DE102020201667A1

DE102020201667A1 - Setting arrangement, method and computer program product for setting a mode of operation of an electric motor for an electromechanical power steering system

Info

Publication number: DE102020201667A1
Application number: DE102020201667.4A
Authority: DE
Inventors: Christopher Kreis; Tobias Sachs; Sebastian Schmidt-Schäfer; Klaas-Simon Jenke; Joachim Thies
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2020-02-11
Filing date: 2020-02-11
Publication date: 2021-08-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einstellanordnung (10) zum Einstellen der Betriebsweise eines Elektromotors (12) in einer elektromechanischen Hilfskraftlenkung (11), wobei der Elektromotor (12) einen Rotor (13) auf einer Rotorwelle (32) und einen Stator (14) umfasst und die Hilfskraftlenkung (11) ein Schneckengetriebe (15) mit einer Schneckenwelle (16) und einem mit der Schneckenwelle (16) in Eingriff stehenden Schneckenrad (17) sowie eine einstückige Antriebswelle (18) umfasst, wobei die Rotorwelle (32) und die Schneckenwelle (16) Bestandteil der Antriebswelle (18) sind, aufweisend eine Motorphasenstrom-Ermittlungseinheit (19) zum Ermitteln von Motorphasenströmen des Elektromotors (12), eine Rotorwinkel-Berechnungseinheit (20) zum Berechnen eines Rotorwinkelwertes unter Verwendung der ermittelten Motorphasenströme, eine Rotorwinkel-Ermittlungseinheit (21) zum Ermitteln eines Referenz-Rotorwinkelwertes mittels eines Rotorlagewinkelsensors (22), eine Kompensationswert-Berechnungseinheit (23) zum Berechnen eines Kompensationswertes unter Verwendung des Rotorwinkelwertes, des Referenz-Rotorwinkelwertes sowie der ermittelten Motorphasenströme, und eine Modifikationseinheit (24) zur Modifikation der Motorphasenströme unter Verwendung des Kompensationswertes für eine Taumelkompensation der Antriebswelle (18). Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug (34), ein Verfahren zum Einstellen der Betriebsweise eines Elektromotors (12) in einer elektromechanischen Hilfskraftlenkung (11), ein Computerprogrammprodukt (30) sowie ein nichtflüchtiges Speichermittel (31) mit einem darauf gespeicherten Computerprogrammprodukt (30).The invention relates to a setting arrangement (10) for setting the mode of operation of an electric motor (12) in an electromechanical power steering system (11), the electric motor (12) comprising a rotor (13) on a rotor shaft (32) and a stator (14) and the power steering (11) comprises a worm gear (15) with a worm shaft (16) and a worm wheel (17) meshing with the worm shaft (16) and a one-piece drive shaft (18), the rotor shaft (32) and the worm shaft ( 16) Components of the drive shaft (18) are, having a motor phase current determination unit (19) for determining motor phase currents of the electric motor (12), a rotor angle calculation unit (20) for calculating a rotor angle value using the determined motor phase currents, a rotor angle determination unit ( 21) for determining a reference rotor angle value by means of a rotor position angle sensor (22), a compensation value calculation unit (23 ) for calculating a compensation value using the rotor angle value, the reference rotor angle value and the determined motor phase currents, and a modification unit (24) for modifying the motor phase currents using the compensation value for a wobble compensation of the drive shaft (18). The invention also relates to a vehicle (34), a method for setting the operating mode of an electric motor (12) in an electromechanical power steering system (11), a computer program product (30) and a non-volatile storage medium (31) with a computer program product (30) stored thereon.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einstellanordnung, ein Verfahren sowie ein Computerprogrammprodukt zum Einstellen der Betriebsweise eines Elektromotors für eine elektromechanische Hilfskraftlenkung. Die Erfindung betrifft ferner ein nichtflüchtiges Speichermittel zum Speichern eines solchen Computerprogrammprodukts sowie ein Fahrzeug mit einer elektromechanischen Hilfskraftlenkung.The present invention relates to a setting arrangement, a method and a computer program product for setting the operating mode of an electric motor for an electromechanical power steering system. The invention also relates to a non-volatile storage means for storing such a computer program product and to a vehicle with an electromechanical power steering system.

Bekannte elektromechanische Hilfskraftlenkungen nach Single-Pinion-Bauweise weisen einen Elektromotor mit einer Rotorwelle und ein Schneckengetriebe mit einer Schneckenwelle auf. Rotorwelle und Schneckenwelle sind in der Regel als separate und kraftschlüssig miteinander verbundene Bauteile ausgestaltet. D.h., eine Antriebswelle, welche die Rotorwelle und die Schneckenwelle umfasst, ist mehrteilig ausgeführt. Die kraftschlüssige Verbindung zwischen der Rotorwelle und der Schneckenwelle kann durch eine mechanische Kupplung ausgeführt sein. Ein Vorteil einer solchen mehrteiligen Ausführung der Antriebswelle ist es, dass eine durch das Schneckengetriebe verursachte Taumelbewegung der Schneckenwelle nicht oder nur wenig störend auf die Rotorwelle übertragen wird. Jedoch ist eine solche Bauweise aufgrund der Kupplung und der daraus resultierenden Anzahl von Einzelteilen komplex, aufwendig in der Montage und deshalb kostenintensiv. Deshalb ist es gewünscht, eine einteilige Antriebswelle für eine gattungsgemäße Hilfskraftlenkung zur Verfügung zu stellen.Known electromechanical power steering systems according to the single pinion design have an electric motor with a rotor shaft and a worm gear with a worm shaft. The rotor shaft and worm shaft are usually designed as separate and non-positively interconnected components. That is, a drive shaft, which comprises the rotor shaft and the worm shaft, is designed in several parts. The non-positive connection between the rotor shaft and the worm shaft can be implemented by a mechanical coupling. One advantage of such a multi-part design of the drive shaft is that a wobbling movement of the worm shaft caused by the worm gear is not transmitted to the rotor shaft or is only transmitted to the rotor shaft in a slightly disruptive manner. However, due to the coupling and the resulting number of individual parts, such a construction is complex, complex to assemble and therefore costly. It is therefore desirable to provide a one-piece drive shaft for a generic power steering system.

Bei einem Single-Pinion-Lenksystem mit einer einteiligen Antriebswelle wird die durch das Schneckengetriebe in die Schneckenwelle eingebrachte Taumelbewegung direkt auf die Rotorwelle und damit auch auf den Rotor des Elektromotors übertragen, der dadurch ein im Vergleich mit einem Lenksystem mit einer mehrteiligen Antriebswelle abweichendes Bewegungsverhalten gegenüber dem Stator und dem Rotorlagesensor zeigt. Insbesondere hat die Verwendung einer einteiligen Antriebswelle aufgrund der Taumelbewegung der Schneckenwelle negative Auswirkungen auf die Haptik und die Akustik der Hilfskraftlenkung.In a single pinion steering system with a one-piece drive shaft, the wobbling movement introduced into the worm shaft by the worm gear is transmitted directly to the rotor shaft and thus also to the rotor of the electric motor, which therefore has a different movement behavior compared to a steering system with a multi-part drive shaft shows the stator and the rotor position sensor. In particular, the use of a one-piece drive shaft has negative effects on the haptics and acoustics of the power steering system due to the wobbling movement of the worm shaft.

Um der vorstehend beschriebenen Problematik Rechnung zu tragen, sind verschiedene mechanische Lösungen bekannt. Außerdem sind softwarebasierte Ansätze bekannt. Aus der DE 112010004195 B4 geht beispielsweise eine elektromechanische Hilfskraftlenkung hervor, bei welcher mittels Software die Betriebsweise eines in der Hilfskraftlenkung verwendeten Elektromotors dahingehend eingestellt werden soll, dass Vibrationen in der Hilfskraftlenkung unterdrückt und/oder kompensiert werden können. Gleichwohl bietet die DE 112010004195 B4 keine zufriedenstellende Lösung zur Vermeidung der negativen Auswirkungen der einteiligen Antriebswelle bei Verwendung derselben in einem Single-Pinion-Lenksystem.Various mechanical solutions are known in order to take account of the problems described above. Software-based approaches are also known. From the DE 112010004195 B4 For example, an electromechanical power steering system emerges in which the operating mode of an electric motor used in the power steering system is to be set by means of software so that vibrations in the power steering system can be suppressed and / or compensated. Nonetheless, the DE 112010004195 B4 not a satisfactory solution for avoiding the negative effects of the one-piece drive shaft when using the same in a single pinion steering system.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, der voranstehend beschriebenen Problematik zumindest teilweise Rechnung zu tragen. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einstellanordnung, ein Verfahren sowie ein Computerprogrammprodukt zur Verfügung zu stellen, mit welchen die negativen Auswirkungen einer einteiligen Antriebswelle bei Verwendung derselben in einem gattungsgemäßen Single-Pinion-Lenksystem verhindert oder zumindest reduziert werden können. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Fahrzeug mit einer solchen Einstellanordnung sowie ein nichtflüchtiges Speichermittel mit einem solchen, darauf gespeicherten Computerprogrammprodukt zur Verfügung zu stellen.The object of the present invention is to at least partially take into account the problems described above. In particular, it is the object of the present invention to provide an adjustment arrangement, a method and a computer program product with which the negative effects of a one-piece drive shaft when used in a generic single pinion steering system can be prevented or at least reduced. A further object of the invention is to provide a vehicle with such an adjustment arrangement and a non-volatile storage means with such a computer program product stored thereon.

Die voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Insbesondere wird die voranstehende Aufgabe durch die Einstellanordnung gemäß Anspruch 1, das Fahrzeug gemäß Anspruch 6, das Verfahren gemäß Anspruch 7, das Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 12 sowie das nichtflüchtige Speichermittel gemäß Anspruch 13 gelöst. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren. Dabei gelten Merkmale, die im Zusammenhang mit der Einstellanordnung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug, dem erfindungsgemäßen Verfahren, dem erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukt, dem erfindungsgemäßen nichtflüchtigen Speichermittel und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen werden kann.The above object is achieved by the claims. In particular, the above object is achieved by the setting arrangement according to claim 1, the vehicle according to claim 6, the method according to claim 7, the computer program product according to claim 12 and the non-volatile storage means according to claim 13. Further advantages of the invention emerge from the subclaims, the description and the figures. Features that are described in connection with the setting arrangement naturally also apply in connection with the vehicle according to the invention, the method according to the invention, the computer program product according to the invention, the non-volatile storage means according to the invention and vice versa, so that reference is always made to the individual aspects of the invention with respect to the disclosure can be.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Einstellanordnung zum Einstellen der Betriebsweise eines Elektromotors in einer elektromechanischen Hilfskraftlenkung bereitgestellt. Der Elektromotor umfasst einen Rotor auf einer Rotorwelle und einen Stator. Die Hilfskraftlenkung umfasst ein Schneckengetriebe mit einer Schneckenwelle und einem mit der Schneckenwelle in Eingriff stehenden Schneckenrad sowie eine einstückige Antriebswelle, wobei die Rotorwelle und die Schneckenwelle Bestandteil der Antriebswelle sind. Die Einstellanordnung umfasst ferner eine Motorphasenstrom-Ermittlungseinheit zum Ermitteln von Motorphasenströmen des Elektromotors, eine Rotorwinkel-Berechnungseinheit zum Berechnen eines Rotorwinkelwertes unter Verwendung der ermittelten Motorphasenströme, eine Rotorwinkel-Ermittlungseinheit zum Ermitteln eines Referenz-Rotorwinkelwertes mittels eines Rotorlagewinkelsensors, eine Kompensationswert-Berechnungseinheit zum Berechnen eines Kompensationswertes unter Verwendung des Rotorwinkelwertes, des Referenz-Rotorwinkelwertes sowie der ermittelten Motorphasenströme, und eine Modifikationseinheit zur Modifikation der Motorphasenströme unter Verwendung des Kompensationswertes für eine Taumelkompensation der Antriebswelle.According to a first aspect of the present invention, a setting arrangement for setting the mode of operation of an electric motor in an electromechanical power steering system is provided. The electric motor includes a rotor on a rotor shaft and a stator. The power steering system comprises a worm gear with a worm shaft and a worm wheel that meshes with the worm shaft, as well as a one-piece drive shaft, the rotor shaft and the worm shaft being part of the drive shaft. The setting arrangement further comprises a motor phase current determination unit for determining motor phase currents of the electric motor, a rotor angle calculation unit for calculating a rotor angle value using the determined motor phase currents, a rotor angle determination unit for determining a reference rotor angle value by means of a rotor position angle sensor, a Compensation value calculation unit for calculating a compensation value using the rotor angle value, the reference rotor angle value and the determined motor phase currents, and a modification unit for modifying the motor phase currents using the compensation value for wobble compensation of the drive shaft.

Die erfindungsgemäße Einstellanordnung ermöglicht eine softwarebasierte und damit kostengünstige Lösung für die mechanische Problematik, die aus der Verwendung der einteiligen bzw. einstückigen Antriebswelle in der gattungsgemäßen Hilfskraftlenkung resultiert. Durch die Verwendung des berechneten Rotorwinkelwertes sowie die ergänzende Verwendung des ermittelten Referenz-Rotorwinkelwertes, kann die zu kompensierende Taumelbewegung der Schneckenwelle bzw. der Antriebswelle besonders genau gegenüber anderen etwaigen Störungen in der Hilfskraftlenkung und/oder in einem Fahrzeug mit der Hilfskraftlenkung abgegrenzt werden. D.h. erfindungsgemäß kann auf vorteilhafte Weise ausgenutzt werden, dass eine Störung, insbesondere in Form einer Schwingung der Schneckenwelle bzw. der Antriebswelle von einem mechanischen Bauteil mit bekannten Eigenschaften verursacht wird und somit bei der Modifikation der Motorphasenströme entsprechend zielgerichtet berücksichtigt werden kann. Durch die bekannten Übersetzungen und Bauteileigenschaften kann ein Frequenzbereich der Schwingung bzw. der Taumelbewegung relativ genau eingegrenzt werden. Damit lässt sich die zu kompensierende Taumelbewegung, wie vorstehend erwähnt, besser gegenüber anderen Störungen abgrenzen und damit auch kompensieren, insbesondere im Vergleich zu Systemen im Stand der Technik, bei welchen Schwingungen und/oder entsprechende Taumelbewegungen in einem bestimmten Frequenzbereich durch Filter grundsätzlich unterdrückt werden sollen. Negativen Auswirkungen auf ein Lenkgefühl kann durch die erfindungsgemäße Lehre deshalb effektiv entgegengewirkt werden.The setting arrangement according to the invention enables a software-based and thus cost-effective solution to the mechanical problems resulting from the use of the one-piece or one-piece drive shaft in the generic power steering system. By using the calculated rotor angle value as well as the additional use of the determined reference rotor angle value, the wobble movement of the worm shaft or the drive shaft to be compensated can be delimited particularly precisely from other possible disturbances in the power steering system and / or in a vehicle with the power steering system. That is to say, according to the invention, it can advantageously be used that a disturbance, in particular in the form of an oscillation of the worm shaft or the drive shaft, is caused by a mechanical component with known properties and can thus be taken into account when modifying the motor phase currents. The known gear ratios and component properties allow a frequency range of the oscillation or the wobbling movement to be limited relatively precisely. As mentioned above, the tumbling movement to be compensated can thus be better delimited from other disturbances and thus also compensated, especially in comparison to systems in the prior art in which vibrations and / or corresponding tumbling movements in a certain frequency range are to be suppressed by filters in principle . Negative effects on a steering feel can therefore be effectively counteracted by the teaching according to the invention.

Darunter, dass die Rotorwinkel-Berechnungseinheit zum Berechnen eines Rotorwinkelwertes unter Verwendung der ermittelten Motorphasenströme konfiguriert ist kann verstanden werden, dass die Rotorwinkel-Berechnungseinheit zum Berechnen eines Rotorwinkelwertes unter direkter oder indirekter Verwendung der ermittelten Motorphasenströme konfiguriert ist. D.h., die ermittelten Motorphasenströme können als Basis für weitere Rechen- und/oder Analyseschritte zur Ermittlung von entsprechenden Rechen- und/oder Analyseergebnissen verwendet werden, wobei der Rotorwinkelwert unter Verwendung dieser Rechen- und/oder Analyseergebnisse berechnet wird. Selbiges gilt in analoger Weise mit Bezug auf die Kompensationswert-Berechnungseinheit zum Berechnen eines Kompensationswertes unter Verwendung des Rotorwinkelwertes, des Referenz-Rotorwinkelwertes sowie der ermittelten Motorphasenströme und die Modifikationseinheit zur Modifikation der Motorphasenströme unter Verwendung des Kompensationswertes für eine Taumelkompensation der Antriebswelle. Darüber hinaus ist darunter, dass die ermittelten Motorphasenströme, der Rotorwinkelwert, der Referenz-Rotorwinkelwert und/oder der Kompensationswert verwendet werden, zu verstehen, dass wenigstens diese Werte für die jeweilige Berechnung und/oder eine zugehörige Analyse verwendet werden. D.h., neben den erwähnten, zu verwendenden Werten und/oder Strömen können noch weitere Werte und/oder Parameter für die jeweilige Berechnung und/oder Analyse verwendet werden.The fact that the rotor angle calculation unit is configured to calculate a rotor angle value using the determined motor phase currents can be understood to mean that the rotor angle calculation unit is configured to calculate a rotor angle value using the determined motor phase currents directly or indirectly. That is, the determined motor phase currents can be used as a basis for further computing and / or analysis steps to determine corresponding computation and / or analysis results, the rotor angle value being calculated using these computation and / or analysis results. The same applies in an analogous manner with regard to the compensation value calculation unit for calculating a compensation value using the rotor angle value, the reference rotor angle value and the determined motor phase currents and the modification unit for modifying the motor phase currents using the compensation value for wobble compensation of the drive shaft. In addition, this means that the determined motor phase currents, the rotor angle value, the reference rotor angle value and / or the compensation value are used, meaning that at least these values are used for the respective calculation and / or an associated analysis. That is, in addition to the mentioned values and / or currents to be used, further values and / or parameters can also be used for the respective calculation and / or analysis.

Unter den ermittelten Motorphasenströmen können Motorstrom-Messwerte und/oder Motorspannungs-Messwerte verstanden werden. Die Einstellanordnung ist vorzugsweise zum Einstellen der Betriebsweise des Elektromotors zum entsprechenden Ansteuern der Hilfskraftlenkung konfiguriert. D.h., mittels der Einstellanordnung können Betriebsparameter des Elektromotors eingestellt werden um dadurch wiederum die Funktion der elektromechanischen Hilfskraftlenkung wie gewünscht zu beeinflussen.The determined motor phase currents can be understood to mean motor current measured values and / or motor voltage measured values. The setting arrangement is preferably configured to set the mode of operation of the electric motor for the corresponding control of the power steering system. That is, the operating parameters of the electric motor can be set by means of the setting arrangement in order to in turn influence the function of the electromechanical power steering as desired.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass die Einstellanordnung bei grundsätzlich jedem für gattungsgemäße Hilfskraftlenkungen verwendbaren Elektromotor, insbesondere auch bei Elektromotoren mit unterschiedlichen Polpaarzahlen, implementierbar ist. Bestehende Hilfskraftlenkungssysteme und/oder ein zugehöriges Steuergerät können mit der vorgeschlagenen Einstellanordnung demnach relativ einfach nachgerüstet werden. Die Erstbedatung der Kompensationswert-Berechnungseinheit und/oder einer zugehörigen Kompensationsfunktion kann während einer Erstinbetriebnahme der Einstellanordnung in der Produktion ermittelt und auf einem geeigneten Speichermittel abgespeichert werden.Another advantage of the present invention is that the setting arrangement can be implemented in basically any electric motor that can be used for generic power steering systems, in particular also in electric motors with different numbers of pole pairs. Existing power steering systems and / or an associated control device can therefore be retrofitted relatively easily with the proposed setting arrangement. The initial data entry of the compensation value calculation unit and / or an associated compensation function can be determined during the initial start-up of the setting arrangement in production and stored in a suitable storage means.

Unter dem Ermitteln der Motorphasenströme des Elektromotors kann ein Ermitteln und/oder Analysieren der Motorphasenströme des Elektromotors verstanden werden. Im Rahmen der Analyse können beispielsweise ermittelte Motorphasenströme für die weitere Verwendung in der Kompensationswert-Berechnungseinheit analysiert, ausgewertet und/oder aufbereitet werden.Determining the motor phase currents of the electric motor can be understood to mean determining and / or analyzing the motor phase currents of the electric motor. As part of the analysis, for example, determined motor phase currents can be analyzed, evaluated and / or processed for further use in the compensation value calculation unit.

Die Rotorwinkel-Ermittlungseinheit kann zum Ermitteln des Referenz-Rotorwinkelwertes durch Auswerten des Rotorlagewinkelsensors konfiguriert sein. Unter dem Rotorwinkelwert kann ein Rotorwinkelsignal mit dem Rotorwinkelwert verstanden werden. Entsprechendes gilt für den Referenz-Rotorwinkelwert, unter welchem ein Referenzsignal mit dem Referenz-Rotorwinkelwert verstanden werden kann. Unter dem Kompensationswert kann analog ein Kompensationssignal mit dem Kompensationswert verstanden werden. Die jeweils genannten Werte sind ferner nicht auf einzelne Werte beschränkt, sondern könnten jeweils mehrere Werte, Signale, Wertereihen, Signalfolgen und/oder Funktionen umfassen.The rotor angle determination unit can be configured to determine the reference rotor angle value by evaluating the rotor position angle sensor. The rotor angle value can be understood to mean a rotor angle signal with the rotor angle value. The same applies to the reference rotor angle value, by which a reference signal with the reference rotor angle value can be understood. Analogously, the compensation value can be understood to mean a compensation signal with the compensation value. The values mentioned in each case are furthermore not restricted to individual values, but could each comprise a plurality of values, signals, series of values, signal sequences and / or functions.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass eine Einstellanordnung eine Normierungseinheit zur Normierung einer Maximalspannung in einer Amplitude des Referenz-Rotorlagewinkelwertes aufweist. Durch eine solche Normierung kann ein Amplitudenfehler ausgeglichen werden. D.h., mittels der Normierungseinheit kann ein Amplitudenfehler des berechneten Rotorwinkelwertes bzw. eines entsprechenden Rotorlagesensorsignals durch Normierung der Maximalspannung in der Amplitude kompensiert werden. Dadurch lässt sich der ermittelte Referenz-Rotorwinkelwert besser mit dem berechneten Rotorwinkelwert abgleichen und/oder für das Berechnen des Kompensationswertes verwenden.According to a further embodiment of the present invention, it is possible for a setting arrangement to have a normalization unit for normalizing a maximum voltage in an amplitude of the reference rotor position angle value. Such a normalization can compensate for an amplitude error. That is, by means of the normalization unit, an amplitude error in the calculated rotor angle value or a corresponding rotor position sensor signal can be compensated for by normalizing the maximum voltage in the amplitude. As a result, the determined reference rotor angle value can be better compared with the calculated rotor angle value and / or used for calculating the compensation value.

Ferner ist es möglich, dass eine erfindungsgemäße Einstellanordnung eine Vergleichseinheit zum Erstellen eines Vergleichswertes unter Verwendung des Rotorwinkelwertes und des Referenz-Rotorwinkelwertes aufweist, wobei die Kompensationswert-Berechnungseinheit zum Berechnen des Kompensationswertes unter Verwendung des Vergleichswertes konfiguriert ist. Mit Hilfe des Vergleichswertes kann eine Abweichung vom Referenz-Rotorwinkelwert bzw. einem entsprechenden Referenzsignal ermittelt werden, welche zur beschleunigten und/oder genaueren Berechnung des Kompensationswertes beitragen kann. Unter Verwendung und/oder Berücksichtigung des Vergleichswertes kann beispielsweise entschieden werden, ob weitere Rechenschritte und/oder beispielsweise Filtervorgänge nötig sind, bevor der berechnete Rotorwinkelwert für die Berechnung des Kompensationswertes verwendet wird. Der Vergleichswert kann, wie vorstehend bereits zu den anderen Werten erwähnt, mehrere Werte, Signale, Wertereihen, Signalfolgen und/oder Funktionen umfassen.Furthermore, it is possible that an adjustment arrangement according to the invention has a comparison unit for creating a comparison value using the rotor angle value and the reference rotor angle value, the compensation value calculation unit being configured to calculate the compensation value using the comparison value. With the aid of the comparison value, a deviation from the reference rotor angle value or a corresponding reference signal can be determined, which can contribute to the accelerated and / or more precise calculation of the compensation value. Using and / or taking into account the comparison value, it can be decided, for example, whether further computing steps and / or, for example, filter processes are necessary before the calculated rotor angle value is used for calculating the compensation value. As already mentioned above for the other values, the comparison value can comprise a plurality of values, signals, series of values, signal sequences and / or functions.

Darüber hinaus kann eine Einstellanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Entscheidungseinheit aufweisen zum Entscheiden, ob eine Anpassung des Vergleichswertes erforderlich ist, bevor der Vergleichswert zum Berechnen des Kompensationswertes verwendet wird, und zwar unter Verwendung eines Temperaturwertes einer Temperatur in und/oder an der Hilfskraftlenkung und/oder eines Verschleißwertes für einen Verschleißzustand wenigstens eines Funktionsbauteils der Hilfskraftlenkung. Bei umfangreichen experimentellen Versuchen im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich herausgestellt, dass die Berücksichtigung dieser Parameter und/oder Einflussfaktoren zu einer verbesserten Berechenbarkeit des Kompensationswertes beitragen, wodurch wiederum eine verbesserte Kompensation der Taumelbewegung der Antriebswelle erreicht werden kann.In addition, a setting arrangement according to the present invention can have a decision unit for deciding whether an adjustment of the comparison value is necessary before the comparison value is used to calculate the compensation value, specifically using a temperature value of a temperature in and / or on the power steering system and / or a wear value for a state of wear of at least one functional component of the power steering system. Extensive experimental tests within the scope of the present invention have shown that taking these parameters and / or influencing factors into account contribute to improved calculability of the compensation value, which in turn enables improved compensation of the wobbling movement of the drive shaft to be achieved.

Weiterhin kann eine erfindungsgemäße Einstellanordnung eine Frequenzberechnungseinheit zum Berechnen einer Frequenz von Oberwellen in den Motorphasenströmen sowie eine Frequenzmodulationseinheit zum Modulieren einer Spannung der berechneten Frequenz zum Erstellen eines invertierten Frequenzwertes aufweisen, wobei die Kompensationswert-Berechnungseinheit zum Berechnen des Kompensationswertes unter Verwendung des invertierten Frequenzwertes konfiguriert ist. Unter Verwendung der Oberwellen, insbesondere von vordefinierten und/oder charakteristischen Oberwellen der Motorphasenströme lässt sich bereits eine relativ genaue Vorberechnung des tatsächlichen Rotorwinkels durchführen. Unter Verwendung des invertierten Frequenzwertes werden die Motorphasenströme und/oder - spannungen und/oder die charakteristischen Oberwellen der Motorphasenströme sozusagen indirekt für das Berechnen des Kompensationswertes verwendet.Furthermore, a setting arrangement according to the invention can have a frequency calculation unit for calculating a frequency of harmonics in the motor phase currents and a frequency modulation unit for modulating a voltage of the calculated frequency to create an inverted frequency value, the compensation value calculation unit being configured to calculate the compensation value using the inverted frequency value. Using the harmonics, in particular predefined and / or characteristic harmonics of the motor phase currents, a relatively precise precalculation of the actual rotor angle can already be carried out. Using the inverted frequency value, the motor phase currents and / or voltages and / or the characteristic harmonics of the motor phase currents are used indirectly, so to speak, for calculating the compensation value.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug mit einer elektromechanischen Hilfskraftlenkung zur Verfügung gestellt. Die Hilfskraftlenkung weist einen Elektromotor mit einem Rotor auf einer Rotorwelle und einem Stator auf. Die Hilfskraftlenkung weist ein Schneckengetriebe mit einer Schneckenwelle und einem mit der Schneckenwelle in Eingriff stehenden Schneckenrad sowie eine einstückige Antriebswelle auf. Die Rotorwelle und die Schneckenwelle sind Bestandteil der Antriebswelle. Das Fahrzeug weist ferner eine wie vorstehend erläuterte Einstellanordnung zum Einstellen der Betriebsweise des Elektromotors auf. Damit bringt das erfindungsgemäße Fahrzeug die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf die erfindungsgemäße Einstellanordnung beschrieben worden sind. Unter dem Fahrzeug ist insbesondere ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise ein Straßenfahrzeug, beispielsweise ein PKW oder ein Last- und/oder Baufahrzeug zu verstehen. Ebenso kann unter dem Fahrzeug ein Roboter verstanden werden. Unter der einteiligen Antriebswelle kann eine einstückige und/oder monolithische Antriebswelle, also eine Antriebswelle, die vorzugsweise aus einem Guss gefertigt ist, verstanden werden.According to a further aspect of the present invention, a vehicle with an electromechanical power steering system is provided. The power steering system has an electric motor with a rotor on a rotor shaft and a stator. The power steering system has a worm gear with one worm shaft and one with the worm shaft Engaging standing worm wheel and a one-piece drive shaft. The rotor shaft and the worm shaft are part of the drive shaft. The vehicle also has a setting arrangement as explained above for setting the mode of operation of the electric motor. The vehicle according to the invention thus brings the same advantages as have been described in detail with reference to the adjustment arrangement according to the invention. The vehicle is to be understood in particular as a motor vehicle, preferably a road vehicle, for example a car or a truck and / or construction vehicle. A robot can also be understood by the vehicle. The one-piece drive shaft can be understood to mean a one-piece and / or monolithic drive shaft, that is to say a drive shaft which is preferably made from one casting.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Einstellen der Betriebsweise eines Elektromotors in einer elektromechanischen Hilfskraftlenkung zur Verfügung gestellt, wobei der Elektromotor einen Rotor auf einer Rotorwelle und einen Stator umfasst und die Hilfskraftlenkung ein Schneckengetriebe mit einer Schneckenwelle und einem mit der Schneckenwelle in Eingriff stehenden Schneckenrad sowie eine einstückige Antriebswelle umfasst, und wobei die Rotorwelle und die Schneckenwelle Bestandteil der Antriebswelle sind. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

- Ermitteln von Motorphasenströmen des Elektromotors durch eine Motorphasenstrom-Ermittlungseinheit,
- Berechnen eines Rotorwinkelwertes durch eine Rotorwinkel-Berechnungseinheit unter Verwendung der ermittelten Motorphasenströme,
- Ermitteln eines Referenz-Rotorwinkelwertes durch eine Rotorwinkel-Ermittlungseinheit unter Verwendung eines Rotorlagewinkelsensors,
- Berechnen eines Kompensationswertes durch eine Kompensationswert-Berechnungseinheit unter Verwendung des Rotorwinkelwertes, des Referenz-Rotorwinkelwertes sowie der ermittelten Motorphasenströme, und
- Modifikation der Motorphasenströme durch eine Modifikationseinheit unter Verwendung des Kompensationswertes für eine Taumelkompensation der Antriebswelle.

According to a further aspect of the present invention, a method for setting the mode of operation of an electric motor in an electromechanical power steering system is provided, the electric motor comprising a rotor on a rotor shaft and a stator and the power steering system comprising a worm gear with a worm shaft and one with the worm shaft Engaging worm wheel and a one-piece drive shaft comprises, and wherein the rotor shaft and the worm shaft are part of the drive shaft. The procedure consists of the following steps:

- Determination of motor phase currents of the electric motor by a motor phase current determination unit,
- Calculation of a rotor angle value by a rotor angle calculation unit using the determined motor phase currents,
- Determination of a reference rotor angle value by a rotor angle determination unit using a rotor position angle sensor,
Calculation of a compensation value by a compensation value calculation unit using the rotor angle value, the reference rotor angle value and the determined motor phase currents, and
Modification of the motor phase currents by a modification unit using the compensation value for a wobble compensation of the drive shaft.

Damit bringt auch das Verfahren die vorstehend beschriebenen Vorteile mit sich.The method thus also has the advantages described above.

Außerdem ist es möglich, dass bei einem Verfahren mittels einer Normierungseinheit eine Maximalspannung in einer Amplitude des Referenz-Rotorlagewinkelwertes normiert wird. Ferner kann mittels einer Vergleichseinheit ein Vergleichswert unter Verwendung des Rotorwinkelwertes und des Referenz-Rotorwinkelwertes erstellt werden, wobei mittels der Kompensationswert-Berechnungseinheit der Kompensationswert unter Verwendung des Vergleichswertes berechnet wird. Darüber hinaus kann mittels einer Entscheidungseinheit unter Verwendung eines Temperaturwertes einer Temperatur in und/oder an der Hilfskraftlenkung und/oder eines Verschleißwertes für einen Verschleißzustand wenigstens eines Funktionsbauteils der Hilfskraftlenkung entschieden werden, ob eine Anpassung des Vergleichswertes erforderlich ist, bevor der Vergleichswert zum Berechnen des Kompensationswertes verwendet wird. Hierbei oder allgemein kann es von Vorteil sein, wenn eine während des Einstellverfahrens auftretende Abweichung zwischen den Werten und/oder den zugehörigen Signalen ständig und/oder kontinuierlich nachgeführt wird, sodass beispielsweise der Verschleißzustand und/oder der Temperatureinfluss berücksichtigt und/oder entsprechend kompensiert werden können. Weiterhin ist es bei einem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, dass mittels einer Frequenzberechnungseinheit eine Frequenz von charakteristischen Oberwellen in den Motorphasenströmen berechnet wird und mittels einer Frequenzmodulationseinheit eine Spannung der berechneten Frequenz zum Erstellen eines invertierten Frequenzwertes moduliert wird, wobei mittels der Kompensationswert-Berechnungseinheit der Kompensationswert unter Verwendung des invertierten Frequenzwertes berechnet wird.In addition, it is possible in a method for a maximum voltage to be normalized in an amplitude of the reference rotor position angle value by means of a normalization unit. Furthermore, a comparison value can be created by means of a comparison unit using the rotor angle value and the reference rotor angle value, the compensation value being calculated using the comparison value by means of the compensation value calculation unit. In addition, a decision unit using a temperature value of a temperature in and / or on the power steering system and / or a wear value for a state of wear of at least one functional component of the power steering system can be used to decide whether an adjustment of the comparison value is necessary before the comparison value is used to calculate the compensation value is used. Here or in general, it can be advantageous if a discrepancy between the values and / or the associated signals occurring during the setting process is continuously and / or continuously tracked so that, for example, the state of wear and / or the influence of temperature can be taken into account and / or compensated accordingly . Furthermore, it is possible with a method according to the invention that a frequency of characteristic harmonics in the motor phase currents is calculated by means of a frequency calculation unit and a voltage of the calculated frequency is modulated by means of a frequency modulation unit to create an inverted frequency value, the compensation value using the compensation value calculation unit of the inverted frequency value is calculated.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogrammprodukts durch einen Computer diesen veranlassen, ein wie vorstehend im Detail beschriebenes Verfahren, insbesondere in einem Fahrzeug, auszuführen. Zudem kann ein nichtflüchtiges Speichermittel mit einem darauf gespeicherten solchen Computerprogrammprodukt bereitgestellt werden. Damit weisen auch das Computerprogrammprodukt und das Speichermittel die vorstehend beschriebenen Vorteile auf.Another aspect of the present invention relates to a computer program product, comprising instructions which, when the computer program product is executed by a computer, cause the computer to execute a method as described in detail above, in particular in a vehicle. In addition, a non-volatile storage means can be provided with such a computer program product stored thereon. The computer program product and the storage means thus also have the advantages described above.

Das Computerprogrammprodukt kann als computerlesbarer Anweisungscode in jeder geeigneten Programmiersprache wie beispielsweise in JAVA, C++, C# und/oder Python implementiert sein. Das Computerprogrammprodukt kann auf einem computerlesbaren Speichermedium wie einer Datendisk, einem Wechsellaufwerk, einem flüchtigen oder dem nichtflüchtigen Speichermittel, oder einem Prozessor abgespeichert sein. Der Anweisungscode kann einen Computer oder andere programmierbare Geräte wie ein Steuergerät des Fahrzeugs derart programmieren und/oder ansteuern, dass die gewünschten Funktionen ausgeführt werden. Ferner kann das Computerprogrammprodukt in einem Netzwerk wie beispielsweise dem Internet bereitgestellt werden oder sein, von dem es bei Bedarf von einem Nutzer, beispielsweise einem Fahrer des Fahrzeugs oder einer nichtmenschlichen Vorrichtung des Fahrzeugs heruntergeladen werden kann. Das Computerprogrammprodukt kann sowohl mittels einer Software, als auch mittels einer oder mehrerer spezieller elektronischer Schaltungen, d.h. in Hardware oder in beliebig hybrider Form, d.h. mittels Software-Komponenten und Hardware-Komponenten, realisiert werden oder sein.The computer program product can be implemented as computer-readable instruction code in any suitable programming language such as, for example, JAVA, C ++, C # and / or Python. The computer program product can be stored on a computer-readable storage medium such as a data disc, a removable drive, a volatile or the non-volatile storage medium, or a processor. The instruction code can program and / or control a computer or other programmable device such as a control unit of the vehicle in such a way that the desired functions are carried out. Furthermore, the computer program product can be provided or be provided in a network such as the Internet, for example, from which it can be downloaded as required by a user, for example a driver of the vehicle or a non-human device of the vehicle. The computer program product can be or be implemented both by means of software and by means of one or more special electronic circuits, i.e. in hardware or in any hybrid form, i.e. by means of software components and hardware components.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Figuren hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein.Further measures improving the invention emerge from the following description of various exemplary embodiments of the invention, which are shown schematically in the figures. All of the features and / or advantages arising from the claims, the description or the figures, including structural details and spatial arrangements, can be essential to the invention both individually and in the various combinations.

Es zeigen jeweils schematisch:

1 eine Darstellung einer elektromechanischen Hilfskraftlenkung mit einer Einstellanordnung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und
2 ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Hilfskraftlenkung einschließlich der zugehörigen Einstellanordnung, und
3 ein Flussdiagramm zum Erläutern eines Verfahren gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

They each show schematically:

1 an illustration of an electromechanical power steering system with an adjustment arrangement according to a preferred embodiment of the present invention, and
2 a vehicle with a power steering system according to the invention including the associated adjustment arrangement, and
3 a flow chart for explaining a method according to a preferred embodiment of the present invention.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 3 jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Elements with the same function and mode of operation are in the 1 until 3 each provided with the same reference numerals.

1 zeigt eine Einstellanordnung 10 und eine mit der Einstellanordnung 10 in Signalverbindung stehende elektromechanischen Hilfskraftlenkung 11. Die Hilfskraftlenkung 11 weist einen Elektromotor 12 auf, der einen auf einer Rotorwelle 32 positionierten Rotor 13 und einen Stator 14 umfasst. Die Hilfskraftlenkung 11 umfasst ferner ein Schneckengetriebe 15 mit einer Schneckenwelle 16 und einem mit der Schneckenwelle 16 in Eingriff stehenden Schneckenrad 17. Außerdem weist die Hilfskraftlenkung 11 eine einstückige Antriebswelle 18 auf, wobei die Rotorwelle 32 und die Schneckenwelle 16 Bestandteil dieser Antriebswelle 18 sind. Der in 1 gezeigte Elektromotor 13 weist ferner einen Rotorlagewinkelsensor 22 auf, der an einem Endabschnitt der Rotorwelle 32 bzw. der Antriebswelle 16 angeordnet ist. Mit Hilfe des Rotorlagewinkelsensors kann die Rotorlage bzw. ein entsprechender Rotorwinkelwert mit Hilfe des magnetoresisitiven Effekts gemessen bzw. ermittelt werden. Der Rotorlagewinkelsensor 22 weist hierfür einen Magnet auf, der am Wellenende der Rotorwelle 32 angeordnet ist und über einer Auswerteelektronik eines Steuergerätes 33 des Elektromotors 12 rotiert bzw. rotierbar gelagert ist. 1 shows an adjustment arrangement 10 and one with the adjustment assembly 10 signal-connected electromechanical power steering 11 . The power steering 11 has an electric motor 12th on, the one on a rotor shaft 32 positioned rotor 13th and a stator 14th includes. The power steering 11 further comprises a worm gear 15th with a worm shaft 16 and one with the worm shaft 16 meshing worm wheel 17th . In addition, the power steering 11 a one-piece drive shaft 18th on, with the rotor shaft 32 and the worm shaft 16 Part of this drive shaft 18th are. The in 1 shown electric motor 13th also has a rotor position angle sensor 22nd on, which is at one end portion of the rotor shaft 32 or the drive shaft 16 is arranged. With the aid of the rotor position angle sensor, the rotor position or a corresponding rotor angle value can be measured or determined with the aid of the magnetoresistive effect. The rotor position angle sensor 22nd has for this purpose a magnet that is attached to the shaft end of the rotor shaft 32 is arranged and above evaluation electronics of a control unit 33 of the electric motor 12th rotated or rotatably mounted.

Die in 1 gezeigte Einstellanordnung 10 weist eine Motorphasenstrom-Ermittlungseinheit 19 zum Ermitteln von Motorphasenströmen des Elektromotors 12, eine Rotorwinkel-Berechnungseinheit 20 zum Berechnen eines Rotorwinkelwertes unter Verwendung der ermittelten Motorphasenströme, eine Rotorwinkel-Ermittlungseinheit 21 zum Ermitteln eines Referenz-Rotorwinkelwertes mittels eines Rotorlagewinkelsensors 22, eine Kompensationswert-Berechnungseinheit 23 zum Berechnen eines Kompensationswertes unter Verwendung des Rotorwinkelwertes, des Referenz-Rotorwinkelwertes sowie der ermittelten Motorphasenströme, und eine Modifikationseinheit 24 zur Modifikation der Motorphasenströme unter Verwendung des Kompensationswertes für eine Taumelkompensation der Antriebswelle 18 auf. Außerdem weist die Einstellanordnung 10 eine Normierungseinheit 25 zur Normierung einer Maximalspannung in einer Amplitude des Referenz-Rotorlagewinkelwertes und eine Vergleichseinheit 26 zum Erstellen eines Vergleichswertes unter Verwendung des Rotorwinkelwertes und des Referenz-Rotorwinkelwertes auf, wobei die Kompensationswert-Berechnungseinheit 23 ferner zum Berechnen des Kompensationswertes unter Verwendung des Vergleichswertes konfiguriert ist.In the 1 Adjustment arrangement shown 10 has a motor phase current determination unit 19th for determining the motor phase currents of the electric motor 12th , a rotor angle calculation unit 20th for calculating a rotor angle value using the determined motor phase currents, a rotor angle determining unit 21 for determining a reference rotor angle value by means of a rotor position angle sensor 22nd , a compensation value calculating unit 23 for calculating a compensation value using the rotor angle value, the reference rotor angle value and the determined motor phase currents, and a modification unit 24 to modify the motor phase currents using the compensation value for a wobble compensation of the drive shaft 18th on. In addition, the adjustment arrangement 10 a normalization unit 25th for normalizing a maximum voltage in an amplitude of the reference rotor position angle value and a comparison unit 26th for creating a comparison value using the rotor angle value and the reference rotor angle value, wherein the compensation value calculation unit 23 is further configured to calculate the compensation value using the comparison value.

Darüber hinaus umfasst die Einstellanordnung 10 eine Entscheidungseinheit 29 zum Entscheiden, ob eine Anpassung des Vergleichswertes erforderlich ist, bevor der Vergleichswert zum Berechnen des Kompensationswertes verwendet wird, und zwar unter Verwendung eines Temperaturwertes an Funktionsbauteilen der Hilfskraftlenkung 11 sowie eines Verschleißwertes für einen Verschleißzustand von Funktionsbauteilen der Hilfskraftlenkung 11.In addition, the adjustment assembly includes 10 a decision-making unit 29 for deciding whether an adaptation of the comparison value is necessary before the comparison value is used to calculate the compensation value, specifically using a temperature value on functional components of the power steering system 11 and a wear value for a state of wear of functional components of the power steering system 11 .

Außerdem umfasst die Einstellanordnung 10 eine Frequenzberechnungseinheit 27 zum Berechnen einer Frequenz von Oberwellen in den Motorphasenströmen sowie eine Frequenzmodulationseinheit 28 zum Modulieren einer Spannung der berechneten Frequenz zum Erstellen eines invertierten Frequenzwertes, wobei die Kompensationswert-Berechnungseinheit 23 ferner zum Berechnen des Kompensationswertes unter Verwendung des invertierten Frequenzwertes konfiguriert ist.The adjustment assembly also includes 10 a frequency calculation unit 27 for calculating a frequency of harmonics in the motor phase currents and a frequency modulation unit 28 for modulating a voltage of the calculated frequency to produce an inverted frequency value, wherein the compensation value calculating unit 23 is further configured to calculate the compensation value using the inverted frequency value.

Die gezeigte Einstellanordnung 10 steht mit einem nichtflüchtigen Speichermittel 31 in Signalverbindung, auf welchem ein Computerprogrammprodukt 30 installiert ist. Das Computerprogrammprodukt 30 umfasst Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogrammprodukts 30 durch einen Computer diesen veranlassen, ein Verfahren zum Einstellen der Betriebsweise des Elektromotors 12 in der elektromechanischen Hilfskraftlenkung 11 auszuführen.The adjustment arrangement shown 10 stands with a non-volatile storage medium 31 in signal connection on which a computer program product 30th installed. The computer program product 30th includes instructions that are used in the execution of the computer program product 30th cause by a computer this, a method for setting the operating mode of the electric motor 12th in the electromechanical power steering 11 to execute.

In 2 ist ein Fahrzeug 34 in Form eines PKWs dargestellt. Das gezeigte Fahrzeug 34 weist eine wie mit Bezug auf 1 beschriebene elektromechanische Hilfskraftlenkung 11 auf, die mit der Einstellanordnung 10 in Signalverbindung steht. So weist das Fahrzeug 34 auch den in 1 erläuterten Elektromotor 12 sowie das Schneckengetriebe 15 auf. Die einteilige Antriebswelle 18 der Hilfskraftlenkung 11 umfasst demnach sowohl die Rotorwelle 32 als auch die Schneckenwelle 16.In 2 is a vehicle 34 shown in the form of a car. The vehicle shown 34 has a like with reference 1 described electromechanical power steering 11 on that with the adjustment assembly 10 is in signal connection. So shows the vehicle 34 also the in 1 explained electric motor 12th as well as the worm gear 15th on. The one-piece drive shaft 18th the power steering 11 therefore includes both the rotor shaft 32 as well as the worm shaft 16 .

Mit Bezug auf 3 wird anschließend ein Verfahren zum Einstellen der Betriebsweise eines Elektromotors 12 in einer elektromechanischen Hilfskraftlenkung 11 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben. So werden zunächst Motorphasenströme des Elektromotors 12 durch die Motorphasenstrom-Ermittlungseinheit 19 ermittelt. Anschließend wird unter Verwendung der ermittelten Motorphasenströme durch die Rotorwinkel-Berechnungseinheit 20 ein Rotorwinkelwert berechnet. Außerdem wird mittels der Frequenzberechnungseinheit 27 eine Frequenz von charakteristischen Oberwellen in den Motorphasenströmen berechnet. Darüber hinaus wird mittels der Frequenzmodulationseinheit 28 eine Spannung der berechneten Frequenz zum Erstellen eines invertierten Frequenzwertes moduliert.Regarding 3 then describes a method for setting the operating mode of an electric motor 12th in an electromechanical power steering 11 described according to a preferred embodiment. So first motor phase currents of the electric motor 12th by the motor phase current determination unit 19th determined. The rotor angle calculation unit then uses the determined motor phase currents 20th a rotor angle value is calculated. In addition, the frequency calculation unit 27 calculates a frequency of characteristic harmonics in the motor phase currents. In addition, the frequency modulation unit 28 modulates a voltage of the calculated frequency to produce an inverted frequency value.

Zumindest vorübergehend gleichzeitig wird ein Referenz-Rotorwinkelwert durch die Rotorwinkel-Ermittlungseinheit 21 unter Verwendung des Rotorlagewinkelsensors 22 ermittelt. Anschließend wird eine Maximalspannung in einer Amplitude des Referenz-Rotorlagewinkelwertes mittels der Normierungseinheit 25 normiert. Nun kann mittels der Vergleichseinheit 26 ein Vergleichswert unter Verwendung des Rotorwinkelwertes und des Referenz-Rotorwinkelwertes erstellt werden. D.h., es wird ein Abgleich zwischen dem berechneten Rotorwinkelwert und dem ermittelten und normierten Rotorwinkelwert bzw. dem Referenz-Rotorwinkelwert durchgeführt. Nach dem Abgleich wird mittels der Entscheidungseinheit 29 unter Verwendung eines Temperaturwertes einer Temperatur eines Funktionsbauteils der Hilfskraftlenkung 11 sowie eines Verschleißwertes für einen Verschleißzustand eines Funktionsbauteils der Hilfskraftlenkung 11 entschieden, ob eine Anpassung des Vergleichswertes erforderlich ist, bevor der Vergleichswert zum Berechnen des Kompensationswertes verwendet wird.At least temporarily at the same time, a reference rotor angle value is obtained by the rotor angle determination unit 21 using the rotor position angle sensor 22nd determined. A maximum voltage is then determined in an amplitude of the reference rotor position angle value by means of the normalization unit 25th normalized. Now, by means of the comparison unit 26th a comparison value can be created using the rotor angle value and the reference rotor angle value. In other words, a comparison is carried out between the calculated rotor angle value and the ascertained and normalized rotor angle value or the reference rotor angle value. After the comparison, the decision unit 29 using a temperature value of a temperature of a functional component of the power steering system 11 and a wear value for a state of wear of a functional component of the power steering system 11 decided whether an adjustment of the comparison value is necessary before the comparison value is used to calculate the compensation value.

Nun wird mittels der Kompensationswert-Berechnungseinheit 23 der Kompensationswert unter Verwendung des Vergleichswertes sowie des invertierten Frequenzwertes berechnet. Daraufhin werden mittels der Modifikationseinheit 24 die Motorphasenströme, unter Verwendung des Kompensationswertes, für eine Taumelkompensation der Antriebswelle 18, modifiziert. D.h., die Betriebsweise des Elektromotor 12 wird zur Kompensation der Taumelbewegung der Schneckenwelle 16 bzw. der Antriebswelle 18 modifiziert. Unter der Kompensation der Taumelbewegung ist hierbei nicht zu verstehen, dass das Taumeln der Schneckenwelle 16 bzw. der Antriebswelle 18 als solches kompensiert oder mechanisch beeinflusst wird, sondern dass die Auswirkung der Taumelbewegung auf die Haptik und/oder das Geräusch der Hilfskraftlenkung 11 durch ein geeignetes Einstellen der Betriebsweise des Elektromotors 12 kompensiert oder beeinflusst wird.Now, by means of the compensation value calculation unit 23 the compensation value is calculated using the comparison value and the inverted frequency value. The modification unit 24 the motor phase currents, using the compensation value, for a wobble compensation of the drive shaft 18th , modified. That is, the mode of operation of the electric motor 12th is used to compensate for the wobbling movement of the worm shaft 16 or the drive shaft 18th modified. The compensation of the wobbling movement is not to be understood here as the wobbling of the worm shaft 16 or the drive shaft 18th as such is compensated or mechanically influenced, but that the effect of the tumbling movement on the haptics and / or the noise of the power steering 11 by suitably setting the operating mode of the electric motor 12th is compensated or influenced.

Die Erfindung lässt neben den dargestellten Ausführungsformen weitere Gestaltungsgrundsätze zu. D.h., die Erfindung soll nicht auf die mit Bezug auf die Figuren erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt betrachtet werden.In addition to the illustrated embodiments, the invention allows further design principles. That is to say, the invention should not be viewed as restricted to the exemplary embodiments explained with reference to the figures.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010: EinstellanordnungAdjustment arrangement
1111: HilfskraftlenkungPower steering
1212th: ElektromotorElectric motor
1313th: Rotorrotor
1414th: Statorstator
1515th: SchneckengetriebeWorm gear
1616: SchneckenwelleWorm shaft
1717th: SchneckenradWorm wheel
1818th: Antriebswelledrive shaft
1919th: Motorphasenstrom-AnalyseeinheitMotor phase current analysis unit
2020th: Rotorwinkel-BerechnungseinheitRotor angle calculation unit
2121: Rotorwinkel-ErmittlungseinheitRotor angle determination unit
2222nd: RotorlagewinkelsensorRotor position angle sensor
2323: Kompensationswert-BerechnungseinheitCompensation value calculation unit
2424: ModifikationseinheitModification unit
2525th: NormierungseinheitNormalization unit
2626th: VergleichseinheitComparison unit
2727: FrequenzberechnungseinheitFrequency calculation unit
2828: FrequenzmodulationseinheitFrequency modulation unit
2929: EntscheidungseinheitDecision-making unit
3030th: ComputerprogrammproduktComputer program product
3131: SpeichermittelStorage means
3232: RotorwelleRotor shaft
3333: SteuergerätControl unit
3434: Fahrzeugvehicle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 112010004195 B4 [0004]DE 112010004195 B4 [0004]

Claims

Einstellanordnung (10) zum Einstellen der Betriebsweise eines Elektromotors (12) in einer elektromechanischen Hilfskraftlenkung (11), wobei der Elektromotor (12) einen Rotor (13) auf einer Rotorwelle (32) und einen Stator (14) umfasst und die Hilfskraftlenkung (11) ein Schneckengetriebe (15) mit einer Schneckenwelle (16) und einem mit der Schneckenwelle (16) in Eingriff stehenden Schneckenrad (17) sowie eine einstückige Antriebswelle (18) umfasst, wobei die Rotorwelle (32) und die Schneckenwelle (16) Bestandteil der Antriebswelle (18) sind, aufweisend - eine Motorphasenstrom-Ermittlungseinheit (19) zum Ermitteln von Motorphasenströmen des Elektromotors (12), - eine Rotorwinkel-Berechnungseinheit (20) zum Berechnen eines Rotorwinkelwertes unter Verwendung der ermittelten Motorphasenströme, - eine Rotorwinkel-Ermittlungseinheit (21) zum Ermitteln eines Referenz-Rotorwinkelwertes mittels eines Rotorlagewinkelsensors (22), - eine Kompensationswert-Berechnungseinheit (23) zum Berechnen eines Kompensationswertes unter Verwendung des Rotorwinkelwertes, des Referenz-Rotorwinkelwertes sowie der ermittelten Motorphasenströme, und - eine Modifikationseinheit (24) zur Modifikation der Motorphasenströme unter Verwendung des Kompensationswertes für eine Taumelkompensation der Antriebswelle (18).Setting arrangement (10) for setting the mode of operation of an electric motor (12) in an electromechanical power steering system (11), the electric motor (12) comprising a rotor (13) on a rotor shaft (32) and a stator (14) and the power steering system (11 ) comprises a worm gear (15) with a worm shaft (16) and a worm wheel (17) meshing with the worm shaft (16) and a one-piece drive shaft (18), the rotor shaft (32) and the worm shaft (16) being part of the Drive shaft (18) are having - A motor phase current determination unit (19) for determining motor phase currents of the electric motor (12), - A rotor angle calculation unit (20) for calculating a rotor angle value using the determined motor phase currents, - a rotor angle determination unit (21) for determining a reference rotor angle value by means of a rotor position angle sensor (22), - a compensation value calculation unit (23) for calculating a compensation value using the rotor angle value, the reference rotor angle value and the determined motor phase currents, and - A modification unit (24) for modifying the motor phase currents using the compensation value for a wobble compensation of the drive shaft (18).

Einstellanordnung (10) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Normierungseinheit (25) zur Normierung einer Maximalspannung in einer Amplitude des Referenz-Rotorlagewinkelwertes.Adjustment arrangement (10) according to Claim 1 , characterized by a normalization unit (25) for normalizing a maximum voltage in an amplitude of the reference rotor position angle value.

Einstellanordnung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vergleichseinheit (26) zum Erstellen eines Vergleichswertes unter Verwendung des Rotorwinkelwertes und des Referenz-Rotorwinkelwertes, wobei die Kompensationswert-Berechnungseinheit (23) zum Berechnen des Kompensationswertes unter Verwendung des Vergleichswertes konfiguriert ist.Adjustment arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized by a comparison unit (26) for creating a comparison value using the rotor angle value and the reference rotor angle value, the compensation value calculation unit (23) being configured to calculate the compensation value using the comparison value.

Einstellanordnung (10) nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Entscheidungseinheit (29) zum Entscheiden, ob eine Anpassung des Vergleichswertes erforderlich ist, bevor der Vergleichswert zum Berechnen des Kompensationswertes verwendet wird, unter Verwendung eines Temperaturwertes einer Temperatur in und/oder an der Hilfskraftlenkung (11) und/oder eines Verschleißwertes für einen Verschleißzustand wenigstens eines Funktionsbauteils der Hilfskraftlenkung (11).Adjustment arrangement (10) according to Claim 3 , characterized by a decision unit (29) for deciding whether an adaptation of the comparison value is necessary before the comparison value is used to calculate the compensation value, using a temperature value of a temperature in and / or on the power steering system (11) and / or a wear value for a state of wear of at least one functional component of the power steering system (11).

Einstellanordnung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Frequenzberechnungseinheit (27) zum Berechnen einer Frequenz von Oberwellen in den Motorphasenströmen sowie eine Frequenzmodulationseinheit (28) zum Modulieren einer Spannung der berechneten Frequenz zum Erstellen eines invertierten Frequenzwertes, wobei die Kompensationswert-Berechnungseinheit (23) zum Berechnen des Kompensationswertes unter Verwendung des invertierten Frequenzwertes konfiguriert ist.Adjustment arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized by a frequency calculation unit (27) for calculating a frequency of harmonics in the motor phase currents and a frequency modulation unit (28) for modulating a voltage of the calculated frequency to create an inverted frequency value, the compensation value calculation unit (23) is configured to calculate the compensation value using the inverted frequency value.

Fahrzeug (34), aufweisend eine elektromechanische Hilfskraftlenkung (11) mit einem Elektromotor (12), wobei der Elektromotor (12) einen Rotor (13) auf einer Rotorwelle (32) und einen Stator (14) umfasst und die Hilfskraftlenkung (11) ein Schneckengetriebe (15) mit einer Schneckenwelle (16) und einem mit der Schneckenwelle (16) in Eingriff stehenden Schneckenrad (17) sowie eine einstückige Antriebswelle (18) umfasst, wobei die Rotorwelle (32) und die Schneckenwelle (16) Bestandteil der Antriebswelle sind, und eine Einstellanordnung (10) zum Einstellen der Betriebsweise des Elektromotors (12), wobei die Einstellanordnung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche ausgestaltet ist.Vehicle (34) having an electromechanical power steering (11) with an electric motor (12), the electric motor (12) comprising a rotor (13) on a rotor shaft (32) and a stator (14) and the power steering (11) Worm gear (15) with a worm shaft (16) and a worm wheel (17) meshing with the worm shaft (16) and a one-piece drive shaft (18), the rotor shaft (32) and the worm shaft (16) being part of the drive shaft , and an adjusting arrangement (10) for adjusting the mode of operation of the electric motor (12), the adjusting arrangement (10) being designed according to one of the preceding claims.

Verfahren zum Einstellen der Betriebsweise eines Elektromotors (12) in einer elektromechanischen Hilfskraftlenkung (11), wobei der Elektromotor (12) einen Rotor (13) auf einer Rotorwelle (32) und einen Stator (14) umfasst und die Hilfskraftlenkung (11) ein Schneckengetriebe (15) mit einer Schneckenwelle (16) und einem mit der Schneckenwelle (16) in Eingriff stehenden Schneckenrad (17) sowie eine einstückige Antriebswelle (18) umfasst, wobei die Rotorwelle (32) und die Schneckenwelle (16) Bestandteil der Antriebswelle (18) sind, aufweisend die Schritte: - Ermitteln von Motorphasenströmen des Elektromotors (12) durch eine Motorphasenstrom-Ermittlungseinheit (19), - Berechnen eines Rotorwinkelwertes durch eine Rotorwinkel-Berechnungseinheit (20) unter Verwendung der ermittelten Motorphasenströme, - Ermitteln eines Referenz-Rotorwinkelwertes durch eine Rotorwinkel-Ermittlungseinheit (21) unter Verwendung eines Rotorlagewinkelsensors (22), - Berechnen eines Kompensationswertes durch eine Kompensationswert-Berechnungseinheit (23) unter Verwendung des Rotorwinkelwertes, des Referenz-Rotorwinkelwertes sowie der ermittelten Motorphasenströme, und - Modifikation der Motorphasenströme durch eine Modifikationseinheit (24) unter Verwendung des Kompensationswertes für eine Taumelkompensation der Antriebswelle (18).Method for setting the operating mode of an electric motor (12) in an electromechanical power steering system (11), the electric motor (12) comprising a rotor (13) on a rotor shaft (32) and a stator (14) and the power steering system (11) comprising a worm gear (15) with a worm shaft (16) and a worm wheel (17) meshing with the worm shaft (16) and a one-piece drive shaft (18), the rotor shaft (32) and the worm shaft (16) being part of the drive shaft (18) ), comprising the steps: - Determination of motor phase currents of the electric motor (12) by a motor phase current determination unit (19), - Calculation of a rotor angle value by a rotor angle calculation unit (20) using the determined motor phase currents, - Determination of a reference rotor angle value by a rotor angle determination unit (21) using a rotor position angle sensor (22), - Calculation of a compensation value by a compensation value calculation unit (23) using the rotor angle value, the reference rotor angle value and the determined motor phase currents, and - Modification of the motor phase currents by a modification unit (24) using the compensation value for a wobble compensation of the drive shaft (18).

Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Normierungseinheit (25) eine Maximalspannung in einer Amplitude des Referenz-Rotorlagewinkelwertes normiert wird.Procedure according to Claim 7 , characterized in that a maximum voltage is normalized in an amplitude of the reference rotor position angle value by means of a normalization unit (25).

Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Vergleichseinheit (26) ein Vergleichswert unter Verwendung des Rotorwinkelwertes und des Referenz-Rotorwinkelwertes erstellt wird, wobei mittels der Kompensationswert-Berechnungseinheit (23) der Kompensationswert unter Verwendung des Vergleichswertes berechnet wirdMethod according to one of the Claims 7 until 8th , characterized in that a comparison value is created by means of a comparison unit (26) using the rotor angle value and the reference rotor angle value, the compensation value being calculated using the comparison value by means of the compensation value calculation unit (23)

Verfahren nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Entscheidungseinheit (29) unter Verwendung eines Temperaturwertes einer Temperatur in und/oder an der Hilfskraftlenkung (11) und/oder eines Verschleißwertes für einen Verschleißzustand wenigstens eines Funktionsbauteils der Hilfskraftlenkung (11) entschieden wird, ob eine Anpassung des Vergleichswertes erforderlich ist, bevor der Vergleichswert zum Berechnen des Kompensationswertes verwendet wird.Procedure according to Claim 9 characterized in that by means of a decision unit (29) using a temperature value of a temperature in and / or on the power steering system (11) and / or a wear value for a wear state of at least one functional component of the power steering system (11) it is decided whether an adjustment of the comparison value is made is required before the comparison value is used to calculate the compensation value.

Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Frequenzberechnungseinheit (27) eine Frequenz von charakteristischen Oberwellen in den Motorphasenströmen berechnet wird und mittels einer Frequenzmodulationseinheit (28) eine Spannung der berechneten Frequenz zum Erstellen eines invertierten Frequenzwertes moduliert wird, wobei mittels der Kompensationswert-Berechnungseinheit (23) der Kompensationswert unter Verwendung des invertierten Frequenzwertes berechnet wird.Method according to one of the Claims 7 until 10 , characterized in that a frequency of characteristic harmonics in the motor phase currents is calculated by means of a frequency calculation unit (27) and a voltage of the calculated frequency is modulated by means of a frequency modulation unit (28) to create an inverted frequency value, with the compensation value calculation unit (23) the compensation value is calculated using the inverted frequency value.

Computerprogrammprodukt (30), umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogrammprodukts (30) durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11 auszuführen.Computer program product (30), comprising instructions which cause the computer program product (30) to be executed by a computer, the method according to one of the Claims 7 until 11 to execute.

Nichtflüchtiges Speichermittel (31) mit einem darauf gespeicherten Computerprogrammprodukt (30) nach Anspruch 12.Non-volatile storage means (31) with a computer program product (30) stored thereon Claim 12 .