WO2019015820A1 - Verfahren zum betreiben eines lenksystems und lenksystem - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines lenksystems und lenksystem Download PDF

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WO2019015820A1
WO2019015820A1 PCT/EP2018/061662 EP2018061662W WO2019015820A1 WO 2019015820 A1 WO2019015820 A1 WO 2019015820A1 EP 2018061662 W EP2018061662 W EP 2018061662W WO 2019015820 A1 WO2019015820 A1 WO 2019015820A1
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WO
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motor
output stage
determined
steering system
operating
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PCT/EP2018/061662
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph Goetz
Georg Dancau
Khaled Sharaf
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/15—Controlling commutation time
    • H02P6/153—Controlling commutation time wherein the commutation is advanced from position signals phase in function of the speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046—Controlling the motor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/06—Controlling the motor in four quadrants

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a steering system and a steering system.
  • Angle encoders for detecting a rotational angle of a rotor are well known. For example, can be realized with a number of Hall sensors and a magnetic sensor ring such an angle sensor. For example, reference is made to DE 10 2013 109 877 A1. It is also known that electric motors provide different torques at different speeds.
  • the object of the present invention could be formulated to the effect that a method and a steering system are to be developed in such a way that the highest possible torque is available even at different rotational speeds.
  • the motor in particular designed as a brushless DC motor, even at high speed a large
  • Torque in the steering system outputs. At increased speed shifts the phase position, which by the operation of the engine with the second
  • the steering system can support the steering request of the driver with a high steering force.
  • a cost-optimized motor and angle encoder for this purpose.
  • An advantageous embodiment is characterized in that the second commutation scheme leads in motor operation of the motor over the first commutation scheme.
  • the method comprises: operating the output stage with a third commutation scheme as soon as the exceeding of the predetermined threshold value has been determined by the rotational speed, wherein the third commutation scheme in
  • a further advantageous embodiment is characterized in that the predetermined threshold value is determined in advance by trial and thus is an applied quantity.
  • the method comprises: determining an actual sector of a rotor of the motor as a function of a sensor value of an angle encoder, determining a desired switching state of the output stage according to the first, second or third Kommut istsschema depending on the determined actual sector, and Operating the output stage with the determined set switching state.
  • An advantageous development is characterized in that the angle encoder is arranged on the rotor of the motor.
  • An advantageous development is characterized in that the engine is part of a superposition steering of the steering system.
  • the computer program is stored on a memory element.
  • Figure 1 is a steering system in schematic form
  • Figure 2 is a schematic representation of a circuit for controlling a motor
  • FIG. 6 is a schematic flowchart
  • Figure 7 is a torque-speed diagram.
  • FIG. 1 shows in schematic form a steering system 2, the one
  • Superposition steering 4 and a power steering system 6 includes.
  • the steering system 2 has a steering gear 8, which is designed for example as Zahnstangenlenkgetnebe.
  • the steering gear 8 may also be formed as recirculating ball or as a ball nut transmission. In this
  • the steering gear comprises a pinion 10 and a rack 12.
  • the Steering gear 8 is on the pinion 10 and the rack 12 on each
  • the illustrated steering system 2 is one of a variety of possible embodiments for performing the method according to the invention suitable devices.
  • Embodiments may be implemented, for example, by other steering gears or by a different arrangement of the motors or drives described below. Furthermore, sensors may be arranged in the steering system, the arrangement and designs of which is not discussed here.
  • the superposition steering 4 has a control unit 20, a motor 22 and a transmission 24.
  • the motor 22 is embodied, for example, as a DC motor and acts via the gear 24 on a torsion bar 26.
  • an angle transmitter 40 which transmits sensor values 42 to the control unit 20 as a function of the rotor position.
  • the angle transmitter 40 is, for example, a Hall sensor device comprising a magnetic sensor ring (not shown) arranged on the rotor of the motor 22, the position of which is determined by means of a number of, for example, three Hall sensors arranged at a distance of 22.5 ° from one another.
  • a not shown magnetic motor ring of the drive motor 22 runs synchronously with the magnetic sensor ring.
  • the spacing of the Hall sensors of 22.5 ° results in a resolution of 7.5 °.
  • a counter value is determined in the control unit 20.
  • the counter value contains a raw information about the actual rotation angle of the rotor.
  • the counter value can always be updated when new sensor values 42 are present from the angle transmitter 40.
  • a new counter value can be determined.
  • a speed of the motor 22 is determined.
  • a steering means 28 for example a steering wheel, is arranged on the torsion bar 26, a steering means 28, for example a steering wheel, is arranged on the torsion bar 26, a steering means 28, for example a steering wheel, is arranged on the torsion bar 26, a steering means 28, for example a steering wheel, is arranged on the torsion bar 26, a steering means 28, for example a steering wheel, is arranged.
  • the steering center angle applied by the driver can be increased or decreased in a normal operation of the steering system 2 toward the steering gear 8.
  • These Steering angle difference which is introduced by the superposition steering 4 in the steering gear 8 is also referred to as additional steering angle.
  • a steering column between the steering means 28 and the superposition steering 4 may be arranged.
  • the power steering system 6 comprises a further control unit 30, a further motor 32 and a further gear 34.
  • the further motor 32 acts on the toothed rack 12 via the further gear 34.
  • the control unit 20 has a microprocessor 36, which has a data line with a memory element 37 is connected.
  • the further control device 30 has a further processor 38, which is connected via a further data line to a further memory element 39.
  • the further control unit 30 determines a manipulated variable S_30 as a function of supplied quantities, which feeds it to the associated further motor 32.
  • the control unit 20 determines a manipulated variable S_20a, which is supplied to an output stage 44, which then operates the motor 22 with actuating signals S_20b.
  • the control devices 20 and 30 may be designed to regulate a predetermined desired steering torque and a predetermined desired steering angle.
  • another not shown parent may be designed to regulate a predetermined desired steering torque and a predetermined desired steering angle.
  • Control unit corresponding sizes to the control units 20 and 30 perform.
  • the control units 20 and 30 are combined on a single controller. Consequently, also overlaps, in particular with regard to the control unit function with respect to the superposition steering 4 and the power steering 6 are possible.
  • Figure 2 shows a schematic representation of a circuit for controlling the motor 22 with the output stage 44, wherein the output stage 44 six
  • Circuit breaker M1, M2, M3, M4, M5, M6 includes to drive the phases U, V and W of the motor 22.
  • the power switches M1, M2, M3, M4, M5, M6 may be power MOSFETs or IGBTs, for example.
  • the output stage 44 with the power switches M1, M2, M3, M4, M5, M6 is controlled by the control unit 20.
  • the motor 22 is a brushless and electronically commutated DC motor.
  • the circuit breakers M1, M2, M3, M4, M5, M6 are controlled in such a way that different speeds occur at different speeds
  • FIG. 3a shows a first commutation scheme 50 for low rotational speeds of the motor 22 in regenerative or motor operation.
  • Commutation scheme 50 includes a number of desired switching states for the output stage, in particular for the circuit breaker of the power amplifier. If a certain actual sector of the rotor, i. H. an actual position of the rotor, determined, the desired switching states of the circuit breaker are determined based on the actual sector. Depending on the determined with the angle encoder actual sector
  • the circuit breakers are thus operated as a function of the determined desired switching states such that adjusts the normalized voltage y shown at the respective phase U, V, W.
  • a value of one of the normalized voltage corresponds to a nominal value.
  • Voltage means that the respective low-side power switch is turned on.
  • the values between zero and one correspond to one
  • Multiplication factor for the nominal value The course of the voltage of the phase V is explained below by way of example.
  • the normalized voltage rises from a value of zero to a value of 0.5 and remains there. At the beginning of sector s2, the normalized voltage rises to a value of 0.86. At the beginning of sector s3, the normalized voltage increases to a value of one. At the beginning of sector s4, the normalized voltage drops to a value of 0.86. At the beginning of
  • the normalized voltage rises to a value of 1.
  • the normalized voltage drops to a value of 0.86.
  • the normalized voltage drops to a value of 0.5.
  • the normalized voltage drops to a value of zero and remains there until the next beginning of the sector s1.
  • FIG. 3b shows the assignment of the sectors s0 to s11
  • Commutation indices 0 to 1 1 according to the first Kommuttechnikschema 50.
  • a respective one of the commutation indices 0 to 1 1 are assigned switching states for the circuit breaker, these assignments on the figures
  • the commutation index zero is the Assigned to sector sO.
  • the sectors s0 to s1 1 are traversed in a direction R in ascending order, that is, s0, s1, s2.
  • a running direction opposite to the direction R results, ie the sectors s0 to s1 1 are run in descending order, that is to say, for example, s1 1, s10, s9.
  • FIG. 4a shows a second commutation scheme 60 for higher rotational speeds of the motor 22 in motor operation. Unlike the first
  • Commutation scheme 50 leads the second commutation scheme 60.
  • FIG. 4b shows by way of example the assignment of the sectors s0 to s11 for the second commutation scheme 60.
  • the fixed sectors s0 to s1 1 are assigned the commutation indices in the order 1 1 to 10.
  • the advance is, for example, on
  • Commutation index zero which is assigned to the sector s1 in the second commutation scheme 60.
  • the lead in the present example thus means that, compared to the first commutation scheme, the desired switching states with the index N (that is, for example zero) are assigned to a sector with an index increased by one, ie N + 1 (for example s1).
  • FIG. 5a shows a third commutation scheme 70 for higher rotational speeds of the motor 22 in regenerative operation. Unlike the first
  • Commutation scheme 50 leads the second commutation scheme 60.
  • FIG. 5b shows the assignment of the sectors s0 to s11 for the third commutation scheme 70.
  • the fixed sectors s0 to s1 1 are assigned the commutation indices 1 to zero.
  • the lag is evident, for example, at the commutation index zero, which is assigned to the sector s1 1 in the third commutation scheme 70.
  • the lag therefore means that, compared with the first commutation scheme, the desired switching states with the commutation index N (that is, for example 2) are assigned to a sector with an index N-1 reduced by one (for example, s1).
  • FIG. 6 shows a schematic flow diagram for operating the electronically commutated motor 22 from FIG.
  • a step 602 the output stage is operated with the first commutation scheme 50.
  • a step 604 it is determined that a rotational speed of the engine exceeds a predetermined threshold value.
  • the output stage is operated with the second commutation scheme 60 according to FIGS. 4a and 4b as soon as the exceeding of the predetermined threshold value by the rotational speed has been determined. If it is determined in a step 608 that the rotational speed again falls below the threshold value, then the process goes to step 602. For debouncing, of course, different thresholds for the speed in steps 604 and 608 can be used.
  • step 602 the output stage becomes the first
  • step 604 it is determined that a rotational speed of the engine exceeds the predetermined threshold in absolute value.
  • step 606 the final stage becomes the third
  • Commutation scheme 60 is operated according to the figures 5a and 5b, as soon as the exceeding of the predetermined threshold has been determined by the speed. If it is determined in step 608 that the rotational speed falls below the threshold value again, then step 602 is entered. For debouncing, of course, different thresholds for the speed in steps 604 and 608 can be used.
  • the operation with one of the determined commutation schemes in steps 602 and 606 comprises the following steps: determining the actual sector of the rotor of the motor as a function of the sensor value of the angle sensor; Determining the desired switching state of the output stage according to the first, second or third commutation scheme as a function of the determined actual sector; and operating the output stage with the determined desired switching state or the corresponding desired switching states for the power switches of the output stage.
  • FIG. 7 shows a torque-speed diagram.
  • a first plot 750 shows that the high speed torque decreases during operation of the engine 22 with the first commutation scheme 50.
  • a second progression 760 shows that the torque M for low speeds n is lower during operation of the motor 22 with the second commutation scheme 60 than when operating the motor with the first commutation scheme 50.
  • the second commutation scheme 60 effects a higher torque output than the first commutation scheme 50.
  • the threshold ns for switching between the first and second Kommut réellesschema 50, 60 is applied for each engine type, ie, the threshold value ns is determined by a respective experiment on a motor of the Motoryps. Highly dynamic steering situations are associated with high speeds. Consequently, by changing the threshold ns for switching between the first and second Kommut ist istsschema 50, 60 is applied for each engine type, ie, the threshold value ns is determined by a respective experiment on a motor of the Motoryps. Highly dynamic steering situations are
  • Commutation provided a high torque output and recording, which supports the driver in the highly dynamic steering situation.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines elektronisch kommutierten Motors (22) eines Lenksystems (2) eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst:Betreiben einer Endstufe mit einem ersten Kommutierungsschema; Ermitteln, dass eine Drehzahl des Motors betragsmäßig einen vorab bestimmten Schwellwert überschreitet; und Betreiben der Endstufe mit einem zweiten Kommutierungsschema, sobald die Überschreitung des Schwellwerts ermittelt wurde.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Betreiben eines Lenksvstems und Lenksvstem Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems sowie ein Lenksystem. Winkelgeber zur Erfassung eines Drehwinkels eines Rotors sind allgemein bekannt. Beispielsweise lässt sich mit einer Anzahl von Hall-Sensoren und einem Magnetsensorring ein derartiger Winkelgeber realisieren. Beispielhaft wird auf die DE 10 2013 109 877 A1 verwiesen. Es ist auch bekannt, dass Elektromotoren bei unterschiedlichen Drehzahlen unterschiedliche Drehmomente bereitstellen.
Mithin könnte die Aufgabe der vorliegenden Erfindung dahingehend formuliert werden, als dass ein Verfahren und ein Lenksystem derart weiterzubilden sind, sodass auch bei unterschiedlichen Drehzahlen ein möglichst hohes Drehmoment zur Verfügung steht.
Offenbarung der Erfindung Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch ein Verfahren nach dem Anspruch 1 und ein Lenksystem nach einem nebengeordneten Anspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Es wird vorgeschlagen, eine Endstufe mit einem ersten Kommutierungsschema zu betreiben, zu ermitteln, dass eine Drehzahl des Motors betragsmäßig einen vorab bestimmten Schwellwert überschreitet; und die Endstufe mit einem zweiten Kommutierungsschema zu betreiben, sobald die Überschreitung des
Schwellwerts ermittelt wurde.
Vorteilhaft wird dadurch erreicht, dass der Motor, insbesondere als bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet, auch bei erhöhter Drehzahl ein großes
Drehmoment in das Lenksystem abgibt. Bei erhöhter Drehzahl verschiebt sich die Phasenlage, was durch den Betrieb des Motors mit dem zweiten
Kommutierungsschema kompensiert wird. Insbesondere bei hochdynamischen Fahrsituationen kann das Lenksystem den Lenkwunsch des Fahrzeuglenkers mit einer hohen Lenkkraft unterstützen. Gleichzeitig ist es möglich, hierfür einen kostenoptimierten Motor und Winkelgeber zu verwenden.
Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das zweite Kommutierungsschema im motorischen Betrieb des Motors gegenüber dem ersten Kommutierungsschema voreilt.
Eine vorteilhafte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass das Verfahren umfasst: Betreiben der Endstufe mit einem dritten Kommutierungsschema, sobald die Überschreitung des vorab bestimmten Schwellwerts durch die Drehzahl ermittelt wurde, wobei das dritte Kommutierungsschema im
generatorischen Betrieb des Motors gegenüber dem ersten
Kommutierungsschema nacheilt.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der vorab bestimmte Schwellwert vorab durch Versuch ermittelt wird und damit eine applizierte Größe ist.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren: Ermitteln eines Ist-Sektors eines Rotors des Motors in Abhängigkeit von einem Sensorwert eines Winkelgebers, Ermitteln eines Soll-Schaltzustands der Endstufe gemäß dem ersten, zweiten oder dritten Kommutierungsschema in Abhängigkeit von dem ermittelten Ist-Sektor, und Betreiben der Endstufe mit dem ermittelten Soll- Schaltzustand.
Eine vorteilhafte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass der Winkelgeber an dem Rotor des Motors angeordnet ist. Eine vorteilhafte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass der Motor Teil einer Überlagerungslenkung des Lenksystems ist.
Des Weiteren ist ein Computerprogramm vorgesehen, das dazu ausgebildet ist, die in dieser Beschreibung vorgeschlagenen Verfahrensschritte auszuführen. Das Computerprogramm ist auf einem Speicherelement abgespeichert.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in der Figur der Zeichnung dargestellt sind. Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 ein Lenksystem in schematischer Form;
Figur 2 eine schematische Darstellung einer Schaltung zur Ansteuerung eines Motors;
Figur 3a, 4a, 5a
jeweils ein Kommutierungschema;
Figur 3b, 4b, 5b
jeweils eine Zuordnung von Sektoren zu Kommutierungsindizes;
Figur 6 ein schematisches Ablaufdiagramm; und
Figur 7 ein Drehmoment-Drehzahl-Diagramm.
Figur 1 zeigt in schematischer Form ein Lenksystem 2, das eine
Überlagerungslenkung 4 und eine Hilfskraftlenkung 6 umfasst. Das Lenksystem 2 weist ein Lenkgetriebe 8 auf, das beispielsweise als Zahnstangenlenkgetnebe ausgebildet ist. Das Lenkgetriebe 8 kann ebenso als Kugelumlaufgetriebe beziehungsweise als Kugelmuttergetriebe ausgebildet sein. In dieser
Beschreibung wird überwiegend von einer Zahnstangenlenkung ausgegangen, wobei das Lenkgetriebe ein Ritzel 10 und eine Zahnstange 12 umfasst. Das Lenkgetriebe 8 ist über das Ritzel 10 und die Zahnstange 12 auf jeder
Fahrzeugseite mit einem Lenkgestänge 14 verbunden, das jeweils mit einem Rad 16 zusammenwirkt. Grundsätzlich stellt das dargestellte Lenksystem 2 eine von einer Vielzahl möglicher Ausführungsformen für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtungen dar. Andere
Ausführungsformen können beispielsweise durch andere Lenkgetriebe oder durch eine andere Anordnung der nachfolgend beschriebenen Motoren beziehungsweise Antriebe ausgeführt sein. Ferner können Sensoren in dem Lenksystem angeordnet sein, auf deren Anordnung und Ausführungen an dieser Stelle nicht eingegangen wird.
Die Überlagerungslenkung 4 weist ein Steuergerät 20, einen Motor 22 und ein Getriebe 24 auf. Der Motor 22 ist beispielsweise als Gleichstrommotor ausgebildet und wirkt über das Getriebe 24 auf einen Drehstab 26. An einem Rotor des Motors 22 ist ein Winkelgeber 40 angeordnet, der in Abhängigkeit von der Rotorposition Sensorwerte 42 an das Steuergerät 20 übermittelt. Bei dem Winkelgeber 40 handelt es sich beispielsweise um eine Hall-Sensorvorrichtung umfassend einen auf dem Rotor des Motors 22 angeordneten nicht gezeigten Magnetsensorring, dessen Position mittels einer Anzahl von beispielsweise drei im Abstand von 22,5° voneinander angeordneten Hall-Sensoren ermittelt wird. Ein nicht gezeigter Magnetmotorring des Antriebsmotors 22 läuft synchron mit dem Magnetsensorring. Durch die Beabstandung der Hallsensoren von 22,5° ergibt sich eine Auflösung von 7,5°. In Abhängigkeit von den Signalen der Hall- Sensoren im Sinne der Sensorwerte 42 wird im Steuergerät 20 ein Zählerwert ermittelt. Der Zählerwert enthält eine Rohinformation über den tatsächlichen Rotationswinkel des Rotors. Der Zählerwert kann immer dann aktualisiert werden, wenn von dem Winkelgeber 40 neue Sensorwerte 42 vorliegen. Sobald neue Sensorwerte 42 vorliegen, kann ein neuer Zählerwert bestimmt werden. Somit wird beispielsweise zu oder nach einem Zählerwertwechsel-Zeitpunkt ein neuer Zählerwert bestimmt. Mithilfe des Winkelgebers 40 und der Zählerwerte wird eine Drehzahl des Motors 22 ermittelt.
An dem Drehstab 26 ist ein Lenkmittel 28, beispielsweise ein Lenkrad, angeordnet. Mittels der Überlagerungslenkung 4 kann der vom Fahrzeugführer aufgebrachte Lenkmittelwinkel in einem Normalbetrieb des Lenksystems 2 hin zum Lenkgetriebe 8 vergrößert oder verkleinert werden. Diese Lenkwinkeldifferenz, die von der Überlagerungslenkung 4 in das Lenkgetriebe 8 eingebracht wird, wird auch als Zusatzlenkwinkel bezeichnet. Selbstverständlich kann anstatt eines Drehstabes 26 auch eine Lenksäule zwischen dem Lenkmittel 28 und der Überlagerungslenkung 4 angeordnet sein. In dieser Ausführungsform ist der Drehstab zwischen der Überlagerungslenkung 4 und der Hilfskraftlenkung
6 angeordnet.
Die Hilfskraftlenkung 6 umfasst ein weiteres Steuergerät 30, einen weiteren Motor 32 und ein weiteres Getriebe 34. Der weitere Motor 32 wirkt über das weitere Getriebe 34 auf die Zahnstange 12. Das Steuergerät 20 weist einen Mikroprozessor 36 auf, der über eine Datenleitung mit einem Speicherelement 37 verbunden ist. Das weitere Steuergerät 30 weist einen weiteren Prozessor 38 auf, der über eine weitere Datenleitung mit einem weiteren Speicherelement 39 verbunden ist. Das weitere Steuergerät 30 ermittelt in Abhängigkeit von zugeführten Größen eine Stellgröße S_30, die sie dem zugeordneten weiteren Motor 32 zuführt. Das Steuergerät 20 ermittelt eine Stellgröße S_20a, die einer Endstufe 44 zugeführt wird, welche dann den Motor 22 mit Stellsignalen S_20b betreibt. Die Steuergeräte 20 und 30 können dazu ausgebildet sein, ein vorgegebenes Soll-Lenkmoment und einen vorgegebenen Soll-Lenkwinkel einzuregeln. Hierbei kann ein weiteres nicht gezeigtes übergeordnetes
Steuergerät entsprechende Größen den Steuergeräten 20 und 30 zuführen. Selbstverständlich sind auch andere Ausführungen denkbar, bei denen die Steuergeräte 20 und 30 auf einem einzigen Steuergerät vereint sind. Mithin sind auch Überschneidungen insbesondere hinsichtlich der Steuergerätefunktion bezüglich der Überlagerungslenkung 4 und der Hilfskraftlenkung 6 möglich.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Schaltung zur Ansteuerung des Motors 22 mit der Endstufe 44, wobei die Endstufe 44 sechs
Leistungsschalter M1 , M2, M3, M4, M5, M6 umfasst, um die Phasen U, V und W des Motors 22 anzusteuern. Die Leistungsschalter M1 , M2, M3, M4, M5, M6 können beispielsweise Power-Mosfets oder IGBTs sein. Die Endstufe 44 mit den Leistungsschaltern M1 , M2, M3, M4, M5, M6 wird von dem Steuergerät 20 angesteuert. Der Motor 22 ist ein bürstenloser und elektronisch kommutierter Gleichstrommotor. Die Leistungsschalter M1 , M2, M3, M4, M5, M6 werden derart angesteuert, dass bei unterschiedlichen Drehzahlen unterschiedliche
Kommutierungsschemata verwendet werden. Figur 3a zeigt ein erstes Kommutierungschema 50 für niedrige Drehzahlen des Motors 22 im generatorischen oder motorischen Betrieb. Das
Kommutierungsschema 50 umfasst eine Anzahl von Soll-Schaltzuständen für die Endstufe, insbesondere für die Leistungsschalter der Endstufe. Wird ein bestimmter Ist-Sektor des Rotors, d. h. eine Ist-Position des Rotors, ermittelt, so werden auf Basis des Ist-Sektors die Soll-Schaltzustände der Leistungsschalter ermittelt. Je nach mit dem Winkelgeber ermittelten Ist-Sektor werden
zugeordnete Soll-Schaltzustände ermittelt und die Endstufe wird in Abhängigkeit von den Soll-Schaltzuständen so betrieben, dass sich Ist-Schaltzustände der
Leistungsschalter einstellen, welche den Soll-Schaltzuständen entsprechen. Die Leistungsschalter werden also in Abhängigkeit von den ermittelten Soll- Schaltzuständen derart betrieben, sodass sich an der jeweiligen Phase U, V, W die gezeigte normierte Spannung y einstellt. Ein Wert von Eins der normierten Spannung entspricht einem Nennwert. Ein Wert von Null der normierten
Spannung bedeutet, dass die der jeweilige Low-Side-Leistungsschalter leitend geschaltet ist. Die Werte zwischen Null und Eins entsprechen einem
Multiplikationsfaktor für den Nennwert. Der Verlauf der Spannung der Phase V ist im Folgenden beispielhaft erläutert. Zu
Beginn des Sektors s1 steigt die normierte Spannung ausgehend von einem Wert von Null auf einen Wert von 0,5 und verweilt dort. Zu Beginn des Sektors s2 steigt die normierte Spannung auf einen Wert von 0,86. Zu Beginn des Sektors s3 steigt die normierte Spannung auf einen Wert von Eins. Zu Beginn des Sektors s4 sinkt die normierte Spannung auf einen Wert von 0,86. Zu Beginn des
Sektors s5 steigt die normierte Spannung auf einen Wert von 1 . Zu Beginn des Sektors s6 sinkt die normierte Spannung auf einen Wert von 0,86. Zu Beginn des Sektors s7 sinkt die normierte Spannung auf einen Wert von 0,5. Zu Beginn des Sektors s8 sinkt die normierte Spannung auf einen Wert von Null und verweilt dort bis zum nächsten Beginn des Sektors s1.
Figur 3b zeigt beispielhaft die Zuordnung der Sektoren sO bis s1 1 zu
Kommutierungsindizes 0 bis 1 1 gemäß dem ersten Kommutierungschema 50. Einem jeweiligen der Kommutierungsindizes 0 bis 1 1 sind Soll-Schaltzustände für die Leistungsschalter zugeordnet, wobei diese Zuordnungen über die Figuren
3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b hinweg gleich ist. Der Kommutierungsindex Null ist dem Sektor sO zugeordnet. Bei einem rechtsdrehenden Motor 22 werden die Sektoren sO bis s1 1 gemäß einer Richtung R in aufsteigender Reihenfolge, d. h. sO, s1 , s2, durchlaufen. Bei einem linksdrehenden Motor 22 hingegen ergibt sich eine der Richtung R entgegengesetzte Laufrichtung, d. h. die Sektoren sO bis s1 1 werden in absteigender Reihenfolge, also beispielsweise s1 1 , s10, s9, durchlaufen.
Figur 4a zeigt ein zweites Kommutierungschema 60 für höhere Drehzahlen des Motors 22 im motorischen Betrieb. Im Unterschied zum ersten
Kommutierungschema 50 eilt das zweite Kommutierungschema 60 vor.
Figur 4b zeigt beispielhaft die Zuordnung der Sektoren sO bis s1 1 für das zweite Kommutierungsschema 60. Im Vergleich mit dem ersten Kommutierungsschema 50 sind den feststehenden Sektoren sO bis s1 1 die Kommutierungsindizes in der Reihenfolge 1 1 bis 10 zugeordnet. Das Voreilen wird beispielsweise am
Kommutierungsindex Null deutlich, der beim zweiten Kommutierungsschema 60 dem Sektor s1 zugeordnet ist. Das Voreilen bedeutet im vorliegenden Beispiel also, dass gegenüber dem ersten Kommutierungsschema die Soll- Schaltzustände mit dem Index N (also beispielsweise Null), einem Sektor mit einem um Eins erhöhten Index, also N+1 (beispielsweise s1 ) zugeordnet sind.
Figur 5a zeigt ein drittes Kommutierungsschema 70 für höhere Drehzahlen des Motors 22 im generatorischen Betrieb. Im Unterschied zum ersten
Kommutierungsschema 50 eilt das zweite Kommutierungschema 60 vor.
Figur 5b zeigt beispielhaft die Zuordnung der Sektoren sO bis s 1 1 für das dritte Kommutierungsschema 70. Im Vergleich mit dem ersten Kommutierungsschema 50 sind den feststehenden Sektoren sO bis s1 1 die Kommutierungsindizes 1 bis Null zugeordnet. Das Nacheilen wird beispielsweise am Kommutierungsindex Null deutlich, der beim dritten Kommutierungsschema 70 dem Sektor s1 1 zugeordnet ist. Das Nacheilen bedeutet im vorliegenden Beispiel also, dass gegenüber dem ersten Kommutierungsschema die Soll-Schaltzustände mit dem Kommutierungsindex N (also beispielsweise 2), einem Sektor mit einem um Eins verringerten Index N-1 (beispielsweise s1 ) zugeordnet sind. Figur 6 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm zum Betreiben des elektronisch kommutierten Motors 22 aus Figur 1. In einem motorischen Betrieb des Motors 22 aus Figur 1 werden folgende Schritte ausgeführt: In einem Schritt 602 wird die Endstufe mit dem ersten Kommutierungsschema 50 betrieben. In einem Schritt 604 wird ermittelt, dass eine Drehzahl des Motors betragsmäßig einen vorab bestimmten Schwellwert überschreitet. In einem Schritt 606 wird die Endstufe mit dem zweiten Kommutierungsschema 60 gemäß den Figuren 4a und 4b betrieben, sobald die Überschreitung des vorab bestimmten Schwellwerts durch die Drehzahl ermittelt wurde. Wird in einem Schritt 608 ermittelt, dass die Drehzahl wieder unter den Schwellwert fällt, so wird in den Schritt 602 gewechselt. Zur Entprellung können selbstverständlich auch unterschiedliche Schwellwerte für die Drehzahl in den Schritten 604 und 608 verwendet werden.
In einem generatorischen Betrieb des Motors werden folgende Schritte ausgeführt: In dem Schritt 602 wird die Endstufe mit dem ersten
Kommutierungsschema 50 betrieben. In dem Schritt 604 wird ermittelt, dass eine Drehzahl des Motors betragsmäßig den vorab bestimmten Schwellwert überschreitet. In dem Schritt 606 wird die Endstufe mit dem dritten
Kommutierungsschema 60 gemäß den Figuren 5a und 5b betrieben, sobald die Überschreitung des vorab bestimmten Schwellwerts durch die Drehzahl ermittelt wurde. Wird in dem Schritt 608 ermittelt, dass die Drehzahl wieder unter den Schwellwert fällt, so wird in den Schritt 602 gewechselt. Zur Entprellung können selbstverständlich auch unterschiedliche Schwellwerte für die Drehzahl in den Schritten 604 und 608 verwendet werden.
Der Betrieb mit einem der ermittelten Kommutierungsschemata in den Schritten 602 und 606 umfasst die folgenden Schritte: Ermitteln des Ist-Sektors des Rotors des Motors in Abhängigkeit von dem Sensorwert des Winkelgebers; Ermitteln des Soll-Schaltzustands der Endstufe gemäß dem ersten, zweiten oder dritten Kommutierungsschema in Abhängigkeit von dem ermittelten Ist-Sektor; und Betreiben der Endstufe mit dem ermittelten Soll-Schaltzustand bzw. den entsprechenden Soll-Schaltzuständen für die Leistungsschalter der Endstufe.
Figur 7 zeigt ein Drehmoment-Drehzahl-Diagramm. Ein erster Verlauf 750 zeigt, dass das Drehmoment für hohe Drehzahlen beim Betrieb des Motors 22 mit dem ersten Kommutierungsschema 50 abnimmt. Ein zweiter Verlauf 760 zeigt, dass das Drehmoment M für niedrige Drehzahlen n beim Betrieb des Motors 22 mit dem zweiten Kommutierungsschema 60 geringer ist als beim Betrieb des Motors mit dem ersten Kommutierungsschema 50. Für höhere Drehzahlen n bewirkt das zweite Kommutierungsschema 60 eine höhere Drehmomentabgabe als das erste Kommutierungsschema 50. Der Schwellwert ns zum Umschalten zwischen dem ersten und dem zweiten Kommutierungsschema 50, 60 wird für jeden Motortyp appliziert, d.h. der Schwellwert ns wird durch einen jeweiligen Versuch an einem Motor des Motoryps ermittelt. Hochdynamische Lenksituationen gehen mit hohen Drehzahlen einher. Folglich wird durch den Wechsel der
Kommutierungsschemata eine hohe Drehmomentabgabe und -aufnähme bereitgestellt, was den Fahrzeuglenker in der hochdynamischen Lenksituation unterstützt.

Claims

Ansprüche
1 . Ein Verfahren zum Betreiben eines elektronisch kommutierten Motors (22) eines Lenksystems (2) eines Kraftfahrzeugs, das Verfahren umfassend;
- Betreiben (602) einer Endstufe (44) mit einem ersten
Kommutierungsschema (50);
- Ermitteln (604), dass eine Drehzahl (n) des Motors (22) betragsmäßig einen vorab bestimmten Schwellwert (ns) überschreitet; und
- Betreiben (606) der Endstufe (44) mit einem zweiten
Kommutierungsschema (60), sobald die Überschreitung des Schwellwerts (ns) ermittelt wurde.
2. Das Verfahren nach dem Anspruch 1 , wobei das zweite
Kommutierungsschema (60) im motorischen Betrieb des Motors (22) gegenüber dem ersten Kommutierungsschema (50) voreilt.
3. Das Verfahren nach dem Anspruch 2, wobei das Verfahren umfasst:
- Betreiben der Endstufe (44) mit einem dritten Kommutierungsschema (70), sobald die Überschreitung des vorab bestimmten Schwellwerts (ns) durch die Drehzahl (n) ermittelt wurde, wobei das dritte Kommutierungsschema (70) im generatorischen Betrieb des Motors (22) gegenüber dem ersten Kommutierungsschema (50) nacheilt.
4. Das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der vorab bestimmte Schwellwert (ns) vorab durch Versuch ermittelt wird und damit eine applizierte Größe ist.
5. Das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend:
- Ermitteln eines Ist-Sektors (s0,...s1 1 ) eines Rotors des Motors (22) in Abhängigkeit von einem Sensorwert (42) eines Winkelgebers (40);
- Ermitteln eines Soll-Schaltzustands der Endstufe (44) gemäß dem ersten, zweiten oder dritten Kommutierungsschema (50; 60; 70) in Abhängigkeit von dem ermittelten Ist-Sektor (s0,...s1 1 ); und
- Betreiben der Endstufe (44) mit dem ermittelten Soll-Schaltzustand.
6. Das Verfahren nach dem Anspruch 5, wobei der Winkelgeber (40) an dem Rotor des Motors (22) angeordnet ist.
7. Das Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, wobei der Motor (22) Teil einer Überlagerungslenkung (4) des Lenksystems (2) ist.
8. Ein Computerprogramm, das dazu ausgebildet ist, das Verfahren nach
einem der vorstehenden Ansprüche auszuführen.
9. Ein Speicherelement (37), auf dem das Computerprogramm nach dem
Anspruch 8 abgespeichert ist.
10. Ein Lenksystem (2) mit einem elektronisch kommutierten Motor (22) und mit einer Endstufe (44), wobei das Lenksystem (2) dazu ausgebildet ist,
- die Endstufe (44) mit einem ersten Kommutierungsschema (50) zu betreiben;
- zu ermitteln, dass eine Drehzahl (n) des Motors (22) betragsmäßig einen vorab bestimmten Schwellwert (ns) überschreitet; und
- die Endstufe (44) mit einem zweiten Kommutierungsschema (60) zu betreiben, sobald die Überschreitung des Schwellwerts (ns) ermittelt wurde.
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