DE102022205354A1 - Steer-by-Wire-Lenksystem - Google Patents

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Stephan Walentowski
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ZF Automotive Germany GmbH
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Abstract

Es wird ein Steer-by-Wire-Lenksystem (10) für ein Fahrzeug angegeben, mit einem Lenkrad (12), mindestens einem Sensor (26) zum Erfassen eines Lenkwinkels des Lenkrads (12), einer Verarbeitungslogik (28) zum Bestimmen einer Radstellwinkelanforderung basierend auf dem erfassten Lenkwinkel, und einer Aktuatoreinheit (20) zum Einstellen eines Radstellwinkels an Rädern (16, 18) des Fahrzeugs entsprechend der von der Verarbeitungslogik (28) bestimmten Radstellwinkelanforderung, wobei der Sensor (26) direkt mit dem Bordnetz (44,52) elektrisch verbunden ist und über dieses mit elektrischer Energie versorgt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Steer-by-Wire-Lenksystem für ein Fahrzeug.
  • Lenksysteme umfassen üblicherweise eine Zahnstange, die zur Anpassung einer Radstellung linear verschiebbar gelagert ist. Ursprünglich ist eine derartige Zahnstange über eine Lenkstange mit dem Lenkrad gekoppelt, so dass über eine Drehung des Lenkrads eine lineare Verschiebung der Zahnstange erreicht wird.
  • Künftig werden vermehrt Kraftfahrzeuge mit sogenannten Steer-By-Wire-Lenksystemen (SbW-Lenksystem) zum Einsatz kommen, bei denen zwischen dem Lenkrad und der Zahnstange keine mechanische Verbindung mehr vorliegt. Die Stellung des Lenkrads wird elektronisch erfasst und eine entsprechende Verschiebung der Zahnstange wird mittels eines elektrischen Antriebs erreicht.
  • Aufgrund des Wegfalls der mechanischen Verbindung zwischen Lenkrad und Zahnstange ist es erforderlich, dass Steer-by-Wire-Lenksysteme besonders ausfallsicher sind.
  • Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Steer-by-Wire-Lenksystem anzugeben, das besonders ausfallsicher ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Steer-by-Wire-Lenksystem für ein Fahrzeug, mit einem Lenkrad, mindestens einem Sensor zum Erfassen eines Lenkwinkels des Lenkrads, einer Verarbeitungslogik zum Bestimmen einer Radstellwinkelanforderung basierend auf dem erfassten Lenkwinkel, und einer Aktuatoreinheit zum Einstellen eines Radstellwinkels an Rädern des Fahrzeugs entsprechend der von der Verarbeitungslogik bestimmten Radstellwinkelanforderung, wobei der Sensor direkt mit dem Bordnetz elektrisch verbunden ist und über dieses mit elektrischer Energie versorgt wird.
  • Indem der Sensor direkt über das Bordnetz mit elektrischer Energie versorgt wird, ist die Stromversorgung des Sensors unabhängig von weiteren Komponenten des Lenksystems, was zu einer hohen Ausfallsicherheit des Lenksystems beiträgt.
  • Die Verarbeitungslogik beinhaltet insbesondere eine Funktion, welche die Bestimmung der Radlenkwinkelanforderung ermöglicht. Anders ausgedrückt ermöglicht die Verarbeitungslogik eine digitale Signalverarbeitung, insbesondere der vom Sensor empfangenen Signale.
  • Die Verarbeitungslogik kann grundsätzlich in einer beliebigen Steuereinheit des Lenksystems vorhanden sein, solange diese eingerichtet ist, Signale vom Sensor zu empfangen und an die Aktuatoreinheit weiterzuleiten.
  • Der mindestens eine Sensor ist beispielsweise ein Winkelsensor, wodurch eine Winkelstellung des Lenkrads direkt festgestellt werden kann. Es ist jedoch auch denkbar, dass bei anderen Mensch-Maschine-Schnittstellen zur Fahrereingabeerfassung auf andere Art und Weise festgestellt wird, beispielsweise mittels eines Drehmomentsensors oder eines Kraftsensors.
  • Gemäß einem Aspekt umfasst das Lenksystem eine Lenkeinheit, mit einem Lenkaktuator zum Beaufschlagen des Lenkrads mit einem Drehmoment, wobei die Lenkeinheit eingerichtet ist, anhand einer Stellung des Lenkaktuators einen Lenkwinkel des Lenkrads festzustellen. Der Lenkwinkel wird somit redundant erfasst, zum einen durch den Sensor und zum anderen durch die Lenkeinheit. Auf diese Weise ist die Ausfallsicherheit des Lenksystems zusätzlich erhöht. Insbesondere da die Lenkeinheit und der Sensor unabhängig voneinander mit elektrischer Energie versorgt werden, ist bei einem Ausfall des Sensors oder der Lenkeinheit immer noch gewährleistet, dass der Lenkwinkel erfasst wird.
  • Die Verarbeitungslogik kann in der Lenkeinheit und/oder in der Aktuatoreinheit integriert sein. Das bedeutet, dass die Lenkeinheit und/oder die Aktuatoreinheit eine entsprechende Steuereinheit haben, die eingerichtet ist, den gemessenen Lenkwinkel zu erfassen, zu verarbeiten und eine entsprechende Radstellwinkelanforderung zu bestimmen.
  • Vorzugsweise weisen sowohl die Lenkeinheit als auch die Aktoreinheit eine entsprechend eingerichtete Steuereinheit auf, sodass auch die Verarbeitungslogik redundant vorhanden ist.
  • Nur die Aktuatoreinheit kann jedoch die Umsetzung des Radstellwinkels an den Rädern veranlassen. Zu diesem Zweck weist die Aktuatoreinheit beispielsweise einen Frontachsenaktuator auf, der eine Zahnstange linear verschieben kann.
  • Die Lenkeinheit und die Aktuatoreinheit sind beispielsweise über eine Kommunikationsleitung miteinander verbunden und der mindestens eine Sensor ist über eine Signalleitung mit der Aktuatoreinheit direkt verbunden. Somit kann die Aktuatoreinheit Informationen über einen Lenkwinkel auf zwei voneinander unabhängigen Wegen empfangen, zum einen vom Sensor und zum anderen von der Lenkeinheit. Sollte der Sensor oder die Lenkeinheit ausfallen, ist folglich gewährleistet, dass immer noch ein Lenksignal verarbeitet wird und der Radstellwinkel entsprechend eingestellt werden kann.
  • Die Lenkeinheit und die Aktuatoreinheit sind vorzugsweise direkt mit dem Bordnetz elektrisch verbunden und werden über das Bordnetz mit elektrischer Energie versorgt. Das bedeutet, dass der mindestens eine Sensor, die Lenkeinheit und die Aktuatoreinheit hinsichtlich der Versorgung mit elektrischer Energie völlig unabhängig voneinander sind. Somit ist die Versorgung mit elektrischer Energie besonders zuverlässig.
  • Gemäß einem Aspekt hat das Lenksystem einen ersten Verarbeitungspfad und einen zweiten Verarbeitungspfad, wobei jeder Verarbeitungspfad eine eigene Verarbeitungslogik, eine Aktuatoreinheit und mindestens einen Sensor zum Erfassen des Lenkwinkels umfasst, und wobei der erste Verarbeitungspfad ein Masterpfad ist, der im Normalbetrieb führend vor dem zweiten Verarbeitungspfad einen Lenkwinkel erfasst und die Radstellwinkelanforderung bestimmt sowie den entsprechenden Radstellwinkel einstellt. Durch das Vorsehen von zwei Verarbeitungspfaden ist jede Komponente redundant vorgesehen, wodurch die Ausfallsicherheit des Lenksystems zusätzlich erhöht wird. Die Verarbeitungslogik im ersten Verarbeitungspfad ist insbesondere identisch mit der Verarbeitungslogik im zweiten Verarbeitungspfad.
  • Es ist auch denkbar, dass mehr als zwei Verarbeitungspfade vorgesehen sind, beispielsweise drei Verarbeitungspfade. Durch jeden zusätzlichen Verarbeitungspfad erhöht sich die Ausfallsicherheit weiter.
  • Die Verschaltung der Komponenten in jedem Verarbeitungspfad kann gleich oder unterschiedlich sein. Bei einer unterschiedlichen Verschaltung können ggf. in beiden Verarbeitungspfaden unterschiedliche Ausfallszenarien abgedeckt werden.
  • Die Aktuatoreinheiten des ersten und des zweiten Verarbeitungspfades können jeweils miteinander über Kommunikationsleitungen signaltechnisch verbunden sein. Die Verarbeitungspfade können folglich miteinander kommunizieren und bei Bedarf Informationen austauschen.
  • Vorzugsweise hat jeder Verarbeitungspfad auch eine Lenkeinheit, welche ebenfalls über Kommunikationsleitungen miteinander signaltechnisch verbunden sind.
  • Die Stromversorgung der Verarbeitungspfade ist vorzugsweise voneinander unabhängig. Genau gesagt sind zwei voneinander unterschiedliche Bordnetze vorgesehen, wobei jeder Verarbeitungspfad von einem unterschiedlichen Bordnetz mit elektrischer Energie versorgt wird. Dadurch ist auch bei einem Ausfall der Stromversorgung eines Verarbeitungspfades sichergestellt, dass das Lenksystem zuverlässig funktioniert.
  • Der Sensor eines der beiden Verarbeitungspfade ist beispielsweise mit der Lenkeinheit elektrisch verbunden und wird über diese mit elektrischer Energie versorgt. Folglich ist der Sensor in einem der beiden Verarbeitungspfade direkt mit dem Bordnetz elektrisch verbunden und in dem anderen Verarbeitungspfad mit der Lenkeinheit. Bei Anschluss des Sensors an die Lenkeinheit kann auf eine separate Stromumwandlung und Stromstabilisierung verzichtet werden, da dies bereits in der Lenkeinheit erfolgt. Die Komplexität des Lenksystems kann dadurch reduziert sein.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beiliegenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
    • - 1 schematisch ein erfindungsgemäßes Lenksystem,
    • - 2 schematisch die elektrische und elektronische Verschaltung der Komponenten des erfindungsgemäßen Lenksystems,
    • - 3 schematisch eine elektrische und elektronische Verschaltung eines erfindungsgemäßen Lenksystems mit zwei Verarbeitungspfaden,
    • - 4 schematisch eine alternative elektrische und elektronische Verschaltung eines erfindungsgemäßen Lenksystems mit zwei Verarbeitungspfaden, und
    • - 5 schematisch noch eine alternative elektrische und elektronische Verschaltung eines erfindungsgemäßen Lenksystems mit zwei Verarbeitungspfaden.
  • 1 veranschaulicht schematisch ein Steer-by-Wire-Lenksystem 10 für ein Fahrzeug mit einem Lenkrad 12.
  • Das Lenksystem 10 umfasst eine Zahnstange 14. Die Zahnstange 14 ist über Spurstangen, welche der Einfachheit halber nicht dargestellt sind, mit einem Radträger verbunden, derart, dass eine lineare Verschiebung der Zahnstange 14 zu einer Rotation der Radträger um ihre Lenkachse führt.
  • Des Weiteren umfasst das Lenksystem 10 eine Aktuatoreinheit 20 zum Einstellen eines Radstellwinkels an den Rädern 16, 18 des Fahrzeugs basierend auf einem Lenkwinkel des Lenkrads 12.
  • Zudem ist eine Lenkeinheit 22 vorgesehen, die eingerichtet ist, das Lenkrad 12 mit einem Drehmoment zu beaufschlagen. Zu diesem Zweck umfasst die Lenkeinheit 22 einen Lenkaktuator 24.
  • Ein Sensor 26, der insbesondere ein Winkelsensor ist, ist eingerichtet, um einen Lenkwinkel des Lenkrads 12 zu erfassen.
  • Des Weiteren weist das Lenksystem 10 eine Verarbeitungslogik 28 auf, die eingerichtet ist, den vom Sensor 26 erfassten Lenkwinkel zu empfangen und basierend auf dem vom Sensor 26 erfassten Lenkwinkel eine Radstellwinkelanforderung zu bestimmen, basierend auf welcher ein Radstellwinkel von der Aktuatoreinheit 20 an den Rädern 16, 18 eingestellt wird.
  • Die Verarbeitungslogik 28 ist eingerichtet, mit dem Sensor 26, der Aktuatoreinheit 20 und vorzugsweise auch mit der Lenkeinheit 22 signaltechnisch zu kommunizieren.
  • Die Verarbeitungslogik 28 ist in 1 schematisch veranschaulicht. Die Verarbeitungslogik 28 stellt jedoch keine körperliche Einheit dar, sondern vielmehr eine Funktion zur Signalverarbeitung.
  • Die Verarbeitungslogik 28 kann in der Lenkeinheit 22 oder in der Aktuatoreinheit 20 integriert sein oder es kann sowohl in der Lenkeinheit 22 als auch in der Aktuatoreinheit 20 eine Verarbeitungslogik 28 integriert sein, wie nachfolgend noch genauer erläutert wird.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Aktuatoreinheit 20 einen Stellmotor 30 sowie ein Ritzel 32, das an der Zahnstange 14 angreift.
  • In einer alternativen Ausführungsform, die der Einfachheit halber nicht dargestellt ist, umfasst die Aktuatoreinheit 20 statt einer Zahnstange und einem Ritzel 32 elektromotorische Stellaktuatoren, wobei jedem Rad 16, 18 ein Stellaktuator zugeordnet ist.
  • Bei dem Steer-by-Wire-Lenksystem 10 besteht keine mechanische Koppelung zwischen dem Lenkrad 12 und Rädern 16, 18. Stattdessen wird ein Radstellwinkel mittels des Stellmotors 30 eingestellt.
  • Zu diesem Zweck wird das Ritzel 32, das mit der Zahnstange 14 in verzahntem Eingriff ist, mittels des Stellmotors 30 rotiert, wodurch die Zahnstange 14 linear bewegt wird.
  • 2 veranschaulicht eine elektrische und elektronische Verschaltung der Komponenten des in 1 dargestellten Lenksystems, insbesondere der Aktuatoreinheit 20, der Lenkeinheit 22 und des Sensors 26.
  • Zudem ist in 2 ein Radstellsensor 34 veranschaulicht, der eingerichtet ist, einen Radstellwinkel der Räder 16, 18 zu messen.
  • Die Aktuatoreinheit 20 kann basierend auf einem Vergleich der Radstellwinkelanforderung mit dem durch den Radstellsensor 34 real gemessenen Radstellwinkel den Lenkaktuator 24 entsprechend ansteuern.
  • Sowohl die Aktuatoreinheit 20 als auch die Lenkeinheit 22 weisen jeweils eine Steuereinheit 36, 38 auf.
  • Die Steuereinheit 36 der Aktuatoreinheit 20 ist insbesondere eingerichtet, den Stellmotor 30 anzusteuern, um einen gewünschten Radstellwinkel einzustellen.
  • Die Verarbeitungslogik 28 ist im Ausführungsbeispiel gemäß 2 in der Aktuatoreinheit 20, genauer gesagt in der Steuereinheit 36 integriert.
  • Somit ist die Steuereinheit 36 eingerichtet, Signale des Sensors 26 zum Lenkwinkel zu empfangen und zu verarbeiten, um eine entsprechenden Radstellwinkelanforderung festzulegen.
  • Zu diesem Zweck ist der Sensor 36 über eine Signalleitung 40 mit der Aktuatoreinheit 20 verbunden.
  • Die Steuereinheit 38 der Lenkeinheit 22 ist eingerichtet, durch Ansteuerung des Lenkaktuators 24 (siehe 1) das Lenkrad 12 mit einem Drehmoment zu beaufschlagen.
  • Darüber hinaus ist die Lenkeinheit 22, insbesondere die Steuereinheit 38 eingerichtet, anhand einer Stellung des Lenkaktuators 24 einen Lenkwinkel des Lenkrads 12 festzustellen. Zu diesem Zweck kann die Lenkeinheit 22 einen Positionssensor 39 (siehe 1) umfassen, der ein entsprechendes Signal an die Steuereinheit 38 übermitteln kann.
  • Im Falle eines Ausfalls des Sensors 26 ist es somit immer noch möglich, einen Lenkwinkel festzustellen und das Fahrzeug zuverlässig und sicher zu führen.
  • Die Lenkeinheit 22 dient somit im Hinblick auf das Erfassen des Lenkwinkels als Rückfallebene des Sensors 26 oder umgekehrt.
  • Positionssensoren sind häufig derart ausgebildet, dass sie bei einem Start des Fahrzeugs auf einen Wert von Null zurückgesetzt werden. Das heißt, wenn das Fahrzeug mit eingeschlagenem Lenkrad abgestellt war, wird der Positionssensor 39 nicht den korrekten absoluten Lenkwinkel angeben, sondern nur eine Veränderung des Lenkwinkels. Um dennoch mittels des Positionssensors 39 einen absoluten Lenkwinkel korrekt feststellen zu können, wird beim Starten des Fahrzeugs eine Differenz zwischen dem vom Positionssensor 39 gemessenen Lenkwinkel von Null und dem vom Sensor 26 gemessenen Lenkwinkel berechnet. Diese Differenz wird bis zum nächsten Abstellen des Fahrzeugs zum gespeichert und zu dem vom Positionssensor 39 gemessenen Wert addiert.
  • Es ist jedoch auch denkbar, dass aus dem vom Positionssensor 39 gemessenen Wert der Lenkwinkel direkt abgeleitet werden kann.
  • Die Lenkeinheit 22 und die Aktuatoreinheit 20 sind über eine Kommunikationsleitung 42 miteinander signaltechnisch verbunden, sodass der von der Steuereinheit 38 festgestellte Lenkwinkel an die Aktuatoreinheit 20 bzw. an die in der Aktuatoreinheit 20 integrierte Steuereinheit 36 übermittelt werden und von der Verarbeitungslogik 28 verarbeitet werden kann.
  • Es ist auch denkbar, dass in der Lenkeinheit 22, genauer gesagt in der Steuereinheit 38, ebenfalls eine Verarbeitungslogik 28 integriert ist. Das heißt, die Verarbeitungslogik 28 ist redundant in der Aktuatoreinheit 20 und in der Lenkeinheit 22 vorgesehen. In diesem Fall kann der Aktuatoreinheit 20 direkt ein gewünschter Radstellwinkel übermittelt werden.
  • Was die Versorgung mit elektrischer Energie betrifft, sind sowohl die Aktuatoreinheit 20, die Lenkeinheit 22 als auch der Sensor 26 direkt mit einem Bordnetz 44 elektrisch verbunden.
  • Das Bordnetz 44 stellt üblicherweise eine Spannung von 12V bereit.
  • Folglich sind, was die Stromversorgung betrifft, die genannten Komponenten des Lenksystems 10 voneinander unabhängig.
  • Das Lenksystem 10 gemäß 2 funktioniert somit bei einem Ausfall des Sensors 26 oder bei einem teilweisen oder vollständigen Ausfall der Lenkeinheit 22 immer noch zuverlässig.
  • 3 veranschaulicht eine elektrische und elektronische Verschaltung der Komponenten des in 1 dargestellten Lenksystems 10 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
  • Dabei sind sämtliche Komponenten, genauer gesagt, die Aktuatoreinheit 20, die Lenkeinheit 22, der Sensor 26 sowie der Radstellsensor 34 in zweifacher Ausführung vorgesehen.
  • Insbesondere hat das Lenksystem 10 gemäß 3 einen ersten Verarbeitungspfad 46 und einen zweiten Verarbeitungspfad 48, wobei jeder Verarbeitungspfad eine eigene Aktuatoreinheit 20, eine Lenkeinheit 22, eine Verarbeitungslogik 28 und mindestens einen Sensor 26 zum Erfassen des Lenkwinkels umfasst.
  • Der erste Verarbeitungspfad 46 stellt einen Masterpfad dar, der im Normalbetrieb führend vor dem zweiten Verarbeitungspfad 48 einen Lenkwinkel erfasst und den Radstellwinkel bestimmt.
  • Mit Normalbetrieb ist ein Betrieb gemeint, in dem alle Komponenten des Lenksystems 10 ordnungsgemäß funktionieren.
  • Die elektrische und elektronische Verschaltung im Masterpfad entspricht der in 2 veranschaulichten Verschaltung.
  • Im zweiten Verarbeitungspfad 48 unterscheidet sich die Verschaltung des Sensors 26, sowohl in elektrischer als auch in elektronischer Hinsicht von der Verschaltung des Sensors 26 im ersten Verarbeitungspfad 46.
  • Konkret ist der Sensor 26 mit der Lenkeinheit 22 elektrisch verbunden und wird somit nicht über das Bordnetz, sondern über die Lenkeinheit 22 mit elektrischer Energie versorgt.
  • Auch signaltechnisch ist der Sensor 26 im zweiten Verarbeitungspfad 48 mit der Lenkeinheit 22 verbunden. Informationen, die den Lenkwinkel betreffen, werden im zweiten Verarbeitungspfad 48 folglich über die Lenkeinheit 22 an die Aktuatoreinheit 20 weitergeleitet.
  • Die Lenkeinheiten 22 sowie die Aktuatoreinheiten 20 der beiden Verarbeitungspfade 46, 48 können ebenfalls über Kommunikationsleitungen 50 miteinander kommunizieren.
  • Indem zwei parallele Verarbeitungspfade 46, 48 vorgesehen sind, ist das Lenksystem besonders ausfallsicher.
  • Insbesondere ist auch die Stromversorgung der Verarbeitungspfade 46, 48 voneinander unabhängig, indem die beiden Verarbeitungspfade 46, 48 von unterschiedlichen Bordnetzen 44, 52 mit elektrischer Energie versorgt werden.
  • Beispielsweise ist vorgesehen, dass im Normalbetrieb der Lenkwinkel mittels der Lenkeinheit 22, also durch Erfassen der Stellung des Lenkaktuators 24 mittels des Positionssensors 39, festgestellt wird.
  • Anschließend wird durch die Verarbeitungslogik 28, also entweder in der Steuereinheit 36 der Aktuatoreinheit 20 oder in der Steuereinheit 38 der Lenkeinheit 22, die Radstellwinkelanforderung bestimmt.
  • Die Aktuatoreinheiten 20 stellen daraufhin einen entsprechenden Radstellwinkel der Räder ein, welcher mittels des Radstellsensors 34 überwacht werden kann.
  • Ein Ausfall der Sensoren 26 sowie der Lenkeinheit 22 im zweiten Verarbeitungspfad 48 bleibt für die Funktionsweise des Lenksystems 10 ohne Folgen.
  • Sollte der Positionssensor 39 oder die Lenkeinheit 22 insgesamt im ersten Verarbeitungspfad 46 ausfallen, gibt es verschiedene Rückfalloptionen, die eine sichere Funktionsweise des Lenksystems 10 gewährleisten.
  • Zum einen kann der Lenkwinkel mittels des Sensors 26 im ersten Verarbeitungspfad 46 erfasst und an die Aktuatoreinheit 20 weitergeleitet werden. In der Steuereinheit 36 der Aktuatoreinheit 20 kann die Radstellwinkelanforderung bestimmt und mittels der Aktuatoreinheiten 20 die Räder entsprechend eingeschlagen werden. In einer alternativen Ausführungsform kann die Erfassung des Lenkwinkels mittels des Sensors 26 die im Normalbetrieb umgesetzte Variante sein. In diesem Fall dient der Positionssensor 39 entsprechend als Rückfallmöglichkeit.
  • Alternativ kann der Lenkwinkel statt in der Lenkeinheit 22 des ersten Verarbeitungspfads 46 auf analoge Weise in der Lenkeinheit 22 des zweiten Verarbeitungspfads 48 bestimmt werden, also durch Erfassen der Stellung des Lenkaktuators 24.
  • Weiter alternativ kann der Lenkwinkel durch den Sensor 26 im zweiten Verarbeitungspfad 48 erfasst und zur weiteren Verarbeitung an die Lenkeinheit 22 weitergleitet werden. Diese Option bietet sich insbesondere dann an, wenn beispielsweise der Positionssensor 39 zum Erfassen der Stellung des Lenkaktuators 24 ausgefallen ist, die Steuereinheit 38 jedoch noch in der Lage ist, das Signal des Sensors 26 zu erfassen und zumindest weiterzuleiten.
  • Die Radstellwinkelanforderung kann in diesem Fall entweder in der Steuereinheit 38 der Lenkeinheit 22, oder, falls diese in ihrer Funktion ebenfalls beeinträchtigt ist, in der Steuereinheit 36 der Aktuatoreinheit 20 bestimmt werden.
  • Durch das in Zusammenhang mit 3 beschriebene Lenksystem 10 wird eine besonders hohe Ausfallsicherheit erreicht.
  • Beispielsweise verbleiben bei Ausfall der Lenkeinheit 22 im ersten Verarbeitungspfad 46 mindestens zwei Rückfallmöglichkeiten, die voneinander sowohl hinsichtlich der Energieversorgung als auch im Hinblick auf die funktionelle Verschaltung voneinander völlig unabhängig sind. Das bedeutet, dass ein weiterer Teilausfall nicht den Ausfall aller verbleibenden Rückfallmöglichkeiten zur Folge hat.
  • 4 veranschaulicht eine weitere elektrische und elektronische Verschaltung der Komponenten des in 1 dargestellten Lenksystems.
  • Die in 4 veranschaulichte Verschaltung ist zu der in 3 veranschaulichten Verschaltung quasi gespiegelt.
  • Genauer gesagt unterscheidet sich die in 4 dargestellte Ausführungsform gegenüber der in 3 dargestellten Ausführungsform im Hinblick auf die Verschaltung der Sensoren 26.
  • Insbesondere ist der Sensor 26 im ersten Verarbeitungspfad 46, der den Masterpfad darstellt, sowohl elektrisch als auch elektronisch mit der Lenkeinheit 22 verbunden.
  • Der Sensor 26 im zweiten Verarbeitungspfad 48 ist hingegen mit dem Bordnetz 52 elektrisch direkt verbunden und signaltechnisch mit der Aktuatoreinheit 20 verbunden.
  • Fällt in diesem Fall die Lenkeinheit 22 im ersten Verarbeitungspfad 46 aus, dient der zweite Verarbeitungspfad 48 als Rückfallebene.
  • Falls lediglich ein Teilausfall der Lenkeinheit 22 im ersten Verarbeitungspfad 46 vorliegt, bei dem die Lenkeinheit 22 noch Signale vom Sensor 26 empfangen und weiterleiten kann, kann auch der Sensor 26 im ersten Verarbeitungspfad als Rückfallmöglichkeit dienen.
  • Wie bei der in 3 beschrieben Ausführungsform kann auch hier der Sensor 26 im ersten Verarbeitungspfad 46 im Normalbetrieb zur Erfassung des Lenkwinkels dienen.
  • 5 veranschaulicht eine weitere elektrische und elektronische Verschaltung der Komponenten des in 1 dargestellten Lenksystems.
  • Bei der in 5 veranschaulichten Ausführungsform ist die elektrische und elektronische Verschaltung in beiden Verarbeitungspfaden 46, 48 identisch.
  • Genauer gesagt sind die Sensoren 26 beider Verarbeitungspfade 46, 48 direkt an das jeweilige Bordnetz 44, 52 angeschlossen.
  • Beide Sensoren 26 sind über Signalleitungen 40 mit der jeweiligen Aktuatoreinheit 20 im entsprechenden Verarbeitungspfad 46, 48 verbunden.
  • Die in 5 dargestellte Ausführungsform hat eine besonders hohe Ausfallsicherheit, da die Sensoren 26 in beiden Verarbeitungspfaden 46, 48 elektrisch unabhängig sind.

Claims (10)

  1. Steer-by-Wire-Lenksystem (10) für ein Fahrzeug, mit einem Lenkrad (12), mindestens einem Sensor (26) zum Erfassen eines Lenkwinkels des Lenkrads (12), einer Verarbeitungslogik (28) zum Bestimmen einer Radstellwinkelanforderung basierend auf dem erfassten Lenkwinkel, und einer Aktuatoreinheit (20) zum Einstellen eines Radstellwinkels an Rädern (16, 18) des Fahrzeugs entsprechend der von der Verarbeitungslogik (28) bestimmten Radstellwinkelanforderung, wobei der Sensor (26) direkt mit dem Bordnetz (44,52) elektrisch verbunden ist und über dieses mit elektrischer Energie versorgt wird.
  2. Steer-by-Wire-Lenksystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (26) ein Winkelsensor ist.
  3. Steer-by-Wire-Lenksystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenksystem (10) eine Lenkeinheit (22) umfasst, mit einem Lenkaktuator (24) zum Beaufschlagen des Lenkrads (12) mit einem Drehmoment, wobei die Lenkeinheit (22) eingerichtet ist, anhand einer Stellung des Lenkaktuators (24) einen Lenkwinkel des Lenkrads (12) festzustellen.
  4. Steer-by-Wire-Lenksystem (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungslogik (28) in der Lenkeinheit (22) und/oder in der Aktuatoreinheit (20) integriert ist.
  5. Steer-by-Wire-Lenksystem (10), nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkeinheit (22) und die Aktuatoreinheit (20) über eine Kommunikationsleitung (42) miteinander verbunden sind und der mindestens eine Sensor (26) über eine Signalleitung (40) mit der Aktuatoreinheit (20) direkt verbunden ist.
  6. Steer-by-Wire-Lenksystem (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkeinheit (22) und die Aktuatoreinheit (20) direkt mit dem Bordnetz (44, 52) elektrisch verbunden sind und über das Bordnetz (44, 52) mit elektrischer Energie versorgt werden.
  7. Steer-by-Wire-Lenksystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenksystem (10) einen ersten Verarbeitungspfad (46) und einen zweiten Verarbeitungspfad (48) hat, wobei jeder Verarbeitungspfad (46) eine eigene Verarbeitungslogik (28), eine Aktuatoreinheit (20) und mindestens einen Sensor (26) zum Erfassen des Lenkwinkels umfasst, und wobei der erste Verarbeitungspfad (46) ein Masterpfad ist, der im Normalbetrieb führend vor dem zweiten Verarbeitungspfad (48) einen Lenkwinkel erfasst und die Radstellwinkelanforderung bestimmt.
  8. Steer-by-Wire-Lenksystem (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatoreinheiten (20) des ersten und des zweiten Verarbeitungspfades (46, 48) jeweils miteinander über Kommunikationsleitungen (50) signaltechnisch verbunden sind.
  9. Steer-by-Wire-Lenksystem (10) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung der Verarbeitungspfade (46, 48) voneinander unabhängig ist.
  10. Steer-by-Wire-Lenksystem (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 9 und zusätzlich nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, der Sensor (26) eines der beiden Verarbeitungspfade (46, 48) mit der Lenkeinheit (22) elektrisch verbunden ist und über diese mit elektrischer Energie versorgt wird.
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