DE102021125876A1

DE102021125876A1 - Lenksystem mit mehreren steuerungen

Info

Publication number: DE102021125876A1
Application number: DE102021125876.6A
Authority: DE
Inventors: Mohamad Wajih Issam Farhat; Steven R. El Aile
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2020-10-12
Filing date: 2021-10-05
Publication date: 2022-04-14
Also published as: US20220111888A1; CN114348106A; US11738799B2

Abstract

Diese Offenbarung stellt ein Lenksystem mit mehreren Steuerungen bereit. Ein System beinhaltet einen Lenksystemmotor, eine erste ECU und eine zweite ECU, die jeweils elektrisch mit dem Lenksystemmotor verbunden sind, eine Kommunikationsleitung, welche die erste ECU und die zweite ECU direkt kommunikativ verbindet, und ein Gateway-Modul, das die erste ECU kommunikativ mit einem CAN-Bus verbindet und die zweite ECU kommunikativ mit dem CAN-Bus verbindet. Die erste ECU ist dazu programmiert, wenn ein Fehler detektiert wurde, einen Fehlercode über die Kommunikationsleitung und über das Gateway-Modul an die zweite ECU zu übertragen. Die zweite ECU ist dazu programmiert, wenn ein Fehler detektiert wurde, einen Fehlercode über die Kommunikationsleitung und über das Gateway-Modul an die erste ECU zu übertragen.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die Offenbarung betrifft im Allgemeinen Fahrzeuglenksysteme und insbesondere ein Fahrzeuglenksystem mit mehreren Steuerungen.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Ein Lenksystem für ein Fahrzeug steuert das Drehen der Räder. Arten von Lenksystemen beinhalten Zahnstangenlenksysteme, häufig mit elektrischer Servolenkung; andere mechanische Anordnungen; und Steer-by-Wire-Systeme. Das Lenksystem beinhaltet in der Regel eine elektronische Steuereinheit (electronic control unit - ECU), die mit einer Steuerung und/oder einem menschlichen Fahrer in Kommunikation steht und Eingaben von diesen empfängt. Der menschliche Fahrer steuert das Lenksystem in der Regel über ein Lenkrad.
KURZDARSTELLUNG
Ein System beinhaltet einen Lenksystemmotor, eine erste ECU und eine zweite ECU, die jeweils elektrisch mit dem Lenksystemmotor verbunden sind, eine Kommunikationsleitung, welche die erste ECU und die zweite ECU direkt kommunikativ verbindet, und ein Gateway-Modul, das die erste ECU kommunikativ mit einem CAN-Bus verbindet und die zweite ECU kommunikativ mit dem CAN-Bus verbindet. Die erste ECU ist dazu programmiert, wenn ein Fehler detektiert wurde, einen Fehlercode über die Kommunikationsleitung und über das Gateway-Modul an die zweite ECU zu übertragen. Die zweite ECU ist dazu programmiert, wenn ein Fehler detektiert wurde, einen Fehlercode über die Kommunikationsleitung und über das Gateway-Modul an die erste ECU zu übertragen.
Die erste ECU kann dazu programmiert sein, wenn ein gewünschter Drehmomentwert bestimmt wurde, dem Lenksystemmotor eine Hälfte des gewünschten Drehmomentwerts bereitzustellen, wenn bestimmt wurde, dass beide ECUs eine volle Leistungsfähigkeit aufweisen. Die zweite ECU kann dazu programmiert sein, wenn ein gewünschter Drehmomentwert bestimmt wurde, dem Lenksystemmotor eine Hälfte des gewünschten Drehmomentwerts bereitzustellen, wenn bestimmt wurde, dass beide ECUs eine volle Leistungsfähigkeit aufweisen.
Ein Fehlercode von einer der ersten oder der zweiten ECU kann angeben, dass diese ECU eine reduzierte Leistungsfähigkeit aufweist. Die erste ECU kann ferner dazu programmiert sein, dem Lenksystemmotor mehr als eine Hälfte des gewünschten Drehmomentwerts bereitzustellen, wenn bestimmt wurde, dass die zweite ECU eine reduzierte Leistungsfähigkeit aufweist. Die erste ECU kann ferner dazu programmiert sein, einen Drehmomentskalierwert für die erste ECU zu berechnen und dem Lenksystemmotor den Drehmomentskalierwert multipliziert mit dem gewünschten Drehmomentwert bereitzustellen, wenn bestimmt wurde, dass die zweite ECU eine reduzierte Leistungsfähigkeit aufweist, und der Drehmomentskalierwert kann die reduzierte Leistungsfähigkeit der zweiten ECU ausgleichen. Der Drehmomentskalierwert kann einen Maximalwert von 1 aufweisen.
Der Drehmomentskalierwert kann gleich einer Differenz von 1 und einem Produkt aus einer Hälfte und der reduzierten Leistungsfähigkeit der zweiten ECU, geteilt durch die Leistungsfähigkeit der ersten ECU, sein.
Die zweite ECU kann ferner dazu programmiert sein, dem Lenksystemmotor mehr als eine Hälfte des gewünschten Drehmomentwerts bereitzustellen, wenn bestimmt wurde, dass die erste ECU eine reduzierte Leistungsfähigkeit aufweist.
Eine Temperatur der zweiten ECU über einem Temperaturschwellenwert kann eine reduzierte Leistungsfähigkeit angeben.
Eine maximale Spannung von einem Anschluss der zweiten ECU unter einem Spannungsschwellenwert kann eine reduzierte Leistungsfähigkeit angeben.
Der Lenksystemmotor kann ein sechsphasiger Elektromotor sein. Die erste ECU kann elektrisch mit einem Satz von drei Spulenpaaren des Lenksystemmotors verbunden sein und die zweite ECU kann elektrisch mit einem Satz der anderen drei Spulenpaare des Lenksystemmotors verbunden sein.
Der Lenksystemmotor kann ein Steer-by-Wire-Drehmomentaktor sein.
Der Lenksystemmotor kann ein elektrischer Servolenkmotor sein.
Die Kommunikationsleitung kann eine Intermikrokommunikationsleitung sein.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm eines beispielhaften Lenksystems in einem Fahrzeug.
2 ist ein Diagramm eines Abschnitts des Lenksystems aus 1.
3 ist ein Prozessablaufdiagramm eines beispielhaften Prozesses zum Steuern des Lenksystems.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Figuren beinhaltet ein System 32 für ein Fahrzeug 30 einen Lenksystemmotor 34, eine erste elektronische Steuereinheit (ECU) 36 und eine zweite ECU 38, die jeweils elektrisch mit dem Lenksystemmotor 34 verbunden sind, eine Kommunikationsleitung 40, welche die erste ECU 36 und die zweite ECU 38 direkt kommunikativ verbindet, und ein Gateway-Modul 42, das die erste ECU 36 kommunikativ mit einem Controller-Area-Network(CAN)-Bus 44 verbindet und die zweite ECU 38 kommunikativ mit dem CAN-Bus 44 verbindet. Die erste ECU 36 ist dazu programmiert, wenn ein Fehler detektiert wurde, einen Fehlercode über die Kommunikationsleitung 40 und über das Gateway-Modul 42 an die zweite ECU 38 zu übertragen. Die zweite ECU 38 ist dazu programmiert, wenn ein Fehler detektiert wurde, einen Fehlercode über die Kommunikationsleitung 40 und über das Gateway-Modul 42 an die erste ECU 36 zu übertragen.
Das System 32 stellt Redundanz für das Lenken des Fahrzeugs 30 bereit und das Fahrzeug 30 kann in der Lage sein, das Lenken selbst dann fortzusetzen, wenn entweder die erste ECU 36 oder die zweite ECU 38 ausfällt oder eine reduzierte Leistungsfähigkeit aufweist. Das System 32, wie nachstehend beschrieben, kann den Ausfall einer der ECUs 36, 38 ausgleichen, indem es die Ausgabe der anderen der ECUs 36, 38 erhöht, wodurch eine Untersteuerung im Falle des Ausfalls einer der ECUs 36, 38 minimiert werden kann. Das System 32 stellt durch die Kommunikationsleitung 40 und das Gateway-Modul 42 eine redundante Kommunikation zwischen den ECUs 36, 38 bereit, was dabei hilft, dass die vorstehend genannten Vorteile selbst dann auftreten, wenn ein Kommunikationsverfahren unterbrochen wird.
Unter Bezugnahme auf 1 kann das Fahrzeug 30 ein beliebiges Personen- oder Nutzfahrzeug sein, wie etwa ein Auto, ein Lastwagen, ein Geländewagen, ein Crossover, ein Van, ein Minivan, ein Taxi, ein Bus usw.
Das Fahrzeug 30 kann ein autonomes Fahrzeug oder ein herkömmliches Fahrzeug nur mit manuellen Fahrsteuerungen sein. Ein Fahrzeugcomputer 46 kann dazu programmiert sein, das Fahrzeug 30 vollständig oder in geringerem Maße unabhängig von dem Eingreifen eines menschlichen Fahrers zu betreiben. Der Fahrzeugcomputer 46 kann dazu programmiert sein, einen Antrieb, ein Bremssystem, ein Lenksystem 48 und/oder andere Fahrzeugsysteme zu betreiben. Für die Zwecke dieser Offenbarung ist unter einem autonomen Betrieb zu verstehen, dass der Fahrzeugcomputer 46 den Antrieb, das Bremssystem und das Lenksystem 48 ohne Eingaben von einem menschlichen Fahrer steuert; ist unter einem halbautonomen Betrieb zu verstehen, dass der Fahrzeugcomputer 46 eines oder zwei von dem Antrieb, dem Bremssystem und dem Lenksystem 48 steuert und ein menschlicher Fahrer den Rest steuert; und ist unter einem nicht autonomen Betrieb zu verstehen, dass ein menschlicher Fahrer den Antrieb, das Bremssystem und das Lenksystem 48 steuert.
Der Fahrzeugcomputer 46 ist ein mikroprozessorbasierter Computer. Der Fahrzeugcomputer 46 beinhaltet einen Prozessor, einen Speicher usw. Der Speicher des Fahrzeugcomputers 46 beinhaltet Speicher zum Speichern von durch den Prozessor ausführbaren Anweisungen und zum elektronischen Speichern von Daten und/oder Datenbanken.
Der Fahrzeugcomputer 46 kann Daten über den CAN-Bus 44 übertragen und empfangen. Der Fahrzeugcomputer 46 kann über den CAN-Bus 44 kommunikativ an das Gateway-Modul 42, Lenksensoren 50 und andere Komponenten gekoppelt sein. Die anderen Komponenten können über Ethernet, WLAN, ein Local Interconnect Network (LIN), einen On-Board-Diagnoseanschluss (OBD-II) und/oder durch ein beliebiges anderes drahtgebundenes oder drahtloses Kommunikationsnetzwerk (nicht gezeigt), die über das Gateway-Modul 42 mit dem CAN-Bus 44 und miteinander verbunden sind, mit dem CAN-Bus 44 verbunden sein.
Das Gateway-Modul 42 ist ein Steuermodul, das Busse unterschiedlicher Bereiche in dem Fahrzeug 30, z. B. den CAN-Bus 44, das Ethernet, das LIN, den OBD-II usw., verbindet und Daten zwischen diesen überträgt. die erste ECU 36 und die zweite ECU 38 sind über das Gateway-Modul 42 kommunikativ mit dem CAN-Bus 44 verbunden. Zum Beispiel sind die erste ECU 36 und die zweite ECU 38 direkt kommunikativ mit dem Gateway-Modul 42 verbunden.
Das Lenksystem 48 ist in der Regel ein herkömmliches Teilsystem zum Lenken eines Fahrzeugs und steuert das Drehen der Straßenräder 52. Das Lenksystem 48 kann ein Zahnstangenlenksystem mit elektrischer Servolenkung, ein Steer-by-Wire-System oder ein beliebiges anderes geeignetes System sein. Das Lenksystem 48 beinhaltet die erste und die zweite ECU 36, 38, die mit dem Fahrzeugcomputer 46 und/oder einem menschlichen Fahrer in Kommunikation stehen und Eingaben von diesen empfangen, und die Lenksensoren 50. Der menschliche Fahrer kann das Lenksystem 48 steuern, z. B. über ein Lenkrad 54, eine tragbare Fernsteuerung (nicht gezeigt) usw.
Das Lenksystem 48 kann ein herkömmliches Zahnstangenlenksystem sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Lenksystem 48 ein Lenkstockhebelsystem, ein Hecklenksystem usw. sein (nicht gezeigt). Eine Lenkzahnstange 56 kann drehbar an die Straßenräder 52 gekoppelt sein, zum Beispiel in einer Viergelenkverbindung. Die Position der Lenkzahnstange 56 bestimmt das Drehen der Straßenräder 52. Die Translationsbewegung der Lenkzahnstange 56 führt zu einem Drehen der Straßenräder 52. Eine Lenksäule 58 kann über ein Zahnstangensystem 60 an die Lenkzahnstange 56 gekoppelt sein, d. h. ein Zahnrad greift zwischen einem Ritzel und einer Zahnstange (nicht gesondert gezeigt) ein.
Die Lenksäule 58 überträgt eine Drehung des Lenkrads 54 auf eine Bewegung der Lenkzahnstange 56. Die Lenksäule 58 kann z. B. eine Welle sein, die das Lenkrad 54 mit der Lenkzahnstange 56 verbindet. Die Lenksäule 58 kann eine Kupplung und einen oder mehrere Lenksensoren 50, wie etwa einen Drehmomentsensor (nicht gesondert gezeigt), aufnehmen.
Das Lenkrad 54 ermöglicht es einem Bediener, das Fahrzeug 30 zu lenken, indem Drehungen des Lenkrads 54 in Bewegungen der Lenkzahnstange 56 übertragen werden. Das Lenkrad 54 kann z. B. ein starrer Ring sein, der fest an der Lenksäule 58 angebracht ist.
Die erste und die zweite ECU 36, 38 sind mikroprozessorbasierte Rechenvorrichtungen, z. B. generische Rechenvorrichtungen, die jeweils einen Prozessor und einen Speicher beinhalten, elektronische Steuerungen oder dergleichen, feldprogrammierbare Gate-Arrays (FPGA), anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (application-specific integrated circuits - ASIC) usw. Die ECUs 36, 38 können jeweils einen Prozessor, einen Speicher usw. beinhalten. die Speicher der ECUs 36, 38 beinhalten jeweils Speicher zum Speichern von durch den Prozessor ausführbaren Anweisungen und zum elektronischen Speichern von Daten und/oder Datenbanken und/oder die ECUs 36, 38 können Strukturen, wie etwa die vorstehenden, beinhalten, durch die Programmierung bereitgestellt wird. Die ECUs 36, 38 können z. B. Servolenksteuermodule sein.
Der Lenksystemmotor 34 ist an das Lenksystem 48, z. B. die Lenksäule 58, gekoppelt, um ein Drehen der Straßenräder 52 hervorzurufen. Zum Beispiel kann der Lenksystemmotor 34 ein Elektromotor sein, der drehbar an die Lenksäule 58 gekoppelt ist, das heißt, so gekoppelt, dass er in der Lage ist, ein Lenkdrehmoment auf die Lenksäule 58 aufzubringen. Der Lenksystemmotor 34 kann dem Lenksystem 48 eine Servounterstützung bereitstellen. Anders ausgedrückt, kann der Lenksystemmotor 34 ein Drehmoment in einer Richtung bereitstellen, in die das Lenkrad 54 durch einen menschlichen Fahrer gedreht wird, was es dem Fahrer ermöglicht das Lenkrad 54 mit weniger Mühe zu drehen. Der Lenksystemmotor 34 kann ein elektrischer Servolenkmotor sein.
Alternativ zu dem Zahnstangenlenksystem kann das Lenksystem 48 ein Steer-by-Wire-Lenksystem sein, d. h. es kann eine Lücke in mechanischen Verbindungen zwischen dem Lenkrad 54 und den Straßenrädern 52 aufweisen. Wenn das Fahrzeug 30 ein vollautonomes Fahrzeug ist, kann das Lenksystem 48 ein Steer-by-Wire-Lenksystem ohne das Lenkrad 54 und die Lenksäule 58 sein. Der Fahrzeugcomputer 46 und/oder die ECUs 36, 38 können Signale von den Lenksensoren 50 empfangen, z. B. von einem Positionssensor, der dazu positioniert ist, die Ausrichtung des Lenkrads 54 zu detektieren (nicht gesondert gezeigt). Der Positionssensor kann z. B. ein Hall-Effekt-Sensor, ein Drehgeber usw. sein. Der Fahrzeugcomputer 46 kann Signale über die erste und die zweite ECU 36, 38 an den Lenksystemmotor 34 ausgeben oder die ECUs 36, 38 können die Signale direkt an den Lenksystemmotor 34 ausgeben. Der Lenksystemmotor 34 kann die Signale in mechanische Bewegungen der Lenkzahnstange 56 umwandeln. Der Lenksystemmotor 34 kann ein Steer-by-Wire-Drehmomentaktor sein. Bei dem Lenksystemmotor 34 kann es sich um einen oder mehrere elektromechanische Aktoren handeln, die anstelle von oder über das Zahnstangensystem 60 an die Lenkzahnstange 56 gekoppelt sind.
Die Lenksensoren 50 stellen Daten zu Komponenten des Lenksystems 48 bereit. Zum Beispiel beinhalten die Lenksensoren 50 Folgendes: Raddrehzahlsensoren für die Straßenräder 52; Positionssensoren an Komponenten des Lenksystems 48, wie etwa dem Lenkrad 54, der Lenksäule 58, dem Zahnstangensystem 60 oder der Lenkzahnstange 56; Drehmomentsensoren an Komponenten des Lenksystems 48, wie etwa der Lenksäule 58, dem Zahnstangensystem 60 oder dem Lenksystemmotor 34; und/oder elektrische Sensoren, wie etwa Spannungsmesser usw., für elektrische Verbindungen des Lenksystems 48, wie etwa Ausgänge der ersten und der zweiten ECU 36, 38.
Unter Bezugnahme auf 2 kann der Lenksystemmotor 34 ein sechsphasiger Elektromotor sein, d. h. er kann sechs Spulenpaare 62, d. h. zwölf Spulen 64, aufweisen. Der Lenksystemmotor 34 beinhaltet einen Stator 66, der stationär ist, und einen Rotor 68, der sich relativ zu dem Stator 66 drehen kann. Der Stator 66 beinhaltet einen Statorkern 70 mit Polen 72, die durch Schlitze 74 getrennt sind, und die Spulen 64, die um die Pole 72 und durch die Schlitze 74 gewickelt sind. Jede Spule 64 besteht aus mehrere Drahtschleifen, die um einen der Pole 72 gewickelt sind. Die Spulen 64 sind gleichmäßig von einer Drehachse des Rotors 68 beabstandet. Jedes Spulenpaar 62 beinhaltet zwei Spulen 64, die in Bezug auf den Rotor 68 sich direkt gegenüber positioniert sind.
Die erste und die zweite ECU 36, 38 sind jeweils elektrisch mit dem Lenksystemmotor 34 verbunden. Die erste ECU 36 kann elektrisch mit einem Satz von drei Spulenpaaren 62 des Lenksystemmotor 34 verbunden sein. Die zweite ECU 38 kann elektrisch mit einem zweiten Satz von drei Spulenpaaren 62 des Lenksystemmotors 34 verbunden sein. Der zweite Satz von drei Spulenpaaren 62 beinhaltet die anderen drei Spulenpaare 62 als die in dem ersten Satz von Spulenpaaren 62 beinhalteten, d. h. die drei Spulenpaare 62, die nicht in dem ersten Satz von Spulenpaaren 62 beinhaltet sind. Anders ausgedrückt, sind der erste und der zweite Satz von Spulenpaaren 62 sich gegenseitig ausschließende und erschöpfende Spulenpaare 62. Der erste Satz von Spulenpaaren 62 und der zweite Satz von Spulenpaaren 62 wechseln sich ab; anders ausgedrückt, grenzt jedes Spulenpaar 62 im ersten Satz in Umfangsrichtung an zwei Spulenpaare 62 im zweiten Satz und umgekehrt.
Wenn sowohl von der ersten ECU 36 als auch von der zweiten ECU 38 ein Signal gesendet wird, arbeitet der Lenksystemmotor 34 als ein sechsphasiger Elektromotor. Wenn nur von der ersten ECU 36 oder nur von der zweiten ECU 38 ein Signal gesendet wird, arbeitet der Lenksystemmotor 34 als ein dreiphasiger Elektromotor, wobei entweder der erste Satz oder der zweite Satz von Spulenpaaren 62 aktiv ist und der andere des ersten Satzes und des zweiten von Spulenpaaren 62 inaktiv ist.
Im normalen Betrieb kann der Fahrzeugcomputer 46 ein Drehmomentsignal an die erste und die zweite ECU 36, 38 übertragen. Für die Zwecke dieser Offenbarung ist ein „Drehmomentsignal“ eine elektrische Übertragung, die einen gewünschten Drehmomentwert definiert, der durch einen Elektromotor, z. B. den Lenksystemmotor 34, erzeugt werden soll. Für den Zweck dieser Offenbarung ist ein „gewünschter Drehmomentwert“ ein Wert an Drehmoment, der durch einen Elektromotor, z. B. den Lenksystemmotor 34, erzeugt werden soll und auf einem geplanten Manöver, das durch den Fahrzeugcomputer 46 erzeugt wird, einem Lenkradwinkel des Lenkrads 54 usw. beruht. Das Drehmomentsignal beinhaltet Informationen, die bei einem bestimmten Elektromotor einem Drehmoment zugeordnet sind, das durch diesen Elektromotor erzeugt werden soll; beispielsweise kann das Drehmomentsignal eine Spannung aufweisen, die den Lenksystemmotor 34 dazu veranlasst, das Drehmoment zu erzeugen, oder kann das Drehmomentsignal einen digital codierten Wert für das Drehmoment aufweisen.
Die erste und die zweite ECU 36, 38 übertragen ein erstes und ein zweites Ausgabesignal an den ersten bzw. zweiten Satz von Spulenpaaren 62, wenn der gewünschte Drehmomentwert bestimmt wurde. Die ECUs 36, 38 können den gewünschten Drehmomentwert z. B. durch Empfangen des Drehmomentsignals, das den gewünschten Drehmomentwert enthält, von dem Fahrzeugcomputer 46 oder alternativ durch Berechnen des gewünschten Drehmomentwerts auf Grundlage von Daten, die von den Lenksensoren 50 empfangen werden, z. B. dem Lenkradwinkel des Lenkrads 54, bestimmen. Die Ausgabesignale geben gewünschte Drehmomente vor, die durch die jeweiligen Sätze von Spulenpaaren 62 erzeugt werden sollen. Die Ausgabesignale können jeweils eine Spannung aufweisen, die dem Drehmoment zugeordnet ist, das durch den jeweiligen Satz von Spulenpaaren 62 erzeugt wird. Die Ausgabesignale weisen Werte auf, die jeweils ein Bruchteil des gewünschten Drehmomentwerts sind, der durch die erste und die zweite ECU 36, 38 empfangen oder bestimmt wird, z.B. eine Hälfte des gewünschten Drehmomentwerts.
Die Kommunikationsleitung 40 verbindet die erste ECU 36 und die zweite ECU 38 direkt kommunikativ. Für die Zwecke dieser Offenbarung bedeutet „direkt kommunikativ verbinden“ Verbinden ohne Zwischenkomponenten. Zum Beispiel erstreckt sich die Kommunikationsleitung 40 von einem Stift der ersten ECU 36 bis zu einem Stift der zweiten ECU 38. Die Kommunikationsleitung 40 ist nicht direkt mit dem Gateway-Modul 42 oder dem CAN-Bus 44 verbunden. Die Kommunikationsleitung 40 kann eine Intermikrokommunikationsleitung sein.
3 ist ein Prozessablaufdiagramm, das einen beispielhaften Prozess 300 zum Steuern des Lenksystems 48 veranschaulicht. In den Speichern der ECUs 36, 38 sind ausführbare Anweisungen zum Durchführen der Schritte des Prozesses 300 gespeichert und/oder eine Programmierung kann in Strukturen wie vorstehend aufgeführt umgesetzt sein. Im Allgemeinen ist die erste ECU 36 dazu programmiert, einen Fehlercode über die Kommunikationsleitung 40 und über das Gateway-Modul 42 an die zweite ECU 38 zu übertragen, wenn ein Fehler detektiert wurde, eine Hälfte des gewünschten Drehmomentwerts von der ersten ECU 36 an den Lenksystemmotor 34 bereitzustellen, wenn bestimmt wurde, dass die zweite ECU 38 eine volle Leistungsfähigkeit aufweist, und mehr als eine Hälfte des gewünschten Drehmomentwerts von der ersten ECU 36 an den Lenksystemmotor 34 bereitzustellen, wenn bestimmt wurde, dass die zweite ECU 38 eine reduzierte Leistungsfähigkeit aufweist. Es ist zu beachten, dass die erste und die zweite ECU 36, 38 symmetrisch sind und dass die erste und die zweite ECU 36, 38 über den Prozess 300 umgekehrt sein können. Die erste ECU 36 und die zweite ECU 38 führen den Prozess 300 gleichzeitig durch.
Der Prozess 300 beginnt in einem Block 305, in dem die erste ECU 36 Leistungsfähigkeiten und Drehmomentskalierwerte für die erste und die zweite ECU 36, 38 auf Standardwerte festlegt Für die Zwecke dieser Offenbarung ist „Leistungsfähigkeit“ definiert als ein geschätzter Bruchteil einer maximalen Ausgabe einer Komponente, den die Komponente gegenwärtig ausgeben kann. Die Standardwerte der Leistungsfähigkeiten für die erste und die zweite ECU 36, 38 können jeweils 1, d. h. 100 %, betragen. Die Drehmomentskalierwerte sind Multiplikatoren zum Umwandeln des gewünschten Drehmoments in die Ausgabesignale von der ersten und der zweiten ECU 36, 38. Die Standardwerte der Drehmomentskalierwerte für die erste und die zweite ECU 36, 38 können jeweils 0,5 betragen, d. h. jede der ersten und der zweiten ECU 36, 38 kann ein Ausgabesignal mit einem Drehmomentwert gleich einer Hälfte des gewünschten Drehmomentwerts erzeugen; z. B. weist der gewünschte Drehmomentwert einen Wert von 5 Newtonmetern (Nm) auf und weisen die Ausgabesignale jeweils einen Wert von 2,5 Nm auf. Die Standardwerte können bereits in dem Speicher der ersten ECU 36 gespeichert sein.
Als Nächstes bestimmt in einem Entscheidungsblock 310 die erste ECU 36, ob ein Fehler aufgetreten ist. Für die Zwecke dieser Offenbarung ist ein „Fehler“ eine Fehlfunktion, die in einem Computer oder einer Steuerung auftritt. Ein Fehler kann durch eine Differenz zwischen einer erwarteten Ausgabe und einer tatsächlichen Ausgabe angegeben werden, z. B. eine falsche Prüfsumme, ein Fehlschlagen des Erzeugens einer Ausgabe usw. Wenn ein Fehler detektiert wurde, geht der Prozess 300 zu einem Block 315 über. Wenn keine Fehler detektiert wurden, geht der Prozess 300 zu einem Block 320 über.
In dem Block 315 überträgt die erste ECU 36 einen Fehlercode an die zweite ECU 38. Der Fehlercode ist eine Zeichenfolge, in der eine Art des Fehlers codiert ist, z. B. ein Diagnosefehlercode (diagnostic trouble code - DTC). Der Fehlercode gibt an, dass die erste ECU 36 eine reduzierte Leistungsfähigkeit aufweist. Die erste ECU 36 überträgt den Fehlercode über die Kommunikationsleitung 40 und über das Gateway-Modul 42. Das Übertragen des Fehlercodes sowohl über die Kommunikationsleitung 40 als auch über das Gateway-Modul 42 erhöht eine Wahrscheinlichkeit, dass die zweite ECU 38 den Fehlercode empfängt. Das Senden des Fehlercodes an das Gateway-Modul 42 stellt den Fehlercode zudem anderen Komponenten des Fahrzeugs 30 bereit, wie etwa einem OBD-II-Anschluss für einen Techniker. Nach dem Block 315 geht der Prozess 300 zu dem Block 320 über.
In dem Block 320 empfängt die erste ECU 36 Daten von den Lenksensoren 50. Die Daten können Daten beinhalten, die eine reduzierte Leistungsfähigkeit der zweiten ECU 38 angeben. Zum Beispiel können die Daten eine Temperatur der zweiten ECU 38, eine Spannung an einem Anschluss der zweiten ECU 38, eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 30, eine Reibung innerhalb des Lenksystems 48, wie durch eine träge Bewegung von Komponenten des Lenksystems 48 angegeben, einen Fehlercode von der zweiten ECU 38 usw. beinhalten. Die zweite ECU 38 kann den Fehlercode senden, wenn die zweite ECU 38 den Block 315 durchführt, und die erste ECU 36 kann den Fehlercode über die Kommunikationsleitung 40, über das Gateway-Modul 42 oder sowohl über die Kommunikationsleitung 40 als auch über das Gateway-Modul 42 empfangen.
Als Nächstes bestimmt in einem Block 325 die erste ECU 36 die Leistungsfähigkeiten der ersten und der zweiten ECU 36, 38. Die erste ECU 36 kann auf Grundlage der in dem Block 320 empfangenen Daten Werte für die Leistungsfähigkeit aus einer Lookup-Tabelle auswählen. Die Bedingungen, Schwellenwert und Werte für die Leistungsfähigkeit können auf Grundlage eines Testens der Drehmomentausgabe des Lenksystemmotors 34 unter unterschiedlichen Bedingungen gewählt werden. Hier ist eine beispielhafte Lookup-Tabelle dargestellt.

Bedingung Wert

T > T _{Schwellenwert} 0,5

Fehlercode 0

V _max < V _{Schwellenwert} 0,25

... ...

Keine 1
Zum Beispiel legt, wie in der Tabelle gezeigt, die erste ECU 36, wenn die Temperatur T für die zweite ECU 38 einen Temperaturschwellenwert TSchwellenwert übersteigt, die Leistungsfähigkeit für die zweite ECU 38 auf 0,5 fest. Wenn ein Fehlercode von der zweiten ECU 38 empfangen wird, legt die erste ECU 36 die Leistungsfähigkeit für die zweite ECU 38 auf 0 fest. Wenn eine maximale Spannung V_max von einem Anschluss der zweiten ECU 38 unter einem Spannungsschwellenwert V_{Schwellenwert} liegt, legt die erste ECU 36 die Leistungsfähigkeit für die zweite ECU 38 auf 0,25 fest. Wenn mehr als eine Bedingung zutrifft, kann die erste ECU 36 die Leistungsfähigkeit auf den niedrigsten der zutreffenden Werte festlegen oder kann die erste ECU 36 die Leistungsfähigkeit auf 0 festlegen. Wenn keine Bedingung zutrifft, bleibt die Leistungsfähigkeit bei 1.
Als Nächstes bestimmt in einem Entscheidungsblock 330 die erste ECU 36, ob die zweite ECU 38 eine reduzierte Leistungsfähigkeit aufweist, d. h. eine Leistungsfähigkeit kleiner als 1 aufweist. Wenn die Leistungsfähigkeit der zweiten ECU 38 kleiner als 1 ist, d. h., wenn die zweite ECU 38 eine reduzierte Leistungsfähigkeit aufweist, geht der Prozess 300 zu einem Block 335 über. Wenn die Leistungsfähigkeit der zweiten ECU 38 gleich 1 ist, d. h., wenn die zweite ECU 38 eine volle Leistungsfähigkeit aufweist, geht der Prozess 300 zu einem Block 340 über.
In dem Block 335 stellt die erste ECU 36 dem Lenksystemmotor 34 mehr als die Hälfte des gewünschten Drehmomentwerts bereit, wenn der gewünschte Drehmomentwert bestimmt wurde. Die erste ECU 36 berechnet einen Drehmomentskalierwert für die erste ECU 36. Der Drehmomentskalierwert ist gleich einer Differenz von 1 und einem Produkt aus einer Hälfte und der reduzierten Leistungsfähigkeit der zweiten ECU 38, geteilt durch die Leistungsfähigkeit der ersten ECU 36, d. h. TS₁ = (1 - 0,5 * PC₂) / PC₁, wobei TS₁ der Drehmomentskalierwert für die erste ECU 36 ist, PC₂ die Leistungsfähigkeit der zweiten ECU 38 ist und PC₁ die Leistungsfähigkeit der ersten ECU 36 ist. Der Drehmomentskalierwert weist einen Maximalwert von 1 auf. Bei einem ersten Beispiel mit einem gewünschten Drehmomentwert von 5 Nm, einer Leistungsfähigkeit von 1 für die erste ECU 36 und einer Leistungsfähigkeit von 0,25 für die zweite ECU 38 (zum Beispiel aufgrund von V_max < V_{Schwellenwert} in der vorstehenden Tabelle) beträgt der Drehmomentskalierwert für die erste ECU 36 0,875. Bei einem zweiten Beispiel mit einem gewünschten Drehmomentwert von 5 Nm, einer Leistungsfähigkeit von 1 für die erste ECU 36 und einer Leistungsfähigkeit von 0 für die zweite ECU 38 (zum Beispiel aufgrund eines Fehlercodes in der vorstehenden Tabelle) beträgt der Drehmomentskalierwert für die erste ECU 36 1. Nach dem Block 335 geht der Prozess 300 zu dem Block 340 über.
In dem Block 340 stellt die erste ECU 36 dem Lenksystemmotor 34 das Ausgabesignal bereit. Die erste ECU 36 versucht, ein Ausgabesignal mit einem Wert bereitzustellen, der das Produkt des Drehmomentskalierwerts und des gewünschten Drehmomentwerts ist. Wenn die Drehmomentskalierwerte in dem Block 335 nicht modifiziert wurden, stellt die erste ECU 36 dem Lenksystemmotor 34 eine Hälfte des gewünschten Drehmomentwerts bereit. Die Werte der Ausgabesignale sind kleiner als der anhand des Drehmomentskalierwerts gewichtete gewünschte Drehmomentwert, wenn die erste ECU 36 oder die zweite ECU 38 eine reduzierte Leistungsfähigkeit aufweist. Der Wert des Ausgabesignals für jede der ECUs 36, 38 ist ungefähr gleich dem Produkt aus dem gewünschten Drehmomentwert, der jeweiligen Leistungsfähigkeit und dem jeweiligen Drehmomentskalierwert bis zu einem Maximalwert, z. B. 3 Nm. Der Maximalwert kann eine physische Eigenschaft der ersten und der zweiten ECU 36, 38 sein. Wenn der Wert des Ausgabesignals größer als der Maximalwert wäre, z. B. 4,375 Nm, stellt die erste ECU 36 stattdessen ein Ausgabesignal gleich dem Maximalwert bereit. Bei Fortsetzung des ersten Beispiels aus dem Block 335 weist bei einem Drehmomentskalierwert von 0,875 das berechnete Ausgabesignal der ersten ECU 36 einen Wert von 0,875 * 1 * 5 Nm = 4,375 Nm auf, würde der Wert des Ausgabesignals der ersten ECU 36 tatsächlich 3 Nm betragen und würde der Wert des Ausgabesignals der zweiten ECU 38 0,5 * 0,25 * 5 Nm = 0,625 Nm betragen, was ein kombiniertes Ausgabesignal von 3,625 Nm ergibt. Das kombinierte Ausgabesignal weist einen Wert von 3,625 Nm auf, der größer als der Wert des kombinierten Ausgabesignals von 3,125 Nm ohne modifizierte Drehmomentskalierwerte ist und näher an dem gewünschten Drehmoment von 5 Nm liegt. Die Ausgabesignale veranlassen den Lenksystemmotor 34, mit einem Drehmoment von ungefähr 3,625 Nm zu arbeiten, und das Lenksystem 48 ändert entsprechend den Lenkwinkel der Straßenräder 52. Bei Fortsetzung des zweiten Beispiels aus dem Block 335 weist bei einem Drehmomentskalierwert von 1 das berechnete Ausgabesignal der ersten ECU 36 einen Wert von 1 * 1 * 5 Nm = 5 Nm auf, würde der Wert des Ausgabesignals der ersten ECU 36 tatsächlich 3 Nm betragen und würde der Wert des Ausgabesignals der zweiten ECU 38 0,5 * 0 * 5 Nm = 0 Nm betragen, was ein kombiniertes Ausgabesignal von 3 Nm ergibt, das größer als das kombinierte Ausgabesignal von 2,5 Nm ohne modifizierte Drehmomentskalierwerte ist und näher an dem gewünschten Drehmomentwert von 5 Nm liegt. Die Ausgabesignale veranlassen den Lenksystemmotor 34, mit einem Drehmoment von etwa 3 Nm zu arbeiten, und das Lenksystem 48 ändert entsprechend den Lenkwinkel der Straßenräder 52. Nach dem Block 340 endet der Prozess 300.
Die Offenbarung wurde auf veranschaulichende Weise beschrieben und es versteht sich, dass die verwendete Terminologie ihrem Wesen nach beschreibend und nicht einschränkend sein soll. Die Adjektive „erstes“ und „zweites“ werden in der gesamten Schrift als Identifikatoren verwendet und sollen keine Bedeutung, Reihenfolge oder Anzahl angeben. Die Verwendung von „als Reaktion auf“ und „wenn bestimmt wurde“ gibt eine kausale Beziehung an, nicht nur eine rein temporale Beziehung. In Anbetracht der vorstehenden Lehren sind viele Modifikationen und Variationen an der vorliegenden Offenbarung möglich und kann die Offenbarung anders als konkret beschrieben umgesetzt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein System bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen Lenksystemmotor; eine erste ECU und eine zweite ECU, die jeweils elektrisch mit dem Lenksystemmotor verbunden sind; eine Kommunikationsleitung, welche die erste ECU und die zweite ECU direkt kommunikativ verbindet; und ein Gateway-Modul, das die erste ECU kommunikativ mit einem CAN-Bus verbindet und die zweite ECU kommunikativ mit dem CAN-Bus verbindet; wobei die erste ECU dazu programmiert ist, wenn ein Fehler detektiert wurde, einen Fehlercode über die Kommunikationsleitung und über das Gateway-Modul an die zweite ECU zu übertragen; und die zweite ECU dazu programmiert ist, wenn ein Fehler detektiert wurde, einen Fehlercode über die Kommunikationsleitung und über das Gateway-Modul an die erste ECU zu übertragen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die erste ECU dazu programmiert, wenn ein gewünschter Drehmomentwert bestimmt wurde, dem Lenksystemmotor eine Hälfte des gewünschten Drehmomentwerts bereitzustellen, wenn bestimmt wurde, dass beide ECUs eine volle Leistungsfähigkeit aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die zweite ECU dazu programmiert, wenn ein gewünschter Drehmomentwert bestimmt wurde, dem Lenksystemmotor eine Hälfte des gewünschten Drehmomentwerts bereitzustellen, wenn bestimmt wurde, dass beide ECUs eine volle Leistungsfähigkeit aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform gibt ein Fehlercode von einer der ersten oder der zweiten ECU an, dass diese ECU eine reduzierte Leistungsfähigkeit aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die erste ECU ferner dazu programmiert, dem Lenksystemmotor mehr als eine Hälfte des gewünschten Drehmomentwerts bereitzustellen, wenn bestimmt wurde, dass die zweite ECU eine reduzierte Leistungsfähigkeit aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die erste ECU ferner dazu programmiert, einen Drehmomentskalierwert für die erste ECU zu berechnen und dem Lenksystemmotor den Drehmomentskalierwert multipliziert mit dem gewünschten Drehmomentwert bereitzustellen, wenn bestimmt wurde, dass die zweite ECU eine reduzierte Leistungsfähigkeit aufweist, wobei der Drehmomentskalierwert die reduzierte Leistungsfähigkeit der zweiten ECU ausgleicht.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Drehmomentskalierwert einen Maximalwert von 1 auf.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Drehmomentskalierwert gleich einer Differenz von 1 und einem Produkt aus einer Hälfte und der reduzierten Leistungsfähigkeit der zweiten ECU, geteilt durch die Leistungsfähigkeit der ersten ECU.
Gemäß einer Ausführungsform ist die zweite ECU ferner dazu programmiert, dem Lenksystemmotor mehr als eine Hälfte des gewünschten Drehmomentwerts bereitzustellen, wenn bestimmt wurde, dass die erste ECU eine reduzierte Leistungsfähigkeit aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform gibt eine Temperatur der zweiten ECU über einem Temperaturschwellenwert eine reduzierte Leistungsfähigkeit an.
Gemäß einer Ausführungsform gibt eine maximale Spannung von einem Anschluss der zweiten ECU unter einem Spannungsschwellenwert eine reduzierte Leistungsfähigkeit an.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Lenksystemmotor ein sechsphasiger Elektromotor.
Gemäß einer Ausführungsform ist die erste ECU elektrisch mit einem Satz von drei Spulenpaaren des Lenksystemmotors verbunden und ist die zweite ECU elektrisch mit einem Satz der anderen drei Spulenpaare des Lenksystemmotors verbunden.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Lenksystemmotor ein Steer-by-Wire-Drehmomentaktor.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Lenksystemmotor ein elektrischer Servolenkmotor.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Kommunikationsleitung eine Intermikrokommunikationsleitung.

Claims

System, umfassend: einen Lenksystemmotor; eine erste ECU und eine zweite ECU, die jeweils elektrisch mit dem Lenksystemmotor verbunden sind; eine Kommunikationsleitung, welche die erste ECU und die zweite ECU direkt kommunikativ verbindet; und ein Gateway-Modul, das die erste ECU kommunikativ mit einem CAN-Bus verbindet und die zweite ECU kommunikativ mit dem CAN-Bus verbindet; wobei die erste ECU dazu programmiert ist, wenn ein Fehler detektiert wurde, einen Fehlercode über die Kommunikationsleitung und über das Gateway-Modul an die zweite ECU zu übertragen; und die zweite ECU dazu programmiert ist, wenn ein Fehler detektiert wurde, einen Fehlercode über die Kommunikationsleitung und über das Gateway-Modul an die erste ECU zu übertragen.
System nach Anspruch 1, wobei die erste ECU dazu programmiert ist, wenn ein gewünschter Drehmomentwert bestimmt wurde, dem Lenksystemmotor eine Hälfte des gewünschten Drehmomentwerts bereitzustellen, wenn bestimmt wurde, dass beide ECUs eine volle Leistungsfähigkeit aufweisen.
System nach Anspruch 2, wobei die zweite ECU dazu programmiert ist, wenn ein gewünschter Drehmomentwert bestimmt wurde, dem Lenksystemmotor eine Hälfte des gewünschten Drehmomentwerts bereitzustellen, wenn bestimmt wurde, dass beide ECUs eine volle Leistungsfähigkeit aufweisen.
System nach Anspruch 2, wobei ein Fehlercode von einer der ersten und der zweiten ECU angibt, dass diese ECU eine reduzierte Leistungsfähigkeit aufweist.
System nach Anspruch 4, wobei die erste ECU ferner dazu programmiert ist, dem Lenksystemmotor mehr als eine Hälfte des gewünschten Drehmomentwerts bereitzustellen, wenn bestimmt wurde, dass die zweite ECU eine reduzierte Leistungsfähigkeit aufweist.
System nach Anspruch 5, wobei die erste ECU ferner dazu programmiert ist, einen Drehmomentskalierwert für die erste ECU zu berechnen und dem Lenksystemmotor den Drehmomentskalierwert multipliziert mit dem gewünschten Drehmomentwert bereitzustellen, wenn bestimmt wurde, dass die zweite ECU eine reduzierte Leistungsfähigkeit aufweist, wobei der Drehmomentskalierwert die reduzierte Leistungsfähigkeit der zweiten ECU ausgleicht.
System nach Anspruch 6, wobei der Drehmomentskalierwert einen Maximalwert von 1 aufweist.
System nach Anspruch 6, wobei der Drehmomentskalierwert gleich einer Differenz von 1 und einem Produkt aus einer Hälfte und der reduzierten Leistungsfähigkeit der zweiten ECU, geteilt durch die Leistungsfähigkeit der ersten ECU, ist.
System nach Anspruch 5, wobei die zweite ECU ferner dazu programmiert ist, dem Lenksystemmotor mehr als eine Hälfte des gewünschten Drehmomentwerts bereitzustellen, wenn bestimmt wurde, dass die erste ECU eine reduzierte Leistungsfähigkeit aufweist.
System nach Anspruch 5, wobei eine Temperatur der zweiten ECU über einem Temperaturschwellenwert eine reduzierte Leistungsfähigkeit angibt.
System nach Anspruch 5, wobei eine maximale Spannung von einem Anschluss der zweiten ECU unter einem Spannungsschwellenwert eine reduzierte Leistungsfähigkeit angibt.
System nach Anspruch 1, wobei der Lenksystemmotor ein Steer-by-Wire-Drehmomentaktor ist.
System nach Anspruch 1, wobei der Lenksystemmotor ein elektrischer Servolenkmotor ist.
System nach einem der Ansprüche 1-13, wobei der Lenksystemmotor ein sechsphasiger Elektromotor ist.
System nach Anspruch 14, wobei die erste ECU elektrisch mit einem Satz von drei Spulenpaaren des Lenksystemmotors verbunden ist und die zweite ECU elektrisch mit einem Satz der anderen drei Spulenpaare des Lenksystemmotors verbunden ist.