DE102020207122A1 - Arrangement and method for controlling an electric motor for a vehicle steering system - Google Patents

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Viktor Rakoczi
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    • H02P25/16Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
    • H02P25/22Multiple windings; Windings for more than three phases

Abstract

Es wird eine Anordnung bzw. ein Verfahren zur Ansteuerung eines Elektromotors für eine Fahrzeuglenkung vorgeschlagen. Dabei sind zwei zueinander redundant ausgeführte Treiberschaltungen zur Erzeugung von Treiberströmen für eine Bestromung von Spulen des Elektromotors vorgesehen. Weiterhin wird ein Konfigurator verwendet, der mit den Treiberschaltungen zur Aufnahme der Treiberströme verbunden ist und der in Abhängigkeit von einem Signal, die jeweiligen Ansteuerströme den jeweiligen Spulen zuordnet. Ein Steuerbaustein erzeugt das Signal mittels wenigstens eines Lookup-Tables, wobei der Steuerbaustein dafür verschiedene Messwerte an den Treiberschaltungen und/oder an den Konfigurator und/oder an dem Elektromotor verwendet.An arrangement or a method for controlling an electric motor for vehicle steering is proposed. Two driver circuits designed to be redundant to one another are provided for generating driver currents for energizing coils of the electric motor. Furthermore, a configurator is used which is connected to the driver circuits for receiving the driver currents and which assigns the respective control currents to the respective coils as a function of a signal. A control module generates the signal by means of at least one lookup table, the control module using different measured values for this on the driver circuits and / or on the configurator and / or on the electric motor.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung bzw. ein Verfahren zur Ansteuerung eines Elektromotors für eine Fahrzeuglenkung nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.The invention relates to an arrangement and a method for controlling an electric motor for a vehicle steering system according to the preamble of the independent claims.

Aus EP 3 113 355 B1 sind eine Motorsteuerungsvorrichtung, eine elektrische Servolenkvorrichtung und ein Fahrzeug mit dieser Motorsteuerungsvorrichtung bekannt. Dabei wird ein Elektromotor in Sternschaltung von zwei redundant ausgeführten Inverterschaltungen angesteuert. Die Treiberströme werden dabei durch elektronische Schalter freigegeben. Dabei ist ein sogenannter Abnormalitätsdetektor vorgesehen, der bei einem Kurzschluss von Feldeffekttransistoren des jeweiligen Inverters abschaltet. Dies wird auch bei einem Leerlauf der Transistoren erkannt.Out EP 3 113 355 B1 a motor control device, an electric power steering device and a vehicle having this motor control device are known. An electric motor in a star connection is controlled by two redundant inverter circuits. The driver currents are released by electronic switches. A so-called abnormality detector is provided, which switches off in the event of a short circuit of field effect transistors of the respective inverter. This is also recognized when the transistors are idle.

Die erfindungsgemäße Anordnung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren zur Ansteuerung eines Elektromotors für eine Fahrzeuglenkung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass nunmehr die Ansteuerung über ein sogenanntes Lookup-Table bestimmt wird. Diese Ansteuerung betrifft einen Konfigurator, der die mit dem Treiberschaltungen zur Aufnahme der Treiberströme verbunden ist und der in Abhängigkeit von einem Signal die jeweiligen Ansteuerströme den jeweiligen Spulen des Elektromotors zuordnet. Mit dem Lookup-Table ist es möglich, in Abhängigkeit von verschiedenen Messwerten an den Treiberschaltungen und/oder dem Konfigurator und/oder dem Elektromotor die geeignete Bestromung der jeweiligen Spulen zu bestimmen und von welcher Treiberschaltung dies erfolgen soll. Damit ist insgesamt eine bessere Anpassung an einen Fehlerfall möglich. Damit ist es insbesondere möglich, den Ausfall einer Spule oder einer Treiberschaltung logisch zu kompensieren, indem noch funktionierende Spulen oder Treiberschaltungen dann diesen Ausfall beispielsweise durch eine höhere Bestromung kompensieren. Dies führt zu einem leichteren Elektromotor, da keine bauliche Redundanz der Spulen mehr notwendig ist.The arrangement according to the invention and the method according to the invention for controlling an electric motor for a vehicle steering system with the features of the independent claims have the advantage that the control is now determined via a so-called lookup table. This activation relates to a configurator which is connected to the driver circuit for receiving the driver currents and which assigns the respective activation currents to the respective coils of the electric motor as a function of a signal. With the lookup table, it is possible to determine the appropriate energization of the respective coils and from which driver circuit this is to be carried out as a function of various measured values on the driver circuits and / or the configurator and / or the electric motor. Overall, this enables better adaptation to the event of an error. This makes it possible, in particular, to logically compensate for the failure of a coil or a driver circuit by still functioning coils or driver circuits then compensating for this failure, for example, by applying a higher current. This leads to a lighter electric motor, since structural redundancy of the coils is no longer necessary.

Daher wird eine Anordnung zur Ansteuerung eines Elektromotors für eine Fahrzeuglenkung mit folgenden Merkmalen vorgeschlagen:

  • - Zwei zueinander redundant ausgeführte Treiberschaltungen zur Erzeugung von Treiberströmen für eine Bestromung von Spulen des Elektromotors,
  • - einem Konfigurator, der mit den Treiberschaltungen zur Aufnahme der Treiberströme verbunden ist und der in Abhängigkeit von einem Signal die jeweiligen Ansteuerströme den jeweiligen Spulen zuordnet,
  • - einem Steuerbaustein, der das Signal mittels wenigstens einem Lookup-Table erzeugt, wobei der Steuerbaustein dafür verschiedene Messwerte an den Treiberschaltungen und/oder dem Konfigurator und/oder an dem Elektromotor verwendet.
Therefore, an arrangement for controlling an electric motor for a vehicle steering system with the following features is proposed:
  • - Two mutually redundant driver circuits for generating driver currents for energizing coils of the electric motor,
  • - a configurator which is connected to the driver circuits for receiving the driver currents and which assigns the respective control currents to the respective coils as a function of a signal,
  • a control module which generates the signal by means of at least one lookup table, the control module using different measured values for this on the driver circuits and / or the configurator and / or on the electric motor.

Weiterhin wird ein Verfahren zur Ansteuerung eines Elektromotors für eine Fahrzeuglenkung mit folgenden Verfahrensschritten vorgeschlagen:

  • - Erzeugen von Treiberströmen für eine Bestromung für jeweiligen Spulen des Elektromotors mit zwei zueinander redundant ausgeführten Treiberschaltungen.
  • - Aufnahme der Treiberströme durch einen mit den Treiberschaltungen verbundenen Konfigurator.
  • - Zuordnen der Treiberströme durch den Konfigurator zu den jeweiligen Spulen in Abhängigkeit von einem Signal.
  • - Erzeugen des Signals durch einen Steuerbaustein unter Verwendung wenigstens eines Lookup-Tables, wobei der Steuerbaustein dafür verschiedene Messwerte an den Treiberschaltungen und/oder dem Konfigurator und/oder dem Elektromotor verwendet.
Furthermore, a method for controlling an electric motor for a vehicle steering system with the following method steps is proposed:
  • - Generating driver currents for energizing the respective coils of the electric motor with two driver circuits that are redundant to one another.
  • - Recording of the driver currents by a configurator connected to the driver circuits.
  • - Assignment of the driver currents by the configurator to the respective coils depending on a signal.
  • Generation of the signal by a control module using at least one lookup table, the control module using different measured values for this on the driver circuits and / or the configurator and / or the electric motor.

Vorliegend ist unter der Anordnung zur Ansteuerung eines Elektromotors eine Schaltung zu verstehen, die den Elektromotor erfindungsgemäß bestromt. Diese Bestromung erfolgt so, dass der Elektromotor bestimmungsgemäß für die Fahrzeuglenkung angetrieben wird. Dabei kann unter Fahrzeuglenkung eine Vorderachs- bzw. eine Hinterachslenkung oder eine Kombination daraus verstanden werden.In the present case, the arrangement for controlling an electric motor is to be understood as a circuit that energizes the electric motor according to the invention. This energization takes place in such a way that the electric motor is driven as intended for the vehicle steering. Vehicle steering can be understood to mean a front-axle or rear-axle steering or a combination thereof.

Unter Ansteuerung ist demnach insbesondere die Bestromung der Spulen des Elektromotors zu verstehen. Bei dem Elektromotor kann es sich um einen Gleich- oder Wechselstrommotor handeln. Dabei kann ein permanent erregter Elektromotor verwendet werden. Ein Elektromotor weist einen Stator und einen Rotor auf und durch das Bestromen der Spulen am Stator wird der Rotor in Bewegung versetzt. Der Rotor kann dabei insbesondere Magnete aufweisen. Unter der Fahrzeuglenkung ist eine bewusste Änderung der Fahrrichtung in Abhängigkeit von einem Fahrerwunsch oder einer automatischen Funktion, die in Abhängigkeit von Parametern die Fahrrichtung ändert. Dazu gehören bspw. auch automatisierte Ausweichfunktionen.Activation is accordingly to be understood as meaning, in particular, the energization of the coils of the electric motor. The electric motor can be a DC or AC motor. A permanently excited electric motor can be used for this. An electric motor has a stator and a rotor and the rotor is set in motion by energizing the coils on the stator. The rotor can in particular have magnets. Vehicle steering is a deliberate change in the direction of travel as a function of a driver's request or an automatic function that changes the direction of travel as a function of parameters. This also includes, for example, automated fallback functions.

Die Treiberschaltungen umfassen vorliegend eine Schaltung zur Reduzierung von elektromagnetischen Störungen, eine Schaltung zur Stabilisierung der Spannung und Endstufen. Die redundante Ausführung heißt, dass die Treiberschaltung zweimal vorhanden ist. Die Treiberströme werden von den Treiberschaltungen ausgegeben und letztlich dann durch den Konfigurator zum Elektromotor durchgeschaltet, um die entsprechenden Spulen bestimmungsgemäß zu bestromen.In the present case, the driver circuits include a circuit for reducing electromagnetic interference, a circuit for stabilizing the voltage and output stages. The redundant design means that the driver circuit works twice is available. The driver currents are output by the driver circuits and ultimately switched through to the electric motor by the configurator in order to energize the corresponding coils as intended.

Der Konfigurator ist vorliegend eine Schaltung zur Aufnahme der Treiberströme und der dann in Abhängigkeit von dem Signal aus den Treiberströmen die Ansteuerströme den jeweiligen Spulen zuordnet, sodass die Ansteuerströme, die mit den Treiberströmen identisch sein können, die jeweiligen Spulen bestromen. Wird das in gewissen zeitlichen Abhängigkeiten durchgeführt, wandert so das elektromagnetische Feld in den Spulen und zieht so den Rotor zu einer Drehbewegung an.In the present case, the configurator is a circuit for receiving the driver currents and which then assigns the trigger currents to the respective coils depending on the signal from the driver currents, so that the trigger currents, which can be identical to the driver currents, energize the respective coils. If this is done in certain temporal dependencies, the electromagnetic field migrates in the coils and attracts the rotor to rotate.

Unter einem Steuerbaustein kann bspw. ein Mikrocontroller verstanden werden. Das Signal, das der Steuerbaustein ausgibt und zwar an den Konfigurator, kann dort entsprechend in eine direkte Ansteuerung für die einzelnen elektronischen Schalter im Konfigurator verwendet werden. Dafür kann der Konfigurator eine Signalverarbeitung aufweisen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die einzelnen elektronischen Schalter im Konfigurator direkt vom Steuerbaustein über einzelne Leitungen angesteuert werden. Der Steuerbaustein bestimmt das Signal mittels wenigstens eines Lookup-Tables. Lookup-Table kann eine mehrdimensionale Tabelle sein, in der durch verschiedene Messwerte das Signal vorgegeben ist, das für diese Messwerte auszugeben ist. D. h. durch die Messwerte werden Szenarien generiert, die dann zu entsprechenden Signalen führen.A control module can be understood to mean, for example, a microcontroller. The signal that the control module outputs to the configurator can be used there accordingly in a direct control for the individual electronic switches in the configurator. The configurator can have signal processing for this purpose. However, it can also be provided that the individual electronic switches in the configurator are controlled directly by the control module via individual lines. The control module determines the signal using at least one lookup table. Lookup table can be a multidimensional table in which the signal that is to be output for these measured values is specified by various measured values. I. E. the measured values generate scenarios which then lead to corresponding signals.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen, der in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Anordnung bzw. des in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Verfahrens zur Ansteuerung eines Elektromotors für eine Fahrzeuglenkung möglich.The measures and developments listed in the dependent claims make it possible to improve the arrangement specified in the independent claims or the method specified in the independent claims for controlling an electric motor for a vehicle steering system.

Dabei ist bspw. vorgesehen, dass durch die verschiedenen Messwerte aus dem wenigstens einen Lookup-Table ein Szenario geladen wird, das das Signal festlegt. Damit kann bereits in einer Vorphase oder Entwicklungsphase bestimmt werden, unter welchen Bedingungen welche Ansteuerströme an die Spulen fließen und damit kann sehr schnell eine geeignete Bestromung insbesondere in einem Fehlerfall bspw., wenn eine Spule einen Kurzschluss oder einen Leerlauf hat, erfolgen. Unter dem Begriff Szenario sind verschiedene Situationen festgelegt, die durch die Messwerte bestimmt werden.It is provided, for example, that the various measured values from the at least one lookup table load a scenario that defines the signal. In this way, it can be determined in a preliminary phase or development phase under which conditions which control currents flow to the coils and thus a suitable current can be supplied very quickly, especially in the event of a fault, e.g. when a coil has a short circuit or an open circuit. The term scenario defines various situations that are determined by the measured values.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Konfigurator mehrere elektronische Schalter aufweist, die in Abhängigkeit von dem Signal angesteuert werden. Dabei kann der Konfigurator ein Halbleiterbaustein sein, auf dem die elektronischen Schalter mit den Transistoren angeordnet sind. Es könnte jedoch auch aus diskreten Bausteinen oder aus einer Mischung aus integrierten Schaltkreisen und diskreten Bausteinen bestehen.It is also proposed that the configurator has several electronic switches that are controlled as a function of the signal. The configurator can be a semiconductor module on which the electronic switches with the transistors are arranged. However, it could also consist of discrete building blocks or a mixture of integrated circuits and discrete building blocks.

Darüber hinaus ist vorgesehen, dass die Messwerte wenigstens einen Phasenwinkel und/oder wenigstens einen Stromwert und/oder wenigstens ein Spannungswert und/oder wenigstens ein Temperaturwert und/oder wenigstens ein Magnetfeldwert sind. Mit diesen elektrischen Kennwerten ist es möglich, auf die Funktionsfähigkeit der Treiberschaltungen des Konfigurators und des Elektromotors zutreffend zu schließen. Dazu gehört auch noch die Drehzahl des Elektromotors oder eine Drehrichtung des Elektromotors.In addition, it is provided that the measured values are at least one phase angle and / or at least one current value and / or at least one voltage value and / or at least one temperature value and / or at least one magnetic field value. With these electrical parameters, it is possible to draw accurate conclusions about the functionality of the driver circuits of the configurator and the electric motor. This also includes the speed of the electric motor or a direction of rotation of the electric motor.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass jeweils nur eine Spule für einen jeweiligen Stator vorgesehen ist.It is also proposed that only one coil is provided for a respective stator.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die jeweilige Spule in Abhängigkeit von dem Signal jeweils bestromt wird. Als Robustheitsmaßnahme werden üblicherweise auf eine Statornut zwei Spulen gewickelt, welche von unterschiedlichen Leistungseinheiten betrieben werden. Bei Ausfall einer Elektronikeinheit oder bei einer Spule übernimmt die intakte Elektronikeinheit oder die intakte Spule die Arbeit. Dies hat den Vorteil, dass auch bei einem Fehlerfall die geometrische Anordnung unverändert bleibt und auf eine zusätzliche Statornut verzichtet werden kann. Dagegen unterscheid sich jedoch die vorliegende Erfindung: es muss nicht jede einzelne Nut mit doppelter Anzahl an Spulen versehen sein (das heißt doppeltes Gewicht der Spulen (Kupfer ist relativ schwer mit einer Dichte von 8,92 g/cm3), sondern wir können eine Drehbewegung auch bei einer ausgefallenen Leistungselektronik oder Spule weiterhin gewährleisten, ohne die Spulenanzahl verdoppeln zu müssen. Das System wird als Antwort auf solch einen Ausfall logisch rekonfiguriert. Der Motor kann damit kompakter gebaut werden und er ist leichter.In addition, it is proposed that the respective coil be energized in each case as a function of the signal. As a robustness measure, two coils, which are operated by different power units, are usually wound onto a stator slot. If an electronic unit or a coil fails, the intact electronic unit or the intact coil takes over the work. This has the advantage that, even in the event of a fault, the geometric arrangement remains unchanged and an additional stator slot can be dispensed with. On the other hand, however, the present invention differs: each individual slot does not have to be provided with twice the number of coils (i.e. twice the weight of the coils (copper is relatively heavy with a density of 8.92 g / cm 3 ), but we can have one Rotational movement can still be guaranteed even with a failed power electronics or coil without having to double the number of coils. The system is logically reconfigured in response to such a failure. The motor can thus be made more compact and it is lighter.

Weiterhin ist vorgeschlagen, dass die jeweilige Treiberschaltung eine jeweilige Schaltung zur Reduktion von elektromagnetischen Störungen, eine jeweilige Spannungskonditionierung und eine jeweilige Endstufe aufweist. Die Schaltung zur Reduktion von elektromagnetischen Störungen reduziert von außen eingebrachte elektromagnetische Störungen. Der Spannungskonditionierung werden die Spannungswerte auf gewisse Werte stabilisiert. D. h. diese Werte werden nicht über- oder unterschritten. Durch die Endstufe werden die Treiberströme gebildet.It is also proposed that the respective driver circuit have a respective circuit for reducing electromagnetic interference, a respective voltage conditioning and a respective output stage. The circuit for reducing electromagnetic interference reduces external electromagnetic interference. The tension conditioning stabilizes the tension values to certain values. I. E. these values are not exceeded or undercut. The driver currents are generated by the output stage.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and are explained in more detail in the description below.

Es zeigen

  • 1 ein erstes Blockschaltbild für eine Ansteuerung einer Fahrzeuglenkung;
  • 2 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung;
  • 3 eine Darstellung des Konfigurators;
  • 4 eine zweite Darstellung des Konfigurators;
  • 5 eine vereinfachte Darstellung des Elektromotors und
  • 6 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Show it
  • 1 a first block diagram for controlling a vehicle steering system;
  • 2 a block diagram of the arrangement according to the invention;
  • 3 a representation of the configurator;
  • 4th a second representation of the configurator;
  • 5 a simplified representation of the electric motor and
  • 6th a flow chart of the method according to the invention.

1 zeigt in einem Blockschaltbild die erfindungsgemäße Anordnung zur Ansteuerung einer Fahrzeuglenkung im Fahrzeug. Dabei wird hier vereinfacht nur eine Achse mit angeschlossenen Rädern gezeigt, die durch eine Lenkung LI beeinflusst wird. Ein Elektromotor EM bewegt die Lenkung LI so, dass sich die Fahrtrichtung entsprechend dem Fahrerwunsch oder einer automatisierten Funktion ändert. Der Elektromotor EM wird von einer Ansteuerung A angesteuert bzgl. Drehrichtung, Drehzahl und anderen Parametern. Über ein sogenanntes Human-Maschineninterface HM wird die Ansteuerung A angesteuert und dazu bewirkt diese, entsprechend dem Fahrerwunsch vorgegebene Funktion auszuführen. 1 shows in a block diagram the arrangement according to the invention for controlling a vehicle steering system in the vehicle. Here, in a simplified manner, only one axle with connected wheels is shown, which is controlled by a steering LI being affected. An electric motor EM moves the steering LI so that the direction of travel changes according to the driver's request or an automated function. The electric motor EM is controlled by a control A. controlled with regard to direction of rotation, speed and other parameters. Via a so-called human-machine interface HM is the control A. controlled and this causes it to execute the specified function according to the driver's request.

In 2 wird in einem Blockschaltbild die erfindungsgemäße Anordnung detailliert beschrieben. Ein Steuerbaustein SOC erhält Messwerte von den Endstufen ES1 und ES2 sowie von dem Konfigurator KF sowie vom Elektromotor EM. Der Steuerbaustein SOC steuert dabei den Konfigurator KF mit dem Signal an. Dies bewirkt dann, wie der Elektromotor EM bestromt wird. Für die Bestromung liegen zwei Treiberschaltungen LE1 und LE2 vor. Diese Treiberschaltungen bestehen im Wesentlichen aus einer Schaltung zur Reduzierung der elektromagnetischen Störungen EMV1 und EMV2, einer Spannungskonditionierung SK1 und SK2 sowie einer jeweiligen Endstufe ES1 und ES2. Die Endstufen ES1 und ES2 geben die Treiberströme an den Konfigurator KF ab, der daraus mit seiner Schaltung in Abhängigkeit vom Signal des Steuerbausteins SOC die Ansteuerströme für den Elektromotor EM erzeugt. Dabei geben die Treiberschaltungen LE1 und LE2 jeweils drei Treiberströme ab, sodass der Elektromotor mit sechs Ansteuerströmen versorgt wird. Die Messleitungen, mit denen der Steuerbaustein SOC Messwerte von den Treiberschaltungen LE1 und LE2, dem Konfigurator KF und dem Elektromotor EM erhält, sind mit M1 bis M4 bezeichnet. Dabei können von den Treiberschaltungen ES1 und ES2 Spannungs- oder Stromwerte wie auch vom Konfigurator KF und auch vom Elektromotor EM übertragen werden. Am Elektromotor EM können nicht nur die Spulen überwacht werden, sondern auch das Magnetfeld bspw. über einen Hall-Sensor bzw. auch über einen Temperatursensor die Temperatur des Elektromotors EM. Weiterhin ist es möglich, die Drehzahl und auch die Drehrichtung zu sensieren.In 2 the arrangement according to the invention is described in detail in a block diagram. A control module SOC receives measured values from the output stages ES1 and ES2 as well as from the configurator Theatrical Version as well as from the electric motor EM . The control module SOC controls the configurator Theatrical Version with the signal. This then does what the electric motor does EM is energized. There are two driver circuits for the power supply LE1 and LE2 before. These driver circuits essentially consist of a circuit for reducing electromagnetic interference EMC1 and EMC2 , a stress conditioning SK1 and SK2 as well as a respective power amplifier ES1 and ES2 . The power amplifiers ES1 and ES2 send the driver currents to the configurator Theatrical Version from that with its circuit depending on the signal from the control module SOC the control currents for the electric motor EM generated. Thereby give the driver circuits LE1 and LE2 three driver currents each, so that the electric motor is supplied with six control currents. The measuring lines with which the control module SOC Measured values from the driver circuits LE1 and LE2 , the configurator Theatrical Version and the electric motor EM are designated by M1 to M4. The driver circuits ES1 and ES2 Voltage or current values as well as from the configurator Theatrical Version and also from the electric motor EM be transmitted. On the electric motor EM Not only the coils can be monitored, but also the magnetic field, for example via a Hall sensor or the temperature of the electric motor via a temperature sensor EM . It is also possible to sense the speed and the direction of rotation.

3 zeigt in einem Detailbild eine erste Ausführung des Konfigurators KF. Dabei wird der Konfigurator KF mit den Treiberströmen 11 bis 16 beaufschlagt. Erweist dabei die Schalter S1 bis S6 für die jeweiligen Treiberströme auf und diese Schalter S1 bis S6 werden durch das Signal angesteuert. D. h. hier kann das Signal allenfalls aussagen, die Schalter S1 bis S6 entweder zu schließen oder offen zu lassen. D. h. die Ströme 11 bis 16 werden geblockt oder durchgelassen. Hierbei ist jedoch vorgesehen, dass die redundant ausgeführten Treiberschaltungen immer zum Einsatz kommen, d. h. die ausgegebenen Ströme werden im fehlerfreien Zustand immer zur Bestromung genutzt. 3 shows a first embodiment of the configurator in a detail image Theatrical Version . The configurator Theatrical Version with the driver currents 11 to 16 applied. Turns out the switches S1 to S6 for the respective driver currents and these switches S1 to S6 are controlled by the signal. I. E. here the signal can at most say the switches S1 to S6 either to close or to leave open. I. E. the currents 11 to 16 are blocked or allowed through. In this case, however, it is provided that the redundantly designed driver circuits are always used, ie the currents output are always used for energization in the error-free state.

4 zeigt eine Alternative. Hier wird durch ein Netzwerk von Knoten aus den Treiberströmen 11 bis 16 die Ansteuerströme I1* bis I6* gebildet. Dabei sind nun Verknüpfungen zwischen diesen Strömen möglich, um bspw. einen Fehler bei einer Spule, die nicht mehr bestromt werden kann, durch eine erhöhte Bestromung einer anderen Spule zu kompensieren. Die einzelnen Knoten werden in Abhängigkeit von dem Signal angesteuert. Dazu weist der Konfigurator KF eine Signalverarbeitung auf, die das Signal verarbeitet und entsprechend die einzelnen Knoten ansteuert. Bei den Knoten kann es sich um einen oder mehrere Transistoren handeln. Ein weiterer Fehlerfall ist ein Ausfall der Leistungselektronik bzw. des Konfigurators. 4th shows an alternative. This is where the driver flows through a network of nodes 11 to 16 the control currents I1 * to I6 * educated. In this case, links between these currents are now possible in order, for example, to compensate for a fault in a coil that can no longer be supplied with current by increasing the current supply to another coil. The individual nodes are controlled depending on the signal. The configurator Theatrical Version a signal processing that processes the signal and controls the individual nodes accordingly. The nodes can be one or more transistors. Another fault is a failure of the power electronics or the configurator.

5 zeigt eine vereinfachte Darstellung des erfindungsgemäßen Elektromotors. Dabei liegen die Spulen A bis I vor. Diese Spulen sind an einem Stator S befestigt. In der Mitte befindet sich ein Rotor R, der sich in beiden Drehrichtungen drehen kann. 5 shows a simplified representation of the electric motor according to the invention. The coils are lying there A to I before. These coils are on a stator S. attached. There is a rotor in the middle R. that can turn in both directions of rotation.

Diese Drehrichtung hängt von der Bestromung der Spulen A bis I ab. Wandert quasi das Magnetfeld von A bis I dreht sich der Rotor R bspw. im Uhrzeigersinn. Fällt eine der Spulen durch Leerlauf oder Kurzschluss aus oder die ansteuernde Leistungselektronik, dann wird diese Spule nicht mehr bestromt und es können bspw. andere Spulen stärker bestromt werden, um den Ausfall zu kompensieren. Diese stärkere Bestromung können dann insbesondere benachbarte Spulen übernehmen.This direction of rotation depends on the current supply to the coils A to I away. If the magnetic field moves from A to I, the rotor turns R. e.g. clockwise. If one of the coils fails due to idling or a short circuit, or the controlling power electronics fail, this coil is no longer energized and, for example, other coils can be energized more strongly in order to compensate for the failure. Adjacent coils in particular can then take over this higher current supply.

6 zeigt ein Flussdiagramm zum erfindungsgemäßen Verfahren. In Verfahrensschritt 600 werden die Treiberströme von den beiden Treiberschaltungen LE1 und LE2 erzeugt. Diese Treiberströme 11 bis 16 werden in Verfahrensschritt 601 durch den Konfigurator KF aufgenommen. In Verfahrensschritt 602 werden diese Treiberströme zu Ansteuerströmen zugeordnet. Das Signal wird dabei in Verfahrensschritt 603 durch ein Lookup-Table gebildet, das durch die Messwerte 604 bestimmt wird. Dieses durch das Lookup-Table bestimmte Signal wird den Konfigurator KF zugeführt, um die Zuordnung der Treiberströme zu Ansteuerströmen zu bewirken. 6th shows a flow chart for the method according to the invention. In process step 600 are the drive currents from the two driver circuits LE1 and LE2 generated. These driver currents 11 to 16 are in process step 601 through the configurator Theatrical Version recorded. In process step 602 these driver currents are increasing Control currents assigned. The signal is in process step 603 formed by a lookup table that is based on the measured values 604 is determined. This signal determined by the lookup table becomes the configurator Theatrical Version supplied in order to effect the assignment of the drive currents to drive currents.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

HMHM
Human MaschineninterfaceHuman machine interface
AA.
AnsteuerungControl
EMEM
ElektromotorElectric motor
LELE
Lenkungsteering
RR.
Räderwheels
SOCSOC
SteuerbausteinControl module
EMV1, 2EMC1, 2
Schaltung zur Reduzierung elektromagnetischer StörungCircuit to reduce electromagnetic interference
SK1, 2SK1, 2
SpannungskonditionierungStress conditioning
SE1, 2SE1, 2
EndstufenPower amplifiers
LE1, 2LE1, 2
TreiberschaltungenDriver circuits
M1 bis M4M1 to M4
MesswerteleitungenMeasurement lines
KFTheatrical Version
KonfiguratorConfigurator
11 bis 1611 to 16
TreiberströmeDriver currents
S1 bis S6S1 to S6
Schaltercounter
I1* bis I6*I1 * to I6 *
AnsteuerströmeControl currents
RORO
Rotorrotor
A bis IA to I
SpulenWash
SS.
Statorstator
600 bis 604600 to 604
VerfahrensschritteProcedural steps

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • EP 3113355 B1 [0002]EP 3113355 B1 [0002]

Claims (8)

Anordnung zur Ansteuerung eines Elektromotors (EM) für eine Fahrzeuglenkung (LE) mit: - zwei zueinander redundant ausgeführten Treiberschaltungen (LE1, 2) zur Erzeugung von Treiberströmen (11 bis 16) für eine Bestromung von Spulen (A bis I) des Elektromotors (EM); - einem Konfigurator (KF), der mit den Treiberschaltungen zur Aufnahme der Treiberströme (11 bis 16) verbunden ist und der in Abhängigkeit von einem Signal die jeweiligen Ansteuerströme (I1* bis I6*) den jeweiligen Spulen (A bis I) zuordnet, - einem Steuerbaustein (SOC), der das Signal mittels wenigstens eines Lookup-Tables erzeugt, wobei der Steuerbaustein (SOC) dafür verschiedene Messwerte an den Treiberschaltungen und/oder am Konfigurator (KF) und/oder an dem Elektromotor (EM) verwendet.Arrangement for controlling an electric motor (EM) for a vehicle steering (LE) with: - Two mutually redundant driver circuits (LE1, 2) for generating driver currents (11 to 16) for energizing coils (A to I) of the electric motor (EM); - a configurator (KF) which is connected to the driver circuits for receiving the driver currents (11 to 16) and which assigns the respective control currents (I1 * to I6 *) to the respective coils (A to I) as a function of a signal, - A control module (SOC), which generates the signal by means of at least one lookup table, the control module (SOC) using different measured values for this on the driver circuits and / or on the configurator (KF) and / or on the electric motor (EM). Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die verschiedenen Messwerte aus dem wenigstens einen Lookup-Table ein Szenario geladen wird, das das Signal festlegt.Arrangement according to Claim 1 , characterized in that the various measured values from the at least one lookup table are used to load a scenario which defines the signal. Anordnung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Konfigurator (KF) mehrere elektronische Schalter (S1 bis S6) aufweist, die in Abhängigkeit von dem Signal angesteuert werden.Arrangement according to Claim 1 or 2 , characterized in that the configurator (KF) has several electronic switches (S1 to S6) which are controlled as a function of the signal. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte wenigstens ein Phasenwinkel und/oder wenigstens ein Stromwert und/oder wenigstens ein Spannungswert und/oder wenigstens ein Temperaturwert und/oder wenigstens ein Magnetfeldwert und/oder eine Drehzahl des Elektromotors (EM) und/oder eine Drehrichtung des Elektromotors (EM) sind.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the measured values include at least one phase angle and / or at least one current value and / or at least one voltage value and / or at least one temperature value and / or at least one magnetic field value and / or a speed of the electric motor (EM) and / or a direction of rotation of the electric motor (EM). Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils nur eine Spule für einen jeweiligen Stator (S) vorgesehen ist.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that only one coil is provided for a respective stator (S). Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Spule (A bis I) in Abhängigkeit von dem Signal jeweils bestromt wird.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the respective coil (A to I) is in each case energized as a function of the signal. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Treiberschaltung (LE1, 2), eine jeweilige Schaltung zur Reduktion von elektromagnetischen Störungen (EMV1, 2) eine jeweilige Spannungskonditionierung (SK1, 2) und eine jeweilige Endstufe (ES1, 2) aufweist.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the respective driver circuit (LE1, 2), a respective circuit for reducing electromagnetic interference (EMV1, 2), a respective voltage conditioning (SK1, 2) and a respective output stage (ES1, 2) having. Verfahren zur Ansteuerung eines Elektromotors EM für eine Fahrzeuglenkung (LE) mit folgenden Verfahrensschritten: - Erzeugen von Treiberströmen (11, 16) für eine Bestromung von jeweiligen Spulen (A bis I) des Elektromotors (EM) mit zwei zueinander redundant ausgeführten Treiberschaltungen (LE1, LE2). - Aufnahme der Treiberströme durch einen mit den Treiberschaltungen verbundenen Konfigurator (KF). - Zuordnen der Treiberströme (11, 16) durch den Konfigurator (KF) zu den jeweiligen Spulen (A bis I) in Abhängigkeit von einem Signal. - Erzeugen des Signals durch einen Steuerbaustein (SOC) unter Verwendung wenigstens einen Lookup-Tables, wobei der Steuerbaustein (SOC) dafür verschiedene Messwerte an den Treiberschaltungen (LE1, LE2) und/oder an dem Konfigurator (KF) und/oder an dem Elektromotor (EM) verwendet.Process for controlling an electric motor EM for a vehicle steering system (LE) with the following process steps: - Generating driver currents (11, 16) for energizing respective coils (A to I) of the electric motor (EM) with two mutually redundant driver circuits (LE1, LE2). - Recording of the driver currents by a configurator (KF) connected to the driver circuits. - Assignment of the driver currents (11, 16) by the configurator (KF) to the respective coils (A to I) depending on a signal. - Generation of the signal by a control module (SOC) using at least one lookup table, the control module (SOC) for different measurement values on the driver circuits (LE1, LE2) and / or on the configurator (KF) and / or on the electric motor (EM) used.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3113355B1 (en) 2014-02-28 2019-05-22 NSK Ltd. Motor control device and electric power-steering device and vehicle using said motor control device

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