DE102007054362B4

DE102007054362B4 - Verfahren und Vorrichtung für einen aktiven Frontlenkungsaktuator

Info

Publication number: DE102007054362B4
Application number: DE102007054362A
Authority: DE
Inventors: Chandra S. Troy Namuduri; Robert R. Clarkston Bolio; Willard A. Dryden Hall
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-11-17
Filing date: 2007-11-14
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2027-11-15
Also published as: US7420350B2; DE102007054362A1; US20080116834A1

Abstract

Verfahren zur Steuerung eines Elektromotors (102), der mit einem aktiven Frontlenkungssystem in einem Fahrzeug gekoppelt ist, wobei der Elektromotor (102) von dem Typ ist, der ausgestaltet ist, um sich in Ansprechen auf Signale zu drehen, die an mehreren Phaseneingängen empfangen werden, wobei das Verfahren umfasst, dass:
ein tatsächlicher Lenkungspositionswert (124) empfangen wird, der einer Position des Elektromotors (102) zugeordnet ist;
ein befohlener Lenkungspositionswert (126) empfangen wird;
ein Positionsfehler aus dem befohlenen Lenkungspositionswert (126) und dem tatsächlichen Lenkungspositionswert (124) berechnet wird;
der Elektromotor (102) in eine Kommutierungsstoppbetriebsart versetzt wird, wenn der Absolutwert des Positionsfehlers kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, indem ein Satz von Signalen an die Phaseneingänge gesendet wird, so dass eine Kommutierung des Motors (102) verhindert wird und ein im Wesentlichen konstantes Motorhaltedrehmoment erzeugt wird; und
der Elektromotor (102) in eine Kommutierungsaktivierungsbetriebsart versetzt wird, wenn der Absolutwert des Positionsfehlers größer oder gleich dem vorbestimmten...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Elektromotors in einem aktiven Frontlenkungssystem in einem Fahrzeug sowie aktive Frontlenkungssysteme.
Hydraulische Servolenkungsunterstützungssysteme umfassen eine maschinengetriebene Hydraulikpumpe, die mit dem Hydrauliklenkgetriebe des Fahrzeugs gekoppelt ist. Die Richtung und die Größe einer Unterstützung, die durch das Hydrauliksystem bereitgestellt wird, wird durch ein Ventil bestimmt, das von einem Torsionsstab betätigt wird, der zwischen dem Lenkrad und einem starren Ende der Lenksäule vorgesehen ist.
Aktive Frontlenkungssysteme verwenden typischerweise einen mit einem Getriebe versehenen bürstenlosen DC-Elektromotor, um den Lenkradlenkwinkel zu erhöhen. Das Lenkrad wird von dem Torsionsstab des herkömmlichen hydraulischen Servolenkungsunterstützungssystems entkoppelt und eine Überlagerungsgetriebebox wird zwischen der Welle des Lenkrads und derjenigen des Torsionsstabes verwendet. Der Elektromotor ist mit dem Überlagerungsgetriebe derart gekoppelt, dass die Drehung des Torsionsstabs derjenigen des Lenkrads folgt, wenn der Motor am Drehen gehindert wird. Wenn dem Motor jedoch ein positiver oder negativer Winkel befohlen wird, wird der befohlene Winkel zu demjenigen des Lenkrads addiert oder davon subtrahiert, nachdem er durch eine angemessene Getriebeübersetzung verringert wurde, und wird auf den Torsionsstab angewandt.
Bürstenlose DC-Motoren, die in Verbindung mit aktiven Frontlenkungssystemen verwendet werden, umfassen typischerweise eine Kommutierungslogik für die drei Motorphasen auf der Grundlage von drei Positionssensoren, die 60° oder 120° (elektrische Grad) beabstandet sind. Die Phasen werden immer dann geschaltet, wenn ein Durchgang eines Positionssensors detektiert wird, und ein Positionsregelungssystem verwendet ein Proportional-Differential-Steuerungsschema (P-D-Steuerungsschema) mit einer hohen Verstärkung, um eine hohe Genauigkeit zu erreichen. Unglücklicherweise kann dieses Steuerungsschema ein unerwünschtes Flattern und Vibrieren des Systems während eines Betriebs in der Nähe eines Sensordurchgangspunkts verursachen, da die wiederholten Kommutierungen Drehmomentstörungen verursachen können.
Die DE 10 2004 048 107 B4 offenbart ein Verfahren zur Steuerung eines Elektromotors, der mit einem aktiven Frontlenkungssystem in einem Fahrzeug gekoppelt ist, wobei das Verfahren umfasst, dass ein tatsächlicher Lenkungspositionswert empfangen wird, der einer Position des Elektromotors zugeordnet ist, dass ein befohlener Lenkungspositionswert empfangen wird und dass ein Positionsfehler aus dem befohlenen Lenkungspositionswert und dem tatsächlichen Lenkungspositionswert berechnet wird.
Die DE 10 2004 048 107 B4 offenbart ferner ein aktives Frontlenkungssystem, umfassend einen mit einem Lenkungssystem gekoppelten Elektromotor, wobei der Elektromotor ausgestaltet ist, um sich in Ansprechen auf Signale zu drehen, einen Positionssensor, der mit dem Elektromotor gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um einen tatsächlichen Positionswert bereitzustellen, sowie einen mit dem Elektromotor und dem Positionssensor gekoppelten Controller, wobei der Controller ausgestaltet ist, um einen befohlenen Positionswert zu empfangen und um einen Positionsfehler aus dem befohlenen Positionswert und dem tatsächlichen Positionswert zu berechnen.
Außerdem offenbart die DE 10 2004 048 107 B4 ein aktives Frontlenkungssystem, umfassend einen mit dem Lenkungssystem gekoppelten Elektromotor, wobei der Elektromotor ausgestaltet ist, um sich in Ansprechen auf Signale zu drehen, einen Positionssensor, der mit dem Elektromotor gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um einen tatsächlichen Positionswert bereitzustellen, sowie einen Proportional-Integral-Differential-Regler (PID-Regler), der mit dem Elektromotor und dem Positionssensor gekoppelt ist, wobei der Controller ausgestaltet ist, um einen befohlenen Positionswert zu empfangen und um einen Positionsfehler aus dem befohlenen Positionswert und dem tatsächlichen Positionswert zu berechnen.
Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, verbesserte Lenkungssteuerungsschemen bereitzustellen, welche Drehmomentstörungen und das daraus resultierende Flattern und Vibrieren verringern. Andere wünschenswerte Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden genauen Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen und dem voranstehenden technischen Gebiet und Hintergrund offenbar.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren des Anspruchs 1 sowie die aktiven Frontlenkungssysteme der Ansprüche 8 und 18 gelöst.
Allgemein umfasst ein erfindungsgemäßes aktives Frontlenkungssystem einen Motorcontroller, der ausgestaltet ist, um einen Positionsfehler aus einem befohlenen Positionswert und einem tatsächlichen Positionswert zu berechnen, und um dann in Abhängigkeit von dem Wert dieses Positionsfehlers in eine von zwei Betriebsarten einzutreten – eine Kommutierungsaktivierungsbetriebsart oder eine Kommutierungsstoppbetriebsart. Die Kommutierungsstoppbetriebsart wird angewandt, wenn der Absolutwert des Positionsfehlers kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, und umfasst ein Senden eines Satzes von Signalen an die Phaseneingänge des Motors, so dass eine Kommutierung des Motors verhindert wird und ein im Wesentlichen konstantes Motorhaltedrehmoment erzeugt wird. Die Kommutierungsaktivierungsbetriebsart wird angewandt, wenn der Absolutwert des Positionsfehlers größer oder gleich dem vorbestimmten Schwellenwert ist, und entspricht einer normalen Kommutierungsbetriebsart.
Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand einer vorteilhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der:
1 ein schematischer Überblick über ein Lenkungssteuerungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 ein Diagramm ist, das die Erzeugung inkrementeller Aktuatorpositionen aus Motorpositionssensorsignalen zeigt;
3 ein Diagramm ist, das Kommutierungswellenformen eines Dreiphasenmotors bezüglich des Rotorwinkels darstellt; und
4 ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren eines aktiven Frontlenkungspositionscontrollers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Allgemein umfasst ein aktives Frontlenkungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen DC-Motor (z. B. einen bürstenlosen Dreiphasenmotor), einen Positionssensor und einen Motorcontroller, der ausgestaltet ist, um einen Positionsfehler zu berechnen und dann in Abhängigkeit von dem Wert dieses Positionsfehlers eine von zwei Betriebsarten zu aktivieren – eine Kommutierungsaktivierungsbetriebsart oder eine Kommutierungsstoppbetriebsart. Die Kommunikationsaktivierungsbetriebsart wird angewandt, wenn der Absolutwert des Positionsfehlers größer oder gleich dem vorbestimmten Schwellenwert ist und entspricht einer normalen Kommutierungsbetriebsart. Die Kommutierungsstoppbetriebsart wird angewandt, wenn der Absolutwert des Positionsfehlers kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist und umfasst ein Senden eines Satzes von Signalen an die Phaseneingänge des Motors, so dass eine Kommutierung des Motors verhindert wird und ein im Wesentlichen konstantes Motorhaltedrehmoment erzeugt wird. Auf diese Weise wird eine weitere Drehung des Motors in der Nähe der Kommutierungsdurchgangspunkte verhindert, wodurch unerwünschte Drehmomentstörungen verringert werden.
Auf 1 Bezug nehmend umfasst ein aktives Frontlenkungssystem (AFS-System) (”Lenkungssystem” oder einfach ”System”) 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Motorcontroller 120, der mit einem Motor 102 (z. B. einem bürstenlosen Dreiphasenmotor) kommunikativ gekoppelt ist, welcher einen damit verbundenen Positionssensor 104 aufweist, wobei der Motor 102 durch ein (nicht gezeigtes) Untersetzungsgetriebe mit einer Kraftfahrzeuglenksäule auf die herkömmliche Art mechanisch gekoppelt ist. Der Controller 120 empfängt einen Eingang in der Form einer tatsächlichen Positionsinformation 124 von dem Positionssensor 104, sowie einen Motorpositionsbefehl 126 von einer externen Quelle (z. B. einem Fahrzeugleitcontroller). Eine geeignete Energiequelle (z. B. ein Batterieeingang 136) ist auch vorgesehen.
Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst der Motorcontroller 120 wie gezeigt einen PWM-Controller und eine Treiberschaltung (oder ”PWM-Schaltung”) 150, einen Umrichter 142 (z. B. einen Dreiphasen-MOSFET-Umrichter), einen Ratenbegrenzer 130, einen Positionszähler 122 und einen Proportional-Integral-Differential-Controller bzw. -Regler (PID-Regler) 128.
Allgemein ist der Motorcontroller 120 ausgestaltet, um die Kommutierung des Motors 102 zu stoppen, wenn der Positionsfehler (d. h. die Differenz zwischen dem Motorpositionsbefehl 126 und der tatsächlichen Position, die über den Positionssensor 104 ermittelt wird) in einem gewünschten Band um Null herum liegt. Während eines Kommutierungsstopps wird ein Haltedrehmoment durch eine vorbestimmte, an gewählten Motorphasen (106, 108, 110) anliegende Spannung erzeugt, um den Motor 102 an einer weiteren Drehung zu hindern. Wenn der Positionsfehler einen vorbestimmten Pegel überschreitet, wird die normale Kommutierung wiederhergestellt, und das System bringt den Positionsfehler in das gewünschte Band.
Der Positionszähler empfängt Positionsinformationen 124 (d. h. Signale H1, H2, und H3) von dem Positionssensor 104 und sendet dann den Ausgang an den PID-Regler 128. In dieser Hinsicht ist 2 eine graphische Darstellung dessen, wie inkrementelle Aktuatorpositionen aus den Motorpositionssignalen erzeugt werden können. Die Horizontalachse zeigt 60 Grad-Phasenintervalle, und die Vertikalachse zeigt Wellenformen, die jeder der drei Phasen (H1, H2, H3) des Positionssensors 104 und einem resultierenden Impulsausgang (Ps) entsprechen. Wie gezeigt ist, erzeugt jede Phase H1, H2 und H3 eine Rechteckwelle mit einer Periode von 360 elektrischen Grad, die um 60° voneinander beabstandet sind. Die steigenden und fallenden Flanken einer jeden Wellenform erzeugen einen jeweiligen Impuls P_S. Diese Impulse werden dann von dem Zähler 122 verarbeitet, um die Position θ_m des AFS-Aktuatormotors 102 nach einer Getriebeuntersetzung zu ermitteln. Jeder Impuls zeigt einen inkrementellen Motorausgangswinkel und einen entsprechenden inkrementellen Lenkwinkel nach der Getriebeuntersetzung an. Die Relation zwischen dem von den Positionssensorimpulsen P_S erhaltenen inkrementellen elektrischen Winkel des Motors und dem inkrementellen Lenkwinkel an dem Ausgang des Getriebeuntersetzers ist gegeben durch Δθ_m = (2·60)/(Anzahl der Motorpole·Getriebeübersetzung) in mechanischen Grad. Beispielsweise zeigt bei einem achtpoligen Motor, der eine Getriebeuntersetzung von 50 zwischen der Motorwelle und der Lenksäule aufweist, jeder Impuls P_S einen inkrementellen Lenkwinkel von 0,3° an dem Ausgang des Getriebeuntersetzers an der Motorwelle an.
Der PID-Regler 128 vergleicht den von dem Positionszähler 122 abgeleiteten tatsächlichen Positionswert mit dem gewünschten Motorpositionsbefehlswert 126, welcher typischerweise von einem Fahrzeugleitcontroller oder einer anderen derartigen (nicht gezeigten) Einheit empfangen wird. Der Controller 128 ermittelt den Positionsfehler auf der Grundlage dieser Werte (d. h. durch ein Subtrahieren des tatsächlichen Positionswerts von dem befohlenen Positionswert). Der PID-Regler 128 sendet dann geeignete Signale 132 und 134 (das letztere durch einen Ratenbegrenzer 130) an eine PWM-Schaltung 150.
In dieser Hinsicht ist 4 ein Flussdiagramm, das ein Steuerungsverfahren zeigt, das von dem PID-Regler 128 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wird. Es ist jedoch festzustellen, dass das Verfahren zusätzliche Schritte umfassen kann und/oder nur ein Teil eines größeren Prozesses sein kann.
Zuerst initialisiert das System bei Schritt 402 eine Motorposition (wie sie an dem Ausgang nach dem Getriebeuntersetzer reflektiert wird) und setzt das PWM-Tastverhältnis gleich Null (D_old = 0). Dann liest das System eine Ausgangsposition θ_m (berechnet unter Verwendung von Informationen von dem Positionssensor 104) und einen Positionsbefehl θ_m* (von Befehl 126). Bei Schritt 408 berechnet das System dann den Positionsfehler (θ_e = θ_m* – θ_m).
Bei Schritt 410 ermittelt das System, ob die Größe des Positionsfehlers kleiner als ein gewisser Schwellenwert θ₁ ist (d. h. ob der Fehler in einem gewissen Band um Null herum liegt). Dieser Schwellenwert kann gewählt sein, um irgendwelche vorgegebenen Entwurfsziele zu erreichen, aber er liegt bei einer Ausführungsform für einen achtpoligen Motor mit einer Getriebeuntersetzung von etwa 50 zwischen etwa 0,01 und 2,0 elektrischen Grad, vorzugsweise bei etwa 0,6 Grad.
Wenn der Positionsfehler kleiner als der Schwellenwert ist, fährt das System mit Schritt 412 fort; wenn nicht, geht das System weiter zu Schritt 414. Bei Schritt 412 setzt das System den Kommutierungsstopp auf ”Ein” (über Signal 132), setzt den Integrierer des PID-Reglers 128 zurück und setzt das PWM-Tastverhältnis (Signal 132) auf einen ”Halte”-Pegel D_hold, wonach das System zurückkehrt. Der Wert D_hold kann gewählt sein, um irgendwelche vorgegebenen Entwurfsziele zu erreichen, aber er liegt bei einer Ausführungsform zwischen etwa 5% und 25%, vorzugsweise bei etwa 10%. Bei Schritt 414 (entspricht dem Fall, bei dem das Fehlersignal nicht kleiner als der Schwellenwert ist) ermittelt das System, ob das Fehlersignal größer als ein zweiter Schwellenwert θ₂ ist. Wenn nicht, kehrt das System zurück; wenn dem so ist, berechnet das System zuerst das neue PWM-Tastverhältnis unter Verwendung einer PID-Steuerungsbeziehung, z. B.:
Der Schwellenwert θ₂ kann gewählt sein, um irgendwelche vorgegebenen Entwurfsziele zu erreichen, aber er liegt bei einer Ausführungsform für einen achtpoligen Motor mit einer Getriebeuntersetzung von etwa 50 zwischen etwa 0,01 und 2,0 Grad, vorzugsweise bei etwa 0,3 Grad. Bei Schritt 418 wird die Rate in Übereinstimmung mit der Abtastzeit und damit, ob das neue PWM-Tastverhältnis größer oder kleiner als Null ist, geeignet begrenzt (über den Ratenbegrenzer 130), z. B.: WENN D_new > 0 UND D_old >= 0: D_{new_RL} = min {(D_old + D_R), D_new, 99}. WENN D_new > 0 UND D_old < 0: D_{new_RL} = 0. WENN D_new <= 0 UND D_old <= 0: D_{new_RL} = max {(D_old – D_R), D_new, –99}. WENN D_new <= 0 UND D_old > 0: D_{new_RL} = 0.
Danach wird D_new auf D_{new_RL} gesetzt und das System fährt mit Schritt 420 fort, in welchem das System den Motorrichtungssteuerungsbefehl setzt. Das heißt, dass der Richtungsbefehl auf vorwärts (”FWD”) gesetzt wird, wenn D_new > 0 ist. Andernfalls wird der Richtungsbefehl auf rückwärts (”REV”) gesetzt. Das System setzt auch den Kommutierungsstopp auf ”Aus”, setzt den PWM-Tastverhältnisausgang D_out = ABS (D_new) und setzt D_old = D_new. Danach kehrt das System zurück.
Es ist festzustellen, dass das System Diagnoseeigenschaften umfassen kann. Das heißt, dass vor Schritt 406 ein Diagnoseeingang 404 empfangen werden kann, wie gezeigt ist. Die Diagnosefunktion kann mehrere Schritte umfassen, welche umfassen, aber nicht beschränkt sind auf, ein Lesen eines Stroms 138 an dem Umrichtereingang, ein Lesen der Motorwicklungs- und der Umrichtertemperaturen (nicht gezeigt), ein Überprüfen von Überstrom- oder Übertemperaturbedingungen und, wenn derartige Bedingungen vorliegen, ein Verringern des Tastverhältnisses der an die Motorwicklungen angelegten PWM-Spannung.
Die PWM-Schaltung 150 empfängt Signale 132 und 134 von dem PID-Regler 128 und dem Ratenbegrenzer 130, Positionsinformationen H1, H2, H3 (124) von dem Positionssensor 104 und einen DC-Strom 138 von dem Batterieeingang 136. Die Treiberschaltung 150 erzeugt einen geeigneten Ausgang, z. B. einen Satz von sechs Ausgängen 144, die verwendet wer den, um die Gates eines Satzes von sechs entsprechenden MOSFETs in dem Umrichter 142 zu treiben.
Bei dem Kommutierungsstopp-Zustand, wenn ein ”Halte”-PWM-Signal erwünscht ist (wie durch den PID-Regler 128 ermittelt wurde), ist der Ausgang der Schaltung 150 vorzugsweise ein Wert konstanter Breite, der bezweckt, dass ein konstantes Drehmoment in dem Motor 102 aufrechterhalten wird. Bei der Kommutierungsaktivierungsbetriebsart erzeugt die PWM-Schaltung 150 normale Signale, welche die gewünschte Drehung des Motors 102 erzeugen.
Bei dieser Ausführungsform ist der Umrichter 142 ein Dreiphasen-MOSFET-Umrichter, der drei Ausgänge erzeugt, welche der Phase A (106), der Phase B (108) und der Phase C (110) entsprechen. 3 stellt beispielhafte Kommutierungswellenformen eines bürstenlosen Dreiphasenmotors als eine Funktion des Rotorwinkels dar. Das Diagramm zeigt eine Positionssensorinformation 302 sowie entsprechende Spannungs- und Stromausgänge (304, 306 und 308) für jede Phase (A, B und C). Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie voranstehend genau beschrieben wurde, wird eine Kommutierung verhindert, wenn der Fehler klein genug ist – d. h. die für jede Phase gezeigte Kommutierungssequenz wird effektiv eingefroren und der Ausgang wird im Wesentlichen konstant gehalten.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Elektromotors (102), der mit einem aktiven Frontlenkungssystem in einem Fahrzeug gekoppelt ist, wobei der Elektromotor (102) von dem Typ ist, der ausgestaltet ist, um sich in Ansprechen auf Signale zu drehen, die an mehreren Phaseneingängen empfangen werden, wobei das Verfahren umfasst, dass: ein tatsächlicher Lenkungspositionswert (124) empfangen wird, der einer Position des Elektromotors (102) zugeordnet ist; ein befohlener Lenkungspositionswert (126) empfangen wird; ein Positionsfehler aus dem befohlenen Lenkungspositionswert (126) und dem tatsächlichen Lenkungspositionswert (124) berechnet wird; der Elektromotor (102) in eine Kommutierungsstoppbetriebsart versetzt wird, wenn der Absolutwert des Positionsfehlers kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, indem ein Satz von Signalen an die Phaseneingänge gesendet wird, so dass eine Kommutierung des Motors (102) verhindert wird und ein im Wesentlichen konstantes Motorhaltedrehmoment erzeugt wird; und der Elektromotor (102) in eine Kommutierungsaktivierungsbetriebsart versetzt wird, wenn der Absolutwert des Positionsfehlers größer oder gleich dem vorbestimmten Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfangen eines tatsächlichen Positionswerts (124) ein Empfangen von drei Sensorsignalen (H1, H2, H3) umfasst, die mit Inkrementen von 60 elektrischen Grad beabstandet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (102) ein Dreiphasenelektromotor ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Satz von Signalen an die Phaseneingänge während der Kommutierungsstoppbetriebsart ein im Wesentlichen konstantes Pulsweitenmodulations-Signal (PWM-Signal) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ratenbegrenzung auf die Phaseneingänge angewendet wird, wenn der Elektromotor (102) von der Kommutierungsstoppbetriebsart in die Kommutierungsaktivierungsbetriebsart übergeht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Proportional-Integral-Differential-Ausgang (PID-Ausgang) auf der Grundlage des Positionsfehlers erzeugt wird, wobei die an die Phaseneingänge gesandten Signale auf dem PID-Signal basieren.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Schwellenwert zwischen 0,01 und 2,0 Grad liegt.
Aktives Frontlenkungssystem, das umfasst: einen mit einem Lenkungssystem gekoppelten Elektromotor (102), wobei der Elektromotor (102) ausgestaltet ist, um sich in Ansprechen auf Signale zu drehen, die an mehreren Phaseneingängen empfangen werden; einen Positionssensor (104), der mit dem Elektromotor (102) gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um einen tatsächlichen Positionswert (124) bereitzustellen; einen mit dem Elektromotor (102) und dem Positionssensor (104) gekoppelten Controller (120), wobei der Controller (120) ausgestaltet ist, um: einen befohlenen Positionswert (126) zu empfangen; um einen Positionsfehler aus dem befohlenen Positionswert (126) und dem tatsächlichen Positionswert (124) zu berechnen; um den Elektromotor (102) in eine Kommutierungsstoppbetriebsart zu versetzen, wenn der Absolutwert des Positionsfehlers kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, indem ein Satz von Signalen an die Phaseneingänge gesandt wird, so dass eine Kommutierung des Motors (102) verhindert wird und ein im Wesentlichen konstantes Motorhaltedrehmoment erzeugt wird; und um den Elektromotor (102) in eine Kommutierungsaktivierungsbetriebsart zu versetzen, wenn der Absolutwert des Positionsfehlers größer oder gleich dem vorbestimmten Schwellenwert ist.
System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionswert, der von dem Positionssensor (104) erzeugt wird, drei gepulste Sensorsignale (H1, H2, H3) umfasst, die 60 elektrische Grad beabstandet sind.
System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (120) einen mit dem Positionssensor (104) gekoppelten Positionszähler (122) umfasst.
System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (102) ein bürstenloser Dreiphasenmotor ist.
System nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Proportional-Integral-Differential-Regler (PID-Regler) (128), der ausgestaltet ist, um den Positionsfehler zu empfangen.
System nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen Ratenbegrenzer (130), der ausgestaltet ist, um eine Ratenbegrenzung auf eine Änderung bei einem Tastverhältnis von PWM-Phasenspannungseingängen anzuwenden, wenn der Elektromotor (102) von der Kommutierungsstoppbetriebsart in die Kommutierungsaktivierungsbetriebsart übergeht.
System nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Pulsweitenmodulationstreiberschaltung (PWM-Treiberschaltung) (150), die ausgestaltet ist, um einen Tastverhältnisbefehl und einen Kommutierungsstoppbefehl von dem PID-Regler (128) zu empfangen.
System nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen Umrichter (142), der ausgestaltet ist, um PWM-Signale von der PWM-Treiberschaltung (150) zu empfangen und die Phaseneingänge des Motors (102) mit den Signalen zu versorgen.
System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Umrichter (142) einen Dreiphasen-MOSFET-Umrichter umfasst.
System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Schwellenwert zwischen 0,01 und 2,0 Grad liegt.
Aktives Frontlenkungssystem, das umfasst: einen mit einem Lenkungssystem gekoppelten Dreiphasenelektromotor (102), wobei der Elektromotor (102) ausgestaltet ist, um sich in Ansprechen auf Signale zu drehen, die an einem Satz von Dreiphaseneingängen empfangen werden; einen Positionssensor (104), der mit dem Elektromotor (102) gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um einen tatsächlichen Positionswert (124) des Elektromotors (102) bereitzustellen; einen Proportional-Integral-Differential-Regler (PID-Regler) (128), der mit dem Elektromotor (102) und dem Positionssensor (104) gekoppelt ist, wobei der Controller (120) ausgestaltet ist, um einen befohlenen Positionswert (126) zu empfangen; um einen Positionsfehler aus dem befohlenen Positionswert (126) und dem tatsächlichen Positionswert (124) zu berechnen; und um einen Tastverhältnisausgang und einen Kommutierungsbetriebsartenausgang in Ansprechen auf den Positionsfehler zu erzeugen; wobei der Kommutierungsbetriebsartenausgang eine Kommutierungsstoppbetriebsart ist, wenn der Absolutwert des Positionsfehlers kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, und eine Kommutierungsaktivierungsbetriebsart ist, wenn der Absolutwert des Positionsfehlers größer oder gleich dem vorbestimmten Schwellenwert ist; wobei der Tastverhältnisausgang ein im Wesentlichen konstanter Wert ist, wenn der Absolutwert des Positionsfehlers kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist; eine Pulsweitenmodulations-Treiberschaltung (PWM-Treiberschaltung) (150), die mit dem PID-Regler (128) gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um einen Satz von PWM-Signalen in Ansprechen auf den Kommutierungsbetriebsartenausgang und den Tastverhältnisausgang zu erzeugen; einen mit der PWM-Treiberschaltung (150) gekoppelten Umrichter (142), um Signale an die drei Phaseneingänge auf der Grundlage des Satzes von PWM-Signalen zu senden.
System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Schwellenwert zwischen etwa 0,01 und 2,0 elektrischen Grad liegt.
System nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch einen zwischen den PID-Regler (128) und die PWM-Treiberschaltung (150) gekoppelten Ratenbegrenzer (130), wobei der Ratenbegrenzer (130) ausgestaltet ist, um eine Ratenbegrenzung auf die Phaseneingänge anzuwenden, wenn der Elektromotor (102) von der Kommutierungsstoppbetriebsart in die Kommutierungsaktivierungsbetriebsart übergeht.