JP2023174588A - 特に操舵システムの電気モータを動作させるための制御装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】一次ドライバユニットの障害及び／又は故障が発生している少なくとも１つのエラー動作状態においてパワーエレクトロニクスを駆動するように設けられた二次ドライバユニットと、を備えた制御装置を提供する。【解決手段】二次ドライバユニット（２０）が、パワーエレクトロニクス（１６）の少なくとも１つのパワースイッチ（２２）のスイッチング状態を制御するために、設定可能な電流強度を有する電流源（２４）を有し、電流源（２４）の絶対値が、通常動作状態においては、第１の限界値を下回る第１の値に設定されており、エラー動作状態においては、第２の限界値を上回る第２の値に設定されていることが提案される。【選択図】図２

Description

従来技術
本発明は、特に操舵システムの電気モータを動作させるための制御装置と、特にそのような制御装置を用いて電気モータを動作させるための方法とに関する。さらに、本発明は、このような制御装置を備えたアクチュエータアセンブリと、このようなアクチュエータアセンブリを備えた操舵システムとに関する。

従来技術から、ハーフブリッジドライバ及び／又はゲートドライバの形態の複数のドライバユニットを備えた、電気モータを動作させるための制御装置が公知であり、これらの複数のドライバユニットを、それぞれ異なるパワーエレクトロニクスを駆動するように、又は、単一のパワーエレクトロニクスを駆動するように設けることができる。後者の場合には、複数のドライバユニットを、例えば、冗長性の要求を満たすために使用することができ、したがって、エラーケースにおいてもパワーエレクトロニクスの駆動を達成することができ、ひいては電気モータの動作を維持することができる。しかしながら、複数のドライバユニットが並列に接続されていて、かつ、同一のパワーエレクトロニクスを駆動するように設けられている場合には、動作時に、一次ドライバユニット及び／又はアクティブなドライバユニットから二次ドライバユニット及び／又はパッシブなドライバユニットへの電流の流れを阻止する必要があり、又は、少なくとも低減させる必要がある。公知の制御装置においては、このために、例えば追加的なスイッチ及び／又は抵抗が使用される。しかしながら、これらの公知の手段は、出力効率の低下をもたらし、追加的な手間及び追加的なコストに結び付いている。

さらに、後から公開された独国特許出願公開第１０２０２１２１１２０８号明細書から、上位概念に記載の形式の制御装置及び方法が公知である。

独国特許出願公開第１０２０２１２１１２０８号明細書

本発明の課題は、上記のことを起点として、特に、効率に関して改善された特性を有する制御装置と、電気モータを動作させるための方法とを提供することにある。この課題は、請求項１，９，１０及び１１に記載の特徴によって解決され、その一方で、本発明の有利な実施形態及び発展形態については、従属請求項を参照することができる。

発明の開示
本発明は、特に操舵システムの電気モータを動作させるための制御装置であって、パワーエレクトロニクスと、通常動作状態においてパワーエレクトロニクスを駆動するように設けられた一次ドライバユニットと、一次ドライバユニットに対して並列に接続されていて、一次ドライバユニットの障害及び／又は故障が発生している少なくとも１つのエラー動作状態においてパワーエレクトロニクスを駆動するように設けられた二次ドライバユニットと、を備えた制御装置を起点とする。

二次ドライバユニットが、パワーエレクトロニクスの少なくとも１つのパワースイッチのスイッチング状態を制御するために、設定可能な電流強度を有する特に集積された電流源を有し、電流源の絶対値が、通常動作状態においては、第１の限界値を下回る第１の値に設定されており、エラー動作状態においては、第２の限界値を上回る第２の値に設定されていることが提案される。特に、第１の限界値は、第２の限界値以下である。さらに、第２の限界値は、少なくとも１つのパワースイッチのスイッチング状態に依存して、特に、エラー動作状態において二次ドライバユニットによってパワースイッチのスイッチング状態を変更することができるように選択されている。第１の限界値及び第２の限界値はさらに、特に振幅限界値として構成されている。さらに、一次ドライバユニットは、通常動作状態においてアクティブ状態にある。したがって、本明細書においては、通常動作状態において、一次ドライバユニットは、アクティブであり、二次ドライバユニットは、パッシブ及び／又は非アクティブである。二次ドライバユニットは、本明細書においては、エラー動作状態において一次ドライバユニットの代わりに使用されるように設けられている。エラー動作状態においては、特に電流源の電流強度を変更することによって二次ドライバユニットをアクティブ化することができ、及び／又は、アクティブ状態に移行させることができ、これにより、二次ドライバユニットは、エラー動作状態においてアクティブ状態にある。したがって、エラー動作状態においては、一次ドライバユニットは、パッシブ及び／又は非アクティブであり、二次ドライバユニットは、アクティブである。このような実施形態により、効率、特に、出力効率、制御効率、エネルギ効率、構造スペース効率、コンポーネント効率、及び／又は、コスト効率を改善することができる。さらに、特に計算労力を最小化することができ、及び／又は、制御アルゴリズムを簡単にすることができる。

この関連における「制御装置」とは、アクチュエータアセンブリの、有利には操舵システムのうちの少なくとも１つの部分、特にサブアセンブリであって、少なくとも１つの動作状態においてアクチュエータアセンブリの少なくとも１つの電気モータの動作を制御するように設けられている部分、特にサブアセンブリであると理解されるべきである。電気モータは、特にサーボモータとして、有利にはブラシレスモータとして、特に有利には非同期モータ又は永久励磁式の同期モータとして構成されている。好ましくは、電気モータは、この場合、電動パワーステアリングの一部であり、特に電気的な操舵支援を生成するように設けられている。この場合、電気モータは、例えば、３相、６相、９相又は１２相の電気モータとして構成可能である。さらに、パワーエレクトロニクスは、インバータユニットとして、特に出力段及び／又はブリッジ回路として構成されており、電気モータに電流供給及び／又は給電するように設けられている。このために、パワーエレクトロニクスは、特に複数の、好ましくは電界効果トランジスタとして構成された、例えばＭＯＳＦＥＴの形態のパワースイッチを含む。

さらに、「ドライバユニット」とは、少なくとも部分的に電気的及び／又は電子的に構成されたユニットであって、パワーエレクトロニクスに、特にパワーエレクトロニクスの少なくとも１つのパワースイッチの制御端子に電気的に接続されていて、少なくとも１つのパワースイッチを駆動するように、かつ、特に少なくとも１つのパワースイッチのための制御電圧及び／又は制御電流を供給するように設けられたユニットであると理解されるべきである。好ましくは、ドライバユニットは、パワーエレクトロニクスの全てのパワースイッチを駆動するように設けられている。有利には、ドライバユニットは、この場合、ハーフブリッジドライバ及び／又はゲートドライバとして構成されている。さらに、一次ドライバユニットは、有利にはマスタドライバユニットとして構成されており、その一方で、二次ドライバユニットは、スレーブドライバユニットとして構成されている。一次ドライバユニットと二次ドライバユニットとは、相互に冗長的に構成されており、好ましくは同一構造に構成されている。特に有利には、一次ドライバユニット及び／又は二次ドライバユニットは、集積された電子回路として構成されている。有利には、一次ドライバユニットは、通常動作状態において、特にパワーエレクトロニクスの駆動によって電気モータのモータトルクと、好ましくは電気モータのアシストトルクとを設定するように設けられている。二次ドライバユニットは、一次ドライバユニットとの作用接続を有し、特に、エラー動作状態において一次ドライバユニットの代わりに使用されるように、かつ、パワーエレクトロニクスの駆動と、ひいては電気モータの動作の制御とを引き受けるように設けられている。有利には、通常動作状態における一次ドライバユニットと、エラー動作状態における二次ドライバユニットとは、パワーエレクトロニクスを駆動するために少なくとも部分的に同一の及び／又は同一の、特に既存のアセンブリ及び接続線路を使用するように、かつ、特に同一のパワースイッチを駆動するように、ひいては電気モータの同一の相を動作させるように設けられている。さらに、一次ドライバユニットと二次ドライバユニットとは、相互に無関係に動作可能である。特に、この場合、一次ドライバユニットは、もっぱら通常動作状態においてパワーエレクトロニクスを駆動するように、かつ、これによって電気モータのモータトルクと、好ましくは電気モータのアシストトルクとを変更する及び／又は変化させるように設けられている。さらに、二次ドライバユニットは、有利には、もっぱらエラー動作状態においてパワーエレクトロニクスを駆動するように、かつ、これによって電気モータのモータトルクと、好ましくは電気モータのアシストトルクとを変更する及び／又は変化させるように設けられている。「ドライバユニットが、設定可能な電流強度を有する電流源を有する」とは、特に、電流源又はドライバユニットによって供給される電流値を、好ましくは、ソフトウェア技術的に、又は、対応する駆動によって変更することができ、これによってドライバユニットの電流強度及び／又は電流レベルを適合させることができることであると理解されるべきである。この場合、電流源は、ドライバユニットの、特にパワーエレクトロニクスに接続された出力部に電気的に接続されており、これにより、ドライバユニットの、特にパワーエレクトロニクスに伝送される出力信号を、電流強度を変更することによって変化させることができる。これにより、ドライバユニットの出力部は、少なくとも２つの異なる状態をとることができ、第１の状態は、アクティブ状態に相当し、第２の状態は、非アクティブ状態に相当する。「ドライバユニットが、集積された電流源を有する」という表現は、特に、電流源が、ドライバユニットの、例えば駆動エレクトロニクスの他のコンポーネントと共に構造的なユニットとして、例えば集積された電子回路として構成されていることであると理解されるべきである。特に、電流源は、この場合、外部の配線を介して実現されない。さらに、「一次ドライバユニットの障害及び／又は故障」とは、特に、一次ドライバユニット自体の、及び／又は、例えばエネルギ供給部のような、一次ドライバユニットと協働する周辺アセンブリの障害及び／又は故障と、これによって引き起こされる一次ドライバユニットの障害とであると理解されるべきである。「設けられている」とは、特に、特別にプログラミングされること、設計されていること、及び／又は、設置されていることであると理解されるべきである。あるオブジェクトがある所定の機能のために設けられているとは、特に、そのオブジェクトが少なくとも使用状態及び／又は動作状態において、この所定の機能を満たすこと及び／又は実行することであると理解されるべきである。

さらに、電流源が、特にエラー動作状態において、少なくとも１つのパワースイッチをスイッチオン及び／又は閉成するために正の電流値を供給するように、かつ、少なくとも１つのパワースイッチをスイッチオフ及び／又は開放するために負の電流値を供給するように設けられていることが提案される。したがって、電流源は、少なくとも１つのパワースイッチをスイッチオン及び／又は閉成するために、パワースイッチの制御端子の方向における電流の流れを生成するように、かつ、少なくとも１つのパワースイッチをスイッチオフ及び／又は開放するために、上記の方向とは逆の方向における電流の流れを生成するように設けられている。好ましくは、少なくとも１つのパワースイッチは、この場合、電界効果トランジスタとして構成されており、電界効果トランジスタのキャパシタンスは、正の電流によって充電され、負の電流によって放電される。これにより、特に有利には簡単な制御を達成することができる。

さらに、第１の限界値が、最大で１０ｍＡ、好ましくは最大で１ｍＡ、特に好ましくは最大で０．１ｍＡであり、及び／又は、第２の限界値が、少なくとも１００ｍＡ、好ましくは少なくとも３００ｍＡ、特に好ましくは少なくとも５００ｍＡであることが提案される。この場合、第１の限界値及び第２の限界値は、特にピーク電流に関連している。これにより、規定されたスイッチング状態を有するパワーエレクトロニクスの特に確実な駆動を達成することができる。

本発明の特に好ましい実施形態によれば、一次ドライバユニットが、パワーエレクトロニクスの少なくとも１つのパワースイッチの、特に既述したパワースイッチのスイッチング状態を制御するために、設定可能な電流強度を有する特に集積されたさらなる電流源を有することが提案される。好ましくは、通常動作状態におけるさらなる電流源の絶対値は、第２の限界値を上回る第３の値に設定されている。これに対して、エラー動作状態においては、さらなる電流源を非アクティブ化することができ、又は、さらなる電流源の絶対値を、第１の限界値を下回る第４の値に設定することができる。この場合、第３の値及び第４の値は、第１の値及び第２の値とは異なるものとしてよい。しかしながら、好ましくは、第３の値は、第２の値と同一であり、及び／又は、第４の値は、第１の値と同一である。さらに、さらなる電流源は、特に通常動作状態において、少なくとも１つのパワースイッチをスイッチオン及び／又は閉成するために正の電流値を供給するように、かつ、少なくとも１つのパワースイッチをスイッチオフ及び／又は開放するために負の電流値を供給するように設けられている。したがって、さらなる電流源は、少なくとも１つのパワースイッチをスイッチオン及び／又は閉成するために、パワースイッチの制御端子の方向における電流の流れを生成するように、かつ、少なくとも１つのパワースイッチをスイッチオフ及び／又は開放するために、上記の方向とは逆の方向における電流の流れを生成するように設けられている。これにより、同等のコンポーネントを有する有利には対称的な構造を実現することができ、これにより、コスト効率を改善することができる。さらに、エラー動作状態において一次ドライバユニットを切り離すための追加的な遮断スイッチ又は他の手段を省略することができる。

さらに、制御装置が、一次ドライバユニットを駆動するための一次計算ユニットと、特に一次計算ユニットに対して冗長的な、二次ドライバユニットを駆動するための二次計算ユニットとを含むことが提案される。「計算ユニット」とは、特に情報入力部と、情報処理部と、情報出力部とを有する電気的及び／又は電子的なユニットであると理解されるべきである。有利には、計算ユニットはさらに、例えばマイクロプロセッサの形態の少なくとも１つのプロセッサと、少なくとも１つの動作メモリと、少なくとも１つの入力手段及び／又は出力手段と、少なくとも１つの動作プログラムとを有する。一次計算ユニットはさらに、一次ドライバユニットとの電気的接続を有し、一次ドライバユニットを駆動するための一次駆動信号を供給するように設けられている。二次計算ユニットは、二次ドライバユニットとの電気的接続を有し、二次ドライバユニットを駆動するための二次駆動信号を供給するように設けられている。さらに、一次計算ユニットは、好ましくは二次ドライバユニットとの電気的接続を有しておらず、その一方で、二次計算ユニットは、有利には一次ドライバユニットとの電気的接続を有していない。これにより、有利には簡単な構造を有する冗長的な制御論理回路を提供することができる。

好ましくは、制御装置はさらに、スイッチング論理回路を含み、スイッチング論理回路は、一次ドライバユニット及び二次ドライバユニットに電気的に接続されており、一次計算ユニットの、特に一次駆動信号とは異なる信号と、二次計算ユニットの、特に二次制御信号とは異なる信号とに依存して、一次ドライバユニット又は二次ドライバユニットの動作をイネーブルするための少なくとも１つの制御信号を供給するように設けられている。したがって、スイッチング論理回路は、少なくとも１つの制御信号を用いて一次ドライバユニット及び／又は二次ドライバユニットの動作をイネーブルするように設けられている。好ましくは、スイッチング論理回路は、それぞれのドライバユニットに対して別個の制御信号を供給するように設けられている。特に好ましくは、スイッチング論理回路はさらに、特にソフトウェア技術的又はハードウェア技術的な手段を用いて一次ドライバユニットと二次ドライバユニットとの同時動作を阻止するように設けられている。これにより、特に動作確実性を高めることができる。

さらに、スイッチング論理回路が、制御信号を生成する際に、ウォッチドッグユニットの少なくとも１つの監視信号を考慮するように設けられていることが提案される。特に好ましくは、スイッチング論理回路は、制御信号を生成する際に、一次ウォッチドッグユニットの少なくとも１つの一次監視信号と、特に一次ウォッチドッグユニットに対して冗長的な二次ウォッチドッグユニットの少なくとも１つの二次監視信号とを考慮するように設けられている。特に、この場合、制御装置は、ウォッチドッグユニットを含み得るものであり、又は、第１のウォッチドッグユニット及び第２のウォッチドッグユニットを含み得るものである。これにより、動作確実性をさらに高めることができる。

スイッチング論理回路は、例えば、集積回路として構成されるものとしてもよいし、又は、ドライバユニット内に集積されるものとしてもよい。しかしながら、スイッチング論理回路が、ディスクリート回路として構成されている場合には、特にフレキシブルな装置を達成することができる。

さらに、本発明は、電気モータ、特に既述した電気モータと、上述した制御装置とを備えた、アクチュエータアセンブリに関する。特に好ましくは、制御装置及び電気モータは、この場合、特に車両において、好ましくは自動車において使用されるように設けられた操舵システムの一部である。

さらに、特に上述した制御装置を用いて電気モータを動作させるための方法であって、パワーエレクトロニクスが、通常動作状態においては、一次ドライバユニットを用いて駆動され、一次ドライバユニットの障害及び／又は故障が発生しているエラー動作状態においては、一次ドライバユニットに対して並列に接続された二次ドライバユニットを用いて駆動され、二次ドライバユニットは、パワーエレクトロニクスの少なくとも１つのパワースイッチのスイッチング状態を制御するために、設定可能な電流強度を有する特に集積された電流源を有し、電流源の絶対値は、通常動作状態においては、第１の限界値を下回る第１の値に設定され、エラー動作状態においては、第２の限界値を上回る第２の値に設定される、方法が提案される。これにより、既述した利点を達成することができる。特に、効率、特に、出力効率、制御効率、エネルギ効率、構造スペース効率、コンポーネント効率、及び／又は、コスト効率を改善することができる。さらに、特に計算労力を最小化することができ、及び／又は、制御アルゴリズムを簡単にすることができる。

ここで、制御装置、アクチュエータアセンブリ、操舵システム及び方法は、上述した用途及び実施形態に限定されるべきものではない。特に、制御装置、アクチュエータアセンブリ、操舵システム及び方法は、本明細書に記載された機能を満たすために、本明細書に記載された数とは異なる数の個々の要素、コンポーネント及びユニットを有し得る。

図面
さらなる利点は、以下の図面の説明から明らかとなる。図面には、本発明の実施例が図示されている。

電気モータと制御装置とを含むアクチュエータアセンブリを備えた例示的な操舵システムの一部を示す斜視図である。 制御装置及び電気モータを示す概略原理図である。 制御装置のドライバユニットと、制御装置のパワーエレクトニクスのパワースイッチとを示す詳細図である。 電気モータを動作させるための方法の主要な方法ステップを備えた例示的なフローチャートである。

実施例の説明
以下の実施例は、例示的に操舵システムに関する。しかしながら、本発明は、基本的に、操舵システムにおける使用に限定されているわけではなく、例えば、ワイパ装置、ウィンドウリフタシステム、及び／又は、駆動システムのような車両の他の分野においても、及び／又は、他のエレクトロニクスシステム、例えば家庭用機器及び／又は工作機械の分野においても、使用可能である。

図１は、例示的な操舵システム１４の少なくとも一部を斜視図において示している。操舵システム１４は、本実施例においては、電気的に支援される操舵システムとして構成されている。操舵システム１４は、例えば、従来の操舵システムとして構成されており、サーボステアリングの形態の電動パワーステアリングを含む。さらに、操舵システム１４は、車両（図示せず）において、特に自動車において使用されるように設けられている。操舵システム１４は、組み付けられた状態において車両の車輪（図示せず）との作用接続を有し、車両の走行方向に影響を与えるように設けられている。しかしながら、これに代えて、電動スーパーインポーズドステアリング及び／又はアクティブステアリングを備えた操舵システムを構成することも考えられる。さらに、操舵システムを、原則的に、ステアバイワイヤ式の操舵システム及び／又は後車軸ステアリングとして構成することもできる。さらに、商用車において使用するための対応する操舵システムを設けることが可能である。

操舵システム１４は、例示的にラック式のステアリングギヤとして構成されたステアリングギヤ５２を含み、このステアリングギヤ５２は、操舵入力を車輪の操舵運動に変換するように設けられている。そのために、ステアリングギヤ５２は、本実施例においては特にラックとして構成された少なくとも１つのステアリング調整要素５４を含む。

さらに、操舵システム１４は、少なくとも１つのアクチュエータアセンブリ５０を含む。アクチュエータアセンブリ５０は、操舵アクチュエータとして構成されており、ステアリング調整要素５４との作用接続を有する。アクチュエータアセンブリ５０は、操舵トルクを供給するように設けられている。本実施例においては、アクチュエータアセンブリ５０は、アシストトルク及び／又はサーボトルクの形態の操舵トルクを供給するように、かつ、特に操舵支援のためにステアリングギヤ５２に導入するように設けられている。しかしながら、これに代えて、アクチュエータアセンブリを、電動スーパーインポーズドステアリング及び／又はアクティブステアリングの一部とすることもでき、特に付加操舵角及び／又は可変伝達比を供給するように設けることもできる。さらに、アクチュエータアセンブリを、ステアバイワイヤ式の操舵システムの一部とすることもできる。この場合、アクチュエータアセンブリを、特に車輪操舵角調整器において使用されるように、かつ、特に車両の走行方向を直接的に制御するための操舵トルクを供給するように設けることができる。さらに、この場合、アクチュエータアセンブリを、ステアバイワイヤ式の操舵システムの操作ユニットにおいて使用されるように、かつ、フィードバックトルク及び／又は戻しトルクを操舵ハンドルに供給するように設けることもできる。さらに、アクチュエータアセンブリを、冒頭において述べたように操舵システムとは無関係に使用することもできる。

アクチュエータアセンブリ５０は、公知の電気モータ１２を含む。電気モータ１２は、特に永久励磁式の同期モータとして構成されている。電気モータ１２はさらに、多相の電気モータとして構成されている。本実施例においては、電気モータ１２は、例示的に３相の電気モータとして構成されている。電気モータ１２は、ステアリングギヤ５２、特にステアリング調整要素５４に作用接続されている。電気モータ１２は、操舵トルクを生成するように設けられている。この場合、電気モータ１２は、本明細書においては電動パワーステアリングの一部であり、特に電気的な操舵支援を生成するために使用される。しかしながら、電気モータを、原則的に、６相又は１２相の電気モータとして構成することもできる。

さらに、アクチュエータアセンブリ５０は、制御装置１０を有する（特に、図２も参照）。制御装置１０は、本実施例においては、制御機器として、特にステアリング制御機器として構成されている。制御装置１０は、電気モータ１２との作用接続を有し、電気モータ１２の動作を制御するように設けられている。

制御装置１０は、一次計算ユニット２８を含む。一次計算ユニット２８は、例えば、マイクロプロセッサの形態の少なくとも１つのプロセッサ（図示せず）を含む。さらに、一次計算ユニット２８は、少なくとも１つの動作メモリ（図示せず）を含み得る。さらに、一次計算ユニット２８は、少なくとも１つの一次計算ルーチンと、少なくとも１つの一次制御ルーチンとを有する、動作メモリに格納された少なくとも１つの動作プログラムを含む。

さらに、制御装置１０は、公知のパワーエレクトロニクス１６を含む。パワーエレクトロニクス１６は、一次計算ユニット２８に作用接続されており、一次計算ユニット２８の下流に制御技術的に接続されている。さらに、パワーエレクトロニクス１６は、電気モータ１２に作用接続されている。パワーエレクトロニクス１６は、本明細書においては出力段として、特にＢ６ブリッジ回路として構成されており、特に相互に同一に構成された複数のインバータ５６を含み、電気モータ１２のそれぞれの相には、これらのインバータ５６のうちの１つが対応付けられている。これらのインバータ５６の各々は、特に相互に同一に構成された２つのパワースイッチ２２、特にハイサイドパワースイッチ及びローサイドパワースイッチを含む。見易くするために、図２においては、複数のインバータ５６のうちの１つと、複数のパワースイッチ２２のうちの１つとにだけ参照符号が付されている。これらのインバータ５６の各々は、例えば、車載バッテリの形態のエネルギ源５８の整流された脈動電圧を相電流に変換して、電気モータ１２に、特に電気モータ１２の厳密に１つの相に供給するように設けられている。

さらに、制御装置１０は、一次ドライバユニット１８を含む。一次ドライバユニット１８は、一次計算ユニット２８との電気的接続を有し、一次計算ユニット２８の下流に制御技術的に接続されている。一次計算ユニット２８は、一次ドライバユニット１８を駆動するための一次駆動信号６０を供給するように設けられている。さらに、一次ドライバユニット１８は、パワーエレクトロニクス１６との電気的接続を有する。したがって、一次ドライバユニット１８は、一次計算ユニット２８とパワーエレクトロニクス１６との間に制御技術的に配置されている。一次ドライバユニット１８は、集積された電子回路として構成されている。一次ドライバユニット１８は、ハーフブリッジドライバ及び／又はゲートドライバとして、本明細書においては特に３重のハーフブリッジドライバとして構成されている。一次ドライバユニット１８は、複数のパワースイッチ２２のうちの少なくとも１つを駆動するように、かつ、特に少なくとも１つのパワースイッチ２２のための制御電圧及び／又は制御電流を供給するように設けられている。本明細書においては、一次ドライバユニット１８は、例示的にパワーエレクトロニクス１６の全てのパワースイッチ２２を駆動するように設けられている。本実施例においては、一次ドライバユニット１８は、少なくとも通常動作状態において、一次計算ユニット２８と共にパワーエレクトロニクス１６を駆動するように設けられている。

操舵システム１４は、運転者及び／又は車両操縦に対して直接的な影響を及ぼす安全性に関連した車両コンポーネントであるので、一次ドライバユニット１８自体の、及び／又は、例えばエネルギ供給部のような、一次ドライバユニット１８と協働する周辺アセンブリの障害及び／又は故障と、これによって引き起こされる一次ドライバユニット１８の障害とが発生しているエラー動作状態において、対応する安全性コンセプトが必要とされる。

この理由から、制御装置１０はさらに、二次計算ユニット３０及び二次ドライバユニット２０を含む。

二次計算ユニット３０は、一次計算ユニット２８とは別個に構成されている。二次計算ユニット３０は、一次計算ユニット２８に対して冗長的に構成されている。さらに、二次計算ユニット３０は、例えば通信チャネル（図示せず）を介して一次計算ユニット２８に通信するように接続可能である。二次計算ユニット３０は、例えばマイクロプロセッサの形態の少なくとも１つのさらなるプロセッサ（図示せず）を含む。さらに、二次計算ユニット３０は、少なくとも１つのさらなる動作メモリ（図示せず）を含み得る。さらに、二次計算ユニット３０は、少なくとも１つの二次計算ルーチンと、少なくとも１つの二次制御ルーチンとを有する、さらなる動作メモリに格納された少なくとも１つのさらなる動作プログラムを含む。

二次ドライバユニット２０は、一次ドライバユニット１８とは別個に構成されている。二次ドライバユニット２０は、一次ドライバユニット１８に対して冗長的に構成されている。二次ドライバユニット２０はさらに、一次ドライバユニット１８と同一構造に構成されている。しかしながら、基本的に、特に二次ドライバユニットが非常動作を提供するためだけに設けられている場合には、一次ドライバユニットと二次ドライバユニットとを相互に異なるように構成することもできる。さらに、二次ドライバユニット２０は、二次計算ユニット３０との電気的接続を有し、二次計算ユニット３０の下流に制御技術的に接続されている。二次計算ユニット３０は、二次ドライバユニット２０を駆動するための二次駆動信号６２を供給するように設けられている。さらに、二次ドライバユニット２０は、パワーエレクトロニクス１６との電気的接続を有する。二次ドライバユニット２０は、二次計算ユニット３０とパワーエレクトロニクス１６との間に制御技術的に配置されている。したがって、本明細書においては、二次ドライバユニット２０は、一次ドライバユニット１８に対して並列に接続されている。二次ドライバユニット２０は、集積された電子回路として構成されている。二次ドライバユニット２０は、ハーフブリッジドライバ及び／又はゲートドライバとして、本明細書においては特に３重のハーフブリッジドライバとして構成されている。二次ドライバユニット２０は、複数のパワースイッチ２２のうちの少なくとも１つ、特に一次ドライバユニット１８と同一のパワースイッチ２２を駆動するように、かつ、特に少なくとも１つのパワースイッチ２２のための制御電圧及び／又は制御電流を供給するように設けられている。本明細書においては、二次ドライバユニット２０は、例示的にパワーエレクトロニクス１６の全てのパワースイッチ２２を駆動するように設けられている。

二次ドライバユニット２０は、少なくともエラー動作状態において、二次計算ユニット３０と共にパワーエレクトロニクス１６を駆動するように設けられている。二次ドライバユニット２０は、通常動作状態においては、純粋にパッシブな動作モード及び／又はスタンバイ動作モードにあり、もっぱらエラー動作状態においてパワーエレクトロニクス１６を駆動するように設けられている。本実施例においては、二次ドライバユニット２０は、エラー動作状態において一次ドライバユニット１８の代わりに使用されるように、かつ、パワーエレクトロニクス１６の駆動と、ひいては電気モータ１２の動作の制御とを引き受けるように設けられている。二次ドライバユニット２０はさらに、パワーエレクトロニクス１６を駆動するために少なくとも部分的に同一の及び／又は同一の、特に既存のアセンブリ及び接続線路を使用するように、かつ、同一のパワースイッチ２２を駆動するように設けられている。

したがって、本明細書においては、一次ドライバユニット１８と二次ドライバユニット２０とは、並列に接続されており、同一のパワーエレクトロニクス１６を駆動するように設けられており、一次ドライバユニット１８は、通常動作状態においてアクティブであり、二次ドライバユニット２０は、エラー動作状態においてアクティブである。

少なくとも１つのパワースイッチ２２のスイッチング状態を制御するために、一次ドライバユニット１８及び二次ドライバユニット２０は、設定可能な電流強度を有するそれぞれ１つの集積された電流源２４，２６を有する（図３も参照）。本明細書においては、電流源２４，２６は、この場合、パワースイッチ２２を駆動するためのゲート・ソース間電圧を生成するために使用される。電流源２４，２６は、少なくとも１つのパワースイッチ２２をスイッチオン及び／又は閉成するために正の電流値を供給するように、かつ、少なくとも１つのパワースイッチ２２をスイッチオフ及び／又は開放するために負の電流値を供給するように設けられている。

通常動作状態においては、二次ドライバユニット２０の電流源２４の絶対値は、第１の限界値を下回る第１の値に設定されており、一次ドライバユニット１８のさらなる電流源２６の絶対値は、第２の限界値を上回る第２の値に設定されている。第１の限界値は、最大で０．１ｍＡであり、その一方で、第２の限界値は、少なくとも５００ｍＡである。この場合、限界値は、ピーク電流に関連している。使用される限界値により、通常動作状態において一次ドライバユニット１８がアクティブであり、かつ、二次ドライバユニット２０がパッシブ及び／又は非アクティブであることが達成される。

エラー動作状態においては、二次ドライバユニット２０は、二次ドライバユニット２０の電流源２４の電流強度を変更することによってアクティブ状態に移行させられ、その一方で、一次ドライバユニット１８は、非アクティブ化され、又は、さらなる電流源２６の電流強度を変更することによってパッシブ状態及び／又は非アクティブ状態に移行させられる。したがって、本明細書においては、それぞれの電流強度を用いて一次ドライバユニット１８及び二次ドライバユニット２０のアクティブ状態を制御することができる。したがって、エラー動作状態においては、二次ドライバユニット２０の電流源２４の絶対値は、第２の値に設定されており、その一方で、一次ドライバユニット１８のさらなる電流源２６の絶対値を、第１の値に設定することができる。しかしながら、基本的に、通常動作状態及び／又はエラー動作状態における電流源の値は、相互に異なるものとしてもよい。

一次ドライバユニット１８と二次ドライバユニット２０との間でのスイッチングのために、制御装置１０はさらに、スイッチング論理回路３２を含む。スイッチング論理回路３２は、一次計算ユニット２８及び二次計算ユニット３０に電気的に接続されている。スイッチング論理回路３２はさらに、一次ドライバユニット１８及び二次ドライバユニット２０に電気的に接続されている。スイッチング論理回路３２は、ディスクリート回路として構成されている。スイッチング論理回路３２は、一次計算ユニット２８の、一次駆動信号６０とは異なる信号３４と、二次計算ユニット３０の、二次駆動信号６２とは異なるさらなる信号３６とに依存して、一次ドライバユニット１８及び／又は二次ドライバユニット２０の動作をイネーブルするための少なくとも１つの制御信号３８，４０を供給するように設けられている。本明細書においては、スイッチング論理回路３２は、それぞれのドライバユニット１８，２０に対して別個の制御信号３８，４０を供給するように設けられている。さらに、スイッチング論理回路３２は、一次ドライバユニット１８と二次ドライバユニット２０との同時動作を阻止するように設けられている。しかしながら、基本的に、スイッチング論理回路は、２つのドライバユニットに対して単一の制御信号のみを供給するように設けられるものとしてもよい。さらに、スイッチング論理回路は、集積回路として構成されるものとしてもよいし、又は、ドライバユニットのうちの少なくとも１つに集積されるものとしてもよい。

動作確実性を高めるために、制御装置１０は、本実施例においてはさらに、一次ウォッチドッグユニット４６と、一次ウォッチドッグユニット４６に対して冗長的に構成された二次ウォッチドッグユニット４８とを含む。一次ウォッチドッグユニット４６は、一次計算ユニット２８及び／又は一次ドライバユニット１８に対応付けられている。さらに、一次ウォッチドッグユニット４６は、スイッチング論理回路３２との電気的接続を有する。二次ウォッチドッグユニット４８は、二次計算ユニット３０及び／又は二次ドライバユニット２０に対応付けられている。さらに、二次ウォッチドッグユニット４８は、スイッチング論理回路３２との電気的接続を有する。基本的に、制御装置は、厳密に１つのウォッチドッグユニットも含み得る。さらに、ウォッチドッグユニットを完全に省略することも考えられる。

スイッチング論理回路３２は、本明細書においては、制御信号３８，４０を生成する際に、一次ウォッチドッグユニット４６の一次監視信号４２と、二次ウォッチドッグユニット４８の二次監視信号４４とを考慮するように設けられている。

この場合、一次ドライバユニット１８については、イネーブルのために以下の論理：
ＥＮ＿１＝１かつＷＤ＿１＝１かつＥＮ＿ＩＧ２＝０の場合には、ＥＮ＿ＩＧ１＝１
又は、
ＥＮ＿１＝１かつＷＤ＿１＝１かつ（ＥＮ＿２＝０又はＷＤ＿２＝０）の場合には、ＥＮ＿ＩＧ１＝１
のうちの一方が成り立ち、この場合、イネーブルは、論理１によって実施される。

ここで、ＥＮ＿ＩＧ１は、一次ドライバユニット１８のための制御信号３８に相当し、ＥＮ＿１は、一次計算ユニット２８の信号３４に相当し、ＥＮ＿２は、二次計算ユニット３０のさらなる信号３６に相当し、ＷＤ＿１は、一次ウォッチドッグユニット４６の一次監視信号４２に相当し、ＥＮ＿ＩＧ２は、二次ドライバユニット２０のためのさらなる制御信号４０に相当し、ＷＤ＿２は、二次ウォッチドッグユニット４８の二次監視信号４４に相当する。

これに対して、二次ドライバユニット２０については、イネーブルのために以下の論理：
ＥＮ＿２＝１かつＷＤ＿２＝１かつＥＮ＿ＩＧ１＝０の場合には、ＥＮ＿ＩＧ２＝１、
又は、
ＥＮ＿２＝１かつＷＤ＿２＝１かつ（ＥＮ＿１＝０又はＷＤ＿１＝０）の場合には、ＥＮ＿ＩＧ２＝１
のうちの一方が成り立ち、この場合にも、イネーブルは、論理１によって実施される。

ここで、ＥＮ＿ＩＧ２は、二次ドライバユニット２０のためのさらなる制御信号４０に相当し、ＥＮ＿１は、一次計算ユニット２８の信号３４に相当し、ＥＮ＿２は、二次計算ユニット３０のさらなる信号３６に相当し、ＷＤ＿２は、二次ウォッチドッグユニット４８の二次監視信号４４に相当し、ＥＮ＿ＩＧ１は、一次ドライバユニット１８のための制御信号３８に相当し、ＷＤ＿１は、一次ウォッチドッグユニット４６の一次監視信号４２に相当する。

最後に、図４は、制御装置１０を用いて電気モータ１２を動作させるための例示的な方法の主要な方法ステップを備えた例示的なフローチャートを示している。

方法ステップ７０は、通常動作状態に相当する。この場合、一次ドライバユニット１８は、一次計算ユニット２８と共にパワーエレクトロニクス１６を駆動するように設けられており、したがって、アクティブ状態にある。このために、一次ドライバユニット１８のさらなる電流源２６の絶対値は、第２の限界値を上回る第２の値に設定されている。これに対して、二次ドライバユニット２０は、パッシブ状態及び／又は非アクティブ状態にある。このために、二次ドライバユニット２０の電流源２４の絶対値は、第１の限界値を下回る第１の値に設定されている。

方法ステップ７２においては、例えば、一次計算ユニット２８、二次計算ユニット３０、一次ウォッチドッグユニット４６、及び／又は、二次ウォッチドッグユニット４８を用いて、一次ドライバユニット１８の障害及び／又は故障が特定される。この場合、一次ドライバユニット１８の障害及び／又は故障を、一次ドライバユニット１８自体の障害及び／又は故障に結び付けることができ、及び／又は、例えば、一次計算ユニット２８、一次ウォッチドッグユニット４６、スイッチング論理回路３２の一部、及び／又は、エネルギ供給部のような、一次ドライバユニット１８と協働するアセンブリに結び付けることができる。結果として、一次ドライバユニット１８の代わりに二次ドライバユニット２０が使用されることとなる。このために、一次ドライバユニット１８は、スイッチング論理回路３２の制御信号３８と、これに関連するさらなる電流源２６の電流強度の変更とによって非アクティブ化され、二次ドライバユニット２０は、スイッチング論理回路３２のさらなる制御信号４０と、これに関連する電流源２４の電流強度の変更とによってアクティブ化される。このために、二次ドライバユニット２０の電流源２４の絶対値は、第２の限界値を上回る第２の値に設定される。

方法ステップ７４は、エラー動作状態に相当する。この場合、二次ドライバユニット２０は、二次計算ユニット３０と共にパワーエレクトロニクス１６を駆動するように設けられており、したがって、アクティブ状態にある。このために、二次ドライバユニット２０の電流源２４の絶対値は、第２の限界値を上回る第２の値に設定されている。これに対して、一次ドライバユニット１８は、パッシブ状態及び／又は非アクティブ状態にある。さらに、この場合、例えば、二次計算ユニット３０を用いて警告メッセージを生成し、対応する出力手段（図示せず）を用いて乗員に表示することができる。

図４の例示的なフローチャートは、制御装置１０を用いて電気モータ１２を動作させるための方法を例示的に説明しているに過ぎない。特に、個々の方法ステップを変更してもよいし、又は、追加的な方法ステップを追加してもよい。例えば、一次ドライバユニット１８の障害及び／又は故障を特定するために別個の監視ユニットを使用するものとしてもよい。さらに、ウォッチドッグユニットを省略することも考えられる。

Claims (11)

1. 特に操舵システム（１４）の電気モータ（１２）を動作させるための制御装置（１０）であって、
   パワーエレクトロニクス（１６）と、
   通常動作状態において前記パワーエレクトロニクス（１６）を駆動するように設けられた一次ドライバユニット（１８）と、
   前記一次ドライバユニット（１８）に対して並列に接続されていて、前記一次ドライバユニット（１８）の障害及び／又は故障が発生している少なくとも１つのエラー動作状態において前記パワーエレクトロニクス（１６）を駆動するように設けられた二次ドライバユニット（２０）と、
   を備えた制御装置（１０）において、
   前記二次ドライバユニット（２０）は、前記パワーエレクトロニクス（１６）の少なくとも１つのパワースイッチ（２２）のスイッチング状態を制御するために、設定可能な電流強度を有する電流源（２４）を有し、
   前記電流源（２４）の絶対値は、前記通常動作状態においては、第１の限界値を下回る第１の値に設定されており、前記エラー動作状態においては、第２の限界値を上回る第２の値に設定されている、
   ことを特徴とする制御装置（１０）。
2. 前記電流源（２４）は、
   前記少なくとも１つのパワースイッチ（２２）をスイッチオン及び／又は閉成するために正の電流値を供給するように、かつ、
   前記少なくとも１つのパワースイッチ（２２）をスイッチオフ及び／又は開放するために負の電流値を供給するように
   設けられている、請求項１に記載の制御装置（１０）。
3. 前記第１の限界値は、最大で１０ｍＡであり、
   前記第２の限界値は、少なくとも１００ｍＡである、
   請求項１又は２に記載の制御装置（１０）。
4. 前記一次ドライバユニット（１８）は、前記パワーエレクトロニクス（１６）の少なくとも１つのパワースイッチ（２２）のスイッチング状態を制御するために、設定可能な電流強度を有するさらなる電流源（２６）を有する、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の制御装置（１０）。
5. 前記一次ドライバユニット（１８）を駆動するための一次計算ユニット（２８）と、
   前記二次ドライバユニット（２０）を駆動するための二次計算ユニット（３０）と、
   スイッチング論理回路（３２）と、
   が設けられており、
   前記スイッチング論理回路（３２）は、
   前記一次ドライバユニット（１８）及び前記二次ドライバユニット（２０）に電気的に接続されており、
   前記一次計算ユニット（２８）の信号（３４）と前記二次計算ユニット（３０）の信号（３６）とに依存して、前記一次ドライバユニット（１８）又は前記二次ドライバユニット（２０）の動作をイネーブルするための少なくとも１つの制御信号（３８，４０）を供給するように設けられている、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の制御装置（１０）。
6. 前記スイッチング論理回路（３２）は、前記一次ドライバユニット（１８）と前記二次ドライバユニット（２０）との同時動作を阻止するように設けられている、
   請求項５に記載の制御装置（１０）。
7. 前記スイッチング論理回路（３２）は、前記制御信号（３８，４０）を生成する際に、ウォッチドッグユニット（４６，４８）の少なくとも１つの監視信号（４２，４４）を考慮するように設けられている、
   請求項５又は６に記載の制御装置（１０）。
8. 前記スイッチング論理回路（３２）は、ディスクリート回路として構成されている、
   請求項５乃至７のいずれか一項に記載の制御装置（１０）。
9. 電気モータ（１２）と、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の制御装置（１０）とを備えたアクチュエータアセンブリ（５０）。
10. 請求項９に記載の少なくとも１つのアクチュエータアセンブリ（５０）を備えた操舵システム（１４）。
11. 特に請求項１乃至８のいずれか一項に記載の制御装置（１０）を用いて電気モータ（１２）を動作させるための方法であって、
    パワーエレクトロニクス（１６）が、
    通常動作状態においては、一次ドライバユニット（１８）を用いて駆動され、
    前記一次ドライバユニット（１８）の障害及び／又は故障が発生しているエラー動作状態においては、前記一次ドライバユニット（１８）に対して並列に接続された二次ドライバユニット（２０）を用いて駆動される、
    方法において、
    前記二次ドライバユニット（２０）は、前記パワーエレクトロニクス（１６）の少なくとも１つのパワースイッチ（２２）のスイッチング状態を制御するために、設定可能な電流強度を有する電流源（２４）を有し、
    前記電流源（２４）の絶対値は、前記通常動作状態においては、第１の限界値を下回る第１の値に設定され、前記エラー動作状態においては、第２の限界値を上回る第２の値に設定される、
    ことを特徴とする方法。

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