DE102012105143A1 - Method for operating electronic power steering system of motor car, involves switching OFF the servo support within preset time period upon detection of fatal error in electronic power steering system - Google Patents
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- B62D5/0484—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures for reaction to failures, e.g. limp home
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines elektronischen Servolenksystems eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein elektronisches Servolenksystem eines Kraftfahrzeugs. The invention relates to a method for operating an electronic power steering system of a motor vehicle according to the preamble of claim 1. The invention also relates to an electronic power steering system of a motor vehicle.
Aus der
Aufgrund des geforderten Fail-Safe-Sicherheitskonzepts bei elektronischen bzw. elektromechanischen Servolenksystemen oder -vorrichtungen ist es beim Auftreten bzw. Erkennen einer schwerwiegenden Störung innerhalb des Servolenksystems notwendig, das Servolenksystem zuverlässig in einen sicheren Zustand, insbesondere in eine mechanische Rückfallebene, zu überführen. Dazu ist es bekannt das Regel- und/oder Steuergerät des elektronischen Servolenksystems passiv zu schalten und die End- bzw. Treiberstufe des Servoantriebs abzuschalten. Due to the required fail-safe safety concept in electronic or electromechanical power steering systems or devices, it is necessary in the occurrence or recognition of a serious fault within the power steering system to reliably transfer the power steering system into a safe state, in particular into a mechanical fallback level. For this purpose it is known to passively switch the control and / or control unit of the electronic power steering system and to switch off the end or driver stage of the servo drive.
Wenn die Eigendiagnose des Regel- und/oder Steuergeräts (Electronic Control Unit / ECU) einen schwerwiegenden Fehler im Servolenksystem erfasst, schaltet das Steuergerät die Servounterstützung spätestens nach einer vorgegebenen bzw. zulässigen Fehlerlatenzzeit ab. Diese Fehlerlatenzzeit ist individuell für jedes Kraftfahrzeug zu bestimmen und liegt beispielsweise in einem Bereich von kleiner 20 ms. Bedingt durch die kurze Abschaltzeit muss der Fahrer des Kraftfahrzeugs die am Lenkrad auftretenden Kräfte plötzlich selbständig aufbringen. Eine derartige Situation ist für den Fahrer sehr unangenehm. Durch das Abschalten wird der Elektromotor sozusagen momentenfrei, so dass, insbesondere in Kurvenfahrten bei Vorliegen hoher Zahnstangenkräfte, sehr große Kräfte auf das Lenkrad wirken können. If the self-diagnosis of the control and / or electronic control unit (ECU) detects a serious fault in the power steering system, the control unit shuts off the power assistance at the latest after a specified or permissible fault latency time. This error latency time is to be determined individually for each motor vehicle and is, for example, in a range of less than 20 ms. Due to the short shutdown time, the driver of the motor vehicle suddenly has to apply the forces occurring on the steering wheel independently. Such a situation is very uncomfortable for the driver. By switching off the electric motor so to speak torque-free, so that, especially when cornering in the presence of high rack forces, very large forces can act on the steering wheel.
Ausgehend davon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei welchem eine Sicherheitsabschaltung der Servounterstützung für den Fahrer wesentlich angenehmer erfolgt. Proceeding from this, the present invention seeks to provide a method of the type mentioned, in which a safety shutdown of the power assistance for the driver is much more pleasant.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Betrieb eines elektronischen Servolenksystems eines Kraftfahrzeugs gelöst, bei welchem mittels einer Lenkhandhabe ein Lenkradwinkel als Maß für einen gewünschten Radlenkwinkel für wenigstens ein lenkbares Rad des Kraftfahrzeugs vorgegeben wird und bei welchem ein elektrischer Servoantrieb mit einem Elektromotor, der über eine Anzahl von Phasenwicklungen verfügt, zur Servounterstützung eingesetzt wird, wobei bei Erkennung eines schwerwiegenden Fehlers in dem elektronischen Servolenksystem die Servounterstützung innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne abgeschaltet wird, wobei bei der Abschaltung der Servounterstützung der Elektromotor wenigstens vorübergehend gezielt bzw. kontrolliert kurzgeschlossen wird. This object is achieved by a method for operating an electronic power steering system of a motor vehicle, in which by means of a steering handle a steering wheel angle is specified as a measure of a desired Radlenkwinkel for at least one steerable wheel of the motor vehicle and in which an electric servo drive with an electric motor, via has a number of phase windings, is used for power assistance, wherein upon detection of a fatal error in the electronic power steering system, the power assistance is turned off within a predetermined period of time, at the shutdown of the power assistance, the electric motor is at least temporarily targeted shorted or controlled.
Erfindungsgemäß erfolgt nun im Fehlerfall zumindest vorübergehend ein Kurzschluss statt einer harten Abschaltung des Elektromotors. Dadurch wird die harte Abschaltung in vorteilhafter Weise in eine Schwergängigkeit überführt, welche den Abschaltvorgang bedämpft. Elektromotoren, insbesondere permanenterregte Synchronmotoren haben die Eigenschaft, bei elektrischen Fehlern wie beispielsweise bei Kurzschlüssen im Motor oder in der Ansteuerung ein Bremsmoment zu erzeugen, wodurch ein zusätzlicher Widerstand entgegengesetzt wird. Wird nun in einer Kurvenfahrt ein Kurzschluss des Elektromotors geschaltet, würden die Zahnstangenkräfte versuchen, das Lenkrad in Bewegung zu setzen, wobei das durch den Kurzschluss hervorgerufene, entgegen gerichtete Bremsmoment bzw. Drehmoment in vorteilhafter Weise eine Dämpfung bewirken kann. According to the invention, a short circuit instead of a hard shutdown of the electric motor takes place at least temporarily in the event of a fault. As a result, the hard shutdown is advantageously converted into a stiffness, which damps the shutdown. Electric motors, especially permanent magnet synchronous motors have the property to generate a braking torque in electrical errors such as short circuits in the motor or in the control, whereby an additional resistance is opposed. If a short circuit of the electric motor is now switched in a cornering, the rack-and-pinion forces would try to set the steering wheel in motion, whereby the opposing braking torque or torque caused by the short-circuit can advantageously effect a damping.
Der Elektromotor oder die Phasenwicklungen des Elektromotors können derart gezielt kurzgeschlossen werden, dass an sämtlichen Phasenwicklungen des Elektromotors dasselbe Potential, insbesondere eine Bordnetzspannung oder ein Massepotential geschaltet wird. The electric motor or the phase windings of the electric motor can be selectively short-circuited in such a way that the same potential, in particular a vehicle electrical system voltage or a ground potential, is connected to all the phase windings of the electric motor.
Der Elektromotor kann mittels eines Wechselrichters betrieben werden. In dem Wechselrichter kann für jede Phasenwicklung des Elektromotors ein erster elektronischer Schalter zum Schalten einer Bordnetzspannung und ein zweiter elektronischer Schalter zum Schalten eines Massepotentials an der jeweiligen Phasenwicklung des Elektromotors vorhanden sein. Als erste und/oder zweite elektronische Schalter können MOSFETs verwendet werden. Als Elektromotor kann eine permanenterregte Synchronmaschine, vorzugsweise mit drei Phasenwicklungen zum Einsatz kommen. The electric motor can be operated by means of an inverter. In the inverter may be present for each phase winding of the electric motor, a first electronic switch for switching a vehicle electrical system voltage and a second electronic switch for switching a ground potential at the respective phase winding of the electric motor. The first and / or second electronic switches MOSFETs can be used. As an electric motor, a permanent-magnet synchronous machine, preferably with three phase windings are used.
Elektronische bzw. elektromechanische Servolenkungen weisen üblicherweise einen permanenterregten Synchronmotor als Servomotor auf. Servomotoren dieser Bauart werden von einer Steuerung über einen Satz von MOSFETs angesteuert, wobei bei drei Phasenwicklungen insgesamt sechs MOSFETs vorgesehen sind. Je ein MOSFET schaltet die zugeordnete Phasenwicklung auf die Bordspannung oder das Massepotential. Dieses erfolgt mit hoher Frequenz, so dass in der Phasenwicklung der zeitliche Mittelwert als Effektivspannung wirkt. Electronic or electromechanical power steering systems usually have a permanent-magnet synchronous motor as a servomotor. Servo motors of this type are driven by a controller via a set of MOSFETs, wherein in three phase windings a total of six MOSFETs are provided. Depending on a MOSFET switches the associated phase winding to the on-board voltage or the ground potential. This occurs at high frequency, so that in the phase winding of the time average acts as the effective voltage.
Zum gezielten Kurzschluss des Elektromotors können in einfacher Weise alle ersten elektronischen Schalter oder alle zweiten elektronischen Schalter eingeschaltet bzw. leitend geschaltet werden. For a specific short circuit of the electric motor, all first electronic switches or all second electronic switches can be switched on or turned on in a simple manner.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines elektronischen Servolenksystems eines Kraftfahrzeugs ist vorzugsweise als Computerprogramm auf einem bzw. verteilt auf mehreren Regel- und/oder Steuergeräten des elektronischen Servolenksystems realisiert, wobei selbstverständlich auch andere Lösungen in Frage kommen. Dazu ist das Computerprogramm in einem Speicherelement des wenigstens einen Regel- und/oder Steuergeräts gespeichert. Durch Abarbeitung auf einem Mikroprozessor des Regel- und/oder Steuergeräts wird das Verfahren ausgeführt. Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Datenträger (Diskette, CD, DVD, Festplatte, USB-Memorystick oder dergleichen) oder einem Internetserver als Computerprogrammprodukt gespeichert sein und von dort aus in das Speicherelement des Regel- und/oder Steuergeräts übertragen werden. Ein derartiges Computerprogramm mit Programmcodemitteln ist in Anspruch 8 angegeben. The inventive method for operating an electronic power steering system of a motor vehicle is preferably implemented as a computer program on or distributed to a plurality of control and / or control devices of the electronic power steering system, of course, other solutions come into question. For this purpose, the computer program is stored in a memory element of the at least one control and / or control device. By processing on a microprocessor of the control and / or control device, the method is executed. The computer program may be stored on a computer-readable data carrier (floppy disk, CD, DVD, hard disk, USB memory stick or the like) or an Internet server as a computer program product and be transferred from there into the memory element of the control and / or control device. Such a computer program with program code means is specified in
Anspruch 9 betrifft ein elektronisches Servolenksystem eines Kraftfahrzeugs.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Nachfolgend ist anhand der Zeichnung prinzipmäßig ein Ausführungsbeispiel der Erfindung angegeben. Advantageous embodiments and further developments emerge from the dependent claims. The following is an exemplary embodiment of the invention with reference to the drawing in principle.
Es zeigen: Show it:
In
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
Auf dem elektronischen Regel- und/oder Steuergerät
Der Elektromotor
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb des elektronischen Servolenksystems
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Servolenksystem Power steering system
- 2 2
- Lenkrad steering wheel
- 3 3
- Gelenkwelle / Lenksäule Cardan shaft / steering column
- 4 4
- Lenkgetriebe steering gear
- 5a, 5b 5a, 5b
- lenkbare Räder steerable wheels
- 6 6
- Zahnstange rack
- 7 7
- Ritzel pinion
- 8 8th
- elektrischer Servoantrieb electric servo drive
- 9 9
- Elektromotor electric motor
- 9a 9a
- Phasenwindungen phase windings
- 10 10
- Riemengetriebe belt transmission
- 11 11
- elektronisches Regel- und/oder Steuergerät electronic control and / or control device
- 12 12
- Wechselrichter inverter
- 13 13
- Phasentrennung phase separation
- T11, T21, T31T11, T21, T31
- MOSFETs MOSFETs
- T12, T22, T32T12, T22, T32
- MOSFETs MOSFETs
- δFm δ Fm
- Radlenkwinkel bzw. Lenkwinkel Wheel steering angle or steering angle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102007024659 A1 [0019] DE 102007024659 A1 [0019]
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