WO2005012063A1 - Verfahren zur steuerung einer schalteinrichtung - Google Patents

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WO2005012063A1
WO2005012063A1 PCT/EP2004/007707 EP2004007707W WO2005012063A1 WO 2005012063 A1 WO2005012063 A1 WO 2005012063A1 EP 2004007707 W EP2004007707 W EP 2004007707W WO 2005012063 A1 WO2005012063 A1 WO 2005012063A1
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WO
WIPO (PCT)
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devices
mechanical actuating
steering
assigned
control
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/007707
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Werner Harter
Wolfgang Pfeiffer
Heikel Zarga
Jochen Koepernik
Werner Mayer
Peter Blessing
Original Assignee
Zf Lenksysteme Gmbh
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zf Lenksysteme Gmbh, Robert Bosch Gmbh filed Critical Zf Lenksysteme Gmbh
Publication of WO2005012063A1 publication Critical patent/WO2005012063A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/001—Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup
    • B62D5/003—Backup systems, e.g. for manual steering

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling at least one mechanical actuating device and an electronic control system for controlling at least one mechanical actuating device.
  • a steering request of a person controlling the vehicle is transmitted to the road via one or more wheels.
  • the person actuates the steering wheel of the vehicle.
  • a steering command is transmitted from the steering wheel, for example, via a steering linkage to the axle to be steered or to the wheels to be steered.
  • the change interaction i.e. the transmission of a steering command, mediated largely mechanically.
  • steering commands transmitted from a controlling person to the steering wheel by means of a. Manual torque actuator can be detected.
  • These steering commands are sent to a wheel torque adjuster electronically by exchanging data and / or signals via suitable communication devices, the wheel torque divider then transmits the steering commands to the vehicle axle or the wheels to be steered.
  • steering functions that are performed by the steer-by-wire system in normal operation can be mediated mechanically in the event of a failure of the steer-by-wire system, as in conventional steering systems. If there is a significant error within the steer-by-wire system, a mechanical coupling between the steering wheel and the wheels to be steered can be established using a suitable coupling device.
  • the publication DE 198 33 460 AI describes a steer-by-wire system. for loading or controlling vehicle wheels. There is always a mechanical grip from the steering wheel to the wheels to be steered.
  • the steering system has two subsystems, each with a process computer for calculating control tasks, one servomotor each, one reduction gear and one power output stage.
  • the two identical subsystems have the task of Nes error to add, so that the steering system remains functional even in the event of a fault.
  • the publication DE 198 34 870 AI also describes a steer-by-wire system, which is divided into two diversely redundant systems.
  • Each diversified redundant system has a servomotor, a control unit and a diversely redundant process computer.
  • Each of the two process computers receives information about the driving state or the desired steering angle to be set via a data channel from a common superordinate vehicle computer.
  • a process computer of one system can switch off the other system in the event of a fault.
  • mutual interference is envisaged, while restricting the independence of each system.
  • the aim of the invention is to further develop a steer-by-wire system structurally and functionally in such a way that the steer-by-wire system is guaranteed to be extremely safe not every possible error within at least one component causes a failure of the entire steer-by-wire system.
  • a signal is exchanged between the at least one assigned peripheral device and the at least one control device, with the computing units being assigned Values for the signal are compared.
  • a mechanical adjusting device is designed as a steering handle, for example a steering wheel, and / or as a vehicle wheel or a vehicle axle with one or more wheels.
  • Steering commands are exchanged between the devices assigned to a mechanical actuating device, in particular control devices.
  • the control device Due to its design with at least two computing units, the control device is designed as an independent and intrinsically safe. This means that it is independent and acts independently from other facilities within the steer-by-wire system.
  • a high one for the steer-by-wire system Due to the features of the method according to the invention, a high one for the steer-by-wire system. Level of security. This results from the exact checking of the signals, by means of which one of the mechanical actuating devices is monitored and / or controlled or regulated.
  • two sets of devices are assigned to a mechanical actuating device, that is to say a steering handle and / or a wheel or a vehicle axle.
  • These devices each include at least one sensor for detecting states of the mechanical device and at least one actuator, for example an electric motor, for acting on the mechanical device, as peripheral devices and a control device assigned to the mechanical actuating device and connected to the peripheral device, the at least one two processing units on ice.
  • This double arrangement of devices for manipulating the mechanical actuating device has the advantage that a possible failure of a component of one set of devices can be compensated for by a corresponding component of the other set of devices. This means that the function of the steer-by-wire system is not impaired by a possible failure of a component.
  • the electronic control system according to the invention for controlling at least one mechanical actuating device is for exchanging signals between devices assigned to the at least one mechanical actuating device, such as at least one peripheral device and at least one control device which has at least two computing units and for comparing the values for the signal assigned to the computing units educated .
  • the control device according to the invention can carry out the task assigned to it within a steer-by-wire system independently, independently and without external influence. Due to the double design, the individual devices can always be replaced equally. In the event of a possible failure of the steer-by-wire system, if both sets of the devices assigned to the electromechanical actuating device should be affected by errors, it is provided that the function of the entire steer-by-wire system be replaced by a mechanical fallback level becomes. An interaction is mediated between the mechanical actuators in the event of an emergency operation by means of an electromechanical coupling unit.
  • the method according to the invention and the electronic control system according to the invention ensure that the steer-by-wire functionality is maintained when an arbitrary error occurs. This is achieved by means of a control device structure, consisting of one torque divider per mechanical actuating device.
  • a torque divider comprises four computing units or two control devices, each with two computing units.
  • peripheral devices in particular designed as electric motors or actuators, via various power electronics units, and a double design of the electric motors or actuators, two steering wheel motors for the mechanical actuating device designed as a steering handle, and two steering motors for ' the as Steering device trained mechanical actuator with redundant windings.
  • Communication between individual components of the steer-by-wire system is realized by exchanging signals, primarily to provide an interaction between mechanical actuators, by means of a redundant on-board network structure within the vehicle and a redundant communication system.
  • a computer program according to the invention is evident from the features of claim 18.
  • a computer program product according to the invention is evident from the features of claim 19.
  • Figure 1 shows a block diagram of a steer-by-wire system according to the invention with a steering divider.
  • FIG. 2 shows a functional diagram of a steer-by-wire system according to the invention, each with only one electric motor.
  • FIG. 3 shows a control device structure of the steer-by-wire system according to the invention, each with four microcomputer systems for the steering wheel actuators and the steering actuators.
  • FIG. 4 shows a circuit diagram for the clutch control according to the invention.
  • Figure 5 shows a schematic representation of a preferred embodiment of a control device according to the invention.
  • FIG. 6 shows a block diagram of a steer-by-wire system according to the invention.
  • circuit diagrams, functional diagrams and exemplary embodiments shown in the figures are described coherently and comprehensively. Functionally or structurally identical compo Nents have the same reference numerals in all figures.
  • FIG. 1 clearly shows the block diagram of a steer-by-wire system 1 according to the invention with a mechanical rear plane, which is implemented in the form of an electromechanical coupling unit 55.
  • the steer-by-wire system 1 consists of a steering wheel actuator 6 with two actuators designed as electric motors 8a, 8b and a pinion or valve actuator 29, which is also equipped with two actuators designed as electric motors 31a, 31b.
  • the steering wheel actuator 6 is acted upon by a steering wheel 2, the pinion or valve actuator 29 is designed to act on a rack-and-pinion steering or a rack-and-pinion hydraulic steering 30.
  • Steer-by-wire system 1 allows steering commands from a person who controls a vehicle and steers steering wheel 2 to be transmitted electronically to one or more wheels 25 of the vehicle by exchanging steering commands, with the rack-and-pinion steering and the rack-and-pinion hydraulic steering 30 is designed to act on the wheels 25.
  • FIG. 2 shows the associated functional diagram for an embodiment variant of a steer-by-wire system 1 according to the invention, each with only one electric motor 8, 31.
  • the term steer-by-wire arises from the fact that the steering does not have a faultless operation the conventional mechanical steering column, but is electronically implemented with the aid of at least one steering actuator typically designed as an electric motor 8, 31.
  • valve actuator 29 is composed of two independent ones Steering motors built LM1 or LM2.
  • intervention could also be implemented with two steering positions, each of which acts on a front wheel 25.
  • the clutch 55 is opened by an electronic control in error-free operation. If a significant error occurs in the steer-by-wire system 1, the electrical or electronic steering function is still maintained during a transition period and the clutch 55 is only closed after this transition period has elapsed. This transition period is necessary in order to prevent the error from occurring started to be able to end steering interventions in a defined manner. Examples of this are the termination of a dynamic steering intervention or the change of a speed-dependent steering ratio.
  • a driver's steering request detected by steering angle sensors ⁇ H ⁇ and ⁇ H2 (symbolized by ⁇ H in FIG. 2) is modified in a targeted manner with the aid of a setpoint value formation using driving dynamics variables before it is passed on to a steering controller 37 as a setpoint ,
  • Driving dynamics are, for example, the driving speed v or the yaw rate ⁇ .
  • At least one electric motor LM 31 is attached to the front axle as a steering divider.
  • at least one electric motor 31, 31a, 31b can also be attached to each front wheel 25. In the latter case, the front wheels 25 can be steered individually or individually.
  • the road feeling lost due to the omission of the steering column which is expressed by the restoring torque on wheel 25 or the manual torque on steering wheel 2, and on which the driver's steering wish strongly depends, is restored with the help of a so-called feedback actuator.
  • the feed The back actuator of the steer-by-wire vehicle consists of a steering wheel actuator 6, which is optionally coupled to the steering wheel 2 via a transmission and is regulated by means of a steering wheel controller 14.
  • the steering wheel divider 6 is implemented with at least one LRM 8 electric motor.
  • the target manual torque M H is determined from the restoring torque of the valve actuator 29, which is measured there by a torque sensor 33 or determined by measuring the motor currents I v .
  • the target manual torque can also be simulated with the aid of a feedback simulator consisting of steering angle sensors ⁇ v 10 and other signals (such as v, ⁇ ) that are present in the vehicle and can be specified as a manipulated variable u H.
  • the target manual torque M H , Soll is fed to the steering wheel controller 14, which controls the steering wheel actuator 6 so that the manual torque M H is transmitted to the steering wheel 2.
  • the manual torque M H is measured with a torque sensor or derived from the currents of the steering wheel motors 8.
  • the feedback actuator is implemented by at least one electric motor. Electric motors of the feedback actuator can also be integrated as direct motors directly on the steering shaft.
  • FIG. 3 shows an implementation variant in which the steering wheel actuator 6 is implemented with the two independent electric motors LRM 8a and 8b.
  • the two electric motors 8a, 8b can also be designed with a common drive shaft and a common housing, so that only the motor winding is designed redundantly.
  • This implementation variant of the electric motor can also be used with the steering motor.
  • the steer-by-wire system 1 is implemented in a redundant version. Due to diversity, which uses different physical principles of action, the susceptibility to common mode errors is also greatly reduced. This basic safety advantage of diverse redundancy is exploited here by fault-tolerant electrical normal operation and a mechanical fallback level. In general, the safety level of today's power steering is to be achieved or exceeded for the steer-by-wire system 1.
  • FIG. 3 shows an implementation variant of the invention.
  • the computer system consisting of processing units RM H ⁇ 12a, RM H2 12b, RM H3 13a, and RM H4 13b, takes over the control and regulation functions of the steering wheel actuator.
  • the computing units RMvi 35a, RM V2 35b, RM V3 36a, and RM V4 36b together form the redundant computer system for controlling and regulating the valve or steering actuator.
  • the computing units RM H i 12a, 12b, 13a, 13b of the steering wheel actuator can be connected via the communication link K ⁇ .2.
  • K H i4, K H 23 and K H3 4 exchange their calculated data.
  • the communication connections between computing units are preferably implemented via SPI or SCI interfaces or a CAN bus system.
  • the computing units represented Mvi 35a, 35b, 36a, 36b, or RM H i 12a, 12b, 13a, 13b, include in this embodiment each include a microcomputer, including related peripheral components, such as suitable interfaces for the detection of all the sensor signals. It also contains the necessary processing functions for calculating the control signals U m and U H2 for the steering wheel motors 8a, 8b or Uvi and U V2 for controlling the steering motors 31a, 31b.
  • the steering wheel actuator 6 is implemented by two independent motors LRM1 8a and LRM2 8b, which are controlled by independent power electronics units LE LRMI 22a and LE LRM 2 22b. Both motors 8a, 8b act on the same shaft.
  • the valve or steering actuator 29 is controlled by the two motors LM1 31a and LM2 31b or the associated power electronics units LE LJH 45a or 45b also constructed redundantly.
  • the power supply for the electronic components of the steer-by-wire system 1 is provided by the independent voltage supplies UB1 50 and UB2 52.
  • the energy source UB2 52 supplies the computing units RM H 3 13a, RM H4 R13b, M V3 36a and RM V4 36b as well as the motors LRM2 8b and LM2 31b with the associated power electronics 22b, 45b and switch-off logic 20b, 43b.
  • the electromechanical clutch unit KU 55 is fed by both energy sources 50, 52, wherein one winding 56, 57 of the clutch unit KU 55 can be fed by one energy source 50, 52 each.
  • K x and K 2 each indicate independent communication systems 60, 61, z. B. realized by means of serial buses, which enable communication between the processing units i H RM 12a, 12b, 13a, 13b of the steering wheel actuator 6 and the computation units RMi 35a, 35b, 36a, 36b of the steering actuator 29th
  • the data exchanged between these computing units are designated av H.
  • the Ki 60 and K 2 61 bus systems also enable communication with other control units in the motor vehicle, which, for example, initiate and coordinate interventions in the longitudinal and transverse dynamics of a vehicle. Within these further control devices (not shown), setpoints for the controls can be influenced or also specified directly.
  • Kp and K m are used to denote any existing communication systems with other vehicle control units, e.g. B. a CAN bus. These systems can e.g. B. Information about the current state of the internal combustion engine or the state of charge of the on-board electrical system can be transmitted. In addition, diagnostic messages from a steer-by-wire control unit can be transmitted and transmitted in this way.
  • essentially the same processing functions are assigned in each case to two microcomputer systems. For example.
  • the two processing units RM V ⁇ 35a and RM V2 35b, as components of a first control device, assume the same processing functions - with the exception of the manipulated variable output - for controlling the steering motor LM1 31a.
  • the computing unit pairs in which a computing unit pair is designed as components of a control device, therefore each have a fail-silent behavior.
  • the internal communication between the computing units RM H ⁇ 12a and RM H2 13b with the computing units RM H3 and RM H4 in the steering wheel actuator 6 makes it possible that if one computing unit of a computing unit pair fails, the neighboring computing unit pair takes over its function fully, at least during a transition period. This is a fault-tolerant behavior of the system.
  • the essential functions of the computing units 12a, 12b, 13a, 13b, 35a, 35b, 36a, 36b of the steering wheel and valve actuator 6, 29 are shown below.
  • the following functions are implemented in the computing units RM H ⁇ 12a and RM H2 12b of the steering wheel actuator 6: Sensor signal acquisition and calculation of the control signal.
  • U H ⁇ for the control of the steering wheel motor LRM1 8a exchange of the calculated data via the communication connections acting between the computing units 12a, 12b K H i 2 comparison of the computer results. If the calculation corresponds, the control signal U H ⁇ is output in the computing units RM H ⁇ 12a and RM H2 12b solely by the computing unit RM H ⁇ 12a.
  • a relapse strategy is initiated. Switchover to the fallback level, interface to further control units or display units.
  • the corresponding functions for controlling the steering wheel motor LMR2 are implemented in the computing units RM H3 13a and RM H4 13b.
  • the following functions are processed in the computing units RMvi 35a and RM V2 35b:
  • the following signals are supplied to the computing units RM H ⁇ 12a and RM H a 12b via peripheral detection components: a) steering wheel angle sensor ⁇ H ⁇ and ⁇ H2 b) motor torque M H ⁇ and M H2 of the steering wheel motor 8a.
  • the motor torque is determined by the measured motor currents c) rotor positions ⁇ PH of the steering wheel motor 8a, e.g. B. when using a BLDC, asynchronous or switch reluctance motor, this variable can also be formed from the steering wheel angle d) actual values I H ⁇ the phase currents of the steering wheel motor LRMl 8a.
  • the control signals U H ⁇ for the phase voltages of the steering wheel motor LRMl 8a are primarily used to control the power electronics unit LE LRMI . These control signals are manipulated variables of a digital controller and can, for. B. are output as PWM signals. These manipulated variables U H ⁇ are from the measured or calculated engine torques of the steering wheel motor 8a, the rotor positions ⁇ PH of the steering wheel motor . 8a and other parameters that characterize the state of the vehicle or the roadway.
  • the steering wheel motor LRMl 8a is controlled via the power electronics LE LRMI 22a when there is a release via the switch-off logic AL LRMI 18a and the motor relay is also closed via the switch-off logic AL-MR LR I 20a.
  • the following signals are fed to the computing units RMvi 35a and RM V2 35b via peripheral detection components: a) steering angle sensor ⁇ i and ⁇ V b) motor torques M V ⁇ and M V2 of the steering motors LM1 31a and LM2 31b.
  • the motor torques are determined by the measured motor currents.
  • this signal identifies the temperature of the output stages within the power electronics units LE MI 45a for the steering motor LM1 31a or contains both temperatures f) Terminal voltage of the electrical system UB1 50
  • the control signals for the phase voltages Uvi are primarily used to control the power electronics unit LE LM 45a. These control signals are manipulated variables of a digital controller and can, for. B. are output as PWM signals.
  • the manipulated variables U V ⁇ are formed from a representative value of the measured steering wheel angles ⁇ H ⁇ and ⁇ H2 and the current steering ratio.
  • the command variable for the steering angle is additionally calculated using the yaw angle speed and the lateral acceleration of the vehicle, or an angle or difference angle ⁇ F transmitted via the communication systems K x and K 2 is used.
  • the angle ⁇ F could also be the command variable for.
  • the steering motor LM1 31a is controlled via the power electronics LE LMI 45a if there is a release via the switch-off logic AL LMI 41a and the motor relay is also closed via the switch-off logic AL-MR LMI 43a.
  • the steering motor LM2 31b is controlled in a corresponding manner via the power electronics LE LM2 45b if a release is pending via the shutdown logic AL M2 41b and the motor relay is also closed via the shutdown logic AL-MRu ⁇ 43b.
  • the essential parameters of the availability of the fallback level of the steer-by-wire system 1 are the currents in the two windings W x 56 and W 2 57 of the clutch KU. These currents are continuously recorded.
  • the circuits of the clutch coils 56, 57 are alternately interrupted by the signals rvi and r V2 or r H ⁇ and r H2 during driving operation. A transition to the mechanical fallback level is ensured if the associated coil current in each case goes back to the value zero.
  • the sensor signals for the yaw angular velocity ⁇ and for the lateral acceleration a ⁇ can be supplied to one of the computing units 12a, 12b, 13a, 13b, 35a, 35b, 25a, 36b via the communication systems K x 60 and K 2 61.
  • estimated values for the friction coefficients V L and ⁇ v R between left and right wheel 25 and road and an estimated value of the vehicle speed v can be transmitted via these communication systems 60, 61. This information becomes necessary if the calculations for vehicle dynamics interventions are implemented within the computing units 12a, 12b, 13a, 13b, 35a, 35b, 36a, 36b shown in FIG.
  • a command variable ⁇ F for the wheel steering angle at a Driving dynamics intervention can be specified via the steering system or in a tracking system.
  • steer-by-wire system 1 In order to comply with the safety requirements imposed on this system, in particular steer-by-wire system 1, all of the simple errors that occur within the system in the system-typical error tolerance must be detected reliably. After the detection of a significant error, the steer-by-wire system 1 is used during a transition period, e.g. B. within 5 seconds, first transferred to a fallback operating state. In this operating state, superordinate steering functionalities are no longer carried out; H. Dynamic steering interventions, steering interventions for cross wind compensation or interventions in the steering system that change the transmission ratio between the steering wheel angle and steering angle have ended in a defined manner.
  • a transition period e.g. B. within 5 seconds
  • the following measures relate to the control of the steering wheel actuators assigned to the LRMl 8a motor, but they can also be used accordingly for the steering wheel actuators assigned to the LRM2 8a motor and for the steering wheel actuators to control the LM1 31a or motors .
  • LM2 31b can be applied. All signals occurring on the LRMl 8a motor, in particular measurement signals E LRM ⁇ as well as all signals, in particular measurement signals E LEEM ⁇ of the power electronics LE LRM ⁇ , are directly in the two computing units RM H ⁇ 12a and RM H2 12b, as components of a first control device detected.
  • the detected signals are exchanged and the computer links between the computing units KH12 RM H ⁇ 12a and 12b to each other RM H2 compared to plausibility. If the values are within a permissible tolerance range, a reference value, e.g. B. determined by averaging. A defect or error in one of the two input channels can be identified by this procedure. If an error occurs, both computer channels are excluded from further processing.
  • the control of the LRMl 8a motor is ended.
  • the torque previously supplied by this engine is made available in both computing units RM H3 13a and RM H4 13b as components of a second control device via the communication channels K H23 and K H i4.
  • This information ensures that an adjacent control device, consisting of the computing units RM H3 13a and RM H4 13b, of the steering wheel motor LRM2 8b can take over the steering function of the failed motor LRMl 8a within a certain transition period.
  • these errors are stored in the error memories of the computing units RM H ⁇ 12a and RM H2 12b. If the values, in particular measured values of the two input channels are plausible to one another, the further calculations are carried out with the reference values of the individual measured variables in both computing units 12a, 12b.
  • the calculations for forming the control signal U H ⁇ for the steering wheel motor LRMl 8a are also carried out redundantly in the two computing units RM H ⁇ 12a and RM H2 12b.
  • the results or values are in turn communicated via the on path KH12 exchanged between the computing units RM H ⁇ 12a and RM H2 12b and checked for plausibility to one another.
  • the results or values calculated in the computing units RM H ⁇ 12a and RM H2 12b are referred to as U H n and U H i2.
  • the ⁇ Control of the electronic clutch unit 55 is performed with a variant embodiment of a circuit according to figure 4. Since the clutch 55 alone respectively by the loading of the windings brindling W x 56, W 2 57 in an open state (steer-by-wire operation ) can be held This ensures that a single fault cannot lead to an immediate transition to the mechanical fallback level.
  • Each individual error only leads to an interruption of a winding circuit 56, 57 via the control signals enable signals rvi, r 2 , r H ⁇ and r H2.
  • the individual switches are switched on in cyclical test phases during driving operation controlled the state open. By monitoring the course of the coupling currents ⁇ W ⁇ or I W 2. the ability to open can be tested.
  • FIG. 5 shows a preferred exemplary embodiment of a control device 70 according to the invention with a first arithmetic unit 71 and a second arithmetic unit 72.
  • these two arithmetic units 71, 72 can functionally function the arithmetic units 12a, 12b, 13a, 13b, 35a, 35b, 36a, 36b correspond and in particular be designed as a microcomputer.
  • the control unit 70 is designed to regulate or control an actuating actuator or servomotor 73.
  • the servomotor 73 corresponds to the steering wheel motors 8a, 8b or steering motors 31a, 31b of the figures described above.
  • the servomotor 73 serves to provide an interaction between the control unit 70 and a mechanical actuating device, which in such an application can typically be designed as a steering wheel or vehicle wheel or vehicle axle.
  • the control unit 70 is connected to a sensor 74 for monitoring or determining a state of the servomotor 73 or an actuating device such as a steering wheel or a vehicle wheel or a vehicle axle.
  • the computing units 71, 72 are structurally identical.
  • the computing units 71, 72 perform functions for providing values, which are to be compared according to the invention, for maintaining a regulated chronological sequence of the method, largely simultaneously or synchronously within the scope of the technical possibilities.
  • the control unit 70 furthermore has a power output stage 75, an output stage driver 76, an interface circuit 77, for example for connection to the sensor 74, a measuring amplifier 78, for example for signals of the actuator 73, a clock generator 79, a fault memory (EEPROM) 80, a voltage supply circuit 81, a measuring resistor 82, a safety relay 83 and a monitoring device (watch dog) 84. All of the previously mentioned components of FIG. 5 can exchange electrical energy or values, data or signals with one another, as shown by arrows or double arrows, via suitable lines or to provide communication.
  • EEPROM fault memory
  • control unit 70 Via a line 85 the control unit is connectedness 70 with another, in Figure 5, not shown control unit 'to which, as has substantially the same structural functional characteristics as the control unit 70th
  • this further control unit is designed via a sensor, corresponding to sensor 74, and a servomotor, corresponding to servomotor 73, for controlling or acting on the same actuating device, which is also regulated or controlled by control unit 70.
  • a mechanical actuator is therefore subject to a double sentence Control devices are available. If one component fails, its function can be replaced by another component.
  • the control device 70 can be connected to further control devices of a vehicle via a line, for example the bus connection 86.
  • the control device 70 is connected to a ground 87, to a computer supply 88 and to an output stage supply 89.
  • the control device 70 is connected to a safety bus 91 via a bus 90.
  • FIG. 6 shows an overall view of a schematic representation of a preferred embodiment variant of the steer-by-wire system 1 according to the invention, taking into account all the essential components mentioned above.
  • the assignment of the computing units 12a and 12b, 13a and 13b, 35a and 35b, 36a and 36b to one of four control devices 70a, 70b, 70c, 70d according to the invention is illustrated. All components largely perform the same functions as described in the preceding FIGS. 1 to 5.
  • the connections to the two independent voltage supplies 50, 51 and to the safety bus 91 which can generally be designed as a data bus for internal communication within the vehicle, are indicated.
  • the steer-by-wire system 1 consists of four intrinsically safe and independent control devices 70a, 70b, 70c, 70d and an electromechanical coupling unit 55 with redundant winding 56, 27 and a sensor system 58 which is designed to monitor the electromechanical coupling unit.
  • the sensor system 58 can be used, for example, to check the switching state of the electromechanical coupling unit 55, in particular whether it is open or closed.
  • the temperature of the electromechanical coupling unit can also be measured by means of the sensor system 58.
  • the electromechanical coupling unit 55 is opened, so that all steering functions of the vehicle are carried out by means of the steering wheel motors 8a, 8b and the associated control devices 70 and the steering motors 31a, 31b and the assigned control devices 70.
  • the electromechanical coupling unit 55 can be closed, so that a mechanical fallback level is provided. In this case, all control commands are provided to provide an interaction between the steering wheel 2 and at least one vehicle wheel 25 via conventional mechanical and / or hydraulic steering, mediated via the electromechanical clutch unit 55.
  • An intrinsically safe control device 70a, 70b, 70c, 70d and an intrinsically safe position sensor 74a, 74b, 74c, 74d are assigned to each servomotor 8a, 8b, 31, a, 31b.
  • intrinsically safe is understood to mean that the control device 70a, 70b, 70c, 70d and / or the position sensor 74a, 74b, 74c, 74d recognizes or recognizes faults themselves and reacts or reacts automatically by changing to a suitable state.
  • a mechanical control device assigned to the control device switches off, so that the function of this first control device 70 is transferred to a second control device 70 assigned to the same mechanical control device.
  • functions of the control device 70a with the computing units or microcomputers 12a, 12b are taken over by the control device 70b with the computing units or microcomputers 13a, 13b.
  • monitoring and / or shutdown of a control device 70a, 70b, 70c, 70d from the outside, for example by another control device 70a, 70b, 70c, 70d, is not provided.
  • intrinsic safety is achieved by using two, in particular, identical microcomputers 71 and 72 or 12a and 12b or 13a and 13b or 35a and 35b or 36a and 36b.
  • the two intrinsically safe and independent control devices 70a, 70b of the steering wheel actuator 6, for example designed as manual torque actuators, or the two intrinsically safe and independent control devices 70c, 70d of the valve actuator 29, for example designed as wheel torque dividers, can be connected via serial and / or parallel, analog and / or digital, Communication lines designed as copper and / or optical fibers are connected to one another.
  • the two control devices 70a, 70b, 70c, 70d coordinate each other via this communication line or data bus with regard to an operating state, a torque distribution (tensioning), an error localization and / or a transition behavior during a transition to the mechanical fallback level.
  • the two control devices 70a, 70b or 70c, 70d can be connected to one another via at least two synchronization lines, either as a manual torque divider or a wheel torque actuator.
  • Two control devices 70a, 70b, 70c, 70d each synchronize themselves via these synchronization lines to an extent necessary for the fulfillment of the control task.
  • the synchronization by a suitable protocol. on the and / or the data bus connection between the control devices 70a, 70b, 70c, 70d and the synchronization lines can be omitted.
  • the intrinsically safe and independent control devices 70a, 70b, 70c, 70d monitor themselves independently by means of internal redundancy and, in the event of a fault, switch off automatically if necessary. It is erfihdungsloom provided that each control device 70, 70a, 70b, 70c, 70d in particular with the computing units 71, 72 or 12a, 12b or 13a, 13b or 35a, 35b or 36a, 36b only the own manipulated ' or control tasks are calculated and only their own sensor signals are recorded. An intervention from the outside by another control device 70, 70a, 70b, 70c, 70d or by a higher-level driving dynamics control unit is not provided.
  • a control device 70, 70a, 70b, 70c, 70d can be used to safely park the vehicle or until the transition to the fallback level, when the electromechanical clutch unit 55 is closed and a mechanical positive coupling between the steering wheel 2 and at least one steered vehicle wheel 25 is established is to take over the full function of a manual torque actuator 6 or a wheel torque actuator 29.
  • a control device 70a, 70b from manual torque control device 6 and a control device 70c, 70d from wheel torque control device 29 are connected to one another via suitable lines 90 and in particular via an intrinsically safe data or safety bus 91 and possibly with a higher-level driving dynamics control unit and / or driving dynamics sensor unit and / or further vehicle systems, such as, for example, a drive management or the suspension.
  • the control devices 70a, 70b, 70c, 70d are synchronized by means of a suitable protocol on the two data bus connections 91a, 91b.
  • the two control devices 70a, 70b in the manual torque divider 6 take over the functionality of the synchronization master.
  • any other control device connected to the data bus can take over the functionality of the synchronization master.
  • One control device 70a and 70c from manual torque actuator 6 and one from wheel torque actuator 29 is supplied by a first power supply unit 50, and the other control device 70b, 70d from manual torque divider 6 and wheel torque actuator 29 is supplied by a second power supply unit 52, which is operated by first power supply unit 50 is independent.
  • All control devices 70 and possibly the driving dynamics control unit are connected to further vehicle control devices, for example the engine transmission control via a bus connection (CAN-C, VAN).
  • CAN-C CAN-C, VAN
  • only one control device 70a, 70b or 70c, 70d from manual torque actuator 6 can be used or wheel torque adjuster 29 and possibly the driving dynamics control unit can be connected to further vehicle control units.
  • control devices 70a, 70b, 70c, 70d are accommodated in four separate housings.
  • control devices 70a, 70b, 70c, 70d are also conceivable, each with two control devices 70a, 70b, 70c, 70d or all four control devices 70a, 70b, 70c, 70d in one housing.

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Abstract

Es werden ein Verfahren und ein elektronisches SteuerungsSystem zur Steuerung mindestens einer mechanischen Stelleinrichtung vorgestellt. Bei dem beschriebenen Verfahren wird zwischen mindestens einem zugeordneten Peripheriegerät und mindestens einer Steuereinrichtung ein Signal ausgetauscht, wobei Recheneinheiten zugeordnete Werte für das Signal miteinander verglichen werden.

Description

Verfahren zur Steuerung einer Schalteinrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung mindestens einer mechanischen Stelleinrichtung sowie ein elektronisches Steuerungssystem zur Steuerung mindestens einer mechanischen Stelleinrichtung.
Zur Bereitstellung einer Steuerung einer mechanischen Stelleinrichtung ist das Vorhandensein von Mitteln bzw. Möglichkeiten zur Übertragung einer Wechselwirkung auf die mechanische Stelleinrichtung erforderlich. Diese Wechselwirkung kann mechanisch und/oder hydraulisch und/oder elektromagnetisch übermittelt werden. Dabei müssen einerseits Steuer- bzw. Regelungsbefehle auf die mechanische Stelleinrichtung übertragen andererseits zur Überwachung Zustände der mechanischen Stelleinrichtung erfaßt werden, darauf basierend können wiederum neue Steuer- bzw. Regelungsbefehle ermittelt werden. Hierzu bedarf es geeigneter Steuerungs- vorrichtungen. Über eine oder mehrere Steuerungsvorrichtungen, die untereinander wechselwirken, kann zwischen zwei oder mehreren mechanischen Stelleinrichtungen eine Wechselwirkung vermittelt werden.
Bei einem Fahrzeug ist vorgesehen, daß ein Lenkwunsch einer das Fahrzeug steuernde Person über ein oder mehrere Räder auf die Straße übertragen wird. Zu diesem Zweck betätigt die Person das Lenkrad des Fahrzeuges, herkömmlicherweise wird ein derartiger Lenkbefehl von dem Lenkrad bspw. über ein Lenkgestänge auf die zu lenkende Achse bzw. auf die zu lenkenden Räder übertragen. In diesem Fall wird die Wech- selwirkung, also die Übertragung eines Lenkbefehls, weitgehend mechanisch vermittelt.
Im Rahmen der technischen Weiterentwicklung wurde erwogen, eine derartige Übertragung von Lenkbefehlen auf elektronischem Wege durch ein sogenanntes Steer-by-Wire-System zu vermitteln, so daß man auf das mechanische Lenkgestänge verzichten kann. Hierzu können von einer steuernden Person auf das Lenkrad übertragene Lenkbefehle mittels eines. Handmomentenstellers erfaßt werden. Diese Lenkbefehle werden auf elektronischem Wege durch Austausch von Daten und/oder Signalen über geeignete Kommunikationseinrichtungen einem Radmomentensteller zugesandt, der Radmomentensteiler überträgt die Lenkbefehle sodann auf die zu lenkende Fahrzeugachse bzw. die zu lenkenden Räder.
Zur Wahrung der Sicherheit von Insassen des Fahrzeuges können Lenkfunktionen, die im Normalbetrieb von dem Steer-by- Wire-System durchgeführt werden, bei einem Ausfall, des Steer-by-Wire-Systems wie bei herkömmlichen Lenksystemen mechanisch vermittelt werden. Kommt es zu einem signifikanten Fehler innerhalb des Steer-by-Wire-Systems, kann über eine geeignete Kupplungsvorrichtung eine mechanische Zwangskopplung zwischen dem Lenkrad und zu lenkenden Rädern hergestellt werden.
Die Druckschrift DE 198 33 460 AI beschreibt ein Steer-by- Wire-System. zur Beaufschlagung bzw. Ansteuerung von Fahrzeugrädern. Dabei ist stets ein mechanischer Durchgriff von dem Lenkrad auf die anzulenkenden Räder vorhanden. Das Lenksystem weist zwei Subsysteme mit jeweils einem Prozeßrechner zur Berechnung von Steuerungsaufgaben, je einem Stellmotor, je einem Untersetzungsgetriebe und je einer Leistungsendstufe auf. Die beiden gleichartigen Subsysteme haben die Aufgabe, einander insbesondere beim Auftreten ei- nes Fehlers zu ergänzen, so daß das Lenksystem auch im Fehlerfall funktionsf hig bleibt .
Die Druckschrift DE 198 34 870 AI beschreibt ebenfalls ein Steer-by-Wire-System, das in zwei diversitär redundante Systeme unterteilt ist. Dabei weist je ein diversitär redundantes System einen Stellmotor, eine Ansteuereinheit sowie einen diversitär redundanten Prozeßrechner auf. Jeder der beiden Prozeßrechner erhält über einen Datenkanal von einem gemeinsamen übergeordneten Fahrzeugrechner Informationen über den Fahrzustand oder den einzustellenden Soll- Lenkwinkel . Weiterhin ist vorgesehen, daß ein Prozeßrechner des einen Systems im Fehlerfall das jeweils andere System abschalten kann. Somit ist unter Einschränkung der Unabhängigkeit eines jeden Systems eine gegenseitige Beeinflussung vorgesehen.
In der DE 100 52 343 AI werden Hand- bzw. Radmomentensteller innerhalb eines Steer-by-Wire-Systems durch Rechner gesteuert, die von zugeordneten Überwachungseinheiten kontrolliert werden. Durch diese Maßnahme wird die Sicherheit des Systems durchaus erhöht, allerdings wird die Unabhängigkeit des Rechners eingeschränkt.
Aufgrund der gegenseitigen Beeinflussung diverser Komponenten innerhalb von Steer-by-Wire-Systemen gemäß dem Stand der Technik ist eine Eigenständigkeit bzw. eine Eigensicherheit der Komponenten nur in eingeschränktem Maße gewährleistet. Somit können sich einzelne Fehler zwischen einzelnen Komponenten fortpflanzen und somit die Funktions- tüchtigkeit eines Steer-by-Wire-Systems beeinträchtigen.
Ziel der Erfindung ist es, ein Steer-by-Wire-System baulich sowie funktioneil so weiterzuentwickeln, daß unter Gewährleistung einer großen Sicherheit des Steer-by-Wire-Systems nicht unbedingt jeder möglicherweise auftretende Fehler innerhalb wenigstens einer Komponente einen Ausfall des gesamten Steer-by-Wire-Systems verursacht.
Dieses Ziel wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie einem elektronischen Steuerungssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 erreicht .
Bei dem Verfahren zur Steuerung mindestens einer mechanischen Stelleinrichtung mit mindestens einem Satz zugeordneter Einrichtungen, wie mindestens einem Peripheriegerät sowie mindestens einer zugeordneten Steuereinrichtung in mindestens zwei Recheneinheiten, wird zwischen dem mindestens einen zugeordneten Peripheriegerät und der mindestens einen Steuereinrichtung ein Signal ausgetauscht, wobei den Recheneinheiten zugeordnete Werte für das Signal miteinander verglichen werden. In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zur Vermittlung einer Wechselwirkung zwischen mindestens zwei mechanischen Stelleinrichtungen,, mit jeweils einem Satz zugeordneter Einrichtungen, wie mindestens einem Peripheriegerät sowie mindestens einer Steuereinrichtung mit mindestens zwei Recheneinheiten, zwischen dem einen Satz zugeordneter Einrichtungen und dem anderen Satz zugeordneter Einrichtungen Signale ausgetauscht .
Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere bei einem Steer-by-Wire-System zur Anwendung kommen. Dabei ist eine mechanische Stelleinrichtung als Lenkhandhabe, bspw. einem Lenkrad, und/oder als ein Fahrzeugrad bzw. eine Fahrzeugachse mit einem oder mehrerer Räder ausgebildet . Lenkbefehle werden dabei zwischen den jeweils einer mechanischen Stelleinrichtung zugeordneten Einrichtungen, insbesondere Steuereinrichtungen, ausgetauscht . Aufgrund seiner Ausgestaltung mit mindestens zwei Recheneinheiten ist die Steuereinrichtung als eigenständig und eigensicher ausgebildet. Dies bedeutet, daß sie von anderen Einrichtungen innerhalb des Steer-by-Wire-Sytems unabhängig ist und unabhängig agiert .
Aufgrund der Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens kann für das Steer-by-Wire-System eine hohes. Maß an Sicherheit gewährleistet werden. Dies ergibt sich durch die .genaue Prüfung der Signale, mittels derer eine der mechanischen Stelleinrichtungen überwacht und/oder gesteuert bzw. geregelt wird.
Den hohen Anforderungen an die Sicherheit wird auch durch die Anordnung einzelner Komponenten und deren funktioneller Aufteilung innerhalb eines erfindungsgemäßen elektronischen Steuerungssystems, eines Steer-by-Wire-Systems Rechnung getragen.
Bei einer möglichen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind jeweils einer mechanischen Stelleinrichtung, also einer Lenkhandhabe und/oder einem Rad bzw. einer Fahrzeugachse, zwei Sätze mit Einrichtungen zugeordnet. Diese Einrichtungen umfassen jeweils mindestens einen Sensor zur Erfassung von Zuständen der mechanischen Einrichtung sowie mindestens einen, bspw. als Elektromotor ausgebildeten, Aktor zur Beaufschlagung der mechanischen Einrichtung, als Peripheriegeräte und eine der mechanischen Stelleinrichtung zugeordnete und mit dem Peripheriegerät in Verbindung stehenden Steuereinrichtung, die mindestens zwei Recheneinheiten auf eist . Diese doppelte Anordnung von Einrichtungen zur Manipulation der mechanischen Stelleinrichtung hat zum Vorteil, daß ein möglicher Ausfall einer Komponenten eines Satzes Einrichtungen durch eine entsprechende Komponente des anderen Satzes Einrichtungen kompensiert werden kann. Somit wird die Funktion des Steer-by-Wire-Systems durch einen möglichen Ausfall einer Komponenten nicht beeinträchtigt .
Das erfindungsgemäße elektronische Steuerungssystem zur Steuerung mindestens einer mechanischen Stelleinrichtung ist zum Austausch von Signalen zwischen der mindestens einen mechanischen Stelleinrichtung zugeordneten Einrichtungen, wie mindestens einem Peripheriegerät sowie mindestens einer Steuereinrichtung, die mindestens zwei Recheneinheiten aufweist und zum Vergleich von den den Recheneinheiten zugeordneten Werten für das Signal ausgebildet .
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen 2 bis 12. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen elektronischen Steuerungssystems ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen 13 bis 17.
Durch die Ausstattung der erfindungsgemäßen Steuerungssy- tems mit mindestens zwei Recheneinheiten kann die erfindungsgemäße Steuereinrichtung die ihr innerhalb eines Steer-by-Wire-Systems zugeordneten Aufgabe selbständig, in Eigenverantwortung und ohne externe Einflußnahme durchführen. Durch die doppelte Ausführung sind die einzelnen Einrichtungen stets gleichwertig ersetzbar. Bei einem möglichen Ausfall des Steer-by-Wire-Systems, wenn also beide Sätze der den elektromechanischen Stelleinrichtung zugeordneten Einrichtungen von Fehlern betroffen sein sollten, ist vorgesehen, daß das ganze Steer-by-Wire-System durch eine mechanische Rückfallebene in seiner Funktion ersetzt wird. Dabei wird mittels einer elektromechanischen Kupplungseinheit zwischen den mechanischen Stelleinrichtungen im Falle eines Notbetriebs eine Wechselwirkung vermittelt . Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie mit dem erfindungsgemäßen elektronischen Steuerungssystem wird gewährleistet, daß bei Auftreten eines beliebigen Fehlers die Steer-by-Wire-Funktionalität aufrechterhalten wird. Dies wird durch eine Steuergerätestruktur, bestehend aus je einem Momentensteiler pro mechanischer Stelleinrichtung erreicht. Dabei umfaßt ein Momentensteiler je vier Recheneinheiten bzw. zwei Steuereinrichtungen mit je zwei Recheneinheiten.
Weitere Vorteile ergeben sich durch eine unabhängige An- steuerung der, insbesondere als Elektromotoren bzw. Aktoren ausgebildeten, Peripheriegeräte über verschiedene Leistungselektronikeinheiten sowie eine doppelten Ausführung der Elektromotoren bzw. Aktoren, zwei Lenkradmotoren für die als Lenkhandhabe ausgebildete mechanische Stelleinrichtung sowie zwei Lenkmotoren für ' die als Lenkeinrichtung ausgebildete mechanische Stelleinrichtung mit redundanten Wicklungen.
Eine Kommunikation zwischen einzelnen Komponenten des Steer-by-Wire-Systems wird über Austausch von Signalen, vorrangig zur Bereitstellung einer Wechselwirkung zwischen mechanischen Stelleinrichtungen, mittels einer redundanten Bordnetzstruktur innerhalb des Fahrzeugs und einem redundanten Kommunikationssystem realisiert.
Ein erfindungsgemäßes Computerprogramm geht aus den Merkmalen des Anspruchs 18 hervor. Ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt geht aus den Merkmalen des Anspruchs 19 hervor.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung. ' Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Systems mit einem Lenksteiler.
Figur 2 zeigt ein Funktionsschema eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Systems mit jeweils nur einem Elektromotor.
Figur 3 zeigt eine Steuergerätestruktur des erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Systems mit jeweils vier Mikrorechnersystemen für die Lenkradaktuatorik und die Lenkungsaktuatorik.
Figur 4 zeigt ein Schaltbild zur erfindungsgemäßen Kupp- lungs-Ansteuerung.
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung.
Figur 6 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Systems .
Die in den Figuren gezeigten Schaltbilder, Funktionsschemata bzw. Ausführungsbeispiele werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben. Funktions- bzw. baugleiche Kompo- nenten besitzen in sämtlichen Figuren dieselben Bezugszeichen.
Figur 1 zeigt übersichtlich das Blockschaltbild eines er- findungsgemaßen Steer-by-Wire-Systems 1 mit einer mechanischen Rück allebene, die in Form einer elektromechanischen Kupplungseinheit 55 realisiert ist. Das Steer-by-Wire- System 1 besteht aus einem Lenkradaktuator 6 mit zwei als Elektromotoren 8a, 8b ausgebildeten Aktoren und einem Ritzel- bzw. Ventilaktuator 29, der ebenfalls mit zwei als Elektromotoren 31a, 31b ausgebildeten Aktoren ausgestattet ist.
Es ist vorgesehen, daß der Lenkradaktuator 6 mittels eines Lenkrades 2 beaufschlagt wird, der Ritzel- bzw. Ventilaktuator 29 ist zur Beaufschlagung einer Zahnstangenlenkung bzw. einer Zahnstangenhydrolenkuήg 30 ausgebildet. Durch das Steer-by-Wire-System 1 können Lenkbefehle von einer Person, die ein Fahrzeug steuert und das Lenkrad 2 lenkt, elektronisch über Austausch von Lenkbefehlen auf ein oder mehrere Räder 25 des Fahrzeuges übertragen werden, wobei die Zahnstangelenkung bzw. die Zahnstangenhydrolenkung 30 zur Beaufschlagung der Räder 25 ausgebildet ist.
Figur 2 zeigt das zugehörige Funktionsschema für eine Aus- führungsvariante eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire- Systems 1 mit jeweils nur einem Elektromotor 8, 31. Der Begriff Steer-by-Wire entsteht durch die Tatsache, daß die Lenkung im fehlerfreien Betrieb nicht über die konventionelle mechanische Lenksäule, sondern mit Hilfe mindestens eines typischerweise als Elektromotor 8, 31 ausgebildeten Lenkstellers elektronisch realisiert wird.
In der nachfolgend in Figur 3 dargestellten Realisierungsvariante ist der Ventilaktuator 29 aus zwei unabhängigen Lenkmotoren LM1 bzw. LM2 aufgebaut. In einer anderen Aus- führungsvariante könnte der Eingriff auch mit zwei Lenk- stellern, die jeweils auf ein Vorderrad 25 wirken, realisiert werden.
Die Kupplung 55 wird im fehlerfreien Betrieb durch eine elektronische Ansteuerung geöffnet. Bei Auftreten eines signifikanten Fehlers in dem Steer-by-Wire-System 1 wird die elektrische bzw. elektronische Lenkfunktion noch während einer Übergangszeit aufrecht erhalten und erst nach Ablauf dieser Übergangszeit erfolgt das Schließen der Kupplung 55. Diese Übergangszeit ist erforderlich, um die vor Fehlereintritt begonnen Lenkeingriffe definiert beenden zu können. Beispiele hierfür sind die Beendigung eines fahrdynamischen Lenkeingriffes oder die Veränderung einer geschwindigkeitsabhängigen Lenkübersetzung.
Erfindungsgemäß ' wird ein durch LenkwinkelSensoren δHι und δH2 erfaßter Fahrerlenkwunsch (in Figur 2 symbolisiert durch δH) gezielt mit Hilfe einer Soll-Wert-Bildung situationsabhängig unter Verwendung von fahrdynamischen Größen modifiziert, bevor er als Sollwert an einen Lenkregler 37 weitergeleitet wird. Fahrdynamische Größen sind beispielsweise die Fahrgeschwindigkeit v, oder die Gierwinkelgeschwindigkeit ω . Mindestens ein Elektromotor LM 31 wird als Lenksteiler an der Vorderachse angebracht. Alternativ kann auch an jedem Vorderrad 25 mindestens ein Elektromotor 31, 31a, 31b angebracht werden. Im letzten Fall können die Vorderräder 25 radweise bzw. einzeln gelenkt werden.
Das durch den Wegfall der Lenksäule verlorengegangene Straßengefühl, welches durch das Rückstellmoment am Rad 25 bzw. das Handmoment am Lenkrad 2 ausgedrückt wird, und wovon der Fahrerlenkwunsch stark abhängt, wird mit Hilfe eines sogenannten Feedback-Aktuators wieder hergestellt . Der Feed- back-Aktuator des Steer-by-Wire-Fahrzeugs besteht aus einem Lenkradsteller 6 der gegebenenfalls über ein Getriebe an das Lenkrad 2 gekoppelt ist und mittels eines Lenkradreglers 14 geregelt wird. Der Lenkradsteiler 6 wird mit mindestens einem Elektromotor LRM 8 realisiert. Das Soll- Handmoment MH wird aus dem Rückstellmoment des Ventilaktua- tors 29 bestimmt, das dort durch einen Momentensensor 33 gemessen oder durch die Messung der Motorenströme Iv ermittelt wird. Alternativ kann das Soll-Handmoment auch mit Hilfe eines Feedback-Simulators aus Lenkwinkelsensoren δv 10 und anderen im Fahrzeug ohnehin vorhandenen Signalen (wie v, μ) nachgebildet und als Stellgröße uH vorgegeben werden. Das Soll-Handmoment MH,Soll wird dem Lenkradregler 14 zugeführt, der den Lenkradsteller 6 so ansteuert, daß das Handmoment MH auf das Lenkrad 2 übertragen wird. Dabei wird das Handmoment MH mit einem Momentensensor gemessen oder aus den Strömen der Lenkradmotoren 8 abgeleitet . Die Realisierung des Feedback-Aktuators erfolgt durch mindestens einen Elektromotor. Elektromotoren des Feedback- Aktuators können auch als Direktmotoren direkt auf die Lenkwelle integriert werden.
In der Figur 3 wird eine Realisierungsvariante gezeigt, bei der der Lenkradaktuator 6 mit den beiden unabhängigen Elektromotoren LRM 8a und 8b realisiert wird. In einer weiteren nicht dargestellten Variante können die beiden Elektromotoren 8a, 8b auch mit einer gemeinsamen Antriebswelle und einem gemeinsamen Gehäuse ausgeführt sein, so daß lediglich die Motorspulung redundant ausgeführt ist. Diese Realisierungsvariante des Elektromotors kann auch beim Lenkmotor eingesetzt werden.
Sicherheitsanforderungen an ein Steer-by-Wire-System: Ohne geeignete Vorkehrungen führt ein Fehler innerhalb des Steer-by-Wire-Systems 1 unmittelbar zu einer Gefahr für Leib und Leben. Die daraus resultierende Fahrsituation ist für den Fahrer nicht beherrschbar und zudem kann sich ein möglicher Fehler in allen Betriebssituationen eines Lenksystems einstellen. Daraus ergibt sich eine Einordnung des Steer-by-Wire-Systems 1 in die höchste im Fahrzeug vorkommende Sicherheitsstufe. Die maximale Wahrscheinlichkeit eines Versagens der Lenkung muß damit auf dem kleinsten möglichen im Fahrzeug überhaupt vorkommenden Wert gedrückt werden. Unabhängig von der maximal zulässigen Versagenswahrscheinlichkeit ergibt sich aus dieser Einordnung die Forderung, daß kein Einzelfehler zum Versagen des Lenksystems führt. Einzelfehler, die für diese Aussage berücksichtigt werden müssen, sind alle diejenigen, deren Auftre- tenswahrscheinlichkeit nicht durch konstruktive Maßnahmen so klein gemacht werden können, daß deren Versagenswahrscheinlichkeit vernachlässigbar wäre. Aus dieser Betrachtung wird das Steer-by-Wire-System 1 in einer redundanten Ausführung realisiert. Durch Diversität, die verschiedene physikalische Wirkungsprinzipien benutzt, ist zudem die Anf lligkeit gegen Common-Mode-Fehler stark reduziert . Dieser prinzipielle Sicherheitsvorteil einer diversitären Redundanz wird hier durch einen fehlertoleranten elektrischen Normalbetrieb und eine mechanische Rückfallebene ausgenutzt. Generell soll für das Steer-by-Wire-System 1 das Sicherheitsniveau einer heutigen Servolenkung erreicht bzw. übertroffen werden.
Aufgabe des Steuergeräts :
In der Figur 3 wird eine Realisierungsvariante der Erfindung dargestellt. Am Beispiel dieser Realisierung werden zunächst die Funktionen der Einzelkomponenten beschrieben. Das Rechnersystem, bestehend aus Recheneinheiten RMHι 12a, RMH2 12b, RMH3 13a, und RMH4 13b, übernimmt die Steuer- und Regelfunktionen des Lenkradaktuator. Die Recheneinheiten RMvi 35a, RMV235b, RMV336a, und RMV436b bilden zusammen das redundante Rechnersystem zur Ansteuerung und Regelung des Ventil- bzw. Lenkaktuators . Die Recheneinheiten RMHi 12a, 12b, 13a, 13b des Lenkradaktuators können über die Kommunikationsverbindung Kιπ.2. KHi4, KH23 und KH34 ihre berechneten Daten austauschen. Dasselbe geschieht zwischen den Recheneinheiten R vi 35a, 35b, 36a, 36b des Lenkaktuators mittels der Kommunikationsverbindungen KVι2. Kvι4, KV23 und KV34. Die Kommunikationsverbindungen zwischen Recheneinheiten werden vorzugsweise über SPI bzw. SCI Schnittstellen oder ein CAN Bussystem realisiert. Die dargestellten Recheneinheiten Mvi 35a, 35b, 36a, 36b, bzw. RMHi 12a, 12b, 13a, 13b, beinhalten in diesem Ausführungsbeispiel jeweils einen Mikrorechner einschließlich der dazugehörigen Peripheriekomponenten, wie beispielsweise geeignete Schnittstellen, für die Erfassung aller Sensorsignale. Zudem sind darin auch die erforderlichen Verarbeitungsfunktionen zur Berechnung der Ansteuersignale Um und UH2 für die Lenkradmotoren 8a, 8b bzw. Uvi und UV2 für die Ansteuerung des Lenkmotoren 31a, 31b enthalten.
In der dargestellten Realisierungsvariante ist der Lenkradaktuator 6 durch zwei unabhängige Motoren LRM1 8a und LRM2 8b realisiert, die von unabhängigen Leistungselektronikeinheiten LELRMI 22a bzw. LELRM2 22b angesteuert werden. Beide Motoren 8a, 8b wirken auf dieselbe Welle. Der Ventil- bzw. Lenkaktuator 29 ist durch die beiden Motoren LM1 31a und LM2 31b bzw. die zugeordneten Leistungselektronikeinheiten LELJH 45a bzw.
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45b ebenfalls redundant aufgebaut. Die Energieversorgung der Elektronikkomponenten des Steer-by- Wire-Systems 1 erfolgt durch die unabhängigen Spannungsversorgungen UB1 50 bzw. UB2 52. Von UB1 50 werden die Rechen- einheiten RMHι 12a, RMH2 12b, RMVι 35a und RMV2 35b sowie die Motoren LRM1 8a und LM1 31a mit der zugehörigen Leistungselektronik 22a, 45a und Abschaltlogik 20a, 43a gespeist. Die Energiequelle UB2 52 versorgt die Recheneinheiten RMH3 13a, RMH4 R13b, MV3 36a und RMV4 36b sowie die Motoren LRM2 8b und LM2 31b mit der zugehörigen Leistungselektronik 22b, 45b und Abschaltlogik 20b, 43b. Die elektromechanische Kupplungseinheit KU 55 wird von beiden Energiequellen 50, 52 gespeist, wobei je eine Wicklung 56, 57 der Kupplungseinheit KU 55 von je einer Energiequelle 50, 52 gespeist werden kann.
Kx und K2 kennzeichnen jeweils unabhängige Kommunikations- Systeme 60, 61, z. B. realisiert mittels serieller Busse, welche die Kommunikation zwischen den Recheneinheiten RMHi 12a, 12b, 13a, 13b des Lenkradaktuators 6 und den Recheneinheiten RMi 35a, 35b, 36a, 36b des Lenkungsaktuators 29 ermöglichen. Die zwischen diesen Recheneinheiten ausgetauschten Daten werden mit avH bezeichnet. Die Bus-Systeme Ki 60 und K2 61 ermöglichen zudem die Kommunikation zu weiteren Steuergeräten im Kraftfahrzeug, die beispielsweise Eingriffe in die Längs- und Querdynamik eines Fahrzeuges einleiten und koordinieren. Innerhalb dieser nicht dargestellten weiteren Steuergeräte können' Sollwerte für die Regelungen beeinflußt oder auch direkt vorgegeben werden.
Mit den Abkürzungen Kp und Km werden eventuell vorhandene weitere Kommunikationssysteme zu anderen Fahrzeugsteuergeräten bezeichnet, z. B. ein CAN-Bus. Über diese Systeme können z. B. Informationen über den aktuellen Zustand des Verbrennungsmotors oder den Ladezustand der Bordnetze übermittelt werden. Zudem können hierüber Diagnosebotschaften eines Steer-by-Wire-Steuergeräts gesendet und übertragen werden. In der dargestellten Steuergerätestruktur werden in jeweils zwei Mikrorechnersystemen im wesentlichen dieselben Verarbeitungsfunktionen zugeordnet. Bspw. übernehmen die beiden Recheneinheiten RMVι 35a und RMV2 35b, als Komponenten einer ersten Steuereinrichtung, die gleichen Verarbeitungsfunktionen - mit Ausnahme der Stellgrößenausgabe - zur Ansteuerung des Lenkmotors LM1 31a. Dasselbe gilt für die beiden Recheneinheiten RMHι 12a und RMH2 12b, als Komponenten einer zweiten Steuereinrichtung, zur Ansteuerung des Lenkradmotors LRM1 8a. Damit besitzen die Recheneinheitenpaare, bei dem ein Recheneinheitenpaar als Komponenten einer Steuereinrichtung ausgebildet ist, jeweils ein Fail-Silent- Verhalten. Durch die interne Kommunikation zwischen den Recheneinheiten RMHι 12a und RMH2 13b mit den Recheneinheiten RMH3 und RMH4 im Lenkradaktuator 6 wird es möglich, daß bei Ausfall einer Recheneinheit eines Recheneinheitenpaares das benachbarte Recheneinheitenpaar zumindest während einer Übergangszeit dessen Funktion voll übernimmt. Damit ist ein fehlertolerantes Verhalten des Systems gegeben. Dasselbe gilt für die Recheneinheiten 35a, 35b, 36a, 36b des Lenkaktuators 29. Durch die Kommunikation über KV23 und Kvι4 zwischen den Recheneinheiten RMVι 35a und RMV2 35b mit den Recheneinheiten RMV3 36a und RMV4 36b im Lenkaktuator 29 wird auch hier sichergestellt, daß bei Ausfall einer Komponente eines Recheneinheitenpaares das benachbarte Recheneinheitenpaar dessen Funktion voll übernimmt.
Im folgenden werden die wesentlichen Funktionen der Recheneinheiten 12a, 12b, 13a, 13b, 35a, 35b, 36a, 36b des Lenkrad- und Ventilaktuators 6, 29 dargestellt. In den Recheneinheiten RMHι 12a und RMH2 12b des Lenkradaktuators 6 sind folgende Funktionen implementiert: Sensorsignalerfassung und Berechnung des Ansteuersignais. UHι für die Regelung des Lenkradmotors LRM1 8a, Austausch der berechneten Daten über die zwischen den Recheneinheiten 12a, 12b wirkenden Kommunikationsverbindungen KHi2 Vergleich der Rechnerergebnisse. Die Ausgabe des Ansteuersignais UHι erfolgt bei übereinstimmender Berechnung in den Recheneinheiten RMHι 12a und RMH2 12b allein durch die Recheneinheit RMHι 12a. Im Fehlerfall wird eine Rückfallstrategie eingeleitet . Umschaltung auf die Rückf llebene, Schnittstelle zu weiteren Steuergeräten bzw. Anzei- gee-inheiten.
In den Recheneinheiten RMH3 13a und RMH4 13b werden die entsprechenden Funktionen für die Ansteuerung des Lenkradmotors LMR2 realisiert. In den Recheneinheiten RMvi 35a und RMV2 35b werden folgende Funktionen bearbeitet:
Sensorsignalerfassung und Berechnung des Ansteuersignais Ui für die Regelung des Lenkmotors LM1 31a Austausch der berechneten Daten über die zwischen den Recheneinheiten 35a, 35b wirkenden Kommunikationsverbindung KVi2- Die Ausgabe des Ansteuersignais Ui geschieht bei übereinstimmender Berechnung in den Recheneinheiten RMVι 35a und RMV2 35b allein durch die Recheneinheit RMVι 35a. Im Fehlerfall erfolgt gegebenenfalls die Einleitung einer Rückfall- Strategie. Umschaltung auf die Rückfallebene, Schnittstelle zu weiteren Steuergeräten bzw. Anzeigeeinheiten. In den Recheneinheiten RMV3 36a und RMV4 36b werden die entsprechenden Funktionen für die Ansteuerung des Lenkmotors LM2 realisiert.
Eine detaillierte Beschreibung dieser Teilfunktion wird in den folgenden Abschnitten dargestellt. Hierbei werden jeweils nur die Funktionen zur Ansteuerung des Motors LRMl 8a im Lenkradaktuator 6 bzw. des Motors LM1 31a im. Ventilaktuator 29 betrachtet. Für die Ansteuerung der komplementären Motoren LRM2 8a und LM2 31b werden entsprechende Funktionen realisiert .
Sensorsignalerfassung und Berechnung der Ansteuersignale für die Regelung eines Lenkradmotors 8a, 8b:
Zur Ansteuerung der Lenkradmotoren LRMl 8a werden folgende Signale über periphere Erfassungskόmponenten den Recheneinheiten RMHι 12a und RMHa 12b zugeführt: a) Lenkradwinkelsensor δHι und δH2 b) Motormoment MHι bzw. MH2 des Lenkradmotors 8a. In einer weiteren Realisierungsvariante erfolgt die Bestimmung des Motormoments durch die gemessenen Motorströme c) Rotorpositionen δPH des Lenkradmotors 8a, z. B. bei Verwendung eines BLDC- , Asynchron- oder Switch- Relactance-Motors, diese Größe kann auch aus dem Lenkradwinkel gebildet werden d) Ist-Werte IHι der Phasenströme des Lenkradmotors LRMl 8a. e) Temperatur THι des Lenkradmotors 8a, in einer alternativen Realisierung kennzeichnet dieses Signal die Temperatur der Endstufe innerhalb der Leistungselektronikeinheit LELE I 22a für den Lenkradmotor 8a oder beinhaltet beide Temperaturen. f) Strom in der Wicklung 56 der Kupplungseinheit 55 g) Klemmenspannung des Bordnetzes UB1 50
Die in den Punkten a) bis g) aufgeführten Signale werden in Figur 3 für den Motor LRMl 8a unter der Notation ELRMI und ELERMI zusammengefaßt .
Für die Ansteuerung der Leistungselektronikeinheit LELRMI dienen primär die Ansteuersignale UHι für die Strangspannungen des Lenkradmotors LRMl 8a. Diese Ansteuersignale sind Stellgrößen eines digitalen Reglers und können z. B. als PWM-Signale ausgegeben werden. Diese Stellgrößen UHι werden aus dem gemessenen oder berechneten Motormomenten des Lenrädkmotors 8a, der Rotorpositionen δPH des Lenkradmotors . 8a und weiterer Kenngrößen, die den Zustand des Fahrzeuges bzw. der Fahrbahn charakterisieren, berechnet. Eine Steuerung des Lenkradmotprs LRMl 8a über die Leistungselektronik LELRMI 22a erfolgt, wenn eine Freigabe über die Abschaltlogik ALLRMI 18a ansteht und zudem das Motorrelais über die Abschaltlogik AL-MRLR I 20a geschlossen ist.
Sensorsignalerfassung und Berechnung der Ansteuersignale für die Regelung eines Lenkmotors 31a, 31b:
Zur Ansteuerung des Lenkmotors LM1 31a werden folgende Signale über periphere Erfassungskomponenten den Recheneinheiten RMvi 35a und RMV2 35b zugeführt: a) Lenkwinkelsensor δi und δV b) Motormomente MVι bzw. MV2 der Lenkmotoren LM1 31a und LM2 31b. In einer weiteren Realisierungsvariante erfolgt die Bestimmung der Motormomente durch die gemessenen Motorströme. c) Rotorpositionen δPV des Lenkmotors LM1 31a, z. B. bei Verwendung eines BLDC-, Asynchron- oder Switch- Reluctancemotors d) Ist-Werte IVι der Phasenströme des Lenkmotors LM1 31a e) Temperaturen TVι des Lenkradmotors 31a, in einer alternativen Realisierung kennzeichnet dieses Signal die Temperatur der Endstufen innerhalb der Leistungselektronikeinheiten LE MI 45a für den Lenkmotor LM1 31a oder beinhaltet beide Temperaturen f) Klemmenspannung des Bordnetzes UB1 50
Die in den Punkten a) bis f) aufgeführten Signale werden in Figur 3 für den Motor LM1 31a unter der Notation ELMι und ELEMI zusammengefaßt .
Für die Ansteuerung der Leistungselektronikeinheit LELM 45a dienen primär die Ansteuersignale für die Strangspannungen Uvi. Diese Ansteuersignale sind Stellgrößen eines digitalen Reglers und können z. B. als PWM-Slgnale ausgegeben werden. Die Stellgrößen UVι werden aus einem repräsentativen Wert der gemessenen Lenkradwinkel δHι und δH2 und der aktuellen Lenkübersetzung gebildet. Bei Lenkeingriffen durch ein fahrdynamisches System wird die Führungsgröße für den Lenkwinkel zusätzlich unter Verwendung der Gierwinkelgeschwindigkeit und der Querbeschleunigung des Fahrzeuges berechnet oder es wird ein über die Kommunikationssysteme Kx und K2 übermittelter Winkel bzw. Differenzwinkel δF verwendet. Bei Nutzung der Steuergerätestruktur zur Realisierung eines SpurführungsSystems könnte der Winkel δF auch die Führungs- größe für . den Lenkwinkeleingriff repräsentieren, der von einem übergeordneten Steuerungssystem berechnet und vorgesehen wird. Eine Ansteuerung des Lenkmotors LM1 31a über die Leistungselektronik LELMI 45a erfolgt, falls eine Freigabe über die Abschaltlogik ALLMI 41a ansteht und zudem das Motorrelais über die Abschaltlogik AL-MRLMI 43a geschlossen ist. In entsprechender Weise erfolgt die Ansteuerung des Lenkmotors LM2 31b über die Leistungselektronik LELM2 45b falls eine Freigabe über die Abschaltlogik ALM2 41b ansteht und zudem das Motorrelais über die Abschaltlogik AL-MRu^ 43b geschlossen ist.
Überwachung der Rückfallebene und Umschaltung auf die Rückfallebene:
Wesentliche Kenngrößen der Verfügbarkeit der Rückfallebene des Steer-by-Wire-Systems 1 sind die Ströme in den beiden Wicklungen Wx 56 und W2 57 der Kupplung KU. Diese Ströme werden fortlaufend erfaßt. Zur Überprüfung der Funktion des Übergangs zur mechanischen Rückfallebene werden während des Fahrbetriebes abwechselnd die Stromkreise der Kupplungsspulen 56, 57 durch die Signale rvi und rV2 bzw. rHι und rH2 unterbrochen. Ein Übergang in die mechanische Rückfallebene ist sichergestellt, wenn dabei der zugehörige Spulenstrom jeweils auf den Wert Null zurückgeht.
Schnittstelle zu weiteren Steuergeräten bzw. Anzeigeeinheiten:
Über die Kommunikationssysteme Kx 60 und K2 61 können die Sensorsignale für die Gierwinkelgeschwindigkeit ω und für die Querbeschleunigung aγ einer der Recheneinheiten 12a, 12b, 13a, 13b, 35a, 35b, 25a, 36b zugeführt werden. Zudem können über diese Kommunikationssysteme 60, 61 Schätzwerte für die Reib-Koeffizienten VL und μvR zwischen linkem und rechtem Rad 25 und Straße und ein Schätzwert der Fahrzeuggeschwindigkeit v übertragen werden. Diese Informationen werden erforderlich, falls die Berechnungen für fahrdynamische Eingriffe innerhalb der in Figur 3 dargestellten Recheneinheiten 12a, 12b, 13a, 13b, 35a, 35b, 36a, 36b realisiert werden. Außerdem kann über dieses Kommunikationssystem eine Führungsgröße δF für den Radlenkwinkel bei einem Fahrdynamikeingriff über das Lenksystem oder bei einem Spurführungssystem vorgegeben werden.
Sicherheitsmaßnahmen im Steuergerät :
Zur Einhaltung der an dieses System insbesondere Steer-by- Wire-System 1 gestellten Sicherheitsanforderungen müssen alle innerhalb des Systems auftretenden Einfachfehler in der systemtypischen Fehlertoleranz zeitsicher erkannt werden. Nach dem Erkennen eines signifikanten Fehlers wird das Steer-by-Wire-System 1 während einer Übergangszeit, z. B. innerhalb von 5 Sekunden, zunächst in einen Rückf llbetriebszustand überführt. In diesem Betriebszustand werden keine übergeordneten Lenkfunktionalitäten mehr durchgeführt, d. h. fahrdynamische Lenkeingriffe, Lenkeingriffe zur Seitenwindkompensation oder Eingriffe in das Lenksystem, die das Übersetzungsverhältnis zwischen Lenkradwinkel und Lenkwinkel verändern, sind definiert beendet. Nach Ablauf dieser Übergangszeit oder nach Beendigung aller übergeordneten Lenkfunktionalitäten oder bei Auftreten eines signifikanten zweiten Fehlers in der Übergangszeit wird die Ansteuerung der elektromechanischen 55 Kupplung in der Lenksäule beendet. Damit wird die mechanische Verbindung zur Umsetzung eines Lenkradwinkels in einen Lenkwinkel wieder hergestellt .
Zum Erreichen dieser Sicherheitsanforderungen sind folgende Merkmale vorgesehen:
Die folgenden Maßnahmen beziehen sich auf die Ansteuerung der dem Motor LRMl 8a zugeordneten Lenkradaktuatorik, sie können jedoch entsprechend auch für die dem Motor LRM2 8a zugeordnete Lenkradaktuatorik und für die Lenkradaktuatorik zur Ansteuerung der Motoren LM1 31a bzw.. LM2 31b angewandt werden. Alle am Motor LRMl 8a auftretenden Signale, insbesondere Meßsignale ELRMι wie auch alle Signale, insbesondere Meßsignale ELEEMι der Leistungselektronik LELRMι, werden in den beiden Recheneinheiten RMHι 12a und RMH2 12b, als Komponenten einer ersten Steuereinrichtung, direkt erfaßt. Die erfaßten Signale werden über die Rechnerkopplungen KH12 zwischen den Recheneinheiten RMHι 12a und RMH2 12b ausgetauscht und zueinander auf Plausibilität verglichen. Sind die Werte innerhalb eines zulässigen Toleranzbereiches, so wird daraus ein Referenzwert, z. B. durch eine Mittelwertbildung, ermittelt. Durch dieses Vorgehen läßt sich ein Defekt bzw. ein Fehler in einem der beiden Eingangskanäle erkennen. Bei Auftreten eines Fehlers werden beide Rechnerkanäle von der weiteren Bearbeitung ausgeschlossen. Die Ansteuerung des Motors LRMl 8a wird beendet. Das zuvor von diesem Motor gelieferte Drehmoment wird in beiden Recheneinheiten RMH3 13a und RMH4 13b als Komponenten einer zweiten Steuereinrichtung über die Kommunikationskanäle KH23 bzw. KHi4 bereitgestellt. Diese Information sorgt dafür, daß eine benachbarte Steuereinrichtung, bestehend aus den Recheneinheiten RMH3 13a und RMH413b, des Lenkradmotors LRM2 8b die Lenkfunktion des ausgefallenen Motors LRMl 8a innerhalb einer gewissen Übergangszeit mitübernehmen kann. Gleichzeitig werden diese Fehler in den Fehlerspeichern der Recheneinheiten RMHι 12a und RMH2 12b abgelegt. Sind die Werte, insbesondere Meßwerte der beiden Eingangskanäle zueinander plausibel, werden mit den Referenzwerten der einzelnen Meßgrößen in beiden Recheneinheiten 12a, 12b die weiteren Berechnungen durchgeführt .
Die Berechnungen zur Bildung des Ansteuersignais UHι für den Lenkradmotor LRMl 8a werden ebenfalls in beiden Recheneinheiten RMHι 12a und RMH2 12b redundant durchgeführt. Die Ergebnisse bzw. Werte werden wiederum über den Kommunikati- onspfad KH12 zwischen den Recheneinheiten RMHι 12a und RMH2 12b ausgetauscht und zueinander auf Plausibilität überprüft. Die in den Recheneinheiten RMHι 12a und RMH2 12b berechneten Ergebnisse bzw. Werte werden mit UHn und UHi2 bezeichnet . Werden beim Vergleich dieser Ergebnisse in den Recheneinheiten RMHι 12a und RMH2 12b Abweichungen erkannt, die über einen vorgebbaren Toleranzband liegen und zudem auch nach Ablauf einer Fehlertoleranzzeit weiterhin anstehen, so werden Rückfallmaßnahmen bzw. Rückfallstrategien eingeleitet . Werden diese Abweichungen in der Recheneinheit RMHι 12a erkannt, so werden Signale (Enable-Signale) für die Leistungselektronik gHn und für das Motorrelais fHn deaktiviert (disabled) und zudem das Steuersignal Enable- Signal zur Kupplungsansteuerung hHκι zurückgesetzt. Bei einer Fehlererkennung durch die Recheneinheit RMH2 12b wird das Leistungselektroniksignal
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das Motorrelais-Signal fiπi und das Kupplungssignal hκ2 deaktiviert (disabled) . Eine Freischaltung des Ansteuersignais UHι für den Lenkradmotor LRMl 8a erfolgt erst, wenn innerhalb der Abschaltlogik- einheit für die Leistungselektronik dieses Lenkradmotors LLRMI 18a ein Freigabe-Signal ansteht. Dieses Freigabe- Signal wird durch eine logische UND - Verknüpfung zwischen den Signalen gHn und gH2ι gebildet. Damit wird sichergestellt, daß ein Fehler, der bei der Berechnung von UHι in der Recheneinheiten RMHι 12a aufgetreten ist, bei Erkennung durch die Recheneinheit RMHι 12a unmittelbar zur Abschaltung der Leistungselektronik LELRMI 22a führt bzw.' bei Fehlererkennung durch das Modul RMH2 12b indirekt eine Abschaltung dieser Leistungselektronik 22a eingeleitet wird.
Die ■ Ansteuerung der elektronischen Kupplungseinheit 55 erfolgt mit einer Realisierungsvariante einer Schaltung gemäß Figur 4. Da die Kupplung 55 jeweils alleine durch die Be- stromung der Wickelungen Wx 56 bzw. W2 57 in einem geöffneten Zustand (Steer-by-Wire-Betrieb) gehalten werden kann, wird hiermit sichergestellt, daß ein einzelner Fehler nicht zum sofortigen Übergang in die mechanische Rückfallebene führen kann. Jeder Einzelfehler führt über die Steuersignale Enable-Signale rvi, r2, rHι und rH2 jeweils nur zu einer Unterbrechung eines Wicklungsstromkreises 56, 57. Um die korrekte Funktion im Fehlerfalls sicherzustellen, werden in zyklischen Testphasen während des Fahrbetriebes die einzelnen Schalter in den Zustand Öffnen gesteuert . Durch Überwachung des Verlaufs der Kupplungsströme ϊWχ bzw. IW2.kann damit die Fähigkeit zum Öffnen getestet werden.
Figur 5 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung 70 mit einer ersten Recheneinheit 71 und einer zweiten Recheneinheit 72. Diese beiden Recheneinheiten 71, 72 können gemäß vorstehend beschriebenen Figuren 3 bzw. 4 in bevorzugter Ausführungsform funktionell den Recheneinheiten 12a, 12b, 13a, 13b, 35a, 35b, 36a, 36b entsprechen und insbesondere als Mikrorechner ausgebildet sein. Die Steuereinheit 70 ist zur Regelung bzw. Steuerung eines Stellaktors bzw. Stellmotors 73 ausgebildet. Funktioneil entspricht der Stellmotor 73 den Lenkradmotoren 8a, 8b bzw. Lenkmotoren 31a, 31b der voranstehend beschriebenen Figuren. Bei einer erfindungsgemäßen bevorzugten Ausgestaltung innerhalb eines Steer-by-Wire- Systems dient der Stellmotor 73 zur Bereitstellung einer Wechselwirkung zwischen der Steuereinheit 70 und einer mechanischen Stelleinrichtung, die bei einer derartigen Anwendung typischerweise als Lenkrad oder Fahrzeugrad bzw. Fahrzeugachse ausgebildet sein kann. Zur Überwachung bzw. Ermittelung eines Zustandes des Stellmotors 73 bzw. einer Stelleinrichtung wie einem Lenkrad oder einem Fahrzeugrad bzw. einer Fahrzeugachse ist die Steuereinheit 70 mit einem Sensor 74 verbunden. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Recheneinheiten 71, 72 baulich identisch ausgebildet sind. Ebenso kann vorgesehen sein, daß die Recheneinheiten 71, 72 bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Funktionen zur Bereitstellung von Werten, die erfindungsgemäß zu vergleichen sind, zur Wahrung eines geregelten zeitlichen Ablaufs des Verfahrens, im Rahmen der technischen Möglichkeiten weitgehend simultan oder synchron durchführen.
Die Steuereinheit 70, wie sie in Figur 5 in bevorzugter Ausführungsform dargestellt ist, weist des weiteren eine Leistungsendstufe 75, einen Endstufentreiber 76, eine Schnittstellenschaltung (Interface) 77, bspw. zur Verbindung mit dem Sensor 74, einen Meßverstärker 78, bspw. für Signale des Aktors 73, einen Taktgeber 79, einen Fehlerspeicher (EEPROM) 80, eine Spännungsversorgungs-Schaltung 81, einen Meßwiderstand 82, ein Sicherheitsrelais 83 sowie eine Überwachungseinrichtung (watch dog) 84 auf. Sämtliche bisher erwähnten Komponenten der Figur 5 können untereinander, wie durch Pfeile oder Doppelpfeile dargestellt, über geeignete Leitungen elektrische Energie bzw. zur Bereitstellung einer Kommunikation Werte, Daten oder Signale austauschen.
Über eine Leitung 85 ist die Steuereinheit 70 mit einer anderen, in Figur 5 nicht abgebildeten Steuereinheit verbun- ' den, die weitgehend dieselben baulichen wie funktioneilen Merkmale wie die Steuereinheit 70 aufweist. Diese weitere Steuereinheit ist erfindungsgemäß über einen Sensor, entsprechend dem Sensor 74, und einem Stellmotor, entsprechend dem Stellmotor 73, zur Steuerung bzw. Beaufschlagung derselben Stelleinrichtung ausgebildet, die auch von der Steuereinheit 70 geregelt bzw. gesteuert wird. Somit steht einer mechanischen Stelleinrichtung ein doppelter Satz an Vorrichtungen zur Steuerung zur Verfügung. Bei Ausfall einer Komponente kann deren Funktion durch eine andere Komponente ersetzt werden.
Über eine Leitung, bspw. der Busverbindung 86, kann die Steuereinrichtung 70 mit weiteren Steuergeräten eines Fahrzeuges verbunden sein. Zur Bereitstellung einer Energieversorgung ist die Steuereinrichtung 70 mit einer Masse 87, mit einer Rechnerversorgung 88 sowie mit einer Endstufenversorgung 89 verbunden. Zudem ist die Steuereinrichtung 70 über einen Bus 90 mit einem Sicherheitsbus 91 verbunden.
Figur 6 zeigt in Zusammenschau eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsvariante des erfindungsgemaßen Steer-by-Wire-System 1 unter Berücksichtigung aller wesentlichen, bisher erwähnten Komponenten. Insbesondere wird die Zuordnung der Recheneinheiten 12a und 12b, 13a und 13b, 35a und 35b, 36a und 36b, zu jeweils einer von vier erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtungen 70a, 70b, 70c, 70d verdeutlicht. Sämtliche Komponenten übernehmen weitgehend dieselben Funktionen, wie in den voranstehenden Figuren 1 bis 5 beschrieben wurde. Außerdem sind die Verbindungen zu den beiden unabhängigen Spannungsversorgungen 50, 51 sowie zu dem Sicherheitsbus 91, der allgemein als Datenbus zur internen Kommunikation innerhalb des Fahrzeuges ausgebildet sein kann, angedeutet.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie dem erfindungsgemaßen Verfahren zur Steuerung wird erreicht, daß bei Auftreten eines beliebigen Fehlers innerhalb des Steer-by- Wire-Systems 1 die Funktionalität des Steer-by-Wire-Systems 1 aufrecht erhalten wird.
Das Steer-by-Wire-System 1 besteht aus vier eigensicheren und eigenständigen Steuereinrichtungen 70a, 70b, 70c, 70d und einer elektromechanischen Kupplungseinheit 55 mit redundanter Wicklung 56, 27 und einer Sensorik 58, die zur Überwachung der elektromechanischen Kupplungseinheit ausgebildet ist. Mittels der Sensorik 58 kann bspw. überprüft werden, in welchem Schaltzustand sich die elektromechani- sche Kupplungseinheit 55 befindet, insbesondere ob sie geöffnet oder geschlossen ist. In weiterer Ausgestaltung kann mittels der Sensorik 58 auch die Temperatur der elektromechanischen Kupplungseihheit gemessen werden. Bei Normalbetrieb des Steer-by-Wire-Systems 1 ist die elektromechanische Kupplungseinheit 55 geöffnet, so daß sämtliche Lenkfunktionen des Fahrzeuges mittels der Lenkradmotoren 8a, 8b und der zugeordneten Steuereinrichtungen 70 sowie der Lenkmotoren 31a, 31b sowie der zugeordneten Steuereinrichtungen 70 durchgeführt werden. Im Falle eines innerhalb des Steer- by-Wire-Systems 1 auftretenden signifikanten Fehlers, kann die elektromechanische Kupplungseinheit 55 geschlossen werden, so daß eine mechanische Rückfallebene bereitgestellt wird. Sämtliche Steuerungsbefehle werden in diesem Fall zur Bereitstellung einer Wechselwirkung zwischen dem Lenkrad 2 und wenigstens einem Fahrzeugrad 25 über eine herkömmliche mechanische und/oder hydraulische Lenkung, vermittelt über die elektromechanische Kupplungseinheit 55, bereitgestellt.
Jedem Stellmotor 8a, 8b, 31, a, 31b ist eine eigensichere Steuereinrichtung 70a, 70b, 70c, 70d sowie ein eigensicherer Positionssensör 74a, 74b, 74c, 74d zugeordnet. Erfindungsgemäß wird unter eigensicher verstanden, daß die Steuereinrichtung 70a, 70b, 70c, 70d und/oder der Positionssensor 74a, 74b, 74c, 74d Fehler selbst • erkennt bzw. erkennen und durch Übergang in einen geeigneten Zustand selbsttätig reagiert bzw. reagieren.
In Abhängigkeit der Relevanz für die Sicherheit des Steer- by-Wire-Systems 1 ist vorgesehen, daß sich eine erste, ei- ner mechanischen Stelleinrichtung zugeordnete Steuereinrichtung bedarfsweise abschaltet, so daß die Funktion dieser ersten Steuereinrichtung 70 auf eine zweite, derselben mechanischen Stelleinrichtung zugeordneten Steuereinrichtung 70 übertragen wird. Dabei wäre im Falle des Lenkradaktuators 6 vorgesehen, daß Funktionen der Steuereinrichtung 70a mit den Recheneinheiten bzw. Mikrorechnern 12a, 12b von der Steuereinrichtung 70b mit den Recheneinheiten bzw. Mikrorechnern 13a, 13b übernommen wird.
In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß eine Überwachung und/oder Abschaltung von einer Steuereinrichtung 70a, 70b, 70c, 70d von außen, bspw. durch eine andere Steuereinrichtung 70a, 70b, 70c, 70d nicht vorgesehen ist . Somit wird bei den Steuereinrichtung 70, 70a, 70b, 70c, 70d durch Einsatz von zwei insbesondere identische ausgebildeten Mikrorechnern 71 und 72 bzw. 12a und 12b bzw. 13a und 13b bzw. 35a und 35b bzw. 36a und 36b Eigensicherheit erreicht .
Die beiden eigensicheren und eigenständigen Steuereinrichtungen 70a, 70b des bspw. als Handmomentenstellers ausgebildeten Lenkradaktuators 6 bzw. die beiden eigensicheren und eigenständigen Steuereinrichtungen 70c, 70d des bspw. als Radmomentsteiler ausgebildeten Ventilaktuators 29 sind über serielle und/oder parallele, analoge und/oder digitale, als Kupfer- und/oder Lichtleiter ausgebildete Kommunikationsleitungen miteinander verbunden. Über dieses Kommunikationsleitungen bzw. Datenbusse stimmen sich die jeweils zwei Steuereinrichtungen 70a, 70b, 70c, 70d bezüglich eines Betriebszustandes, einer Momentenaufteilung (Verspannung), einer Fehlerlokalisierung und/oder eines Übergangsverhaltens während eines Übergangs in die mechanische Rückfall- ebene ab. Dabei können die beiden Steuereinrichtungen 70a, 70b oder 70c, 70d entweder als Handmomentensteiler oder Radmomenten- steller ausgebildeten Stelleinrichtung über mindestens zwei Synchronisationsleitungen miteinander verbunden sein. Über diese Synchronisationsleitungen synchronisieren sich jeweils zwei Steuereinrichtungen 70a, 70b, 70c, 70d in einem für die Erfüllung der Steuerungsaufgabe notwendigen Umfang. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist denkbar, daß die Synchronisation durch ein geeignetes Protokoll . auf der und/oder den Datenbus-Verbindung zwischen den Steuereinrichtungen 70a, 70b, 70c, 70d erfolgt und die Synchronisationsleitungen entfallen können.
Die eigensicheren und eigenständigen Steuereinrichtungen 70a, 70b, 70c, 70d überwachen sich durch interne Redundanz selbständig und schalten sich im Fehlerfall bedarfsweise selbständig ab. Dabei ist erfihdungsgemäß vorgesehen, daß jede Steuereinrichtung 70, 70a, 70b, 70c, 70d insbesondere mit den Rechneinheiten 71, 72 bzw. 12a, 12b bzw. 13a, 13b bzw. 35a, 35b bzw. 36a, 36b nur die eigenen Stell-' bzw. Steueraufgaben berechnet und auch nur die eigenen Sensorsignale erfaßt . Ein Eingriff von außen durch eine andere Steuereinrichtung 70, 70a, 70b, 70c, 70d oder durch eine übergeordnete Fahrdynamik-Steuereinheit ist nicht vorgesehen. Lediglich zu einer Darstellung einer Fehlertoleranz werden Sensorsignale zwischen zwei Steuereinrichtungen 70a, 70b, 70c, 70d eigensicher ausgetauscht bzw. erfaßt*'. Somit ergibt sich vorteilhafterweise, daß durch die Verwendung von jeweils zwei eigensicheren Steuereinrichtungen '70a, 70b bzw. 70c, 70d sowohl für die als Handmomentensteller 6 ausgebildeten Stelleinrichtung sowie für die als Radmomenten- steller 29 ausgebildeten Stelleinrichtung wird (einfache) Fehlertoleranz erreicht . Eine Steuereinrichtung 70, 70a, 70b, 70c, 70d kann bis zum sicheren Abstellen des Fahrzeuges bzw. bis zum Übergang in die Rückfallebene, wenn die elektromechanische Kupplungs- einheit 55 geschlossen und eine mechanische Zwangskopplung zwischen dem Lenkrad 2 und wenigstens einem gelenkten Fahrzeugrad 25 hergestellt ist, die volle Funktion eines Hand- momentenstellers 6 bzw. eines Radmomentenstellers 29 übernehmen. Je eine Steuereinrichtung 70a, 70b vom Handmomen- tensteller 6 und eine Steuereinrichtung 70c, 70d vom Radmo- mentensteller 29 sind über geeignete Leitungen 90 und insbesondere über einen eigensicheren Daten- bzw. Sicherheits- bus 91 miteinander und evtl. mit einer übergeordneten Fahrdynamik-Steuereinheit und/oder Fahrdynamik-Sensoreinheit und/oder weiteren Fahrzeugsystemen, wie bspw. einem An- triebsmanagement oder der Federung, verbunden. Durch ein geeignetes Protokoll auf den beiden Datenbus-Verbindungen 91a, 91b synchronisieren sich die Steuereinrichtungen 70a, 70b, 70c, 70d. Üblicherweise übernehmen die beiden Steuereinrichtungen 70a, 70b im Handmomentensteiler 6 die Funktionalität des Synchronisations-Masters. Es ist aber auch denkbar, daß jedes andere, an den Datenbus angeschlossene Steuergerät die Funktionalität des Synchronisations-Masters übernehmen kann. Je eine Steuereinrichtung 70a bzw. 70c vom Handmomentensteller 6 bzw. vom Radmomentensteller 29 wird von einer ersten Stromversorgungseinheit 50, die jeweils andere Steuereinrichtung 70b, 70d vom Handmomentensteiler 6 bzw. vom Radmomentensteller 29 wird von einer zweiten Stromversorgungseinheit 52 , die von der ersten Stromversorgungseinheit 50 unabhängig ist, versorgt.
Alle Steuereinrichtungen 70 sowie evtl. die Fahrdynamik- Steuereinheit sind mit weiteren Fahrzeugsteuergeräten, z.B. der Motorgetriebesteuerung über eine Busverbindung (CAN-C, VAN) verbunden. Alternativ kann jeweils nur eine Steuereinrichtung 70a, 70b bzw. 70c, 70d vom Handmomentensteller 6 bzw. Radmomentsteller 29 sowie evtl. die Fahrdynamik- Steuereinheit mit weiteren Fahrzeugsteuergeräten verbunden sein.
Um Common-Mode-Fehler zu vermeiden sind die insgesamt vier Steuereinrichtungen 70a, 70b, 70c, 70d in vier getrennten Gehäusen untergebracht. Denkbar sind selbstverständlich auch weitere Varianten, mit jeweils zwei Steuereinrichtungen 70a, 70b, 70c, 70d oder allen vier Steuereinrichtungen 70a, 70b, 70c, 70d in einem Gehäuse.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Steuerung mindestens einer mechanischen Stelleinrichtung (2, 6, 25, 29, 30) mit mindestens einem Satz zugeordneter Einrichtungen, wie mindestens einem Peripheriegerät (8a, 8b, 31a, 31b, 73, 10, 33, 74, 74a, 74b, 74c, 74d) sowie mindestens einer Steuereinrichtung (70, 70a, 70b, 70c, 70d) mit mindestens zwei Recheneinheiten (12a, 12b, 13a, 13b, 35a, 35b, 36a, 36b, 71, 72) , bei dem zwischen dem mindestens einen zugeordneten Peripheriegerät (8a, 8b, 31a, 31b, 73, 10, 33, 74, 74a, 74b, 74c, 74d) und der mindestens einen Steuereinrichtung (70, 70a, 70b, 70c, 70d) ein Signal ausgetauscht wird, und wobei den Recheneinheiten (12a, 12b, 13a, 13b, 35a, 35b, 36a, 36b, 71, 72) zugeordnete Werte für das Signal miteinander verglichen werden und bei dem zur Erfüllung einer Bedingung überprüft wird, in welchem Maß ein Wert von einem Vergleichswert abweicht .
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem überprüft wird, ob die Werte für das Signal die Bedingung erfüllen, wobei auf Grundlage der Werte ein Referenzwert zur weiteren Bearbeitung gebildet wird, wenn die Bedingung erfüllt ist, und wobei eine Rückfallstrategie eingeleitet wird, wenn die Bedingung nicht erfüllt ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem das mindestens eine zugeordnete, als Sensor (10, 33, 74, 74a, 74b, 74c, 74d) ausgebildete Peripheriegerät einen Zustand der mindestens einen mechanischen Stelleinrichtung (2, 6, 25, 29, 30) erfaßt und als ein den Zustand charakterisierendes Signal weiterleitet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem das mindestens eine, als Aktor (8a, 8b, 31a, 31b, 73) ausgebildete Peripheriegerät die mindestens eine mechanische Stelleinrichtung (2, 6, 25, 29, 30) mit einem auf Grundlage des aus dem Referenzwert abgeleiteten Signal beaufschlagt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2 , bei dem von je einer Recheneinheit (12a, 12b, 13a, 13b, 35a, 35b, 36a, 36b, 71, 72) auf Grundlage des Referenzwertes ein Wert errechnet wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem zur Vermittlung einer Wechselwirkung zwischen mindestens zwei mechanischen Stelleinrichtung (2, 25, 30) mit jeweils mindestens einem Satz zugeordneter Einrichtungen (8a, 8b, 31a, 31b', 73, 10, 33, 74, 74a, 74b, 74c, 74d, 12a, 12b, 13a, 13b, 35a, 35b, 36a, 36b, 71, 72, 70, 70a, ,70b, 70c, 70d) , wie mindestens einem Peripheriegerät (8a, 8b, 31a, 31b, 73, 10, 33, 74, 74a, 74b, 74c, 74d) sowie mindestens einer Steuereinrichtung (71, 72, 70, 70a, 70b, 70c, 70d) mit mindestens zwei Recheneinheiten (12a, 12b, 13a, 13b, 35a, 35b, 36a, 36b) , zwischen einem und einem anderen Satz zugeordneter Einrichtungen (8a, 8b, 31a, 31b, 73, 10, 33, 74, 74a, 74b, 74c, 74d, 12a, 12b, 13a, 13b, 35a, 35b, 36a, 36b, 71, 72, 70, 70a, 70b, 70c, 70d) Signale ausgetauscht werden.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem zwischen einem Satz Einrichtungen (8a, 8b, 31a, 31b, 73, 10, 33, 74, 74a, 74b, 74c, 74d, 12a, 12b, 13a, 13b, 35a, 35b, 36a, 36b, 71, 72, 70, 70a, 70b, 70c, 70d) , die einer mechanischen Stelleinrichtung (2, 25, 30) zugeordnet sind, und einem anderen Satz Einrichtungen (8a, 8b, 31a, 31b, 73, 10, 33, 74, 74a, 74b, 74c, 74d, 12a, 12b, 13a, 13b, 35a, 35b, 36a, 36b, 71, 72, 70, 70a, 70b, 70c, 70d) , die derselben mechanischen Stelleinrichtung (2, 25, 30) zugeordnet sind, Signale ausgetauscht werden.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem ein Satz Einrichtungen (8a, 8b, 31a, 31b, 73, 10, 33, 74, 74a, 74b, 74c, 74d, 12a, 12b, 13a, 1.3b, 35a, 35b, 36a, 36b, 71, 72, 70, 70a, 70b, 70c, 70d) , die einer mechanischen Stelleinrichtung (2, 25, 30) zugeordnet sind, und einen anderer Satz Einrichtungen, die einer mechanischen Stelleinrichtung (2, 25, 30) zugeordnet sind, jeweils eigensicher und voneinander funktioneil unabhängig sind.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem im Rahmen der Rückfallstrategie mindestens eine Funktion mindestens einer ersten Einrichtung (8a, 8b, 31a, 31b, 73, 10, 33, 74, ' 74a, 74b, 74c, 74d, 12a, 12b, 13a, 13b, 35a, 35b, 36a, 36b, 71, 72, 70, 70a, 70b, 70c, 70d) , von mindestens einer zweiten, funktioneil gleichwertigen Einrichtung (8a, 8b, 31a, 31b, 73, 10, 33, 74, 74a, 74b, 74c, 74'd, 12a, 12b, 13a, 13b, 35a, 35b, 36a, 36b, 71, 72, 70, 70a, 70b, 70c, 70d) mindestens für die Dauer einer Übergangszeit übernommen wird.
10. Verfahren nach einem „der vorstehenden Ansprüche, bei dem im Rahmen der Rückfallstrategie zur Vermittlung der Wechselwirkung zwischen den mindestens zwei mechanischen Stelleinrichtungen (2, 25, 30) Funktionen der Einrichtungen (8a, 8b, 31a, 31b, 73, 10, 33, 74, 74a, 74b, 74c, 74d, 12a, 12b, 13a, 13b, 35a, 35b, 36a, 36b, 71, 72, 70, 70a, 70b, 70c, 70d) , von einer elektromechanischen Kupplungseinheit
(55) übernommen werden, falls mindestens eine Funktion mindestens einer ersten Einrichtung (8a, 8b, 31a, 31b, 73, 10, 33, 74, 74a, 74b, 74c, 74d, 12a, 12b, 13a, 13b, 35a, 35b, 36a, 36b, 71, 72, 70, 70a, 70b, 70c, 70d) nicht von mindestens einer zweiten, funktionell gleichwertigen Einrichtung (8a, 8b, 31a, 31b, 73, 10, 33, 74, 74a, 74b, 74c, 74d, 12a, 12b, 13a, 13b, 35a, 35b, 36a, 36b, 71, 72, 70, 70a, 70b, 70c, 70d, 55) mindestens für die Dauer einer Übergangszeit übernommen wird.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem ein Satz Einrichtungen (8a, 8b, 31a, 31b, 73, 10, 33, 74, 74a, 74b, 74c, 74d, 12a, 12b, 13a, 13b, 35a, 35b, 36a, 36b, 71, 72, 70, 70a, 70b, 70c, 70d) , die einer mechanischen Stelleinrichtung (2, 25, 30) zugeordnet sind, und ein anderer Satz Einrichtungen, die derselben mechanischen Stelleinrichtung (2, 25, 30) zugeordnet sind, aus unterschiedlichen elektrischen Energiequellen gespeist werden.
12. Elektronisches Steuerungssystem zur Steuerung mindestens einer mechanischen Stelleinrichtung (2, 25, 30), das zum Austausch von Signalen zwischen der mindestens einen mechanischen Stelleinrichtung (2, 25, 30) zugeordneten Einrichtungen (8a, 8b, 31a, 31b, 73, 10, 33, 74, 74a, 74b, 74c, 74d, 12a, 12b, 13a, 13b, 35a, 35b, 36a, 36b, 71, 72, 70, 70a, 70b, 70c, 70d) , wie mindestens einem Peripheriegerät (8a, 8b, 31a, 31b, 73, 10, 33, 74, 74a, 74b, 74c, 74d) sowie mindestens einer Steuereinrichtung (71, 72, 70, 70a, 70b, 70c, 70d) , die mindestens zwei- Recheneinheiten (12a, 12b, 13a, 13b, 35a, 35b, 36a, 36b, 71, 72) aufweist, und zum Vergleich von den den Recheneinheiten (12a, 12b, 13a, 13b, 35a, 35b, 36a, 36b, 71, 72) zugeordneten Werten für das Signal ausgebildet ist, wobei eine Steuereinrichtung
(70, 70a, 70b, 70c, 70d) in einem eigenen Gehäuse angeordnet ist .
13. Elektronisches Steuerungssystem nach Anspruch 12 , das zur Vermittlung einer Wechselwirkung zwischen mindestens zwei mechanischen Stelleinrichtungen (2, 25, 30) durch Austausch von Signalen über mindestens eine Übertragungseinrichtung, die zwischen den den mechanischen Stelleinrichtungen (2, 25, 30) zugeordneten Einrichtungen (8a, 8b, 31a, 31b, 73, 10, 33, 74, 74a, 74b, 74c, 74d, 12a, 12b, 13a, 13b, 35a, 35b, 36a, 36b, 71, 72, 70, 70a, 70b, 70c, 70d) angeordnet ist.
14. Elektronisches Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 12 oder 13 , das eine elektromechanische Kupplungseinheit (55) zur Vermittlung der Wechselwirkung zwischen den mindestens zwei mechanischen Stelleinrichtungen (2, 25, 30) , falls mindestens eine Funktion mindestens einer ersten Einrichtung (8a, 8b, 31a, 31b, 73, 10, 33, 74, 74a, 74b, 74c, 74d, 12a, 12b, 13a, 13b, 35a, 35b, 36a, 36b, 71, 72, 70, 70a, 70b, 70c, 70d) nicht von mindestens einer zweiten, funktionell gleichwertigen Einrichtung (8a, 8b, 31a, 31b, 73, 10, 33, 74, 74a, 74b, 74c, 74d, 12a, 12b, 13a, ,13b, 35a, 35b, 36a, 36b, 71, 72, 70, 70a, 70b, 70c, 70d, 55) übernommen wird, aufweist.
15. Elektronisches SteuerungsSystem nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem eine erste mechanische Stelleinrichtung als Lenkhandhabe (2) eines Fahrzeugs und eine zweite mechanische Stelleinrichtung als Lenkeinrichtung (25, 30) des Fahrzeugs ausgebildet ist.
16. Computerprogramm mit Programmcodemitteln zur Durchführung eines Verfahren nach einem der Ansprüche 1. bis 11, insbesondere in einem elektronischen Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 12 bis 15.
17. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, insbesondere in einem elektronischen Steuerungs- System nach einem der Ansprüche 12 bis 15.
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