WO2020224843A1 - Method for operating a steering device - Google Patents

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WO2020224843A1
WO2020224843A1 PCT/EP2020/057462 EP2020057462W WO2020224843A1 WO 2020224843 A1 WO2020224843 A1 WO 2020224843A1 EP 2020057462 W EP2020057462 W EP 2020057462W WO 2020224843 A1 WO2020224843 A1 WO 2020224843A1
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WO
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electric motor
error
status parameter
steering
value
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/057462
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German (de)
French (fr)
Inventor
Reinhard Grossheim
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • 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
    • B62D5/0481—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 monitoring the steering system, e.g. failures
    • B62D5/0487—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 monitoring the steering system, e.g. failures detecting motor faults
    • 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
    • B62D5/0481—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 monitoring the steering system, e.g. failures
    • B62D5/0484—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 monitoring the steering system, e.g. failures for reaction to failures, e.g. limp home

Definitions

  • the invention is based on a method for operating a steering device according to the preamble of claim 1.
  • the invention relates to a control device with a computing unit for performing such a method and a steering device with a computing unit for performing such a method.
  • steering systems with electric motors in the form of servomotors are known, with at least one operating state in which an error correlated with the electric motor is determined is, a shutdown process of the electric motor is triggered, in which the electric motor is braked by a corresponding control of power electronics to a standstill.
  • a complete braking of the electric motor is usually only necessary in the case of serious and / or persistent errors, but not in the case of temporary errors and / or malfunctions of the electric motor.
  • Such temporary errors and / or malfunctions can be caused in particular by brief operating fluctuations and / or external influences, such as low outside temperatures in combination with voltage fluctuations and / or by corresponding EMV influences with simultaneous requirement for high steering dynamics and lead to the fact that the electric motor brakes completely although such complete braking may not be necessary for safe operation of the steering system.
  • the object of the invention is in particular to provide a method for operating a steering device with improved properties with regard to robustness.
  • the object is achieved by the features of claims 1, 10 and 11, while advantageous configurations and developments of the invention can be found in the subclaims.
  • the invention is based on a method for operating a steering device which comprises at least one electric motor which is provided in normal operation for providing a steering torque, at least one status parameter correlated with operation of the electric motor being monitored and in at least one operating state in which the Status parameter assumes an error value correlated with an, in particular temporary, fault and / or an, in particular temporary, fault in the electric motor, a shutdown process of the electric motor is triggered in which the electric motor, in particular a movement of the electric motor and in particular a rotor element of the electric motor , is delayed for a defined period of time, in particular special without turning off the electric motor irreversibly.
  • the status parameter be checked for changes or monitored for changes during the period, in particular once or advantageously repeated, and in the event that the status parameter assumes a normal value that deviates from the error value and, in particular, is correlated with normal operation, during the time period, normal operation is continued.
  • the status parameter is set to the error value and a switch is made to a shutdown operating mode in which the shutdown process of the electric motor is carried out, in particular without irreversibly switching off the electric motor.
  • a switch is made from the shutdown operating mode back to a normal operating mode in which normal operation is continued.
  • the time span is also advantageously provided to delay an actual error reaction and / or, in particular, a final shutdown of the electric motor.
  • This embodiment can in particular increase robustness, in particular in the case of time-critical errors and / or malfunctions, and achieve particularly flexible and / or robust error handling.
  • the fault and / or the malfunction of the electric motor can be reacted to within a very short time, in particular without performing a complete shutdown of the electric motor immediately.
  • the sensitivity of the steering device to external interference can advantageously be reduced and / or operational safety can be increased.
  • a “steering device” should be understood to mean in particular at least one part, in particular a subassembly, of a steering system, in particular of a vehicle and preferably of a motor vehicle.
  • the steering device can also include the entire steering system.
  • the steering device can comprise further components and / or assemblies, such as at least one control device, advantageously designed as a steering control device, at least one power electronics, preferably designed as an inverter unit and / or output stage, for controlling the electric motor and / or at least one sensor unit for It captures the fault and / or the malfunction of the electric motor and / or for capturing the status parameter.
  • the electric motor is designed in particular as a brushless motor and advantageously as an asynchronous motor or as a permanent-magnet synchronous motor.
  • the electric motor can in particular be part of an electric power steering system and in particular be provided for generating and / o providing electric steering assistance.
  • the electric motor can be part of an electrical superimposed steering system and / or external power steering system and, in particular, provided for generating and / or providing a variable transmission ratio his.
  • a fault and / or a fault in the electric motor should also include a fault and / or a fault in the electric motor itself and / or in a peripheral assembly that interacts with the electric motor, such as a power supply, and a fault in the electric motor caused by this and / or an operation of the electric motor understood who the.
  • the error and / or the disturbance advantageously has an error tolerance time and / or error reaction time, in particular a time in which an error reaction must be initiated or completed, of less than 100 ms or less than 20 ms.
  • a “status parameter” is to be understood as meaning, in particular, a parameter which is correlated with a current status, in particular operating status, of the electric motor.
  • the status parameter comprises at least two status values, in particular a normal value in which no fault and / or fault in the electric motor can be determined, and an error value in which a fault and / or fault in the electric motor can be determined.
  • the status parameter can be formed, for example, as a status variable and / or status indicator.
  • the steering device includes, in particular, a computing unit which is provided to carry out the method for operating the steering device.
  • a “computing unit” is to be understood in particular as an electronic unit that has information input, information processing and information output.
  • the computing unit also advantageously has at least one processor, at least one memory, at least one input and / or output means, at least one operating program, at least one control routine, at least one calculation routine, at least one detection routine and / or at least one shutdown routine.
  • the arithmetic unit is provided at least in at least one operating state in which the status parameter has one with one Errors and / or a malfunction of the electric motor correlated error value assumes to trigger a shutdown of the electric motor and to delay the electric motor for a defined period of time, advantageously by controlling the power electronics.
  • the arithmetic unit is provided in particular to check or monitor the status parameter for changes during the time span and, in the event that the status parameter assumes a normal value deviating from the error value, to continue normal operation.
  • the arithmetic unit is also advantageously provided to determine a fault correlated with the electric motor and / or a fault correlated with the electric motor and, depending on the absence or presence of the fault and / or the fault, the status parameter to the normal value or to set the error value.
  • the computing unit is preferably also integrated into a control device, in particular of the vehicle or preferably of the steering device. “Provided” is to be understood in particular as specifically programmed, designed and / or equipped. The fact that an object is provided for a specific function should be understood in particular to mean that the object fulfills and / or performs this specific function in at least one application and / or operating state.
  • power electronics for controlling the electric motor during the shutdown process are controlled in such a way that, advantageously during the entire period of time, an active deceleration of the electric motor, in particular by means of a phase short circuit, is achieved, whereby in particular an advantageously simple and / or rapid deceleration of the electric motor can be achieved.
  • the electric motor is switched off, in particular completely.
  • power switches of power electronics in particular the power electronics already mentioned above, for controlling the electric motor are controlled in such a way that an electrical connection to the electric motor is interrupted.
  • all power switches of the power electronics are preferably opened. In this way, in particular in the case of a serious and / or persistent fault, a complete and / or irreversible shutdown of the electric motor can be achieved.
  • the fault and / or the malfunction could, for example, correspond to a blocking of the electric motor and / or be linked to a voltage spike in a vehicle electrical system.
  • the error and / or the disturbance be correlated with an unwanted steering movement caused by the electric motor.
  • particularly time-critical errors and / or disturbances in the form of unwanted steering movements in particular with an error tolerance time and / or error reaction time of less than 20 ms, can advantageously be handled flexibly and safely.
  • the time span have an, in particular a maximum, time duration of at most 300 ms and preferably of at most 100 ms.
  • the duration of the time span is advantageously adapted to a type of error and / or disturbance.
  • The, in particular the maximum, time period is particularly advantageous at least twice and preferably at least four times longer than the fault tolerance time and / or fault reaction time correlated in particular with the fault and / or the malfunction of the electric motor.
  • the, in particular the maximum, duration of the time span and / or a duration of the delay of the electric motor is less than an average reaction time of a vehicle driver, which is around 350 ms. In this way, the shutdown process can be designed to be inconspicuous, in particular, so that it is not or hardly noticeable, in particular, by a vehicle driver.
  • operational safety and / or driving comfort in particular can be further increased.
  • the status parameter be determined by means of a cyclical diagnosis, in which the presence and / or non-presence of the error and / or the fault at regular time intervals, such as every 10 ms or every 1 ms, is checked.
  • a particularly simple and / or exact determination of the status parameter can be achieved.
  • an error counter be used to determine the status parameter, the status parameter being set to the error value as a function of a first numerical value of the error counter and to the normal value as a function of a second numerical value of the error counter.
  • the status parameter in this context can be set to the error value if the error counter has the first numerical value and can be set to the normal value if the error counter has the second numerical value.
  • the error counter can preferably be reset, in particular zeroed, if two successive diagnoses and / or measurements, in which in particular the presence and / or absence of the error and / or the malfunction are determined, are different.
  • the error counter is advantageously integrated into the control unit and / or the computing unit. In particular, robustness and / or operational reliability can be further increased in this way.
  • the status parameter is set to the error value if the error and / or the fault in at least two, preferably at least four, preferably at least eight, preferably at least twelve and particularly preferably at least sixteen, consecutive diagnoses and / or Measurements is determined and / or set to the normal value if the error and / or the fault in at least two, advantageously at least four, preferably at least eight, preferably at least twelve and particularly preferably at least sixteen, consecutive diagnoses and / or measurements are not can be determined.
  • the status parameter is thus set to the error value if the first numerical value has a value of at least two, advantageously at least four, preferably at least eight, preferably at least twelve and particularly preferably at least sixteen, and / or set to the normal value if the second Numerical value has a value of at least two, advantageously at least four, preferably at least eight, preferably at least twelve and particularly preferably at least sixteen.
  • this makes it possible to increase the accuracy of the diagnosis and to improve the determination of the error and / or the malfunction.
  • a particularly high level of flexibility can also be achieved when the error counter has a hysteresis behavior and the first numerical value and the second numerical value are different from one another.
  • the status parameter can be set to the error value, for example, if the error and / or the fault is determined in eight or ten successive diagnoses and / or measurements, and can be set to the normal value if the error and / or or the fault cannot be determined in four or six consecutive diagnoses and / or measurements.
  • the method, the control device and the steering device should not be restricted to the application and embodiment described above.
  • the method, the control device and the steering device can have a number of individual elements, components and units that differs from a number of individual elements, components and units mentioned herein in order to fulfill a mode of operation described herein.
  • Fig. 1 an exemplary steering system with a steering device in egg ner simplified representation
  • Fig. 2 shows a control circuit and an electric motor of the Lenkvorrich device in a schematic representation
  • FIG. 3 shows an exemplary signal flow diagram of a method for
  • Fig. 4a-b are exemplary diagrams of a steering torque of the electric motor in different operating states. Description of the embodiment
  • FIG. 1 shows an exemplary steering system 26 in a perspective presen- tation.
  • the steering system 26 is designed in the present case as an electrically assisted steering system and accordingly has an electrical auxiliary power support in the form of power steering.
  • the steering system 26 is provided for use in a vehicle (not shown), in particular a motor vehicle.
  • the steering system 26 has an operative connection with vehicle wheels 28 of the vehicle and is provided for influencing a direction of travel of the vehicle.
  • a steering system could in principle also be designed as a steer-by-wire steering system.
  • the steering system 26 includes a steering device.
  • the steering device comprises a steering handle 30, in the present case embodied as a steering wheel as an example, for applying a manual steering torque, a steering gear 32 embodied as a rack and pinion steering gear, which is provided to convert a steering specification on the steering handle 30 into a steering movement of the vehicle wheels 28, and a steering shaft 34 for, in particular mechanically, connecting the steering handle 30 to the steering gear 32.
  • the steering device includes an electrically designed support unit 36 for generating and / or providing electrical steering support.
  • the support unit 36 is provided to introduce a steering torque, in particular in the form of an assist torque, into the steering gear 32 and to support the manual steering torque applied in particular by the driver.
  • a steering handle could also be designed as a steering lever and / or steering ball or the like.
  • a steering device and / or a steering system could in principle also be free of a steering handle, for example in the case of a purely autonomous vehicle.
  • a steering shaft could only temporarily connect a steering handle to a steering gear, for example in a vehicle with an autonomous ferry operation and / or a steer-by-wire steering system with a mechanical fallback level.
  • the steering device and / or the steering system can also be free of be a support unit and instead include at least one steering actuator.
  • the steering device comprises an electric motor 10.
  • the electric motor 10 is designed as a synchronous motor, in particular a permanent magnet.
  • the electric motor 10 is also designed as a multiphase, in the present case, for example, a three-phase electric motor.
  • the electric motor 10 is part of the support unit 36 and is provided in particular to generate the electrical steering assistance.
  • the electric motor 10 is provided in normal operation to provide the steering torque, in particular in the form of the assisting torque.
  • an electric motor could also perform a function that deviates from a steering assistance function.
  • the electric motor could, for example, be part of an electric superimposed steering system and / or an external power steering system.
  • the electric motor could also be part of a steering actuator, especially in the case of a steer-by-wire steering system.
  • the steering device has at least one sensor unit 38.
  • the sensor unit 38 is arranged in an area of the electric motor 10 and is provided for, in particular contactless, detection of at least one operating signal of the electric motor 10.
  • the sensor unit 38 is designed, for example, as a rotor position sensor and is provided for detecting an operating signal in the form of a rotor position signal of the electric motor 10.
  • the sensor unit 38 is provided in the present case for the direct and / or indirect detection of a fault and / or a fault in the electric motor 10. In principle, however, it is also conceivable to do without a sensor unit completely.
  • a sensor unit could be designed as an angle sensor that deviates from a rotor position sensor.
  • a fault and / or a malfunction of an electric motor could also be detected and / or determined by a subassembly of a steering device that deviates from a sensor unit.
  • the steering device has a control unit 22.
  • the Steuerge advises 22 is designed as a steering control unit.
  • the control device 22 has an operative connection with the sensor unit 38 and the electric motor 10.
  • the Control device 22 is provided to receive the operating signal from sensor unit 38.
  • the control unit 22 is provided to control the electric motor 10 and thus in particular to adjust the steering torque, in particular as a function of the operating signal.
  • the control device 22 comprises a computing unit 24.
  • the computing unit 24 comprises at least one processor (not shown), for example in the form of a microprocessor, and at least one operating memory (not shown).
  • the computing unit 24 in the present case has at least two different operating modes, in particular a normal operating mode and a shutdown operating mode.
  • the computing unit 24 is provided in the normal operating mode for setting the steering torque in the form of the assist torque and in the shutdown operating mode for decelerating and advantageously braking the electric motor 10.
  • the computing unit 24 comprises at least one operating program stored in the operating memory with at least one calculation routine, at least one control routine, at least one recognition routine and at least one shutdown routine.
  • control unit 22 includes a known power electronics 14 for controlling the electric motor 10 (see FIG. 2).
  • the power electronics 14 has an operative connection with the arithmetic unit 24 and is connected downstream of the water control system.
  • the power electronics 14 are operatively connected to the electric motor 10.
  • the power electronics 14 is designed as an inverter unit and / or as an output stage and in the present case comprises a plurality of inverters 40, in particular configured identically to one another, with one of the inverters 40 being assigned to each phase of the electric motor 10.
  • Each of the inverters 40 comprises two power switches 16, 18, in particular configured identically to one another, in particular a high-side power switch 16 and a low-side power switch 18.
  • Each of the inverters 40 is provided to generate a pulsating rectified voltage from an energy source (not shown) in convert a phase current and supply it to the electric motor 10, in particular precisely one phase of the electric motor 10.
  • power electronics could also be designed separately and / or separately from a control device.
  • the steering device can include further components and / or assemblies, such as at least one further sensor unit (not shown) for detecting a steering angle and / or for detecting other vehicle and / or environmental parameters.
  • the computing unit 24 is provided in particular to carry out the method and for this purpose has, in particular, a computer program with corresponding program code means.
  • FIG. 3 shows an exemplary signal flow diagram of the method for operating the steering device.
  • a first block 42 identifies the normal operating mode in which the electric motor 10 is operated in normal operation and is provided for providing the steering torque. Furthermore, a status parameter SE correlated with an operation of the electric motor 10 is monitored.
  • the status parameter SE is, for example, as a status variable and / or status indicator of the electrical romotors 10 and has at least two status values, in particular a normal value in which no error and / or no malfunction of the electric motor 10 can be determined, and an error value in which an error and / or a malfunction of the electric motor 10 can be determined. If, consequently, an error correlated with the electric motor 10 and / or a malfunction correlated with the electric motor 10 is determined, the status parameter SE is set to the error value.
  • an error tolerance time and / or error reaction time is in particular less than 150 ms and advantageously less than 100 ms.
  • a second block 44 identifies the shutdown operating mode in which the shutdown process of the electric motor 10 is carried out, the electric motor 10 being delayed for a defined period of time t D , t D '.
  • the power electronics 14 are controlled in such a way that an active delay of the electric motor 10 is achieved by means of a phase short circuit.
  • the time span t D , t ß is provided to delay an actual error reaction and / or a, in particular final, shutdown of the electric motor 10 and has a duration of at most 250 ms, in the present case in particular at most 100 ms, whereby the deceleration of the electric motor 10 is not or hardly perceptible by a vehicle driver.
  • the duration of the time span t D , t D ' is adapted to the type of error and / or the malfunction of the electric motor 10 and in the present case at least four times longer than that in particular with the error and / or the malfunction of the electric motor 10 corrected, error tolerance time and / or error reaction time.
  • the status parameter SE is repeatedly checked for changes or monitored for changes. In the present case, a check is carried out during the time span t D , t D 'to determine whether the error and / or the fault can still be determined. If the error correlated with the electric motor 10 and / or the fault correlated with the electric motor 10 can no longer be determined during the time span t D , t D ', the status parameter SE is set to the normal value.
  • a third block 46 identifies the fault operating mode in which the electric motor 10 is switched off.
  • the power switches 16, 18 of the power electronics 14 are controlled in such a way that an electrical connection to the electric motor 10 is interrupted by all of the power switches 16, 18 of the power electronics 14 being opened.
  • the electric motor 10 is advantageously switched off irreversibly and the control unit 22 and / or the steering device is placed in a fail-safe state (“fail-safe”) or, advantageously, a safe state (“fail-operational”).
  • an electric motor could also be switched off by means of a mechanical block.
  • the status parameter SE is also determined by means of an error counter 20, in particular integrated into the arithmetic unit 24, and by means of a cyclic diagnosis, the presence and / or the non-existence of the error and / or the fault at regular time intervals Intervals, advantageously every 1 ms, is checked.
  • the status parameter SE is set to the error value as a function of a first numerical value of the error counter and to the normal value as a function of a second numerical value of the error counter.
  • the error counter 20 is reset, in particular zeroed, if two successive diagnoses are different. In principle, an error counter could also be reset in any other way, for example if four consecutive diagnoses are different and / or time-based.
  • the error counter 20 has a hysteresis behavior, so that the first numerical value and the second numerical value are different from one another.
  • the status parameter SE can be set to the error value, for example, if the error and / or the malfunction is determined in eight consecutive diagnoses, and set to the normal value if the error and / or the malfunction in four consecutive diagnoses cannot be determined.
  • the example error and / or the example disruption in the form of the unwanted steering movement can be reliably detected, for example within 8 ms, and a predetermined maximum error tolerance time and / or error response time of less than 20 ms can be maintained.
  • such a hysteresis behavior could also be dispensed with.
  • FIGS. 4a and 4b show exemplary diagrams of a steering torque provided by the electric motor 10 in various operating states.
  • Figure 4a shows the electric motor 10 in a first operating state.
  • a first time interval ti corresponds to the normal operating mode in which the electric motor 10 is operated in normal operation and is provided for providing the steering torque.
  • At a first point in time Ti an in particular a temporary fault and / or an in particular temporary fault of the electric motor 10 occurs on.
  • the error and / or the malfunction is determined by means of the cyclic diagnosis and the error counter 20.
  • An error reaction in the form of a change to the shutdown operating mode, is initiated at a second point in time T at which the error counter 20 has the first numerical value and consequently the status parameter SE is set to the error value.
  • the second point in time T is followed by the time span t D , so that the electric motor 10 is decelerated.
  • the status parameter SE is repeatedly checked for changes or monitored for changes during the time span t D. Since the status parameter SE in this case is set to the normal value by the error counter 20 during the period t D , in particular at a third time T3, the switch-off mode is switched back to the normal mode and normal operation is continued
  • Figure 4b shows the electric motor 10 in a second operating state.
  • a further first time interval ti corresponds to the normal operating mode in which the electric motor 10 is operated in normal operation and is provided for providing the steering torque.
  • a particularly serious and / or persistent error and / or a particularly serious and / or persistent malfunction of the electric motor 10 occurs.
  • the error and / or the malfunction is determined by means of the cyclical diagnosis and the error counter 20.
  • An error reaction in the form of a change to the shutdown mode, is initiated at a further second point in time T at which the error counter 20 has the first numerical value and consequently the status parameter SE is set to the error value.
  • the further second point in time T2 is followed by the time period t ⁇ , so that the electric motor 10 is delayed. Since the status parameter SE in this case has the error value for the entire time span t ⁇ , at the end of the time span t ⁇ , in particular at a further third point in time T, there is a change from the shutdown mode to the error mode and the electric motor 10 is shut off.

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Abstract

The invention relates to a method for operating a steering device comprising at least one electric motor (10), which is provided for providing a steering moment in normal operation, wherein at least one status parameter (SE) correlating with an operation of the electric motor (10) is monitored and in at least one operating state, in which the status parameter (SE) attains an error value correlating with an error and/or a disturbance of the electric motor (10), a deactivation process of the electric motor (10) is initiated, in which the electric motor (10) is decelerated for a defined time period (tD, tDᇱ ). According to the invention, the status parameter (SE) is checked or monitored for changes during the time period (tD, tDᇱ ), and in the event that the status parameter (SE) attains a normal value deviating from the error value during the time period (tD, tDᇱ ) then normal operation is continued.

Description

Beschreibung description
Titel title
Verfahren zum Betrieb einer Lenkvorrichtung Method for operating a steering device
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betrieb einer Lenkvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Zudem betrifft die Erfindung ein Steuer gerät mit einer Recheneinheit zur Durchführung eines solchen Verfahrens sowie eine Lenkvorrichtung mit einer Recheneinheit zur Durchführung eines solchen Verfahrens. The invention is based on a method for operating a steering device according to the preamble of claim 1. In addition, the invention relates to a control device with a computing unit for performing such a method and a steering device with a computing unit for performing such a method.
Aus dem Stand der Technik, wie beispielsweise der DE 10 2010 105 143 Al und/oder der WO 2005/061304 Al, sind Lenksysteme mit Elektromotoren in Form von Servomotoren bekannt, wobei in zumindest einem Betriebszustand, in welchem ein mit dem Elektromotor korrelierter Fehler ermittelt wird, ein Abschalt vorgang des Elektromotors ausgelöst wird, bei welchem der Elektromotor durch eine entsprechende Ansteuerung einer Leistungselektronik bis zum Stillstand ab gebremst wird. From the prior art, such as DE 10 2010 105 143 A1 and / or WO 2005/061304 A1, steering systems with electric motors in the form of servomotors are known, with at least one operating state in which an error correlated with the electric motor is determined is, a shutdown process of the electric motor is triggered, in which the electric motor is braked by a corresponding control of power electronics to a standstill.
Ein vollständiges Abbremsen des Elektromotors ist in der Regel jedoch nur bei schwerwiegenden und/oder persistenten Fehlern, jedoch nicht bei temporären Fehlern und/oder Störungen des Elektromotors nötig. Derartige temporäre Fehler und/oder Störungen können dabei insbesondere durch kurzzeitige Betriebs schwankungen und/oder äußere Einflüsse, wie beispielsweise durch tiefe Außen temperaturen in Kombination mit Spannungsschwankungen und/oder durch ent sprechende EM V- Einflüsse bei gleichzeitiger Anforderung einer hohen Lenkdyna mik, bedingt sein und führen dazu, dass der Elektromotor vollständig abgebremst wird, obwohl ein derartiges vollständiges Abbremsen möglicherweise für einen sicheren Betrieb des Lenksystems nicht nötig ist. A complete braking of the electric motor is usually only necessary in the case of serious and / or persistent errors, but not in the case of temporary errors and / or malfunctions of the electric motor. Such temporary errors and / or malfunctions can be caused in particular by brief operating fluctuations and / or external influences, such as low outside temperatures in combination with voltage fluctuations and / or by corresponding EMV influences with simultaneous requirement for high steering dynamics and lead to the fact that the electric motor brakes completely although such complete braking may not be necessary for safe operation of the steering system.
Ausgehend davon besteht die Aufgabe der Erfindung insbesondere darin, ein Verfahren zum Betrieb einer Lenkvorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Robustheit bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die Merk male der Ansprüche 1, 10 und 11 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können. Starting from this, the object of the invention is in particular to provide a method for operating a steering device with improved properties with regard to robustness. The object is achieved by the features of claims 1, 10 and 11, while advantageous configurations and developments of the invention can be found in the subclaims.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betrieb einer Lenkvorrichtung, welche zumindest einen Elektromotor umfasst, welcher in einem Normalbetrieb zur Bereitstellung eines Lenkmoments vorgesehen ist, wobei wenigstens eine mit einem Betrieb des Elektromotors korrelierte Statuskenngröße überwacht wird und in zumindest einem Betriebszustand, in welchem die Statuskenngröße einen mit einem, insbesondere temporären, Fehler und/oder einer, insbesondere temporä ren, Störung des Elektromotors korrelierten Fehlerwert annimmt, ein Abschaltvor gang des Elektromotors ausgelöst wird, bei welchem der Elektromotor, insbeson dere eine Bewegung des Elektromotors und insbesondere eines Rotorelements des Elektromotors, für eine definierte Zeitspanne verzögert wird, und zwar insbe sondere ohne den Elektromotor unumkehrbar abzuschalten. The invention is based on a method for operating a steering device which comprises at least one electric motor which is provided in normal operation for providing a steering torque, at least one status parameter correlated with operation of the electric motor being monitored and in at least one operating state in which the Status parameter assumes an error value correlated with an, in particular temporary, fault and / or an, in particular temporary, fault in the electric motor, a shutdown process of the electric motor is triggered in which the electric motor, in particular a movement of the electric motor and in particular a rotor element of the electric motor , is delayed for a defined period of time, in particular special without turning off the electric motor irreversibly.
Es wird vorgeschlagen, dass die Statuskenngröße während der Zeitspanne, ins besondere einmalig oder vorteilhaft wiederholt, auf Änderungen geprüft oder auf Änderungen überwacht wird und im Fall, dass die Statuskenngröße während der Zeitspanne einen von dem Fehlerwert abweichenden und insbesondere mit dem Normalbetrieb korrelierten Normalwert annimmt, der Normalbetrieb fortgeführt wird. Insbesondere wird dabei in zumindest einem Verfahrensschritt, in welchem ein Fehler und/oder eine Störung des Elektromotors ermittelt wird, in Abhängig keit von dem Fehler und/oder der Störung die Statuskenngröße auf den Fehler wert gesetzt und in einen Abschaltbetriebsmodus gewechselt, in welchem der Abschaltvorgang des Elektromotors durchgeführt wird, und zwar insbesondere ohne den Elektromotor unumkehrbar abzuschalten. Zudem wird insbesondere im Fall, dass die Statuskenngröße während der Zeitspanne den Normalwert an nimmt, von dem Abschaltbetriebsmodus zurück in einen Normalbetriebsmodus gewechselt, in welchem der Normalbetrieb fortgeführt wird. Vorteilhaft ist die Zeit spanne ferner dazu vorgesehen, eine eigentliche Fehlerreaktion und/oder ein, insbesondere finales, Abschalten des Elektromotors zu verzögern. Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere eine Robustheit, insbesondere bei zeitkriti schen Fehlern und/oder Störungen, erhöht und eine besonders flexible und/oder robuste Fehlerbehandlung erreicht werden. Insbesondere besteht dabei die Mög lichkeit von einem Abschaltvorgang wieder reversibel in einen aktiven Normalbe trieb zurückzukehren, wodurch vorteilhaft eine Fehlertoleranzzeit und/oder Fehlerreaktionszeit flexibel angepasst werden kann. Insbesondere kann dabei in nerhalb kürzester Zeit auf den Fehler und/oder die Störung des Elektromotors re agiert werden, insbesondere ohne unmittelbar eine vollständige Abschaltung des Elektromotors durchzuführen. Zudem kann vorteilhaft eine Empfindlichkeit der Lenkvorrichtung gegenüber äußeren Störeinflüssen reduziert und/oder eine Be triebssicherheit erhöht werden. It is proposed that the status parameter be checked for changes or monitored for changes during the period, in particular once or advantageously repeated, and in the event that the status parameter assumes a normal value that deviates from the error value and, in particular, is correlated with normal operation, during the time period, normal operation is continued. In particular, in at least one method step in which an error and / or a malfunction of the electric motor is determined, depending on the error and / or the malfunction, the status parameter is set to the error value and a switch is made to a shutdown operating mode in which the shutdown process of the electric motor is carried out, in particular without irreversibly switching off the electric motor. In addition, especially in the In the event that the status parameter assumes the normal value during the period of time, a switch is made from the shutdown operating mode back to a normal operating mode in which normal operation is continued. The time span is also advantageously provided to delay an actual error reaction and / or, in particular, a final shutdown of the electric motor. This embodiment can in particular increase robustness, in particular in the case of time-critical errors and / or malfunctions, and achieve particularly flexible and / or robust error handling. In particular, there is the possibility of a switch-off process to return reversibly to an active normal operation, whereby an error tolerance time and / or error reaction time can advantageously be flexibly adapted. In particular, the fault and / or the malfunction of the electric motor can be reacted to within a very short time, in particular without performing a complete shutdown of the electric motor immediately. In addition, the sensitivity of the steering device to external interference can advantageously be reduced and / or operational safety can be increased.
Unter einer„Lenkvorrichtung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere zu mindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines Lenksystems, insbe sondere eines Fahrzeugs und vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs, verstanden werden. Insbesondere kann die Lenkvorrichtung auch das gesamte Lenksystem umfassen. Darüber hinaus kann die Lenkvorrichtung weitere Bauteile und/oder Baugruppen umfassen, wie beispielsweise wenigstens ein, vorteilhaft als Len kungssteuergerät ausgebildetes, Steuergerät, wenigstens eine, vorzugsweise als Wechselrichtereinheit und/oder Endstufe ausgebildete, Leistungselektronik zur Ansteuerung des Elektromotors und/oder wenigstens eine Sensoreinheit zur Er fassung des Fehlers und/oder der Störung des Elektromotors und/oder zur Erfas sung der Statuskenngröße. Des Weiteren ist der Elektromotor insbesondere als bürstenloser Motor und vorteilhaft als Asynchronmotor oder als permanenterreg ter Synchronmotor ausgebildet. Der Elektromotor kann dabei insbesondere Teil einer elektrischen Hilfskraftlenkung sein und insbesondere zur Erzeugung und/o der Bereitstellung einer elektrischen Lenkunterstützung vorgesehen sein. Alterna tiv oder zusätzlich kann der Elektromotor Teil einer elektrischen Überlagerungs lenkung und/oder Fremdkraftlenkung sein und insbesondere zur Erzeugung und/oder Bereitstellung eines variablen Übersetzungsverhältnisses vorgesehen sein. Unter„einem Fehler und/oder einer Störung des Elektromotors“ soll ferner insbesondere ein Fehler und/oder eine Störung des Elektromotors selbst und/o der einer mit dem Elektromotor zusammenwirkenden Peripherie-Baugruppe, wie beispielsweise einer Energieversorgung, und eine hierdurch bewirkte Störung des Elektromotors und/oder eines Betriebs des Elektromotors verstanden wer den. Vorteilhaft weist der Fehler und/oder die Störung dabei eine Fehlertoleranz zeit und/oder Fehlerreaktionszeit, insbesondere eine Zeit, in welcher eine Fehlerreaktion eingeleitet werden oder abgeschlossen sein muss, von unter 100 ms oder von unter 20 ms auf. Darüber hinaus soll unter einer„Statuskenn größe“ insbesondere eine Kenngröße verstanden werden, welche mit einem ak tuellen Status, insbesondere Betriebsstatus, des Elektromotors korreliert ist. Ins besondere kann wenigstens anhand der Statuskenngröße auf einen Fehler und/oder eine Störung des Elektromotors und/oder einer mit dem Elektromotor zusammenwirkenden Peripherie-Baugruppe geschlossen werden und/oder ein Fehler und/oder eine Störung des Elektromotors und/oder einer mit dem Elektro motor zusammenwirkenden Peripherie-Baugruppe erkannt werden. Insbeson dere umfasst die Statuskenngröße wenigstens zwei Statuswerte, insbesondere einen Normalwert, in welchem kein Fehler und/oder keine Störung des Elektro motors ermittelbar ist, und einen Fehlerwert, in welchem ein Fehler und/oder eine Störung des Elektromotors ermittelbar ist. Die Statuskenngröße kann in diesem Zusammenhang beispielsweise als Statusvariable und/oder Statusindikator aus gebildet sein. In this context, a “steering device” should be understood to mean in particular at least one part, in particular a subassembly, of a steering system, in particular of a vehicle and preferably of a motor vehicle. In particular, the steering device can also include the entire steering system. In addition, the steering device can comprise further components and / or assemblies, such as at least one control device, advantageously designed as a steering control device, at least one power electronics, preferably designed as an inverter unit and / or output stage, for controlling the electric motor and / or at least one sensor unit for It captures the fault and / or the malfunction of the electric motor and / or for capturing the status parameter. Furthermore, the electric motor is designed in particular as a brushless motor and advantageously as an asynchronous motor or as a permanent-magnet synchronous motor. The electric motor can in particular be part of an electric power steering system and in particular be provided for generating and / o providing electric steering assistance. As an alternative or in addition, the electric motor can be part of an electrical superimposed steering system and / or external power steering system and, in particular, provided for generating and / or providing a variable transmission ratio his. “A fault and / or a fault in the electric motor” should also include a fault and / or a fault in the electric motor itself and / or in a peripheral assembly that interacts with the electric motor, such as a power supply, and a fault in the electric motor caused by this and / or an operation of the electric motor understood who the. The error and / or the disturbance advantageously has an error tolerance time and / or error reaction time, in particular a time in which an error reaction must be initiated or completed, of less than 100 ms or less than 20 ms. In addition, a “status parameter” is to be understood as meaning, in particular, a parameter which is correlated with a current status, in particular operating status, of the electric motor. In particular, an error and / or a malfunction of the electric motor and / or a peripheral assembly interacting with the electric motor and / or an error and / or a malfunction of the electric motor and / or one with the electric motor can be concluded at least on the basis of the status parameter cooperating peripheral modules are recognized. In particular, the status parameter comprises at least two status values, in particular a normal value in which no fault and / or fault in the electric motor can be determined, and an error value in which a fault and / or fault in the electric motor can be determined. In this context, the status parameter can be formed, for example, as a status variable and / or status indicator.
Zudem umfasst die Lenkvorrichtung insbesondere eine Recheneinheit, welche dazu vorgesehen ist, das Verfahren zum Betrieb der Lenkvorrichtung durchzufüh ren. Unter einer„Recheneinheit“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine elektronische Einheit verstanden werden, welche einen Informationsein gang, eine Informationsverarbeitung und eine Informationsausgabe aufweist. Vorteilhaft weist die Recheneinheit ferner zumindest einen Prozessor, zumindest einen Speicher, zumindest ein Ein- und/oder Ausgabemittel, zumindest ein Be triebsprogramm, zumindest eine Steuerroutine, zumindest eine Berechnungsrou tine, zumindest eine Erkennungsroutine und/oder zumindest eine Abschaltroutine auf. Insbesondere ist die Recheneinheit zumindest dazu vorgesehen, in zumin dest einem Betriebszustand, in welchem die Statuskenngröße einen mit einem Fehler und/oder einer Störung des Elektromotors korrelierten Fehlerwert an nimmt, einen Abschaltvorgang des Elektromotors auszulösen und den Elektro motor für eine definierte Zeitspanne, vorteilhaft durch Ansteuerung der Leistungs elektronik, zu verzögern. Zudem ist die Recheneinheit insbesondere dazu vorge sehen, die Statuskenngröße während der Zeitspanne auf Änderungen zu prüfen oder zu überwachen und im Fall, dass die Statuskenngröße während der Zeit spanne einen von dem Fehlerwert abweichenden Normalwert annimmt, den Nor malbetrieb fortzuführen. Vorteilhaft ist die Recheneinheit zudem dazu vorgese hen, einen mit dem Elektromotor korrelierten Fehler und/oder eine mit dem Elekt romotor korrelierte Störung zu ermitteln und in Abhängigkeit von einem Nicht- Vorhandensein oder einem Vorhandensein des Fehlers und/oder der Störung die Statuskenngröße auf den Normalwert oder den Fehlerwert zu setzen. Vorzugs weise ist die Recheneinheit ferner in ein Steuergerät, insbesondere des Fahr zeugs oder bevorzugt der Lenkvorrichtung, integriert. Unter„vorgesehen“ soll ins besondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder aus führt. In addition, the steering device includes, in particular, a computing unit which is provided to carry out the method for operating the steering device. In this context, a “computing unit” is to be understood in particular as an electronic unit that has information input, information processing and information output. The computing unit also advantageously has at least one processor, at least one memory, at least one input and / or output means, at least one operating program, at least one control routine, at least one calculation routine, at least one detection routine and / or at least one shutdown routine. In particular, the arithmetic unit is provided at least in at least one operating state in which the status parameter has one with one Errors and / or a malfunction of the electric motor correlated error value assumes to trigger a shutdown of the electric motor and to delay the electric motor for a defined period of time, advantageously by controlling the power electronics. In addition, the arithmetic unit is provided in particular to check or monitor the status parameter for changes during the time span and, in the event that the status parameter assumes a normal value deviating from the error value, to continue normal operation. The arithmetic unit is also advantageously provided to determine a fault correlated with the electric motor and / or a fault correlated with the electric motor and, depending on the absence or presence of the fault and / or the fault, the status parameter to the normal value or to set the error value. The computing unit is preferably also integrated into a control device, in particular of the vehicle or preferably of the steering device. “Provided” is to be understood in particular as specifically programmed, designed and / or equipped. The fact that an object is provided for a specific function should be understood in particular to mean that the object fulfills and / or performs this specific function in at least one application and / or operating state.
Ferner wird vorgeschlagen, dass eine Leistungselektronik, insbesondere die be reits zuvor genannte Leistungselektronik, zur Ansteuerung des Elektromotors bei dem Abschaltvorgang derart angesteuert wird, dass, vorteilhaft während der ge samten Zeitspanne, eine aktive Verzögerung des Elektromotors, insbesondere mittels eines Phasenkurzschlusses, erreicht wird, wodurch insbesondere eine vorteilhaft einfache und/oder schnelle Verzögerung des Elektromotors erreicht werden kann. It is also proposed that power electronics, in particular the already mentioned power electronics, for controlling the electric motor during the shutdown process are controlled in such a way that, advantageously during the entire period of time, an active deceleration of the electric motor, in particular by means of a phase short circuit, is achieved, whereby in particular an advantageously simple and / or rapid deceleration of the electric motor can be achieved.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass im Fall, dass die Statuskenngröße während der gesamten Zeitspanne den Fehlerwert aufweist, der Elektromotor, insbesondere vollständig, abgeschaltet wird. Besonders bevorzugt werden zum Abschalten des Elektromotors Leistungsschalter einer Leistungselektronik, insbe sondere der bereits zuvor genannten Leistungselektronik, zur Ansteuerung des Elektromotors derart angesteuert, dass eine elektrische Verbindung zum Elektro- motor unterbrochen wird. Vorzugsweise werden hierzu sämtliche Leistungsschal ter der Leistungselektronik geöffnet. Hierdurch kann insbesondere im Fall eines schwerwiegenden und/oder persistenten Fehlers ein vollständiges und/oder irre versibles Abschalten des Elektromotors erreicht werden. In addition, it is proposed that in the event that the status parameter has the error value during the entire period of time, the electric motor is switched off, in particular completely. In order to switch off the electric motor, power switches of power electronics, in particular the power electronics already mentioned above, for controlling the electric motor are controlled in such a way that an electrical connection to the electric motor is interrupted. For this purpose, all power switches of the power electronics are preferably opened. In this way, in particular in the case of a serious and / or persistent fault, a complete and / or irreversible shutdown of the electric motor can be achieved.
Der Fehler und/oder die Störung könnte beispielsweise einem Blockieren des Elektromotors entsprechen und/oder mit einer Spannungsspitze in einem Fahr zeugbordnetz verknüpft sein. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestal tung wird jedoch vorgeschlagen, dass der Fehler und/oder die Störung mit einer durch den Elektromotor bewirkten ungewollten Lenkbewegung korreliert ist. Hier durch können vorteilhaft besonders zeitkritische Fehler und/oder Störungen in Form ungewollter Lenkbewegungen, insbesondere mit einer Fehlertoleranzzeit und/oder Fehlerreaktionszeit von unter 20 ms, flexibel und sicher behandelt wer den. The fault and / or the malfunction could, for example, correspond to a blocking of the electric motor and / or be linked to a voltage spike in a vehicle electrical system. According to a particularly preferred embodiment, however, it is proposed that the error and / or the disturbance be correlated with an unwanted steering movement caused by the electric motor. In this way, particularly time-critical errors and / or disturbances in the form of unwanted steering movements, in particular with an error tolerance time and / or error reaction time of less than 20 ms, can advantageously be handled flexibly and safely.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Zeitspanne eine, insbesondere maximale, Zeitdauer von höchstens 300 ms und vorzugsweise von höchstens 100 ms auf weist. Vorteilhaft ist die Zeitdauer der Zeitspanne dabei an eine Art des Fehlers und/oder der Störung angepasst. Besonders vorteilhaft ist die, insbesondere ma ximale, Zeitdauer zumindest zweimal und bevorzugt zumindest viermal länger als die, insbesondere mit dem Fehler und/oder der Störung des Elektromotors korre lierte, Fehlertoleranzzeit und/oder Fehlerreaktionszeit. Zudem ist die, insbeson dere maximale, Zeitdauer der Zeitspanne und/oder eine Zeitdauer der Verzöge rung des Elektromotors geringer als eine durchschnittliche Reaktionszeit eines Fahrzeugführers, welche bei etwa 350 ms liegt. Hierdurch kann der Abschaltvor gang insbesondere vorteilhaft unauffällig gestaltet werden, sodass dieser insbe sondere von einem Fahrzeugführer nicht bzw. kaum wahrnehmbar ist. Zudem kann insbesondere eine Betriebssicherheit und/oder ein Fahrkomfort weiter er höht werden. It is further proposed that the time span have an, in particular a maximum, time duration of at most 300 ms and preferably of at most 100 ms. The duration of the time span is advantageously adapted to a type of error and / or disturbance. The, in particular the maximum, time period is particularly advantageous at least twice and preferably at least four times longer than the fault tolerance time and / or fault reaction time correlated in particular with the fault and / or the malfunction of the electric motor. In addition, the, in particular the maximum, duration of the time span and / or a duration of the delay of the electric motor is less than an average reaction time of a vehicle driver, which is around 350 ms. In this way, the shutdown process can be designed to be inconspicuous, in particular, so that it is not or hardly noticeable, in particular, by a vehicle driver. In addition, operational safety and / or driving comfort in particular can be further increased.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Statuskenngröße mittels einer zykli schen Diagnose ermittelt wird, bei welcher ein Vorhandensein und/oder ein Nicht- Vorhandensein des Fehlers und/oder der Störung in regelmäßigen zeitlichen Ab ständen, wie beispielsweise alle 10 ms oder alle 1 ms, geprüft wird. Hierdurch kann insbesondere eine besonders einfache und/oder exakte Ermittlung der Sta tuskenngröße erreicht werden. It is also proposed that the status parameter be determined by means of a cyclical diagnosis, in which the presence and / or non-presence of the error and / or the fault at regular time intervals, such as every 10 ms or every 1 ms, is checked. Through this In particular, a particularly simple and / or exact determination of the status parameter can be achieved.
In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass zur Ermittlung der Sta tuskenngröße ein Fehlerzähler verwendet wird, wobei die Statuskenngröße in Abhängigkeit eines ersten Zahlenwerts des Fehlerzählers auf den Fehlerwert und in Abhängigkeit eines zweiten Zahlenwerts des Fehlerzählers auf den Normal wert gesetzt wird. Insbesondere kann die Statuskenngröße in diesem Zusam menhang auf den Fehlerwert gesetzt werden, wenn der Fehlerzähler den ersten Zahlenwert aufweist, und auf den Normalwert gesetzt werden, wenn der Fehler zähler den zweiten Zahlenwert aufweist. Bevorzugt kann der Fehlerzähler bei spielsweise zurückgesetzt, insbesondere genullt, werden, falls zwei aufeinander folgende Diagnosen und/oder Messungen, bei welchen insbesondere ein Vor handensein und/oder ein Nicht-Vorhandensein des Fehlers und/oder der Störung ermittelt wird, unterschiedlich sind. Der Fehlerzähler ist dabei vorteilhaft in das Steuergerät und/oder die Recheneinheit integriert. Hierdurch kann insbesondere eine Robustheit und/oder eine Betriebssicherheit weiter erhöht werden. In a further embodiment it is proposed that an error counter be used to determine the status parameter, the status parameter being set to the error value as a function of a first numerical value of the error counter and to the normal value as a function of a second numerical value of the error counter. In particular, the status parameter in this context can be set to the error value if the error counter has the first numerical value and can be set to the normal value if the error counter has the second numerical value. For example, the error counter can preferably be reset, in particular zeroed, if two successive diagnoses and / or measurements, in which in particular the presence and / or absence of the error and / or the malfunction are determined, are different. The error counter is advantageously integrated into the control unit and / or the computing unit. In particular, robustness and / or operational reliability can be further increased in this way.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Statuskenngröße auf den Fehler wert gesetzt wird, wenn der Fehler und/oder die Störung in zumindest zwei, vor teilhaft zumindest vier, vorzugsweise zumindest acht, bevorzugt zumindest zwölf und besonders bevorzugt zumindest sechzehn, aufeinanderfolgenden Diagnosen und/oder Messungen ermittelt wird, und/oder auf den Normalwert gesetzt wird, wenn der Fehler und/oder die Störung in zumindest zwei, vorteilhaft zumindest vier, vorzugsweise zumindest acht, bevorzugt zumindest zwölf und besonders bevorzugt zumindest sechzehn, aufeinanderfolgenden Diagnosen und/oder Mes sungen nicht ermittelbar ist. Insbesondere wird die Statuskenngröße somit auf den Fehlerwert gesetzt, wenn der erste Zahlenwert einen Wert von zumindest zwei, vorteilhaft zumindest vier, vorzugsweise zumindest acht, bevorzugt zumin dest zwölf und besonders bevorzugt zumindest sechzehn, aufweist und/oder auf den Normalwert gesetzt, wenn der zweite Zahlenwert einen Wert von zumindest zwei, vorteilhaft zumindest vier, vorzugsweise zumindest acht, bevorzugt zumin dest zwölf und besonders bevorzugt zumindest sechzehn, aufweist. Hierdurch kann insbesondere eine Diagnosegenauigkeit erhöht und eine Ermittlung des Fehlers und/oder der Störung verbessert werden. Eine besonders hohe Flexibilität kann zudem insbesondere dann erreicht wer den, wenn der Fehlerzähler ein Hysterese-Verhalten aufweist und der erste Zah lenwert und der zweite Zahlenwert verschieden voneinander sind. In diesem Zu sammenhang kann die Statuskenngröße beispielsweise auf den Fehlerwert ge setzt werden, wenn der Fehler und/oder die Störung in acht oder zehn aufeinan derfolgenden Diagnosen und/oder Messungen ermittelt wird, und auf den Nor malwert gesetzt werden, wenn der Fehler und/oder die Störung in vier oder sechs aufeinanderfolgenden Diagnosen und/oder Messungen nicht ermittelbar ist. In addition, it is proposed that the status parameter is set to the error value if the error and / or the fault in at least two, preferably at least four, preferably at least eight, preferably at least twelve and particularly preferably at least sixteen, consecutive diagnoses and / or Measurements is determined and / or set to the normal value if the error and / or the fault in at least two, advantageously at least four, preferably at least eight, preferably at least twelve and particularly preferably at least sixteen, consecutive diagnoses and / or measurements are not can be determined. In particular, the status parameter is thus set to the error value if the first numerical value has a value of at least two, advantageously at least four, preferably at least eight, preferably at least twelve and particularly preferably at least sixteen, and / or set to the normal value if the second Numerical value has a value of at least two, advantageously at least four, preferably at least eight, preferably at least twelve and particularly preferably at least sixteen. In particular, this makes it possible to increase the accuracy of the diagnosis and to improve the determination of the error and / or the malfunction. A particularly high level of flexibility can also be achieved when the error counter has a hysteresis behavior and the first numerical value and the second numerical value are different from one another. In this context, the status parameter can be set to the error value, for example, if the error and / or the fault is determined in eight or ten successive diagnoses and / or measurements, and can be set to the normal value if the error and / or or the fault cannot be determined in four or six consecutive diagnoses and / or measurements.
Das Verfahren, das Steuergerät und die Lenkvorrichtung sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Ins besondere können das Verfahren, das Steuergerät und die Lenkvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abwei chende Anzahl aufweisen. The method, the control device and the steering device should not be restricted to the application and embodiment described above. In particular, the method, the control device and the steering device can have a number of individual elements, components and units that differs from a number of individual elements, components and units mentioned herein in order to fulfill a mode of operation described herein.
Zeichnungen drawings
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Aspekte der Erfindung. Der Fachmann wird diese Aspekte zweckmäßigerweise auch ein zeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Further advantages emerge from the following description of the drawings. In the drawings, an embodiment of the invention is shown. The drawings, description, and claims contain numerous aspects of the invention. The person skilled in the art will expediently consider these aspects individually and combine them into useful further combinations.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 ein beispielhaftes Lenksystem mit einer Lenkvorrichtung in ei ner vereinfachten Darstellung, Fig. 1 an exemplary steering system with a steering device in egg ner simplified representation,
Fig. 2 eine Ansteuerschaltung und ein Elektromotor der Lenkvorrich tung in einer schematischen Darstellung, Fig. 2 shows a control circuit and an electric motor of the Lenkvorrich device in a schematic representation,
Fig. 3 ein beispielhaftes Signalflussdiagramm eines Verfahrens zum 3 shows an exemplary signal flow diagram of a method for
Betrieb der Lenkvorrichtung und Operation of the steering device and
Fig. 4a-b beispielhafte Schaubilder eines Lenkmoments des Elektromo tors in verschiedenen Betriebszuständen. Beschreibung des Ausführungsbeispiels Fig. 4a-b are exemplary diagrams of a steering torque of the electric motor in different operating states. Description of the embodiment
Figur 1 zeigt ein beispielhaftes Lenksystem 26 in einer perspektivischen Darstel lung. Das Lenksystem 26 ist im vorliegenden Fall als elektrisch unterstütztes Lenksystem ausgebildet und weist demnach eine elektrische Hilfskraftunterstüt zung in Form einer Servolenkung auf. Ferner ist das Lenksystem 26 zu einem Einsatz in einem Fahrzeug (nicht dargestellt), insbesondere einem Kraftfahrzeug, vorgesehen. Das Lenksystem 26 weist in einem eingebauten Zustand eine Wirk verbindung mit Fahrzeugrädern 28 des Fahrzeugs auf und ist zur Beeinflussung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich ist je doch auch denkbar, ein Lenksystem mit einer elektrischen Überlagerungslenkung und/oder Fremdkraftlenkung auszubilden. Zudem könnte ein Lenksystem prinzi piell auch als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildet sein. Figure 1 shows an exemplary steering system 26 in a perspective presen- tation. The steering system 26 is designed in the present case as an electrically assisted steering system and accordingly has an electrical auxiliary power support in the form of power steering. Furthermore, the steering system 26 is provided for use in a vehicle (not shown), in particular a motor vehicle. In an installed state, the steering system 26 has an operative connection with vehicle wheels 28 of the vehicle and is provided for influencing a direction of travel of the vehicle. Alternatively or additionally, it is also conceivable, however, to design a steering system with an electrical superimposed steering and / or external power steering. In addition, a steering system could in principle also be designed as a steer-by-wire steering system.
Das Lenksystem 26 umfasst eine Lenkvorrichtung. Die Lenkvorrichtung umfasst eine, im vorliegenden Fall beispielhaft als Lenkrad ausgebildete, Lenkhandhabe 30 zum Aufbringen eines manuellen Lenkmoments, ein beispielhaft als Zahnstan genlenkgetriebe ausgebildetes Lenkgetriebe 32, welches dazu vorgesehen ist, eine Lenkvorgabe an der Lenkhandhabe 30 in eine Lenkbewegung der Fahr zeugräder 28 umzusetzen, und eine Lenkwelle 34 zur, insbesondere mechani schen, Verbindung der Lenkhandhabe 30 mit dem Lenkgetriebe 32. Zudem um fasst die Lenkvorrichtung eine elektrisch ausgebildete Unterstützungseinheit 36 zur Erzeugung und/oder Bereitstellung einer elektrischen Lenkunterstützung. Die Unterstützungseinheit 36 ist dazu vorgesehen, ein Lenkmoment, insbesondere in Form eines Unterstützungsmoments, in das Lenkgetriebe 32 einzubringen und das, insbesondere vom Fahrer aufgebrachte, manuelle Lenkmoment zu unter stützen. Alternativ könnte eine Lenkhandhabe auch als Lenkhebel und/oder Lenkkugel oder dergleichen ausgebildet sein. Auch könnte eine Lenkvorrichtung und/oder ein Lenksystem prinzipiell frei von einer Lenkhandhabe sein, beispiels weise bei einem rein autonom fahrenden Fahrzeug. Zudem könnte eine Lenk welle auch lediglich zeitweise eine Lenkhandhabe mit einem Lenkgetriebe verbin den, wie beispielsweise bei einem Fahrzeug mit einem autonomen Fährbetrieb und/oder einem Steer-by-Wire-Lenksystem mit mechanischer Rückfallebene. In letzterem Fall kann die Lenkvorrichtung und/oder das Lenksystem auch frei von einer Unterstützungseinheit sein und stattdessen zumindest einen Lenkaktor um fassen. The steering system 26 includes a steering device. The steering device comprises a steering handle 30, in the present case embodied as a steering wheel as an example, for applying a manual steering torque, a steering gear 32 embodied as a rack and pinion steering gear, which is provided to convert a steering specification on the steering handle 30 into a steering movement of the vehicle wheels 28, and a steering shaft 34 for, in particular mechanically, connecting the steering handle 30 to the steering gear 32. In addition, the steering device includes an electrically designed support unit 36 for generating and / or providing electrical steering support. The support unit 36 is provided to introduce a steering torque, in particular in the form of an assist torque, into the steering gear 32 and to support the manual steering torque applied in particular by the driver. Alternatively, a steering handle could also be designed as a steering lever and / or steering ball or the like. A steering device and / or a steering system could in principle also be free of a steering handle, for example in the case of a purely autonomous vehicle. In addition, a steering shaft could only temporarily connect a steering handle to a steering gear, for example in a vehicle with an autonomous ferry operation and / or a steer-by-wire steering system with a mechanical fallback level. In the latter case, the steering device and / or the steering system can also be free of be a support unit and instead include at least one steering actuator.
Des Weiteren umfasst die Lenkvorrichtung einen Elektromotor 10. Im vorliegen den Fall ist der Elektromotor 10 als, insbesondere permanenterregter, Synchron motor ausgebildet. Der Elektromotor 10 ist ferner als mehrphasiger, im vorliegen den Fall beispielhaft dreiphasiger, Elektromotor ausgebildet. Der Elektromotor 10 ist Teil der Unterstützungseinheit 36 und insbesondere zur Erzeugung der elektri schen Lenkunterstützung vorgesehen. Der Elektromotor 10 ist dabei in einem Normalbetrieb zur Bereitstellung des Lenkmoments, insbesondere in Form des Unterstützungsmoments, vorgesehen. Alternativ könnte ein Elektromotor auch eine von einer Lenkunterstützungsfunktion abweichende Funktion wahrnehmen. Der Elektromotor könnte in diesem Zusammenhang beispielsweise Teil einer elektrischen Überlagerungslenkung und/oder Fremdkraftlenkung sein. Zudem könnte der Elektromotor, insbesondere bei einem Steer-by-Wire-Lenksystem, auch Teil eines Lenkaktors sein. Furthermore, the steering device comprises an electric motor 10. In the present case, the electric motor 10 is designed as a synchronous motor, in particular a permanent magnet. The electric motor 10 is also designed as a multiphase, in the present case, for example, a three-phase electric motor. The electric motor 10 is part of the support unit 36 and is provided in particular to generate the electrical steering assistance. The electric motor 10 is provided in normal operation to provide the steering torque, in particular in the form of the assisting torque. Alternatively, an electric motor could also perform a function that deviates from a steering assistance function. In this context, the electric motor could, for example, be part of an electric superimposed steering system and / or an external power steering system. In addition, the electric motor could also be part of a steering actuator, especially in the case of a steer-by-wire steering system.
Ferner weist die Lenkvorrichtung wenigstens eine Sensoreinheit 38 auf. Die Sen soreinheit 38 ist in einem Bereich des Elektromotors 10 angeordnet und zu einer, insbesondere kontaktlosen, Erfassung wenigstens eines Betriebssignals des Elektromotors 10 vorgesehen. Im vorliegenden Fall ist die Sensoreinheit 38 dabei beispielhaft als Rotorlagesensor ausgebildet und zur Erfassung eines Betriebs signals in Form eines Rotorlagesignals des Elektromotors 10 vorgesehen. Dar über hinaus ist die Sensoreinheit 38 im vorliegenden Fall zur direkten und/oder indirekten Erfassung eines Fehlers und/oder einer Störung des Elektromotors 10 vorgesehen. Prinzipiell ist jedoch auch denkbar auf eine Sensoreinheit vollstän dig zu verzichten. Zudem könnte eine Sensoreinheit als von einem Rotorlage sensor abweichender Winkelsensor ausgebildet sein. Ferner könnte ein Fehler und/oder eine Störung eines Elektromotors auch durch eine von einer Sensorein heit abweichende Baugruppe einer Lenkvorrichtung erfasst und/oder ermittelt werden. Furthermore, the steering device has at least one sensor unit 38. The sensor unit 38 is arranged in an area of the electric motor 10 and is provided for, in particular contactless, detection of at least one operating signal of the electric motor 10. In the present case, the sensor unit 38 is designed, for example, as a rotor position sensor and is provided for detecting an operating signal in the form of a rotor position signal of the electric motor 10. Furthermore, the sensor unit 38 is provided in the present case for the direct and / or indirect detection of a fault and / or a fault in the electric motor 10. In principle, however, it is also conceivable to do without a sensor unit completely. In addition, a sensor unit could be designed as an angle sensor that deviates from a rotor position sensor. Furthermore, a fault and / or a malfunction of an electric motor could also be detected and / or determined by a subassembly of a steering device that deviates from a sensor unit.
Darüber hinaus weist die Lenkvorrichtung ein Steuergerät 22 auf. Das Steuerge rät 22 ist als Lenkungssteuergerät ausgebildet. Das Steuergerät 22 weist eine Wirkverbindung mit der Sensoreinheit 38 und dem Elektromotor 10 auf. Das Steuergerät 22 ist dazu vorgesehen, das Betriebssignal von der Sensoreinheit 38 zu empfangen. Zudem ist das Steuergerät 22 zu einer Ansteuerung des Elektro motors 10 und somit insbesondere zu einer Einstellung des Lenkmoments, insbe sondere in Abhängigkeit von dem Betriebssignal, vorgesehen. In addition, the steering device has a control unit 22. The Steuerge advises 22 is designed as a steering control unit. The control device 22 has an operative connection with the sensor unit 38 and the electric motor 10. The Control device 22 is provided to receive the operating signal from sensor unit 38. In addition, the control unit 22 is provided to control the electric motor 10 and thus in particular to adjust the steering torque, in particular as a function of the operating signal.
Dazu umfasst das Steuergerät 22 eine Recheneinheit 24. Die Recheneinheit 24 umfasst zumindest einen Prozessor (nicht dargestellt), beispielsweise in Form ei nes Mikroprozessors, und zumindest einen Betriebsspeicher (nicht dargestellt). Zudem weist die Recheneinheit 24 im vorliegenden Fall zumindest zwei verschie dene Betriebsmodi, insbesondere einen Normalbetriebsmodus und einen Ab schaltbetriebsmodus, auf. Die Recheneinheit 24 ist in dem Normalbetriebsmodus zur Einstellung des Lenkmoments in Form des Unterstützungsmoments und in dem Abschaltbetriebsmodus zur Verzögerung und vorteilhaft zum Abbremsen des Elektromotors 10 vorgesehen. Die Recheneinheit 24 umfasst hierzu zumin dest ein im Betriebsspeicher hinterlegtes Betriebsprogramm mit zumindest einer Berechnungsroutine, zumindest einer Steuerroutine, zumindest einer Erken nungsroutine und zumindest einer Abschaltroutine. For this purpose, the control device 22 comprises a computing unit 24. The computing unit 24 comprises at least one processor (not shown), for example in the form of a microprocessor, and at least one operating memory (not shown). In addition, the computing unit 24 in the present case has at least two different operating modes, in particular a normal operating mode and a shutdown operating mode. The computing unit 24 is provided in the normal operating mode for setting the steering torque in the form of the assist torque and in the shutdown operating mode for decelerating and advantageously braking the electric motor 10. For this purpose, the computing unit 24 comprises at least one operating program stored in the operating memory with at least one calculation routine, at least one control routine, at least one recognition routine and at least one shutdown routine.
Darüber hinaus umfasst das Steuergerät 22 eine an sich bekannte Leistungs elektronik 14 zur Ansteuerung des Elektromotors 10 (vgl. Figur 2). Die Leistungs elektronik 14 weist eine Wirkverbindung mit der Recheneinheit 24 auf und ist die ser steuerungstechnisch nachgeschaltet. Zudem weist die Leistungselektronik 14 eine Wirkverbindung mit dem Elektromotor 10 auf. Die Leistungselektronik 14 ist als Wechselrichtereinheit und/oder als Endstufe ausgebildet und umfasst im vor liegenden Fall mehrere, insbesondere identisch zueinander ausgebildete, Wech selrichter 40, wobei jeder Phase des Elektromotors 10 einer der Wechselrichter 40 zugeordnet ist. Jeder der Wechselrichter 40 umfasst zwei, insbesondere iden tisch zueinander ausgebildete, Leistungsschalter 16, 18, insbesondere einen Highside-Leistungsschalter 16 und einen Lowside-Leistungsschalter 18. Jeder der Wechselrichter 40 ist dazu vorgesehen, eine pulsierende gleichgerichtete Spannung einer Energiequelle (nicht dargestellt) in einen Phasenstrom umzu wandeln und dem Elektromotor 10, insbesondere genau einer Phase des Elektro motors 10, zuzuführen. Prinzipiell könnte eine Leistungselektronik auch separat und/oder getrennt von einem Steuergerät ausgebildet werden. Darüber hinaus kann die Lenkvorrichtung weitere Bauteile und/oder Baugruppen umfassen, wie beispielsweise wenigstens eine weitere Sensoreinheit (nicht dar gestellt) zur Erfassung eines Lenkwinkels und/oder zur Erfassung von anderen Fahrzeug- und/oder Umgebungsparametern. In addition, the control unit 22 includes a known power electronics 14 for controlling the electric motor 10 (see FIG. 2). The power electronics 14 has an operative connection with the arithmetic unit 24 and is connected downstream of the water control system. In addition, the power electronics 14 are operatively connected to the electric motor 10. The power electronics 14 is designed as an inverter unit and / or as an output stage and in the present case comprises a plurality of inverters 40, in particular configured identically to one another, with one of the inverters 40 being assigned to each phase of the electric motor 10. Each of the inverters 40 comprises two power switches 16, 18, in particular configured identically to one another, in particular a high-side power switch 16 and a low-side power switch 18. Each of the inverters 40 is provided to generate a pulsating rectified voltage from an energy source (not shown) in convert a phase current and supply it to the electric motor 10, in particular precisely one phase of the electric motor 10. In principle, power electronics could also be designed separately and / or separately from a control device. In addition, the steering device can include further components and / or assemblies, such as at least one further sensor unit (not shown) for detecting a steering angle and / or for detecting other vehicle and / or environmental parameters.
Beim Betrieb des Elektromotors 10 in einem Fahrzeug können nun verschiedene Arten von Fehlern auftreten. Einerseits können schwerwiegende und/oder persis tente Fehler auftreten, wodurch der Elektromotor 10 in einen sicheren Betriebs zustand überführt und abgeschaltet werden muss. Andererseits können tempo räre Fehler und/oder Störungen auftreten, welche insbesondere durch kurzzeitige Betriebsschwankungen und/oder äußere Einflüsse, wie beispielsweise durch tiefe Außentemperaturen in Kombination mit Spannungsschwankungen und/oder durch entsprechende EM V- Einflüsse bei gleichzeitiger Anforderung einer hohen Lenkdynamik, bedingt sein können. In letzterem Fall kann auf eine Komplettab schaltung des Elektromotor 10 möglicherweise verzichtet werden, falls der Fehler und/oder die Störung vor der Komplettabschaltung verschwindet, wobei jedoch gleichzeitig eine geforderte maximale Fehlertoleranzzeit und/oder Fehlerreakti onszeit berücksichtigt werden muss. When operating the electric motor 10 in a vehicle, various types of errors can now occur. On the one hand, serious and / or persistent errors can occur, as a result of which the electric motor 10 must be transferred to a safe operating state and switched off. On the other hand, temporary errors and / or malfunctions can occur, which can be caused in particular by brief operating fluctuations and / or external influences, such as low outside temperatures in combination with voltage fluctuations and / or by corresponding EMV influences with simultaneous requirements for high steering dynamics . In the latter case, a complete shutdown of the electric motor 10 can possibly be dispensed with if the error and / or the fault disappears before the complete shutdown, but at the same time a required maximum fault tolerance time and / or fault reaction time must be taken into account.
Um, insbesondere in diesen Fällen, eine flexible Fehlerbehandlung zu erreichen und gleichzeitig eine möglichst hohe Robustheit zu gewährleisten, wird im Fol genden ein beispielhaftes Verfahren zum Betrieb der Lenkvorrichtung erläutert.In order to achieve flexible error handling, especially in these cases, and at the same time ensure the highest possible robustness, an exemplary method for operating the steering device is explained below.
Im vorliegenden Fall ist insbesondere die Recheneinheit 24 dazu vorgesehen, das Verfahren auszuführen und weist dazu insbesondere ein Computerpro gramm mit entsprechenden Programmcodemitteln auf. In the present case, the computing unit 24 is provided in particular to carry out the method and for this purpose has, in particular, a computer program with corresponding program code means.
Figur 3 zeigt ein beispielhaftes Signalflussdiagramm des Verfahrens zum Betrieb der Lenkvorrichtung. FIG. 3 shows an exemplary signal flow diagram of the method for operating the steering device.
Ein erster Block 42 kennzeichnet den Normalbetriebsmodus, in welchem der Elektromotor 10 im Normalbetrieb betrieben wird und zur Bereitstellung des Lenkmoments vorgesehen ist. Ferner wird dabei eine mit einem Betrieb des Elektromotors 10 korrelierte Statuskenngröße SE überwacht. Die Statuskenn größe SE ist beispielsweise als Statusvariable und/oder Statusindikator des Elekt- romotors 10 ausgebildet und weist wenigstens zwei Statuswerte auf, insbeson dere einen Normalwert, in welchem kein Fehler und/oder keine Störung des Elektromotors 10 ermittelbar ist, und einen Fehlerwert, in welchem ein Fehler und/oder eine Störung des Elektromotors 10 ermittelbar ist. Wird folglich ein mit dem Elektromotor 10 korrelierter Fehler und/oder eine mit dem Elektromotor 10 korrelierte Störung ermittelt, so wird die Statuskenngröße SE auf den Fehlerwert gesetzt. A first block 42 identifies the normal operating mode in which the electric motor 10 is operated in normal operation and is provided for providing the steering torque. Furthermore, a status parameter SE correlated with an operation of the electric motor 10 is monitored. The status parameter SE is, for example, as a status variable and / or status indicator of the electrical romotors 10 and has at least two status values, in particular a normal value in which no error and / or no malfunction of the electric motor 10 can be determined, and an error value in which an error and / or a malfunction of the electric motor 10 can be determined. If, consequently, an error correlated with the electric motor 10 and / or a malfunction correlated with the electric motor 10 is determined, the status parameter SE is set to the error value.
In einem Betriebszustand, in welchem die Statuskenngröße SE den, insbeson dere mit dem Fehler und/oder der Störung des Elektromotors 10 korrelierten, Fehlerwert annimmt (SE == 1), wird von dem Normalbetriebsmodus in den Ab schaltbetriebsmodus gewechselt und ein Abschaltvorgang des Elektromotors 10 ausgelöst. Der Fehler und/oder die Störung ist im vorliegenden Fall insbesondere mit einer durch den Elektromotor 10 bewirkten ungewollten Lenkbewegung, ins besondere einem sogenannten„Selbstlenker“, korreliert und weist eine Fehlerto leranzzeit und/oder Fehlerreaktionszeit von unter 20 ms auf, wodurch insbeson dere innerhalb kürzester Zeit auf den Fehler und/oder die Störung des Elektromo tors 10 reagiert werden muss. Grundsätzlich könnte ein Fehler und/oder eine Störung jedoch auch einem Blockieren des Elektromotors 10 entsprechen. In die sem Fall liegt eine Fehlertoleranzzeit und/oder Fehlerreaktionszeit insbesondere unter 150 ms und vorteilhaft unter 100 ms. In an operating state in which the status parameter SE assumes the error value correlated in particular with the error and / or the malfunction of the electric motor 10 (SE == 1), there is a change from the normal operating mode to the shutdown mode and a shutdown process of the electric motor 10 triggered. In the present case, the error and / or malfunction is in particular correlated with an unwanted steering movement caused by the electric motor 10, in particular a so-called "self-steering", and has an error tolerance time and / or error reaction time of less than 20 ms, which in particular within The shortest possible time to the error and / or the malfunction of the electric motor 10 must be responded to. In principle, however, an error and / or a malfunction could also correspond to a blocking of the electric motor 10. In this case, an error tolerance time and / or error reaction time is in particular less than 150 ms and advantageously less than 100 ms.
Ein zweiter Block 44 kennzeichnet den Abschaltbetriebsmodus, in welchem der Abschaltvorgang des Elektromotors 10 durchgeführt wird, wobei der Elektromotor 10 für eine definierte Zeitspanne tD , tD' verzögert wird. Zur Verzögerung wird die Leistungselektronik 14 derart angesteuert, dass eine aktive Verzögerung des Elektromotors 10 mittels eines Phasenkurzschlusses erreicht wird. Die Zeit spanne tD , tß ist dazu vorgesehen, eine eigentliche Fehlerreaktion und/oder ein, insbesondere finales, Abschalten des Elektromotors 10 zu verzögern und weist eine Zeitdauer von höchstens 250 ms, im vorliegenden Fall insbesondere von höchstens 100 ms, auf, wodurch die Verzögerung des Elektromotors 10 von ei nem Fahrzeugführer nicht bzw. kaum wahrnehmbar ist. Zudem ist die Zeitdauer der Zeitspanne tD , tD' an die Art des Fehlers und/oder der Störung des Elektro motors 10 angepasst und im vorliegenden Fall zumindest viermal länger als die, insbesondere mit dem Fehler und/oder der Störung des Elektromotors 10 korre lierte, Fehlertoleranzzeit und/oder Fehlerreaktionszeit. Während der Zeitspanne tD , tß wird die Statuskenngröße SE wiederholt auf Änderungen geprüft oder auf Änderungen überwacht. Im vorliegenden Fall wird während der Zeitspanne tD , tD' geprüft, ob der Fehler und/oder die Störung weiterhin ermittelbar ist. Ist der mit dem Elektromotor 10 korrelierte Fehler und/oder die mit dem Elektromotor 10 korrelierte Störung während der Zeitspanne tD , tD' nicht mehr ermittelbar, so wird die Statuskenngröße SE auf den Normalwert gesetzt. A second block 44 identifies the shutdown operating mode in which the shutdown process of the electric motor 10 is carried out, the electric motor 10 being delayed for a defined period of time t D , t D '. For the delay, the power electronics 14 are controlled in such a way that an active delay of the electric motor 10 is achieved by means of a phase short circuit. The time span t D , t ß is provided to delay an actual error reaction and / or a, in particular final, shutdown of the electric motor 10 and has a duration of at most 250 ms, in the present case in particular at most 100 ms, whereby the deceleration of the electric motor 10 is not or hardly perceptible by a vehicle driver. In addition, the duration of the time span t D , t D 'is adapted to the type of error and / or the malfunction of the electric motor 10 and in the present case at least four times longer than that in particular with the error and / or the malfunction of the electric motor 10 corrected, error tolerance time and / or error reaction time. During the time span t D , t ß , the status parameter SE is repeatedly checked for changes or monitored for changes. In the present case, a check is carried out during the time span t D , t D 'to determine whether the error and / or the fault can still be determined. If the error correlated with the electric motor 10 and / or the fault correlated with the electric motor 10 can no longer be determined during the time span t D , t D ', the status parameter SE is set to the normal value.
Im Fall, dass die Statuskenngröße SE während der Zeitspanne tD , tD' den, insbe sondere von dem Fehlerwert abweichenden und insbesondere mit dem Normal betrieb korrelierten, Normalwert annimmt (SE == 0), wird von dem Abschaltbe triebsmodus zurück in den Normalbetriebsmodus gewechselt und der Normalbe trieb fortgeführt. Demzufolge besteht mittels des vorgestellten Verfahrens die Möglichkeit von dem Abschaltvorgang wieder reversibel in den aktiven Normalbe trieb zurückzukehren und gleichzeitig vorgegebene Sicherheitsziele, insbeson dere eine geforderte maximale Fehlertoleranzzeit und/oder Fehlerreaktionszeit, einzuhalten. In the event that the status parameter SE during the time period t D , t D 'assumes the normal value, which deviates in particular from the error value and in particular is correlated with normal operation (SE == 0), the shutdown mode returns to normal operation mode changed and normal operation continued. As a result, the method presented provides the possibility of reversibly returning from the shutdown process to active normal operation and at the same time adhering to specified safety goals, in particular a required maximum fault tolerance time and / or fault reaction time.
Im Fall, dass die Statuskenngröße SE während der gesamten Zeitspanne tD , tD' den Fehlerwert aufweist (SE == 1), wird am Ende der Zeitspanne tD , tD' von dem Abschaltbetriebsmodus in einen Fehlerbetriebsmodus gewechselt. In the event that the status parameter SE has the error value during the entire time span t D , t D '(SE == 1), at the end of the time span t D , t D ' there is a change from the shutdown operating mode to an error operating mode.
Ein dritter Block 46 kennzeichnet den Fehlerbetriebsmodus, in welchem der Elektromotor 10 abgeschaltet wird. Im vorliegenden Fall werden zum Abschalten des Elektromotors 10 die Leistungsschalter 16, 18 der Leistungselektronik 14 derart angesteuert, dass eine elektrische Verbindung zum Elektromotor 10 unter brochen wird, indem sämtliche Leistungsschalter 16, 18 der Leistungselektronik 14 geöffnet werden. Vorteilhaft wird der Elektromotor 10 in diesem Fall irreversi bel abgeschaltet und das Steuergerät 22 und/oder die Lenkvorrichtung in einen ausfallsicheren Zustand („fail-safe“) oder vorteilhaft einen betriebssicheren Zu stand („fail-operational“) versetzt. Alternativ oder zusätzlich könnte ein Elektromo tor auch mittels einer mechanischen Blockierung abgeschaltet werden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Statuskenngröße SE ferner mit tels eines, insbesondere in die Recheneinheit 24 integrierten, Fehlerzählers 20 und mittels einer zyklischen Diagnose ermittelt, wobei ein Vorhandensein und/o der ein Nicht-Vorhandensein des Fehlers und/oder der Störung in regelmäßigen zeitlichen Abständen, vorteilhaft alle 1 ms, geprüft wird. Die Statuskenngröße SE wird dabei in Abhängigkeit eines ersten Zahlenwerts des Fehlerzählers auf den Fehlerwert und in Abhängigkeit eines zweiten Zahlenwerts des Fehlerzählers auf den Normalwert gesetzt. Zudem wird der Fehlerzähler 20 zurückgesetzt, insbe sondere genullt, falls zwei aufeinanderfolgende Diagnosen unterschiedlich sind. Grundsätzlich könnte ein Fehlerzähler auch auf eine beliebige andere Weise zu rückgesetzt werden, beispielsweise falls vier aufeinanderfolgende Diagnosen un terschiedlich sind und/oder zeitbasiert. A third block 46 identifies the fault operating mode in which the electric motor 10 is switched off. In the present case, to switch off the electric motor 10, the power switches 16, 18 of the power electronics 14 are controlled in such a way that an electrical connection to the electric motor 10 is interrupted by all of the power switches 16, 18 of the power electronics 14 being opened. In this case, the electric motor 10 is advantageously switched off irreversibly and the control unit 22 and / or the steering device is placed in a fail-safe state (“fail-safe”) or, advantageously, a safe state (“fail-operational”). Alternatively or additionally, an electric motor could also be switched off by means of a mechanical block. According to an advantageous development, the status parameter SE is also determined by means of an error counter 20, in particular integrated into the arithmetic unit 24, and by means of a cyclic diagnosis, the presence and / or the non-existence of the error and / or the fault at regular time intervals Intervals, advantageously every 1 ms, is checked. The status parameter SE is set to the error value as a function of a first numerical value of the error counter and to the normal value as a function of a second numerical value of the error counter. In addition, the error counter 20 is reset, in particular zeroed, if two successive diagnoses are different. In principle, an error counter could also be reset in any other way, for example if four consecutive diagnoses are different and / or time-based.
Des Weiteren weist der Fehlerzähler 20 ein Hysterese- Verhalten auf, sodass der erste Zahlenwert und der zweite Zahlenwert verschieden voneinander sind. Im vorliegenden Fall kann die Statuskenngröße SE beispielsweise auf den Fehler wert gesetzt werden, wenn der Fehler und/oder die Störung in acht aufeinander folgenden Diagnosen ermittelt wird, und auf den Normalwert gesetzt werden, wenn der Fehler und/oder die Störung in vier aufeinanderfolgenden Diagnosen nicht ermittelbar ist. Hierdurch kann der beispielhafte Fehler und/oder die bei spielhafte Störung in Form der ungewollten Lenkbewegung beispielsweise inner halb von 8 ms sicher erkannt werden und eine vorgegebene maximale Fehlerto leranzzeit und/oder Fehlerreaktionszeit von unter 20 ms eingehalten werden. Al ternativ könnte auf ein derartiges Hysterese-Verhalten jedoch auch verzichtet werden. Furthermore, the error counter 20 has a hysteresis behavior, so that the first numerical value and the second numerical value are different from one another. In the present case, the status parameter SE can be set to the error value, for example, if the error and / or the malfunction is determined in eight consecutive diagnoses, and set to the normal value if the error and / or the malfunction in four consecutive diagnoses cannot be determined. As a result, the example error and / or the example disruption in the form of the unwanted steering movement can be reliably detected, for example within 8 ms, and a predetermined maximum error tolerance time and / or error response time of less than 20 ms can be maintained. Alternatively, however, such a hysteresis behavior could also be dispensed with.
In den Figuren 4a und 4b sind beispielhafte Schaubilder eines bereitgestellten Lenkmoments des Elektromotors 10 in verschiedenen Betriebszuständen darge stellt. FIGS. 4a and 4b show exemplary diagrams of a steering torque provided by the electric motor 10 in various operating states.
Figur 4a zeigt den Elektromotor 10 in einem ersten Betriebszustand. Ein erstes Zeitintervall ti entspricht dem Normalbetriebsmodus, in welchem der Elektromo tor 10 im Normalbetrieb betrieben wird und zur Bereitstellung des Lenkmoments vorgesehen ist. Zu einem ersten Zeitpunkt Ti tritt ein, insbesondere temporärer, Fehler und/oder eine, insbesondere temporäre, Störung des Elektromotors 10 auf. In einem darauffolgenden zweiten Zeitintervall h wird mittels der zyklischen Diagnose und dem Fehlerzähler 20 der Fehler und/oder die Störung ermittelt.Figure 4a shows the electric motor 10 in a first operating state. A first time interval ti corresponds to the normal operating mode in which the electric motor 10 is operated in normal operation and is provided for providing the steering torque. At a first point in time Ti, an in particular a temporary fault and / or an in particular temporary fault of the electric motor 10 occurs on. In a subsequent second time interval h, the error and / or the malfunction is determined by means of the cyclic diagnosis and the error counter 20.
Eine Fehlerreaktion, in Form eines Wechsels in den Abschaltbetriebsmodus, wird zu einem zweiten Zeitpunkt T eingeleitet, zu welchem der Fehlerzähler 20 den ersten Zahlenwert aufweist und folglich die Statuskenngröße SE auf den Fehler wert gesetzt wird. An den zweiten Zeitpunkt T schließt die Zeitspanne tD an, so- dass der Elektromotor 10 verzögert wird. Gleichzeitig wird während der Zeit spanne tD die Statuskenngröße SE jedoch wiederholt auf Änderungen geprüft o- der auf Änderungen überwacht. Da die Statuskenngröße SE in diesem Fall wäh rend der Zeitspanne tD und zwar insbesondere zu einem dritten Zeitpunkt T3 durch den Fehlerzähler 20 auf den Normalwert gesetzt wird, wird von dem Ab schaltbetriebsmodus zurück in den Normalbetriebsmodus gewechselt und der Normalbetrieb fortgeführt An error reaction, in the form of a change to the shutdown operating mode, is initiated at a second point in time T at which the error counter 20 has the first numerical value and consequently the status parameter SE is set to the error value. The second point in time T is followed by the time span t D , so that the electric motor 10 is decelerated. At the same time, however, the status parameter SE is repeatedly checked for changes or monitored for changes during the time span t D. Since the status parameter SE in this case is set to the normal value by the error counter 20 during the period t D , in particular at a third time T3, the switch-off mode is switched back to the normal mode and normal operation is continued
Figur 4b zeigt den Elektromotor 10 in einem zweiten Betriebszustand. Ein weite res erstes Zeitintervall ti entspricht dem Normalbetriebsmodus, in welchem der Elektromotor 10 im Normalbetrieb betrieben wird und zur Bereitstellung des Lenkmoments vorgesehen ist. Zu einem weiteren ersten Zeitpunkt Ti tritt ein, ins besondere schwerwiegender und/oder persistenter, Fehler und/oder eine, insbe sondere schwerwiegende und/oder persistente, Störung des Elektromotors 10 auf. In einem darauffolgenden weiteren zweiten Zeitintervall t2' wird mittels der zyklischen Diagnose und dem Fehlerzähler 20 der Fehler und/oder die Störung ermittelt. Eine Fehlerreaktion, in Form eines Wechsels in den Abschaltbetriebs modus, wird zu einem weiteren zweiten Zeitpunkt T eingeleitet, zu welchem der Fehlerzähler 20 den ersten Zahlenwert aufweist und folglich die Statuskenngröße SE auf den Fehlerwert gesetzt wird. An den weiteren zweiten Zeitpunkt T2 schließt die Zeitspanne t^ an, sodass der Elektromotor 10 verzögert wird. Da die Statuskenngröße SE in diesem Fall während der gesamten Zeitspanne t^ den Fehlerwert aufweist, wird am Ende der Zeitspanne t^ und zwar insbesondere zu einem weiteren dritten Zeitpunkt T von dem Abschaltbetriebsmodus in den Fehlerbetriebsmodus gewechselt und der Elektromotor 10 abgeschaltet. Figure 4b shows the electric motor 10 in a second operating state. A further first time interval ti corresponds to the normal operating mode in which the electric motor 10 is operated in normal operation and is provided for providing the steering torque. At a further first point in time Ti, a particularly serious and / or persistent error and / or a particularly serious and / or persistent malfunction of the electric motor 10 occurs. In a subsequent, further second time interval t 2 ′, the error and / or the malfunction is determined by means of the cyclical diagnosis and the error counter 20. An error reaction, in the form of a change to the shutdown mode, is initiated at a further second point in time T at which the error counter 20 has the first numerical value and consequently the status parameter SE is set to the error value. The further second point in time T2 is followed by the time period t ^, so that the electric motor 10 is delayed. Since the status parameter SE in this case has the error value for the entire time span t ^, at the end of the time span t ^, in particular at a further third point in time T, there is a change from the shutdown mode to the error mode and the electric motor 10 is shut off.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren zum Betrieb einer Lenkvorrichtung, welche zumindest einen Elektromotor (10) umfasst, welcher in einem Normalbetrieb zur Bereitstel lung eines Lenkmoments vorgesehen ist, wobei wenigstens eine mit einem Betrieb des Elektromotors (10) korrelierte Statuskenngröße (SE) überwacht wird und in zumindest einem Betriebszustand, in welchem die Statuskenn größe (SE) einen mit einem Fehler und/oder einer Störung des Elektromo tors (10) korrelierten Fehlerwert annimmt, ein Abschaltvorgang des Elektro motors (10) ausgelöst wird, bei welchem der Elektromotor (10) für eine defi nierte Zeitspanne (tD , t^) verzögert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Statuskenngröße (SE) während der Zeitspanne (tD , t^) auf Änderungen geprüft oder überwacht wird und im Fall, dass die Statuskenngröße (SE) während der Zeitspanne (tD , t^) einen von dem Fehlerwert abweichenden Normalwert annimmt, der Normalbetrieb fortgeführt wird. 1. A method for operating a steering device which comprises at least one electric motor (10) which is provided in normal operation for providing a steering torque, at least one status parameter (SE) correlated with operation of the electric motor (10) being monitored and in at least an operating state in which the status parameter (SE) assumes an error value correlated with an error and / or a malfunction of the electric motor (10), a shutdown of the electric motor (10) is triggered in which the electric motor (10) for a defi ned period of time (t D , t ^) is delayed, characterized in that the status parameter (SE) is checked or monitored for changes during the time period (t D , t ^) and in the event that the status parameter (SE) during the Time span (t D , t ^) assumes a normal value deviating from the error value, normal operation is continued.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leis tungselektronik (14) zur Ansteuerung des Elektromotors (10) bei dem Ab schaltvorgang derart angesteuert wird, dass eine aktive Verzögerung des Elektromotors (10), insbesondere mittels eines Phasenkurzschlusses, er reicht wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that a power electronics (14) for controlling the electric motor (10) is controlled during the shutdown process such that an active delay of the electric motor (10), in particular by means of a phase short circuit, it is enough .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall, dass die Statuskenngröße (SE) während der gesamten Zeitspanne (tD , tß) den Fehlerwert aufweist, der Elektromotor (10) abgeschaltet wird, wobei zum Abschalten des Elektromotors (10) Leistungsschalter (16, 18) einer Leistungselektronik (14) zur Ansteuerung des Elektromotors (10) derart an gesteuert werden, dass eine elektrische Verbindung zum Elektromotor (10) unterbrochen wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in the event that the status parameter (SE) has the error value during the entire time period (t D , t ß ), the electric motor (10) is switched off, wherein to switch off the electric motor (10) power switches (16, 18) of power electronics (14) for controlling the electric motor (10) can be controlled in such a way that an electrical connection to the electric motor (10) is interrupted.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehler und/oder die Störung mit einer durch den Elekt romotor (10) bewirkten ungewollten Lenkbewegung korreliert ist. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the error and / or the disturbance is correlated with an unwanted steering movement caused by the electric motor (10).
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspanne (tD , tß) eine Zeitdauer von höchstens5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the time span (t D , t ß ) has a duration of at most
300 ms aufweist. 300 ms.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Statuskenngröße (SE) mittels einer zyklischen Diagnose ermittelt wird, bei welcher ein Vorhandensein des Fehlers und/oder der Stö rung in regelmäßigen zeitlichen Abständen geprüft wird. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the status parameter (SE) is determined by means of a cyclical diagnosis in which the presence of the error and / or the disturbance is checked at regular time intervals.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermitt lung der Statuskenngröße (SE) ein Fehlerzähler (20) verwendet wird, wobei die Statuskenngröße (SE) in Abhängigkeit eines ersten Zahlenwerts des Fehlerzählers (20) auf den Fehlerwert und in Abhängigkeit eines zweiten Zahlenwerts des Fehlerzählers (20) auf den Normalwert gesetzt wird. 7. The method according to claim 6, characterized in that an error counter (20) is used to determine the status parameter (SE), the status parameter (SE) depending on a first numerical value of the error counter (20) on the error value and depending on a second numerical value of the error counter (20) is set to the normal value.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Status kenngröße (SE) auf den Fehlerwert gesetzt wird, wenn der Fehler und/oder die Störung in zumindest zwei aufeinanderfolgenden Diagnosen ermittelt wird, und/oder auf den Normalwert gesetzt wird, wenn der Fehler und/oder die Störung in zumindest zwei aufeinanderfolgenden Diagnosen nicht er mittelbar ist. 8. The method according to claim 7, characterized in that the status parameter (SE) is set to the error value when the error and / or the fault is determined in at least two successive diagnoses, and / or is set to the normal value when the The error and / or the fault in at least two consecutive diagnoses is not indirect.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehlerzähler (20) ein Hysterese-Verhalten aufweist und der erste Zahlen wert und der zweite Zahlenwert verschieden voneinander sind. 9. The method according to claim 7 or 8, characterized in that the error counter (20) has a hysteresis behavior and the first numerical value and the second numerical value are different from one another.
10. Steuergerät (22), insbesondere Lenkungssteuergerät, mit einer Rechenein heit (24) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehen den Ansprüche. 10. Control device (22), in particular steering control device, with a computing unit (24) for performing a method according to one of the preceding claims.
11. Lenkvorrichtung mit zumindest einem Elektromotor (10) und mit einer Re cheneinheit (24) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der An sprüche 1 bis 9. 11. Steering device with at least one electric motor (10) and with a computing unit (24) for performing a method according to one of claims 1 to 9.
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