DE102021206388A1 - Control device for controlling an electric motor of a motor vehicle steering system - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zur Ansteuerung eines Elektromotors (5) einer Kraftfahrzeuglenkung (1) umfassend einen Stromversorgungspfad (12) zur Versorgung der Steuervorrichtung (10) mit elektrischen Strom aus einer Spannungsquelle (11), einen an den Stromversorgungspfad (12) angeschlossenen Wechselrichter (13) zur elektronisch kommutierten Ansteuerung des Elektromotors (5) an einem Ausgang (14) der Steuervorrichtung (10), einen Motorcontroller (15) und eine Gate-Treiber-Einheit (16, 16') zur Ansteuerung des Wechselrichters (13) in Abhängigkeit von einem Fahrerlenkwunsch (17), einen zu dem Wechselrichter (13) parallel geschalteten Kondensator (18) zur Stabilisierung der in dem Stromversorgungspfad (12) im Betrieb der Steuervorrichtung (10) anliegenden Versorgungsspannung, eine zu dem Kondensator (18) in Reihe geschaltete Strommesseinrichtung (19) und eine zu dem Kondensator (19) in Reihe geschaltete Schalteinrichtung (20), wobei die Steuervorrichtung (10) einen separaten Mikrocontroller (22) zur Ansteuerung der Schalteinrichtung (20) mit zumindest einem Eingang (221) und einem Ausgang (222) umfasst, wobei dem Eingang (221) ein durch die Strommesseinrichtung (19) aufgenommenes Strommesssignal (21, 21') zuführbar ist und der Mikrocontroller (22) dazu ausgebildet ist, an dem Ausgang (222) in Abhängigkeit von dem Strommesssignal (21, 21') ein Schaltsignal (23) auszugeben, welches der Schalteinrichtung (20) zuführbar ist..The invention relates to a control device for controlling an electric motor (5) of a motor vehicle steering system (1), comprising a power supply path (12) for supplying the control device (10) with electric current from a voltage source (11), an inverter ( 13) for electronically commutated control of the electric motor (5) at an output (14) of the control device (10), a motor controller (15) and a gate driver unit (16, 16') for controlling the inverter (13) as a function a driver steering request (17), a capacitor (18) connected in parallel with the inverter (13) to stabilize the supply voltage present in the power supply path (12) when the control device (10) is in operation, a current measuring device connected in series with the capacitor (18). (19) and to the capacitor (19) connected in series switching device (20), wherein the control device (10) has a separa th microcontroller (22) for controlling the switching device (20) with at least one input (221) and one output (222), wherein the input (221) can be supplied with a current measurement signal (21, 21') picked up by the current measurement device (19). and the microcontroller (22) is designed to output a switching signal (23) at the output (222), depending on the current measurement signal (21, 21'), which can be fed to the switching device (20).

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zur Ansteuerung eines Elektromotors einer Kraftfahrzeuglenkung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a control device for controlling an electric motor of a motor vehicle steering system according to the preamble of claim 1.

Eine gattungsgemäße Steuervorrichtung ist aus DE 10 2019 200 091 A1 bekannt.A generic control device is off DE 10 2019 200 091 A1 famous.

Die bekannte Steuervorrichtung weist einen Schutzmechanismus auf, um die Steuervorrichtung im Falle eines Kurzschlusses innerhalb der Steuervorrichtung von der angeschlossenen Spannungsquelle zu trennen. Ein solcher Schutzmechanismus ist insbesondere von Vorteil, wenn die Steuervorrichtung unabhängig vom Stromnetz durch eine mobile Spannungsquelle, wie beispielsweise eine Batterie, gespeist wird. So kann ein Kurzschluss in einem Steuergerät einer Kraftfahrzeuglenkung, zu einem Abfall der Spannung der Fahrzeugbatterie führen und diese innerhalb kurzer Zeit so weit entladen, dass auch die übrigen elektrischen Komponenten des Bordnetzes nicht mehr ordnungsgemäß betrieben werden können.The known control device has a protective mechanism in order to separate the control device from the connected voltage source in the event of a short circuit within the control device. Such a protective mechanism is particularly advantageous if the control device is powered by a mobile voltage source, such as a battery, independently of the mains power supply. A short circuit in a control unit of a motor vehicle steering system can lead to a drop in the voltage of the vehicle battery, which can be discharged to such an extent within a short time that the other electrical components of the vehicle electrical system can no longer be operated properly.

Steuervorrichtungen zur Ansteuerung des Elektromotors eines Lenkstellers einer Kraftfahrzeuglenkung weisen üblicherweise einen Wechselrichter zur phasenrichtigen, elektronischen Kommutierung der von der Spannungsquelle bereitgestellten Gleichspannung auf. Die Steuervorrichtungen umfassen ferner üblicherweise mindestens einen dazu parallel geschalteten Kondensator, um den schnell schwankenden Strombedarf des Wechselrichters zu decken.Control devices for controlling the electric motor of a steering actuator of a motor vehicle steering system usually have an inverter for in-phase, electronic commutation of the DC voltage provided by the voltage source. The control devices also usually include at least one capacitor connected in parallel therewith in order to cover the rapidly fluctuating current demand of the inverter.

Fehlerzustände dieser Kondensatoren können zu gravierenden Einschränkungen bei der Bedienbarkeit der Kraftfahrzeuglenkung führen und stellen daher ein nicht unerhebliches Risiko für die Insassen des Fahrzeugs dar. Grundsätzlich sind 3 Fehlerzustände der Kondensatoren denkbar: Kurzschluss, Unterbrechung des Stromkreises und veränderte Kapazität. Error states of these capacitors can lead to serious limitations in the usability of the motor vehicle steering and therefore represent a not inconsiderable risk for the occupants of the vehicle. In principle, 3 error states of the capacitors are conceivable: short circuit, interruption of the circuit and changed capacity.

Während die letzteren beiden Fehlerzustände eine verbleibende Restfunktionalität des Elektromotors zulassen und auch durch die Software des Motorcontrollers leicht detektiert werden können, führt ein Kurzschluss des Kondensators zu einem Blockieren bzw. einem Bremsmoment des Elektromotors, da der Kondensator eine direkte Verbindung zwischen den Polen der Spannungsquelle herstellt und den Elektromotor kurzschließt. Um die Blockierung des Elektromotors aufzuheben und eine Entladung der Fahrzeugbatterie zu verhindern, wird ein Schutzmechanismus in der Steuervorrichtung benötigt, der diese Fehler zu detektieren darauf reagieren kann, indem der betroffene Kondensator durch Öffnen eines Schaltelementes von der Spannungsquelle getrennt wird.While the latter two error states allow the electric motor to remain functional and can also be easily detected by the motor controller software, a short circuit in the capacitor leads to a blocking or braking torque of the electric motor, since the capacitor establishes a direct connection between the poles of the voltage source and short-circuits the electric motor. In order to unblock the electric motor and prevent the vehicle battery from discharging, a protective mechanism is required in the control device, which can react to detecting these errors by isolating the affected capacitor from the voltage source by opening a switching element.

Bei der Auswahl des Schaltelements und dessen Ansteuerung ist zu berücksichtigen, dass die entstehenden Kurzschlussströme innerhalb von einem Zeitraum von etwa 100 µs eine Größenordnung von 1000 A erreichen können. Es können daher entweder Schaltelemente Verwendung finden, die für derart große Ströme ausgelegt sind, oder es muss durch die Ansteuerung der Schaltelemente sichergestellt werden, dass das Schaltelement öffnet, bevor der Kurzschlussstrom den maximalen Schaltstrom des Schaltelements übersteigt. Beispielsweise können MOSFETs nicht mehr geöffnet werden sobald der Kurzschlussstrom den Lawinenstrompegel des MOSFETs übersteigt.When selecting the switching element and its control, it must be taken into account that the resulting short-circuit currents can reach a magnitude of 1000 A within a period of around 100 µs. Therefore, either switching elements designed for such high currents can be used, or the activation of the switching elements must ensure that the switching element opens before the short-circuit current exceeds the maximum switching current of the switching element. For example, MOSFETs can no longer be opened once the short-circuit current exceeds the avalanche current level of the MOSFET.

In DE 10 2019 200 091 A1 werden MOSFETs oder IGBTs als Schaltelement eingesetzt. Um eine ausreichend schnelle Ansteuerung der Schaltelemente zu gewährleisten, ist die Ansteuerung des Schaltelements als hartverdrahtete Schaltung aus Einzelbauelementen realisiert. Nachteilig sind die hohe Komplexität und der Platzbedarf dieser Schaltung bei der Herstellung, sowie die geringe Flexibilität im Betrieb hartverdrahteter Steuerschaltungen.In DE 10 2019 200 091 A1 MOSFETs or IGBTs are used as switching elements. In order to ensure sufficiently rapid activation of the switching elements, the activation of the switching element is implemented as a hard-wired circuit made up of individual components. Disadvantages are the high complexity and the space requirement of this circuit during production, as well as the low flexibility in the operation of hard-wired control circuits.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steuervorrichtung zur Ansteuerung eines Elektromotors einer Kraftfahrzeuglenkung anzugeben, die reaktionsschnell und flexibel den Stromfluss in einem zu dem Wechselrichter der Steuervorrichtung parallel geschalteten Kondensator überwachen kann und zugleich einfach und kompakt aufgebaut ist.The object of the present invention is to specify a control device for controlling an electric motor of a motor vehicle steering system that can react quickly and flexibly to monitor the current flow in a capacitor connected in parallel with the inverter of the control device and is also simple and compact in design.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Steuervorrichtung zur Ansteuerung eines Elektromotors einer Kraftfahrzeuglenkung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.This object is achieved by a control device for controlling an electric motor of a motor vehicle steering system with the features of claim 1.

Hierdurch wird eine Steuervorrichtung zur Ansteuerung eines Elektromotors einer Kraftfahrzeuglenkung geschaffen, die einen Stromversorgungspfad zur Versorgung der Steuervorrichtung mit elektrischen Strom aus einer Spannungsquelle, einen an den Stromversorgungspfad angeschlossenen Wechselrichter zur elektronisch kommutierten Ansteuerung des Elektromotors an einem Ausgangsanschluss der Steuervorrichtung und einen Motorcontroller sowie eine Gate-Treiber-Einheit zur Ansteuerung des Wechselrichters in Abhängigkeit von einem Fahrerlenkwunsch umfasst. Die Steuervorrichtung weist ferner einen zu dem Wechselrichter parallel geschalteten Kondensator zur Stabilisierung der in dem Stromversorgungspfad im Betrieb der Steuervorrichtung anliegenden Versorgungsspannung, eine zu dem Kondensator in Reihe geschaltete Strommesseinrichtung und eine zu dem Kondensator in Reihe geschaltete Schalteinrichtung auf. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Steuervorrichtung ferner einen separaten Mikrocontroller zur Ansteuerung der Schalteinrichtung mit zumindest einem Eingang und einem Ausgang umfasst, wobei dem Eingang ein durch die Strommesseinrichtung aufgenommenes Strommesssignal zuführbar ist. Der Mikrocontroller ist dazu ausgebildet, an dem Ausgang in Abhängigkeit von dem Strommesssignal ein Schaltsignal auszugeben, welches der Schalteinrichtung zuführbar ist.This creates a control device for controlling an electric motor of a motor vehicle steering system, which has a power supply path for supplying the control device with electric power from a voltage source, an inverter connected to the power supply path for electronically commutated control of the electric motor at an output terminal of the control device, and a motor controller and a gate Includes driver unit for controlling the inverter depending on a driver's steering request. The control device also has a capacitor connected in parallel with the inverter for stabilizing the supply voltage present in the power supply path during operation of the control device, a current measuring device connected in series with the capacitor, and a current measuring device connected in series with the capacitor gate switching device connected in series. According to the invention, it is provided that the control device also includes a separate microcontroller for controlling the switching device with at least one input and one output, wherein a current measurement signal picked up by the current measurement device can be supplied to the input. The microcontroller is designed to output a switching signal at the output as a function of the current measurement signal, which can be fed to the switching device.

Durch das Vorsehen eines dezidierten Mikrocontrollers für die Ansteuerung der Schalteinrichtung ist es möglich, eine ausreichend geringe Reaktionszeit der Steuervorrichtung sicherzustellen, um einen Kurzschlussstrom durch den Kondensator im Fehlerfalle frühzeitig zu unterbrechen. Gleichzeitig wird die Anzahl zusätzlich erforderlicher Einzelbauelemente für die Ansteuerung der Schalteinrichtung deutlich reduziert. Die Verwendung des gesonderten Mikrocontrollers für die Ansteuerung der Schalteinrichtung weist gegenüber einer Implementierung derselben Funktionalität innerhalb des Motorcontrollers ferner den Vorteil auf, dass eine Anpassung der Leistungsfähigkeit des Motorcontrollers zur Sicherstellung der für die zuverlässige Unterbrechung der Kurzschlussströme erforderlichen Reaktionszeit, entfällt. Durch die Möglichkeit einer softwareseitigen Modifikation der Signalverarbeitung im Mikrocontroller sind zudem flexible Betriebsszenarien für die Stromüberwachung im Kondensator, beispielsweise eine Strombegrenzung während eines Einschaltvorgangs realisierbar.By providing a dedicated microcontroller for driving the switching device, it is possible to ensure a sufficiently short response time of the control device in order to interrupt a short-circuit current through the capacitor at an early stage in the event of a fault. At the same time, the number of individual components additionally required for controlling the switching device is significantly reduced. The use of the separate microcontroller for controlling the switching device also has the advantage over an implementation of the same functionality within the motor controller that there is no need to adapt the performance of the motor controller to ensure the response time required for reliable interruption of the short-circuit currents. The possibility of modifying the signal processing in the microcontroller by software also makes it possible to implement flexible operating scenarios for current monitoring in the capacitor, for example current limitation during a switch-on process.

Vorzugsweise wird die Schalteinrichtung in der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung durch ein Halbleiter-Schaltelement, wie beispielsweise ein MOSFET oder IGBT, gebildet.The switching device in the control device according to the invention is preferably formed by a semiconductor switching element, such as a MOSFET or IGBT.

In bevorzugten Ausführungsformen weist der Mikrocontroller eine geringere Verarbeitungsbreite und/oder eine geringere Taktzeit auf als der Motorcontroller. Zur Erfüllung der Aufgabe, den Stromfluss im Kondensator zu überwachen, kann bereits ein Mikrocontroller mit einer im Vergleich zum Motorcontroller geringeren Verarbeitungsbreite, von beispielsweise 8 Bit, eingesetzt werden. Die geringere Verarbeitungsbreite ermöglicht geringere Taktzeiten bei vergleichsweise einfachem Chip-Design. Durch den Einsatz eines solchen Mikrocontrollers wird daher eine schnellere, einfachere und robustere Überwachung der Kondensatorströme in der Steuervorrichtung erreicht.In preferred embodiments, the microcontroller has a smaller processing width and/or a smaller cycle time than the motor controller. To fulfill the task of monitoring the current flow in the capacitor, a microcontroller with a smaller processing width than the motor controller, for example 8 bits, can already be used. The narrower processing width enables shorter cycle times with a comparatively simple chip design. The use of such a microcontroller therefore results in faster, simpler and more robust monitoring of the capacitor currents in the control device.

In bevorzugten Ausführungsformen ist der Mikrocontroller dazu ausgebildet, als Schaltsignal einen Öffnungsbefehl an die Schalteinrichtung auszugeben, wenn das Strommesssignal einen vorgebbaren Schwellenwert überschreitet. In diesen Ausführungsformen ist eine Überwachung auf Kurzschlussfehler des Kondensators in der Steuervorrichtung implementiert. Vorteilhaft ist, dass der Schwellenwert durch die Verwendung eines Mikrocontrollers, beispielsweise softwareseitig, anpassbar sein kann. So kann der Schwellenwert beispielsweise durch den Motorcontroller vorgebbar sein. Durch Vorgabe eines sehr hohen bzw. unendlichen Schwellenwertes kann die Kurzschlussüberwachung beispielsweise auch temporär ausgeschaltet werden.In preferred embodiments, the microcontroller is designed to output an opening command to the switching device as a switching signal when the current measurement signal exceeds a definable threshold value. In these embodiments, monitoring for short-circuit faults in the capacitor is implemented in the control device. It is advantageous that the threshold value can be adjusted by using a microcontroller, for example in terms of software. For example, the threshold value can be specified by the motor controller. Short-circuit monitoring can also be switched off temporarily, for example, by specifying a very high or infinite threshold value.

Insbesondere ist es bevorzugt, wenn der Mikrocontroller dazu ausgebildet ist, vor der Ausgabe des Öffnungsbefehls die Überschreitung des Schwellenwertes anhand von mindestens zwei aufeinander folgenden Auswertungen des Strommesssignals festzustellen. Beispielsweis kann eine Filterung von Störimpulsen vorgesehen sein, die bevorzugt auf Basis von zwei bis fünf Auswertungen des Strommesssignals erfolgt. Auf diese Weise können zufällige temporäre Überschreitungen des Schwellenwertes von echten Fehlerereignissen unterschieden werden, wodurch die Robustheit der Steuerung erhöht ist.In particular, it is preferred if the microcontroller is designed to determine whether the threshold value has been exceeded on the basis of at least two consecutive evaluations of the current measurement signal before the opening command is output. For example, interference pulses can be filtered, which preferably takes place on the basis of two to five evaluations of the current measurement signal. In this way, accidental temporary violations of the threshold value can be distinguished from real error events, which increases the robustness of the control.

Vorzugsweise ist der Mikrocontroller mit einer Reaktionszeit für die Ausgabe des Öffnungsbefehls ausgebildet, die kleiner als 20 µs, bevorzugt kleiner als 15 µs, ist. Durch das Vorsehen einer Reaktionszeit in diesem Bereich wird sichergestellt, dass noch keine nennenswerte Entladung der Spannungsquelle und/oder Blockierung des Elektromotors erfolgt. Ferner ist eine solche Reaktionszeit in Verbindung mit MOSFETs als Schaltelementen vorteilhaft, da der Kurzschlussstrom in dieser Reaktionszeit regelmäßig noch nicht zum Eintritt eines Lawineneffekts im MOSFET ausreicht.The microcontroller is preferably designed with a response time for the output of the opening command that is less than 20 μs, preferably less than 15 μs. By providing a response time in this range, it is ensured that there is still no significant discharge of the voltage source and/or blocking of the electric motor. Such a response time is also advantageous in connection with MOSFETs as switching elements, since the short-circuit current in this response time is regularly not yet sufficient for an avalanche effect to occur in the MOSFET.

In bevorzugten Ausführungsformen ist der Strommesseinrichtung und dem Mikrocontroller ein Signalverstärker zur Verstärkung des Strommesssignals zwischengeschaltet. Durch eine angepasste Verstärkung des Strommesssignals kann ein verstärktes Strommesssignal erzeugt werden, dass einem zulässigen Spannungsbereich am Eingang des Mikrocontrollers angepasst ist.In preferred embodiments, a signal amplifier for amplifying the current measurement signal is connected between the current measurement device and the microcontroller. An amplified current measurement signal that is adapted to a permissible voltage range at the input of the microcontroller can be generated by an adapted amplification of the current measurement signal.

Besonders bevorzugt ist der Signalverstärker in der Gate-Treiber-Einheit angeordnet. Dadurch werden vorhandene Bauteil-Funktionalitäten der Gate-Treiber-Einheit vorteilhaft ausgenutzt und die Anzahl zusätzlicher Einzelbauteile verringert. Die Robustheit der Steuervorrichtung wird weiter erhöht.The signal amplifier is particularly preferably arranged in the gate driver unit. As a result, existing component functionalities of the gate driver unit are advantageously utilized and the number of additional individual components is reduced. The robustness of the control device is further increased.

Vorzugsweise ist ferner mindestens ein Verstärkungsparameter des Signalverstärkers durch den Motorcontroller einstellbar. Beispielsweise kann die Verstärkung des Signalverstärkers im Rahmen eines Funktionstests der Kurzschlussüberwachung erhöht werden, um zu erreichen, dass der Mikrocontroller schon bei gewöhnlichen Ladeströmen des Kondensators ein Schaltsignal an die Schalteinrichtung ausgibt. Ein solcher Funktionstest kann beispielsweise beim Einschalten der Steuervorrichtung durchgeführt werden.Furthermore, at least one amplification parameter of the signal amplifier can preferably be set by the motor controller. For example, the amplification of the signal amplifier as part of a function test of the short-circuit monitoring be increased in order to ensure that the microcontroller emits a switching signal to the switching device even with normal charging currents of the capacitor. Such a function test can be carried out, for example, when the control device is switched on.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich, wenn der Mikrocontroller dazu ausgebildet ist, als Schaltsignal ein pulsweitenmoduliertes Signal an die Schalteinrichtung auszugeben, um einen Stromfluss im Kondensator zu begrenzen. Auch bei normaler Funktion des Kondensators entstehen, insbesondere beim Einschalten der Kraftfahrzeuglenkung, hohe Ladeströme am Kondensator. Diese hohen Ströme können im Laufe der Zeit Schäden oder Alterungserscheinungen am Kondensator verursachen, die die Lebensdauer des Kondensators reduzieren. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, den Stromfluss im Kondensator mittels eines pulsweitenmodulierten Schaltsignals zu begrenzen. Beispielsweise kann der Mikrocontroller die Schalteinrichtung nach dem Einschalten der Kraftfahrzeuglenkung für einen vorbestimmten Zeitraum mit einem pulsweitenmodulierten Schaltsignal mit vorgegebenem Tastgrad beaufschlagen, um den Einschaltstrom zu begrenzen. Alternativ oder zusätzlich ist auch eine Regelung des Kondensatorstroms durch Anpassung des Tastgrads des pulsweitenmodulierten Signals abhängig von einer Abweichung des Strommesssignals von einem Sollwert denkbar.Further advantages of the invention arise when the microcontroller is designed to output a pulse width modulated signal to the switching device as the switching signal in order to limit a current flow in the capacitor. Even when the capacitor is functioning normally, particularly when the motor vehicle steering system is switched on, high charging currents occur at the capacitor. These high currents can cause damage or deterioration of the capacitor over time, reducing the life of the capacitor. For this reason it is advantageous to limit the current flow in the capacitor using a pulse width modulated switching signal. For example, after the motor vehicle steering system has been switched on, the microcontroller can apply a pulse-width-modulated switching signal with a predetermined duty cycle to the switching device for a predetermined period of time in order to limit the inrush current. Alternatively or additionally, it is also conceivable to regulate the capacitor current by adjusting the duty cycle of the pulse-width-modulated signal as a function of a deviation of the current measurement signal from a target value.

In einigen Ausführungsformen liegen die Einschaltdauern des pulsweitenmodulierten Signals im Bereich von 5 µs bis 75 µs, bevorzugt im Bereich von 10µs bis 60 µs, besonders bevorzugt im Bereich von 20 µs bis 50 µs.In some embodiments, the duty cycle of the pulse width modulated signal is in the range from 5 μs to 75 μs, preferably in the range from 10 μs to 60 μs, particularly preferably in the range from 20 μs to 50 μs.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.Further configurations of the invention can be found in the following description and the dependent claims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

  • 1 zeigt schematisch eine Kraftfahrzeuglenkung mit einer erfindungsgemäßen elektronischen Steuervorrichtung zur Ansteuerung eines Elektromotors des Lenkstellers der Kraftfahrzeuglenkung,
  • 2 zeigt schematisch den Aufbau der Steuervorrichtung gemäß 1 in einer Detaildarstellung,
  • 3 zeigt schematisch Zeitverläufe von in der Steuervorrichtung während eines Kurzschlussfehlers des Kondensators auftretenden Strömen und Spannungen.
The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments illustrated in the attached figures.
  • 1 shows schematically a motor vehicle steering system with an electronic control device according to the invention for controlling an electric motor of the steering actuator of the motor vehicle steering system,
  • 2 shows schematically the structure of the control device according to FIG 1 in a detail view,
  • 3 shows diagrammatically time curves of currents and voltages occurring in the control device during a short-circuit fault in the capacitor.

In 1 ist schematisch der Aufbau einer Kraftfahrzeuglenkung 1 gezeigt. Die Kraftfahrzeuglenkung 1 weist ein als Lenkrad ausgebildetes Lenkeingabemittel 3 auf, welches über eine Lenkwelle 2 mit einem Lenkeingabesensor 4 verbunden ist. Der Lenkeingabesensor 4 ist zur Bestimmung eines vom Fahrer eingegebenen Fahrerlenkwunsches 17 ausgebildet. Der Fahrerlenkwunsch 17 wird beispielsweise anhand des Lenkradwinkels und/oder Lenkmoments bestimmt. Die Lenkwelle 2 erstreckt sich bis zu einem Lenkgetriebe 7, in welchem die Lenkeingabe in eine entsprechende Translation einer Zahnstange 6 umgesetzt wird. Die Translationen der Zahnstange 6 werden über Spurstangen 9 auf gelenkte Räder 8 übertragen, um den durch die Lenkeingabe vorgegebenen Radlenkwinkel der Räder 8 einzustellen. Zur Unterstützung bei der Einstellung des gewünschten Radlenkwinkels greift ein Elektromotor 5 als Lenksteller an der Lenkwelle 2 - oder in alternativen Ausführungsformen an der Zahnstange - an. Der Elektromotor 5 wird in Abhängigkeit von dem vom Lenkeingabesensor 4 aufgenommenen Fahrerlenkwunsch 17 durch eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung 10 angesteuert.In 1 the structure of a motor vehicle steering system 1 is shown schematically. The motor vehicle steering system 1 has a steering input means 3 designed as a steering wheel, which is connected to a steering input sensor 4 via a steering shaft 2 . The steering input sensor 4 is designed to determine a driver's steering request 17 input by the driver. The driver's steering request 17 is determined, for example, based on the steering wheel angle and/or the steering torque. The steering shaft 2 extends to a steering gear 7, in which the steering input is converted into a corresponding translation of a rack 6. The translations of the toothed rack 6 are transmitted to steered wheels 8 via tie rods 9 in order to set the wheel steering angle of the wheels 8 predetermined by the steering input. To support the setting of the desired wheel steering angle, an electric motor 5 acts as a steering actuator on the steering shaft 2—or, in alternative embodiments, on the rack. The electric motor 5 is controlled by a control device 10 according to the invention as a function of the driver's steering request 17 recorded by the steering input sensor 4 .

Die Steuervorrichtung 10 ist mit einer Spannungsquelle 11 zur Stromversorgung verbunden. Die Spannungsquelle 11 ist in der Regel als eine Fahrzeugbatterie ausgebildet. Zur Kommunikation mit einer übergeordneten Fahrzeugsteuerung und/oder anderen Fahrzeugkomponenten kann eine weitere Eingangsleitung an der Steuervorrichtung 10 vorgesehen sein, die beispielsweise als ein Fahrzeugbus 26 ausgebildet sein kann. Auch die Übertragung des Fahrerlenkwunsches 17 an die Steuervorrichtung kann alternativ oder zusätzlich über einen Fahrzeugbus erfolgen.The control device 10 is connected to a voltage source 11 for power supply. The voltage source 11 is usually designed as a vehicle battery. For communication with a higher-level vehicle controller and/or other vehicle components, a further input line can be provided on control device 10, which can be embodied as a vehicle bus 26, for example. Alternatively or additionally, the driver's steering request 17 can also be transmitted to the control device via a vehicle bus.

In 1 ist beispielhaft eine elektromechanische Kraftfahrzeuglenkung dargestellt. Es versteht sich, dass die Erfindung in gleicher Weise auch in anderen Fahrzeuglenkungen, beispielsweise einer Steer-by-Wire-Lenkung eingesetzt werden kann.In 1 an electromechanical motor vehicle steering system is shown as an example. It goes without saying that the invention can also be used in the same way in other vehicle steering systems, for example a steer-by-wire steering system.

2 zeigt schematisch den Aufbau der Steuervorrichtung 10 zur Ansteuerung des Elektromotors 5 der Kraftfahrzeuglenkung 1 (vgl. 1). Dies Steuervorrichtung 10 umfasst einen Stromversorgungspfad 12 zur Versorgung der Steuervorrichtung 10 mit elektrischen Strom aus der Spannungsquelle 11. 2 shows schematically the structure of the control device 10 for controlling the electric motor 5 of the motor vehicle steering system 1 (cf. 1 ). This control device 10 includes a power supply path 12 for supplying the control device 10 with electrical power from the voltage source 11.

Der Stromversorgungspfad 12 weist einen mit der Spannungsquelle 11 verbundenen Hauptzweig 12.1 auf, der sich in einen Wechselrichter-Zweig 12.2 zur Versorgung eines an den Stromversorgungspfad 12 angeschlossenen Wechselrichter 13 und einen Kondensator-Zweig 12.3 verzweigt, welcher einen zu dem Wechselrichter 13 parallel geschalteten Kondensator 18 versorgt.The power supply path 12 has a main branch 12.1 connected to the voltage source 11, which branches into an inverter branch 12.2 for supplying an inverter 13 connected to the power supply path 12 and a capacitor branch 12.3, which has a capacitor 18 provided.

Der Wechselrichter 13 ist vorgesehen zur elektronisch kommutierten Ansteuerung des Elektromotors 5, der an einem Ausgangsanschluss 14 der Steuervorrichtung 10 anschließbar ist. Zur Ansteuerung des Wechselrichters 13 in Abhängigkeit von dem Fahrerlenkwunsch 26 umfasst die Steuervorrichtung einen, üblicherweise als Mikrocontroller ausgebildeten, Motorcontroller 15 und eine Gate-Treiber-Einheit 16.The inverter 13 is provided for the electronically commutated control of the electric motor 5, which can be connected to an output connection 14 of the control device 10. To control the inverter 13 as a function of the driver's steering request 26, the control device comprises a motor controller 15, usually embodied as a microcontroller, and a gate driver unit 16.

Die Gate-Treiber-Einheit 16 dient der Ansteuerung von Schaltelementen im Wechselrichter in Abhängigkeit von Vorgaben des Motorcontrollers 15. Die Schaltelemente im Wechselrichter sind typischerweise als MOSFETs ausgebildet, zu deren Schaltung die jeweilige Gate-Elektrode umgeladen werden muss. Die Gate-Treiber-Einheit 16 beaufschlagt die Schaltelemente hierfür zum vorgesehenen Schaltzeitpunkt mit den erforderlichen Spannungen/Strömen. Ferner umfasst die Gate-Treiber-Einheit 16 vorzugsweise zumindest eine Signalverarbeitungseinrichtung, um Strommesssignale einer Strommesseinrichtung 25 aufzunehmen, welche die durch die Phasen des Elektromotors fließenden Ströme erfasst. Die verarbeiteten Strommesssignale werden dem Motorcontroller 15 für die Motorsteuerung zur Verfügung gestellt.The gate driver unit 16 is used to control switching elements in the inverter as a function of specifications from the motor controller 15. The switching elements in the inverter are typically designed as MOSFETs, for which the respective gate electrode must be charged in reverse order. For this purpose, the gate driver unit 16 applies the required voltages/currents to the switching elements at the intended switching time. Furthermore, the gate driver unit 16 preferably comprises at least one signal processing device in order to receive current measurement signals from a current measurement device 25 which detects the currents flowing through the phases of the electric motor. The processed current measurement signals are made available to the motor controller 15 for motor control.

Der Kondensator 18 dient zur Stabilisierung der in dem Stromversorgungspfad 12 im Betrieb der Steuervorrichtung 10 anliegenden Versorgungsspannung. Zu dem Kondensator 18 in Reihe geschaltet sind eine Strommesseinrichtung 19 und eine Schalteinrichtung 20. Die Schalteinrichtung 20 ist vorzugsweise durch ein MOSFET oder IGBT gebildet. Die Strommesseinrichtung ist beispielsweise als ein Shunt-Widerstand ausgebildet.The capacitor 18 is used to stabilize the supply voltage present in the power supply path 12 when the control device 10 is in operation. A current measuring device 19 and a switching device 20 are connected in series with the capacitor 18. The switching device 20 is preferably formed by a MOSFET or IGBT. The current measuring device is in the form of a shunt resistor, for example.

In 2 ist die Schalteinrichtung 20 im Kondensator-Zweig 12.3 dem Kondensator 18 nachgeordnet. Es versteht sich, dass die Schalteinrichtung 20 in anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung an einer beliebigen anderen Stelle im Kondensator-Zweig 12.3 oder auch im Hauptzweig 12.1 angeordnet sein kann.In 2 the switching device 20 is arranged downstream of the capacitor 18 in the capacitor branch 12.3. It goes without saying that the switching device 20 in other exemplary embodiments of the invention can be arranged at any other point in the capacitor branch 12.3 or in the main branch 12.1.

Zur Ansteuerung der Schalteinrichtung 20 weist die Steuervorrichtung 10 einen separaten, von dem Motorcontroller 15 unabhängigen Mikrocontroller 22 auf. Der Mikrocontroller 22 hat zumindest einen Eingang 221 und einen Ausgang 222. Dem Eingang 221 ist ein durch die Strommesseinrichtung 19 aufgenommenes Strommesssignal 21' zuführbar. Der Mikrocontroller 22 ist ferner dazu ausgebildet, an seinem Ausgang 222 in Abhängigkeit von dem Strommesssignal 21' ein Schaltsignal 23 auszugeben, welches der Schalteinrichtung 20 zuführbar ist.To control the switching device 20 , the control device 10 has a separate microcontroller 22 that is independent of the motor controller 15 . Microcontroller 22 has at least one input 221 and one output 222 . A current measurement signal 21 ′ picked up by current measurement device 19 can be supplied to input 221 . The microcontroller 22 is also designed to output a switching signal 23 at its output 222 as a function of the current measurement signal 21 ′, which can be fed to the switching device 20 .

In dem dargestellten Ausführungsführungsbeispiel ist der Strommesseinrichtung 19 und dem Mikrocontroller 22 ein Signalverstärker 24 zur Verstärkung des Strommesssignals 21 zwischengeschaltet. Das von dem Signalverstärker 24 verstärkte Strommesssignal 21' wird somit dem Mikrocontroller 22 zugeführt. In alternativen Ausführungsformen ist es aber auch denkbar, dass Strommesssignal 21 unmittelbar dem Mikrocontroller 22 zuzuführen. Auf einen Signalverstärker kann dann entweder verzichtet werden, oder dessen Funktionalität kann in die Strommesseinrichtung 19 bzw. in den Mikrocontroller 22 integriert sein.In the exemplary embodiment shown, a signal amplifier 24 for amplifying the current measurement signal 21 is connected between the current measurement device 19 and the microcontroller 22 . The current measurement signal 21 ′ amplified by the signal amplifier 24 is thus supplied to the microcontroller 22 . In alternative embodiments, however, it is also conceivable for the current measurement signal 21 to be fed directly to the microcontroller 22 . A signal amplifier can then either be dispensed with, or its functionality can be integrated into the current measuring device 19 or into the microcontroller 22 .

Besonders bevorzugt ist die Anordnung gemäß 2, bei der der Signalverstärker 24 in der Gate-Treiber-Einheit 16' angeordnet ist. Übliche Gate-Treiber-Einheiten 16, 16' weisen zur Signalverarbeitung der Strommesssignale der Strommesseinheit 25 ohnehin mehrere Signalverstärker auf. Von diesen in der Gate-Treiber-Einheit 16' vorhandenen Signalverstärkern kann einer ausgewählter Signalverstärker 24 verwendet werden, um das Strommesssignal 21 zu verstärken. Auf diese Weise wird ein sehr robustes Design mit wenigen zusätzlichen Einzelbauteilen erreicht.The arrangement according to FIG 2 , in which the signal amplifier 24 is arranged in the gate driver unit 16'. Conventional gate driver units 16, 16' already have a plurality of signal amplifiers for signal processing of the current measurement signals of the current measurement unit 25. A selected signal amplifier 24 of these signal amplifiers present in the gate driver unit 16 ′ can be used to amplify the current measurement signal 21 . In this way, a very robust design is achieved with few additional individual components.

Mindestens ein Verstärkungsparameter des Signalverstärkers 24 kann durch den Motorcontroller 15 einstellbar sein. Beispielsweise kann der Verstärkungsfaktor und/oder der Offset des Signalverstärkers 24 einstellbar sein. Für die Bereitstellung der Verstärkungsparameter ist in 2 eine Signalleitung von dem Motorcontroller 15 zu dem Signalverstärker 24 vorgesehen.At least one amplification parameter of the signal amplifier 24 can be set by the motor controller 15 . For example, the amplification factor and/or the offset of the signal amplifier 24 can be adjustable. To provide the gain parameters, in 2 a signal line from the motor controller 15 to the signal amplifier 24 is provided.

Vorzugsweise weist der Mikrocontroller 22 eine geringere Verarbeitungsbreite, von beispielsweise 8- oder 16-Bit, und/oder eine geringere Taktzeit auf als der Motorcontroller 15. Für die Steuerung des Elektromotors 5 ist üblicherweise eine Taktzeit von 250 µs für den Motorcontroller 15 ausreichend, während eine solche Taktzeit keine ausreichend geringe Reaktionszeit bei der Überwachung des Kondensatorstroms gewährleisten kann. Durch die Verwendung eines separaten Mikrocontrollers 22 für die Überwachung des Kondensatorstroms kann demnach mit Hilfe von einfachen elektronischen Bauteilen auf eine aufwändige Leistungssteigerung des Motorcontrollers 15 verzichtet werden. Der separate Mikrocontroller 22 reduziert die Belastung des Motorcontrollers 15, so dass dieser bei der Motorsteuerung engeren zeitlichen Toleranzbereichen genügt.Microcontroller 22 preferably has a smaller processing width, for example 8 or 16 bits, and/or a shorter cycle time than motor controller 15. A cycle time of 250 μs is usually sufficient for motor controller 15 to control electric motor 5, while such a cycle time cannot ensure a sufficiently short response time when monitoring the capacitor current. By using a separate microcontroller 22 for monitoring the capacitor current, it is therefore possible to dispense with a costly increase in performance of the motor controller 15 using simple electronic components. The separate microcontroller 22 reduces the load on the engine controller 15, so that it satisfies narrower time tolerance ranges when controlling the engine.

In 3 sind verschiedene simulierte Messsignale im Betrieb der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung 10 beim Auftreten eines Kurzschlussfehlers im Kondensator 18 dargestellt.In 3 various simulated measurement signals are shown during operation of the control device 10 according to the invention when a short-circuit fault occurs in the capacitor 18 .

3 bezieht sich auf ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung 10, bei der der Mikrocontroller 22 dazu ausgebildet ist, als Schaltsignal 23 einen Öffnungsbefehl 23' an die Schalteinrichtung 20 auszugeben, wenn das Strommesssignal 21, 21` einen vorgebbaren Schwellenwert S überschreitet. In der obersten Zeile von 3 ist ein Kurzschlusssignal SC dargestellt, welches durch einen Rechteckpuls die Dauer des simulierten Kurzschlusses im Kondensator 18 vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t4 veranschaulicht. In der zweiten Zeile ist ein Gesamtstrom I1 gezeigt, der im Hauptzweig 12.1 des Stromversorgungspfades fließt. Dieser Gesamtstrom I1 setzt sich zusammen aus einem im Wechselrichter-Zweig 12.2 fließenden Strom (nicht dargestellt) und einen im Kondensator-Zweig 12.3 fließenden Strom I2, welche in der dritten Zeile von 3 aufgetragen ist. In der untersten Zeile von 3 ist schließlich die Source-Drain-Spannung am Schaltelement 19 aufgetragen. 3 refers to an embodiment of the control device 10 according to the invention, in which the microcontroller 22 is designed to output an opening command 23' to the switching device 20 as a switching signal 23 if the current measurement signal 21, 21` exceeds a predeterminable threshold value S. In the top line of 3 a short-circuit signal SC is shown, which uses a square-wave pulse to illustrate the duration of the simulated short-circuit in the capacitor 18 from the time t1 to the time t4. The second line shows a total current I1 that flows in the main branch 12.1 of the power supply path. This total current I1 is composed of a current (not shown) flowing in the inverter branch 12.2 and a current I2 flowing in the capacitor branch 12.3, which is shown in the third row of FIG 3 is applied. In the bottom line of 3 Finally, the source-drain voltage at the switching element 19 is plotted.

Wie in 3 erkennbar wird durch den Kurzschluss zum Zeitpunkt t1 ein rasant ansteigender Strom I2 im Kondensator-Zweig 12.3 verursacht, der zum Zeitpunkt t2 erstmals den vorgegebenen Schwellenwert S übersteigt. Der Mikrocontroller 22 ist mit einer Reaktionszeit T ausgebildet, nach deren Ablauf im Zeitpunkt t3 ein Öffnungsbefehl 23`ausgegeben wird, der die Schalteinrichtung 20 öffnet. Nach dem Öffnen der Schalteinrichtung 20 im Zeitpunkt t3 fallen die Ströme I1 und I2 - aufgrund der im Schaltkreis vorhandenen (Rest-)Kapazitäten und Induktivitäten oszillierend - ab.As in 3 As can be seen, the short circuit at time t1 causes a rapidly increasing current I2 in capacitor branch 12.3, which exceeds predetermined threshold value S for the first time at time t2. The microcontroller 22 is designed with a response time T, after which an opening command 23' is issued at time t3, which opens the switching device 20. After switching device 20 opens at time t3, currents I1 and I2 fall—oscillating because of the (residual) capacitances and inductances present in the circuit.

Die Reaktionszeit T ist vorzugsweise kleiner als 20 µs, bevorzugt kleiner als 15 µs. In einem solchen Zeitraum erreicht ein Kurzschlussstrom im Kondensator-Zweig 12.3 üblicherweise eine Größenordnung von etwa 100 A. Derartige Ströme können noch mit Halbleiter-Schaltelementen 20 wie beispielsweise MOSFETs unterbrochen werden, ohne dass ein Lawinen-Effekt eintritt.The reaction time T is preferably less than 20 μs, preferably less than 15 μs. In such a period of time, a short-circuit current in the capacitor branch 12.3 usually reaches a magnitude of approximately 100 A. Such currents can still be interrupted with semiconductor switching elements 20 such as MOSFETs without an avalanche effect occurring.

Der Mikrocontroller 22 ist vorzugsweise dazu ausgebildet, vor der Ausgabe des Öffnungsbefehls 23` die Überschreitung des Schwellenwertes S anhand von mindestens zwei aufeinander folgenden Auswertungen des Strommesssignals 21, 21' festzustellen. Der Mikrocontroller 22 nimmt daher in der Reaktionszeit T vorzugsweise zwei bis fünf Messwert-Abtastungen des Strommesssignals 21' vor und stellt beispielsweise durch ein Glitch-Filter fest, ob die Überschreitung des Schwellenwertes S aufgrund eines wahren Fehlerereignisses eingetreten ist. Die Auswertung des Strommesssignals 21, 21' und/oder die Reaktionszeit T können über die Software des Mikrocontrollers 22 anpassbar sein. Sofern eine wahre Fehlerursache angenommen werden muss, wird der Öffnungsbefehl 23' ausgegeben.The microcontroller 22 is preferably designed to determine whether the threshold value S has been exceeded on the basis of at least two consecutive evaluations of the current measurement signal 21, 21' before the opening command 23' is output. The microcontroller 22 therefore preferably performs two to five measured value samples of the current measurement signal 21′ in the response time T and uses a glitch filter, for example, to determine whether the threshold value S has been exceeded due to a true error event. The evaluation of the current measurement signal 21, 21' and/or the reaction time T can be adapted via the software of the microcontroller 22. If a true cause of the error must be assumed, the opening command 23' is issued.

Der Mikrocontroller 22 kann ferner dazu ausgebildet seine, als Schaltsignal 23 ein pulsweitenmoduliertes Signal 23" an die Schalteinrichtung 20 auszugeben, um einen Stromfluss im Kondensator 18 zu begrenzen. Die Einschaltdauern des pulsweitenmodulierten Signals 23" können im Bereich von 5 µs bis 75 µs, bevorzugt im Bereich von 10µs bis 60 µs, besonders bevorzugt im Bereich von 20 µs bis 50 µs liegen. Die Ausschaltdauern können im Bereich von 100 µs liegen. Das Einschaltmuster des pulsweitenmodulierten Signals 23" kann über die Software des Mikrocontrollers 22 anpassbar sein.The microcontroller 22 can also be designed to output a pulse-width-modulated signal 23" as a switching signal 23 to the switching device 20 in order to limit a current flow in the capacitor 18. The switch-on durations of the pulse-width-modulated signal 23" can be in the range from 5 μs to 75 μs, preferably in the range from 10 μs to 60 μs, particularly preferably in the range from 20 μs to 50 μs. The switch-off times can be in the range of 100 µs. The switch-on pattern of the pulse width modulated signal 23" can be adjustable via the software of the microcontroller 22.

Die Verwendung eines pulsweitenmodulierten Signals 23" zur Begrenzung des Kondensatorstroms kann Fehlerzustände im Kondensator 18 verhindern und die von der Spannungsquelle 11 bereitgestellte Spannung insbesondere während eines Einschaltvorgangs der Steuervorrichtung 10 stabilisieren. Derartige Spannungsschwankungen können andernfalls zu Störungen, wie beispielsweise einem Neustart des Motorcontrollers führen.The use of a pulse width modulated signal 23" to limit the capacitor current can prevent error states in the capacitor 18 and stabilize the voltage provided by the voltage source 11, in particular during a switch-on process of the control device 10. Such voltage fluctuations can otherwise lead to malfunctions, such as a restart of the motor controller.

BezugszeichenlisteReference List

11
Kraftfahrzeuglenkungmotor vehicle steering
22
Lenkwellesteering shaft
33
Lenkeingabemittelsteering input means
44
Lenkeingabesensorsteering input sensor
55
Elektromotorelectric motor
66
Zahnstangerack
77
Lenkgetriebesteering gear
88th
RäderWheels
99
Spurstangentie rods
1010
Steuervorrichtungcontrol device
1111
Spannungsquellevoltage source
1212
Stromversorgungspfadpower path
12.112.1
Hauptzweigmain branch
12.212.2
Wechselrichter-Zweiginverter branch
12.312.3
Kondensator-Zweigcapacitor branch
1313
Wechselrichterinverter
1414
Ausgangsanschlussoutput port
1515
Motorcontrollerengine controller
16, 16`16, 16`
Gate-Treiber-Einheitgate driver unit
1717
Fahrerlenkwunschdriver steering request
1818
Kondensatorcapacitor
1919
Strommesseinrichtungcurrent measuring device
2020
Schalteinrichtungswitching device
2121
Strommesssignalcurrent measurement signal
21'21'
verstärktes Strommesssignalamplified current measurement signal
2222
Mikrocontrollermicrocontroller
2323
Schaltsignalswitching signal
23'23'
Öffnungsbefehlopening command
23"23"
pulsweitenmoduliertes Signalpulse width modulated signal
2424
Signalverstärkersignal booster
2525
Strommesseinrichtungcurrent measuring device
2626
Fahrzeugbusvehicle bus
221221
Eingang des MikrocontrollersMicrocontroller input
222222
Ausgang des Mikrocontrollersoutput of the microcontroller
SCSC
Kurzschlusssignalshort circuit signal
I1I1
Gesamtstrom im Hauptzweigtotal current in the main branch
I2I2
Strom im Kondensator-Zweigcurrent in the capacitor branch
Uu
Spannung an der SchalteinrichtungVoltage at the switching device
TT
Reaktionszeitreaction time

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102019200091 A1 [0002, 0008]DE 102019200091 A1 [0002, 0008]

Claims (10)

Steuervorrichtung zur Ansteuerung eines Elektromotors (5) einer Kraftfahrzeuglenkung (1) umfassend - einen Stromversorgungspfad (12) zur Versorgung der Steuervorrichtung (10) mit elektrischen Strom aus einer Spannungsquelle (11), - einen an den Stromversorgungspfad (12) angeschlossenen Wechselrichter (13) zur elektronisch kommutierten Ansteuerung des Elektromotors (5) an einem Ausgangsanschluss (14) der Steuervorrichtung (10), - einen Motorcontroller (15) und eine Gate-Treiber-Einheit (16, 16') zur Ansteuerung des Wechselrichters (13) in Abhängigkeit von einem Fahrerlenkwunsch (17), - einen zu dem Wechselrichter (13) parallel geschalteten Kondensator (18) zur Stabilisierung der in dem Stromversorgungspfad (12) im Betrieb der Steuervorrichtung (10) anliegenden Versorgungsspannung, - eine zu dem Kondensator (18) in Reihe geschaltete Strommesseinrichtung (19) und - eine zu dem Kondensator (18) in Reihe geschaltete Schalteinrichtung (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (10) einen separaten Mikrocontroller (22) zur Ansteuerung der Schalteinrichtung (20) mit zumindest einem Eingang (221) und einem Ausgang (222) umfasst, wobei dem Eingang (221) ein durch die Strommesseinrichtung (19) aufgenommenes Strommesssignal (21, 21') zuführbar ist und der Mikrocontroller (22) dazu ausgebildet ist, an dem Ausgang (222) in Abhängigkeit von dem Strommesssignal (21, 21') ein Schaltsignal (23) auszugeben, welches der Schalteinrichtung (20) zuführbar ist.Control device for controlling an electric motor (5) of a motor vehicle steering system (1), comprising - a power supply path (12) for supplying the control device (10) with electric power from a voltage source (11), - an inverter (13) connected to the power supply path (12) for electronically commutated control of the electric motor (5) at an output connection (14) of the control device (10), - a motor controller (15) and a gate driver unit (16, 16') for controlling the inverter (13) as a function of a driver's steering request (17), - a capacitor (18) connected in parallel to the inverter (13) to stabilize the supply voltage present in the power supply path (12) when the control device (10) is in operation, - a capacitor (18) connected in series Current measuring device (19) and - to the capacitor (18) connected in series switching device (20), characterized in that the control device (10) comprises a separate microcontroller (22) for controlling the switching device (20) with at least one input (221) and one output (222), with the input (221) receiving a current measurement signal (21, 21 ') can be supplied and the microcontroller (22) is designed to output a switching signal (23) at the output (222) as a function of the current measurement signal (21, 21'), which can be supplied to the switching device (20). Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller (22) eine geringere Verarbeitungsbreite und/oder eine geringere Taktzeit aufweist als der Motorcontroller (15).control device claim 1 , characterized in that the microcontroller (22) has a smaller processing width and / or a shorter cycle time than the motor controller (15). Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller (22) dazu ausgebildet ist, als Schaltsignal (23) einen Öffnungsbefehl (23') an die Schalteinrichtung (20) auszugeben, wenn das Strommesssignal (21, 21') einen vorgebbaren Schwellenwert (S) überschreitet.control device claim 1 or 2 , characterized in that the microcontroller (22) is designed to output an opening command (23') to the switching device (20) as a switching signal (23) if the current measurement signal (21, 21') exceeds a predeterminable threshold value (S). Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller (22) dazu ausgebildet ist, vor der Ausgabe des Öffnungsbefehls (23') die Überschreitung des Schwellenwertes (S) anhand von mindestens zwei aufeinander folgenden Auswertungen des Strommesssignals (21, 21') festzustellen.control device claim 3 , characterized in that the microcontroller (22) is designed to determine whether the threshold value (S) has been exceeded on the basis of at least two consecutive evaluations of the current measurement signal (21, 21') before the opening command (23') is issued. Steuervorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller (22) mit einer Reaktionszeit (T) für die Ausgabe des Öffnungsbefehls (23') ausgebildet ist, die kleiner als 20 µs, bevorzugt kleiner als 15 µs, ist.control device claim 3 or 4 , characterized in that the microcontroller (22) is designed with a response time (T) for the output of the opening command (23 '), which is less than 20 µs, preferably less than 15 µs. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Strommesseinrichtung (19) und dem Mikrocontroller (22) ein Signalverstärker (24) zur Verstärkung des Strommesssignals (21) zwischengeschaltet ist.Control device according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the current measuring device (19) and the microcontroller (22) is interposed a signal amplifier (24) for amplifying the current measurement signal (21). Steuervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalverstärker (24) in der Gate-Treiber-Einheit (16`) angeordnet ist.control device claim 6 , characterized in that the signal amplifier (24) is arranged in the gate driver unit (16`). Steuervorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Verstärkungsparameter des Signalverstärkers (24) durch den Motorcontroller (15) einstellbar ist.control device claim 6 or 7 , characterized in that at least one amplification parameter of the signal amplifier (24) can be adjusted by the motor controller (15). Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller (22) dazu ausgebildet ist, als Schaltsignal (23) ein pulsweitenmoduliertes Signal (23") an die Schalteinrichtung (20) auszugeben, um einen Stromfluss im Kondensator (18) zu begrenzen.Control device according to one of Claims 1 until 8th , characterized in that the microcontroller (22) is designed to output a pulse width modulated signal (23") as a switching signal (23) to the switching device (20) in order to limit a current flow in the capacitor (18). Steuervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Einschaltdauern des pulsweitenmodulierten Signals (23") im Bereich von 5 µs bis 75 µs, bevorzugt im Bereich von 10µs bis 60 µs, besonders bevorzugt im Bereich von 20 µs bis 50 µs liegen.control device claim 9 , characterized in that duty cycles of the pulse width modulated signal (23") are in the range from 5 µs to 75 µs, preferably in the range from 10 µs to 60 µs, particularly preferably in the range from 20 µs to 50 µs.
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