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Die Erfindung betrifft ein Steer-by-Wire-Lenksystem für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben eines Steer-by-Wire-Lenksystems.
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Lenksysteme umfassen üblicherweise eine Zahnstange, die zur Anpassung einer Radstellung linear verschiebbar gelagert ist. Ursprünglich ist eine derartige Zahnstange über eine Lenkstange mit dem Lenkrad gekoppelt, so dass über eine Drehung des Lenkrads eine lineare Verschiebung der Zahnstange erreicht wird.
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Künftig werden vermehrt Kraftfahrzeuge mit sogenannten Steer-By-Wire-Lenksystemen (SbW-Lenksystem) zum Einsatz kommen, bei denen zwischen dem Lenkrad und der Zahnstange keine mechanische Verbindung mehr vorliegt. Die Stellung des Lenkrads wird elektronisch erfasst und eine entsprechende Verschiebung der Zahnstange wird mittels eines elektrischen Antriebs erreicht.
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Aufgrund des Wegfalls der mechanischen Verbindung zwischen Lenkrad und Zahnstange ist es erforderlich, dass Steer-by-Wire-Lenksysteme besonders ausfallsicher sind.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Steer-by-Wire-Lenksystem anzugeben, das besonders ausfallsicher ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Steer-by-wire-Lenksystem für ein Fahrzeug, mit einem Lenkrad, einem ersten Sensor zum Erfassen eines Lenkwinkels des Lenkrads, einer Verarbeitungslogik zum Bestimmen einer Radstellwinkelanforderung basierend auf dem erfassten Lenkwinkel, und einer Aktuatoreinheit zum Einstellen eines von der Verarbeitungslogik bestimmten Radstellwinkels an Rädern des Fahrzeugs entsprechend der von der Verarbeitungslogik bestimmten Radstellwinkelanforderung. Der Sensor ist mit der Aktuatoreinheit elektrisch verbunden und wird über die Aktuatoreinheit mit elektrischer Energie versorgt. Es ist mindestens ein weiterer Sensor zum Erfassen eines Lenkwinkels des Lenkrads vorhanden, der als Rückfallebene bei einem Ausfall des ersten Sensors dient. Die Verarbeitungslogik ist eingerichtet, vorrangig ein Signal des ersten Sensors zu verarbeiten und nur bei Ausfall des ersten Sensors das Signal des weiteren Sensors zu verarbeiten.
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Indem der erste Sensor über die Aktuatoreinheit mit elektrischer Energie versorgt wird, wird der Vorteil erreicht, dass der erste Sensor keine eigene Stromumwandlung und Stromstabilisierung benötigt, was bei einem direkten Anschluss an das Bordnetz erforderlich wäre. Die Komplexität des Lenksystems ist dadurch reduziert.
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Vorzugsweise wird eine vom Sensor erfasste Lenkradstellung direkt an die Verarbeitungslogik übermittelt, wodurch eine zuverlässige Signalverarbeitung erreicht wird.
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Die Verarbeitungslogik beinhaltet insbesondere eine Funktion, welche die Bestimmung der Radlenkwinkelanforderung ermöglicht. Anders ausgedrückt ermöglicht die Verarbeitungslogik eine digitale Signalverarbeitung, insbesondere der vom Sensor empfangenen Signale.
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Die Verarbeitungslogik kann grundsätzlich in einer beliebigen Steuereinheit des Lenksystems vorhanden sein, solange diese eingerichtet ist, Signale vom Sensor zu empfangen und an die Aktuatoreinheit weiterzuleiten.
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Der mindestens eine Sensor ist beispielsweise ein Winkelsensor, wodurch eine Winkelstellung des Lenkrads direkt festgestellt werden kann. Es ist jedoch auch denkbar, dass bei anderen Mensch-Maschine-Schnittstellen zur Fahrereingabeerfassung auf andere Art und Weise festgestellt wird, beispielsweise mittels eines Drehmomentsensors oder eines Kraftsensors.
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Der erste Sensor ist vorzugweise über eine Signalleitung mit der Aktuatoreinheit direkt verbunden. Somit können die Signale des Sensors direkt an die Aktuatoreinheit übermittelt werden.
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Gemäß einem Aspekt umfasst das Lenksystem eine Lenkeinheit, mit einem Lenkaktuator zum Beaufschlagen des Lenkrads mit einem Drehmoment und einem Positionssensor zum Erfassen der Stellung des Lenkaktuators, wobei die Lenkeinheit eingerichtet ist, anhand einer Stellung des Lenkaktuators einen Lenkwinkel des Lenkrads festzustellen. Der Lenkwinkel wird somit redundant erfasst, zum einen durch den Sensor und zum anderen durch die Lenkeinheit. Der Positionssensor stellt insbesondere den weiteren Sensor dar, der als Rückfallebene für den ersten Sensor dient.
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Die Verarbeitungslogik kann in der Lenkeinheit und/oder in der Aktuatoreinheit integriert sein. Das bedeutet, dass die Lenkeinheit und/oder die Aktuatoreinheit eine entsprechende Steuereinheit haben, die eingerichtet ist, den gemessenen Lenkwinkel zu erfassen, zu verarbeiten und eine entsprechende Radstellwinkelanforderung zu bestimmen.
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Vorzugsweise weisen sowohl die Lenkeinheit als auch die Aktuatoreinheit eine entsprechend eingerichtete Steuereinheit auf, sodass auch die Verarbeitungslogik redundant vorhanden ist.
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Nur die Aktuatoreinheit kann jedoch die Umsetzung des Radstellwinkels an den Rädern veranlassen. Zu diesem Zweck weist die Aktuatoreinheit beispielsweise einen Frontachsenaktuator auf, der eine Zahnstange linear verschieben kann.
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Die Lenkeinheit und die Aktuatoreinheit sind beispielsweise über eine Kommunikationsleitung miteinander verbunden.
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Somit kann die Aktuatoreinheit Informationen über einen Lenkwinkel auf zwei voneinander unabhängigen Wegen empfangen, zum einen vom Sensor und zum anderen von der Lenkeinheit. Sollte der Sensor ausfallen, ist folglich gewährleistet, dass immer noch ein Lenksignal verarbeitet wird und der Radstellwinkel entsprechend eingestellt werden kann.
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Die Lenkeinheit und die Aktuatoreinheit sind vorzugsweise direkt mit dem Bordnetz elektrisch verbunden und werden über das Bordnetz mit elektrischer Energie versorgt. Das bedeutet, dass die Lenkeinheit und die Aktuatoreinheit hinsichtlich der Versorgung mit elektrischer Energie völlig unabhängig voneinander sind. Somit ist die Versorgung mit elektrischer Energie besonders zuverlässig.
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Da der erste Sensor über die Aktuatoreinheit mit elektrischer Energie versorgt wird, werden die die Lenkeinheit und der erste Sensor folglich unabhängig voneinander mit elektrischer Energie versorgt. Auf diese Weise ist die Ausfallsicherheit des Lenksystems zusätzlich erhöht. Insbesondere ist bei einer Störung der Stromversorgung des ersten Sensors weiterhin gewährleistet, dass der Lenkwinkel erfasst wird, und zwar mittels der Lenkeinheit.
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Gemäß einem Aspekt hat das Lenksystem einen ersten Verarbeitungspfad und einen zweiten Verarbeitungspfad, wobei jeder Verarbeitungspfad eine eigene Verarbeitungslogik, eine Aktuatoreinheit und einen Sensor zum Erfassen des Lenkwinkels umfasst, und wobei der erste Verarbeitungspfad ein Masterpfad ist, der im Normalbetrieb führend vor dem zweiten Verarbeitungspfad einen Lenkwinkel erfasst und die Radstellwinkelanforderung bestimmt. Durch das Vorsehen von zwei Verarbeitungspfaden ist jede Komponente redundant vorgesehen, wodurch die Ausfallsicherheit des Lenksystems zusätzlich erhöht ist.
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Es ist auch denkbar, dass mehr als zwei Verarbeitungspfade vorgesehen sind, beispielsweise drei Verarbeitungspfade. Durch jeden zusätzlichen Verarbeitungspfad erhöht sich die Ausfallsicherheit weiter.
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Die Aktuatoreinheiten des ersten und des zweiten Verarbeitungspfades können jeweils miteinander über Kommunikationsleitungen signaltechnisch verbunden sein. Die Verarbeitungspfade können folglich miteinander kommunizieren und bei Bedarf Informationen austauschen.
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Vorzugsweise hat jeder Verarbeitungspfad auch eine Lenkeinheit, welche ebenfalls über Kommunikationsleitungen miteinander signaltechnisch verbunden sind.
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Die Stromversorgung der Verarbeitungspfade ist vorzugsweise voneinander unabhängig. Genau gesagt sind zwei voneinander unterschiedliche Bordnetze vorgesehen, wobei jeder Verarbeitungspfad von einem unterschiedlichen Bordnetz mit elektrischer Energie versorgt wird. Dadurch ist auch bei einem Ausfall der Stromversorgung eines Verarbeitungspfades sichergestellt, dass das Lenksystem zuverlässig funktioniert.
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Die Verschaltung der Komponenten in jedem Verarbeitungspfad kann gleich oder unterschiedlich sein. Bei einer unterschiedlichen Verschaltung können ggf. in beiden Verarbeitungspfaden unterschiedliche Ausfallszenarien abgedeckt werden.
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Jedoch wird im ersten Verarbeitungspfad, der den Masterpfad darstellt, der erste Sensor immer über die Aktuatoreinheit mit Strom versorgt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Sensor zum Erfassen eines Lenkwinkels des Lenkrads des zweiten Verarbeitungspfads mit der Lenkeinheit elektrisch verbunden und wird über diese mit elektrischer Energie versorgt. Bei Anschluss des Sensors an die Lenkeinheit kann ebenfalls auf eine separate Stromumwandlung und Stromstabilisierung verzichtet werden, da dies bereits in der Lenkeinheit erfolgt.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist der erste Sensor beider Verarbeitungspfade mit der jeweiligen Aktuatoreinheit elektrisch verbunden und wird über die Aktuatoreinheit mit elektrischer Energie versorgt. In diesem Fall kann der Sensor im zweiten Verarbeitungspfad zum Plausibilitätscheck dienen, um die mittels der Positionssensoren der Lenkeinheiten ermittelten Lenkwinkel zu bestätigen. Ein besonderer Vorteil ist, dass bei einer Abweichung der ermittelten Lenkwinkel in der ersten Lenkeinheit und der zweiten Lenkeinheit durch Vergleich mit dem vom ersten Sensor des zweiten Verarbeitungspfads gemessenen Lenkwinkel festgestellt werden kann, welcher der beiden Positionssensoren ordnungsgemäß funktioniert.
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Die Aufgabe wird des Weiteren erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäße Steer-by-Wire-Lenksystems, wobei eine Radstellwinkelanforderung im regulären Betrieb des Lenksystems von der Verarbeitungslogik basierend auf dem mittels des ersten Sensors erfassten Lenkwinkel bestimmt wird und bei Ausfall des ersten Sensors der Lenkwinkel von einem weiteren Sensor erfasst wird. Wie bereits in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystem beschrieben, benötigt der erste Sensor in diesem Fall keine eigene Stromumwandlung und Stromstabilisierung.
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Beispielsweise wird, wenn zwei Verarbeitungspfade vorhanden sind, eine Radstellwinkelanforderung im regulären Betrieb des Lenksystems von der Verarbeitungslogik basierend auf dem mittels des ersten Sensors des ersten Verarbeitungspfads erfassten Lenkwinkel bestimmt und bei Ausfall des ersten Sensors des ersten Verarbeitungspfads wird der Lenkwinkel von dem Positionssensor der Lenkeinheit des ersten und/oder zweiten Verarbeitungspfads erfasst.
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Bei einer Abweichung der von den beiden Positionssensoren erfassten Lenkwinkel voneinander können die von den Positionssensoren erfassten Lenkwinkel mit dem von dem ersten Sensor des zweiten Verarbeitungspfads erfassten Lenkwinkel verglichen werden. Bei einer Abweichung der erfassten Lenkwinkel aufgrund eines Defekts kann so festgestellt werden, welcher der beiden Positionssensoren noch ordnungsgemäß funktioniert. Dadurch ist die Zuverlässigkeit des Lenksystems auch bei einem Teilausfall besonders hoch.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beiliegenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- - 1 schematisch ein erfindungsgemäßes Lenksystem,
- - 2 schematisch die elektrische und elektronische Verschaltung der Komponenten des erfindungsgemäßen Lenksystems,
- - 3 schematisch eine elektrische und elektronische Verschaltung eines erfindungsgemäßen Lenksystems mit zwei Verarbeitungspfaden, und
- - 4 schematisch eine alternative elektrische und elektronische Verschaltung eines erfindungsgemäßen Lenksystems mit zwei Verarbeitungspfaden.
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1 veranschaulicht schematisch ein Steer-by-Wire-Lenksystem 10 für ein Fahrzeug mit einem Lenkrad 12.
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Das Lenksystem 10 umfasst eine Zahnstange 14. Die Zahnstange 14 ist über Spurstangen, welche der Einfachheit halber nicht dargestellt sind, mit einem Radträger verbunden, derart, dass eine lineare Verschiebung der Zahnstange 14 zu einer Rotation der Radträger um ihre Lenkachse führt.
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Des Weiteren umfasst das Lenksystem 10 eine Aktuatoreinheit 20 zum Einstellen eines Radstellwinkels an den Rädern 16, 18 des Fahrzeugs basierend auf einem Lenkwinkel des Lenkrads 12.
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Zudem ist eine Lenkeinheit 22 vorgesehen, die eingerichtet ist, das Lenkrad 12 mit einem Drehmoment zu beaufschlagen. Zu diesem Zweck umfasst die Lenkeinheit 22 einen Lenkaktuator 24.
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Ein erster Sensor 26, der insbesondere ein Winkelsensor ist, ist eingerichtet, um einen Lenkwinkel des Lenkrads 12 zu erfassen.
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Des Weiteren weist das Lenksystem 10 eine Verarbeitungslogik 28 auf, die eingerichtet ist, den vom Sensor 26 erfassten Lenkwinkel zu empfangen und basierend auf dem vom Sensor 26 erfassten Lenkwinkel eine Radstellwinkelanforderung zu bestimmen, basierend auf welcher ein Radstellwinkel von der Aktuatoreinheit 20 an den Rädern 16, 18 eingestellt wird.
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Die Verarbeitungslogik 28 ist eingerichtet, mit dem Sensor 26, der Aktuatoreinheit 20 und vorzugsweise auch mit der Lenkeinheit 22 signaltechnisch zu kommunizieren.
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Die Verarbeitungslogik 28 ist in 1 schematisch veranschaulicht. Die Verarbeitungslogik 28 stellt jedoch keine körperliche Einheit dar, sondern vielmehr eine Funktion zur Signalverarbeitung.
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Die Verarbeitungslogik 28 kann in der Lenkeinheit 22 oder in der Aktuatoreinheit 20 integriert sein oder es kann sowohl in der Lenkeinheit 22 als auch in der Aktuatoreinheit 20 eine Verarbeitungslogik 28 integriert sein, wie nachfolgend noch genauer erläutert wird.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Aktuatoreinheit 20 einen Stellmotor 30 sowie ein Ritzel 32, das an der Zahnstange 14 angreift.
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In einer alternativen Ausführungsform, die der Einfachheit halber nicht dargestellt ist, umfasst die Aktuatoreinheit 20 statt einer Zahnstange und einem Ritzel 32 elektromotorische Stellaktuatoren, wobei jedem Rad 16, 18 ein Stellaktuator zugeordnet ist.
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Bei dem Steer-by-Wire-Lenksystem 10 besteht keine mechanische Koppelung zwischen dem Lenkrad 12 und Rädern 16, 18. Stattdessen wird ein Radstellwinkel mittels des Stellmotors 30 eingestellt.
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Zu diesem Zweck wird das Ritzel 32, das mit der Zahnstange 14 in verzahntem Eingriff ist, mittels des Stellmotors 30 rotiert, wodurch die Zahnstange 14 linear bewegt wird.
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2 veranschaulicht eine elektrische und elektronische Verschaltung der Komponenten des in 1 dargestellten Lenksystems, insbesondere der Aktuatoreinheit 20, der Lenkeinheit 22 und des ersten Sensors 26.
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Zudem ist in 2 ein Radstellsensor 34 veranschaulicht, der eingerichtet ist, einen Radstellwinkel der Räder 16, 18 zu messen.
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Die Aktuatoreinheit 20 kann basierend auf einem Vergleich der Radstellwinkelanforderung mit dem durch den Radstellsensor 34 real gemessenen Radstellwinkel den Lenkaktuator 24 entsprechend ansteuern.
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Sowohl die Aktuatoreinheit 20 als auch die Lenkeinheit 22 weisen jeweils eine Steuereinheit 36, 38 auf.
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Die Steuereinheit 36 der Aktuatoreinheit 20 ist insbesondere eingerichtet, den Stellmotor 30 anzusteuern, um einen gewünschten Radstellwinkel einzustellen.
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Die Verarbeitungslogik 28 ist im Ausführungsbeispiel gemäß 2 in der Aktuatoreinheit 20, genauer gesagt in der Steuereinheit 36 integriert.
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Somit ist die Steuereinheit 36 eingerichtet, Signale des Sensors 26 zum Lenkwinkel zu empfangen und zu verarbeiten, um eine entsprechenden Radstellwinkelanforderung festzulegen.
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Zu diesem Zweck ist der Sensor 26 über eine Signalleitung 40 mit der Aktuatoreinheit 20 verbunden.
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Die Steuereinheit 38 der Lenkeinheit 22 ist eingerichtet, durch Ansteuerung des Lenkaktuators 24 (siehe 1) das Lenkrad 12 mit einem Drehmoment zu beaufschlagen.
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Darüber hinaus ist die Lenkeinheit 22, insbesondere die Steuereinheit 38 eingerichtet, anhand einer Stellung des Lenkaktuators 24 einen Lenkwinkel des Lenkrads 12 festzustellen. Zu diesem Zweck kann die Lenkeinheit 22 einen Positionssensor 39 (siehe 1) umfassen, der ein entsprechendes Signal an die Steuereinheit 38 übermitteln kann.
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Im Falle eines Ausfalls des Sensors 26 ist es somit immer noch möglich, einen Lenkwinkel festzustellen und das Fahrzeug zuverlässig und sicher zu führen. Insbesondere dient der Positionssensor 39 als Rückfallmöglichkeit für den ersten Sensor 26.
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Konkret ist die Verarbeitungslogik 28 eingerichtet, vorrangig ein Signal des ersten Sensors 26 zu verarbeiten und nur bei Ausfall des ersten Sensors 26 das Signal des Positionssensor 39 zu verarbeiten.
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Positionssensoren sind häufig derart ausgebildet, dass sie bei einem Start des Fahrzeugs auf einen Wert von Null zurückgesetzt werden. Das heißt, wenn das Fahrzeug mit eingeschlagenem Lenkrad abgestellt war, wird der Positionssensor 39 nicht den korrekten absoluten Lenkwinkel angeben, sondern nur eine Veränderung des Lenkwinkels. Um dennoch mittels des Positionssensors 39 einen absoluten Lenkwinkel korrekt feststellen zu können, wird beim Starten des Fahrzeugs eine Differenz zwischen dem vom Positionssensor 39 gemessenen Lenkwinkel von Null und dem vom Sensor 26 gemessenen Lenkwinkel berechnet. Diese Differenz wird bis zum nächsten Abstellen des Fahrzeugs gespeichert und zu dem vom Positionssensor 39 gemessenen Wert addiert.
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Es ist jedoch auch denkbar, dass aus dem vom Positionssensor 39 gemessenen Wert der Lenkwinkel direkt abgeleitet werden kann.
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Anstelle des Positionssensors 39 kann auch ein anderer Sensor als Rückfallmöglichkeit vorgesehen sein.
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Die Lenkeinheit 22 und die Aktuatoreinheit 20 sind über eine Kommunikationsleitung 42 miteinander signaltechnisch verbunden, sodass der von der Steuereinheit 38 festgestellter Lenkwinkel an die Aktuatoreinheit 20 bzw. an die in der Aktuatoreinheit 20 integrierte Steuereinheit 36 übermittelt werden und von der Verarbeitungslogik 28 verarbeitet werden kann.
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Es ist auch denkbar, dass in der Lenkeinheit 22, genauer gesagt in der Steuereinheit 38, ebenfalls eine Verarbeitungslogik 28 integriert ist. Das heißt, die Verarbeitungslogik 28 ist redundant in der Aktuatoreinheit 20 und in der Lenkeinheit 22 vorgesehen. In diesem Fall kann der Aktuatoreinheit 20 direkt ein gewünschter Radstellwinkel übermittelt werden.
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Was die Versorgung mit elektrischer Energie betrifft, sind sowohl die Aktuatoreinheit 20 als auch die Lenkeinheit 22 direkt mit einem Bordnetz 44 elektrisch verbunden.
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Das Bordnetz 44 stellt üblicherweise eine Spannung von 12V bereit.
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Folglich sind, was die Stromversorgung betrifft, die Aktuatoreinheit 20 und die Lenkeinheit 22 voneinander unabhängig.
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Der erste Sensor 26 ist mit der Aktuatoreinheit 20 über eine Leitung 45 elektrisch verbunden und wird über die Aktuatoreinheit 20 mit elektrischer Energie versorgt.
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Das Lenksystem 10 gemäß 2 funktioniert somit bei einem Ausfall des ersten Sensors 26 immer noch zuverlässig.
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Konkret wird eine Radstellwinkelanforderung im regulären Betrieb des Lenksystems 10 von der Verarbeitungslogik 28 basierend auf dem mittels des ersten Sensors 26 erfassten Lenkwinkel bestimmt und bei Ausfall des ersten Sensors 26 wird der Lenkwinkel von einem weiteren Sensor erfasst, im Ausführungsbeispiel vom Positionssensor 39.
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3 veranschaulicht eine elektrische und elektronische Verschaltung der Komponenten des in 1 dargestellten Lenksystems 10 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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Dabei sind sämtliche Komponenten, genauer gesagt, die Aktuatoreinheit 20, die Lenkeinheit 22, der Sensor 26 sowie der Radstellsensor 34 in zweifacher Ausführung vorgesehen.
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Insbesondere hat das Lenksystem 10 gemäß 3 einen ersten Verarbeitungspfad 46 und einen zweiten Verarbeitungspfad 48, wobei jeder Verarbeitungspfad eine eigene Aktuatoreinheit 20, eine Lenkeinheit 22, eine Verarbeitungslogik 28 und einen ersten Sensor 26 zum Erfassen des Lenkwinkels umfasst.
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Der erste Verarbeitungspfad 46 stellt einen Masterpfad dar, der im Normalbetrieb führend vor dem zweiten Verarbeitungspfad 48 einen Lenkwinkel erfasst und die Radstellwinkelanforderung bestimmt.
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Mit Normalbetrieb ist ein Betrieb gemeint, in dem alle Komponenten des Lenksystems 10 ordnungsgemäß funktionieren.
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Die elektrische und elektronische Verschaltung im Masterpfad entspricht der in 2 veranschaulichten Verschaltung.
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Im zweiten Verarbeitungspfad 48 unterscheidet sich die Verschaltung des ersten Sensors 26, sowohl in elektrischer als auch in elektronischer Hinsicht von der Verschaltung des Sensors 26 im ersten Verarbeitungspfad 46.
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Konkret ist der Sensor 26 mit der Lenkeinheit 22 elektrisch verbunden und wird somit nicht über die Aktuatoreinheit 20, sondern über die Lenkeinheit 22 mit elektrischer Energie versorgt.
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Auch signaltechnisch ist der Sensor 26 im zweiten Verarbeitungspfad 48 mit der Lenkeinheit 22 verbunden. Informationen, die den Lenkwinkel betreffen, werden im zweiten Verarbeitungspfad 48 folglich über die Lenkeinheit 22 an die Aktuatoreinheit 20 weitergeleitet.
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Die Lenkeinheiten 22 sowie die Aktuatoreinheiten 20 der beiden Verarbeitungspfade 46, 48 können ebenfalls über Kommunikationsleitungen 50 miteinander kommunizieren.
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Indem zwei parallele Verarbeitungspfade 46, 48 vorgesehen sind, ist das Lenksystem besonders ausfallsicher.
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Insbesondere ist auch die Stromversorgung der Verarbeitungspfade 46, 48 voneinander unabhängig, indem die beiden Verarbeitungspfade 46, 48 von unterschiedlichen Bordnetzen 44, 52 mit elektrischer Energie versorgt werden.
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Wie bereits in Zusammenhang mit 2 beschrieben wurde, ist vorgesehen, dass im Normalbetrieb der Lenkwinkel mittels des ersten Sensors 26 des ersten Verarbeitungspfads festgestellt wird.
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Anschließend wird mittels der Verarbeitungslogik 28, insbesondere in der Steuereinheit 36 der Aktuatoreinheit 20, die Radstellwinkelanforderung bestimmt.
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Die Aktuatoreinheiten 20 stellen daraufhin einen entsprechenden Radstellwinkel der Räder ein, welcher mittels des Radstellsensors 34 überwacht werden kann.
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Ein Ausfall der Lenkeinheiten 22 im ersten und zweiten Verarbeitungspfad 46, 48 sowie ein Ausfall des ersten Sensors 26 im zweiten Verarbeitungspfad 48 bleibt für die Funktionsweise des Lenksystems 10 ohne Folgen.
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Sollte der erste Sensor 26 im ersten Verarbeitungspfad 46 ausfallen, gibt es verschiedene Rückfalloptionen, die eine sichere Funktionsweise des Lenksystems 10 gewährleisten.
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Zum einen kann der Lenkwinkel in der Lenkeinheit 22 des ersten Verarbeitungspfads 46 bestimmt werden, also durch Erfassen der Stellung des Lenkaktuators 24 mittels des Positionssensors 39.
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Auf analoge Weise kann der Lenkwinkel in der Lenkeinheit 22 des zweiten Verarbeitungspfads 48 bestimmt werden.
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Weiter alternativ kann der Lenkwinkel durch den Sensor 26 im zweiten Verarbeitungspfad 48 erfasst und zur weiteren Verarbeitung an die Lenkeinheit 22 weitergleitet werden. Diese Option bietet sich insbesondere dann an, wenn beispielsweise der Positionssensor 39 zum Erfassen der Stellung des Lenkaktuators 24 ausgefallen ist, die Steuereinheit 38 jedoch noch in der Lage ist, das Signal des Sensors 26 zu erfassen und zumindest weiterzuleiten.
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Die Radstellwinkelanforderung kann in diesem Fall entweder in der Steuereinheit 38 der Lenkeinheit 22, oder, falls diese in ihrer Funktion ebenfalls beeinträchtigt ist, in der Steuereinheit 36 der Aktuatoreinheit 20 bestimmt werden.
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Durch das in Zusammenhang mit 3 beschriebene Lenksystem 10 wird eine besonders hohe Ausfallsicherheit erreicht.
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Beispielsweise verbleiben bei Ausfall des ersten Sensors 26 im ersten Verarbeitungspfad 46 mindestens zwei Rückfallmöglichkeiten, die voneinander sowohl hinsichtlich der Energieversorgung als auch im Hinblick auf die funktionelle Verschaltung voneinander völlig unabhängig sind. Das bedeutet, dass ein weiterer Teilausfall nicht den Ausfall aller verbleibenden Rückfallmöglichkeiten zur Folge hat.
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Diese Ausführungsform hat zudem den Vorteil, dass der erste Sensor 26 des zweiten Verarbeitungspfads 48 zum Plausibilitätscheck hinsichtlich der Funktionstüchtigkeit der Positionssensoren des ersten und zweiten Verarbeitungspfads verwendet werden kann.
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Insbesondere wenn der erste Sensor 26 des ersten Verarbeitungspfads 46 ausfällt, können die Lenkeinheiten 22 der beiden Verarbeitungspfade 46, 48 als Rückfallmöglichkeit dienen.
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Es ist jedoch denkbar, dass einer der beiden Positionssensoren 39 ebenfalls defekt ist und falsche Werte übermittelt. Dieses Fehlerbild wird dadurch erkannt, dass die beiden Positionssensoren 39 unterschiedliche Lenkwinkel anzeigen.
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Um zu erkennen, welcher der beiden Positionssensoren 39 defekt und welcher funktionsfähig ist, werden die aus den Messwerten der Positionssensoren 39 ermittelten Lenkwinkel mit dem vom ersten Sensor 26 des zweiten Verarbeitungspfads 48 gemessenen Lenkwinkel verglichen. Der Positionssensor 39, dessen Wert mit dem vom Sensor 26 gemessenen Wert übereinstimmt, wird für die weitere Bestimmung des Lenkwinkels verwendet.
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4 veranschaulicht eine weitere elektrische und elektronische Verschaltung der Komponenten des in 1 dargestellten Lenksystems.
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Die in 4 veranschaulichte Verschaltung unterscheidet sich gegenüber der in 3 dargestellten Ausführungsform im Hinblick auf die Verschaltung der Sensoren 26.
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Insbesondere sind die Sensoren 26 im ersten Verarbeitungspfad 46 und im zweiten Verarbeitungspfad 48 elektrisch und elektronisch mit der Aktuatoreinheit 20 verbunden.
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Der Sensor 26 des zweiten Verarbeitungspfades 48 dient in diesem Ausführungsbeispiel nicht als Rückfallmöglichkeit für den Sensor 26 des ersten Verarbeitungspfads 46.
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Der in Zusammenhang mit 3 beschriebene Plausibilitätscheck ist mit dem Sensor 26 des zweiten Verarbeitungspfades 48 ebenfalls möglich.
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Ein besonderer Vorteil der in 4 gezeigten Variante ist, das alle Sensoren 26, 39 auf unterschiedlichem Weg mit elektrischer Energie versorgt werden. Insbesondere sind die Sensoren 26, 39 derart angeschlossen, dass der völlige Ausfall einer Aktuatoreinheit 20 oder einer Lenkeinheit 22 jeweils den Ausfall nur eines Sensors 26, 39 zur Folge hat.
