WO2024002558A1 - Steer-by-wire-lenksystem und verfahren zum betreiben eines steer-by-wire-lenksystems - Google Patents

Steer-by-wire-lenksystem und verfahren zum betreiben eines steer-by-wire-lenksystems Download PDF

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WO2024002558A1
WO2024002558A1 PCT/EP2023/061529 EP2023061529W WO2024002558A1 WO 2024002558 A1 WO2024002558 A1 WO 2024002558A1 EP 2023061529 W EP2023061529 W EP 2023061529W WO 2024002558 A1 WO2024002558 A1 WO 2024002558A1
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steering
control device
actuator
gear
steer
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Dirk Dreyer
Peter Iwanski
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Volkswagen Aktiengesellschaft
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    • B62D5/046—Controlling the motor

Definitions

  • the invention relates to a steer-by-wire steering system and a method for operating a steer-by-wire steering system.
  • Steer-by-wire steering systems are usually designed in such a way that they have a steering column module and a steering gear that are mechanically decoupled and electrically connected.
  • a steering wheel angle is recorded and transmitted to a control unit of the steering gear in order to determine a target steering angle, which is then adjusted using a steering actuator.
  • the steering actuator is usually an electric motor that deflects a rack to set the desired steering angle on the wheels.
  • An actuator for generating a counter-torque is arranged on a steering column, so that the driver of the motor vehicle gets a steering feeling that he is familiar with from conventional steering systems. It is also known to design many of the structural units mentioned as redundant in order to ensure reliability. A wide variety of concepts are known as to how the respective redundancy or a fallback level can be guaranteed.
  • the invention is based on the technical problem of creating a steer-by-wire steering system that has improved reliability and of providing a corresponding method.
  • the steer-by-wire steering system has a steering column module and a steering gear.
  • the steering column module has a first sensor module and a second sensor module, each of which detects at least one steering wheel angle.
  • the steering column module also has a steering wheel, a steering column, and at least one actuator for generating a counter torque Steering column and at least two control devices for the at least one actuator to generate the counter torque.
  • the steering wheel is generally understood here as a steering handle in order to specify a desired steering angle.
  • the first control device for the at least one actuator is connected to a first control device of the steering gear via at least one bus connection.
  • the second control unit for the at least one actuator is connected to a second control unit of the steering gear via at least one second bus connection.
  • the first sensor unit is connected directly to the first control unit of the steering gear via a sensor interface and the second sensor unit is connected directly to the first control unit for the at least one actuator via a sensor interface.
  • the sensor interface is preferably designed as a SENT interface (Single Edge Nibble Transmission).
  • the steer-by-wire steering system is designed in such a way that, in error-free operation, the first control unit of the at least one actuator transmits a gear ratio to the first control unit of the steering gear and the first sensor unit transmits a steering wheel angle directly to the first control unit of the steering gear, which is then used for calculation the target steering angle can be used.
  • the steering wheel angle and the gear ratio of the first control unit of the actuator are transmitted to the first control unit of the steering gear and used to calculate the target steering angle.
  • the first sensor module and the first control unit of the steering gear have a common power supply. This improves overall reliability, since the transmission of the steering wheel angle takes place via two different transmission paths, namely once via a sensor interface and once via a bus connection. Due to the common power supply from the first sensor module and the first control unit of the steering gear, the first sensor module still works even if the power supply to the first control unit of the at least one actuator fails. Another advantage is the extremely fast data transmission of the steering wheel angle via the sensor interface. This allows the steer-by-wire steering system to react much more dynamically overall. Since the gear ratio is not subject to such dynamic changes, the somewhat slower transmission via the bus system is not critical.
  • the first and second sensor modules are designed to additionally detect a hand torque.
  • the at least one actuator for generating a counter torque is designed as an electric motor with a first set and a second set of windings that are independent of one another, the first set of Windings are controlled by the first control device for the actuator and the second set of windings by the second control device.
  • a set has three windings each. Since the first and second control devices preferably have different voltage supplies and the rotor of the electric motor is very robust and fail-safe, the actuator is functional in the event of a wide variety of individual errors.
  • the first control device of the actuator and the first control device of the steering gear are connected to one another via a first bus system and a second bus system, the first bus system being designed as an exclusive bus system (e.g. private CAN), via which the steering wheel angle and the gear ratio is transferred.
  • the first bus system being designed as an exclusive bus system (e.g. private CAN), via which the steering wheel angle and the gear ratio is transferred.
  • an exclusive bus system e.g. private CAN
  • the first control device and the second control device of the at least one actuator have a communication connection, wherein the steer-by-wire steering system is designed such that the first control device transmits at least one steering wheel angle starting value to the second control device.
  • the communication preferably takes place continuously, so that the second control device knows the current steering wheel angle and the gear ratio.
  • the communication connection can also be designed as an exclusive bus connection (e.g. private CAN).
  • the second control unit of the actuator is designed to determine an absolute steering wheel angle using a rotor angle of the steering gear.
  • a steer-by-wire steering system 1 is shown schematically in FIG.
  • the steer-by-wire steering system 1 has a steering column module 2 and a steering gear 3.
  • the steering column module 2 has a steering wheel 4 and a steering column 5.
  • the steering column module 2 further has an actuator 8 to generate a counter-torque on the steering wheel 4, wherein the actuator 8 is designed as an electric motor with a first set 9 and a second set 10 of windings, the first set 9 of windings being controlled by a first control device 11 and the second set 10 of windings by a second control device 12 , whereby for reasons of clarity, the associated power electronics are not shown.
  • the first control device 11 and the second control device 12 are connected to one another via a communication connection 13.
  • the second sensor module 7 is connected via a sensor interface 14 to the first control device 11 for the actuator 8.
  • the steering gear 3 has a first control device 15 and a second control device 16.
  • the steering gear 3 also has two power electronics 17, 18, each of which controls a half motor 19, 20.
  • the two half motors 19, 20 work on a common rotor 21, which is connected to a rack 22 via a gear, not shown.
  • the two control devices 15, 16 control the power electronics 17, 18. As shown, one control device 15, 16 can control both power electronics 17, 18 or one control device 15, 16 can control one power electronics 17, 18.
  • a communication connection 23 between the first control device 15 and the second control device 16 is also shown.
  • the first sensor module 6 is directly connected to the first control unit 15 of the steering gear 3 via a sensor interface 24.
  • the first control unit 11 of the actuator 8 is connected to the first control unit 15 of the steering gear 3 via a first bus system 25 and a second bus system 26.
  • the first bus system 25 is designed as an exclusive bus system
  • the second bus system 26 is designed as a vehicle bus system on which other control devices also communicate, which is indicated by the outgoing line.
  • the control device 11 transmits the steering wheel angle (p of the second sensor module 7 and the gear ratio ü to the first control device 15 of the steering gear 3.
  • the second control device 12 of the actuator 8 is also via a further bus system 27, which is also used, for example, as a vehicle bus system is designed, connected to the second control device 16 of the steering gear 3.
  • a rotor angle q>R is transmitted to the second control device 16, but which can alternatively or additionally also be supplied to the first control device 15.
  • the voltage supplies are not shown, whereby redundant elements each have a different voltage supply.
  • the steering column module 2 has a first and second voltage supply and the steering gear 3 has a first and second voltage supply, whereby these can be the same or independent of one another.
  • the voltage supply for the first sensor module 6 is the same as for the first control unit 15 of the steering gear 3.
  • the first control device 11 transmits the gear ratio ü to the first control device 15 of the steering gear 3 via the bus system 25 and the first sensor unit 6 transmits a steering angle (p to the first control device 15 of the steering gear 3, which then determines a target steering angle from this and accordingly controls the power electronics 17, 18. It should be noted that the first control unit 11 can also transmit a steering wheel angle (p, which is then ignored by the first control unit 15 of the steering gear 3 when calculating the target steering angle in error-free operation. If the first sensor unit 6 and/or the sensor interface 24 fails, the first control unit 15 of the steering gear 3 then uses the transmitted steering wheel angle (p and the transmission ratio ü from the first control unit 11 of the actuator.
  • the first control unit 11 of the actuator 8 also fails, so the steering wheel angle and the gear ratio are transmitted from the second control unit 12 of the actuator 8 to the second control unit 16 of the steering gear 3. If the first control unit 11 of the actuator 8 fails, with the first sensor unit 6 being intact, the first control unit 15 of the steering gear 3 receives the transmission ratio ü from another control unit (eg from the second control unit 12 of the actuator 8). In terms of data transmission speed, transmission via the sensor interfaces is the fastest, followed by the exclusive bus systems, whereas the vehicle bus systems are the slowest.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steer-by-Wire-Lenksystem (1), wobei das Steer-by-Wire-Lenksystem (1) ein Lenksäulenmodul (2) und ein Lenkgetriebe (3) aufweist, wobei das Lenksäulenmodul (2) ein erstes Sensormodul (6) und ein zweites Sensormodul (7) aufweist, die jeweils mindestens einen Lenkradwinkel (φ) erfassen, wobei das Lenksäulenmodul (2) weiter ein Lenkrad (4), eine Lenksäule (5), mindestens einen Aktor (8) zur Erzeugung eines Gegenmomentes an der Lenksäule (5) und zwei Steuergeräte (11, 12) für den mindestens einen Aktor (8) zur Erzeugung des Gegenmomentes aufweist, wobei das Lenkgetriebe (3) mindestens zwei Steuergeräte (15, 16) aufweist, wobei das erste Steuergerät (11) für den mindestens einen Aktor (8) mit einem ersten Steuergerät (15) des Lenkgetriebes (3) über mindestens eine Busverbindung (25, 26) verbunden ist und das zweite Steuergerät (12) für den mindestens einen Aktor (8) mit einem zweiten Steuergerät (16) des Lenkgetriebes (3) über mindestens eine Busverbindung (27) verbunden ist, wobei die erste Sensoreinheit (6) über eine Sensorschnittstelle (24) direkt mit dem ersten Steuergerät (15) des Lenkgetriebes (3) und die zweite Sensoreinheit (7) über eine Sensorschnittstelle (14) direkt mit dem ersten Steuergerät (11) für den mindestens einen Aktor (8) verbunden ist.

Description

Beschreibung
Steer-by-Wire-Lenksystem und Verfahren zum Betreiben eines Steer-by-Wire-Lenksystems
Die Erfindung betrifft ein Steer-by-Wire-Lenksystem und ein Verfahren zum Betreiben eines Stee r- by- Wi re- Le n ksy ste m s .
Steer- by- Wire- Lenksysteme sind üblicherweise derart ausgebildet, dass diese ein Lenksäulenmodul und ein Lenkgetriebe aufweisen, die mechanisch entkoppelt und elektrisch verbunden sind. Dabei wird ein Lenkradwinkel erfasst und an ein Steuergerät des Lenkgetriebes übertragen, um daraus einen Soll-Lenkwinkel zu bestimmen, der dann mittels eines Lenkaktors eingestellt wird. Der Lenkaktor ist üblicherweise ein Elektromotor, der eine Zahnstange auslenkt, um den Soll-Lenkwinkel an den Rädern einzustellen. Dabei ist an einer Lenksäule ein Aktor zur Erzeugung eines Gegenmomentes angeordnet, sodass der Kraftfahrzeugführer ein Lenkgefühl vermittelt bekommt, wie dieser es von herkömmlichen Lenksystemen kennt. Dabei ist es weiter bekannt, viele der genannten Baueinheiten redundant auszubilden, um so die Ausfallsicherheit zu gewährleisten. Dabei sind verschiedenste Konzepte bekannt, wie die jeweilige Redundanz bzw. eine Rückfallebene gewährleistet werden kann.
Aus der US 2021/0009202 A1 ist ein Verfahren zum Steuern eines Aktors zur Erzeugung eines Gegenmomentes an einem Lenkrad eines Steer-by-Wire-Lenksystems bekannt.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Steer-by-Wire-Lenksystem zu schaffen, das eine verbesserte Ausfallsicherheit aufweist sowie ein entsprechendes Verfahren zur Verfügung zu stellen.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch ein Lenksystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Das Steer-by-Wire-Lenksystem weist ein Lenksäulenmodul und ein Lenkgetriebe auf. Das Lenksäulenmodul weist ein erstes Sensormodul und ein zweites Sensormodul auf, die jeweils mindestens einen Lenkradwinkel erfassen. Weiter weist das Lenksäulenmodul ein Lenkrad, eine Lenksäule, mindestens einen Aktor zur Erzeugung eines Gegenmomentes an der Lenksäule und mindestens zwei Steuergeräte für den mindestens einen Aktor zur Erzeugung des Gegenmomentes auf. Lenkrad ist hier allgemein als Lenkhandhabe zu verstehen, um einen gewünschten Lenkwinkel vorzugeben. Weiter ist das erste Steuergerät für den mindestens einen Aktor mit einem ersten Steuergerät des Lenkgetriebes über mindestens eine Busverbindung verbunden. Das zweite Steuergerät für den mindestens einen Aktor ist mit einem zweiten Steuergerät des Lenkgetriebes über mindestens eine zweite Busverbindung verbunden. Weiter ist die erste Sensoreinheit über eine Sensorschnittstelle direkt mit dem ersten Steuergerät des Lenkgetriebes verbunden und die zweite Sensoreinheit ist über eine Sensorschnittstelle direkt mit dem ersten Steuergerät für den mindestens einen Aktor verbunden. Die Sensorschnittstelle ist vorzugsweise als SENT-Schnittstelle (Single Edge Nibble Transmission) ausgebildet. Das Steer-by-Wire-Lenksystem ist derart ausgebildet, dass im fehlerfreien Betrieb das erste Steuergerät des mindestens einen Aktors ein Übersetzungsverhältnis an das erste Steuergerät des Lenkgetriebes und die erste Sensoreinheit einen Lenkradwinkel direkt an das erste Steuergerät des Lenkgetriebes übermittelt, die dann zur Berechnung des Soll-Lenkwinkels verwendet werden. In einem Fehlerfall der ersten Sensoreinheit und/oder der Sensorschnittstelle werden der Lenkradwinkel und das Übersetzungsverhältnis des ersten Steuergerätes des Aktors an das erste Steuergerät des Lenkgetriebes übermittelt und zur Berechnung des Soll-Lenkwinkels verwendet. Das erste Sensormodul und das erste Steuergerät des Lenkgetriebes weisen eine gemeinsame Spannungsversorgung auf. Hierdurch wird insgesamt eine Ausfallsicherheit verbessert, da die Übermittelung des Lenkradwinkels über zwei verschiedene Übertragungswege erfolgt, nämlich einmal über eine Sensorschnittstelle und einmal über eine Busverbindung. Durch die gemeinsame Spannungsversorgung vom ersten Sensormodul und ersten Steuergerät des Lenkgetriebes arbeitet das erste Sensormodul auch noch bei einem Ausfall der Spannungsversorgung des ersten Steuergerätes des mindestens einen Aktors. Ein weiterer Vorteil ist die extrem schnelle Datenübertragung des Lenkradwinkels über die Sensorschnittstelle. Hierdurch kann das Steer-by-Wire-Lenksystem insgesamt viel dynamischer reagieren. Da das Übersetzungsverhältnis nicht so dynamischen Änderungen unterworfen ist, ist die etwas langsamere Übertragung über das Bussystem unkritisch.
In einer Ausführungsform sind das erste und das zweite Sensormodul derart ausgebildet, zusätzlich ein Handmoment zu erfassen.
In einer weiteren Ausführungsform ist der mindestens eine Aktor zur Erzeugung eines Gegenmomentes als Elektromotor mit einem ersten Satz und einem zweiten Satz von Wicklungen ausgebildet, die von einander unabhängig sind, wobei der erste Satz von Wicklungen von dem ersten Steuergerät für den Aktor und der zweite Satz von Wicklugen von dem zweiten Steuergerät angesteuert wird. Dies ermöglicht eine sehr einfache und kostengünstige Realisierung eines redundanten Aktors. Beispielsweise weist ein Satz jeweils drei Wicklungen auf. Da das erste und das zweite Steuergerät vorzugsweise unterschiedliche Spannungsversorgungen aufweisen und der Rotor des Elektromotors sehr robust und ausfallsicher ist, ist so der Aktor bei verschiedensten Einzelfehlern funktionsfähig.
In einer weiteren Ausführungsform sind das erste Steuergerät des Aktors und das erste Steuergerät des Lenkgetriebes über ein erstes Bussystem und ein zweites Bussystem miteinander verbunden, wobei das erste Bussystem als exklusives Bussystem (z. B. Private CAN) ausgebildet ist, über das der Lenkradwinkel und das Übersetzungsverhältnis übertragen werden. Der Vorteil ist die sehr schnelle Datenübertragung im Vergleich zu den anderen Fahrzeugbussystemen. Bei Ausfall des exklusiven Bussystems kann dann auf das zweite Bussystem zurückgegriffen werden.
In einer weiteren Ausführungsform weisen das erste Steuergerät und das zweite Steuergerät des mindestens einen Aktors eine Kommunikationsverbindung auf, wobei das Steer-by-Wire- Lenksystem derart ausgebildet ist, dass das erste Steuergerät mindestens einen Lenkradwinkelstartwert an das zweite Steuergerät übermittelt. Vorzugsweise findet die Kommunikation kontinuierlich statt, so dass das zweite Steuergerät den aktuellen Lenkradwinkel und das Übersetzungsverhältnis kennt. Die Kommunikationsverbindung kann ebenfalls als exklusive Busverbindung ausgebildet sein (z. B. private CAN).
In einer weiteren Ausführungsform ist das zweite Steuergerät des Aktors derart ausgebildet, mittels eines Rotorwinkels des Lenkgetriebes einen absoluten Lenkradwinkel zu bestimmen.
Hinsichtlich der verfahrensmäßigen Ausgestaltung wird vollinhaltlich auf die vorangegangenen Ausführungen Bezug genommen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt schematisches Blockschaltbild eines Steer- by- Wire- Lenksystems.
In der Fig. 1 ist schematisch ein Steer-by-Wire-Lenksystem 1 dargestellt. Das Steer-by-Wire- Lenksystem 1 weist ein Lenksäulenmodul 2 und ein Lenkgetriebe 3 auf. Das Lenksäulenmodul 2 weist ein Lenkrad 4 und eine Lenksäule 5 auf. An der Lenksäule 5 ist ein erstes Sensormodul 6 und ein zweites Sensormodul 7 angeordnet, wobei das erste Sensormodul 6 und das zweite Sensormodul 7 derart ausgebildet sind, einen Lenkradwinkel (p und ein Handmoment an dem Lenkrad 4 zu erfassen. Weiter weist das Lenksäulenmodul 2 einen Aktor 8 zu Erzeugung eines Gegenmomentes am Lenkrad 4 auf, wobei der Aktor 8 als Elektromotor mit einem ersten Satz 9 und einem zweiten Satz 10 von Wicklungen ausgebildet ist, wobei der erste Satz 9 von Wicklungen durch ein erstes Steuergerät 11 und der zweite Satz 10 von Wicklungen durch ein zweites Steuergerät 12 angesteuert wird, wobei aus Übersichtsründen eine dazugehörige Leistungselektronik nicht dargestellt ist. Das erste Steuergerät 11 und das zweite Steuergerät 12 sind über eine Kommunikationsverbindung 13 miteinander verbunden. Das zweite Sensormodul 7 ist über eine Sensorschnittstelle 14 mit dem ersten Steuergerät 11 für den Aktor 8 verbunden. Das Lenkgetriebe 3 weist ein erstes Steuergerät 15 und ein zweites Steuergerät 16 auf. Weiter weist das Lenkgetriebe 3 zwei Leistungselektroniken 17, 18 auf, die jeweils einen Halbmotor 19, 20 ansteuern. Die beiden Halbmotoren 19, 20 arbeiten auf einem gemeinsamen Rotor 21 , der über ein nicht dargestelltes Getriebe mit einer Zahnstange 22 verbunden ist. Die beiden Steuergeräte 15, 16 steuern die Leistungselektroniken 17, 18 an. Dabei kann wie dargestellt jeweils ein Steuergerät 15, 16 beide Leistungselektroniken 17, 18 ansteuern oder aber jeweils ein Steuergerät 15, 16 steuert jeweils eine Leistungselektronik 17, 18 an. Weiter ist eine Kommunikationsverbindung 23 zwischen dem ersten Steuergerät 15 und dem zweiten Steuergerät 16 dargestellt. Über eine Sensorschnittstelle 24 ist das erste Sensormodul 6 mit dem ersten Steuergerät 15 des Lenkgetriebes 3 direkt verbunden. Das erste Steuergerät 11 des Aktors 8 ist über ein erstes Bussystem 25 und ein zweites Bussystem 26 mit dem ersten Steuergerät 15 des Lenkgetriebes 3 verbunden. Dabei ist das erste Bussystem 25 als exklusives Bussystem ausgebildet, wohingegen das zweite Bussystem 26 als Fahrzeugbussystem ausgebildet ist, auf dem auch weitere Steuergeräte kommunizieren, was durch die abgehende Leitung angedeutet ist. Über das erste Bussystem 25 überträgt das Steuergerät 11 den Lenkradwinkel (p des zweiten Sensormoduls 7 und das Übersetzungsverhältnis ü an das erste Steuergerät 15 des Lenkgetriebes 3. Weiter ist das zweite Steuergerät 12 des Aktors 8 über ein weiteres Bussystem 27, das beispielsweise ebenfalls als Fahrzeugbussystem ausgebildet ist, mit dem zweiten Steuergerät 16 des Lenkgetriebes 3 verbunden. Weiter ist dargestellt, dass ein Rotorwinkel q>R zum zweiten Steuergerät 16 übermittelt wird, der aber alternativ oder zusätzlich auch dem ersten Steuergerät 15 zugeführt werden kann. Nicht dargestellt sind die Spannungsversorgungen, wobei gilt, dass redundante Elemente jeweils eine andere Spannungsversorgung aufweisen. Dabei kann weiter vorgesehen sein, dass das Lenksäulenmodul 2 eine erste und zweite Spannungsversorgung aufweist und das Lenkgetriebe 3 eine erste und zweite Spannungsversorgung aufweist, wobei diese gleich sein können oder auch voneinander unabhängig. Dabei ist die Spannungsversorgung des ersten Sensormoduls 6 die gleiche wie für das erste Steuergerät 15 des Lenkgetriebes 3.
Im fehlerfreien Betrieb überträgt das erste Steuergerät 11 über das Bussystem 25 das Übersetzungsverhältnis ü an das erste Steuergerät 15 des Lenkgetriebes 3 und die erste Sensoreinheit 6 übermittelt einen Lenkwinkel (p an das erste Steuergerät 15 des Lenkgetriebes 3, das dann daraus einen Soll-Lenkwinkel bestimmt und entsprechend die Leistungselektroniken 17, 18 ansteuert. Dabei sei angemerkt, dass das erste Steuergerät 11 auch zusätzlich einen Lenkradwinkel (p übermitteln kann, der dann aber im fehlerfreien Betrieb vom ersten Steuergerät 15 des Lenkgetriebes 3 bei der Berechnung des Soll-Lenkwinkels ignoriert wird. Bei einem Ausfall der ersten Sensoreinheit 6 und/oder der Sensorschnittstelle 24 verwendet dann das erste Steuergerät 15 des Lenkgetriebes 3 den übermittelten Lenkradwinkel (p und das Übersetzungsverhältnis ü vom ersten Steuergerät 11 des Aktors. Fällt auch das erste Steuergerät 11 des Aktors 8 aus, so wird der Lenkradwinkel und das Übersetzungsverhältnis vom zweiten Steuergerät 12 des Aktors 8 an das zweite Steuergerät 16 des Lenkgetriebes 3 übermittelt. Bei einem Ausfall des ersten Steuergerätes 11 des Aktors 8, wobei die erste Sensoreinheit 6 intakt ist, erhält das erste Steuergerät 15 des Lenkgetriebes 3 von einem anderen Steuergerät das Übersetzungsverhältnis ü (z.B. vom zweiten Steuergerät 12 des Aktors 8). Hinsichtlich der Geschwindigkeit der Datenübertragung ist die Übertragung über die Sensorschnittstellen am schnellsten, gefolgt von den exklusiven Bussystemen, wohingegen die Fahrzeugbussysteme am langsamsten sind.
Bezugszeichenliste ) Steer- by-Wi re- Lenksystem ) Lenksäulenmodul ) Lenkgetriebe ) Lenkrad ) Lenksäule ) erstes Sensormodul ) zweites Sensormodul ) Aktor ) erster Satz von Wicklungen 0) zweiter Satz von Wicklungen 1) erstes Steuergerät für den Aktor 2) zweites Steuergerät für den Aktor 3) Kommunikationsverbindung 4) Sensorschnittstelle 5) erstes Steuergerät für Lenkgetriebe 6) zweites Steuergerät für Lenkgetriebe 7) Leistungselektronik 8) Leistungselektronik 9) Halbmotor 0) Halbmotor 1) gemeinsamer Rotor 2) Zahnstange 3) Kommunikationsverbindung 4) Sensorschnittstelle 25) erstes Bussystem
26) zweites Bussystem
27) weiteres Bussystem
(p) Lenkradwinkel ü) Übersetzungsverhältnis
(pR) Rotorwinkel

Claims

Patentansprüche Steer-by-Wire-Lenksystem (1), wobei das Steer-by-Wire-Lenksystem (1) ein Lenksäulenmodul
(2) und ein Lenkgetriebe
(3) aufweist, wobei das Lenksäulenmodul (2) ein erstes Sensormodul (6) und ein zweites Sensormodul (7) aufweist, die jeweils mindestens einen Lenkradwinkel (cp) erfassen, wobei das Lenksäulenmodul (2) weiter ein Lenkrad
(4), eine Lenksäule (5), mindestens einen Aktor (8) zur Erzeugung eines Gegenmomentes an der Lenksäule
(5) und zwei Steuergeräte (11, 12) für den mindestens einen Aktor (8) zur Erzeugung des Gegenmomentes aufweist, wobei das Lenkgetriebe (3) mindestens zwei Steuergeräte (15, 16) aufweist, wobei das erste Steuergerät (11) für den mindestens einen Aktor (8) mit einem ersten Steuergerät (15) des Lenkgetriebes (3) über mindestens eine Busverbindung (25, 26) verbunden ist und das zweite Steuergerät (12) für den mindestens einen Aktor (8) mit einem zweiten Steuergerät (16) des Lenkgetriebes (3) über mindestens eine Busverbindung (27) verbunden ist, wobei die erste Sensoreinheit (6) über eine Sensorschnittstelle (24) direkt mit dem ersten Steuergerät (15) des Lenkgetriebes (3) und die zweite Sensoreinheit (7) über eine Sensorschnittstelle (14) direkt mit dem ersten Steuergerät (11) für den mindestens einen Aktor (8) verbunden ist, wobei das Steer-by-Wire-Lenksystem (1) derart ausgebildet ist, dass im fehlerfreien Betrieb das erste Steuergerät (11) des Aktors (8) ein Übersetzungsverhältnis (ü) an das erste Steuergerät (15) des Lenkgetriebes (3) und die erste Sensoreinheit (6) einen Lenkradwinkel (cp) direkt an das erste Steuergerät (15) des Lenkgetriebes (3) übermittelt, die dann zur Berechnung eines Soll-Lenkwinkels verwendet werden, wobei in einem Fehlerfall der ersten Sensoreinheit (6) und/oder der Sensorschnittstelle (24) der Lenkradwinkel (cp) und das Übersetzungsverhältnis (ü) des ersten Steuergeräts (11) an das erste Steuergerät (15) des Lenkgetriebes (3) übermittelt und zur Berechnung des Soll-Lenkwinkels verwendet werden, wobei das erste Sensormodul (6) und das erste Steuergerät (15) des Lenkgetriebes (3) eine gemeinsame Spannungsversorgung aufweisen. Steer-by-Wire-Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sensormodul
(6) und das zweite Sensormodul
(7) derart ausgebildet sind, zusätzlich ein Handmoment zu erfassen. Steer-by-Wire-Lenksystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Aktor
(8) zur Erzeugung eines Gegenmomentes als Elektromotor mit einem ersten Satz (9) und einem zweiten Satz (10) von Wicklungen ausgebildet ist, die voneinander unabhängig sind, wobei der erste Satz
(9) von Wicklungen von dem ersten Steuergerät (11) für den Aktor (8) und der zweite Satz
(10) von Wicklungen von dem zweiten Steuergerät (12) angesteuert wird. Steer-by-Wire-Lenksystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steuergerät (11) des Aktors (8) und das erste Steuergerät (15) des Lenkgetriebes (3) über ein erstes Bussystem (25) und ein zweites Bussystem (28) miteinander verbunden sind, wobei das erste Bussystem (25) als exklusives Bussystem ausgebildet ist, über das der Lenkradwinkel (cp) und das Übersetzungsverhältnis (ü) übertragen werden. Steer-by-Wire-Lenksystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steuergerät (11) und das zweite Steuergerät (12) des mindestens einen Aktors (8) eine Kommunikationsverbindung (13) aufweisen, wobei das Steer-by-Wire-Lenksystem (1) derart ausgebildet ist, dass das erste Steuergerät (11) mindestens einen Lenkradwinkelstartwert an das zweite Steuergerät (12) übermittelt. Steer-by-Wire-Lenksystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Steuergerät (12) derart ausgebildet ist, mittels eines Rotorwinkels (<PR) des Lenkgetriebes einen absoluten Lenkradwinkel zu bestimmen. Verfahren zum Betreiben eines Steer-by-Wire-Lenksystems, wobei das Steer-by-Wire- Lenksystem (1) ein Lenksäulenmodul (2) und ein Lenkgetriebe (3) aufweist, wobei das Lenksäulenmodul (2) ein erstes Sensormodul (6) und ein zweites Sensormodul (7) aufweist, die jeweils mindestens einen Lenkradwinkel (cp) erfassen, wobei das Lenksäulenmodul (2) weiter ein Lenkrad (4), eine Lenksäule (5), mindestens einen Aktor (8) zur Erzeugung eines Gegenmomentes an der Lenksäule (5) und zwei Steuergeräte (11, 12) für den mindestens einen Aktor (8) zur Erzeugung des Gegenmomentes aufweist, wobei das Lenkgetriebe (3) mindestens zwei Steuergeräte (15, 16) aufweist, wobei das erste Steuergerät (11) für den mindestens einen Aktor (8) mit einem ersten Steuergerät (15) des Lenkgetriebes (3) über mindestens eine Busverbindung (25, 26) verbunden ist und das zweite Steuergerät (12) für den mindestens einen Aktor (8) mit einem zweiten Steuergerät (16) des Lenkgetriebes (3) über mindestens eine Busverbindung (27) verbunden ist, wobei die erste Sensoreinheit (6) über eine Sensorschnittstelle (24) direkt mit dem ersten Steuergerät (15) des Lenkgetriebes (3) und die zweite Sensoreinheit (7) über eine Sensorschnittstelle (14) direkt mit dem ersten Steuergerät (11) für den mindestens einen Aktor (8) verbunden ist, wobei im fehlerfreien Betrieb das erste Steuergerät (11) des Aktors (8) ein Übersetzungsverhältnis (ü) an das erste Steuergerät (15) des Lenkgetriebes (3) und die erste Sensoreinheit (6) einen Lenkradwinkel (cp) direkt an das erste Steuergerät (15) des Lenkgetriebes (3) übermittelt, die dann zur Berechnung eines Soll-Lenkwinkels verwendet werden, wobei in einem Fehlerfall der ersten Sensoreinheit (6) und/oder der Sensorschnittstelle (24) der Lenkradwinkel (cp) und das Übersetzungsverhältnis (ü) des ersten Steuergeräts (11) an das erste Steuergerät (15) des Lenkgetriebes (3) übermittelt und zur Berechnung des Soll-Lenkwinkels verwendet werden, wobei das erste Sensormodul (6) und das erste Steuergerät (15) des Lenkgetriebes (3) eine gemeinsame Spannungsversorgung aufweisen. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sensormodul (6) und das zweite Sensormodul (7) zusätzlich ein Handmoment erfassen. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steuergerät (11) des Aktors (8) und das erste Steuergerät (15) des Lenkgetriebes (3) über ein erstes Bussystem (25) und ein zweites Bussystem (28) miteinander verbunden sind, wobei das erste Bussystem (25) als exklusives Bussystem ausgebildet ist, über das der Lenkradwinkel (cp) und das Übersetzungsverhältnis (ü) übertragen werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steuergerät (11) und das zweite Steuergerät (12) des mindestens einen Aktors (8) eine Kommunikationsverbindung (13) aufweisen, wobei das erste Steuergerät (11) mindestens einen Lenkradwinkelstartwert an das zweite Steuergerät (12) übermittelt.
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