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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR OPERATING A STEERING DEVICE, AND STEERING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/048164
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for operating a steering device which comprises at least one electric motor (10) that can be operated with an increased torque lying between a nominal torque (14) of the electric motor (10) and a maximum torque (16) of the electric motor (10) over an entire basic setting range (12). In at least one operating state, a threshold torque (18) of the electric motor (10) is at least temporarily limited to a reduced torque (20), in particular in comparison to the maximum torque (16), at least depending on at least one temperature characteristic variable.

Inventors:
FRIEDEL, Michael (Boschenhof 1, Ruppertshofen, 73577, DE)
BEGEROW, Sven (Strutweg 19, Schwäbisch Gmünd, 73527, DE)
RIEDINGER, Andreas (Hintere Schmiedgasse 45, Schwäbisch Gmünd, 73525, DE)
GEIGER, Florian (Ziegelstraße 4, Weinstadt, 71384, DE)
Application Number:
EP2018/071456
Publication Date:
March 14, 2019
Filing Date:
August 08, 2018
Export Citation:
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Assignee:
ROBERT BOSCH GMBH (Postfach 30 02 20, Stuttgart, 70442, DE)
International Classes:
B62D5/04
Foreign References:
DE102008028055A12009-12-17
DE102008054744A12010-06-17
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Claims:
Ansprüche

1. Verfahren zum Betrieb einer Lenkvorrichtung, welche zumindest einen Elektromotor (10) umfasst, welcher in einem gesamten Grundstellbereich (12) mit einem erhöhten Drehmoment, welches zwischen einem nominalen Drehmoment (14) des Elektromotors (10) und einem maximalen Drehmoment (16) des Elektromotors (10) liegt, betreibbar ist, wobei in zumindest einem Betriebszustand ein Grenzdrehmoment (18) des Elektromotors (10) in Abhängigkeit wenigstens einer Temperaturkenngröße zumindest temporär auf ein, insbesondere im Vergleich zu dem maximalen Drehmoment (16), reduziertes Drehmoment (20) begrenzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das reduzierte Drehmoment (20) das nominale Drehmoment (14) des Elektromotors (10) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der

Betriebszustand ein Betriebszustand ist, in welchem eine aktuelle Drehzahl des Elektromotors (10) unterhalb einer Grenzdrehzahl (22) ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzdrehzahl (22) zwischen 20 rpm und 180 rpm liegt.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturkenngröße mit einer Temperatur des Elektromotors (10), mit einer Temperatur einer Ansteuerschaltung (24) des Elektromotors (10), mit einer Bewegung einer Motorwelle des Elektromotors (10), mit einer Rotorlage des Elektromotors (10), mit einer aktuellen Drehzahl des Elektromotors (10), mit einem Phasenstrom des Elektromotors (10) und/oder einer Zeitdauer, in welcher der Elektromotor (10) mit einem im Vergleich zu dem nominalen Drehmoment (14) erhöhten Drehmoment betrieben wird, korreliert ist.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine maximale Abgabeleistung des Elektromotors (10) beim Betrieb des Elektromotors (10) mit einem im Vergleich zu dem nominalen Drehmoment (14) erhöhten Drehmoment unverändert bleibt.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Fall, in welchem der Elektromotor (10) in dem Betriebszustand mit einem im Vergleich zu dem reduzierten Drehmoment (20) erhöhten Drehmoment betrieben wird, ein Übergang von dem erhöhten Drehmoment auf das reduzierte Drehmoment (20) mittels einer stetigen und vorzugsweise differenzierbaren Funktion erfolgt.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem weiteren Fall, in welchem der Elektromotor (10) in dem Betriebszustand mit einem im Vergleich zu dem reduzierten Drehmoment (20) erhöhten Drehmoment betrieben wird, die Begrenzung des Grenzdrehmoments (18) auf das reduzierte Drehmoment (20) erst durchgeführt wird, wenn ein aktuelles Drehmoment das reduzierte Drehmoment (20) unterschreitet. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung des Grenzdrehmoments (18) auf das reduzierte Drehmoment (20) in zumindest einem weiteren Betriebszustand, in welchem eine aktuelle Drehzahl des Elektromotors (10) einen Feldschwächbereich (26) des Elektromotors (10) erreicht und/oder der Elektromotor (10) über einen definierten Zeitraum mit dem reduzierten Drehmoment (20) und/oder dem nominalen Drehmoment (14) und/oder unterhalb des reduzierten Drehmoments (20) und/oder des nominalen Drehmoments (14) betrieben wird, wieder aufgehoben wird.

Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Aufhebung der Begrenzung die Temperaturkenngröße berücksichtigt wird.

Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die

Begrenzung derart aufgehoben wird, dass ein Übergang von einem aktuellen Drehmoment auf ein angefordertes erhöhtes Drehmoment mittels einer stetigen und vorzugsweise differenzierbaren Funktion erfolgt.

Lenkvorrichtung mit zumindest einem Elektromotor (10), welcher in einem gesamten Grundstellbereich (12) mit einem erhöhten Drehmoment, welches zwischen einem nominalen Drehmoment (14) des Elektromotors (10) und einem maximalen Drehmoment (16) des Elektromotors (10) liegt, betreibbar ist, und mit einer Recheneinheit (28), welche zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 vorgesehen ist.

Steuergerät (30) einer Lenkvorrichtung mit einer Recheneinheit (28) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11.

Description:
Beschreibung Titel

Verfahren zum Betrieb einer Lenkvorrichtung und Lenkvorrichtung

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Lenkvorrichtung gemäß Anspruch 1.

Zudem betrifft die Erfindung eine Lenkvorrichtung gemäß Anspruch 12 sowie ein Steuergerät gemäß Anspruch 13.

Aus dem Stand der Technik sind Lenksysteme mit Elektromotoren, beispielsweise zur Bereitstellung einer Lenkunterstützung und/oder eines Zusatzlenkwinkels, bekannt. Die dabei verwendeten Elektromotoren sind in der Regel fest vorgegeben und lediglich aus einer kleinen Gruppe von verwendbaren Elektromotoren auswählbar, sodass die Elektromotoren folglich nicht beliebig austauschbar sind. Zudem weisen die Elektromotoren einen vorgegebenen Drehmomentbereich auf, welcher auf einen definierten Betriebspunkt des Elektromotors nominal ausgelegt ist. Bei Lenksystemen entspricht dieser Betriebspunkt in der Regel einem Zustand, in welchem der Elektromotor bei stehender Motorwelle ein volles Drehmoment abgeben muss, beispielsweise beim Lenken gegen einen Bordstein.

In verschiedenen Fahrsituationen und/oder Anwendungszuständen besteht deshalb oftmals der Wunsch den vorgegebenen Elektromotor mit einem im Vergleich zu einem nominalen Drehmoment erhöhten Drehmoment zu betreiben, was jedoch zu Problemen aufgrund einer erhöhten Temperaturbelastung des Elektromotors und/oder weiterer Bauteile des Lenksystems führt. In diesem Zusammenhang ist beispielsweise aus der DE 10 2008 054 744 AI, ein Verfahren bekannt, bei welchem ein Drehmoment eines Elektromotors erhöht werden kann, indem in einer Ansteuerschaltung des Elektromotors ein Last- Brückenzweig identifiziert wird und in Abhängigkeit von Betriebsgrößen des Elektromotors oder deren Sollvorgaben eine Modifikation eines Ansteuersignais der Ansteuerschaltung bewirkt wird, insbesondere derart, dass in dem Last- Brückenzweig keine Schaltvorgänge durchgeführt werden. Eine aktive Berücksichtigung einer Temperaturkenngröße und/oder eine aktive Begrenzung eines maximalen Drehmoments bzw. eines Grenzdrehmoments erfolgt dabei jedoch nicht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, ein Verfahren zum Betrieb einer Lenkvorrichtung sowie eine Lenkvorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Flexibilität bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und

Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Lenkvorrichtung, welche zumindest einen Elektromotor umfasst, welcher in einem gesamten Grundstellbereich, insbesondere zumindest temporär, mit einem erhöhten Drehmoment, welches zwischen einem nominalen Drehmoment des Elektromotors und einem ma- ximalen Drehmoment des Elektromotors liegt, betreibbar ist, wobei in zumindest einem Betriebszustand, in welchem der Elektromotor vorzugsweise mit einem erhöhten Drehmoment zwischen dem nominalen Drehmoment und dem maximalen Drehmoment betrieben wird, ein Grenzdrehmoment des Elektromotors in Abhängigkeit wenigstens einer Temperaturkenngröße zumindest temporär und ins- besondere aktiv auf ein, insbesondere im Vergleich zu dem maximalen Drehmoment, reduziertes Drehmoment begrenzt wird. Besonders vorteilhaft ist das reduzierte Drehmoment das nominale Drehmoment des Elektromotors. Insbesondere wird das Grenzdrehmoment des Elektromotors dabei auf das reduzierte Drehmoment begrenzt, falls die Temperaturkenngröße einen Grenzwert unterschreitet und/oder vorzugsweise überschreitet. Zudem wird ein aktuelles Drehmoment des Elektromotors dabei reduziert, falls der Elektromotor in dem Betriebszustand mit einem Drehmoment oberhalb des reduzierten Drehmoments betrieben wird, insbesondere derart, dass das aktuelle Drehmoment kleiner oder gleich dem reduzierten Drehmoment ist. Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere eine Fle- xibilität der Lenkvorrichtung erhöht werden, indem die Lenkvorrichtung zumindest temporär mit einem im Vergleich zu dem nominalen Drehmoment erhöhten Drehmoment betrieben werden kann. Gleichzeitig kann eine vorteilhafte Wärmeverteilung im Elektromotor erreicht werden, insbesondere ohne den Elektromotor und/oder weitere Bauteile der Lenkvorrichtung aufgrund einer erhöhten Tempera- turbelastung zu beschädigen und/oder zu zerstören. Darüber hinaus kann ein

Steueralgorithmus vorteilhaft vereinfacht werden.

Unter einer„Lenkvorrichtung" soll in diesem Zusammenhang insbesondere zumindest 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. Zudem umfasst die Lenkvorrichtung insbesondere eine Recheneinheit, welche dazu vorgesehen ist, das Verfahren zum Betrieb der Lenkvorrichtung auszuführen. Darüber hinaus kann die Lenkvorrichtung weitere Bauteile und/oder Baugruppen umfassen, wie beispielsweise wenigstens eine, vorzugsweise als

Wechselrichtereinheit und/oder Endstufe ausgebildete, Ansteuerschaltung zur Ansteuerung des Elektromotors und/oder eine Sensoreinheit zur Erfassung der wenigstens einen Temperaturkenngröße. Unter„vorgesehen" soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Da- runter, 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 ausführt.

Unter einer„Recheneinheit" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine elektronische Einheit verstanden werden, welche einen Informationseingang, 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 Betriebsprogramm, zumindest eine Steuerroutine, zumindest eine Regelroutine und/oder zumindest eine Berechnungsroutine auf. Insbesondere ist die Recheneinheit zu- mindest dazu vorgesehen, in zumindest einem Betriebszustand das Grenzdrehmoment des Elektromotors in Abhängigkeit wenigstens einer Temperaturkenngröße zumindest temporär und insbesondere aktiv auf das, insbesondere im Vergleich zu dem maximalen Drehmoment, reduzierte Drehmoment zu begren- zen. Vorzugsweise ist die Recheneinheit zudem in ein Steuergerät der Lenkvorrichtung integriert.

Des Weiteren ist der Elektromotor insbesondere als bürstenloser Motor und vorteilhaft als Asynchronmotor oder als permanenterregter Synchronmotor ausgebil- det. Ferner kann der Elektromotor Teil einer elektrischen Überlagerungslenkung und/oder Fremdkraftlenkung sein und insbesondere zur Erzeugung und/oder Bereitstellung eines Zusatzlenkwinkels und/oder eines variablen Übersetzungsverhältnisses vorgesehen sein. Bevorzugt ist der Elektromotor jedoch Teil einer elektrischen Hilfskraftlenkung und insbesondere zur Erzeugung und/oder Bereit- Stellung einer elektrischen Lenkunterstützung vorgesehen. Vorteilhaft wird ein aktuelles Drehmoment des Elektromotors, insbesondere mittels der Ansteuerschaltung, in Abhängigkeit von einem Phasenstrom des Elektromotors geregelt und/oder eingestellt. Darüber hinaus weist der Elektromotor insbesondere einen Grundstellbereich und einen, insbesondere unmittelbar an den Grundstellbereich angrenzenden, Feldschwächbereich auf. Der Grundstellbereich entspricht dabei insbesondere einem Drehzahlbereich des Elektromotors, in welchem das nominale Drehmoment, das maximale Drehmoment und/oder das Grenzdrehmoment des Elektromotors konstant ist. Insbesondere liegt der Grundstellbereich in einem Drehzahlbereich zwischen 0 rpm und 1000 rpm (rpm = Umdrehungen pro Minu- te), vorzugsweise zwischen 0 rpm und 1500 rpm und besonders bevorzugt zwischen 0 rpm und 1800 rpm. Der Feldschwächbereich entspricht insbesondere einem Drehzahlbereich des Elektromotors, in welchem das nominale Drehmoment, das maximale Drehmoment und/oder das Grenzdrehmoment des Elektromotors variabel ist und insbesondere mit steigender Drehzahl abfällt.

Unter einer„Temperaturkenngröße" soll ferner insbesondere eine Kenngröße verstanden werden, welche mittelbar und/oder unmittelbar mit einer Temperatur des Elektromotors korreliert ist. Insbesondere kann wenigstens anhand der Tem- peraturkenngröße auf eine Temperatur und/oder eine Temperaturbelastung des Elektromotors und/oder eines mit dem Elektromotor in Wirkverbindung stehenden Bauteils der Lenkvorrichtung geschlossen werden und/oder eine Temperatur und/oder eine Temperaturbelastung des Elektromotors und/oder eines mit dem Elektromotor in Wirkverbindung stehenden Bauteils der Lenkvorrichtung ermittelt werden.

Ferner soll unter einem„nominalen Drehmoment" des Elektromotors insbesondere ein Nenn-Drehmoment des Elektromotors und/oder ein von einem Hersteller vorgegebenes maximales Drehmoment, welches insbesondere spezifisch für den Elektromotor ist, verstanden werden, mit welchem der Elektromotor dauerhaft betreibbar ist. Unter einem„maximalen Drehmoment" des Elektromotors soll insbesondere ein Drehmoment verstanden werden, welches der Elektromotor aufgrund baulicher Eigenschaften und/oder Begrenzungen des Elektromotors, der Ansteuerschaltung und/oder einer Energieversorgung und/oder welches der Elektromotor unter Berücksichtigung sicherheitstechnischer Aspekte maximal abgeben und/oder bereitstellen kann. Das maximale Drehmoment ist dabei insbesondere um zumindest 1 %, vorzugsweise um zumindest 5 % und besonders bevorzugt um zumindest 10 % höher als das nominale Drehmoment. Darüber hinaus soll unter einem„reduzierten Drehmoment" insbesondere ein Drehmoment verstanden werden, welches um zumindest 1 %, vorzugsweise um zumin- dest 4 % und besonders bevorzugt um zumindest 9 % geringer als das maximale

Drehmoment ist. Zudem soll unter einem„Grenzdrehmoment" des Elektromotors insbesondere ein Drehmoment verstanden werden, welches der Elektromotor aufgrund einer entsprechenden Ansteuerung und/oder steuerungstechnischen Vorgabe, zu einem gewissen Zeitpunkt maximal abgeben und/oder bereitstellen kann. Insbesondere legt das Grenzdrehmoment dabei eine obere Grenze und/oder Begrenzung für das Drehmoment des Elektromotors fest. Darüber hinaus ist das Grenzdrehmoment in dem Betriebszustand insbesondere mit dem reduzierten Drehmoment identisch. Vorzugsweise ist das Grenzdrehmoment in zumindest einem von dem Betriebszustand verschiedenen weiteren Betriebszu- stand mit dem maximalen Drehmoment identisch. Darunter, dass„das Grenzdrehmoment auf das reduzierte Drehmoment begrenzt wird" soll insbesondere verstanden werden, dass das Grenzdrehmoment derart reduziert wird, dass das Grenzdrehmoment mit dem reduzierten Drehmoment identisch ist, sodass das reduzierte Drehmoment eine obere Grenze für das Drehmoment des Elektromo- tors festlegt. Ferner soll die Wendung„zwischen dem nominalen Drehmoment und dem maximalen Drehmoment" insbesondere auch die Randwerte explizit einschließen. Folglich ist der Elektromotor in dem gesamten Grundstellbereich mit einem Drehmoment betreibbar, welches identisch mit dem nominalen Drehmoment und/oder dem maximalen Drehmoment sein kann.

Vorteilhaft wird ferner vorgeschlagen, dass der Betriebszustand ein Betriebszustand ist, in welchem eine aktuelle Drehzahl des Elektromotors unterhalb einer Grenzdrehzahl ist, wobei die Grenzdrehzahl vorzugsweise zwischen 20 rpm und 180 rpm und besonders bevorzugt zwischen 50 rpm und 100 rpm liegt. Demzufolge erfolgt die zumindest temporäre Begrenzung des Grenzdrehmoments auf das reduzierte Drehmoment in Abhängigkeit der Temperaturkenngröße des Elektromotors vorteilhaft zumindest in einem unteren Drehzahlbereich des Elektromotors, insbesondere zwischen 20 rpm und 180 rpm und besonders bevorzugt zwischen 50 rpm und 100 rpm. Darüber hinaus kann eine zumindest temporäre Begrenzung des Grenzdrehmoments auf das reduzierte Drehmoment und/oder ein von dem reduzierten Drehmoment verschiedenes weiteres reduziertes Drehmoment in Abhängigkeit der Temperaturkenngröße des Elektromotors insbesondere auch in einem oberen Drehzahlbereich des Elektromotors, insbesondere oberhalb von 100 rpm oder oberhalb von 180 rpm, und/oder oberhalb der Grenzdrehzahl erfolgen. Besonders vorteilhaft wird jedoch vorgeschlagen, dass der Elektromotor in zumindest einem weiteren Betriebszustand, in welchem eine aktuelle Drehzahl des Elektromotors oberhalb der Grenzdrehzahl ist, zumindest längerfristig, insbesondere über einen Zeitraum von zumindest 5 min, vorzugsweise von zumindest 15 min, besonders bevorzugt von zumindest 30 min und besonders vorteilhaft von zumindest 60 min, und vorteilhaft dauerhaft mit einem im Vergleich zu dem nominalen Drehmoment erhöhten Drehmoment betrieben wird und/oder betreibbar ist. Hierdurch kann insbesondere eine erhöhte Tempe- raturbelastung der Lenkvorrichtung in einem unteren Drehzahlbereich, in welchem eine ungleichmäßige und/oder unzureichende Verteilung einer thermischen Last auf die Bauteile des Elektromotors und/oder der Lenkvorrichtung erfolgt, reduziert werden.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Temperaturkenngröße mit einer Temperatur des Elektromotors, insbesondere einer Rotorwindung des Elektromotors, mit einer Temperatur einer Ansteuerschaltung des Elektromotors, insbeson- dere eines Leistungsschalters der Ansteuerschaltung, mit einer Bewegung einer Motorwelle des Elektromotors, mit einer Rotorlage des Elektromotors, mit einer aktuellen Drehzahl des Elektromotors, mit einem Phasenstrom des Elektromotors und/oder einer Zeitdauer, in welcher der Elektromotor mit einem im Vergleich zu dem nominalen Drehmoment erhöhten Drehmoment betrieben wird, korreliert ist.

Insbesondere wird die Temperaturkenngröße dabei anhand zumindest einer der zuvor genannten Größen oder einer Kombination mehrerer der zuvor genannten Größen ermittelt. Vorteilhaft kann die Sensoreinheit dazu wenigstens einen Sensor zur direkten und/oder indirekten Erfassung der Temperatur des Elektromo- tors, wenigstens einen Sensor zur direkten und/oder indirekten Erfassung der

Temperatur der Ansteuerschaltung, wenigstens einen Sensor zur direkten und/oder indirekten Erfassung der Bewegung der Motorwelle des Elektromotors, wenigstens einen Sensor zur direkten und/oder indirekten Erfassung der Rotorlage des Elektromotors, wenigstens einen Sensor zur direkten und/oder indirekten Erfassung der aktuellen Drehzahl des Elektromotors, wenigstens einen Sensor zur direkten und/oder indirekten Erfassung des Phasenstroms des Elektromotors und/oder wenigstens einen Sensor zur direkten und/oder indirekten Erfassung der Zeitdauer, in welcher der Elektromotor mit einem im Vergleich zu dem nominalen Drehmoment erhöhten Drehmoment betrieben wird, aufweisen. Besonders bevorzugt kann die Sensoreinheit auch in das Steuergerät integriert sein und/oder eine Sensorik des Steuergeräts zur Erfassung zumindest einer der zuvor genannten Größen vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich können jedoch zumindest einige der zuvor genannten Größen auch unter Verwendung von Ansteuersignalen der Ansteuerschaltung und/oder des Elektromotors oder unter Verwendung eines mit der Ansteuerschaltung und/oder dem Elektromotors korrelierten Temperaturmodells berechnet werden. Hierdurch kann die Temperaturkenngröße vorteilhaft flexibel und/oder einfach ermittelt werden. Zudem ist insbesondere eine vorteilhafte Plausibilisierung der Temperaturkenngröße möglich. Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass eine maximale Abgabeleistung des

Elektromotors beim Betrieb des Elektromotors mit einem im Vergleich zu dem nominalen Drehmoment erhöhten Drehmoment unverändert bleibt. In diesem Zusammenhang wird beim Betrieb des Elektromotors mit einem im Vergleich zu dem nominalen Drehmoment erhöhten Drehmoment zwar eine Abgabeleistung des Elektromotors im Vergleich zu einem Betrieb des Elektromotors mit dem no- minalen Drehmoment erhöht, eine maximale Abgabeleistung des Elektromotors jedoch konstant gehalten. Demzufolge ist eine maximale Abgabeleistung des Elektromotors beim Betrieb des Elektromotors mit einem im Vergleich zu dem nominalen Drehmoment erhöhten Drehmoment gleich einer maximalen Abgabe- leistung des Elektromotors beim Betrieb des Elektromotors mit dem nominalen

Drehmoment. Unter einer„maximalen Abgabeleistung" des Elektromotors soll insbesondere eine Abgabeleistung verstanden werden, welche der Elektromotor aufgrund einer vorgegebenen und insbesondere unveränderbaren Energieversorgung, insbesondere von einem Bordnetz, maximal abgeben und/oder bereit- stellen kann. Vorzugsweise ist die Lenkvorrichtung und/oder das Lenksystem dabei frei von etwaigen zusätzlichen Energiespeichern zur Erhöhung einer maximalen Abgabeleistung des Elektromotors. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhaft effiziente, insbesondere energieeffiziente, bau raumeffiziente und/oder kosteneffiziente, Lenkvorrichtung bereitgestellt werden.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Fall, in welchem der Elektromotor in dem Betriebszustand mit einem im Vergleich zu dem reduzierten Drehmoment, vorteilhaft zu dem nominalen Drehmoment, erhöhten Drehmoment betrieben wird, ein Übergang von dem erhöhten Drehmoment auf das reduzierte Drehmoment mittels einer stetigen und vorzugsweise an jedem Punkt differenzierbaren Funktion, insbesondere einer Rampenfunktion, einer asymptotischen Funktion und/oder einer Sigmoidfunktion, erfolgt. Insbesondere erfolgt der Übergang von dem erhöhten Drehmoment auf das reduzierte Drehmoment dabei graduell oder sukzessive und insbesondere nicht sprunghaft. Insbesondere kann hierdurch ein sanfter Übergang von dem erhöhten Drehmoment auf das reduzierte Drehmoment erreicht werden. Zudem ist eine derartige Ansteuerung insbesondere bei Lenkvorrichtungen sinnvoll, da ein abgegebenes Drehmoment direkt in ein Lenkgefühl eines Fahrers eingeht. Folglich kann in diesem Fall eine Reduzierung eines aktuellen Drehmoments im Lenkgefühl vorteilhaft unauffällig gestaltet werden, wodurch insbesondere ein besonders vorteilhaftes Lenkgefühl erreicht werden kann. Insbesondere gewöhnt sich ein Fahrer durch einen derartigen Übergang an die geänderten Bedingungen und wird nicht irritiert. Alternativ oder zusätzlich wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem weiteren Fall, in welchem der Elektromotor in dem Betriebszustand mit einem im Vergleich zu dem reduzierten Drehmoment, vorteilhaft zu dem nominalen Drehmoment, erhöhten Drehmoment betrieben wird, die Begrenzung des Grenzdrehmoments auf das reduzierte Drehmoment erst durchgeführt wird, wenn ein aktuelles Drehmoment des Elektromotors das reduzierte Drehmoment unterschreitet. Hierdurch kann insbesondere eine Begrenzung des Grenzdrehmoments erreicht werden, welche vorteilhaft unabhängig von einem Lenkgefühl eines Fahrers ist, sodass vorteilhaft sichergestellt werden kann, dass der Fahrer die Begrenzung im Lenk- gefühl nicht spürt.

Besonders bevorzugt wird ferner vorgeschlagen, dass die Begrenzung des Grenzdrehmoments auf das reduzierte Drehmoment in zumindest einem weiteren Betriebszustand, in welchem eine aktuelle Drehzahl des Elektromotors einen Feldschwächbereich des Elektromotors erreicht und/oder der Elektromotor über einen definierten Zeitraum, insbesondere von zumindest 1 min und vorzugsweise von zumindest 5 min, mit dem reduzierten Drehmoment und/oder dem nominalen Drehmoment und/oder unterhalb des reduzierten Drehmoments und/oder des nominalen Drehmoments betrieben wird, wieder aufgehoben wird. Vorzugsweise wird das Grenzdrehmoment des Elektromotors dabei auf das maximale Drehmoment gesetzt und/oder derart aufgehoben, dass das Grenzdrehmoment identisch mit dem maximalen Drehmoment ist. Hierdurch kann die Begrenzung besonders vorteilhaft wieder aufgehoben werden. Wird die Begrenzung des Grenzdrehmoments dabei im Feldschwächbereich des Elektromotors aufgehoben, kann ein besonders vorteilhaftes Lenkgefühl erreicht werden, insbesondere da sich der Feldschwächbereich durch eine Ansteuerung des Elektromotors nicht beeinflussen lässt, sondern durch eine Auslegung des Elektromotors festgelegt und/oder vorgegeben ist. Ein besonders vorteilhafter Schutz der Lenkvorrichtung kann insbesondere erreicht werden, wenn bei der Aufhebung der Begrenzung die Temperaturkenngröße berücksichtigt wird. Vorteilhaft wird die Begrenzung des Grenzdrehmoments auf das reduzierte Drehmoment dabei nur aufgehoben, falls die Temperaturkenngröße einen weiteren Grenzwert überschreitet und/oder vorzugsweise un- terschreitet. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Begrenzung derart aufgehoben wird, dass ein Übergang von einem aktuellen Drehmoment auf ein angefordertes erhöhtes Drehmoment mittels einer stetigen und vorzugsweise an jedem Punkt differenzierbaren Funktion, insbesondere einer Rampenfunktion, einer asymptotischen Funktion und/oder einer Sig- moidfunktion, erfolgt. Insbesondere erfolgt der Übergang von dem aktuellen Drehmoment auf das angeforderte erhöhte Drehmoment dabei graduell oder sukzessive und insbesondere nicht sprunghaft. Hierdurch kann insbesondere ein sanfter Übergang erreicht und/oder ein Lenkgefühl vorteilhaft verbessert werden.

Das Verfahren zum Betrieb der Lenkvorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann das Verfahren zum Betrieb der Lenkvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.

Zeichnungen Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigen:

Fig. 1 ein beispielhaftes Lenksystem mit einer Lenkvorrichtung in einer vereinfachten Darstellung,

Fig. 2 eine Ansteuerschaltung und ein Elektromotor der Lenkvorrichtung in einer schematischen Darstellung,

Fig. 3a-c beispielhafte Schaubilder verschiedener Signale des Elektromotors,

Fig. 4a-b beispielhafte Schaubilder verschiedener Signale des Elektromo- tors und/oder zur Ansteuerung des Elektromotors, Fig. 5a-b beispielhafte Schaubilder verschiedener Signale des Elektromotors und/oder zur Ansteuerung des Elektromotors,

Fig. 6a-b beispielhafte Schaubilder verschiedener Signale des Elektromotors und/oder zur Ansteuerung des Elektromotors,

Fig. 7a-b beispielhafte Schaubilder verschiedener Signale des Elektromotors und/oder zur Ansteuerung des Elektromotors,

Fig. 8a-b beispielhafte Schaubilder verschiedener Signale des Elektromotors und/oder zur Ansteuerung des Elektromotors,

Fig. 9a-b beispielhafte Schaubilder verschiedener Signale des Elektromotors und/oder zur Ansteuerung des Elektromotors,

Fig. lOa-b beispielhafte Schaubilder verschiedener Signale des Elektromotors und/oder zur Ansteuerung des Elektromotors und

Fig. 11 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb der Lenkvorrichtung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Figur 1 zeigt ein beispielhaftes Lenksystem 32 in einer perspektivischen Darstellung. Das Lenksystem 32 ist im vorliegenden Fall als elektrisch unterstütztes Lenksystem ausgebildet und weist demnach eine elektrische Hilfskraftunterstützung auf. Ferner ist das Lenksystem 32 zu einem Einsatz in einem Fahrzeug (nicht dargestellt), insbesondere einem Kraftfahrzeug, vorgesehen. Das Lenksystem 32 weist in einem eingebauten Zustand eine Wirkverbindung mit Fahrzeugrädern 34 des Fahrzeugs auf und ist zur Beeinflussung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich ist jedoch auch denkbar, ein Lenksystem mit einer elektrischen Überlagerungslenkung und/oder Fremdkraftlenkung auszubilden.

Das Lenksystem 32 umfasst eine Lenkvorrichtung. Die Lenkvorrichtung weist ein Lenkgetriebe 36 auf, welches im vorliegenden Fall als an sich bekanntes Zahn- stangenlenkgetriebe ausgebildet ist. Das Lenkgetriebe 36 umfasst ein Lenkritzel 38 und eine mit dem Lenkritzel 38 mechanisch gekoppelte Zahnstange 40. Das Lenkgetriebe 36 ist dazu vorgesehen, eine Schwenkbewegung und/oder Drehbewegung der Fahrzeugräder 34 zu bewirken und insbesondere eine Lenkvorgabe in eine Lenkbewegung der Fahrzeugräder 34 umzusetzen. Das Lenkge- triebe 36 kann dabei beispielsweise als Kugelumlauflenkgetriebe, als Schnecken- lenkgetriebe und/oder als Schraubenspindellenkgetriebe ausgebildet sein.

Darüber hinaus umfasst die Lenkvorrichtung eine, im vorliegenden Fall insbe- sondere als Lenkrad ausgebildete, Lenkeinheit 42, welche zum Aufbringen eines manuellen Lenkmoments und insbesondere zur manuellen Steuerung der Fahrtrichtung des Fahrzeugs, insbesondere durch einen Fahrer, dient. Alternativ könnte eine Lenkeinheit auch als Lenkhebel oder dergleichen ausgebildet sein. Auch könnte ein Lenksystem prinzipiell frei von einer Lenkeinheit sein, beispielsweise bei einem rein autonom fahrenden Fahrzeug.

Zur, insbesondere mechanischen, Verbindung der Lenkeinheit 42 mit dem Lenkgetriebe 36 umfasst die Lenkvorrichtung ferner eine Lenksäule 44. Die Lenksäule 44 umfasst dabei ferner zumindest ein Torsionselement (nicht dargestellt), im vorliegenden Fall insbesondere einen Drehstab, welcher zu einer Verdrehung in

Abhängigkeit von dem manuellen Lenkmoment vorgesehen ist. Alternativ könnte eine Lenksäule auch lediglich zeitweise eine Lenkeinheit mit einem Lenkgetriebe verbinden, wie beispielsweise bei einem Fahrzeug mit einem autonomen Fahrbetrieb und/oder einem Steer-by-Wire- Lenksystem mit mechanischer Rückfallebe- ne.

Des Weiteren umfasst die Lenkvorrichtung eine, insbesondere elektrisch ausgebildete, Unterstützungseinheit 46 zur Erzeugung und/oder Bereitstellung einer Lenkunterstützung. Die Unterstützungseinheit 46 ist dazu vorgesehen, ein Unter- stützungsmoment in das Lenkgetriebe 36 einzubringen und das, insbesondere von dem Fahrer aufgebrachte, manuelle Lenkmoment zu unterstützen.

Dazu umfasst die Unterstützungseinheit 46 einen, im vorliegenden Fall insbesondere als permanenterregten Synchronmotor ausgebildeten, Elektromotor 10. Der Elektromotor 10 ist als mehrphasiger, im vorliegenden Fall beispielhaft dreiphasiger, Elektromotor ausgebildet Der Elektromotor 10 steht in Wirkverbindung mit dem Lenkgetriebe 36, insbesondere der Zahnstange 40. Der Elektromotor 10 ist Teil der elektrischen Hilfskraftlenkung und insbesondere zur Erzeugung der elektrischen Lenkunterstützung vorgesehen. Alternativ könnte ein Elektromotor auch Teil einer elektrischen Überlagerungslenkung und/oder Fremdkraftlenkung sein und insbesondere zur Erzeugung und/oder Bereitstellung eines Zusatzlenkwinkels und/oder eines variablen Übersetzungsverhältnisses vorgesehen sein. Zudem könnte ein Elektromotor auch als einphasiger, als sechsphasiger oder als zwölfphasiger Elektromotor ausgebildet sein.

Ferner weist die Lenkvorrichtung einen, insbesondere als Drehmomentsensor ausgebildeten, Winkelsensor 48 auf. Der Winkelsensor 48 ist in einem Bereich des Torsionselements angeordnet und zu einer, insbesondere kontaktlosen, Erfassung eines, insbesondere mit dem Torsionselement korrelierten, Winkelsig- nals vorgesehen. Das Winkelsignal ist dabei ein Maß für das, insbesondere von dem Fahrer aufgebrachte, manuelle Lenkmoment. Prinzipiell könnte ein Winkelsensor jedoch auch als Winkeldifferenzsensor oder dergleichen ausgebildet sein. Darüber hinaus weist die Lenkvorrichtung ein Steuergerät 30 auf. Das Steuergerät 30 weist eine Wirkverbindung mit dem Winkelsensor 48 und mit der Unterstützungseinheit 46 auf. Das Steuergerät 30 ist dazu vorgesehen, das Winkelsignal von dem Winkelsensor 48 zu empfangen. Zudem ist das Steuergerät 30 zu einer Ansteuerung des Elektromotors 10 und somit insbesondere zu einer Ein- Stellung des Unterstützungsmoments, insbesondere in Abhängigkeit von dem

Winkelsignal, vorgesehen.

Dazu umfasst das Steuergerät 30 eine Recheneinheit 28. Die Recheneinheit 28 umfasst zumindest einen Prozessor (nicht dargestellt), beispielsweise in Form eines Mikroprozessors, und zumindest einen Speicher (nicht dargestellt). Zudem umfasst die Recheneinheit 28 zumindest ein im Speicher hinterlegtes Betriebsprogramm mit zumindest einer Berechnungsroutine, zumindest einer Steuerroutine und zumindest einer Regelroutine.

Darüber hinaus kann die Lenkvorrichtung weitere Bauteile und/oder Baugruppen umfassen, wie beispielsweise wenigstens eine Sensoreinheit (nicht dargestellt) zur Erfassung von Fahrzeugparametern und/oder Umgebungsparametern. Figur 2 zeigt ein vereinfachtes, beispielhaftes Schaltbild einer an sich bekannten Ansteuerschaltung 24 der Lenkvorrichtung zur Ansteuerung des Elektromotors 10. Die Ansteuerschaltung 24 ist als Wechselrichtereinheit und/oder als Endstufe ausgebildet. Die Ansteuerschaltung 24 umfasst zumindest einen Wechselrichter 50. Im vorliegenden Fall umfasst die Ansteuerschaltung 24 mehrere, insbesondere identisch zueinander ausgebildete, Wechselrichter 50, wobei jeder Phase des Elektromotors 10 einer der Wechselrichter 50 zugeordnet ist. Jeder der Wechsel- richter 50 umfasst zwei, insbesondere identisch zueinander ausgebildete, Leistungsschalter 52, 54. Die Leistungsschalter 52, 54 sind als Leistungshalbleiterschalter, wie beispielsweise Mosfets und/oder IGBTs, ausgebildet. Jeder der Leistungsschalter 52, 54 ist mit einem Mittelabgriff 56 des entsprechenden Wechselrichters 50 elektrisch leitend verbunden. Jeder der Wechselrichter 50 ist dazu vorgesehen, eine pulsierende gleichgerichtete Spannung einer Energiequelle in einen Phasenstrom umzuwandeln und über den jeweiligen Mittelabgriff 56 dem Elektromotor 10, insbesondere genau einer Phase des Elektromotors 10, zuzuführen. Im vorliegenden Fall ist die Ansteuerschaltung 24 zumindest dazu vorgesehen, ein mit dem Phasenstrom korreliertes Drehmoment des Elektromo- tors 10 in Abhängigkeit einer Drehzahl des Elektromotors 10 einzustellen.

Derartige Signale und/oder Kennlinien des Elektromotors 10, bei welchen das Drehmoment über der Drehzahl aufgetragen ist, sind in den Figuren 3a bis 3c gezeigt. Auf einer Ordinatenachse 60 ist ein Drehmoment des Elektromotors 10 aufgetragen. Auf einer Abszissenachse 62 ist eine Drehzahl des Elektromotors

10 dargestellt. Eine erste gestrichelte Linie 64 zeigt ein nominales Drehmoment 14 des Elektromotors 10 (= TN). Das nominale Drehmoment 14 ist dabei in der Regel auf einen Betriebspunkt ausgelegt, bei welchem der Elektromotor 10 bei stehender Motorwelle ein volles Drehmoment abgeben muss, beispielsweise beim Lenken gegen einen Bordstein. Eine zweite gestrichelte Linie 66 zeigt ein maximales Drehmoment 16 des Elektromotors 10 (= TM). Das maximale Drehmoment 16 des Elektromotors 10 entspricht einem Drehmoment, welches der Elektromotor 10 aufgrund von Begrenzungen einer Energieversorgung, insbesondere eines maximalen Stroms, maximal abgeben und/oder bereitstellen kann. Das maximale Drehmoment 16 liegt dabei etwa 5 % bis 10 % über dem nomina- len Drehmoment 14. Eine Kurve 68 definiert ein Grenzdrehmoment 18 des Elektromotors 10. Das Grenzdrehmoment 18 legt eine steuerungstechnisch festlegbare obere Grenze und/oder Begrenzung für das Drehmoment des Elektromotors 10 fest. Im Betrieb können somit sämtliche Drehmomentwerte unterhalb des Grenzdrehmoments 18 angesteuert und/oder eingestellt werden.

Ferner lässt sich anhand der Figuren 3a bis 3c erkennen, dass der Elektromotor 10 einen Grundstellbereich 12 und einen unmittelbar an den Grundstellbereich 12 angrenzenden Feldschwächbereich 26 aufweist. Der Grundstellbereich 12 liegt im vorliegenden Fall zwischen 0 rpm und 1800 rpm und definiert einen Drehzahlbereich des Elektromotors 10, in welchem das nominale Drehmoment 14, das maximale Drehmoment 16 und das Grenzdrehmoment 18 konstant sind. Der Feldschwächbereich 26 entspricht hingegen einem Drehzahlbereich des Elektromotors 10, in welchem das nominale Drehmoment 14, das maximale Drehmo- ment 16 und das Grenzdrehmoment 18 des Elektromotors 10 aufgrund einer begrenzten Bordnetzspannung mit steigender Drehzahl abfallen. Alternativ könnte ein Grundstellbereich auch beispielsweise zwischen 0 rpm und 1000 rpm oder zwischen 0 rpm und 1600 rpm liegen oder andere Werte aufweisen. In bestimmten Fahrsituationen, wie beispielsweise beim Parkieren, ist es nun vorteilhaft, wenn der vorgegebene Elektromotor 10 zumindest in dem Grundstellbereich 12 zumindest temporär mit einem erhöhten Drehmoment, welches zwischen dem nominalen Drehmoment 14 und dem maximalen Drehmoment 16 liegt, betrieben wird. Insbesondere bleibt dabei eine maximale Abgabeleistung des Elektromotors 10 beim Betrieb des Elektromotors 10 mit einem im Vergleich zu dem nominalen Drehmoment 14 erhöhten Drehmoment unverändert. Der Betrieb mit erhöhtem Drehmoment kann jedoch zu Problemen aufgrund einer erhöhten Temperaturbelastung des Elektromotors 10 und/oder weiterer Bauteile der Lenkvorrichtung, insbesondere der Ansteuerschaltung 24, führen. Insbeson- dere in Zuständen, in welchen sich die Motorwelle des Elektromotors 10 nicht oder sehr langsam dreht, wie beispielsweise beim Lenken gegen einen Bordstein, kann dies aufgrund einer erhöhten Temperaturbelastung zu Beschädigungen, insbesondere des Elektromotors 10 und/oder der Ansteuerschaltung 24, führen. Aus diesem Grund wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Betriebszustand, in welchem der Elektromotor 10 insbesondere mit einem erhöhten Drehmoment zwischen dem nominalen Drehmoment 14 und dem maximalen Drehmoment 16 betrieben wird, das Grenzdrehmoment 18 des Elektromotors 10 in Abhängigkeit wenigstens einer Temperaturkenngröße des Elektromotors 10 zumindest temporär und insbesondere aktiv auf ein im Vergleich zu dem maximalen Drehmoment 16 reduziertes Drehmoment 20 und zwar insbesondere das nominale Drehmoment 14 begrenzt wird. Im vorliegenden Fall ist die Recheneinheit 28 zur Begrenzung des Grenzdrehmoments 18 in Abhängigkeit der Temperaturkenngröße vorgesehen. Prinzipiell könnte eine Begrenzung jedoch auch auf ein von einem nominalen Drehmoment abweichendes reduziertes Drehmoment und/oder eine stufenweise Begrenzung auf das nominale Drehmoment, beispielsweise in zumindest zwei, zumindest drei und/oder zumindest vier Stufen, erfolgen. Zudem könnte eine Begrenzung eines Grenzdrehmoments prinzipiell auch in einem Betriebszustand erfolgen, in welchem ein Elektromotor mit einem Drehmoment unterhalb eines nominalen Drehmoments betrieben wird, insbesondere aufgrund von externen Temperatureinflüssen, wie beispielsweise bei Passfahrten.

Die Temperaturkenngröße kann mit einer Temperatur des Elektromotors 10, mit einer Temperatur der Ansteuerschaltung 24, insbesondere eines Leistungsschalters 52, 54, mit einer Bewegung der Motorwelle des Elektromotors 10, mit einer Rotorlage des Elektromotors 10, mit einer aktuellen Drehzahl des Elektromotors 10, mit einem Phasenstrom des Elektromotors 10 und/oder einer Zeitdauer, in welcher der Elektromotor 10 mit einem im Vergleich zu dem nominalen Drehmoment 14 erhöhten Drehmoment betrieben wird, korreliert sein und kann beispielsweise mittels einer Sensorik des Steuergeräts und/oder der Sensoreinheit erfasst und/oder unter Verwendung von Ansteuersignalen und/oder eines Temperaturmodells berechnet werden. Die Begrenzung des Grenzdrehmoments 18 auf das reduzierte Drehmoment 20 kann somit beispielsweise in Abhängigkeit von Sensorwerten der Sensorik und/oder der Sensoreinheit oder zeitlich gesteuert erfolgen.

In diesem Zusammenhang zeigt Figur 3a beispielhaft einen Betriebszustand des Elektromotors 10, bei welchem das Grenzdrehmoment 18 mit dem maximalen Drehmoment 16 identisch ist, während Figur 3b einen Betriebszustand des Elektromotors 10 darstellt, bei welchem das Grenzdrehmoment 18 auf das reduzierte Drehmoment 20 und/oder das nominale Drehmoment 14 begrenzt wurde. Gemäß Figur 3b wird das Grenzdrehmoment 18 dabei in dem gesamten Grundstell- bereich 12 begrenzt.

Vorteilhaft kann, wie insbesondere in Figur 3c gezeigt, die Begrenzung des Grenzdrehmoments 18 auf das reduzierte Drehmoment 20 jedoch auch nur in einem Betriebszustand erfolgen, in welchem eine aktuelle Drehzahl des Elektro- motors 10 unterhalb einer Grenzdrehzahl 22 ist, wobei die Grenzdrehzahl 22 vorzugsweise zwischen 20 rpm und 180 rpm und besonders bevorzugt zwischen 50 rpm und 100 rpm liegt. Im vorliegenden Fall liegt die Grenzdrehzahl 22 beispielhaft bei 100 rpm. Gemäß Figur 3c erfolgt die zumindest temporäre Begrenzung des Grenzdrehmoments 18 auf das reduzierte Drehmoment 20 in Abhän- gigkeit der Temperaturkenngröße des Elektromotors 10 ausschließlich in einem unteren Drehzahlbereich des Elektromotors 10, während in einem oberen Drehzahlbereich, insbesondere oberhalb der Grenzdrehzahl 22, keine Begrenzung des Grenzdrehmoments 18 erfolgt, insbesondere da sich in diesem Fall bei einem Betrieb des Elektromotors 10 mit einem im Vergleich zu dem reduzierten Drehmoment 20 und/oder dem nominalen Drehmoment 14 erhöhten Drehmoment eine Temperaturbelastung der Lenkvorrichtung aufgrund der höheren Drehzahl des Elektromotors 10 auf die verschiedenen Bauteile des Elektromotors 10 und/oder der Ansteuerschaltung 24 verteilt. Um Nachteile im Lenkgefühl durch ein schnell wechselndes Drehmoment zu vermeiden und/oder zu reduzieren, wird die Begrenzung des Grenzdrehmoments 18 auf das reduzierte Drehmoment 20 in zumindest einem weiteren Betriebszustand, in welchem eine aktuelle Drehzahl des Elektromotors 10 den Feldschwächbereich 26 des Elektromotors 10 erreicht und/oder der Elektromotor 10 über einen definierten Zeitraum, beispielsweise von zumindest 5 min, mit dem reduzierten Drehmoment 20 und/oder unterhalb des reduzierten Drehmoments 20 betrieben wird, wieder aufgehoben. Dabei wird die Begrenzung derart aufgehoben, dass das Grenzdrehmoment 18 identisch mit dem maximalen Drehmoment 16 ist. Ferner wird bei der Aufhebung der Begrenzung die Temperatur- kenngröße berücksichtigt. Folglich wird die Begrenzung des Grenzdrehmoments 18 nur aufgehoben, falls die Temperaturkenngröße einen definierten Grenzwert unterschreitet. Prinzipiell könnte eine Aufhebung einer Begrenzung jedoch auch derart erfolgen, dass ein Grenzdrehmoment identisch mit einem von einem maximalen Drehmoment verschiedenen Drehmoment ist. Zudem könnte auf eine Berücksichtigung einer Temperaturkenngröße bei einer Aufhebung einer Begrenzung auch verzichtet werden. In diesem Fall ist beispielsweise denkbar, eine rein zeitbasierte Steuerung zu verwenden.

Die Figuren 4a bis 10b zeigen im Folgenden beispielhafte Schaubilder verschie- dener Signale des Elektromotors 10 und/oder zur Ansteuerung des Elektromotors

10. Die Figuren 4b bis 10b sind dabei jeweils den entsprechenden Figuren 4a bis 10a zugeordnet, sodass Figuren mit derselben Ziffer jeweils ein zusammengehörendes Paar bilden. Bei den Figuren 4a bis 10a ist jeweils auf einer Ordinatenachse 70 ein Drehmoment des Elektromotors 10 aufgetragen. Auf einer Abszissenachse 72 ist eine Zeit dargestellt. Eine Kurve 74 zeigt ein von der Recheneinheit 28 angefordertes Drehmoment 84. Eine Kurve 76 zeigt ein von dem Elektromotor 10 bereitgestelltes Drehmoment 86. Bei den Figuren 4b bis 10b ist jeweils auf einer Ordinaten- achse 78 ein Drehmoment des Elektromotors 10 aufgetragen. Auf einer Abszissenachse 80 ist eine Drehzahl des Elektromotors 10 dargestellt. Eine Kurve 82 zeigt eine beispielhafte Änderung des Drehmoments in Abhängigkeit von der Drehzahl.

Die Figuren 4a und 4b zeigen einen Betriebszustand, in welchem das Grenzdrehmoment 18 und folglich das bereitgestellte Drehmoment 86 zunächst auf das reduzierte Drehmoment 20 und/oder das nominale Drehmoment 14 begrenzt ist und die Begrenzung zu einem Zeitpunkt ti wieder aufgehoben wird. Somit kann das bereitgestellte Drehmoment 86 dem angefordertes Drehmoment 84 ab einem Zeitpunkt t2 auch für Drehmomente oberhalb des reduzierten Drehmoments 20 und/oder des nominalen Drehmoments 14 wieder folgen. Wie insbesondere in Figur 4b gezeigt, erfolgt die Aufhebung der Begrenzung dabei in einem Betriebszustand, in welchem eine aktuelle Drehzahl des Elektromotors 10 den Feldschwächbereich 26 des Elektromotors 10 erreicht, wodurch insbesondere ein besonders vorteilhaftes Lenkgefühl erreicht werden kann, da sich der Feld- Schwächbereich 26 durch eine Ansteuerung des Elektromotors 10 nicht beeinflussen lässt, sondern durch eine Auslegung des Elektromotors 10 festgelegt und/oder vorgegeben ist. Ferner geht eine aktuelle Drehzahl des Elektromotors 10 zum Zeitpunkt t2 wieder in den Grundstellbereich 12 über.

Die Figuren 5a und 5b zeigen einen Betriebszustand, bei welchem sich das bereitgestellte Drehmoment 86 zunächst unterhalb des reduzierten Drehmoments 20 und/oder des nominalen Drehmoments 14 befindet und zu einem Zeitpunkt ti das reduzierte Drehmoment 20 und/oder das nominale Drehmoment 14 über- schreitet. Zu einem Zeitpunkt t2 wird das bereitgestellte Drehmoment 86 auf das maximale Drehmoment 16 begrenzt, während das angeforderte Drehmoment 84 das maximale Drehmoment 16 übersteigt. Das bereitgestellte Drehmoment 86 kann im vorliegenden Fall aufgrund baulicher Begrenzungen und/oder unter Berücksichtigung sicherheitstechnischer Aspekte nicht über das maximale Dreh- moment 16 erhöht werden. Da im gezeigten Fall eine Änderung des bereitgestellten Drehmoments 86 nicht sprunghaft erfolgt, wird der Fahrer in diesem Fall die Überhöhung des bereitgestellten Drehmoments 86 nicht als irritierend empfinden.

Die Figuren 6a und 6b zeigen einen Betriebszustand, in welchem das Grenz- drehmoment 18 und folglich das bereitgestellte Drehmoment 86 zunächst auf das reduzierte Drehmoment 20 und/oder das nominale Drehmoment 14 begrenzt ist und die Begrenzung zwischen einem Zeitpunkt ti und einem Zeitpunkt t2 wieder aufgehoben wird. Somit kann das bereitgestellte Drehmoment 86 dem angefordertes Drehmoment 84 ab einem Zeitpunkt t2 auch für Drehmomente oberhalb des reduzierten Drehmoments 20 und/oder des nominalen Drehmoments 14 wieder folgen. In diesem Fall erfolgt die Aufhebung der Begrenzung, da der Elektromotor 10 über einen definierten Zeitraum, beispielsweise von zumindest 5 min, mit dem reduzierten Drehmoment 20 und/oder dem nominalen Drehmoment 14 und/oder unterhalb des reduzierten Drehmoments 20 und/oder des no- minalen Drehmoments 14 betrieben wurde.

Die Figuren 7a und 7b zeigen einen Betriebszustand, in welchem das Grenzdrehmoment 18 und folglich das bereitgestellte Drehmoment 86 zunächst auf das reduzierte Drehmoment 20 und/oder das nominale Drehmoment 14 begrenzt ist und die Begrenzung zu einem Zeitpunkt ti wieder aufgehoben wird. In diesem Fall erfolgt die Aufhebung der Begrenzung, da der Elektromotor 10 über einen definierten Zeitraum, beispielsweise von zumindest 5 min, mit dem reduzierten Drehmoment 20 und/oder dem nominalen Drehmoment 14 betrieben wurde. Die Begrenzung wird ferner derart aufgehoben, dass ein Übergang von einem aktuel- len Drehmoment und/oder dem bereitgestellten Drehmoment 86 auf das angeforderte und insbesondere erhöhte Drehmoment 84 mittels einer stetigen und differenzierbaren Funktion, im vorliegenden Fall insbesondere einer Sigmoidfunk- tion, und insbesondere nicht sprunghaft erfolgt, wodurch insbesondere ein sanfter Übergang erreicht und/oder ein Lenkgefühl vorteilhaft verbessert werden kann. Zu einem Zeitpunkt t2 wird das bereitgestellte Drehmoment 86 zumindest temporär auf das maximale Drehmoment 16 begrenzt, während das angeforderte Drehmoment 84 zumindest temporär über dem maximalen Drehmoment 16 liegt.

Die Figuren 8a und 8b zeigen einen Betriebszustand, in welchem der Elektromo- tor 10 zunächst mit einem im Vergleich zu dem reduzierten Drehmoment 20 und/oder dem nominalen Drehmoment 14 erhöhten Drehmoment betrieben wird, die Begrenzung des Grenzdrehmoments 18 und folglich des bereitgestellten Drehmoments 86 auf das reduzierte Drehmoment 20 und/oder das nominale Drehmoment 14 jedoch erst zu einem Zeitpunkt ti durchgeführt wird, bei wel- ehern ein aktuelles Drehmoment und/oder das bereitgestellte Drehmoment 86 das reduzierte Drehmoment 20 und/oder das nominale Drehmoment 14 unterschreitet. Hierdurch kann insbesondere eine Begrenzung des Grenzdrehmoments 18 erreicht werden, welche vorteilhaft unabhängig von einem Lenkgefühl eines Fahrers ist, sodass vorteilhaft sichergestellt werden kann, dass der Fahrer die Begrenzung im Lenkgefühl nicht spürt. Gründe für die Begrenzung können dabei beispielsweise externe Temperatureinflüsse sein, wie beispielsweise bei Passfahrten.

Die Figuren 9a und 9b zeigen einen Betriebszustand, in welchem das Grenz- drehmoment 18 zunächst auf das maximale Drehmoment 16 begrenzt ist und das bereitgestellte Drehmoment 86 identisch mit dem maximalen Drehmoment 16 ist. Folglich wird der Elektromotor 10 in diesem Fall mit einem erhöhten Drehmoment, welches zwischen dem nominalen Drehmoment 14 und dem maximalen Drehmoment 16 liegt, betrieben. Zu einem Zeitpunkt ti, zu welchem eine aktuelle Drehzahl des Elektromotors 10 insbesondere die Grenzdrehzahl 22 un- terschreitet und/oder die Temperaturkenngröße überschritten wird, wird das Grenzdrehmoment 18 in Abhängigkeit der Temperaturkenngröße aktiv auf das reduzierte Drehmoment 20 und/oder das nominale Drehmoment 14 begrenzt. Da der Elektromotor 10 in diesem Betriebszustand mit einem im Vergleich zu dem reduzierten Drehmoment 20 und/oder dem nominalen Drehmoment 14 erhöhten Drehmoment betrieben wird, erfolgt ein Übergang von dem erhöhten Drehmoment auf das reduzierte Drehmoment 20 und/oder das nominale Drehmoment 14 mittels einer stetigen und differenzierbaren Funktion, im vorliegenden Fall insbesondere einer Sigmoidfunktion, wodurch insbesondere ein vorteilhaftes Lenkgefühl erreicht werden kann. Insbesondere gewöhnt sich der Fahrer dabei an die geänderten Bedingungen und wird nicht irritiert.

Die Figuren 10a und 10b zeigen einen Betriebszustand, in welchem der Elektromotor 10 zunächst mit einem erhöhten Drehmoment, welches zwischen dem nominalen Drehmoment 14 und dem maximalen Drehmoment 16 liegt, betrieben wird. Zu einem Zeitpunkt ti, zu welchem eine aktuelle Drehzahl des Elektromotors 10 insbesondere unterhalb der Grenzdrehzahl 22 ist, wird das Grenzdrehmoment 18 in Abhängigkeit der Temperaturkenngröße aktiv auf das reduzierte Drehmoment 20 und/oder das nominale Drehmoment 14 begrenzt. Ein Übergang von dem erhöhten Drehmoment auf das reduzierte Drehmoment 20 und/oder das nominale Drehmoment 14 erfolgt wiederum mittels einer stetigen und differenzierbaren Funktion, im vorliegenden Fall insbesondere einer Sigmoidfunktion.

Figur 11 zeigt ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines derartigen Verfahrens zum Betrieb der Lenkvorrichtung, wobei die Recheneinheit 28 dazu vorgesehen ist, das Verfahren durchzuführen und dazu insbesondere ein Computerprogramm mit entsprechenden Programmcodemitteln aufweist.

In einem Verfahrensschritt 90 wird der Elektromotor 10 normal betrieben. Der Elektromotor 10 dient dabei insbesondere zur Erzeugung der elektrischen Lenkunterstützung.

In einem Verfahrensschritt 92 wird festgestellt, dass die Temperaturkenngröße einen Grenzwert überschreitet. Folglich wird das Grenzdrehmoment 18 in Abhängigkeit der Temperaturkenngröße aktiv auf ein im Vergleich zu dem maxima- len Drehmoment 18 reduziertes Drehmoment 20 und zwar insbesondere das nominale Drehmoment 14 begrenzt.

In einem Verfahrensschritt 94 wird die Begrenzung des Grenzdrehmoments 18 wieder aufgehoben. Die Aufhebung der Begrenzung erfolgt dabei in zumindest einem weiteren Betriebszustand, in welchem eine aktuelle Drehzahl des Elektromotors 10 den Feldschwächbereich 26 erreicht und/oder der Elektromotor 10 über einen definierten Zeitraum mit dem reduzierten Drehmoment 20 und/oder dem nominalen Drehmoment 14 und/oder unterhalb des reduzierten Dreh- moments 20 und/oder des nominalen Drehmoments 14 betrieben wird. Zusätzlich wird die Temperaturkenngröße bei der Aufhebung der Begrenzung berücksichtigt, wobei die Begrenzung des Grenzdrehmoments 18 nur aufgehoben wird, falls die Temperaturkenngröße den Grenzwert wieder unterschreitet. In einem Verfahrensschritt 96 wird der Elektromotor 10 wiederum normal betrieben.