Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Aus der DE 1 0 201 2 101 006 A1 ist eine elektromechanische Servolenkung bekannt, die für einen Notlaufbetrieb geeignet ist. Hierbei weist eine

Leistungselektronik mindestens zwei dieselbe Funktion ausführende Leistungs- Elektronik-Einheiten auf. Ein elektrisch angetriebener Aktuator weist mindestens zwei dieselbe Funktion ausführende Aktuator-Einheiten auf. Jede der Aktuator- Einheiten ist mit einer der zwei Leistungselektronik-Einheiten verbunden.

Beschreibung der Erfindung

Mithin ist es Aufgabe der Erfindung, die Fehlertoleranz eines zumindest teilweise redundant ausgeführten Lenksystems zu erhöhen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein Verfahren nach dem Anspruch 1 sowie durch ein Lenksystem nach einem nebengeordneten Anspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden

Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.

Eine Hilfskraftlenkung des Lenksystems umfasst eine Anzahl von Aktoren zur Einbringung eines Gesamt-Unterstützungsmoments in ein Lenkgetriebe. Das Gesamt-Unterstützungsmoment wird in jedem Aktorpfad ermittelt. Teil- Unterstützungsmomente für alle Aktorpfade werden in jedem Aktorpfad ermittelt. Jeder Aktorpfad bezieht sein zugeordnetes Teil-Unterstützungsmoment von einem als Master-Aktorpfad aktiviertem Aktorpfad. Durch die Berechnung der einzelnen Unterstützungsmomente in jedem Aktorpfad wird die Redundanz der Berechnung hergestellt. Durch den Bezug der Teil-Unterstützungsmomente von dem als Master- Aktorpfad aktivierten Aktorpfad wird sichergestellt, dass die Teil- Unterstützungsmomente von dem Master-Aktorpfad, also von einem einzigen Aktorpfad, stammen. Hierdurch wird die Fehlertoleranz erhöht, wodurch die

Wahrscheinlichkeit eines Totalausfalls reduziert wird und somit das Lenksystem auch für hochautonome Lenkstrategien verwendbar ist, bei denen ein unmittelbares Eingreifen des Fahrzeuglenkers nicht immer sichergestellt ist. Insgesamt wird durch die zentrale Ermittlung der Teil-Unterstützungsmomente die volle Verfügbarkeit des Lenksystems sichergestellt.

In einer vorteilhaften Ausführungsform wird in dem als Master aktivierten Aktorpfad ein Fehler bezüglich einer Komponente, die zur Ermittlung der Teil- Unterstützungsmomente benötigt wird, ermittelt. Der als Master aktivierte Aktorpfad wird als Slave bei Vorliegen des Fehlers aktiviert. Ein zuvor als Slave aktivierter Aktorpfad wird als Master bei Vorliegen des Fehlers aktiviert. Vorteilhaft werden dadurch die Rollen als Master und Slave der zumindest zwei Aktorpfade getauscht, womit im Wesentlichen unterbrechungsfrei die Teil-Unterstützungsmomente für nachgelagerte Funktionen zur Einbringung der Teil-Unterstützungsmomente in das Lenkgetriebe zur Verfügung stehen. Mithin ergibt sich vorteilhaft ein

Umschaltvorgang, der die gesamte Verfügbarkeit des Lenksystems erhöht. Darüber hinaus können nachgelagerte Funktionen in dem von dem Fehler betroffenen Aktorpfad weiterbetrieben werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform wird in einem Aktorpfad ein Fehler bezüglich einer Komponente, die zur Einbringung des Teil-Unterstützungsmoments in das Lenkgetriebe benötigt wird, ermittelt. Der Fehler wird bei der Ermittlung der Teil- Unterstützungsmomente berücksichtigt. Vorteilhaft wirkt somit ein festgestellter Fehler unmittelbar auf die Ermittlung der Teil-Unterstützungsmomente ein, womit sichergestellt werden kann, dass das Gesamt-Unterstützungsmoment in das Lenkgetriebe eingebracht wird. In einer vorteilhaften Weiterbildung wird das Teil-Unterstützungsmoment für den Aktorpfad, in dem der Fehler aufgetreten ist, auf Null bestimmt, wenn der Fehler einen Ausfall der Komponente umfasst. Vorteilhaft können dadurch andere

Aktorpfade die Funktion des von dem Fehler betroffenen Aktorpfades übernehmen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung wird das Teil-Unterstützungsmoment für den Aktorpfad, in dem der Fehler aufgetreten ist, reduziert, wenn der Fehler eine verminderte Leistungsfähigkeit des Aktorpfades umfasst. Vorteilhaft kann dadurch auf äußere Einflüsse wie beispielsweise Temperatur oder einem Spannungsabfall des Bordnetzes, die bezüglich eines Aktorpfades auftreten, entschieden werden, wie die Teil-Unterstützungsmomente auf die verfügbaren Aktorpfade verteilt werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung wird ein Teil-Unterstützungsmoment eines weiteren Aktors zu einer Kompensation der Reduktion des Teil- Unterstützungsmoments des von dem Fehler betroffenen Aktorpfades erhöht. Durch diese Kompensation wird vorteilhaft erreicht, dass stets die volle Leistungsfähigkeit in Form des Gesamt-Unterstützungsmoments durch das Lenksystem bereitgestellt werden kann. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der

Erfindung, die in den Figuren und der Zeichnung dargestellt sind. Es werden für funktionsäquivalente Größen und Merkmale in allen Figuren auch bei

unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung zeigen :

Figur 1 ein Lenksystem in schematischer Form ; und

Figuren 2

bis 6 jeweils zwei Funktionseinheiten unterschiedlicher Aktorpfade in

schematischer Form. Figur 1 zeigt in schematischer Form ein Lenksystem 2 und eine Hilfskraftlenkung 4. Des Weiteren kann das Lenksystem 2 auch eine Überlagerungslenkung 6 umfassen. Das Lenksystem 2 weist ein Lenkgetriebe 8 auf, das beispielsweise als Zahnstangenlenkgetriebe ausgebildet ist. Ebenso kann das Lenkgetriebe 8 auch als Kugelumlaufgetriebe bzw. Kugelmuttergetriebe ausgebildet sein. In dieser

Beschreibung wird überwiegend von einer Zahnstangenlenkung ausgegangen. Das Lenkgetriebe 8 ist über ein Ritzel 10 und eine Zahnstange 12 auf jeder

Fahrzeugseite mit einem Lenkgestänge 14 verbunden, das jeweils mit einem Rad 16 zusammenwirkt. Grundsätzlich stellt das Lenksystem 2 in Figur 1 eine von einer Vielzahl möglicher Ausführungsformen für die Durchführung des

erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtungen dar. Andere

Ausführungsformen können beispielsweise durch andere Lenkgetriebe oder durch eine andere Anordnung von Antrieben ausgeführt sein. Ferner können Sensoren in dem Lenksystem 2 angeordnet sein, auf deren Anordnung und Ausführung an dieser Stelle nicht eingegangen wird.

An einem Drehstab 18 ist ein Lenkmittel 20, beispielsweise ein Lenkrad,

angeordnet. Mittels der Überlagerungslenkung 6 kann der vom Fahrzeugführer aufgebrachte Lenkmittelwinkel hin zum Lenkgetriebe 8 vergrößert oder verkleinert werden. Diese Lenkmitteldifferenz, die von der Überlagerungslenkung 6 in das Lenkgetriebe 8 eingebracht wird, wird auch als Zusatzlenkwinkel bezeichnet.

Selbstverständlich kann anstatt des Drehstabes 18 auch eine Lenksäule zwischen dem Lenkmittel 20 und der Überlagerungslenkung 6 angeordnet sein. In dieser Ausführungsform ist der Drehstab 18 zwischen Überlagerungslenkung 6 und der Hilfskraftlenkung 4 bzw. dem Lenkgetriebe 8 angeordnet.

Die Hilfskraftlenkung 4 umfasst zumindest zwei Aktorpfade 20 und 30.

Selbstverständlich können auch mehr als zwei Aktorpfade vorhanden sein. Die Aktorpfade 20 und 30 sind im Wesentlichen gleich aufgebaut und umfassen jeweils eine Funktionseinheit 22, 32, die jeweils ein Signal 24, 34 an eine

Leistungselektronik eines Elektromotors 26, 36 übermittelt, um gemeinsam ein gewünschtes Gesamt-Lenkmoment über ein Getriebe 28, 38 und die Zahnstange 12 in das Lenkgetriebe 8 einzubringen. Die Funktionseinheiten 22 und 32 sind über einen Kommunikationskanal 40 miteinander zum Austausch von Signalen verbunden. Die Funktionseinheiten 22 und 32 zur Ermittlung der jeweiligen Signale 24 und 34 können beispielsweise jeweils auf einem separaten Steuergerät ausgeführt sein, wobei das Steuergerät ein digitales Rechengerät aufweist, das über eine Datenleitung mit einem

Speichermedium verbunden ist. Auf dem digitalen Rechengerät sind die hier beschriebenen Verfahren ausführbar. Auf dem Speichermedium sind die auf dem digitalen Rechengerät auszuführenden Verfahrensschritte als ausführbares

Computerprogramm abgespeichert. Selbstverständlich können die

Funktionseinheiten 22 und 32 auch auf einem gemeinsamen Steuergerät ausgeführt sein, wobei bevorzugt die Funktionseinheiten 22 und 32 auf separaten

Prozessorkernen ausgeführt werden. Es sind mithin also auch Mischformen denkbar, bei denen beispielsweise ein übergeordnetes Steuergerät zwei

untergeordnete, redundant ausgeführte Steuergeräte, die jeweils eine der

Funktionseinheiten 22 und 32 umfassen, koordiniert.

In Figur 2 ist in schematischer Form der Aufbau der Funktionseinheiten 22 und 32 gezeigt. Die Funktionseinheiten 22 und 32 der Aktorpfade 20 und 30 sind im

Wesentlichen gleich aufgebaut und umfassen jeweils eine erste Komponente 50, 60 zur Ermittlung des Gesamt-Unterstützungsmoments 52, 62, und eine zweite

Komponente 54, 64, die zur Ermittlung eines ersten Teil-Unterstützungsmoments 56, 66 und eines zweiten Teil-Unterstützungsmoments 58, 68 jeweils in

Abhängigkeit von dem Gesamt-Unterstützungsmoment 62 ausgebildet ist. Die Funktionseinheiten 22 und 32 umfassen jeweils eine dritte Komponente 70, 80, die zu einer Auswahl einer der Teil-Unterstützungsmomente 56, 58, 66, 68 ausgebildet ist und ein ausgewähltes Teil-Unterstützungsmoment 72, 82 an eine vierte

Komponente 74, 84 übermittelt. Die jeweilige vierte Komponente 74, 84 ermittelt in Abhängigkeit von dem zugeführten ausgewählten Teil-Unterstützungsmoment 72, 82 das Signal 24, 34.

Die ersten Komponenten 50 und 60 sind auch als High-Level-Komponenten bezeichenbar und umfassen beispielsweise Funktionen wie eine Winkelregelung oder eine Lenkungsregelung. Die vierte Komponente 74 und 84 ist auch als Low- Level-Komponente bezeichenbar und umfasst hardwarenahe Softwareteile, beispielsweise eine Motorregelung und Treibersoftwarekomponenten. Die zweite Komponente 54, 64 ermittelt in Abhängigkeit von dem zugeführten Gesamt-Unterstützungsmoment 52, 62 sowie ggf. in Abhängigkeit von weiteren Signalen jeweils ein erstes Teil-Unterstützungsmoment 56, 66 für den ersten

Aktorpfad 20 und ein zweites Teil-Unterstützungsmoment 58, 68 für den zweiten Aktorpfad 30. Die dritte Komponente 70, 80 ist zur Auswahl bzw. Umschaltung zwischen den Teil-Unterstützungsmomenten und der Weitergabe als ausgewähltes Teil-Unterstützungsmoment 72, 82 ausgebildet. Die Komponenten 54 und 70 sowie die Komponenten 64 und 80 sind jeweils als Verteilereinheit 76 bzw. 86

bezeichenbar. Über den Kommunikationskanal 40 können Signale 42 zwischen den Funktionseinheiten 20 und 30 ausgetauscht werden.

Figur 3 zeigt die Funktionseinheiten 22, 32 in einem Master-Slave-Betrieb.

Vorliegend ist die Verteilereinheit 76 und damit der Aktorpfad 20 als Master aktiviert. Die Funktionseinheit 22 bezieht somit das ihr zugeordnete Teil- Unterstützungsmoment 56 von der zweiten Komponente 54. Die dritte Komponente 70 gibt somit das erste Teil-Unterstützungsmoment 56 als ausgewähltes Teil- Unterstützungsmoment 72 an die vierte Komponente 74 weiter, um über das Signal 24 das ausgewählte Teil-Unterstützungsmoment 72 in Form des Teil- Unterstützungsmoments 56 in das Lenkgetriebe 8 einzubringen. Die

Funktionseinheit 32 des Aktorpfads 30 ist als Slave aktiviert und bezieht das ihr zugeordnete zweite Teil-Unterstützungsmoment 58 von der zweiten Komponente 54 über den Kombinationskanal 40. Die dritte Komponente 80 der zweiten

Funktionseinheit 32 leitet das zweite Teil-Unterstützungsmoment 58 als

ausgewähltes Teil-Unterstützungsmoment 82 an die vierte Komponente 84 zur Erzeugung des Signals 34 weiter, um das zweite Teil-Unterstützungsmoment 58 über den Elektromotor 36 in das Lenkgetriebe 8 einzubringen.

Die Funktionseinheit 32 ist als Slave aktiviert und ermittelt auch in diesem Zustand das Gesamt-Unterstützungsmoment 62 und gibt dieses an die zweite Komponente 64 weiter, wobei auch die zweite Komponente 64 in nicht gezeigter Form die Teil- Unterstützungsmomente 66 und 68 ermittelt, die jedoch im gezeigten Zustand nicht zur Erzeugung der Signale 24 und 34 verwendet werden. Mithin ist der Aktorpfad 20 als Master aktiviert und der zweite Aktorpfad 30 ist als Slave aktiviert, wobei der zweite Aktorpfad 30 bezüglich des ausgewählten Teil-Unterstützungsmoments 82 sich auf das zweite Teil-Unterstützungsmoment 58 aus dem ersten Aktorpfad 20 stützt.

In Figur 4 sind die Funktionseinheiten 22 und 32 in schematischer Form gezeigt. Im Unterschied zu Figur 3 ist in Figur 4 gezeigt, wie die Komponente 50 einen Fehler 88 aufweist. Der Fehler 88 umfasst eine Störung der ersten Komponente 50, so dass die erste Komponente 50 das Gesamt-Unterstützungsmoment 52 nicht oder nur in fehlerhafter Form erzeugt. Auf den Fehler 88 hin wird die Verteilereinheit 76, die zuvor als Master aktiviert war, als Slave aktiviert. Des Weiteren wird die zuvor als Slave aktivierte Verteilereinheit 86 als Master aktiviert. Mithin findet eine

Aktivierung der Funktionseinheit 32 und damit des zweiten Aktorpfades 30 als Master statt. Des Weiteren findet eine Aktivierung der Verteilereinheit 76 und damit der Funktionseinheit 22 und damit des ersten Aktorpfades 20 als Slave statt. Als Slave aktiviert leitet die dritte Komponente 70 der ersten Funktionseinheit 22 das erste Teil-Unterstützungsmoment 66 als ausgewähltes Teil- Unterstützungsmoment 72 an die vierte Komponente 74 weiter. Als Master aktiviert leitet die dritte Komponente 80 das zweite Teil-Unterstützungsmoment 68 als ausgewähltes Teil-Unterstützungsmoment 82 an die vierte Komponente 84 weiter.

In Figur 5 sind in schematischer Form die beiden Funktionseinheiten 22 und 32 gezeigt. Im Unterschied zu Figur 2 ist in Figur 5 gezeigt, wie die vierte Komponente 74 einen Fehler 90 generiert und diesen an die zweiten Komponenten 54 und 64 übermittelt. Der Fehler 90 umfasst keinen kompletten Ausfall der vierten

Komponente 74 oder des zugeordneten Elektromotors 36 bzw. der

Leistungselektronik sondern eine verminderte Leistungsfähigkeit, die beispielsweise durch eine reduzierte Bordnetzspannung, die dem Aktorpfad 20 zur Einbringung des Teil-Lenkmoments noch zur Verfügung steht. In einer anderen Ausführungsform kann die verminderte Leistungsfähigkeit aufgrund einer festgestellten erhöhten Temperatur in Form des Fehlers 90 den zweiten Komponenten 54 und 64 mitgeteilt werden. Die Komponenten 54 und 64 berechnen in Abhängigkeit von der

verminderten Leistungsfähigkeit, die beispielsweise mittels des Fehlers 90 in Form einer Prozentzahl übermittelt wird, die jeweiligen Teil-Unterstützungsmomente.

Vorliegend ist die Verteilereinheit 76 als Master aktiviert und erzeugt in Abhängigkeit von dem Fehler 90 ein reduziertes erstes Teil-Unterstützungsmoment 56 und ein erhöhtes zweites Teil-Unterstützungsmoment 58. Das zweite Teil- Unterstützungsmoment 58 wird derart erhöht, dass die Reduktion in dem ersten Teil-Unterstützungsmoment 56 durch den zweiten Aktorpfad 30 kompensiert werden kann.

Selbstverständlich kann analog zu dem Fehler 90 die vierte Komponente 84 einen entsprechenden Fehler generieren und diese reduzierte Leistungsfähigkeit des zweiten Aktorpfades 30 den zweiten Komponenten 54 und 64 mitteilen. Stellt die zweite Komponente 54, 64 fest, dass die Summe der beiden Teil- Unterstützungsmomente 56 und 58 nicht zur Einbringung des Gesamt- Unterstützungsmoments 52 ausreicht, so kann sowohl eines der Teil- Unterstützungsmomente 56 oder 58 oder beide Teil-Unterstützungsmomente 56 und 58 zumindest kurzzeitig erhöht werden. Somit stellt die zweite Komponente 54, 64 fest, dass die Leistungsfähigkeit der Hilfskraftlenkung 4 unter eine

Mindestgrenze sinkt und kann die Leistungsfähigkeit der einzelnen Aktorpfade 20, 30 zumindest kurzzeitig über eine priorisierte Gewichtung anheben, so dass stets ein Mindest-Unterstützungsmoment, das auch unterhalb des angeforderten

Gesamt-Unterstützungsmoments 52 liegen kann, bereitgestellt wird. Die priorisierte Gewichtung bezieht sich auf die Art des Fehlers 90. So gibt es eine erste Fehlerart, bei der selbst ein kurzfristiges Anheben der Leistung nicht möglich ist. Diese erste Fehlerart umfasst beispielsweise eine unter eine Bordnetzspannung unterhalb eines Notlauf-Schwellwerts. Eine zweite Art des Fehlers erlaubt hingegen ein Anheben der Leistung in Notsituationen oder über kurze Zeiträume. Diese zweite Art des Fehlers umfasst beispielsweise eine erhöhte Temperatur des Aktorpfads oder ein Sinken der Bordnetzspannung unter einen Sicherheitsschwellwert und ein aufgrund der zweiten Art des Fehlers reduziertes Unterstützungsmoment des jeweiligen Aktorpfads. Der Notlauf-Schwellwert für die Bordnetzspannung ist geringer als der Sicherheitsschwellwert. Weist der erste Aktorpfad 20 beispielsweise die erste Art von Fehler auf und der zweite Aktorpfad 30 weist die zweite Art von Fehler auf, so kann der zweite Aktorpfad 30 das durch den ersten Aktorpfad 20 nicht

bereitgestellte Unterstützungsmoment durch eine Erhöhung des

Unterstützungsmoments im Notfall oder kurzzeitig kompensieren.

In Figur 6 sind in schematischer Form die beiden Funktionseinheiten 22 und 32 gezeigt. Im Unterschied zu Figur 5 wird ein Fehler 92 ermittelt, der einen

Funktionsausfall der vierten Komponente 74 umfasst. Dieser Fehler 92 wird der zweiten Komponente 54, 64 zur Kenntnis gebracht. Vorliegend ist die Einheit 76 als Master aktiv und ermittelt so in Abhängigkeit von dem Fehler 92 das zweite Teil- Unterstützungsmoment 58 so, dass mittels des Teil-Unterstützungsmoments 58 der Ausfall der vierten Komponente 74 bzw. des Elektromotors 26 bzw. der

zugeordneten Leistungselektronik kompensiert wird. Der Fehler 92 kann auch die in Figur 5 erwähnte verminderte Leistungsfähigkeit des Aktorpfads 20 umfassen, wobei die Leistungsfähigkeit unter einen Schwellwert gefallen ist. Des Weiteren kann der zweiten Komponente 54 bzw. 64 die Leistungsfähigkeit des Aktors 30 zugeführt werden, um zu ermitteln, ob mittels des zweiten Aktorpfades 30 das gewünschte Teil-Unterstützungsmoment 58 noch stellbar ist.

Vorteilhaft erhöht sich die Ausfallsicherheit des Gesamtsystems. Wie in Figur 6 gezeigt ist der erste Aktorpfad 20 als Master zur Erzeugung des zweiten Teil- Unterstützungsmoments 58 ausgewählt, obwohl dessen Einbringung eines

Unterstützungsmoments nicht mehr möglich ist. Dennoch kann auf die

Komponenten 50 und 54 zurückgegriffen werden, was beispielsweise bei einem Ausfall der Komponenten 60 und 64 zu einem noch stellbaren

Unterstützungsmoment führt.