DE102018125667A1

DE102018125667A1 - Fahrerwarnung in elektrischen servolenkungssystemen

Info

Publication number: DE102018125667A1
Application number: DE102018125667.1A
Authority: DE
Inventors: Prerit Pramod; Tejas M. Varunjikar; Dennis B. Skellenger; Nicholas M. Trewhella; Jeffrey A. Zuraski; Jeffrey T. Klass; Michael K. Hales
Original assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Current assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Priority date: 2017-10-17
Filing date: 2018-10-16
Publication date: 2019-04-18
Also published as: CN109664935B; CN109664935A; US10946894B2; US20190111969A1

Abstract

Es werden technische Lösungen beschrieben, um eine Fahrerwarnung unter Verwendung von Lenksystemen bereitzustellen. Ein beispielhaftes Lenksystem enthält ein Motorsteuerungssystem, das einen Befehl an einen Motor sendet. Das Lenksystem enthält ferner ein Fehlerüberwachungssystem, das einen Fehlerhinweismerker durch Überwachen einer oder mehrerer Komponenten des Lenksystems setzt. Das Lenksystem enthält ferner ein Fahrer-Warnrückmeldungssystem, das ein Warnungsinjektionssignal auf der Grundlage und in Ansprechen darauf erzeugt, dass der Fehlerhinweismerker gesetzt ist. Ferner erzeugt das Motorsteuerungssystem eine Fahrerrückmeldung durch Modifizieren des Befehls an den Motor unter Verwendung des Warnungsinjektionssignals und durch Senden des modifizierten Befehls an den Motor.

Description

QUERVERWEISE AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Patentanmeldung ist eine teilweise Fortsetzung der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 15/785,917, die am 17. Oktober 2017 eingereicht wurde und die durch Bezugnahme vollständig hier mit aufgenommen ist.
HINTERGRUND
Die vorliegende Anmeldung betrifft allgemein elektrische Servolenkungssysteme (EPS-Systeme) und speziell das Bereitstellen von Fahrerwarnungen mit Hilfe der EPS.
Sicherheitsanforderungen in einer zeitgemäßen EPS erfordern eine fortschrittliche Fehlerüberwachung, die sowohl Prognosen als auch Diagnosen umfasst, um einen sicheren Betrieb sowohl von Hardware- als auch Softwarekomponenten der EPS sicherzustellen. Aufgrund der verbesserten Diagnose gibt es einen zunehmenden Bedarf zum Bereitstellen von Warnungen, wenn sich die EPS einem Fehlerzustand nähert, oder sobald der Fehler aufgetreten ist. Mit der Aufnahme einer fehlertoleranten Steuerung in eine moderne EPS wurden typische Wege zur Benachrichtigung des Fahrers entwickelt, die umfassen, dass die Unterstützung reduziert wird, die von der EPS bereitgestellt wird, so dass sich die EPS für einen Fahrer schwergängig anfühlt, und der Fahrer in gewisser Weise darauf hingewiesen wird, die EPS vorsorglich zur Reparatur zu bringen.
ZUSAMMENFASSUNG
Es werden eine oder mehrere Ausführungsformen beschrieben, um eine Fahrerwarnung unter Verwendung von Lenksystemen bereitzustellen. Ein beispielhaftes Lenksystem beinhaltet ein Motorsteuerungssystem, das einen Befehl an einen Motor sendet. Das Lenksystem enthält ferner ein Fehlerüberwachungssystem, das einen Fehlerhinweismerker durch Überwachen einer oder mehrerer Komponenten des Lenksystems setzt. Das Lenksystem enthält ferner ein Fahrerwarnung-Rückmeldungssystem, das ein Warnungsinjektionssignal auf der Grundlage dessen und in Ansprechen darauf erzeugt, dass der Fehlerhinweismerker gesetzt ist. Ferner erzeugt das Motorsteuerungssystem eine Fahrerrückmeldung, indem es den Befehl an den Motor unter Verwendung des Warnungsinjektionssignals modifiziert und den modifizierten Befehl an den Motor sendet.
Ein beispielhaftes Verfahren zum Bereitstellen einer Fahrerwarnrückmeldung unter Verwendung eines Motorregelkreises in einem Lenksystem umfasst, dass ein Befehl erzeugt wird, der an einen Motor gesendet werden soll, um Drehmoment zu erzeugen. Das Verfahren umfasst ferner, dass ein Hinweismerker empfangen wird, der einen Fehler in einer oder mehreren Komponenten des Lenksystems anzeigt. Das Verfahren umfasst ferner, dass ein Warnungsinjektionssignal auf der Grundlage dessen und in Ansprechen darauf erzeugt wird, dass der Fehlerhinweismerker gesetzt ist. Das Verfahren umfasst ferner, dass eine Fahrerrückmeldung erzeugt wird, indem der Befehl durch das Warnungsinjektionssignal modifiziert wird, und dass der modifizierte Befehl an den Motor gesendet wird.
In Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst ein Fahrerwarnungs-Rückmeldungssystem ferner ein Fehlerüberwachungs- und Bewertungsmodul, das einen Fehlerhinweismerker überwacht, der einen Fehler im Betrieb einer oder mehrerer Komponenten eines Lenksystems anzeigt und einen Typ einer Fahrerrückmeldung bestimmt, die in Ansprechen darauf bereitgestellt werden soll, dass der Fehlerhinweismerker gesetzt ist. Das Fahrerwarnungs-Rückmeldungssystem enthält ferner ein Injektionssignal-Berechnungsmodul, das ein Warnungsinjektionssignal auf der Grundlage des Typs der Fahrerrückmeldung, die bereitgestellt werden soll, berechnet, wobei die Berechnung das Bestimmen einer Frequenz, einer Phase und einer Amplitude des Warnungsinjektionssignals umfasst. Das Injektionssignal-Berechnungsmodul sendet das Warnungsinjektionssignal ferner an ein Motorsteuerungssystem des Lenksystems, um das Warnungsinjektionssignal einem Befehl zu überlagern, der an einen Motor des Lenksystems gesendet wird, um die Fahrerrückmeldung zu erzeugen.
Des Weiteren ist in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen ein Warnsystem beschrieben, das ein erstes Motorsteuerungssystem enthält, das einen ersten Befehl an einen ersten Motor in einem ersten Stellglied sendet. Das Warnsystem enthält außerdem ein zweites Motorsteuerungssystem, das einen zweiten Befehl an einen zweiten Motor in einem zweiten Stellglied sendet. Ferner umfasst das Warnsystem ein Fehlerüberwachungssystem, das einen Fehlerhinweismerker setzt, indem es eine oder mehrere Komponenten des ersten und zweiten Motorsteuerungssystems überwacht und ein Warnungsinjektionssignal in Ansprechen darauf erzeugt, dass der Fehlerhinweismerker gesetzt ist. Das erste Stellglied erzeugt ein erstes hörbares Geräusch unter Verwendung des ersten Motors, indem es den ersten Befehl unter Verwendung des Warnungsinjektionssignals modifiziert und den modifizierten ersten Befehl an den ersten Motor sendet. Das zweite Stellglied erzeugt ein zweites hörbares Geräusch, indem es den zweiten Befehl unter Verwendung des Warnungsinjektionssignals modifiziert und den modifizierten zweiten Befehl an den zweiten Motor sendet.
Diese und andere Vorteile und Merkmale werden sich aus der folgenden Beschreibung besser ergeben, wenn sie in Verbindung mit den Zeichnungen gelesen wird.
Figurenliste
Der Gegenstand, der als die Erfindung betrachtet wird, wird speziell dargelegt und in den Ansprüchen am Ende der Beschreibung konkret beansprucht. Die vorstehenden und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden genauen Beschreibung, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird, in denen:

1 ein EPS-System in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen darstellt;
2 ein Blockdiagramm des EPS-Systems mit einem beispielhaften Fahrerwarnmodul in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen darstellt;
3 ein Blockdiagramm eines Teils eines beispielhaften Fahrerwarnsystems in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen darstellt;
4 ein Flussdiagramm für ein beispielhaftes Verfahren zum Bereitstellen einer Fahrerwarnrückmeldung in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen veranschaulicht;
5 eine beispielhafte Ausführungsform eines Steer-by-Wire-Lenksystems (SbW-Lenksystems) in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen ist;
6 ein Blockdiagramm und einen Betriebsablauf in einem Steer-by-Wire-System darstellt, das ein Fahrerwarnsystem in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen enthält;
7 ein Blockdiagramm mit separaten Fehlerüberwachungssystemen für das Lenkradstellglied und das Straßenradstellglied in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen darstellt; und
8 ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Erzeugen einer Fahrerrückmeldung/Warnung in einem Steer-by-Wire-System in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen darstellt.

GENAUE BESCHREIBUNG
Die Begriffe Modul und Teilmodul bezeichnen, so wie sie hier verwendet werden, eine oder mehrere Verarbeitungsschaltungen, etwa eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert, oder Gruppe) und Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen. Wie festzustellen ist, können die nachstehend beschriebenen Teilmodule kombiniert und/oder weiter unterteilt werden.
Unter Bezugnahme nun auf die Figuren, bei denen die technischen Lösungen mit Bezugnahme auf spezielle Ausführungsformen beschrieben werden, ohne sie einzuschränken, ist 1 eine beispielhafte Ausführungsform eines elektrischen Servolenkungssystems (EPS-Systems) 40, das zur Implementierung der offenbarten Ausführungsformen geeignet ist. Der Lenkungsmechanismus 36 ist ein System mit einer Zahnstange und einem Zahnrad und enthält eine (nicht gezeigte) mit Zähnen versehene Zahnstange in einem Gehäuse 50 und ein (ebenfalls nicht gezeigtes) Ritzelzahnrad, das unter einem Zahnradgehäuse 52 angeordnet ist. Wenn die Bedienereingabe, die im Nachstehenden hier als Lenkrad 26 (z.B. ein Handrad und dergleichen) bezeichnet wird, gedreht wird, dreht sich die obere Lenkwelle 29, und die untere Lenkwelle 51, die mit der oberen Lenkwelle 29 durch ein Universalgelenk 34 verbunden ist, dreht das Ritzelzahnrad. Die Drehung des Ritzelzahnrads bewegt die Zahnstange, welche die Spurstangen 38 (nur eine ist gezeigt) bewegt, wodurch wiederum die Lenkungsachsschenkel 39 (nur einer ist gezeigt) bewegt werden, welche ein oder mehrere lenkbare/einschlagbare Räder 44 drehen (nur eines ist gezeigt).
Die Assistenz der elektrischen Servolenkung wird durch die Steuerungsvorrichtung bereitgestellt, die allgemein mit Bezugszeichen 24 bezeichnet ist und den Controller 16 einer elektrischen Maschine 46 enthält, welche ein Permanentmagnet-Synchronmotor, ein Permanentmagnet-Gleichstrommotor, ein Motor mit geschalteter Reluktanz oder ein beliebiger anderer Typ von Motor sein kann und hier im Nachstehenden als Motor 46 bezeichnet wird. Durch eine Leitung 12 wird der Controller 16 von der Fahrzeugstromversorgung 10 mit Leistung versorgt. Der Controller 16 empfängt ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 14 von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 17, welches die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentiert. Durch einen Positionssensor 32, welcher ein Sensor mit optischer Codierung, ein Sensor mit variablem Widerstandswert oder ein anderer geeigneter Typ von Positionssensor sein kann, wird ein Lenkwinkel gemessen und der Controller 16 mit einem Positionssignal 20 versorgt. Eine Motorgeschwindigkeit kann mit einem Tachometer oder einer anderen Vorrichtung gemessen werden und an den Controller 16 als Motorgeschwindigkeitssignal 21 übertragen werden. Eine als ω_m bezeichnete Motorgeschwindigkeit kann gemessen werden, berechnet werden oder eine Kombination daraus. Zum Beispiel kann die Motorgeschwindigkeit ω_m als die Änderung der Motorposition θ berechnet werden, die von einem Positionssensor 32 über ein vorgegebenes Zeitintervall gemessen wird. Beispielsweise kann die Motorgeschwindigkeit ω_m als die Ableitung der Motorposition θ aus der Gleichung ω_m = Δθ/Δt bestimmt werden, wobei Δt die Abtastzeit ist und Δθ die Positionsänderung während des Abtastintervalls ist. Alternativ kann die Motorgeschwindigkeit aus der Motorposition als die zeitliche Rate der Positionsänderung hergeleitet werden. Es ist festzustellen, dass es zahlreiche gut bekannte Methoden zum Ausführen der Funktion einer Ableitung gibt.
Wenn das Lenkrad 26 gedreht wird, erfasst ein Drehmomentsensor 28 das Drehmoment, das von dem Fahrzeugbediener auf das Lenkrad 26 aufgebracht wird. Der Drehmomentsensor 28 kann einen (nicht gezeigten) Torsionsstab und einen (ebenfalls nicht gezeigten) Sensor mit variablem Widerstandswert enthalten, der im Verhältnis zu dem Betrag an Verdrehung des Torsionsstabs ein variables Drehmomentsignal 18 an den Controller 16 ausgibt. Obwohl dies ein Typ von Drehmomentsensor ist, wird auch jede andere geeignete Drehmomenterfassungsvorrichtung, die mit bekannten Signalverarbeitungstechniken verwendet wird, genügen. In Ansprechen auf die verschiedenen Eingaben sendet der Controller einen Befehl 22 an den Elektromotor 46, der eine Drehmomentunterstützung für das Lenksystem durch eine Schnecke 47 und eine Schneckenrad 48 liefert, wodurch eine Drehmomentunterstützung für die Fahrzeuglenkung bereitgestellt wird.
Es sei angemerkt, dass die offenbarten Ausführungsformen zwar mit Hilfe einer Bezugnahme auf eine Motorsteuerung für elektrische Lenkanwendungen beschrieben sind, es jedoch festzustellen ist, dass diese Bezugnahmen nur der Veranschaulichung dienen und dass die offenbarten Ausführungsformen auf jede Motorsteuerungsanwendung angewendet werden können, die einen Elektromotor verwendet, z.B. Lenkung, Ventilsteuerung und dergleichen. Darüber hinaus können die hierin enthaltenen Bezugnahmen und Beschreibungen auf viele Formen von Parametersensoren zutreffen, die ohne Einschränkung Drehmoment, Position, Geschwindigkeit und dergleichen umfassen. Außerdem sei erwähnt, dass hier enthaltene Bezugnahmen auf elektrische Maschinen, die Motoren umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind, der Kürze und Einfachheit halber im Nachstehenden ohne Einschränkung nur als Motoren bezeichnet werden.
In dem dargestellten Steuerungssystem 24 verwendet der Controller 16 das Drehmoment, die Position und die Geschwindigkeit und dergleichen zur Berechnung eines oder mehrerer Befehle zum Liefern der benötigten Ausgabeleistung. Der Controller 16 ist in Kommunikation mit den verschiedenen Systemen und Sensoren des Motorsteuerungssystems angeordnet. Der Controller 16 empfängt Signale von jedem der Systemsensoren, quantifiziert die empfangenen Informationen und stellt in Ansprechen darauf ein oder mehrere Ausgabebefehlssignale bereit, in diesem Fall beispielsweise für den Motor 46. Der Controller 16 ist ausgestaltet, um aus einem (nicht gezeigten) Wechselrichter die notwendigen Spannungen zu entwickeln, welcher optional in den Controller 16 integriert sein kann und hier als der Controller 16 bezeichnet wird, so dass beim Anlegen an den Motor 46 das gewünschte Drehmoment oder die gewünschte Position erzeugt wird. Da diese Spannungen mit der Position und Geschwindigkeit des Motors 46 und dem gewünschten Drehmoment in Beziehung stehen, werden die Position und/oder die Geschwindigkeit des Rotors und das Drehmoment, das von einem Bediener aufgebracht wird, bestimmt. Ein Positionscodierer ist mit der Lenkwelle 51 verbunden, um die Winkelposition θ zu detektieren. Der Codierer kann die Drehposition auf der Grundlage einer optischen Detektion, von Variationen eines Magnetfelds oder anderer Methodiken erfassen. Typische Positionssensoren umfassen Potentiometer, Resolver, Synchros, Codierer und dergleichen, sowie Kombinationen, die mindestens eines der vorstehenden umfassen. Der Positionscodierer gibt ein Positionssignal 20 aus, das die Winkelposition der Lenkwelle 51 und damit diejenige des Motors 46 anzeigt.
Das gewünschte Drehmoment kann von einem oder mehreren Drehmomentsensoren 28 bestimmt werden, welche Drehmomentsignale 18 übertragen, die ein aufgebrachtes Drehmoment anzeigen. Eine oder mehrere beispielhafte Ausführungsformen umfassen einen derartigen Drehmomentsensor 28 und das/die Drehmomentsignale 18 von diesem und können auf einen nachgiebigen Torsionsstab, einen Torsionsstab, eine Feder oder eine ähnliche (nicht gezeigte) Vorrichtung ansprechen, die ausgestaltet ist, um eine Antwort bereitzustellen, die das aufgebrachte Drehmoment anzeigt.
In einem oder mehreren Beispielen ist ein/sind mehrere Temperatursensoren 23 an der elektrischen Maschine 46 angeordnet. Vorzugsweise ist der Temperatursensor 23 ausgestaltet, um die Temperatur des Erfassungsabschnitts des Motors 46 direkt zu messen. Der Temperatursensor 23 überträgt ein Temperatursignal 25 an den Controller 16, um die hier beschriebene Verarbeitung und Kompensation zu ermöglichen. Typische Temperatursensoren umfassen Thermoelemente, Thermistoren, Thermostate und dergleichen, sowie Kombinationen, die mindestens einen der vorstehenden Sensoren umfassen, welche, wenn sie geeignet platziert sind, ein kalibrierbares Signal bereitstellen, das proportional zu der speziellen Temperatur ist.
Neben weiteren werden das Positionssignal 20, das Geschwindigkeitssignal 21 und ein oder mehrere Drehmomentsignale 18 an den Controller 16 angelegt. Der Controller 16 verarbeitet alle Eingabesignale, um Werte zu erzeugen, die jedem der Signale entsprechen, was dazu führt, dass ein Rotorpositionswert, ein Motorgeschwindigkeitswert und ein Drehmomentwert für die Verarbeitung in den Algorithmen wie hier beschrieben zur Verfügung steht. Messsignale wie die vorstehend erwähnten werden nach Wunsch außerdem häufig linearisiert, kompensiert und gefiltert, um die Eigenschaften zu verbessern oder ungewünschte Eigenschaften des beschafften Signals zu beseitigen. Beispielsweise können die Signale linearisiert werden, um die Verarbeitungsgeschwindigkeit zu verbessern, oder um einen großen Dynamikbereich des Signals anzusprechen. Zudem kann eine frequenz- oder zeitbasierte Kompensation und Filterung angewendet werden, um Rauschen zu beseitigen oder um ungewünschte Spektraleigenschaften zu vermeiden.
Um die vorgeschriebenen Funktionen und die gewünschte Verarbeitung sowie die Berechnungen dafür auszuführen (z.B. die Identifikation von Motorparametern, Steuerungsalgorithmen und dergleichen) kann der Controller 16 ohne Einschränkung ein oder mehrere Prozessoren, Computer, DSPs, Arbeitsspeicher, Massenspeicher, Register, Zeitgeber, Unterbrechungen, Kommunikationsschnittstellen und Schnittstellen für Eingabe/Ausgabe-Signale und dergleichen sowie Kombinationen, die mindestens eines der vorstehenden umfassen, enthalten. Zum Beispiel kann der Controller 16 eine Verarbeitung und Filterung von Eingabesignalen enthalten, um eine genaue Abtastung und Umwandlung oder das Beschaffen derartiger Signale von Kommunikationsschnittstellen zu ermöglichen. Zusätzliche Merkmale des Controllers 16 und bestimmter Prozesse darin werden hier zu einem späteren Zeitpunkt gründlich erörtert.
In einem oder mehreren Beispielen ermöglichen es die hier beschriebenen technischen Lösungen den Elektroantriebsteil des EPS-Systems und spezieller den Motorregelkreis (einschließlich des Strom(drehmoment)regelungssystems und des Elektromotors und verschiedener Sensoren) zu verwenden, um eine Warnung für den Fahrer bereitzustellen, wenn ein Fehler entweder in Kürze auftreten wird (Prognose) oder bereits aufgetreten ist (Diagnose) und die EPS 40 immer noch in Betrieb ist. Die Warnung kann durch eine Rückmeldung an den Fahrer auf verschiedene Weisen bereitgestellt werden, die eine taktile Rückmeldung, eine akustische Rückmeldung und dergleichen oder eine Kombination daraus umfassen. Da ausfallsichere Zustände potentiell über Zeitspannen hinweg andauern können (beispielsweise, wenn der Fahrer entschieden hat, den Betrieb, auch mit reduzierter Unterstützung für Zeitspannen über vorbestimmten Schwellenwerten aufrecht zu erhalten), was innerhalb eines Zündungszyklus oder über mehrere Zyklen hinweg sein kann, ermöglichen die hier beschriebenen technischen Lösungen ferner das Implementieren eines zeitvarianten Warnmechanismus, das ebenfalls beschrieben wird, wobei das Ausmaß der Warnrückmeldung über die Zeit verändert wird. Das Warnsystem in Übereinstimmung mit den hier beschriebenen technischen Lösungen kann unabhängig von der Konfiguration des Motorsteuerungssystems (d.h. Rückkopplungssteuerung bzw. Regelung oder Vorsteuerung) auf identische Weise implementiert werden. Die hier beschriebenen technischen Lösungen sprechen folglich die technische Herausforderung des Bereitstellens einer aktiven Rückmeldung an einen Fahrer unter Verwendung einer EPS an, um eine Diagnose und/oder einen Prognosezustand mit der EPS anzuzeigen. Die hier beschriebenen technischen Lösungen ermöglichen folglich eine Verbesserung für eine typische EPS, indem ein Benachrichtigungssystem mit aktiver Rückmeldung bereitgestellt wird.
2 stellt ein Blockdiagramm der EPS in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen dar. Der Controller 16 der EPS 40 enthält ein Lenkungssteuerungsmodul 210, das einen Motordrehmomentbefehl auf der Grundlage eines oder mehrerer Steuerungssignale erzeugt, neben weiteren etwa des Lenkraddrehmoments und der Motorgeschwindigkeit. Die Lenkungssteuerung kann jeden Algorithmus zum Bestimmen des Drehmomentbefehls verwenden. In einem oder mehreren Beispielen enthält der Controller 16 ferner ein Leistungsbegrenzungsmodul 220, das den Motordrehmomentbefehl auf der Grundlage von vorbestimmten Grenzwerten modifiziert, die konfigurierbar sein können. In einem oder mehreren Beispielen werden die vorbestimmten Grenzwerte von dem Controller 16 in Echtzeit berechnet; alternativ sind die vorbestimmten Grenzwerte vorkonfigurierte Werte. Der modifizierte Drehmomentbefehl wird als ein Eingabedrehmomentbefehl an ein Motorsteuerungssystem 230 bereitgestellt.
Das Motorsteuerungssystem 230 erzeugt auf den Empfang des Eingabedrehmomentbefehls hin die entsprechenden Spannungsbefehle, die an den Wechselrichter 260 gesendet werden sollen, so dass der Wechselrichter 260 eine Spannung an den Motor 46 anlegt, um das gewünschte Drehmoment (Te) zu erzeugen. Das erzeugte Drehmoment wird auf das mechanische System 36 aufgebracht, um beispielsweise das Rad 44 zu manövrieren. In einem oder mehreren Beispielen enthält das erzeugte Drehmoment das Unterstützungsdrehmoment, welches das Lenkraddrehmoment verstärkt, das von dem Fahrer bei der Fahrereingabe 26 aufgebracht wird.
Zudem enthält der Controller 16 ein Fehlerüberwachungssystem 240, das die eine oder die mehreren Komponenten der EPS 40 einschließlich der Hardware- und Softwarekomponenten überwacht. Zum Beispiel überwacht das Fehlerüberwachungssystem 240 die mechanischen Komponenten, beispielsweise unter Verwendung eines oder mehrerer Sensoren, und vergleicht den einen oder die mehreren Sensorwerte mit geschätzten Werten, die unter Verwendung eines elektromechanischen Modells der EPS 40 berechnet werden. Wenn die gemessenen Werte die geschätzten Werte um vorbestimmte Schwellenwerte überschreiten, nimmt das Fehlerüberwachungssystem 240 an, dass ein Fehlerzustand aufgetreten ist (Diagnose) oder demnächst auftreten wird (Prognose).
In einem oder mehreren Beispielen erzeugt das Fehlerüberwachungssystem 240 Merker, die entweder einen Fehler, der demnächst auftreten wird, was hier im Nachstehenden als Prognosemerker P bezeichnet wird, oder das Auftreten eines Fehlers, was als Diagnosemerker D bezeichnet wird, anzeigen. Die Merker können binäre Werte sein, etwa Softwaremerker. Ferner überwacht das Fehlerüberwachungssystem 240 in einem oder mehreren Beispielen mehrere Komponenten in der EPS 40 und daher können P und D Matrixwerte sein, die den Status der mehreren Komponenten anzeigen. Die hier beschriebenen technischen Lösungen ermöglichen das Bereitstellen einer Warnung/einer Rückmeldung für den Fahrer unabhängig davon, welche spezielle Komponente das Setzen eines oder mehrerer Fehlermerker verursacht und/oder davon, wie das Fehlerüberwachungssystem 240 den Fehlerzustand detektiert.
In Ansprechen darauf, dass einer der P- und D-Merker von dem Fehlerüberwachungssystem gesetzt wird, veranlasst der Controller 16 typischerweise entweder, dass die EPS 40 abgeschaltet wird, was umfassen kann, dass die Spannungsquelle abgetrennt wird, der Gatetreiber (und damit der Wechselrichter) abgeschaltet wird und verschiedene Funktionen innerhalb der EPS 40 (etwa Softwarekomponenten) deaktiviert werden, oder dass das Systemverhalten der EPS 40 modifiziert wird, indem spezielle Funktionen oder Abstimmungen verändert werden. Wenn beispielsweise das Systemverhalten verändert werden soll, sagen wir für einen Stromsensorfehler, leitet das Fehlerüberwachungssystem 240 eine Drehmomentbefehlsmodifikation ein und überführt das Motorsteuerungssystem 230 aus einem Regelungsmodus in einen Vorsteuerungsmodus.
Die hier beschriebenen technischen Lösungen ermöglichen zusätzlich zu den Modifikationen des Systemverhaltens Signalinjektionen und Befehlsmodifikationen, um eine Fahrerwarnrückmeldung bereitzustellen. In einem oder mehreren Beispielen wird das injizierte Signal den Basissignalen überlagert, die von der einen oder den mehreren Komponenten des Controllers 16 berechnet werden. Die Basissignale und Befehle sind die Steuerungssignale und Befehle, wie etwa der Drehmomentbefehl, der Strombefehl und der Spannungsbefehl, die von der einen oder den mehreren Komponenten des Controllers 16 erzeugt werden. In einem oder mehreren Beispielen können die Basisbefehle durch die Warnungsinjektionssignale ersetzt werden.
Beispielsweise enthält der Controller, wie in 2 dargestellt ist, ein Fahrerwarnsystem 250, das die Merker D und P von dem Fehlerüberwachungssystem 240 empfängt und die Signalinjektionen und/oder Befehlsmodifikationen erzeugt.
3 stellt ein Blockdiagramm eines beispielhaften Fahrerwarnsystems in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen dar. Wie dargestellt, enthält das Fahrerwarnsystem 250 neben weiteren Komponenten ein Fehlerüberwachungs- und Bewertungsmodul (FMA-Modul) 310, ein Injektionssignal-Berechnungsmodul 330 und ein Fehlerdauer-Überwachungsmodul 340.
Das FMA-Modul 310 beurteilt den Typ der Merker, die von dem Fehlerüberwachungssystem 240 gesetzt wurden und bestimmt das bzw. die Warnsignale, die für den Fahrer injiziert werden sollen. Durch Bestimmen des/der Warnsignale bestimmt das FMA-Modul 310 den Typ der Warnrückmeldung, die für den Fahrer erzeugt wird. Die Fahrerwarnrückmeldung kann taktil, akustisch oder eine Kombination aus beidem sein. Ferner kann die Fahrerwarnrückmeldung beruhend auf einer speziellen Signatur eines Fehlers bestimmt werden, der von dem Fehlerüberwachungssystem 240 detektiert wird. Zum Beispiel kann die Signatur ein Status des/der Diagnose- und Prognosemerker des Fehlerüberwachungssystems 240 sein. Alternativ oder zusätzlich sendet das Fehlerüberwachungssystem 240 die Signatur als ein separates Signal an das FMA-Modul 310, beispielsweise auf eine Anforderung von dem FMA-Modul 310 hin.
Beruhend auf dem Typ der zu erzeugenden Warnrückmeldung berechnet das Injektionssignal-Berechnungsmodul 330 das Injektionssignal und sendet es an das entsprechende Modul/den entsprechenden Ort in dem Controller 16. Das Injektionssignal-Berechnungsmodul 330 empfängt andere Steuerungssignale wie etwa die Position, die Motorgeschwindigkeit, die Fahrzeuggeschwindigkeit und dergleichen, welche verwendet werden, um die verschiedenen Warnungsinjektionssignale zu bestimmen. Beispielsweise berechnet das Injektionssignal-Berechnungsmodul 330 pulsierende Injektionssignale, um den Drehmomentbefehl, den Strombefehl und/oder den Spannungsbefehl zu modifizieren. Die pulsierenden Signale können Signale mit fester Frequenz oder Funktionen der Position und (oder) der Geschwindigkeit sein, z.B. ein sinusförmiges Signal mit einer Frequenz, die gleich einem ganzzahligen Vielfachen der Motorgeschwindigkeit ist. Als weiteres Beispiel kann das sinusförmige Signal eine Frequenz aufweisen, die ein ganzzahliges Vielfaches des Positionssignals ist, d.h. eine Oberwelle der Grundfrequenz des Motors.
Beispielsweise erzeugt das Injektionssignal-Berechnungsmodul 330 für die Drehmomentbefehl-Signalinjektion ein Warnhinweis-Drehmomentsignal (T_wi ^*), das eine feste oder variierende (befehlsbasierte) Frequenz aufweist. In einem oder mehreren Beispielen erzeugt das Injektionssignal-Berechnungsmodul 330 das Warnhinweis-Drehmomentsignal als Funktion von einem oder mehreren Steuerungssignalen in der EPS 40, wie etwa der Motorgeschwindigkeit, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Beschleunigung, einer Brückenspannung usw.
Ferner erzeugt das Injektionssignal-Berechnungsmodul 330 für die Strombefehl-Signalinjektion ein Warnhinweis-Stromsignal (I_wi ^*), das eine direkt pulsierende Komponente ist, die in Strombefehle injiziert wird.
Des Weiteren erzeugt das Injektionssignal-Berechnungsmodul 330 für die Spannungsbefehl-Signalinjektion ein Warnhinweis-Spannungssignal (V_wi ^*), das eine feste oder variierende (befehlsbasierte) Frequenz aufweist. In einem oder mehreren Beispielen erzeugt das Injektionssignal-Berechnungsmodul 330 das Warnhinweis-Spannungssignal mit einer flatternden Frequenz, welches eine zeitvariante Frequenz um eine vorbestimmte Schaltfrequenz des Regelkreises des Motors 46 herum ist. Alternativ oder zusätzlich erzeugt das Injektionssignal-Berechnungsmodul 330 in einem oder mehreren Beispielen das Warnhinweis-Spannungssignal mit einer festen Frequenz des Regelkreises.
Ferner erzeugt das Injektionssignal-Berechnungsmodul 330 in einem oder mehreren Beispielen mehrere Warnungsinjektionssignale für mehrere Befehle, zum Beispiel eine Kombination aus verschiedenen Signalen, etwa gleichzeitige Drehmoment- und Spannungsinjektionssignale. Die verschiedenen Injektionssignale können Signale mit konstantem Wert oder periodisch veränderliche Signale sein, die unter Verwendung fester oder variierender (befehlsbasierter) Frequenzen erzeugt werden. In einem oder mehreren Beispielen wird die Kombination der Injektionssignale auf koordinierte Weise in den Regelkreis eingespeist, um die Fahrerwarnrückmeldung zu erzeugen.
Des Weiteren erzeugt das Injektionssignal-Berechnungsmodul 330 in einem oder mehreren Beispielen Injektionssignale, die Sensorfehler simulieren, welche eine Modifikation des Systemverhaltens bewirken. Beispielsweise enthalten die Sensorfehler-Injektionssignale Verstärkungs- oder Versatzfehler in Strom-, Positions-, Spannungs- und/oder Temperatursignalen oder in beliebigen anderen Sensorsignalen, die in der EPS 40 verwendet werden, etwa diejenigen, die von der Lenkungssteuerung 210, der Motorsteuerung 230 oder einer beliebigen anderen Komponente des Controllers 16 verwendet werden. Im Fall eines Resolver-Positionssensors (Sinus-Cosinus-Sensor) kann auch ein Quadraturfehler zwischen dem Sinus- und Cosinussignal simuliert werden. Mit anderen Worten manipuliert das Injektionssignal-Berechnungsmodul 330 ein oder mehrere Sensorsignale, die von dem Controller 16 (oder einer beliebigen anderen Komponente) empfangen werden, durch Berechnung eines Signals mit konstantem Wert oder eines pulsierenden Signals zur Injektion in das/die Sensorsignale, um einen Sensorfehlerzustand zu erzeugen. In einem oder in mehreren Beispielen wird die Fehlersignalinjektion als Oberwelleninjektion in die Sensorsignale ausgeführt.
Die Sensorsignale können auf diese Weise modifiziert werden, indem ein fehlerhaftes Pulsieren in die Sensorsignale in dem Fall injiziert wird, bei dem der Motorregelkreis die Warnungsinjektionssignale für die Strom-, Drehmoment- und/oder Spannungsbefehle als Störungen zurückweist. Beispielsweise sind Spannungssignale Störsignale für den Stromregelkreis der Motorsteuerung und wenn ein Stromrückmeldungs-Regelkreis mit hoher Bandbreite verwendet wird, können diese Signale (teilweise) von dem Regelkreis zurückgewiesen werden. Dies ist speziell der Fall für Spannungssignale mit niedrigeren Frequenzen.
In einem oder mehreren Beispielen simulieren die injizierten Signale Fehlerzustände in einer oder mehreren Hardwarekomponenten (etwa Wechselrichter oder Gatetreiber). In Ansprechen darauf, dass die simulierten Fehler eingeführt werden und ferner von dem Fehlerüberwachungssystem 240 detektiert werden, wird eine Fahrerwarnrückmeldung erzeugt. Zum Beispiel kann eine Fehlerzustandssimulation umfassen, dass einer der Spannungsausgänge des Spannungsbefehl-Erzeugungsmoduls auf Null gesetzt wird, um einen Kurzschluss des unteren FETs von einem der Phasenschenkel des Wechselrichters zu simulieren, und dergleichen. In anderen Beispielen sind andere Fehlersimulationen möglich.
Das/die Warnsignale, die in die Basisbefehle injiziert werden, veranlasst/veranlassen, dass die Fahrerwarnrückmeldung taktil, akustisch oder eine Kombination aus beiden ist. Die Frequenz des Pulsierens, die für die Warnsignalinjektion verwendet wird, bestimmt, ob die Warnrückmeldung taktil, akustisch oder eine Kombination daraus ist. Beispielsweise werden aufgrund der Implementierung eines Regelkreises mit niedriger Bandbreite und der Bandbreitenbegrenzungen des Regelkreises für die Drehmoment- und Strombefehle die Drehmoment- oder Strombefehle verwendet, um eine taktile Rückmeldung zu erzeugen. Alternativ oder zusätzlich wird eine Spannungsinjektion, zur akustischen Rückmeldung verwendet, da im Vergleich mit Drehmoment- und Strombefehlen relativ höhere Frequenzen direkt in die Spannungsbefehle injiziert werden können. Ferner kann der Injektionsmechanismus, etwa Signalübertragungswege in der EPS 40 auch teilweise zur Verwendung eines Typs von Signalinjektion führen, um die taktile und/oder akustische Warnrückmeldung zu erzeugen.
Wieder mit Bezug auf 3 bestimmt das Fehlerdauermodul 320 die Dauer, in der der Fehler andauert. Beispielsweise verfolgt das Fehlerdauermodul 320 unter Verwendung eines Speicher/Wiederherstell-Merkmals eines nichtflüchtigen Speichers, ob der Fehler über mehrere Zündzyklen hinweg andauert, die Anzahl der Kilometer, die der Fehler angedauert hat, die Zeitspanne, für die die EPS 40 mit dem andauernden Fehler betrieben worden ist und andere derartige Attribute, die mit dem andauernden Fehler verbunden sind. Das Fehlerdauermodul 320 kann ferner eine Anzahl der Male verfolgen, bei denen eine Fahrerrückmeldung hinsichtlich des andauernden Fehlers bereitgestellt wurde. Beruhend auf den verfolgten Informationen modifiziert das Fehlerdauermodul 320 entsprechend die Injektionssignalamplituden. Alternativ oder zusätzlich modifiziert das Fehlerdauermodul 320 das Injektionssignal, um die Injektionssignale in Schüben bereitzustellen, d.h. eine zeitweise Injektion.
4 veranschaulicht ein Flussdiagramm für ein beispielhaftes Verfahren zum Bereitstellen einer Fahrerwarnrückmeldung in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen. Das Verfahren umfasst das Detektieren eines Fehlerzustands bei der EPS 40, wie bei Block 405 gezeigt ist. Das Fehlerüberwachungssystem 240 detektiert den Fehlerzustand, der ein Diagnose- oder ein Prognose-Zustand sein kann. Entsprechend setzt das Fehlerüberwachungssystem 240 einen Diagnose- und/oder einen Prognose-Merker. Das Fahrerwarnsystem 250 überwacht die Fehlerzustandsmerker und erzeugt in Antwort darauf eine Fahrerwarnrückmeldung.
Das Erzeugen der Fahrerwarnrückmeldung umfasst, dass das FMA-Modul 310 einen zu erzeugenden Typ von Warnrückmeldung bestimmt, wie bei Block 410 gezeigt ist. Zum Beispiel kann das FMA-Modul 310 bestimmen, dass die Warnrückmeldung eine taktile Rückmeldung, eine akustische Rückmeldung oder eine Kombination daraus ist. Der Typ der Warnrückmeldung kann beruhend auf dem Typ des Merkers, der gesetzt ist, bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Typ beruhend auf dem Typ des Fehlerzustands bestimmt werden.
Beruhend auf der zu erzeugenden Fahrerwarnrückmeldung berechnet das Injektionsberechnungsmodul 330 ein Warnungsinjektionssignal, wie bei Block 420 gezeigt ist. In einem oder mehreren Beispielen ist das Warnungsinjektionssignal ein periodisches Signal. Das Berechnen des Warnungsinjektionssignals umfasst das Bestimmen einer Amplitude und einer Frequenz des Signals. Beispielsweise unterscheidet sich ein Warnungsinjektionssignal zum Erzeugen einer akustischen Fahrerwarnrückmeldung von dem Warnungsinjektionssignal zum Erzeugen einer Drehmoment-Fahrerwarnrückmeldung. In einem oder mehreren Beispielen berechnet das Injektionssignal-Berechnungsmodul 320 die Amplitude, Phase und Frequenz beruhend auf einem oder mehreren Steuerungssignalen von der EPS 40, etwa der Motorgeschwindigkeit, der Lenkradgeschwindigkeit, der Motorposition, der Fahrzeuggeschwindigkeit oder eines beliebigen anderen Steuerungssignals. In einem oder mehreren Beispielen kann es sein, dass das Warnungsinjektionssignal keine periodische Frequenz aufweist und stattdessen ein konstantes Signal mit einer Frequenz von Null ist.
Des Weiteren umfasst das Verfahren, dass bestimmt wird, ob eine Dauer des Fehlerzustands einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, wie bei Block 430 gezeigt ist. Der vorbestimmte Schwellenwert kann ein konfigurierbarer Wert sein, welcher in einem oder mehreren Beispielen in Echtzeit berechnet werden kann, beispielsweise beruhend auf zusätzlichen Fehlerzuständen/Änderungen in der EPS 40. Wenn der vorbestimmte Schwellenwert nicht überschritten wird, wird das berechnete Warnungsinjektionssignal nicht modifiziert und das Warnungsinjektionssignal wird an den Motorregelkreis gesendet, um eine taktile/akustische Fahrerwarnrückmeldung zu erzeugen, wie bei Block 450 gezeigt ist.
Wenn die Dauer überschritten wird, justiert das Fehlerdauerüberwachungsmodul 320 das Warnungsinjektionssignal, wie bei Block 440 gezeigt ist. Wenn der Fehlerzustand beispielsweise über mehrere Zündzyklen hinweg existierte, wird die Intensität der Fahrerwarnrückmeldung entsprechend justiert, beispielsweise erhöht. Die Intensität wird justiert, indem die Amplitude, die Phase und/oder die Frequenz des Warnungsinjektionssignals justiert werden. Zum Beispiel wird in Abhängigkeit von einer Schwere des Fehlerzustands, welche vorbestimmt und über eine Nachschlagetabelle zugänglich sein kann, die Frequenz verändert, mit welcher die Fahrerwarnrückmeldung bereitgestellt wird. Alternativ oder zusätzlich wird die Amplitude beruhend auf der Schwere verändert. Alternativ oder zusätzlich wird eine Phase beruhend auf der Schwere verändert. In einem oder mehreren Beispielen werden alle drei Parameter, die Amplitude, die Frequenz und die Phase oder eine Kombination daraus verändert.
Das modifizierte Warnungsinjektionssignal wird dann in den Motorregelkreis geliefert, um eine taktile/akustische Fahrerwarnrückmeldung zu erzeugen, wie bei Block 450 gezeigt ist. Der Lieferort des Warnungsinjektionssignals beruht auf dem Typ des Befehls, der modifiziert wird. Wenn beispielsweise ein Drehmomentbefehl modifiziert wird, wird das Warnungsinjektionssignal in ein Mischmodul injiziert, etwa einen Addierer, das den Drehmomentbefehl empfängt und das Warnungsinjektionssignal dem Basisdrehmomentbefehl überlagert. Der modifizierte Drehmomentbefehl wird dann an das Motorsteuerungssystem geliefert, um ein modifiziertes Drehmoment unter Verwendung des Motors 46 zu erzeugen. Wenn alternativ oder zusätzlich der Strombefehl modifiziert wird, wird das Warnungsinjektionssignal durch ein Mischmodul dem Strombefehl überlagert, und der modifizierte Strombefehl wird dann zum Erzeugen des Drehmoments verwendet. Alternativ oder zusätzlich wird der Spannungsbefehl modifiziert, indem das Warnungsinjektionssignal überlagert wird, und der derart modifizierte Spannungsbefehl wird von dem Motorsteuerungssystem verwendet, um ein entsprechendes Drehmoment durch den Motor 46 zu erzeugen. Statt zu überlagern oder zu mischen, können die ursprünglichen Steuerungssignale, die Drehmoment, Strom und Spannung umfassen, ferner insgesamt durch die Warnsignalwerte ersetzt werden.
Die Drehmomenterzeugung durch den Motor stellt eine taktile und/oder akustische Rückmeldung für den Fahrer bereit, da die modifizierten Befehle das bereitgestellte Unterstützungsdrehmoment und/oder das Geräusch, das von dem Motor 46 erzeugt wird, verändern.
Die hier beschriebenen technischen Lösungen ermöglichen damit das Alarmieren des Fahrers unter Verwendung des Motorregelkreises in einem EPS-System bei Fehlerzuständen, die durch die diagnostische und prognostische Überwachung festgestellt werden. Die hier beschriebenen technischen Lösungen ermöglichen die Verwendung von Steuerungssignalen, die eine oder mehrere Komponenten der EPS zum Erzeugen von Unterstützungsdrehmoment verwenden, um die Fahrerwarnrückmeldung zu erzeugen. Die hier beschriebenen technischen Lösungen ermöglichen das Erzeugen einer akustischen und taktilen Fahrerwarnrückmeldung. Ferner ermöglichen die technischen Lösungen das Verändern des Typs und des Betrags an Rückmeldung über die Zeit. Damit verbessern die hier beschriebenen technischen Lösungen typische Fahrerrückmeldungssysteme, die eine passive Rückmeldung an den Benutzer verwenden, indem sie stattdessen ermöglichen, dass eine aktive Rückmeldung an den Fahrer unter Verwendung des elektrischen Stellglieds der EPS bereitgestellt wird.
5 ist eine beispielhafte Ausführungsform eines Steer-by-Wire-Lenksystems (SbW-Lenksystems) in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen. Es ist festzustellen, dass das gezeigte und beschriebene SbW-System 40 in einem autonomen oder halbautonomen Fahrzeug oder in einem konventionelleren Fahrzeug verwendet werden kann.
Das SbW-System 40 enthält ein Lenkradstellglied (HWA) 510 und ein Straßenradstellglied (RWA) 520.
Das HWA 510 enthält eine oder mehrere mechanische Komponenten 512, wie etwa das Lenkrad 26 (Handrad), die Lenksäule, einen Motor/Wechselrichter, der an der Lenksäule entweder durch einen Getriebemechanismus oder ein Direktantriebssystem angebracht ist. Das HWA 510 enthält ferner einen Mikrocontroller 514, der den Betrieb der mechanischen Komponenten 512 steuert. Der Mikrocontroller 514 empfängt und/oder erzeugt Drehmoment über die eine oder die mehreren mechanischen Komponenten 512.
Das RWA enthält eine oder mehrere mechanische Komponenten 522, wie etwa eine Lenkstange und/oder ein Zahnrad, das mit einem Motor/Wechselrichter durch eine (Getriebe-)Anordnung mit einer Kugelmutter/Kugelrollspindel gekoppelt ist, und die Zahnstange ist mit den Straßenrädern 44/Reifen des Fahrzeugs durch Spurstangen verbunden. Das RWA 520 enthält außerdem einen Mikrocontroller 524, der den Betrieb der mechanischen Komponenten 522 steuert. Der Mikrocontroller 524 empfängt und/oder erzeugt Drehmoment über die eine oder die mehreren mechanischen Komponenten 522.
Die Mikrocontroller 512 und 524 sind durch elektrische Verbindungen gekoppelt, die ermöglichen, dass Signale gesendet/empfangen werden. Ein Controller kann, so wie er hier beschrieben ist, eine Kombination aus dem HWA-Controller 512 und dem RWA-Controller 522 oder einen beliebigen der speziellen Mikrocontroller umfassen.
In einem oder mehreren Beispielen kommunizieren die Controller 512 und 522 miteinander durch eine CAN-Schnittstelle (oder andere ähnliche digitale Kommunikationsprotokolle). Die Führung des Fahrzeugs 5100, das mit dem SbW-System 40 ausgestattet ist, wird durch die Verwendung der mechanischen Komponenten 522 des RWA 520 ausgeführt. Das RWA 520 empfängt ein elektronisches Kommunikationssignal der Drehung des Lenkrads 26 durch den Fahrer. Ein Fahrer steuert das Lenkrad 26, um die Richtung des Fahrzeugs 5100 zu steuern. Der Winkel vom HWA 510 wird an das RWA 520 gesendet, welches eine Positionsregelung durchführt, um den Zahnstangenweg zum Lenken des Straßenrads 44 zu steuern. Aufgrund des Fehlens einer mechanischen Verbindung zwischen dem Lenkrad 26 und den Straßenrädern 44 jedoch wird der Fahrer ohne eine Drehmomentrückmeldung nicht mit einem Gefühl für die Straße ausgestattet (im Gegensatz zu dem Fall einer EPS, wie vorstehend beschrieben wurde).
In einem oder mehreren Beispielen simuliert das HWA 510, das mit der Lenksäule und dem Lenkrad 26 gekoppelt ist, das Gefühl des Fahrers für die Straße. Das HWA 510 kann eine taktile Rückmeldung in der Form von Drehmoment auf das Lenkrad 26 aufbringen. Das HWA 510 empfängt ein Zahnstangenkraftsignal von dem RWA 520, um ein geeignetes Drehmomentgefühl für den Fahrer zu erzeugen. Alternativ können auch der Lenkradwinkel und die Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet werden, um ein gewünschtes Drehmomentgefühl für den Fahrer zu erzeugen.
Die hier beschriebenen technischen Lösungen ermöglichen die Verwendung des Elektroantriebsteils des SbW-Systems 40 und spezieller des Motorregelkreises, um eine Warnung für den Fahrer bereitzustellen, wenn ein Fehler entweder demnächst auftreten wird (Prognose) oder bereits aufgetreten ist (Diagnose) und das System 40 noch in Betrieb ist. Die Warnung kann durch eine Rückmeldung für den Fahrer auf verschiedene Weisen bereitgestellt werden, die eine taktile Rückmeldung, eine akustische Rückmeldung oder eine Kombination aus beiden umfassen. Da fehlersichere Zustände möglicherweise über lange Zeitperioden hinweg andauern können (beispielsweise, wenn der Fahrer entschieden hat, den Betrieb auch mit verringerter Unterstützung für lange Dauern fortzusetzen, was innerhalb eines Zündzyklus oder über mehrere Zyklen hinweg sein kann, wird ferner auch ein zeitvarianter Warnmechanismus beschrieben, bei dem der Betrag der Warnrückmeldung über die Zeit verändert wird.
Sicherheitsanforderungen in zeitgemäßen SbW-Systemen erfordern eine fortgeschrittene Fehlerüberwachung, die sowohl Prognose als auch Diagnose umfasst, um einen sicheren Betrieb sowohl der Hardware als auch der Software sicherzustellen. Mit der verbesserten Diagnose geht ein erhöhter Bedarf zum Bereitstellen einer Warnung einher, wenn sich das System einem Fehlerzustand nähert oder sobald der Fehler aufgetreten ist. Typische Weisen zum Alarmieren des Fahrers, die in SbW-Systemen als Technologieübertragung von elektrischen Servolenkungssystemen (EPS-Systemen) verwendet werden, wie etwa das Erhöhen der Fahrerdrehmomentrückmeldung unter Verwendung des Lenkradstellglieds (HWA), so dass sich das System schwergängig anfühlt und der Fahrer bis zu einem gewissen Ausmaß gewarnt wird, das Lenksystem zur Reparatur zu bringen.
Die technischen Lösungen hierin verbessern ferner die Bereitstellung der Fahrerrückmeldung, indem sie das HWA 510 verwenden, um sowohl eine taktile als auch eine akustische Rückmeldung für den Fahrer bereitzustellen. Da jedoch zwei Stellglieder in dem SbW-System 40 vorhanden sind, d.h. das HWA 510 sowie das RWA 520, ermöglichen die hier beschriebenen technischen Lösungen das Implementieren von zusätzlichen Systemen, um eine Fahrerwarnung mit erhöhter Flexibilität bereitzustellen, wenn Fehler entweder kurz bevorstehen (Prognose) oder bereits aufgetreten sind (Diagnose) und das SbW-System 40 noch in Betrieb ist.
In Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen ermöglichen die hier beschriebenen technischen Lösungen die Verwendung des HWA 510, spezieller des Motorsteuerungssystems in dem HWA 510, um eine akustische Rückmeldung, eine taktile Rückmeldung oder beide durch seine direkte Verbindung mit dem Fahrer bereitzustellen. Die hier beschriebenen technischen Lösungen ermöglichen ferner das Verwenden des RWA 520, um eine akustische Rückmeldung unter Verwendung des Elektromotorantriebs sowie eine taktile Rückmeldung für den Fahrer durch eine Vibration des Fahrzeugfahrgestells bereitzustellen. Da ausfallsichere Zustände ferner potentiell über lange Zeitspannen hinweg dauern können (zum Beispiel, wenn der Fahrer entschieden hat, den Betrieb auch mit reduzierter Unterstützung für lange Dauern beizubehalten), was innerhalb eines Zündzyklus oder über mehrere Zyklen hinweg sein kann, wird auch ein zeitvarianter Warnmechanismus beschrieben, bei dem der Betrag der Warnrückmeldung über die Zeit verändert wird. Es sei darauf hingewiesen, dass ein Warnsystem in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen der hier beschriebenen technischen Lösungen unabhängig von der Konfiguration des Motorsteuerungssystems (d.h. Steuerungsrückmeldung/Regelung oder Vorsteuerung) auf eine identische Weise implementiert werden kann.
6 stellt ein Blockdiagramm und einen Betriebsablauf in einem SbW-System 40 dar, das das Fahrerwarnsystem 250 in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen enthält. Das HWA 510 enthält einen Wechselrichter 613, der eine Spannung (V_Hm) an einem Motor 614 anlegt, um das entsprechende Lenkradstellgliedmotordrehmoment (T_He) zu erzeugen, welches das elektromagnetische Motordrehmoment des Lenkradstellgliedmotors 614 ist. Das Lenkradstellgliedmotordrehmoment wird auf das mechanische System/die Komponenten 615 des SbW-Systems 40 aufgebracht, etwa das Lenkrad 26, ein oder mehrere Zahnräder und dergleichen, um das Lenkrad 26 an einer Position (Θ_H) zu positionieren. In 6 ist $(T_{H}^{*})$
das Lenkraddrehmoment, das von dem Fahrer als eine Eingabe empfangen wird, während die verbleibenden Werte mit Suffix „H“ Lenkradstellglied/Motordrehmomentwerte repräsentieren.
Der Wechselrichter 613 legt die Spannung beruhend auf einem Spannungsbefehl (V_Hb) von einem Motorsteuerungssystem 612 an. Das Motorsteuerungssystem 612 erzeugt den Eingabespannungsbefehl auf der Grundlage eines Eingabedrehmomentbefehls (T_Hb), der von einem Drehmomentbefehlsgenerator 611 für den Lenkradstellgliedmotor erzeugt wird. Der Drehmomentbefehlsgenerator 611 für den Lenkradstellgliedmotor erzeugt den Eingabedrehmomentbefehl auf der Grundlage eines Referenzdrehmoments, das von einem Referenzdrehmomentgenerator 610 bereitgestellt wird, welcher wiederum neben anderen Parametern auf einer Zahnstangenkraft beruht, die an dem RWA 520 durch einen Zahnstangenkraftbeobachter 630 gemessen wird.
In einem oder mehreren Beispielen wird der Eingabespannungsbefehl (V_Hb) durch das Fahrerwarnsystem 250 modifiziert, in dem ein erstes Injektionssignal (V_HW) injiziert wird, um einen modifizierten Eingabespannungsbefehl $(V_{H m}^{*})$
zu erzeugen, der von dem Wechselrichter 613 empfangen wird. Die Modifikation kann ein Mischen des Eingabespannungsbefehls und des ersten Injektionssignals unter Verwendung eines Addierers oder eine beliebige andere Mischtechnik umfassen. Das erste Injektionssignal ist in diesem Fall ein Spannungsinjektionssignal.
Alternativ oder zusätzlich wird der Eingabedrehmomentbefehl (T_Hb) durch das Fahrerwarnsystem 250 modifiziert, indem das erste Injektionssignal (T_Hw) injiziert wird, um einen modifizierten Eingabedrehmomentbefehl $(T_{H m}^{*})$
zu erzeugen, der von dem Motorsteuerungssystem 612 aufgenommen wird. Die Modifikation kann ein Mischen des Eingabedrehmomentbefehls und des ersten Injektionssignals unter Verwendung eines Addierers oder eine beliebige andere Mischtechnik umfassen. Das erste Injektionssignal ist in diesem Fall ein Drehmomentinjektionssignal.
Ferner erzeugt ein Positionsbefehlsgenerator 620 auf der Grundlage der Position (Θ_H) des Lenkrads 26 einen Eingabepositionsbefehl $(Θ_{H}^{*})$
für einen Straßenradpositionscontroller 621. Der Straßenradpositionscontroller 621 erzeugt einen Eingabedrehmomentbefehl $(T_{R b}^{*})$
zur Bereitstellung für ein Motorsteuerungssystem 622 des RWA 520. Das Motorsteuerungssystem 622 wiederum erzeugt einen entsprechenden Eingabespannungsbefehl $(V_{R b}^{*}),$
den ein Wechselrichter 623 in eine Eingabespannung (V_Rm) für einen Motor 624 des RWA 520 umwandelt. Der Motor 624 erzeugt ein Drehmoment (T_Re), das auf die eine oder die mehreren mechanischen Systemkomponenten 625 des Fahrzeugs 650 aufgebracht wird, von dem das SbW-System 40 ein Teil ist. Die Komponenten 625 umfassen das Straßenrad 44, das entsprechend positioniert werden kann (Θ_R). Die Position/Auslenkung der Komponenten 625 wird von dem Zahnstangenkraftbeobachter 630 überwacht, um das Referenzdrehmoment (T̃_R) zu erzeugen, das von dem HWA 510 verwendet wird, um das Lenkraddrehmoment und die Lenkradposition wie hier beschrieben zu erzeugen.
In einem oder mehreren Beispielen wird der Eingabespannungsbefehl $(V_{R b}^{*})$
durch das Fahrerwarnsystem 250 modifiziert, indem ein zweites Injektionssignal (V_Rw) injiziert wird, um eine modifizierte Eingabespannung $(V_{R m}^{*})$
zu erzeugen, die von dem Wechselrichter 623 empfangen wird. Die Modifikation kann ein Mischen des Eingabespannungsbefehls und des zweiten Injektionssignals unter Verwendung eines Addierers oder eine beliebige andere Mischtechnik umfassen. Das zweite Injektionssignal ist in diesem Fall ein Spannungsinjektionssignal.
Alternativ oder zusätzlich wird der Eingabedrehmomentbefehl $(T_{R b}^{*})$
durch das Fahrerwarnsystem 250 modifiziert, indem das zweite Injektionssignal (T_Rw) injiziert wird, um einen modifizierten Eingabedrehmomentbefehl $(T_{R m}^{*})$
zu erzeugen, der von dem Motorsteuerungssystem 622 empfangen wird. Die Modifikation kann umfassen, dass der Eingabedrehmomentbefehl und das zweite Injektionssignal unter Verwendung eines Addierers oder einer beliebigen anderen Mischtechnik gemischt werden. Das zweite Injektionssignal ist in diesem Fall ein Drehmomentinjektionssignal.
Das Fahrerwarnsystem 250 erzeugt das/die Injektionssignale auf der Grundlage der Ausgabe des Fehlerüberwachungssystems 240. Wie hier beschrieben, erzeugt das Fehlerüberwachungssystem 240 einen Diagnosemerker (D) und einen Prognosemerker (P) (siehe 3).
Es sei angemerkt, dass bei beidem, bei dem HWA 510 und bei dem RWA 520, das Injektionssignal von dem Fahrerwarnsystem 250 ein Strominjektionssignal sein kann, das verwendet wird, um einen Strombefehl zu modifizieren, den die jeweiligen Motorsteuerungssysteme 612/622 erzeugen, um die jeweiligen Motoren 614/624 zu betreiben.
Die von dem Fahrerwarnsystem 250 erzeugten Injektionssignale stellen eine Fahrerwarnung bereit, indem sie die Eingabebefehle an die Elektroantriebssysteme (Motorsteuerungssysteme) 612/622 des HWA 510 und des RWA 520 modifizieren. Die injizierten Signale werden den Basissignalen überlagert, die durch die verschiedenen Funktionen berechnet werden. Wie vorstehend erwähnt wurde, kann die Fahrerwarnrückmeldung taktil, akustisch oder eine Kombination aus beidem sein.
Im Allgemeinen können die pulsierenden Befehlssignalinjektionen für Drehmoment, Strom und Spannung von dem Fahrerwarnsystem 250 durchgeführt werden. Die Drehmomentbefehlsinjektion kann von einer festen oder veränderlichen Frequenz (befehlsbasiert) sein und sie kann eine Funktion von anderen Signalen sein, welche die Geschwindigkeit, die Beschleunigung, die Brückenspannung usw. umfassen. Ferner kann eine direkte Injektion von pulsierenden Komponenten in Strombefehle anstelle einer Befehlsumwandlung von Drehmoment in Strom durchgeführt werden. Eine Spannungsbefehlsinjektion kann von fester oder veränderlicher Frequenz (befehlsbasiert) sein. Zudem können Spannungssignale mit flatternder Frequenz (zeitvariante Frequenz um eine Nennschaltfrequenz herum) des Regelkreises injiziert werden. Alternativ kann eine niedrige feste Frequenz des Regelkreises auch verwendet werden, um Tongeräusche zu erzeugen. In einem oder mehreren Beispielen kann eine Kombination aus Drehmoment-, Strom- und Spannungsbefehlen auf eine koordinierte Weise injiziert werden, um eine gleichzeitige akustische und taktile Rückmeldung zu erzeugen.
Alternativ oder zusätzlich wird eine Sensorfehlerinjektion zum Bereitstellen einer Fahrerwarnung durchgeführt, die eine Injektion von Verstärkungs-, Versatz- oder Oberwellenfehlern in den Strom-, Positions-, Spannungs- oder Temperatursensoren umfasst. Zum Beispiel wird eine Sensorfehlerinjektion in Fällen verwendet, bei denen Befehlsinjektionen von den Regelkreisen (in dem HWA 510/RWA 520) als Störungen abgewiesen werden können.
In einem oder mehreren Beispielen umfassen die Injektionssignale Drehmoment- oder Strombefehle für eine taktile Rückmeldung aufgrund ihrer Regelkreisimplementierung mit geringer Bandbreite (Regelkreisbandbreitenbegrenzungen) und begrenztem Ansprechvermögen der mechanischen Anlage. Ferner werden Spannungsinjektionsbefehle verwendet, um eine akustische Rückmeldung bereitzustellen, da höhere Frequenzen in den Spannungsbefehl direkt injiziert werden können (im Vergleich zu Strom/Drehmomentbefehlen).
Es wird darauf hingewiesen, dass die Injektionssignale oder Befehle zwar als Drehmoment, Strom oder Spannung beschrieben sind, die tatsächlichen physikalischen Signale jedoch, welche die taktile und akustische Signatur (oder Variation) bewirken, das Torsionsdrehmoment auf der Welle des Rotors und die auf den Stator aufgebrachte radiale Kraft sind, die beide durch die elektromagnetischen Felder in dem Elektromotor erzeugt werden. Wenn beispielsweise eine sehr hochfrequente Spannung injiziert wird, führt dies zu einer variierenden radialen Kraft an dem Stator, die ein Vibrieren des Stators verursacht und damit eine Druckvariation in der diesen umgebenden Luft verursacht, welche letztendlich dann in einem akustischen Geräusch resultiert, das sich durch verschiedene Übertragungswege in dem SbW-System sowie in dem Fahrzeug ausbreiten kann. Diese radiale Vibration kann außerdem zu einer taktilen Rückmeldung aufgrund der physikalischen Bewegung des Stators (in die radiale Richtung) resultieren. Schließlich erzeugt das Torsionsdrehmoment an der Rotorwelle hauptsächlich eine taktile Rückmeldung, jedoch kann es manchmal in Abhängigkeit von der Frequenz der Veränderung auch zu akustischen Geräuschen führen.
Die hier beschriebenen technischen Lösungen ermöglichen folglich die Verwendung des RWA 520 zum Bereitstellen einer Warnung für den Fahrer, obwohl das RWA 520 mit dem Fahrer nicht direkt verbunden ist, zum Beispiel durch Vibration des Fahrzeugs 650 direkt (weil das RWA 520 mit dem Fahrzeug 650 direkt verbunden ist).
Wie in 6 gezeigt ist, werden das erste und zweite Injektionssignal für das HWA 510 bzw. das RWA 520 auf der Grundlage eines gemeinsamen Fehlerüberwachungssystems 240 erzeugt, das den D- und P-Merker für das Fahrerwarnsystem 250 bereitstellt. Alternativ verwendet das SbW-System 40 separate Fehlerüberwachungssysteme für das HWA 510 und das RWA 520.
7 stellt ein Blockdiagramm mit separaten Fehlerüberwachungssystemen für das HWA 510 und das RWA 520 in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen dar. Ein HWA-Fehlerüberwachungssystem 710 überwacht den Betrieb des HWA 510 und detektiert das Auftreten eines Fehlers im Betrieb. Das HWA-Fehlerüberwachungssystem 710 erzeugt einen entsprechenden Satz von Ausgabemerkern D_H und P_H. Das Fahrerwarnsystem 250 enthält ein entsprechendes HWA-Fahrerwarnsystem 715, das die Merker D_H und P_H empfängt, um die zu erzeugende Fahrerrückmeldung auf der Grundlage der Merkerwerte zu bestimmen.
Ein separates RWA-Fehlerüberwachungssystem 720 überwacht im Wesentlichen gleichzeitig mit dem HWA-Fehlerüberwachungssystem 710 den Betrieb des RWA 520 und detektiert das Auftreten eines Fehlers im Betrieb. Das RWA-Fehlerüberwachungssystem 720 erzeugt einen entsprechenden Satz von Ausgabemerkern D_R und P_R. Das Fahrerwarnsystem 250 enthält ein entsprechendes RWA-Fahrerwarnsystem 725, das die Merker D_R und P_R empfängt, um die zu erzeugende Fahrerrückmeldung auf der Grundlage der Merkerwerte zu bestimmen.
Das Fahrerwarnsystem 250 enthält ferner ein Fahrerwarnungs-Koordinationsmodul (DWCM) 750, das als Eingabe die Ausgabe empfängt, die von dem HWA-Fahrerwarnsystem 715 und von dem RWA-Fahrerwarnsystem 725 erzeugt wird. Das DWCM 750 erzeugt auf der Grundlage der Eingaben ein oder mehrere Injektionssignale. Zum Beispiel bestimmt das DWCM 750, ob eine Fahrerrückmeldung nur über das HWA 510, nur über das RWA 520 oder unter Verwendung einer Kombination der beiden erzeugt werden soll. Ferner bestimmt das DWCM 750 welche Injektionssignale für sowohl das HWA 510 als auch das RWA 520 erzeugt werden sollen. Zum Beispiel können die Injektionssignale, wie früher beschrieben, eines von oder eine Kombination aus Spannungssignalen, Stromsignalen und Drehmomentsignalen sein.
In einem oder mehreren Beispielen kann eine taktile Warnrückmeldung nur von dem HWA 510 erzeugt werden, und die akustische Warnung wird teilweise von sowohl dem HWA 510 als auch dem RWA 520 gemeinsam erzeugt. Ein derartiges Aufteilen des Erzeugens von Warnungen wird von dem DWCM 750 auf koordinierte Weise durchgeführt. Das DWCM 750 bewertet und bestimmt, wie die zwei Stellglieder die Warnsignale teilen und anwenden (z.B. durch Überwachen der Betriebszustände von beiden Modulen). Es sei darauf hingewiesen, dass das DWCM 750 entweder in dem Teilsystem HWA 510 oder in dem Teilsystem RWA 520 residieren kann oder ein separates System sein kann.
8 stellt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erzeugen einer Fahrerrückmeldung/Warnung in einem SbW-System in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen dar. Das Verfahren umfasst bei 805 das Detektieren eines Fehlers in dem HWA 510 durch das Lenkradfehlerüberwachungssystem 710. Bei 807 umfasst das Verfahren ferner das Detektieren eines Fehlers in dem RWA 520 durch das Lenkradfehlerüberwachungssystem 710. Die HWA-Fehlerdetektion und die RWA-Fehlerdetektion können in einem oder mehreren Beispielen gleichzeitig stattfinden. Die Fehlerdetektion wird wie hier beschrieben ausgeführt (siehe als Beispiel 4). In einem oder mehreren Beispielen führt die Fehlerdetektion dazu, dass ein oder mehrere Fehlerhinweismerker gesetzt werden, etwa Diagnosemerker und Prognosemerker.
Das Verfahren umfasst ferner, dass bei 810 ein oder mehrere Typen einer zu erzeugenden Fahrerrückmeldung in Ansprechen auf den oder die detektierten Fehler in dem HWA 510 und/oder dem RWA 520 bestimmt werden. Der Typ der Rückmeldung kann beispielsweise eine taktile Rückmeldung und/oder eine akustische Rückmeldung und dergleichen umfassen. Der Typ der bereitzustellenden Rückmeldung kann unter Verwendung einer oder mehrerer hier beschriebener Techniken bestimmt werden.
Wenn eine Rückmeldung über das HWA 510 bereitgestellt werden soll, umfasst das Verfahren bei 820 und 822 das Erzeugen eines ersten Injektionssignals. Beispielsweise erzeugt das Fahrerwarnsystem 250 das erste Injektionssignal, um eine Amplitude, eine Frequenz oder ein beliebiges anderes Attribut eines Eingabebefehls für einen Motorkreis in dem HWA 510 zu modifizieren, wie hier beschrieben. Das erste Injektionssignal kann ein Drehmomentsignal, ein Stromsignal oder ein Spannungssignal oder eine Kombination daraus sein. In Abhängigkeit von dem Typ des ersten Injektionssignals wird bei 824 das erste Injektionssignal an den Motorkreis des HWA 510 geliefert, um den entsprechenden Eingabebefehl zu modifizieren. Das Modifizieren des/der Eingabebefehle veranlasst, dass der Motor 614 des HWA 510 eine taktile/akustische Rückmeldung für den Fahrer erzeugt.
Wenn ferner eine Rückmeldung über das RWA 520 bereitgestellt werden soll, umfasst das Verfahren bei 830 und 832 das Erzeugen eines zweiten Injektionssignals. Das Fahrerwarnsystem 250 erzeugt das zweite Injektionssignal zum Modifizieren einer Amplitude, einer Frequenz oder eines beliebigen anderen Attributs eines Eingabebefehls für einen Motorkreis beispielsweise innerhalb des RWA 520, wie hier beschrieben. Das zweite Injektionssignal kann ein Drehmomentsignal, ein Stromsignal, oder ein Spannungssignal oder eine Kombination daraus sein. Bei 834 wird in Abhängigkeit von dem Typ des zweiten Injektionssignals das zweite Injektionssignal an den Motorkreis des RWA 520 geliefert, um den entsprechenden Eingabebefehl zu modifizieren. Das Modifizieren des/der Eingabebefehle bewirkt, dass der Motor 624 des RWA 520 eine taktile/akustische Rückmeldung für den Fahrer erzeugt.
In einem oder mehreren Beispielen umfasst das Liefern des ersten Injektionssignals und des zweiten Injektionssignals bei 850 das Koordinieren der zwei Injektionssignale, die von dem Lenkradstellglied-Fahrerwarnsystem 715 bzw. dem Straßenradstellglied-Fahrerwarnsystem 725 erzeugt wurden, um die Fahrerrückmeldung zu bestimmen. Zum Beispiel kann die Koordination umfassen, dass zwischen den Injektionssignalen entschieden wird, wenn sie vom gleichen Typ sind und dass der größere Wert von den beiden gewählt wird. Beispielsweise wird in Betracht gezogen, dass das Lenkradstellglied-Fahrerwarnsystem 715 ein erstes Warnungsinjektionssignal erzeugt und das Straßenradstellglied-Fahrerwarnsystem 725 ein zweites Warnungsinjektionssignal erzeugt, die beide einen Spannungsmodifikationsbefehl enthalten. Es wird angenommen, dass die zwei Modifikationsbefehle Werte von V₁ bzw. V₂ aufweisen und dass beide in das HWA 510 (oder das RWA 520) injiziert werden sollen. In einem oder mehreren Beispielen kann die Koordination umfassen, dass das Injektionssignal mit dem größeren Wert von V₁ und V₂ zur Injektion in das HWA 510 (oder in das RWA 520) gewählt wird. Die Koordination kann umfassen, dass das Injektionssignal auf eine beliebige andere Weise gewählt wird, zum Beispiel das Wählen des kleineren Werts, das Berechnen eines Mittelwerts, eines gewichteten Mittelwerts der zwei Signale oder eine beliebige andere Technik oder eine Kombination daraus.
Die hier beschriebenen technischen Lösungen ermöglichen folglich mehrere Mechanismen zum Alarmieren des Fahrers unter Verwendung des Motorregelkreises in den HWA- und RWA-Teilsystemen eines SbW-Systems bei Fehlerzuständen, die durch das Diagnose- und Prognose-Überwachungsmodul bestimmt werden.
In Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen enthält ein Lenksystem ein erstes Motorsteuerungssystem, das einen ersten Befehl an einen ersten Motor in einem Lenkradstellglied sendet. Das Lenksystem enthält ferner ein zweites Motorsteuerungssystem, das einen zweiten Befehl an einen zweiten Motor in einem Straßenradstellglied sendet. Das Lenksystem enthält ferner ein Fehlerüberwachungssystem, das einen Fehlerhinweismerker durch Überwachen einer oder mehrerer Komponenten des Lenksystems setzt. Das Lenksystem enthält ferner ein Fahrerwarnsystem, das ein Warnungsinjektionssignal in Ansprechen darauf erzeugt, dass der Fehlerhinweismerker gesetzt ist. Das Lenkradstellglied erzeugt eine erste Fahrerrückmeldung, indem der erste Befehl unter Verwendung des Warnungsinjektionssignals modifiziert wird und der modifizierte erste Befehl an den ersten Motor gesendet wird. Ferner erzeugt das Straßenradstellglied eine zweite Fahrerrückmeldung, indem der zweite Befehl unter Verwendung des Warnungsinjektionssignals modifiziert wird und der modifizierte zweite Befehl an den zweiten Motor gesendet wird.
In einem oder mehreren Beispielen ist der zweite Befehl, der modifiziert wird, ein Spannungsbefehl. In einem oder mehreren Beispielen ist der erste Befehl, der modifiziert wird, ein Drehmomentbefehl. Das Lenksystem, bei dem der zweite Befehl, der modifiziert ist, ein Strombefehl ist. Das Lenksystem, bei dem der zweite Befehl, der modifiziert wird, ein Ergebnis einer Sensorsignalsimulation durch das Fehlerüberwachungssystem ist.
In einem oder mehreren Beispielen umfasst das Warnungsinjektionssignal ein erstes Injektionssignal und ein zweites Injektionssignal, und das Fahrerwarnsystem enthält ein Lenkradfahrerwarnsystem, das das erste Injektionssignal auf der Grundlage eines Fehlers erzeugt, der in dem Lenkradstellglied detektiert wurde, und ein Straßenradfahrerwarnsystem, das das zweite Injektionssignal auf der Grundlage eines Fehlers erzeugt, der in dem Straßenradstellglied detektiert wurde. In einem oder mehreren Beispielen enthält das Fahrerwarnsystem ferner: ein Fahrerwarnungskoordinationsmodul, das das erste Injektionssignal und das zweite Injektionssignal bewertet, um das Warnungsinjektionssignal zu erzeugen.
In einem oder mehreren Beispielen enthält sowohl das Lenkradfahrerwarnsystem als auch das Straßenradfahrerwarnsystem ein Fehlerdauermodul, das eine Dauer dessen überwacht, dass der Fehlerhinweis gesetzt ist, wobei das Warnungsinjektionssignal auf der Grundlage der Dauer bestimmt wird. In einem oder mehreren Beispielen enthält sowohl das Lenkradfahrerwarnsystem als auch das Straßenradfahrerwarnsystem ein Fehlerüberwachungs- und Bewertungsmodul, das einen Typ der Fahrerrückmeldung auf der Grundlage des Fehlerhinweismerkers bestimmt. In einem oder mehreren Beispielen enthält sowohl das Lenkradfahrerwarnsystem als auch das Straßenradfahrerwarnsystem ein Injektionssignalberechnungsmodul, das das Warnungsinjektionssignal auf der Grundlage des Typs der bereitzustellenden Fahrerrückmeldung berechnet, wobei das Berechnen das Bestimmen einer Frequenz, einer Phase und einer Amplitude des Warnungsinjektionssignals umfasst.
In einem oder mehreren Beispielen umfasst das Fehlerüberwachungssystem ein Lenkradfahrerwarnsystem, das einen Fehler beim Betrieb des Lenkradstellglieds detektiert; und ein Straßenradfehlerüberwachungssystem, das einen Fehler im Betrieb des Lenkradstellglieds detektiert. Das Warnungsinjektionssignal enthält eine Vielzahl von Injektionssignalen, ein erstes Injektionssignal für den ersten Befehl für das Lenkradstellglied und ein zweites Injektionssignal für den zweiten Befehl für das Straßenradstellglied.
In Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zum Bereitstellen einer Fahrerwarnrückmeldung unter Verwendung eines Steer-by-Wire-Systems das Empfangen eines Hinweismerkers, der einen Fehler in einer oder mehreren Komponenten des Lenksystems anzeigt. Das Verfahren umfasst ferner das Erzeugen eines Warnungsinjektionssignals auf der Grundlage dessen, dass der Fehlerhinweismerker gesetzt ist. Das Verfahren umfasst ferner das Erzeugen einer ersten Fahrerrückmeldung durch ein Lenkradstellglied, indem ein erster Eingabebefehl mit dem Warnungsinjektionssignal modifiziert wird und das Senden des modifizierten ersten Eingabebefehls an einen ersten Motor des Lenkradstellglieds. Das Verfahren umfasst ferner das Erzeugen einer zweiten Fahrerrückmeldung durch ein Straßenradstellglied, indem ein zweiter Eingabebefehl mit dem Warnungsinjektionssignal modifiziert wird, und das Senden des modifizierten zweiten Eingabebefehls an einen zweiten Motor des Straßenradstellglieds.
In Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen enthält ein Fahrerwarnrückmeldungssystem ein Lenkrad-Fehlerüberwachungssystem, das ausgestaltet ist, um einen ersten Fehlerhinweismerker zu überwachen, der einen Fehler im Betrieb von einer oder mehreren Komponenten eines Lenkradstellglieds anzeigt. Das Fahrerwarnrückmeldungssystem umfasst ferner ein Lenkradstellglied-Fahrerwarnsystem, das ausgestaltet ist, um eine erste Fahrerrückmeldung über das Lenkradstellglied auf der Grundlage dessen zu erzeugen, dass der erste Fehlerhinweismerker gesetzt ist. Das Fahrerwarnrückmeldungssystem umfasst ferner ein Straßenrad-Fehlerüberwachungssystem, das ausgestaltet ist, um einen zweiten Fehlerhinweismerker zu überwachen, der einen Fehler im Betrieb von einer oder mehreren Komponenten eines Straßenradstellglieds anzeigt. Das Fahrerwarnrückmeldungssystem umfasst ferner ein Straßenradstellglied-Fahrerwarnsystem, das ausgestaltet ist, um eine zweite Fahrerrückmeldung über das Straßenradstellglied auf der Grundlage dessen zu erzeugen, dass der zweite Fehlerhinweismerker gesetzt ist. Das Fahrerwarnrückmeldungssystem umfasst ferner ein Fahrerwarnungs-Koordinationsmodul, das ausgestaltet ist, um ein Warnungsinjektionssignal auf der Grundlage der ersten Fahrerrückmeldung und der zweiten Fahrerrückmeldung zu berechnen und um das Warnungsinjektionssignal zu senden, um einen Befehl zu modifizieren der an einen Motor zum Erzeugen einer Fahrerwarnung gesendet wird.
Es sei darauf hingewiesen, dass die technischen Lösungen hierin zwar so beschrieben sind, dass eine Rückmeldung für einen Fahrer unter Verwendung eines Warnsystems im Kontext eines Fahrzeugs erzeugt wird, etwa durch Verwenden eines Lenksystems, die technischen Lösungen hierin jedoch als ein Warnsystem verwendet werden können, das ein hörbares Geräusch unter Verwendung eines oder mehrerer Motoren erzeugt. Das Warnsystem enthält die Stellglieder und das Fehlerüberwachungssystem wie hier beschrieben, wobei die Stellglieder jeweilige Sätze von Komponenten und Motoren umfassen, die verwendet werden, um einen hörbaren Klang/ein Geräusch als Warnungsbenachrichtigung zu erzeugen. Folglich erzeugt das Warnsystem hörbare Geräusche ohne die Verwendung eines Lautsprechers oder einer anderen derartigen typischen Vorrichtung zum Erzeugen einer akustischen Warnung/Rückmeldung.
Die vorliegenden technischen Lösungen können ein System, ein Verfahren und/oder ein Computerprogrammprodukt auf jeder möglichen technischen Detailebene der Integration sein. Das Computerprogrammprodukt kann ein oder mehrere computerlesbare Speichermedien enthalten, die darauf computerlesbare Programmanweisungen aufweisen, um zu veranlassen, dass ein Prozessor Aspekte der vorliegenden technischen Lösungen ausführt.
Aspekte der vorliegenden technischen Lösungen sind hier mit Bezugnahme auf Flussdiagrammveranschaulichungen und/oder Blockdiagramme von Verfahren, Vorrichtungen (Systemen) und Computerprogrammprodukten in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der technischen Lösungen beschrieben. Es versteht sich, dass jeder Block der Flussdiagrammveranschaulichungen und/oder der Blockdiagramme und Kombinationen von Blöcken in den Flussdiagrammveranschaulichungen und/oder Blockdiagrammen durch computerlesbare Programmanweisungen implementiert sein können.
Das Flussdiagramm und die Blockdiagramme in den Figuren veranschaulichen die Architektur, die Funktionalität und den Betrieb von möglichen Implementierungen von Systemen, Verfahren und Computerprogrammprodukten in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden technischen Lösungen. In dieser Hinsicht kann jeder Block in dem Flussdiagramm oder den Blockdiagrammen ein Modul, ein Segment oder einen Teil von Anweisungen repräsentieren, welcher ein oder mehrere ausführbare Anweisungen zum Implementieren der beschriebenen logischen Funktionen umfasst. In einigen alternativen Implementierungen können die in den Blöcken beschriebenen Funktionen in einer anderen Reihenfolge auftreten, als in den Figuren erwähnt ist. Zum Beispiel können zwei aufeinanderfolgend gezeigte Blöcke tatsächlich im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Blöcke können manchmal in Abhängigkeit von der betroffenen Funktionalität in der umgekehrten Reihenfolge ausgeführt werden. Außerdem wird erwähnt, dass jeder Block der Blockdiagramme und/oder der Flussdiagrammveranschaulichung und Kombinationen von Blöcken in den Blockdiagrammen und/oder der Flussdiagrammveranschaulichung durch spezialisierte hardwarebasierte Systeme implementiert werden können, welche die beschriebenen Funktionen oder Handlungen durchführen oder Kombinationen aus spezieller Hardware und Computeranweisungen ausführen.
Außerdem ist festzustellen, dass alle Module, Einheiten, Komponenten, Server, Computer, Endgeräte oder Vorrichtungen, die hier beispielhaft beschrieben sind, welche Anweisungen ausführen, computerlesbare Medien enthalten oder anderweitig Zugriff darauf haben können, wie etwa Massenspeichermedien, Computermassenspeichermedien oder Datenmassenspeichervorrichtungen (entfernbar und/oder nicht entfernbar) wie zum Beispiel magnetische Platten, optische Platten oder Bänder. Computerspeichermedien können flüchtige und nichtflüchtige, entfernbare und nicht entfernbare Medien enthalten, die durch ein beliebiges Verfahren oder eine beliebige Technologie zum Speichern von Informationen implementiert sind, wie etwa computerlesbare Anweisungen, Datenstrukturen, Programmmodule oder andere Daten. Diese Computerspeichermedien können Teil der Vorrichtung sein oder für diese zugänglich oder mit dieser verbindbar. Alle hier beschriebenen Anwendungen oder Module können unter Verwendung von computerlesbaren/ausführbaren Anweisungen implementiert werden, die durch diese computerlesbaren Medien gespeichert oder anderweitig vorgehalten werden.
Obwohl die technischen Lösungen im Detail in Verbindung mit nur einer begrenzten Anzahl von Ausführungsformen beschrieben wurden, ist es leicht zu verstehen, dass die technischen Lösungen nicht auf diese offenbarten Ausführungsformen beschränkt sind. Stattdessen können die technischen Lösungen modifiziert werden, um eine beliebige Anzahl von Variationen, Veränderungen, Substitutionen oder äquivalenten Anordnungen aufzunehmen, die im Vorstehenden hier nicht beschrieben sind, welche aber mit dem Geist und dem Umfang der technischen Lösungen übereinstimmen. Obwohl verschiedene Ausführungsformen der technischen Lösungen beschrieben worden sind, ist es außerdem zu verstehen, dass Aspekte der technischen Lösungen nur einige der beschriebenen Ausführungsformen enthalten können. Folglich dürfen die technischen Lösungen nicht so aufgefasst werden, dass sie auf die vorstehende Beschreibung beschränkt sind.

Claims

Lenksystem, das umfasst: ein erstes Motorsteuerungssystem, das einen ersten Befehl an einen ersten Motor in einem Lenkradstellglied sendet; ein zweites Motorsteuerungssystem, das einen zweiten Befehl an einen zweiten Motor in einem Straßenradstellglied sendet; ein Fehlerüberwachungssystem, das einen Fehlerhinweismerker durch Überwachen von einer oder mehrerer Komponenten des Lenksystems setzt; ein Fahrerwarnsystem, das ein Warnungsinjektionssignal in Ansprechen darauf erzeugt, dass der Fehlerhinweismerker gesetzt ist; wobei das Lenkradstellglied ausgestaltet ist, um eine erste Fahrerrückmeldung zu erzeugen, indem der erste Befehl unter Verwendung des Warnungsinjektionssignals modifiziert wird, und der modifizierte erste Befehl an den ersten Motor gesendet wird; und wobei das Straßenradstellglied ausgestaltet ist, um eine zweite Fahrerrückmeldung zu erzeugen, indem der zweite Befehl unter Verwendung des Warnungsinjektionssignals modifiziert wird, und der modifizierte zweite Befehl an den zweiten Motor gesendet wird.
Lenksystem nach Anspruch 1, wobei der zweite Befehl, der modifiziert wird, ein Spannungsbefehl ist.
Lenksystem nach Anspruch 2, wobei der erste Befehl, der modifiziert wird, ein Drehmomentbefehl ist.
Lenksystem nach Anspruch 2, wobei der erste Befehl, der modifiziert wird, ein Strombefehl ist.
Lenksystem nach Anspruch 1, wobei der zweite Befehl, der modifiziert wird, ein Resultat einer Sensorsignalsimulation durch das Fehlerüberwachungssystem ist.
Lenksystem nach Anspruch 1, wobei das Warnungsinjektionssignal ein erstes Injektionssignal und ein zweites Injektionssignal umfasst und das Fahrerwarnsystem umfasst: ein Lenkrad-Fahrerwarnsystem, das das erste Injektionssignal auf der Grundlage eines Fehlers erzeugt, der in dem Lenkradstellglied detektiert wird; und ein Straßenrad-Fahrerwarnsystem, das das zweite Injektionssignal auf der Grundlage eines Fehlers erzeugt, der in dem Straßenradstellglied detektiert wird.
Lenksystem nach Anspruch 6, wobei das Fahrerwarnsystem ferner umfasst: ein Fahrerwarnungs-Koordinationsmodul, das das erste Injektionssignal und das zweite Injektionssignal bewertet, um das Warnungsinjektionssignal zu erzeugen.
Lenksystem nach Anspruch 6, wobei sowohl das Lenkrad-Fahrerwarnsystem als auch das Straßenrad-Fahrerwarnsystem ein Fehlerdauermodul umfasst, welches eine Dauer dessen überwacht, dass der Fehlerhinweis gesetzt ist, wobei das Warnungsinjektionssignal auf der Grundlage der Dauer bestimmt wird.
Lenksystem nach Anspruch 8, wobei sowohl das Lenkrad-Fahrerwarnsystem als auch das Straßenrad-Fahrerwarnsystem ein Fehlerüberwachungs- und Bewertungsmodul umfasst, das einen Typ der Fahrerrückmeldung auf der Grundlage des Fehlerhinweismerkers bestimmt.
Lenksystem nach Anspruch 9, wobei sowohl das Lenkrad-Fahrerwarnsystem als auch das Straßenrad-Fahrerwarnsystem ein Injektionssignal-Berechnungsmodul umfasst, das das Warnungsinjektionssignal auf der Grundlage des Typs der Fahrerrückmeldung, die bereitgestellt werden soll, berechnet, wobei die Berechnung umfasst, dass eine Frequenz, eine Phase und eine Amplitude des Warnungsinjektionssignals bestimmt wird.
Lenksystem nach Anspruch 1, wobei das Fehlerüberwachungssystem umfasst: ein Lenkrad-Fahrerwarnsystem, das einen Fehler im Betrieb des Lenkradstellglieds detektiert; und ein Straßenrad-Fehlerüberwachungssystem, das einen Fehler im Betrieb des Lenkradstellglieds detektiert.
Lenksystem nach Anspruch 1, wobei das Warnungsinjektionssignal eine Vielzahl von Injektionssignalen umfasst, ein erstes Injektionssignal für den ersten Befehl für das Lenkradstellglied, und ein zweites Injektionssignal für den zweiten Befehl für das Straßenradstellglied.
Verfahren zum Bereitstellen einer Fahrerwarnrückmeldung unter Verwendung eines Steer-by-Wire-Systems, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen eines Hinweismerkers, der einen Fehler in einer oder mehreren Komponenten des Lenksystems anzeigt; Erzeugen eines Warnungsinjektionssignals auf der Grundlage dessen, dass der Fehlerhinweismerker gesetzt ist; Erzeugen einer ersten Fahrerrückmeldung durch ein Lenkradstellglied, indem ein erster Eingabebefehl mit dem Warnungsinjektionssignal modifiziert wird, und Senden des modifizierten ersten Eingabebefehls an einen ersten Motor des Lenkradstellglieds; und Erzeugen einer zweiten Fahrerrückmeldung durch ein Straßenradstellglied, indem ein zweiter Eingabebefehl mit dem Warnungsinjektionssignal modifiziert wird, und Senden des modifizierten zweiten Eingabebefehls an einen zweiten Motor des Straßenradstellglieds.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Warnungsinjektionssignal ein erstes Injektionssignal und ein zweites Injektionssignal umfasst, wobei das erste Injektionssignal von einem Lenkrad-Fahrerwarnsystem auf der Grundlage eines Fehlers erzeugt wird, der im Lenkradstellglied detektiert wird, und wobei das zweite Injektionssignal von einem Straßenrad-Fahrerwarnsystem auf der Grundlage eines Fehlers erzeugt wird, der in dem Straßenradstellglied detektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Warnungsinjektionssignal auf der Grundlage einer Dauer bestimmt wird, in welcher der Fehlerhinweismerker gesetzt ist.