DE102013217136B4

DE102013217136B4 - Method for reducing an impact of a steering assist malfunction

Info

Publication number: DE102013217136B4
Application number: DE102013217136.6A
Authority: DE
Inventors: Frank Schöttler; Jörg Bunzendahl
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2013-08-28
Filing date: 2013-08-28
Publication date: 2022-11-10
Anticipated expiration: 2033-08-29
Also published as: DE102013217136A1

Abstract

Verfahren zum Reduzieren einer Auswirkung einer Fehlfunktion einer Lenkunterstützung in einem Lenksystem (1), gekennzeichnet durch die Schritte:- Erkennen (100) der Fehlfunktion, und im Ansprechen darauf- automatisches Entgegenwirken (200) einer Veränderung eines Lenkeinschlages des Lenksystems (1) mit abnehmender Kraft.Method for reducing an effect of a malfunction of a steering assistance in a steering system (1), characterized by the steps: - detecting (100) the malfunction, and in response thereto - automatically counteracting (200) a change in a steering angle of the steering system (1) with decreasing Power.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein korrespondierendes Steuergerät zum Reduzieren einer Auswirkung einer Fehlfunktion einer Lenkunterstützung sowie ein Lenksystem mit einem solchen Steuergerät. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine ausfallsichere Vermeidung eines plötzlich auftretenden Lenkmomentes, welches der Fahrer eines Fahrzeugs nach eintretender Fehlfunktion der Lenkunterstützung zu übernehmen hat.The present invention relates to a method and a corresponding control device for reducing the effect of a malfunction of a steering assistance system and a steering system with such a control device. In particular, the present invention relates to a fail-safe avoidance of a suddenly occurring steering torque, which the driver of a vehicle has to take over after a malfunction of the steering assistance has occurred.

Im Stand der Technik sind Lenkunterstützungssysteme bekannt, welche unter Vermittlung von Öldruck und/oder elektromechanischer Kraft einen Fahrer beim Durchführen eines Lenkmanövers unterstützen. Beim plötzlichen Abschalten eines elektrischen Lenksystems aufgrund eines internen Fehlers muss der Fahrer die durch die Lenkunterstützung bislang bereitgestellte Kraft plötzlich selbst übernehmen. Dies führt zu einem Schlag im Lenkrad, da der Fahrer etwa 0,5 Sekunden braucht, um die erforderliche Kraft selbst aufzubringen. Dies gilt speziell bei konstanter Kurvenfahrt. Bei ordnungsgemäß funktionierender Lenkunterstützung sind vom Fahrer bei herkömmlichen Lenksystemen in etwa 3 Nm aufzuwenden. Je nach aktuellem Fahrmanöver erhöht sich dieser Wert ohne Lenkunterstützung auf 25 bis 30 Nm.Steering assistance systems are known in the prior art, which assist a driver in carrying out a steering maneuver using oil pressure and/or electromechanical force. If an electric steering system is suddenly switched off due to an internal error, the driver suddenly has to take over the power previously provided by the steering assistance. This leads to a slap in the steering wheel, as it takes the driver about 0.5 seconds to apply the required force themselves. This applies in particular to constant cornering. If the steering assistance is working properly, the driver has to apply about 3 Nm with conventional steering systems. Depending on the current driving maneuver, this value increases to 25 to 30 Nm without steering assistance.

EP 2 116 444 A1 offenbart ein nach dem „steer-by-wire“-Verfahren funktionierendes Lenkunterstützungssystem, bei welchem Komforteinbußen beim Wechsel zwischen zwei Betriebsarten (steer-by-wire und Lenkkraftunterstützung) vermieden werden. EP 2 116 444 A1 discloses a steering assistance system that works according to the “steer-by-wire” method, in which loss of comfort when changing between two operating modes (steer-by-wire and power steering assistance) are avoided.

DE 601 21 898 T2 beschreibt ein Kraftfahrzeuglenksystem, bei welchem Teilausfälle (primärer oder sekundärer Lenkaktuator) durch die Ansteuerung eines Gegenkraftaktuators in ihrer Auswirkung für den Fahrer vermindert werden, indem eine zusätzliche Lenkhilfskraft erzeugt wird. In einer Ausgestaltung wird eine Kupplung eingesetzt, um eine variable Übersetzungsfunktion zu überbrücken. DE 601 21 898 T2 describes a motor vehicle steering system in which partial failures (primary or secondary steering actuator) are reduced in their impact on the driver by controlling a counterforce actuator by generating an additional steering assist force. In one embodiment, a clutch is used to bridge a variable ratio function.

Die gattungsbildende EP 1 510 436 A2 offenbart ein Lenksystem, umfassend ein steer-by-wire-System und ein mechanisches Lenksystem. Im Falle einer Fehlfunktion beim Übergang zwischen dem Steer-by-wire-Lenksystem zu einer Lenkunterstützung durch das mechanische Lenksystem werden ein Lenkfehlererkennungsbereich und ein Lenksteuerungsbegrenzungsmodul vorgesehen. Mit Hilfe dieser Module wird zum Zeitpunkt einer Erkennung einer Fehlfunktion bis zum Einrasten einer Kupplung nur ein begrenztes Lenkunterstützungsmoment zugelassen.The generic EP 1 510 436 A2 discloses a steering system comprising a steer-by-wire system and a mechanical steering system. In the event of a malfunction during the transition from the steer-by-wire steering system to a steering assistance by the mechanical steering system, a steering error detection section and a steering control limitation module are provided. With the help of these modules, only a limited steering assistance torque is allowed at the time a malfunction is detected until a clutch engages.

DE 10 2007 003 783 A1 offenbart ein Verfahren und ein Steuergerät zum Betrieb einer elektrischen Servolenkung, wobei bei einer Erkennung einer fehlerhaften oder ausbleibenden Lenkmomentinformation die Sollvorgabe einer Unterstützungskennlinie in Abhängigkeit einer Lenkwinkelinformation die Sollvorgabe einer Unterstützungskennlinie in Abhängigkeit einer Lenkwinkelinformation monoton reduziert wird. DE 10 2007 003 783 A1 discloses a method and a control unit for operating an electric power steering system, the target specification of a support characteristic depending on steering angle information being reduced monotonically when incorrect or missing steering torque information is detected.

DE 37 41 581 A1 offenbart eine elektrische Lenkhilfevorrichtung mit Motorbremsfunktion, welche einen Kurzschluss zwischen den beiden Anschlüssen des Lenkhilfemotors herstellt, wenn ein Lenkvorgang angehalten wird und das Ansteuersignal des Lenkhilfemotors verschwindet. DE 37 41 581 A1 discloses an electric power steering apparatus with a motor brake function which short-circuits between the two terminals of the power steering motor when a steering operation is stopped and the power steering motor drive signal disappears.

DE 10 2004 022 450 A1 offenbart eine elektrische Servolenkung, bei welcher für den Fall eines Ausfalls oder einer Fehlfunktion eines Momentensensors fortlaufend ein Offsetwert aus einem Lenkwinkel-Sollwert und einem Lenkwinkel-Istwert gebildet wird und ein virtuelles Moment an einem Lenkrad anhand des Offsetwertes ermittelt wird, mit welchem der elektrische Motor der Servolenkung angesteuert wird. DE 10 2004 022 450 A1 discloses an electric power steering system in which, in the event of a failure or malfunction of a torque sensor, an offset value is continuously formed from a setpoint steering angle value and an actual steering angle value, and a virtual torque on a steering wheel is determined using the offset value, with which the electric motor the power steering is actuated.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fehlfunktion eines Lenkunterstützungssystems einfach, sicher und kostengünstig abzufangen und eine geordnete Übergabe eines aufzubringenden Lenkmomentes vom Lenkunterstützungssystem an den Fahrzeuglenker zu ermöglichen.It is an object of the present invention to intercept a malfunction of a steering assistance system in a simple, safe and cost-effective manner and to enable an orderly transfer of a steering torque to be applied from the steering assistance system to the vehicle driver.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Die vorstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1, ein Steuergerät mit den Merkmalen gemäß Anspruch 6 sowie ein Lenksystem mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10 gelöst. Entsprechend wird ein Verfahren zum Reduzieren einer Auswirkung einer Fehlfunktion einer Lenkunterstützung in einem Lenksystem vorgeschlagen. Das Lenksystem ist durch die Lenkunterstützung im Normfall im Stande, ein vom Fahrer aufgebrachtes Lenkmoment zur ordnungsgemäßen Führung des Fahrzeugs zu verstärken. Die Fehlfunktion sei im Rahmen der vorliegenden Erfindung so zu verstehen, dass das Unterstützungsmoment zumindest anteilig entfällt. Erfindungsgemäß wird die Fehlfunktion in einem ersten Schritt des Verfahrens erkannt und im Ansprechen darauf automatisch einer Veränderung eines Lenkeinschlages des Lenksystems mit abnehmender Kraft entgegengewirkt. Mit anderen Worten wird eine mit der Zeit abnehmende Kraftwirkung auf das Lenksystem ermöglicht, um einer Veränderung aufgrund des entfallenen Lenkunterstützungsmomentes entgegenzuwirken. Aufgrund der abnehmenden Kraft wird eine allmähliche Übergabe eines aufzubringenden Lenkmomentes an den Fahrzeuglenker bewirkt. Dieser wird erfindungsgemäß nicht überrascht und kann auf die abnehmende Lenkunterstützung rechtzeitig und adäquat reagieren. Ein sogenanntes „Verreißen“ des Lenkrades findet so nicht statt, was die Fahrsicherheit im Falle einer Fehlfunktion einer Lenkunterstützung erhöht.The above-mentioned object is achieved according to the invention by a method having the features of claim 1, a control unit having the features of claim 6 and a steering system having the features of claim 10. Accordingly, a method for reducing an effect of a malfunction of a steering assist in a steering system is proposed. Due to the steering assistance, the steering system is normally able to increase a steering torque applied by the driver in order to guide the vehicle properly. In the context of the present invention, the malfunction is to be understood in such a way that the support torque is at least partially absent. According to the invention, the malfunction is detected in a first step of the method and, in response to this, a change in a steering angle of the steering system with decreasing force is automatically counteracted. In other words, a force that decreases with time becomes we Effect on the steering system allows to counteract a change due to the omitted steering assistance torque. Due to the decreasing force, a steering torque to be applied is gradually transferred to the vehicle driver. According to the invention, the latter is not surprised and can react in good time and adequately to the decreasing steering assistance. A so-called "tearing" of the steering wheel does not take place, which increases driving safety in the event of a steering assistance malfunction.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.

Bevorzugt wird die Kraft über eine niederohmige Verbindung der Anschlüsse zumindest einer Phase eines elektrischen Motors zur Lenkunterstützung erzeugt. Dies setzt voraus, dass das Lenksystem einen zur Lenkunterstützung verwendeten elektrischen Motor umfasst, so dass durch einen einfachen Schaltvorgang ein elektrisches Moment des Motors zur automatischen Entgegenwirkung einer Veränderung des Lenkeinschlages erzeugt werden kann. Durch die niederohmige Verbindung der elektrischen Anschlüsse wird ein Stromfluss durch die Spulen des elektrischen Motors ermöglicht, aufgrund dessen der Motor ein Bremsmoment entwickelt, welches erfindungsgemäß zur Bereitstellung der abnehmenden Kraft verwendet wird. Auf diese Weise ist wenig zusätzliche Hardware erforderlich, um die vorliegende Erfindung in einem Fahrzeug mit einem Lenkunterstützungssystem zu implementieren.The force is preferably generated via a low-impedance connection of the terminals of at least one phase of an electric motor for steering assistance. This presupposes that the steering system includes an electric motor used for steering assistance, so that an electric moment of the motor can be generated by a simple switching operation to automatically counteract a change in the steering angle. The low-impedance connection of the electrical connections enables a current to flow through the coils of the electric motor, as a result of which the motor develops a braking torque which, according to the invention, is used to provide the decreasing force. In this way, little additional hardware is required to implement the present invention in a vehicle having a power steering system.

Bevorzugt kann die Kraft über einen vordefinierten Zeitraum abnehmen. Dieser kann beispielsweise im Bereich zwischen 0,2 Sekunden bis 2 Sekunden, bevorzugt im Bereich zwischen 0,4 Sekunden und 0,6 Sekunden, liegen. Diese Zeitbereiche haben sich in Versuchen als adäquat herausgestellt, um einerseits eine allmähliche Übergabe und rechtzeitige Reaktion des Fahrzeuglenkers zu ermöglichen, andererseits den Lenkvorgang bzw. gegebenenfalls anschließend erforderliche Lenkvorgänge nicht unnötig zu behindern. Dabei kann eine vordefinierte Charakteristik der Abnahme der Kraft verwendet werden. Diese kann an übliche Reaktionen eines Fahrzeuglenkers auf ein Ausbleiben einer Lenkunterstützungskraft angepasst sein. Beispiele für Charakteristiken sind eine lineare Abnahme der Kraft über der Zeit sowie eine Kurve, die sich aus einem ersten, progressiven und einem zweiten, daran anschließenden degressiven Verlauf zusammensetzt. Die vorgenannten Ausgestaltungen ermöglichen eine ausfallsichere und dennoch wirksame Möglichkeit zum Reduzieren einer Auswirkung einer Fehlfunktion einer Lenkunterstützung.The force can preferably decrease over a predefined period of time. This can be, for example, in the range between 0.2 seconds and 2 seconds, preferably in the range between 0.4 seconds and 0.6 seconds. Tests have shown these time ranges to be adequate, on the one hand to enable a gradual handover and timely reaction by the vehicle driver, and on the other hand not to unnecessarily impede the steering process or any subsequent steering processes that may be required. A predefined characteristic of the decrease in force can be used here. This can be adapted to the usual reactions of a vehicle driver to the absence of a steering assistance force. Examples of characteristics are a linear decrease in force over time and a curve that is made up of a first, progressive and a second, subsequent degressive course. The above configurations allow for a fail-safe yet effective way of reducing an impact of a power steering malfunction.

Bevorzugt entspricht die Kraft zu Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens einem auf die Lenksäule des Lenksystems wirkenden Drehmoment in Höhe von 20 Nm bis 40 Nm, insbesondere im Bereich zwischen 25 Nm und 35 Nm. Auf diese Weise kann die durch das ausgefallene Lenksystem frei gewordene Kraft (bzw. ein entsprechendes Drehmoment) zunächst automatisch übernommen werden und allmählich an den Fahrzeuglenker übergeben werden. Zudem ist eine Betätigung des Lenkrades durch den Fahrzeuglenker in diesem Bereich zwar erheblich erschwert, jedoch nicht gänzlich unmöglich. Alternativ oder zusätzlich entspricht die Kraft gegen Ende des automatischen Entgegenwirkens einem auf die Lenksäule des Lenksystems wirkenden Drehmoment in Höhe von 0 Nm. Mit anderen Worten ist das aufzubringende Lenkmoment gegen Ende des erfindungsgemäßen Verfahrens vollständig an den Fahrzeuglenker übergeben worden.The force at the start of the method according to the invention preferably corresponds to a torque of 20 Nm to 40 Nm acting on the steering column of the steering system, in particular in the range between 25 Nm and 35 Nm. In this way, the force released by the failed steering system (or a corresponding torque) can initially be taken over automatically and gradually transferred to the driver of the vehicle. In addition, actuation of the steering wheel by the vehicle driver in this area is considerably more difficult, but not entirely impossible. Alternatively or additionally, towards the end of the automatic counteraction, the force corresponds to a torque of 0 Nm acting on the steering column of the steering system. In other words, towards the end of the method according to the invention, the steering torque to be applied has been completely transferred to the vehicle driver.

Eine erste mögliche Charakteristik zur Übergabe ist ein linearer Abfall der Kraft über der Zeit. Eine solche Charakteristik ist einfach und kostengünstig realisierbar. Alternativ kann in einem ersten Zeitabschnitt eine progressive Abnahme und in einem zweiten, darauffolgenden Zeitabschnitt eine degressive Abnahme der Kraft erfolgen, um eine Übernahme bzw. Übergabe durch das erfindungsgemäße Verfahren ohne Irritationen für den Fahrzeuglenker durchzuführen.A first possible characteristic for handover is a linear drop in force over time. Such a characteristic can be implemented easily and inexpensively. Alternatively, a progressive decrease in the force can take place in a first period of time and a degressive decrease in a second, subsequent period of time in order to carry out a takeover or handover using the method according to the invention without irritation for the vehicle driver.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Steuergerät für eine Lenkunterstützung eines Lenksystems vorgeschlagen. Das Steuergerät umfasst eine Analyseeinheit und eine Steuereinheit, wobei die Analyseeinheit eingerichtet ist, eine Fehlfunktion der Lenkunterstützung zu erkennen. Dabei kann die Analyseeinheit beispielsweise ein zyklisch generiertes oder kontinuierlich anliegendes Signal auswerten und beim Ausbleiben des Signals auf eine Fehlfunktion der Lenkunterstützung schließen. Im Stand der Technik hat sich als zyklisches Signal ein sogenanntes „Heartbeat“-Signal durchgesetzt. Bei diesem wird mit einer Frequenz von 1 kHz ein „Lebenszeichen“ des Lenkunterstützungssystems generiert, welches erfindungsgemäß zum Überprüfen einer ordnungsgemäßen Funktion ausgewertet werden kann. Die Steuereinheit ist eingerichtet, im Ansprechen auf ein Erkennen der Fehlfunktion einer Veränderung eines Lenkeinschlages des Lenksystems mit abnehmender Kraft entgegenzuwirken. Dies kann beispielsweise durch ein Betätigen einer Bremse (z.B. eine mechanische Bremse mit Bremsbacken) erfolgen, deren Bremskraft über der Zeit verringert wird. Die Merkmale, Merkmalskombinationen und mit diesen verbundenen Vorteile ergeben sich entsprechend dem erstgenannten Erfindungsaspekt, weshalb auf die obigen Ausführungen zur analogen Anwendung auf das erfindungsgemäße Steuergerät ausdrücklich verwiesen wird.According to a second aspect of the present invention, a control unit for steering assistance of a steering system is proposed. The control unit includes an analysis unit and a control unit, the analysis unit being set up to detect a malfunction of the steering assistance. In this case, the analysis unit can, for example, evaluate a cyclically generated or continuously present signal and, if the signal is absent, conclude that there is a malfunction in the steering assistance. In the prior art, what is known as a “heartbeat” signal has established itself as a cyclic signal. In this case, a "sign of life" of the steering assistance system is generated at a frequency of 1 kHz, which can be evaluated according to the invention to check proper functioning. The control unit is set up, in response to a detection of the malfunction, to counteract a change in a steering angle of the steering system with a decreasing force. This can be done, for example, by actuating a brake (eg a mechanical brake with brake shoes), the braking force of which is reduced over time. The features, combinations of features and advantages associated with these arise in accordance with the first-mentioned aspect of the invention, which is why the above statements for analogous application to the inventions appropriate control unit is expressly referred to.

Bevorzugt kann das Steuergerät weiter eine Schalteinrichtung umfassen, welche eingerichtet ist, im Ansprechen auf ein Signal der Steuereinheit die Anschlüsse zumindest einer Phase eines Elektromotors des Lenksystems elektrisch niederohmig miteinander zu verbinden. Beispielsweise kann der Elektromotor dreiphasig ausgestaltet sein, wobei erfindungsgemäß mindestens eine Phase elektrisch niederohmig beschaltet wird, bevorzugt drei Phasen elektrisch niederohmig beschaltet werden. Die Schalteinrichtung kann dabei beispielsweise Transistoren einer sogenannten „B6-Brücke“, welche üblicherweise 6 MOSFETs umfasst, zum Herstellen der niederohmigen Verbindung ansteuern. Mit anderen Worten können Transistoren als Schalteinrichtung beim Ausbleiben eines „Heartbeat“-Signals geschlossen werden, um einen Stromfluss durch die Phasen (z.B. mit über der Zeit zunehmendem Widerstand) zu ermöglichen mittels des Elektromotors die Lenksäule zu bremsen. Auf diese Weise ist eine kostengünstige und robuste Realisierung eines erfindungsgemäßen Steuergerätes möglich.Preferably, the control unit can further comprise a switching device which is set up to electrically connect the terminals of at least one phase of an electric motor of the steering system to one another with low resistance in response to a signal from the control unit. For example, the electric motor can have a three-phase design, with at least one phase being electrically connected with low resistance according to the invention, preferably three phases being electrically connected with low resistance. In this case, the switching device can, for example, control transistors of a so-called “B6 bridge”, which usually includes 6 MOSFETs, in order to produce the low-impedance connection. In other words, transistors can be closed as a switching device in the absence of a "heartbeat" signal in order to enable a current flow through the phases (e.g. with increasing resistance over time) to brake the steering column by means of the electric motor. In this way, a cost-effective and robust implementation of a control device according to the invention is possible.

Bevorzugt können die Transistoren der Schalteinrichtung einer sogenannten „Highside“ einer B6-Brücke des Lenksystems angehören. Als „Highside“ werden die an dasjenige elektrische Potential angeschlossenen Transistoren bezeichnet, welche bei herkömmlichen Fahrzeugen als Klemme 30 bekannt sind.The transistors of the switching device can preferably belong to a so-called "high side" of a B6 bridge of the steering system. The transistors connected to the electrical potential known as terminal 30 in conventional vehicles are referred to as “high side”.

Die Analyseeinheit ist bevorzugt eingerichtet, zur Erkennung der Fehlfunktion der Lenkunterstützung ein „Heartbeat“-Signal auszuwerten. Hierzu kann die Analyseeinheit beispielsweise das „Heartbeat“-Signal über ein RC-Glied zum Aufladen eines Kondensators verwenden, dessen Spannungspegel beim Ausbleiben des „heartbeat“-Signals rasch unter einem vordefinierten Schwellwert abfällt. Beim Unterschreiten des Schwellwertes kann die Analyseeinheit die Steuereinheit instruieren, die Schalteinheit zum automatischen Entgegenwirken der Veränderung des Lenkeinschlages zu verwenden. Dieser Aufbau ist eine robuste und kostengünstige sowie platzsparende Realisierung zur Implementierung der Erfindung in ein Steuergerät.The analysis unit is preferably set up to evaluate a “heartbeat” signal in order to identify the malfunction of the steering assistance. For this purpose, the analysis unit can, for example, use the "heartbeat" signal via an RC element to charge a capacitor, the voltage level of which drops rapidly below a predefined threshold value when the "heartbeat" signal is absent. When the threshold value is undershot, the analysis unit can instruct the control unit to use the switching unit to automatically counteract the change in the steering angle. This structure is a robust, cost-effective and space-saving realization for implementing the invention in a control device.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Lenksystem vorgeschlagen. Dieses umfasst eine Lenksäule und eine elektrische Lenkunterstützung mit einem Steuergerät und einem Elektromotor. Der Elektromotor ist entsprechend den obigen Ausführungen eingerichtet, ein Lenkunterstützungsmoment auf die Lenksäule aufzubringen. Das Steuergerät ist gemäß dem zweitgenannten Erfindungsaspekt ausgestaltet und insbesondere eingerichtet, ein Verfahren gemäß dem erstgenannten Erfindungsaspekt auszuführen. Die Merkmale, Merkmalskombinationen und Vorteile ergeben sich derart ersichtlich aus den obigen Ausführungen, dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf den erstgenannten und zweitgenannten Erfindungsaspekt verwiesen werden darf.According to a third aspect of the present invention, a steering system is proposed. This includes a steering column and an electric power steering system with a control unit and an electric motor. The electric motor is set up according to the above statements to apply a steering assistance torque to the steering column. The control unit is designed according to the second aspect of the invention and is set up in particular to carry out a method according to the first aspect of the invention. The features, combinations of features and advantages result from the above explanations in such a way that, in order to avoid repetition, reference may be made to the first and second-mentioned aspects of the invention.

Figurenlistecharacter list

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen ist:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäß ausgestalteten Lenksystems;
2 ein Prinzipschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß modifizierten B6-Brücke zur Ansteuerung eines Elektromotors zur Lenkunterstützung;
3 ein Flussdiagramm, veranschaulichend Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens; und
4 ein Diagramm eines erfindungsgemäß aufzubringenden Bremsmomentes über der Zeit.

Exemplary embodiments of the invention are described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the drawings is:

1 a schematic representation of an exemplary embodiment of a steering system designed according to the invention;
2 a basic circuit diagram of an embodiment of an inventively modified B6 bridge for controlling an electric motor for steering assistance;
3 a flowchart illustrating steps of an embodiment of a method according to the invention; and
4 a diagram of a braking torque to be applied according to the invention over time.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt ein schematisch dargestelltes Lenksystem 1, bei welchem zwei Fahrzeugräder 10, 11 über eine Zahnstange 9 miteinander verbunden sind. Eine Lenksäule 4 verbindet die Zahnstange 9 mit einem Lenkrad 8. Zur Unterstützung des Fahrzeuglenkers ist weiter eine Lenkunterstützung, umfassend einen Elektromotor 3 und ein Steuergerät 5, vorgesehen. Das Steuergerät 5 umfasst eine Analyseeinheit 6 und eine Steuereinheit 7. Im Normalfall steuert das Steuergerät 5 den Elektromotor 3 zur Unterstützung des Lenkmoments derart an, dass für den Fahrzeuglenker ein aufzubringendes Lenkmoment im einstelligen Nm-Bereich verbleibt. Ein typischer Wert für ein solches Lenkmoment sind 3 Nm. Im Falle einer Fehlfunktion des Steuergerätes 5, bei welchem auch ein (nicht dargestellter) Mikroprozessor zur Realisierung einer komfortablen Lenkunterstützung versagt, meldet die Analyseeinheit 6 der Steuereinheit 7 die Fehlfunktion, welche die elektrischen Anschlüsse des Elektromotors 3 über eine Schalteinrichtung 2 (siehe 2) miteinander kurzschließt, so dass der Elektromotor 3 ein Bremsmoment auf die Zahnstange 9 ausübt. Beispielsweise über eine getaktete Ansteuerung der Schalteinrichtung 2 kann die Steuereinheit 7 das Bremsmoment entsprechend einer vordefinierten Charakteristik über der Zeit verringern, um dem Fahrzeuglenker allmählich das zur Kurvenfahrt aufzubringende Lenkmoment zu übergeben. 1 shows a schematically illustrated steering system 1, in which two vehicle wheels 10, 11 are connected to one another via a rack 9. A steering column 4 connects the toothed rack 9 to a steering wheel 8. A steering assistance system, comprising an electric motor 3 and a control unit 5, is also provided to support the vehicle driver. The control unit 5 includes an analysis unit 6 and a control unit 7. Normally, the control unit 5 controls the electric motor 3 to support the steering torque in such a way that the vehicle driver has to apply a steering torque in the single-digit Nm range. A typical value for such a steering torque is 3 Nm. In the event of a malfunction in control unit 5, in which a microprocessor (not shown) also fails to implement comfortable steering assistance, analysis unit 6 reports the malfunction to control unit 7, which interrupts the electrical connections of electric motor 3 via a switching device 2 (see Fig 2 ) short-circuits with one another, so that the electric motor 3 exerts a braking torque on the toothed rack 9 . For example, via a clocked activation of the switching device 2, the control unit 7 can reduce the braking torque according to a predefined characteristic over time in order to gradually transfer the steering torque to be applied for cornering to the vehicle driver.

2 zeigt eine erfindungsgemäß modifizierte B6-Brücke als Schalteinrichtung 2, umfassend sechs Transistoren T1 bis T6, deren inhärente Dioden mit D1 bis D6 ebenfalls eingezeichnet sind. Die Transistoren T1 bis T6 sind als MOSFETs ausgestaltet. Zwischen dem ersten Transistor T1 und dem vierten Transistor T4 ist ein erster elektrischer Anschluss 12 des Elektromotors 3 angeschlossen. Zwischen dem zweiten Transistor T2 und dem fünften Transistor T5 ist ein zweiter elektrischer Anschluss 13 des Elektromotors 3 angeschlossen. Zwischen dem dritten Transistor T3 und dem sechsten Transistor T6 ist ein dritter elektrischer Anschluss 14 des Elektromotors 3 angeschlossen. Der erste Transistor T1 wird von einer schematisch dargestellten Baugruppe, umfassend eine Analyseeinheit 6a und eine Steuereinheit 7a, angesteuert, die andererseits mit der Klemme 30 verbunden ist. Der zweite Transistor T2 wird von einer schematisch dargestellten Baugruppe, umfassend eine Analyseeinheit 6b und eine Steuereinheit 7b, angesteuert, die andererseits mit der Klemme 30 verbunden ist. Der dritte Transistor T3 wird von einer schematisch dargestellten Baugruppe, umfassend eine Analyseeinheit 6c und eine Steuereinheit 7c, angesteuert, die andererseits mit der Klemme 30 verbunden ist. Die Analyseeinheiten 6 sowie die Steuereinheiten 7 sind dabei eingerichtet, im Ansprechen auf eine Fehlfunktion den ersten Transistor T1 bzw. den zweiten Transistor T2 bzw. den dritten Transistor T3 leitend zu schalten, um den Elektromotor 3 zum automatischen Entgegenwirken einer Veränderung eines Lenkeinschlages des Lenksystems zu verwenden. Die vorgenannten Bauteile (bis auf den Elektromotor 3) können einem erfindungsgemäß ausgestalteten Steuergerät 5 zugeordnet werden. Das Steuergerät 5 ist mit der Fahrzeugmasse (Klemme 31) verbunden. 2 shows a B6 bridge modified according to the invention as a switching device 2, comprising six transistors T1 to T6, whose inherent diodes are also shown as D1 to D6. The transistors T1 to T6 are in the form of MOSFETs. A first electrical connection 12 of the electric motor 3 is connected between the first transistor T1 and the fourth transistor T4. A second electrical connection 13 of the electric motor 3 is connected between the second transistor T2 and the fifth transistor T5. A third electrical connection 14 of the electric motor 3 is connected between the third transistor T3 and the sixth transistor T6. The first transistor T1 is controlled by an assembly shown schematically, comprising an analysis unit 6a and a control unit 7a, which is connected to the terminal 30 on the other side. The second transistor T2 is controlled by an assembly shown schematically, comprising an analysis unit 6b and a control unit 7b, which is connected to the terminal 30 on the other side. The third transistor T3 is controlled by an assembly shown schematically, comprising an analysis unit 6c and a control unit 7c, which is connected to the terminal 30 on the other side. The analysis units 6 and the control units 7 are set up to switch on the first transistor T1 or the second transistor T2 or the third transistor T3 in response to a malfunction in order to switch on the electric motor 3 to automatically counteract a change in a steering angle of the steering system use. The aforementioned components (apart from the electric motor 3) can be assigned to a control device 5 designed according to the invention. Control unit 5 is connected to vehicle ground (terminal 31).

3 zeigt ein Flussdiagramm, veranschaulichend Schritte eines Ausführungsbeispiels 1 des erfindungsgemäßen Verfahrens. In Schritt 100 wird eine Fehlfunktion einer Lenkunterstützung in einem Lenksystem eines Fortbewegungsmittels erkannt. In Schritt 200 wird im Ansprechen darauf mit abnehmender Kraft einer Veränderung eines aktuellen Lenkeinschlages des Lenksystems automatisch entgegengewirkt. Dabei wird zunächst eine Veränderung des Lenkeinschlages durch Übernahme des gesamten frei gewordenen Lenkmomentes verhindert und aufgrund der mit vordefinierter Charakteristik abnehmenden Kraft dieses allmählich an den Fahrzeuglenker übergeben. In Schritt 300 erfolgt eine Ausgabe einer Signalisierung an den Fahrzeuglenker, wodurch dieser über die Fehlfunktion informiert und gegebenenfalls zum Anfahren einer Werkstatt oder Einstellen des Betriebes seines Fahrzeugs aufgefordert wird. In Schritt 400 erfolgt ein Fehlerspeichereintrag zur erkannten Fehlfunktion, um die Fehlersuche und -behebung zu erleichtern. 3 shows a flow chart, illustrating steps of an embodiment 1 of the method according to the invention. In step 100, a malfunction of a steering assistance system in a steering system of a means of transportation is detected. In step 200, in response to this, a change in a current steering angle of the steering system is automatically counteracted with decreasing force. In this case, a change in the steering angle is first prevented by taking over the entire steering torque that has become free and, due to the force decreasing with a predefined characteristic, this is gradually transferred to the vehicle driver. In step 300, a signal is output to the vehicle driver, informing him of the malfunction and, if necessary, prompting him to drive to a workshop or stop operating his vehicle. In step 400, an error memory entry is made for the detected malfunction in order to facilitate troubleshooting and troubleshooting.

4 zeigt Verläufe möglicher abnehmender Kräfte bzw. Momente über der Zeit. Ein erster Verlauf eines Momentes M(t)1 startet bei einem Anfangsmoment M(0) und nimmt binnen 0,5 Sekunden linear auf 0 Nm ab. Ein zweiter Momentverlauf M(t)2 startet ebenfalls bei einem Anfangsmoment M(0) und nimmt zunächst progressiv ab. Ab einem Wendepunkt, welcher in etwa bei 0,25 Sekunden liegt, verändert sich die Charakteristik zu einer degressiven Abnahme des Momentes über der Zeit, welche bei 0,5 s und 0 Nm endet. Auf diese Weise kann die Übernahme bzw. Übergabe des frei gewordenen Lenkmoments an den Fahrer mit geringstmöglicher Irritation des Fahrers erfolgen. 4 shows curves of possible decreasing forces or moments over time. A first course of a torque M(t)1 starts at an initial torque M(0) and decreases linearly to 0 Nm within 0.5 seconds. A second torque curve M(t)2 also starts at an initial torque M(0) and initially decreases progressively. From a turning point, which is around 0.25 seconds, the characteristic changes to a degressive decrease in torque over time, which ends at 0.5 s and 0 Nm. In this way, the steering torque that has been released can be taken over or handed over to the driver with the least possible irritation of the driver.

Es ist ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung, einen Ausfall einer Lenkunterstützung in seinen Auswirkungen auf die Fahrsicherheit durch Aufbringen einer abnehmenden Kraft auf das Lenksystem zu reduzieren. Dabei ist es grundsätzlich unerheblich, wie die abnehmende Kraft realisiert wird. Ein zusätzliches Bremssystem wird häufig aus Kostengründen als technische Realisierung ausscheiden. In einer Weiterbildung wird daher vorgeschlagen, zur Erzeugung eines elektromechanisch erzeugbaren Lenkmomentes Komponenten zu verwenden, welche ohnehin bereits in einem System zur Lenkunterstützung vorhanden sind. Die Erkennung einer Fehlfunktion des Lenksystems erfolgt dabei in im Stand der Technik bekannter Weise. Auf diese Weise wird eine einfache und robuste Möglichkeit zur Erhöhung der Fahrsicherheit geschaffen.A core concept of the present invention is to reduce the effects on driving safety of a failure of a steering assistance system by applying a decreasing force to the steering system. It is fundamentally irrelevant how the decreasing force is realized. An additional braking system is often ruled out as a technical implementation for cost reasons. In a development, it is therefore proposed to use components that are already present in a system for steering assistance in order to generate a steering torque that can be generated electromechanically. A malfunction of the steering system is detected in a manner known in the prior art. In this way, a simple and robust way of increasing driving safety is created.

Auch wenn die erfindungsgemäßen Aspekte und vorteilhaften Ausführungsformen anhand der in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungsfiguren erläuterten Ausführungsbeispiele im Detail beschrieben worden sind, sind für den Fachmann Modifikationen und Kombinationen von Merkmalen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, deren Schutzbereich durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.Even though the aspects and advantageous embodiments according to the invention have been described in detail using the exemplary embodiments explained in connection with the accompanying drawing figures, modifications and combinations of features of the exemplary embodiments illustrated are possible for the person skilled in the art without departing from the scope of the present invention, the protective scope of which is the appended claims.

BezugszeichenlisteReference List

11: Lenksystemsteering system
22: Schalteinrichtungswitching device
33: Elektromotorelectric motor
44: Lenksäulesteering column
55: Steuergerätcontrol unit
66: Analyseeinheitanalysis unit
77: Steuereinheitcontrol unit
88th: Lenkradsteering wheel
99: Zahnstangerack
1010: Radwheel
1111: Radwheel
1212: Elektrischer AnschlussElectrical connection
1313: Elektrischer AnschlussElectrical connection
1414: Elektrischer AnschlussElectrical connection
100-400100-400: SchrittStep
D1-D6D1-D6: inhärente Diodeinherent diode
M(t)M(t): Momentverlaufmoment curve
T1-T6T1-T6: MOSFETMOSFET

Claims

Method for reducing an effect of a malfunction of a steering assistance in a steering system (1), characterized by the steps: - detecting (100) the malfunction, and in response thereto - automatically counteracting (200) a change in a steering angle of the steering system (1) with decreasing Power.

procedure after claim 1 , characterized in that the force is generated via a low-impedance connection (2) of the terminals of at least one phase of an electric motor (3) for steering assistance.

procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the force decreases over a predefined period of time, in particular with a predefined characteristic (M(t)1, M(t)2), and the period of time is preferably in the range from 0.2 s to 2 s, in particular 0.4 s up to 0.6 s.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the force - at the beginning corresponds to a torque (M) acting on a steering column (4) of the steering system (1) of 20 Nm to 40 Nm, in particular 25 Nm to 35 Nm, and/or - towards the end corresponds to a torque of 0 Nm acting on the steering column (4) of the steering system (1).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the force decreases essentially linearly or progressively in a first period of time and degressively in a second period of time.

Control unit (5) for steering assistance of a steering system (1) comprising: - an analysis unit (6), and - a control unit (7), wherein - the analysis unit (6) is set up to detect a malfunction of the steering assistance, characterized in that - The control unit (7) is set up to counteract a change in a steering angle of the steering system (1) with decreasing force in response to a detection of the malfunction.

control unit claim 6 characterized by a switching device which is set up, in response to a signal from the control unit (7), to electrically connect the connections (12, 13, 14) of at least one phase of an electric motor of the steering system to one another with low resistance.

control unit claim 6 or 7 , characterized in that the switching device (7) comprises at least one transistor (T1, T2, T3), in particular a high side, the power steering, which is set up to be controlled via the control unit (7).

Control unit according to one of Claims 6 until 8th , characterized in that the analysis unit (6) is set up to evaluate a heartbeat signal to detect the malfunction of the steering assistance.

Steering system comprising - a steering column (4) and - an electric steering support with - a control unit (5), and - an electric motor (3), characterized in that - the electric motor (3) is set up to apply a steering support torque to the steering column (4) apply, and the control unit (5) according to one of Claims 6 until 9 is designed.