umfassend: erste Phasen und zweie Phasen, wobei die Vorrichtung eine erste Endstufe und einen ersten Steuerbaustein und eine zweite Endstufe und einen zweiten Steuerbaustein umfasst, wobei die erste Endstufe und der erste Steuerbaustein zur Ansteuerung der ersten Phasen und die zweite Endstufe und der zweite Steuerbaustein zur Ansteuerung der zweiten Phasen vorgesehen sind. As a first embodiment of the invention, a device for controlling an electric motor of a steering system is provided, comprising: first phases and two phases, wherein the device comprises a first output stage and a first control block and a second output stage and a second control block, wherein the first output stage and the first control module for driving the first phases and the second output stage and the second control module for controlling the second phases are provided.

Durch die getrennten Phasen kann eine Redundanz bei nur einem Motor erreicht werden. Hierdurch kann hochautomatisiertes Fahren erreicht werden und dennoch die Baumasse der betreffenden Lenkung klein gehalten werden. Due to the separate phases, redundancy can be achieved with just one motor. As a result, highly automated driving can be achieved and yet the building mass of the steering in question are kept small.

Als zweite Ausführungsform der Erfindung wird eine Lenkung eines Fahrzeugs zur Verfügung gestellt, umfassend eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche. As a second embodiment of the invention, a steering system of a vehicle is provided, comprising a device according to one of the preceding claims.

Beispielhafte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Exemplary embodiments are described in the dependent claims.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt, wobei die Vorrichtung eine erste Spannungsversorgung und eine zweite Spannungsversorgung umfasst, wobei die erste Spannungsversorgung für den ersten Steuerbaustein und die zweite Spannungsversorgung für den zweiten Steuerbaustein vorgesehen ist. According to an exemplary embodiment of the invention, a device is provided, the device comprising a first voltage supply and a second voltage supply, the first voltage supply for the first control module and the second voltage supply for the second control module being provided.

Durch redundante Spannungsversorgungen der Steuerbausteine kann die Redundanz weiter erhöht werden. Redundant power supplies of the control blocks can further increase redundancy.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt, wobei die Vorrichtung einen ersten Steuerkanal zur Übermittlung von Steuersignalen und einen zweiten Steuerkanal zur Übermittlung von Steuersignalen aufweist, wobei der erste Steuerkanal für den ersten Steuerbaustein und der zweite Steuerkanal für den zweiten Steuerbaustein vorgesehen ist. In a further embodiment of the invention, a device is provided, wherein the device has a first control channel for transmitting control signals and a second control channel for transmitting control signals, wherein the first control channel for the first control module and the second control channel for the second control module is provided ,

Separate Steuerkanäle zur Informationsübermittlung können die Redundanz der erfindungsgemäßen Vorrichtung steigern. Separate control channels for information transmission can increase the redundancy of the device according to the invention.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt, wobei der Steuerbaustein ein Mikrocontroller oder ein Mikrocomputer ist. According to a further embodiment of the present invention, a device is provided, wherein the control device is a microcontroller or a microcomputer.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt, wobei die Vorrichtung zum hochautomatisierten Fahren geeignet ist. According to an exemplary embodiment of the invention, a device is provided, the device being suitable for highly automated driving.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt, wobei der Elektromotor erste Phasen und/oder zweite Phasen und/oder dritte Phasen und/oder vierte Phasen und/oder fünfte Phasen und/oder eine beliebige Anzahl an Phasen aufweist. According to a further exemplary embodiment of the present invention, a device is provided, wherein the electric motor has first phases and / or second phases and / or third phases and / or fourth phases and / or fifth phases and / or an arbitrary number of phases.

Als eine Idee der Erfindung kann angesehen werden, einen Elektromotor vorzusehen, der eine Mehrzahl an Sets von Phasen aufweist. Hierdurch kann eine redundante Ausbildung der betreffenden Lenkung erfolgen und gleichzeitig die Baumasse der Lenkung klein gehalten werden. As an idea of the invention, it can be considered to provide an electric motor having a plurality of sets of phases. This allows a redundant design of the steering in question and at the same time the building mass of the steering are kept small.

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. The individual features can of course also be combined with each other, As a result, advantageous effects can sometimes be achieved that go beyond the sum of the individual effects.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele deutlich. Es zeigen: Further details and advantages of the invention will become apparent from the embodiments illustrated in the drawings. Show it:

1 eine Ansteuerung eines 3-phasigen Elektromotors eines Lenksystems eines Fahrzeugs, 1 a control of a 3-phase electric motor of a steering system of a vehicle,

2 eine Ansteuerung eines 6-phasigen Elektromotors eines Lenksystems eines Fahrzeugs, der zum hochautomatisierten Fahren geeignet ist, und 2 a control of a 6-phase electric motor of a steering system of a vehicle, which is suitable for highly automated driving, and

3 eine alternative Ausführungsform einer Ansteuerung eines 6-phasigen Elektromotors eines Lenksystems eines Fahrzeugs, der zum hochautomatisierten Fahren geeignet ist. 3 an alternative embodiment of a control of a 6-phase electric motor of a steering system of a vehicle, which is suitable for highly automated driving.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS

1 zeigt eine Ansteuerung eines 3-phasigen Elektromotors eines Lenksystems mit einem Mikrocontroller 1, der durch einen Kanal 5 mit elektrischer Energie und Steuersignalen versorgt wird. Der Mikrocontroller 1 generiert Steuersignale, die zur einwandfreien Funktion der Endstufe 2 notwendig sind. Falls eine Störung auftritt können die Phasen U, V, W des 3-phasigen Motors 4 durch Trennschalter 3 freigeschaltet werden. Hierdurch kann eine Lenkfähigkeit des Fahrzeugs erhalten werden. Allerdings muss das Fahrzeug in diesem Fall ohne die Lenkunterstützung des Motors 4 gelenkt werden. 1 shows a control of a 3-phase electric motor of a steering system with a microcontroller 1 passing through a canal 5 supplied with electrical energy and control signals. The microcontroller 1 generates control signals for the proper functioning of the power amplifier 2 necessary. If a fault occurs, the phases U, V, W of the 3-phase motor 4 through disconnector 3 be unlocked. As a result, a steering ability of the vehicle can be obtained. However, in this case, the vehicle must be without the steering assistance of the engine 4 be steered.

2 zeigt die Ansteuerung eines 6-phasigen Elektromotors 12. Hierbei können jeweils 3 zusammengehörende Phasen U1, V1, W1 und U2, V2, W2 durch separate Ansteuerstränge angesteuert werden. Die ersten 3 Phasen U1, V1, W1 des Motors 12 werden durch einen ersten Mikrocontroller 6 und eine erste Endstufe 8 angesteuert. Im Störfall kann der Motor 12 durch einen Trennschalter 10 freigeschaltet werden. 2 shows the control of a 6-phase electric motor 12 , In each case, 3 associated phases U1, V1, W1 and U2, V2, W2 can be controlled by separate drive trains. The first 3 phases U1, V1, W1 of the motor 12 be through a first microcontroller 6 and a first power amplifier 8th driven. In case of failure, the engine 12 through a circuit breaker 10 be unlocked.

Liegt eine Störung im ersten Ansteuerstrang vor, kann durch den Trennschalter 10 der erste Mikrocontroller 6 und die erste Endstufe 8 von dem Motor 12 abgetrennt werden. Damit auch im Störfall eine Lenkunterstützung durch den Motor 12 zur Verfügung gestellt werden kann, wird der Motor 12 durch einen zweiten Mikrocontroller 7 und eine zweite Endstufe 9 angesteuert. Im Störfall können die zweiten Phasen U2, V2, W2 des Motors 12 durch den Trennschalter 11 freigeschaltet werden. Die Mikrocontroller 6 und 7 werden durch einen gemeinsamen Kanal 13 mit elektrischer Energie und Steuersignalen versorgt. Die Ausführungsform ist zum hochautomatisierten Fahren geeignet, da aufgrund der redundanten Ausbildung ein fehlertolerantes Verhalten der Lenkunterstützung sichergestellt ist. Insbesondere vorteilhafterweise kann auf Basis eines Elektromotors, der mehrere zusammengehörende Phasen U1, V1, W1 und V2, U2, W2 aufweist, ein fehlertolerantes Verhalten erreicht werden. Wichtig hierbei ist, die redundante Ansteuerung mindestens von zwei Dreiergruppen von Phasen eines Elektromotors. Tritt in einer Ansteuerschaltung oder einer Dreiergruppe von Phasen ein Störfall auf, kann diese Ansteuerschaltung durch einen Trennschalter freigeschaltet werden und eine weitere Dreiergruppe von Phasen wird durch eine weitere Ansteuerschaltung angesteuert. Ein fehlertolerantes Verhalten wird ermöglicht, wobei eine ununterbrochene Lenkunterstützung ermöglicht wird. If there is a fault in the first control line, the circuit breaker can be activated 10 the first microcontroller 6 and the first power amplifier 8th from the engine 12 be separated. So even in case of failure steering assistance by the engine 12 can be provided is the engine 12 through a second microcontroller 7 and a second amplifier 9 driven. In case of failure, the second phases U2, V2, W2 of the engine 12 through the circuit breaker 11 be unlocked. The microcontroller 6 and 7 be through a common channel 13 supplied with electrical energy and control signals. The embodiment is suitable for highly automated driving, as a fault-tolerant behavior of the steering assistance is ensured due to the redundant training. Particularly advantageously, a fault-tolerant behavior can be achieved on the basis of an electric motor having a plurality of associated phases U1, V1, W1 and V2, U2, W2. Important here is the redundant control of at least two triplets of phases of an electric motor. Occurs in a drive circuit or a group of three phases of a fault, this drive circuit can be enabled by a circuit breaker and another triplet of phases is controlled by a further drive circuit. Fault tolerant behavior is enabled, allowing uninterrupted steering assistance.

3 zeigt eine alternative Ausführungsform der fehlertolerant ausgebildeten Lenkunterstützung, wobei die Mikrocontroller 6 und 7 durch separat ausgeformte Kanäle 14, 15 mit elektrischer Energie und Steuersignalen versorgt werden. Durch die redundante Ausbildung der Ansteuerung und/oder Energieversorgung der Mikrocontroller 6, 7 kann das fehlertolerante Verhalten der Lenkunterstützung zusätzlich verbessert werden. 3 shows an alternative embodiment of the fault-tolerant steering assistance, wherein the microcontroller 6 and 7 through separately formed channels 14 . 15 be supplied with electrical energy and control signals. Due to the redundant design of the control and / or power supply of the microcontroller 6 . 7 In addition, the fault-tolerant behavior of the steering assistance can be improved.

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. It should be noted that the term "comprising" does not exclude other elements or method steps, just as the term "a" and "an" does not exclude multiple elements and steps.

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. The reference numerals used are for convenience of reference only and are not to be considered as limiting, the scope of the invention being indicated by the claims.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Mikrocontroller microcontroller
2 2
Endstufe final stage
3 3
Trennschalter disconnectors
4 4
Motor, 3-phasig Motor, 3-phase
5 5
Energieversorgung und Steuersignale Power supply and control signals
6 6
Mikrocontroller 1 microcontroller 1
7 7
Mikrocontroller 2 microcontroller 2
8 8th
Endstufe 1 final stage 1
9 9
Endstufe 2 final stage 2
10 10
Trennschalter 1 disconnectors 1
11 11
Trennschalter 2 disconnectors 2
12 12
Motor, 6-phasig Motor, 6-phase
13 13
Energieversorgung und Steuersignale Power supply and control signals
14 14
Energieversorgung und Steuersignale Power supply and control signals
15 15
Energieversorgung und Steuersignale Power supply and control signals

Claims (7)

Vorrichtung zur Steuerung eines Elektromotors (12) eines Lenksystems umfassend: erste Phasen (U1, V1, W1) und zweie Phasen (U2, V2, W2), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine erste Endstufe (8) und einen ersten Steuerbaustein (6) und eine zweite Endstufe (9) und einen zweiten Steuerbaustein (7) umfasst, wobei die erste Endstufe (8) und der erste Steuerbaustein (6) zur Ansteuerung der ersten Phasen (U1, V1, W1) und die zweite Endstufe (9) und der zweite Steuerbaustein (7) zur Ansteuerung der zweiten Phasen (U2, V2, W2) vorgesehen sind. Device for controlling an electric motor ( 12 ) of a steering system comprising: first phases (U1, V1, W1) and two phases (U2, V2, W2), characterized in that the device has a first output stage ( 8th ) and a first control module ( 6 ) and a second amplifier ( 9 ) and a second control module ( 7 ), wherein the first output stage ( 8th ) and the first control block ( 6 ) for driving the first phases (U1, V1, W1) and the second output stage ( 9 ) and the second control module ( 7 ) are provided for driving the second phases (U2, V2, W2). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine erste Spannungsversorgung (14) und eine zweite Spannungsversorgung (15) umfasst, wobei die erste Spannungsversorgung (14) für den ersten Steuerbaustein (6) und die zweite Spannungsversorgung (15) für den zweiten Steuerbaustein (7) vorgesehen ist. Device according to Claim 1, characterized in that the device has a first voltage supply ( 14 ) and a second power supply ( 15 ), wherein the first power supply ( 14 ) for the first control module ( 6 ) and the second power supply ( 15 ) for the second control module ( 7 ) is provided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen ersten Steuerkanal (14) zur Übermittlung von Steuersignalen und einen zweiten Steuerkanal (15) zur Übermittlung von Steuersignalen aufweist, wobei der erste Steuerkanal (14) für den ersten Steuerbaustein (6) und der zweite Steuerkanal (15) für den zweiten Steuerbaustein (7) vorgesehen ist. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the device comprises a first control channel ( 14 ) for the transmission of control signals and a second control channel ( 15 ) for transmitting control signals, wherein the first control channel ( 14 ) for the first control module ( 6 ) and the second control channel ( 15 ) for the second control module ( 7 ) is provided. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerbaustein (8, 9) ein Mikrocontroller oder ein Mikrocomputer ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the control module ( 8th . 9 ) is a microcontroller or a microcomputer. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum hochautomatisierten Fahren geeignet ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device is suitable for highly automated driving. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor erste Phasen (U1, V1, W1) und/oder zweite Phasen (U2, V2, W2) und/oder dritte Phasen und/oder vierte Phasen und/oder fünfte Phasen und/oder eine beliebige Anzahl an Phasen aufweist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the electric motor first phases (U1, V1, W1) and / or second phases (U2, V2, W2) and / or third phases and / or fourth phases and / or fifth phases and / or has any number of phases. Lenkung eines Fahrzeugs umfassend eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Steering a vehicle comprising a device according to one of the preceding claims.
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