DE102009020157A1 - Servomotor virtual rotor angle computing method for vehicles, involves illustrating dynamic transfer behavior of mechanical transmission route by model-assisted transfer function between pinion angle and rotor angle - Google Patents

Servomotor virtual rotor angle computing method for vehicles, involves illustrating dynamic transfer behavior of mechanical transmission route by model-assisted transfer function between pinion angle and rotor angle Download PDF

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Abstract

The method involves applying assistance moment by a position-regulated electrical servomotor (6). A steering angle (phiL) and/or a pinion angle of an electromechanical steering system are determined, and a virtual rotor angle (phiVM) is computed from the determined steering angle and/or pinion angle by a model-assisted transfer function. The model-assisted transfer function illustrates dynamic transfer behavior of a mechanical transmission route between the steering angle and a rotor angle (phiM) and/or the pinion angle and the rotor angle. An independent claim is also included for a device for computation of a virtual rotor angle of a servomotor for vehicle with electromechanical steering.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Berechnung eines virtuellen Rotorwinkels eines Servomotors für Fahrzeuge mit elektromechanischer Lenkung.The The invention relates to a method and a device for calculation a virtual rotor angle of a servomotor for vehicles with electromechanical steering.

Die meisten Kraftfahrzeuge enthalten heutzutage so genannte elektromechanische Lenkeinrichtungen. Diese bringen ein Unterstützungsmoment durch einen elektrischen Servomotor zusätzlich zu einem durch einen Fahrer mittels eines Lenkrads aufgebrachten Lenkmoments auf.The Most motor vehicles today contain so-called electromechanical Steering devices. These bring a supportive moment by an electric servomotor in addition to a by a driver by means of a steering wheel applied steering torque on.

Aus der DE 197 13 576 A1 ist ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem lenkbaren Rad, einem Stellantrieb und einem Überlagerungsgetriebe bekannt, wobei mittels des Überlagerungsgetriebes die durch den Fahrer initiierte Lenkbewegung und die durch den Stellantrieb initiierte Bewegung zur Erzeugung der Lenkbewegung des lenkbaren Rades überlagert wird. Der Stellantrieb ist dabei in der Regel als lagegeregelter Servomotor, insbesondere als Elektromotor, ausgebildet. In solchen Lenksystemen wird üblicherweise ein vom Fahrer über das Lenkrad vorgegebener Lenkwinkel durch einen eigenständig agierenden Lenkwinkelsensor erfasst. Dieser ist unabhängig vom Servomotor im Lenksystem angebracht, zumeist am oberen Ende der Lenkstange. Das erfasste Lenkwinkelsignal wird einem Steuergerät zugeführt, welches auf Basis des Lenkwinkelsignals und weiterer lenkungseigener und/oder fahrzeugdynamischer Größen einen gewünschten Unterstützungswinkel und/oder ein gewünschtes Unterstützungsmoment des Servomotors berechnet. Der so berechnete Unterstützungswinkel und/oder das so berechnete Unterstützungsmoment wird dann als Sollwert für die Regelung des Servomotors verwendet. In einem weiteren Schritt wird aus dem Sollwert ein Sollwinkel des Rotorwinkels des Servomotors berechnet, der dann zur Lageregelung des Servomotors genutzt wird. Die Ist-Position des Rotorwinkels wird dabei in der Regel durch einen Rotorwinkelsensor gemessen.From the DE 197 13 576 A1 is a steering system for a motor vehicle with at least one steerable wheel, an actuator and a superposition gear known, by means of the superposition gearing initiated by the driver steering movement and initiated by the actuator movement for generating the steering movement of the steerable wheel is superimposed. The actuator is usually designed as a position-controlled servo motor, in particular as an electric motor. In such steering systems, a steering angle predefined by the driver via the steering wheel is usually detected by a steering angle sensor operating independently. This is mounted independently of the servomotor in the steering system, usually at the upper end of the handlebar. The detected steering angle signal is fed to a control unit, which calculates a desired assistance angle and / or a desired assisting torque of the servomotor on the basis of the steering angle signal and other steering-own and / or vehicle-dynamic variables. The support angle thus calculated and / or the assist torque thus calculated is then used as the target value for the servo motor control. In a further step, a target angle of the rotor angle of the servo motor is calculated from the desired value, which is then used for position control of the servomotor. The actual position of the rotor angle is usually measured by a rotor angle sensor.

Innerhalb der elektromechanischen Lenkung bildet der Rotorwinkelsensor eine systemkritische Einheit. Ein Ausfall oder Defekt des Rotorwinkelsensors hat daher meist ein sofortiges Abschalten der Lenkunterstützung zur Folge.Within the electromechanical steering, the rotor angle sensor forms a system critical unit. A failure or defect of the rotor angle sensor therefore usually has an immediate shutdown of the steering assistance result.

Aufgrund dieser systemkritischen Rolle wird der Rotorwinkel in den meisten Lenksystemen redundant gemessen oder berechnet. Dazu werden z. B. zwei unabhängige Rotorwinkelsensoren verwendet, wodurch sich die Bauraumanforderungen und die Kosten erhöhen.by virtue of this system critical role will be the rotor angle in most Steering systems redundantly measured or calculated. These are z. Two independent rotor angle sensors used, resulting in increase the space requirements and costs.

Aus der DE 10 2005 016 514 A1 ist ein Verfahren zur Überwachung der Rotorlage eines Elektromotors bekannt, welcher als Stellantrieb zur Erzeugung oder Unterstützung der Lenkbewegung wenigstens eines lenkbaren Rades eines elektrisch unterstützten Lenksystems für ein Fahrzeug ausgebildet ist, wobei ein Signal ausgegeben wird, wenn eine modifizierte Unterschiedsgröße einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, wobei die Unterschiedsgröße laufend aus der Differenz zwischen wenigstens einer Messgröße und einer entsprechenden aus weiteren Messgrößen berechneten modellbasierten Schätzgröße, welche wenigstens eine charakteristische Größe des Elektromotors aufweist, gebildet wird und wobei wenigstens eine charakteristische Größe ein momentbildender Phasenstromanteil des Elektromotors ist. Weiter wird offenbart, dass ein virtueller Rotorwinkel, der als Schätzgröße dient, über eine kinematische Zwangsbeziehung berechnet werden kann. Die kinematische Zwangsbeziehung des Lenksystems beschreibt dabei den Zusammenhang zwischen einem Lenkwinkel φL, einem Ritzelwinkel φG, der eine Lenkzahnstangenposition erfasst und dem Rotorwinkel φM des Servomotors gemäß φG = 1/im × φM + 1/iD × φL. From the DE 10 2005 016 514 A1 a method for monitoring the rotor position of an electric motor is known, which is designed as an actuator for generating or supporting the steering movement of at least one steerable wheel of an electrically assisted steering system for a vehicle, wherein a signal is output when a modified difference size exceeds a predetermined threshold, wherein the difference quantity is formed continuously from the difference between at least one measured quantity and a corresponding model-based estimated variable, which has at least one characteristic variable of the electric motor, and at least one characteristic variable is a moment-forming phase current component of the electric motor. It is further disclosed that a virtual rotor angle, which serves as an estimate, can be calculated via a kinematic constraint relationship. The kinematic forced relationship of the steering system describes the relationship between a steering angle φ L , a pinion angle φ G , which detects a steering rack position and the rotor angle φ M of the servomotor according to φ G = 1 / i m × φ M + 1 / i D × φ L ,

Hierbei bezeichnen im und iD Übertragungsfaktoren.Here denote in and i D transmission factors.

Auch aus der DE 10 2004 054 921 A1 ist ein Zusammenhang zwischen einem Ritzelwinkel, einem Lenkwinkel und einem Rotorwinkel einer elektromechanischen Lenkung bekannt. Hierbei bestimmt sich der Ritzelwinkel aus dem Rotorwinkel, indem der Rotorwinkel durch das Übersetzungsverhältnis des Servomotorgetriebes dividiert wird. Der Lenkwinkel kann dann aus dem Ritzelwinkel berechnet werden, indem vom Ritzelwinkel noch ein Torsionswinkel abgezogen wird, der durch Torsion der Lenkstange entsteht. Hiermit wird das Ziel verfolgt, den Lenkwinkelsensor einzusparen und das Lenkwinkelsignal aus dem Rotorwinkel des Servomotors zu berechnen.Also from the DE 10 2004 054 921 A1 is a relationship between a pinion angle, a steering angle and a rotor angle of an electromechanical steering known. Here, the pinion angle determined from the rotor angle by the rotor angle is divided by the gear ratio of the servo motor. The steering angle can then be calculated from the pinion angle by the torsion angle is still subtracted from the pinion angle, which is caused by torsion of the handlebar. This is to pursue the goal of saving the steering angle sensor and calculating the steering angle signal from the rotor angle of the servomotor.

Prinzipiell ist es durchaus denkbar, mit Hilfe der kinematischen Zwangsbeziehung auch eine umgekehrte Berechnung, nämlich die Berechnung des Rotorwinkels aus dem Lenkwinkel durchzuführen. Dabei ist allerdings zu berücksichtigen, dass eine Berechnung mit Hilfe der kinematischen Zwangsbeziehung zu ungenauen Ergebnissen führt, da in die kinematische Zwangsbeziehung beispielsweise kein dynamisches Übertragungsverhalten eingeht. Somit werden beispielsweise Verzögerungen, die auf der Übertragungsstrecke zwischen Lenkwinkel und Rotorwinkel entstehen, nicht berücksichtigt. Da der Rotorwinkel im Gegensatz zum Lenkwinkel, wie vorhergehend, beschrieben eine systemkritische Funktion einnimmt, sind diese Ungenauigkeiten bei der Berechnung unzulässig, wenn systemkritische Funktionen wie z. B. Überwachung des Rotorwinkelsensors oder eine Lageregelung auf Basis eines berechneten Rotorwinkels durchgeführt werden sollen. Wird z. B. aus dem mittels eines Lenkwinkelsensors gemessenen Lenkwinkel und der kinematischen Zwangsbeziehung der Rotorwinkel ermittelt und zur Lageregelung des Servomotors verwendet, so kann die Berechnung des Rotorwinkels mit Hilfe der kinematischen Zwangsbeziehung zu gefährlichen Situationen im Lenkverhalten des Fahrzeugs führen. Dass eine Berechnung des Rotorwinkels über die kinematische Zwangsbeziehung zur Lageregelung des Servomotors und/oder zur Überwachung nicht geeignet ist, wird zusätzlich unterstützt durch die Tatsache, dass die Motorsteuerung des Servomotors in der Regel sehr komplex und sehr sensibel gegenüber der Eingangsgröße, in diesem Fall des Rotorwinkels, ist. Hierbei können insbesondere Effekte wie Rauschen gefährliche Auswirkungen auf das Lenkverhalten haben.In principle, it is quite conceivable to carry out a reverse calculation, namely the calculation of the rotor angle from the steering angle, with the aid of the kinematic forced relationship. It should be noted, however, that a calculation using the kinematic forced relationship leads to inaccurate results, since, for example, no dynamic transmission behavior is included in the kinematic forced relationship. Thus, for example, delays that occur on the transmission path between the steering angle and rotor angle, not considered. Since the rotor angle in contrast to the steering angle, as described above, assumes a system-critical function, these inaccuracies in the calculation are inadmissible when system-critical functions such. B. monitoring the rotor angle sensor or a position control based on a calculated Rotor angle to be performed. If z. B. determined from the measured by means of a steering angle sensor steering angle and the kinematic forced relationship of the rotor angle and used to position control of the servomotor, the calculation of the rotor angle using the kinematic forced relationship can lead to dangerous situations in the steering behavior of the vehicle. That a calculation of the rotor angle on the kinematic forced relationship for position control of the servo motor and / or monitoring is not suitable is additionally supported by the fact that the motor control of the servomotor is usually very complex and very sensitive to the input variable, in this case the Rotor angle is. In particular, effects such as noise can have dangerous effects on the steering behavior.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine verbesserte Berechnung des Rotorwinkels zu ermöglichen, wobei der berechnete Rotorwinkel auch zur Lageregelung des Servomotors und/oder zur zuverlässigen Überwachung des Servomotors eingesetzt werden kann.Of the The invention is therefore based on the technical problem, an improved Calculating the rotor angle to allow the calculated Rotor angle also for position control of the servomotor and / or for reliable monitoring of the Servomotor can be used.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich aus den Ansprüchen 1 und 10. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The Solution of the technical problem arises from the claims 1 and 10. Further advantageous embodiments of the invention result from the dependent claims.

Hierbei wird ein virtueller Rotorwinkel eines Servomotors für Fahrzeuge mit elektromechanischer Lenkung berechnet, wobei lenkbare Fahrzeugräder sowohl mit einem durch einen Fahrer beeinflussbaren Lenkmittel als auch mit einem elektrischen Servomotor antreibend verbunden sind, wobei in mindestens einem Rechenmittel ein Unterstützungswinkel und/oder ein Unterstützungsmoment auf Basis von mindestens einer lenkungseigenen und/oder fahrzeugdynamischen Messgröße ermittelbar ist und der Unterstützungswinkel und/oder das Unterstützungsmoment durch den Servomotor aufbringbar ist, welcher als lagegeregelter Servomotor ausgeführt ist, wobei ein Lenkwinkel und/oder ein Ritzelwinkel des elektromechanischen Lenksystems ermittelt und aus dem ermittelten Lenkwinkel und/oder Ritzelwinkel der virtuelle Rotorwinkel mittels einer modellgestützten Transferfunktion berechnet wird, wobei die modellgestützte Transferfunktion mindestens das dynamische Übertragungsverhalten mindestens der mechanischen Übertragungsstrecke zwischen mindestens dem Lenkwinkel und dem Rotorwinkel und/oder mindestens dem Ritzelwinkel und dem Rotorwinkel abbildet. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine verbesserte Berechnung des virtuellen Rotorwinkels als die Berechnung über die kinematische Zwangsbeziehung ermöglicht. Die modellgestützte Transferfunktion bildet dabei mindestens das dynamische Übertragungsverhalten mindestens der mechanischen Übertragungsstrecke zwischen beispielsweise dem Lenkwinkelsensor und dem Rotorwinkelsensor ab. Zusätzlich können noch das Übertragungsverhalten elektronischer Elemente der Übertragungsstrecke in die Transferfunktion integriert werden. Das dynamische Übertragungsverhalten basiert dann beispielsweise auf der dynamischen Charakteristik des Lenkwinkelsensors, den mechanischen Eigenschaften der Lenkstange, des Lenkgetriebes, der Lenkzahnstange (Ritzel), des Servomotorgetriebes und den dynamischen Eigenschaften des Rotorwinkelsensors. Die mechanischen Eigenschaften umfassen dabei beispielsweise die Reibung, Dämpfung und/oder Feder- oder Torsionskräfte, die in den mechanischen Elementen der Übertragungsstrecke auftreten.in this connection becomes a virtual rotor angle of a servomotor for vehicles calculated with electromechanical steering, with steerable vehicle wheels both with an influenceable by a driver steering means as well are drivingly connected to an electric servomotor, wherein in at least one computing means a support angle and / or a support moment based on at least one steering-specific and / or vehicle-dynamic measured variable can be determined and the support angle and / or the Support torque can be applied by the servo motor, which is designed as a position-controlled servo motor, wherein a steering angle and / or a pinion angle of the electromechanical Steering system determined and from the determined steering angle and / or Pinion angle of the virtual rotor angle by means of a model-based Transfer function is calculated using the model-based Transfer function at least the dynamic transfer behavior at least the mechanical transmission path between at least the steering angle and the rotor angle and / or at least the pinion angle and the rotor angle maps. This will be in Advantageously, an improved calculation of the virtual rotor angle as allows the calculation via the kinematic forced relationship. The model-based transfer function forms at least the dynamic transmission behavior of at least the mechanical transmission path between, for example, the steering angle sensor and the rotor angle sensor. In addition, the transmission behavior can still electronic elements of the transmission link in the Transfer function to be integrated. The dynamic transfer behavior is then based for example on the dynamic characteristic of the steering angle sensor, the mechanical properties of the handlebar, the steering gear, the steering rack (pinion), the servomotor gear and the dynamic Properties of the rotor angle sensor. The mechanical properties include, for example, the friction, damping and / or Spring or torsional forces acting in the mechanical elements the transmission path occur.

Weiterhin bildet die modellgestützte Transferfunktion Verzögerungen der Übertragungsstrecke ab, die beispielsweise den Zeitversatz zwischen der Eingabe eines Lenkwinkelsignals über den Lenkwinkelsensor und der Detektion der auf dieser Eingabe beruhenden Rotorwinkeländerung umfasst. Die Berechnung des virtuellen Rotorwinkels erfolgt dabei vorzugsweise über einen Kalman-Filter oder einen erweiterten Kalman-Filter, wobei der erweiterte Kalman-Filter auch ein nichtlineares Übertragungsverhalten der Elemente der Übertragungsstrecke abbilden kann.Farther The model-based transfer function forms delays the transmission link, for example, the time offset between the input of a steering angle signal via the steering angle sensor and detecting the rotor angle change based on this input includes. The calculation of the virtual rotor angle is preferably carried out via a Kalman filter or an extended Kalman filter, wherein the extended Kalman filter also has a nonlinear transfer behavior can map the elements of the transmission path.

Auf analoge Art und Weise ist auch eine Berechnung des virtuellen Rotorwinkels aus einem Ritzelwinkel möglich, wobei der Ritzelwinkel beispielsweise die Position der Lenkzahnstange erfasst.On analogous way is also a calculation of the virtual rotor angle possible from a pinion angle, wherein the pinion angle for example, detects the position of the steering rack.

Ebenso ist es möglich, weitere lenkungseigene und/oder fahrzeugdynamische Messgrößen, wie beispielsweise den Radlenkwinkel, zur Berechnung des virtuellen Rotorwinkels heranzuziehen, wobei dann ebenfalls das dynamische Übertragungsverhalten zwischen der jeweiligen lenkungseigenen und/oder fahrzeugdynamischen Messgröße und dem Rotorwinkel mittels einer weiteren modellgestützten Transferfunktion modelliert werden muss.As well It is possible to have more steering-own and / or vehicle dynamic Measured variables, such as the wheel steering angle, for calculating the virtual rotor angle, wherein then also the dynamic transmission behavior between the respective steering-own and / or vehicle dynamic measured quantity and the rotor angle by means of another model-based transfer function must be modeled.

Die Berechnung des dynamischen Übertragungsverhaltens kann dabei beispielsweise für jedes Fahrzeug oder für eine bestimmte Fahrzeugklasse oder für einen bestimmten Typ von Lenkung erfolgen. Die Bestimmung des dynamischen Übertragungsverhaltens für jedes Fahrzeug erfolgt beispielsweise über einen Kalibriervorgang. Ist das Übertragungsverhalten über eine parametrisierte, modellgestützte Transferfunktion abbildbar, so kann in dem Kalibriervorgang für vorbestimmte Lenkwinkel der daraus resultierende Rotorwinkel erfasst werden. Aus den so vorliegenden Lenkwinkeldaten und den korrespondierenden Rotorwinkeldaten können nun die Modellparameter bestimmt werden.The Calculation of the dynamic transmission behavior can For example, for each vehicle or for a certain vehicle class or for a particular one Type of steering done. The determination of the dynamic transmission behavior for example, for each vehicle a calibration process. Is the transmission behavior over a parameterized, model-based transfer function can be mapped, so can in the calibration for predetermined Steering angle of the resulting rotor angle can be detected. From the steering angle data and the corresponding Rotor angle data can now determine the model parameters become.

In einer weiteren Ausführungsform wird der Lenkwinkel und/oder der Ritzelwinkel durch eine Messung mittels eines Lenkwinkelsensors und/oder Ritzelwinkelsensors oder durch die Berechnung mittels modellgestützter Verfahren ermittelt. Ist in Fahrzeugen z. B. kein Lenkwinkelsensor vorhanden oder soll dieser eingespart werden, so kann der Lenkwinkel auch mittels modellgestützter Verfahren berechnet werden, wobei diese modellgestützten Verfahren beispielsweise einen Zusammenhang zwischen weiteren lenkungseigenen und/oder fahrzeugdynamischen Messgrößen herstellen. Beispielsweise ist es denkbar, den Lenkwinkelsensor aus einem Radlenkwinkel zu berechnen, wobei der Radlenkwinkel über Radlenkwinkelsensoren erfasst wird.In In another embodiment, the steering angle and / or the pinion angle by a measurement by means of a steering angle sensor and / or pinion angle sensor or by the calculation by means of model-based Method determined. Is in vehicles z. B. no steering angle sensor present or should this be saved, so the steering angle also be calculated by means of model-based methods, for example, these model-based methods Relationship between other steering-own and / or vehicle dynamic Produce measured quantities. For example, it is conceivable calculate the steering angle sensor from a Radlenkwinkel, wherein the wheel steering angle is detected via wheel steering angle sensors.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird vor der Berechnung des virtuellen Rotorwinkels eine Filterung des ermittelten Lenkwinkel- oder Ritzelwinkelsignals und/oder nach der Berechnung des virtuellen Rotorwinkels eine Filterung des berechneten virtuellen Rotorwinkelsignals durchgeführt. Die Filterung umfasst hierbei beispielsweise eine Tiefpass- oder Bandpassfilterung, die in erster Linie der Rauschunterdrückung im Lenkwinkel-, Ritzelwinkel- und/oder Rotorwinkelsignal dient. Vorzugsweise erfolgt durch die Filterung auch eine Unterdrückung von Signalanteilen, die beispielsweise aus einer Fahrbahnanregung und/oder einer ungewollten Fahrzeugführeranregung stammen. Weiter vorzugsweise kann die Filterung individuell für jedes Lenksystem erfolgen, wobei die Filterung individuelle Störungen des Lenksystems, die das Lenkwinkel- und/oder Ritzelwinkelsignal beeinflussen, reduziert.In a preferred embodiment is before the calculation the virtual rotor angle, a filtering of the determined steering angle or pinion angle signal and / or after the calculation of the virtual Rotor angle filtering the calculated virtual rotor angle signal carried out. The filtering here includes, for example a lowpass or bandpass filtering, primarily noise reduction in the steering angle, Ritzelwinkel- and / or rotor angle signal is used. Preferably, filtering also suppresses Signal components, for example, from a roadway excitation and / or an unwanted vehicle driver excitation. Further Preferably, the filtering can be done individually for each steering system, the filtering being individual disturbances of the steering system, which affect the steering angle and / or pinion angle signal reduced.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird im Normalbetrieb ein Rotorwinkel durch einen Rotorwinkelsensor erfasst und zur Lageregelung verwendet und der virtuelle Rotorwinkel wird zur Überwachung des Rotorwinkelsensors und/oder in einem Notbetrieb zur Lageregelung des Servomotors verwendet, wobei der Notbetrieb aktiviert wird, wenn der Rotorwinkelsensor defekt ist. Durch die Überwachung des Rotorwinkelsensors mit Hilfe des virtuellen Rotorwinkels ergibt sich vorteilhaft, dass beispielsweise weitere Rotorwinkelsensoren zur redundanten Überwachung des Rotorwinkelsensors eingespart werden können. Bei einem erkannten Rotorwinkelsensordefekt, der in der Regel durch eine Diagnoseeinheit des Lenkungssteuergerätes detektiert wird, kann weiterhin der virtuelle Rotorwinkel zur Lageregelung des Servomotors verwendet werden. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise ermöglicht, dass bei einem erkannten Rotorwinkelsensordefekt die Lenkunterstützung nicht sofort abgeschaltet werden muss, sondern weiterhin aufrecht erhalten werden kann. Damit wird eine, insbesondere für den Fahrer, als kritisch einzustufende Abschaltung der Lenkunterstützung vermieden.In Another preferred embodiment is in normal operation a rotor angle detected by a rotor angle sensor and used for position control and the virtual rotor angle is used to monitor the Rotor angle sensor and / or in an emergency operation for position control used by the servomotor, whereby the emergency operation is activated, if the rotor angle sensor is defective. By monitoring of the rotor angle sensor using the virtual rotor angle results advantageous that, for example, further rotor angle sensors saved for redundant monitoring of the rotor angle sensor can be. With a detected rotor angle sensor defect, usually by a diagnostic unit of the steering control unit is detected, can still the virtual rotor angle to the position control the servomotor can be used. This will be advantageous Mode allows that with a detected rotor angle sensor defect the steering assistance does not have to be switched off immediately, but can still be maintained. This will become one, especially for the driver, to be classified as critical Shutdown of steering assistance avoided.

In einer weiteren Ausführungsform ermittelt im Notbetrieb eine Notbetriebseinheit den Unterstützungswinkel und/oder das Unterstützungsmoment auf Basis von mindestens einer lenkungseigenen und/oder fahrzeugdynamischen Messgröße, wobei sich die Ermittlung des Unterstützungswinkels und/oder des Unterstützungsmoments im Notbetrieb von der Ermittlung des Unterstützungswinkels und/oder des Unterstützungsmoments im Normalbetrieb unterscheidet. Hierfür wird im Notbetrieb beispielsweise eine adaptierte Regelstrategie im Lenkungssteuergerät ausgeführt. Beispielsweise wird das Unterstützungsmoment im Notbetrieb im Vergleich zum Normalbetrieb reduziert. Die Ermittlung des Unterstützungswinkels und/oder des Unterstützungsmoments auf Basis von mindestens einer lenkungseigenen und/oder fahrzeugdynamischen Messgröße ermöglicht auch im Notbetrieb eine Adaption der Lenkunterstützung an die entsprechende Fahrsituation. Dabei umfassen lenkungseigene und/oder fahrzeugdynamische Messgrößen beispielsweise die Außentemperatur, die Fahrzeuggeschwindigkeit, den Lenkwinkel, die Lenkwinkelgeschwindigkeit, das Servomoment, ein ESP-Eingriffssignal, ein ABS-Eingriffssignal oder das Lenkmoment.In a further embodiment determined in emergency mode an emergency operation unit the support angle and / or the support moment based on at least one steering-specific and / or vehicle-dynamic measured variable, wherein the determination of the support angle and / or the assistance torque in emergency operation of the investigation the support angle and / or the assist torque in normal operation differs. For this purpose is in emergency mode For example, an adapted control strategy in the steering control unit executed. For example, the assist moment becomes reduced in emergency mode compared to normal operation. The determination of the Support angle and / or assist torque based on at least one steering-specific and / or vehicle-dynamic measured variable also allows an adaptation of the steering assistance in emergency mode to the appropriate driving situation. This includes steering own and / or Vehicle dynamic parameters such as the Outside temperature, the vehicle speed, the steering angle, the steering angular velocity, the servo torque, an ESP intervention signal, an ABS engagement signal or the steering torque.

In einer weiteren Ausführungsform wird bei der Überwachung des Rotorwinkelsensors ein Defekt des Rotorwinkelsensors detektiert, wenn ein Kriterium der Funktionsfähigkeit des Rotorwinkelsensors nicht mehr erfüllt ist, wobei das Kriterium mindestens in Abhängigkeit der Größen des erfassten Rotorwinkels und des virtuellen Rotorwinkels ausgewertet wird. Das Kriterium der Funktionsfähigkeit des Rotorwinkels ist dabei beispielsweise ein Vergleich der absoluten Differenz zwischen erfasstem Rotorwinkel und virtuellem Rotorwinkel mit einem vorbestimmten Schwellwert. Ist die absolute Differenz größer als der vorbestimmte Schwellwert, so wird ein Defekt des Rotorwinkelsensors detektiert. Der vorbestimmte Schwellwert kann dabei vorteilhafterweise abhängig vom Fahrzustand des Fahrzeugs sein, wobei der Fahrzustand beispielsweise aus den oben beschriebenen lenkungseigenen und/oder fahrzeugdynamischen Messgrößen ermittelt wird.In Another embodiment is in the monitoring the rotor angle sensor detects a defect of the rotor angle sensor, if a criterion of the operability of the rotor angle sensor is not more is satisfied, the criterion being at least dependent the sizes of the detected rotor angle and the virtual rotor angle is evaluated. The criterion of functionality The rotor angle is, for example, a comparison of the absolute Difference between detected rotor angle and virtual rotor angle with a predetermined threshold. Is the absolute difference greater than the predetermined threshold, then detected a defect of the rotor angle sensor. The predetermined threshold can advantageously depending on the driving condition be of the vehicle, the driving state, for example, from the steering-specific and / or vehicle dynamic described above Measured variables is determined.

In einer weiteren Ausführungsform wird bei einem detektierten Defekt des Rotorwinkelsensors eine Fahrerwarnung und/oder ein Diagnoseeintrag in einem Fehlerspeicher des Fahrzeugs generiert. Die Fahrerwarnung kann dabei beispielsweise als das Aktivieren einer Fehlerlampe im Kombiinstrument und/oder als akustischer Warnton ausgebildet sein. Der Diagnoseeintrag kann in vorteilhafter Weise im Fehlerspeicher des Lenkungssteuergerätes erfolgen.In Another embodiment is detected in a Defect of the rotor angle sensor, a driver warning and / or a diagnostic entry generated in a fault memory of the vehicle. The driver warning can, for example, as the activation of a fault lamp in Instrument cluster and / or be designed as an acoustic warning tone. Of the Diagnoseeintrag can advantageously in the error memory of the Steering control unit done.

In einer weiteren Ausführungsform wird der virtuelle Rotorwinkel und der erfasste Rotorwinkel im Normalbetrieb zur Lageregelung verwendet. Dies ermöglicht eine verbesserte Lageregelung des Servomotors auch im Normalbetrieb.In a further embodiment, the virtual rotor angle and the detected rotor angle is used in normal operation for position control. This he allows improved position control of the servomotor even in normal operation.

In einer alternativen Ausführungsform wird zur Lageregelung des Servomotors im Normalbetrieb mindestens der virtuelle Rotorwinkel verwendet. Hierdurch ist es theoretisch vorstellbar, den Rotorwinkelsensor in einem elektromechanischen Lenksystem einzusparen.In an alternative embodiment is used for attitude control of the servomotor in normal operation at least the virtual rotor angle used. As a result, it is theoretically conceivable to use the rotor angle sensor save in an electromechanical steering system.

Zur Berechnung eines virtuellen Rotorwinkels eines Servomotors für Fahrzeuge mit elektromechanischer Lenkung umfasst eine Vorrichtung mindestens eine Einheit zur Berechnung des virtuellen Rotorwinkels und mindestens eine Einheit zur Ermittlung des Lenkwinkels und/oder des Ritzelwinkels, wobei in dem Fahrzeug mit elektromechanischer Lenkung lenkbare Fahrzeugräder sowohl mit einem durch einen Fahrer beeinflussbaren Lenkmittel als auch mit einem elektrischen Servomotor antreibend verbunden sind, wobei in mindestens einem Rechenmittel ein Unterstützungswinkel und/oder ein Unterstützungsmoment ermittelbar ist und der Unterstützungswinkel und/oder das Unterstützungsmoment durch den Servomotor aufbringbar ist, welcher als lagegeregelter Servomotor ausgeführt ist, wobei die Vorrichtung mindestens eine Einheit zur Berechnung des virtuellen Rotorwinkels und mindestens eine Einheit zur Ermittlung des Lenkwinkels und/oder des Ritzelwinkels umfasst, wobei die Einheit zur Ermittlung des Lenkwinkels und/oder des Ritzelwinkels den Lenkwinkel und/oder den Ritzelwinkel des elektromechanischen Lenksystems ermittelt und an die Einheit zur Berechnung des virtuellen Rotorwinkels übermittelt, wobei die Einheit zur Berechnung des virtuellen Rotorwinkels aus dem Lenkwinkel und/oder dem Ritzelwinkel den virtuellen Rotorwinkel mittels einer modellgestützten Transferfunktion berechnet, wobei die modellgestützte Transferfunktion mindestens das dynamische Übertragungsverhalten mindestens der mechanischen Übertragungsstrecke zwischen mindestens dem Lenkwinkel und dem Rotorwinkel und/oder mindestens dem Ritzelwinkel und dem Rotorwinkel abbildet. Vorzugsweise ist die Einheit zur Berechnung des virtuellen Rotorwinkels in eine vorhandene Lenkungssteuereinheit integriert. Das Rechenmittel zur Ermittlung des Unterstützungswinkels und/oder Unterstützungsmoments ist ebenfalls vorteilhafterweise in die vorhandene Lenkungssteuereinheit integriert. Weiterhin ist die Einheit zur Ermittlung des Lenkwinkels und/oder des Ritzelwinkels ein Lenkwinkelsensor und/oder ein Ritzelwinkelsensor.to Calculation of a virtual rotor angle of a servomotor for Vehicles with electromechanical steering comprises a device at least one unit for calculating the virtual rotor angle and at least one unit for determining the steering angle and / or of the pinion angle, being in the vehicle with electromechanical steering steerable vehicle wheels both with a by a driver influenceable steering means as well as with an electric servomotor are drivingly connected, wherein in at least one computing means a support angle and / or a support moment can be determined and the support angle and / or the Support torque can be applied by the servo motor, which is designed as a position-controlled servo motor, wherein the device at least one unit for calculating the virtual Rotor angle and at least one unit for determining the steering angle and / or the pinion angle, wherein the unit for determining the Steering angle and / or the pinion angle the steering angle and / or the Pinion angle of the electromechanical steering system determined and on transmits the unit for calculating the virtual rotor angle, wherein the unit for calculating the virtual rotor angle from the steering angle and / or the pinion angle the virtual rotor angle calculated using a model-based transfer function, the model-based transfer function being at least the dynamic transmission behavior of at least the mechanical transmission path between at least the steering angle and the rotor angle and / or at least forms the pinion angle and the rotor angle. Preferably is the unit for calculating the virtual rotor angle in one integrated steering control unit integrated. The means of calculation for Determination of the support angle and / or assist torque is also advantageously in the existing steering control unit integrated. Furthermore, the unit for determining the steering angle and / or the pinion angle, a steering angle sensor and / or a pinion angle sensor.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mindestens einen Rotorwinkelsensor und mindestens eine Überwachungseinheit und/oder mindestens eine Notbetriebseinheit, wobei der Rotorwinkelsensor den Rotorwinkel erfasst und die Überwachungseinheit die Funktionsfähigkeit des Rotorwinkelsensors überwacht und/oder die Notbetriebseinheit ein Notbetrieb des Servomotors steuert, wenn der Rotorwinkelsensor defekt ist. Vorzugsweise sind dabei die Überwachungseinheit und/oder die Notbetriebseinheit in das Lenkungssteuergerät integriert.In a preferred embodiment, the device comprises at least one rotor angle sensor and at least one monitoring unit and / or at least one emergency operation unit, wherein the rotor angle sensor detects the rotor angle and the monitoring unit the Functionality of the rotor angle sensor monitors and / or the emergency operating unit controls emergency operation of the servomotor when the rotor angle sensor is defective. Preferably, the monitoring unit and / or the emergency operating unit in the steering control unit integrated.

In einer alternativen Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Regelungseinheit, die den Servomotor auf Basis des virtuellen Rotorwinkels steuert.In an alternative embodiment, the device comprises a control unit that controls the servomotor based on the virtual Rotor angle controls.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die zugehörigen Figuren zeigen:The Invention will be described below with reference to a preferred embodiment explained in more detail. The associated figures demonstrate:

1a eine schematische Darstellung eines elektromechanischen Lenksystems im Normalbetrieb, 1a a schematic representation of an electromechanical steering system in normal operation,

1b eine schematische Darstellung des elektromechanischen Lenksystems im Notbetrieb und 1b a schematic representation of the electromechanical steering system in emergency mode and

2 ein schematisches Blockschaltbild zum Notlaufbetrieb. 2 a schematic block diagram for emergency operation.

1a zeigt schematisch ein elektromechanisches Lenksystem mit Lenkunterstützung, umfassend ein als Lenkrad ausgebildetes Lenkmittel 1, wobei ein vom Fahrer gewünschter Lenkwinkel über das Lenkmittel 1 eingegeben und über eine Lenkstange 2 und ein Lenkgetriebe 3 an eine Lenkzahnstange 4 übertragen wird. Die Lenkzahnstange 4 ist mit nicht dargestellten lenkbaren Rädern eines Fahrzeugs verbunden. Ein Lenkwinkelsensor 5 ist dabei am oberen Ende der Lenkstange 2 angeordnet und erfasst den vom Fahrer über das Lenkmittel 1 eingegebenen Lenkwinkel φL. Weiterhin umfasst das elektromechanische Lenksystem einen Servomotor 6, der über ein Servomotorgetriebe 7 ebenfalls mit der Lenkzahnstange 4 mechanisch verbunden ist. Ein Rotorwinkelsensor 8 erfasst dabei den Rotorwinkel φM des Servomotors 6. Der Servomotor 6 wird dabei von einer Regeleinheit 9 lagegeregelt. Die Regeleinheit 9 erhält als Eingabesignale der Regelung den aktuellen Rotorwinkel φM und ein gewünschtes Unterstützungsmoment Mnormal, wobei der aktuelle Rotorwinkel φM vom Rotorwinkelsensor 8 erfasst und datentechnisch an die Regeleinheit 9 übertragen wird und das gewünschte Unterstützungsmoment Mnormal von einer Lenkungssteuereinheit 10 berechnet und datentechnisch an die Regeleinheit 9 übertragen wird. Die Lenkungssteuereinheit 10 berechnet das gewünschte Unterstützungsmoment Mnormal dabei aus dem Lenkwinkel φL und weiteren lenkungseigenen und/oder fahrzeugdynamischen Messgrößen. In 1a werden dazu beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit v von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 11 und das Lenkmoment Tφ von einem Lenkmomentsensor 12 erfasst und an die Lenkungssteuereinheit 10 datentechnisch übermittelt. Zur Überwachung des Rotorwinkelsensors 8 wird der Lenkwinkel φL von dem Lenkwinkelsensor 5 datentechnisch an eine Einheit 13 zur Berechnung des virtuellen Rotorwinkels φVM übermittelt. Die Einheit 13 zur Berechnung des virtuellen Rotorwinkels φVM berechnet dabei den virtuellen Rotorwinkel φVM aus dem Lenkwinkel φL beispielsweise mittels einer Transferfunktion F(s), die das dynamische Übertragungsverhalten der elektrischen und mechanischen Übertragungsstrecke vom Lenkwinkelsensor 5 bis zum Rotorwinkelsensor 8 abbildet. Die Transferfunktion F(s) kann dabei beispielsweise wie folgt ausgedrückt werden: F(s) = K × (s2 + b1 × s + b0)/(s2 + a1 × s + a0) Formel 1 1a schematically shows an electromechanical steering system with steering assistance, comprising a designed as a steering wheel steering means 1 wherein a desired by the driver steering angle via the steering means 1 entered and via a handlebar 2 and a steering gear 3 to a steering rack 4 is transmitted. The steering rack 4 is connected to non-illustrated steerable wheels of a vehicle. A steering angle sensor 5 is at the top of the handlebar 2 arranged and detected by the driver via the steering means 1 entered steering angle φ L. Furthermore, the electromechanical steering system comprises a servomotor 6 that has a servomotor gearbox 7 also with the steering rack 4 mechanically connected. A rotor angle sensor 8th detects the rotor angle φ M of the servomotor 6 , The servomotor 6 is doing by a control unit 9 position control. The control unit 9 receives as the control input signals the current rotor angle φ M and a desired assisting torque M normal , the actual rotor angle φ M from the rotor angle sensor 8th recorded and data technology to the control unit 9 and the desired assisting torque M normal from a steering control unit 10 calculated and data technically to the control unit 9 is transmitted. The steering control unit 10 calculates the desired assisting moment M normally from the steering angle φ L and further steering-specific and / or vehicle-dynamic measured variables. In 1a For example, the vehicle speed v from a vehicle speed sensor 11 and the steering torque T φ from a steering torque sensor 12 recorded and sent to the steering control unit 10 transmitted by data technology. For monitoring the rotor angle sensor 8th becomes the steering angle φ L of the steering angle sensor 5 in terms of data to a unit 13 for calculating the virtual rotor angle φ VM transmitted. The unit 13 for the calculation of the virtual rotor angle φ VM in this case calculates the virtual rotor angle φ VM from the steering angle φ L, for example by means of a transfer function F (s), which determines the dynamic transmission behavior of the electrical and mechanical transmission path from the steering angle sensor 5 to the rotor angle sensor 8th maps. The transfer function F (s) can be expressed, for example, as follows: F (s) = K × (s 2 + b1 × s + b0) / (s 2 + a1 × s + a0) Formula 1

Wobei K, b1, b0, a1 und a0 Parameter darstellen, die das dynamische Übertragungsverhalten der elektrischen und mechanischen Übertragungsstrecke vom Lenkwinkelsensor 5 bis zum Rotorwinkelsensor 8 abbilden.Where K, b1, b0, a1 and a0 represent parameters that describe the dynamic transmission behavior of the electrical and mechanical transmission path from the steering angle sensor 5 to the rotor angle sensor 8th depict.

Vorzugsweise erfolgt vor der Berechnung des virtuellen Rotorwinkels φVM aus dem Lenkwinkel φL noch eine Tiefpassfilterung des Lenkwinkelsignals φL. Der so berechnete virtuelle Rotorwinkel φVM wird dann von der Einheit 13 zur Berechnung des virtuellen Rotorwinkels φVM datentechnisch an eine Überwachungseinheit 14 übertragen. Die Überwachungseinheit 14 ist weiterhin datentechnisch mit dem Rotorwinkelsensor 8 verbunden und bestimmt den Absolutbetrag der Differenz zwischen dem Rotorwinkel φM und dem virtuellen Rotorwinkel φVM. Die Differenz wird dann mit beispielsweise einem Schwellwert υ verglichen. Ist die Differenz größer als der Schwellwert υ, so aktiviert die Überwachungseinheit 14 einen Notbetrieb in der Lenkungssteuereinheit 10.Preferably, prior to the calculation of the virtual rotor angle φ VM from the steering angle φ L, there is also a low-pass filtering of the steering angle signal φ L. The calculated virtual rotor angle φ VM is then from the unit 13 for the calculation of the virtual rotor angle φ VM in terms of data technology to a monitoring unit 14 transfer. The monitoring unit 14 is still data technology with the rotor angle sensor 8th and determines the absolute value of the difference between the rotor angle φ M and the virtual rotor angle φ VM . The difference is then compared with, for example, a threshold υ. If the difference is greater than the threshold value υ, the monitoring unit activates 14 an emergency operation in the steering control unit 10 ,

In 1b ist schematisch das elektromechanische Lenksystem im Notbetrieb dargestellt. Ist ein Defekt des Rotorwinkelsensors 8 durch die Überwachungseinheit 14 und/oder durch die Lenkungssteuereinheit 10 festgestellt worden, so führt die Lenkungssteuereinheit 10 einen Notbetrieb aus. Hierbei wird der von der Einheit 13 zur Berechnung des virtuellen Rotorwinkels φVM berechnete virtuelle Rotorwinkel φVM datentechnisch an eine Notbetriebseinheit 15 übertragen. Die Notbetriebseinheit 15 ist, wie in 1b dargestellt, vorzugsweise in die Lenkungssteuereinheit 10 integriert. Weiterhin wird der virtuelle Rotorwinkel φVM an die Regeleinheit 9 übertragen und anstelle des vom Rotorwinkelsensor 8 erfassten Rotorwinkel φM zur Lageregelung des Servomotors 6 verwendet. Gleichzeitig führt die Notbetriebseinheit 15 einen Notbetrieb des elektromechanischen Lenksystems aus, in welchem das im Normalbetrieb berechnete Unterstützungsmoment Mnormal durch ein verändertes Unterstützungsmoment im Notbetrieb MNot ersetzt wird. Dabei wird auch das Unterstützungsmoment MNot im Notbetrieb aus lenkungseigenen und/oder fahrzeugdynamischen Messgrößen ermittelt, um das gewünschte Unterstützungsmoment auch im Notbetrieb an eine Fahrsituation wie beispielsweise eine kurvenreiche Fahrbahn, eine Autobahnfahrt, eine Landstraßenfahrt, eine Stadtfahrt, eine Geländefahrt und/oder an einen Parkvorgang des Fahrzeugs anzupassen.In 1b is schematically shown the electromechanical steering system in emergency operation. Is a defect of the rotor angle sensor 8th through the monitoring unit 14 and / or by the steering control unit 10 has been determined, then performs the steering control unit 10 an emergency operation. This is the one of the unit 13 for the calculation of the virtual rotor angle φ VM calculated virtual rotor angle φ VM data technically to an emergency operation unit 15 transfer. The emergency operating unit 15 is how in 1b represented, preferably in the steering control unit 10 integrated. Furthermore, the virtual rotor angle φ VM is applied to the control unit 9 transmitted and instead of the rotor angle sensor 8th detected rotor angle φ M for position control of the servomotor 6 used. At the same time the emergency operating unit leads 15 an emergency operation of the electromechanical steering system, in which the calculated during normal operation assistance torque M is normally replaced by a modified support torque in emergency mode M Not . In this case, also the assistance torque M Not in emergency operation from steering own and / or vehicle dynamics measured variables is determined to the desired assisting torque in emergency operation to a driving situation such as a winding road, a highway ride, a country road trip, a city trip, an off-road trip and / or to a Adjust parking process of the vehicle.

Das Unterstützungsmoment MNot im Notbetrieb ist vorzugsweise geringer als das Unterstützungsmoment Mnormal im Normalbetrieb.The assistance torque M Not in emergency operation is preferably lower than the assist torque M normal in normal operation.

2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild des Notlaufbetriebs. In einem ersten Schritt S1 wird dabei fortlaufend der Rotorwinkelsensor 8 auf Funktionsfähigkeit überprüft. Dies kann beispielsweise durch die Überwachungseinheit 14 geschehen. In einem zweiten Schritt S2 wird die Funktionsfähigkeit des Rotorwinkelsensors 8 anhand eines Kriteriums zur Funktionsfähigkeit des Rotorwinkelsensors 8 überprüft. Die Auswertung des Kriteriums der Funktionsfähigkeit des Rotorwinkelsensors 8 erfolgt dabei beispielsweise über einen Vergleich des Absolutwerts der Differenz zwischen dem vor Rotorwinkelsensor 8 erfassten Rotorwinkel φM und dem von der Einheit 13 zur Berechnung des virtuellen Rotorwinkels φVM berechneten virtuellen Rotorwinkels φVM und Vergleich mit einem vorbestimmten Schwellwert υ. Ist der Absolutwert der Differenz kleiner als der vorbestimmte Schwellwert υ, so wird in einem dritten Schritt S3 ein Normalbetrieb des elektromechanischen Lenksystems beispielsweise durch die Lenkungssteuereinheit 10 ausgeführt. Ist der Absolutbetrag der Differenz größer als der vorbestimmte Schwellwert υ, so wird in einem vierten Schritt S4 der Notlaufbetrieb des elektromechanischen Lenksystems aktiviert, wodurch einerseits eine Lenkunterstützung mit reduziertem Unterstützungsmoment MNot durch eine Notbetriebseinheit 15 ausgeführt wird und gleichzeitig die Lageregelung des Servomotors 6 auf Basis des von der Einheit 13 zur Berechnung des virtuellen Rotorwinkels φVM berechneten virtuellen Rotorwinkels φVM durchgeführt wird Weiterhin erfolgt in diesem Fall eine Fahrerwarnung durch das Aufleuchten einer Fehlerlampe im Kombiinstrument und einen akustischen Warnton. Zusätzlich erfolgt ein Diagnoseeintrag in den Fehlerspeicher des Lenkungssteuergeräts 10 oder in einen weiteren Fehlerspeicher des Fahrzeugs. In einem fünften Schritt S5 passt die Notbetriebseinheit 15 das berechnete Unterstützungsmoment MNot im Notbetrieb an die Fahrsituation an, wobei weitere lenkungseigene und/oder fahrzeugdynamische Messgrößen wie beispielsweise die vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 11 erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit v und das vom Lenkmomentsensor 12 erfasste Lenkmoment Tφ ausgewertet werden. 2 shows a schematic block diagram of the emergency operation. In a first step S1, the rotor angle sensor is continuously running 8th checked for functionality. This can be done, for example, by the monitoring unit 14 happen. In a second step S2, the functionality of the rotor angle sensor 8th based on a criterion for the operability of the rotor angle sensor 8th checked. The evaluation of the criterion of the functionality of the rotor angle sensor 8th takes place for example via a comparison of the absolute value of the difference between the front rotor angle sensor 8th detected rotor angle φ M and that of the unit 13 for calculating the virtual rotor angle φ VM calculated virtual rotor angle φ VM and comparison with a predetermined threshold υ. If the absolute value of the difference is smaller than the predetermined threshold value υ, then in a third step S3, a normal operation of the electromechanical steering system, for example, by the steering control unit 10 executed. If the absolute value of the difference is greater than the predetermined threshold value υ, the emergency mode operation of the electromechanical steering system is activated in a fourth step S4, whereby on the one hand a steering assistance with reduced assistance torque M Not by an emergency operating unit 15 is executed and at the same time the position control of the servomotor 6 based on that of the unit 13 For the calculation of the virtual rotor angle φ VM calculated virtual rotor angle φ VM is performed Furthermore, in this case, a driver warning by the illumination of a fault lamp in the instrument cluster and an audible warning tone. In addition, a diagnostic entry is made in the error memory of the steering controller 10 or in another fault memory of the vehicle. In a fifth step S5, the emergency operating unit fits 15 the calculated assisting torque M Not in emergency operation to the driving situation, with other steering-own and / or vehicle dynamic measures such as those of the vehicle speed sensor 11 detected vehicle speed v and that of the steering torque sensor 12 detected steering torque T φ are evaluated.

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Claims (12)

Verfahren zur Berechnung eines virtuellen Rotorwinkels (φVM) eines Servomotors (6) für Fahrzeuge mit elektromechanischer Lenkung, wobei lenkbare Fahrzeugräder sowohl mit einem durch einen Fahrer beinflussbaren Lenkmittel (1) als auch mit einem elektrischen Servomotor (6) antreibend verbunden sind, in mindestens einem Rechenmittel ein Unterstützungswinkel und/oder ein Unterstützungsmoment auf Basis von mindestens einer lenkungseigenen und/oder fahrzeugdynamischen Messgröße ermittelbar ist und der Unterstützungswinkel und/oder das Unterstützungsmoment durch den Servomotor (6) aufbringbar ist, welcher als lagegeregelter Servomotor (6) ausgeführt ist, wobei ein Lenkwinkel (φL) und/oder ein Ritzelwinkel des elektromechanischen Lenksystems ermittelt und aus dem ermittelten Lenkwinkel (φL) und/oder Ritzelwinkel der virtuelle Rotorwinkel (φVM) mittels einer modellgestützten Transferfunktion berechnet wird, wobei die modellgestützte Transferfunktion mindestens das dynamische Übertragungsverhalten mindestens der mechanischen Übertragungsstrecke zwischen mindestens dem Lenkwinkel (φL) und dem Rotorwinkel (φM) und/oder mindestens dem Ritzelwinkel und dem Rotorwinkel (φM) abbildet.Method for calculating a virtual rotor angle (φ VM ) of a servomotor ( 6 ) for vehicles with electromechanical steering, wherein steerable vehicle wheels both with a steerable by a driver steering means ( 1 ) as well as with an electric servomotor ( 6 ) are drivingly connected, in at least one computing means a support angle and / or a support torque on the basis of at least one steering-own and / or vehicle dynamic measured variable can be determined and the support angle and / or the assist torque by the servomotor ( 6 ) can be applied, which as a position-controlled servomotor ( 6 ), wherein a steering angle (φ L ) and / or a pinion angle of the electromechanical steering system determined and calculated from the determined steering angle (φ L ) and / or pinion angle of the virtual rotor angle (φ VM ) by means of a model-based transfer function, the model-based Transfer function at least the dynamic transmission behavior of at least the mechanical transmission path between at least the steering angle (φ L ) and the rotor angle (φ M ) and / or at least the pinion angle and the rotor angle (φ M ) maps. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkwinkel (φL) und/oder der Ritzelwinkel durch eine Messung mittels eines Lenkwinkelsensors (5) und/oder Ritzelwinkelsensors oder durch die Berechnung mittels modellgestützter Verfahren ermittelt wird.A method according to claim 1, characterized in that the steering angle (φ L ) and / or the pinion angle by a measurement by means of a steering angle sensor ( 5 ) and / or pinion angle sensor or by the calculation by means of model-based methods. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Berechnung des virtuellen Rotorwinkels (φVM) eine Filterung des ermittelten Lenkwinkel- oder Ritzelwinkelsignals und/oder nach der Berechnung des virtuellen Rotorwinkels (φVM) eine Filterung des berechneten virtuellen Rotorwinkelsignals durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that prior to the calculation of the virtual rotor angle (φ VM ) a filtering of the determined steering angle or pinion angle signal and / or after the calculation of the virtual rotor angle (φ VM ) a filtering of the calculated virtual rotor angle signal is performed , Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Normalbetrieb ein Rotorwinkel (φM) durch einen Rotorwinkelsensor (8) erfasst und zur Lageregelung verwendet wird und der virtuelle Rotorwinkel (φVM) zur Überwachung des Rotorwinkelsensors (8) und/oder in einem Notbetrieb zur Lageregelung des Servomotors (6) verwendet wird, wobei der Notbetrieb aktiviert wird, wenn der Rotorwinkelsensor (8) defekt ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in normal operation, a rotor angle (φ M ) by a rotor angle sensor ( 8th ) and used for attitude control and the virtual rotor angle (φ VM ) for monitoring the rotor angle sensor ( 8th ) and / or in an emergency operation for position control of the servomotor ( 6 ) is activated, the emergency operation is activated when the rotor angle sensor ( 8th ) is defective. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Notbetrieb eine Notbetriebseinheit (15) den Unterstützungswinkel und/oder das Unterstützungsmoment auf Basis von mindestens einer lenkungseigenen und/oder fahrzeugdynamischen Messgröße ermittelt, wobei sich die Ermittlung des Unterstützungswinkels und/oder des Unterstützungsmoments im Notbetrieb von der Ermittlung des Unterstützungswinkels und/oder des Unterstützungsmoments im Normalbetrieb unterscheidet.A method according to claim 4, characterized in that in emergency operation an emergency operating unit ( 15 ) determines the support angle and / or the assist torque on the basis of at least one steering-own and / or vehicle dynamic measured variable, wherein the determination of the support angle and / or the assist torque in emergency operation differs from the determination of the support angle and / or the assist torque during normal operation. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Überwachung des Rotorwinkelsensors (8) ein Defekt des Rotorwinkelsensors (8) detektiert wird, wenn ein Kriterium der Funktionsfähigkeit des Rotorwinkelsensors (8) nicht mehr erfüllt ist, wobei das Kriterium mindestens in Abhängigkeit der Größen des erfassten Rotorwinkels (φM) und des virtuellen Rotorwinkels (ΦVM) ausgewertet wird.Method according to one of claims 4 or 5, characterized in that in the monitoring of the rotor angle sensor ( 8th ) a defect of the rotor angle sensor ( 8th ) is detected when a criterion of the operability of the rotor angle sensor ( 8th ) is no longer satisfied, the criterion being evaluated at least as a function of the variables of the detected rotor angle (φ M ) and of the virtual rotor angle (φ VM ). Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem detektierten Defekt des Rotorwinkelsensors (8) eine Fahrerwarnung und/oder ein Diagnoseeintrag in einem Fehlerspeicher generiert wird.A method according to claim 6, characterized in that at a detected defect of the rotor angle sensor ( 8th ) a driver warning and / or a diagnostic entry is generated in a fault memory. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der virtuelle Rotorwinkel (φVM) und der erfasste Rotorwinkel (φM) im Normalbetrieb zur Lageregelung verwendet werden.Method according to one of claims 4 to 7, characterized in that the virtual rotor angle (φ VM ) and the detected rotor angle (φ M ) are used in normal operation for position control. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Lageregelung des Servomotors (6) im Normalbetrieb mindestens der virtuelle Rotorwinkel (φVM) verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that for the position control of the servomotor ( 6 ) in normal operation at least the virtual rotor angle (φ VM ) is used. Vorrichtung zur Berechnung eines virtuellen Rotorwinkels (φVM) eines Servomotors (6) für Fahrzeuge mit elektromechanischer Lenkung, wobei lenkbare Fahrzeugräder sowohl mit einem durch einen Fahrer beinflussbaren Lenkmittel (1) als auch mit einem elektrischen Servomotor (6) antreibend verbunden sind, in mindestens einem Rechenmittel ein Unterstützungswinkel und/oder ein Unterstützungsmoment ermittelbar ist und der Unterstützungswinkel und/oder das Unterstützungsmoment durch den Servomotor (6) aufbringbar ist, welcher als lagegeregelter Servomotor (6) ausgeführt ist, wobei die Vorrichtung mindestens eine Einheit (13) zur Berechnung des virtuellen Rotorwinkels (φVM) und mindestens eine Einheit zur Ermittlung des Lenkwinkels (φL) und/oder des Ritzelwinkels umfasst, wobei die Einheit zur Ermittlung des Lenkwinkels (φL) und/oder des Ritzelwinkels den Lenkwinkel (φL) und/oder den Ritzelwinkel des elektromechanischen Lenksystems ermittelt und an die Einheit (13) zur Berechnung des virtuellen Rotorwinkels (φVM) übermittelt, wobei die Einheit (13) zur Berechnung des virtuellen Rotorwinkels (φVM) aus dem Lenkwinkel (φL) und/oder dem Ritzelwinkel den virtuellen Rotorwinkel (φVM) mittels einer modellgestützten Transferfunktion berechnet, wobei die modellgestützte Transferfunktion mindestens das dynamische Übertragungsverhalten mindestens der mechanischen Übertragungsstrecke zwischen mindestens dem Lenkwinkel (φL) und dem Rotorwinkel (φM) und/oder mindestens dem Ritzelwinkel und dem Rotorwinkel (φM) abbildet.Device for calculating a virtual rotor angle (φ VM ) of a servomotor ( 6 ) for vehicles with electromechanical steering, wherein steerable vehicle wheels both with a steerable by a driver steering means ( 1 ) as well as with an electric servomotor ( 6 ) are drivingly connected, in at least one computing means a support angle and / or a support torque can be determined and the support angle and / or the assist torque by the servomotor ( 6 ) can be applied, which as a position-controlled servomotor ( 6 ), the device comprising at least one unit ( 13 ) for calculating the virtual rotor angle (φ VM ) and at least one unit for determining the steering angle (φ L ) and / or the pinion angle, wherein the unit for determining the steering angle (φ L ) and / or the pinion angle, the steering angle (φ L ) and / or the pinion angle of the electromechanical steering system and to the unit ( 13 ) for calculating the virtual rotor angle (φ VM ), the unit ( 13 ) for calculating the virtual rotor angle (φ VM ) from the steering angle (φ L ) and / or the pinion angle, the virtual rotor angle (φ VM ) calculated by means of a model-based transfer function, the model-based transfer function at least the dynamic transmission behavior of at least the mechanical transmission path between at least the Steering angle (φ L ) and the rotor angle (φ M ) and / or at least the pinion angle and the rotor angle (φ M ). Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens einen Rotorwinkelsensor (8) und mindestens eine Überwachungseinheit (14) und/oder mindestens eine Notbetriebsseinheit (15) umfasst, wobei der Rotorwinkelsensor (8) den Rotorwinkel (φM) erfasst und die Überwachungseinheit (14) die Funktionsfähigkeit des Rotorwinkelsensors (8) überwacht und/oder die Notbetriebseinheit (15) einen Notbetrieb des Servomotors (6) steuert, wenn der Rotorwinkelsensor (8) defekt ist.Apparatus according to claim 11, characterized in that the device at least one rotor angle sensor ( 8th ) and at least one monitoring unit ( 14 ) and / or at least one emergency operating unit ( 15 ), wherein the rotor angle sensor ( 8th ) detects the rotor angle (φ M ) and the monitoring unit ( 14 ) the functionality of the rotor angle sensor ( 8th ) and / or the emergency operating unit ( 15 ) an emergency operation of the servomotor ( 6 ) controls when the rotor angle sensor ( 8th ) is defective. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Regeleinheit (9) umfasst, die den Servomotor (6) auf Basis mindestens des virtuellen Rotorwinkels (φVM) steuert.Apparatus according to claim 11 or 12, characterized in that the device is a control unit ( 9 ) comprising the servomotor ( 6 ) based on at least the virtual rotor angle (φ VM ) controls.
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