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WO2018007362A1 - Verfahren und vorrichtung zum überwachen eines reglerblocks zum ansteuern eines stellantriebs, insbesondere eines stellantriebs eines lenksystems - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum überwachen eines reglerblocks zum ansteuern eines stellantriebs, insbesondere eines stellantriebs eines lenksystems Download PDF

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Publication number
WO2018007362A1
WO2018007362A1 PCT/EP2017/066588 EP2017066588W WO2018007362A1 WO 2018007362 A1 WO2018007362 A1 WO 2018007362A1 EP 2017066588 W EP2017066588 W EP 2017066588W WO 2018007362 A1 WO2018007362 A1 WO 2018007362A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
actuator
monitoring
variable
determining
control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2017/066588
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Frenz
Thomas Nierobisch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Original Assignee
Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Automotive Steering GmbH filed Critical Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Publication of WO2018007362A1 publication Critical patent/WO2018007362A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
    • B62D5/0493—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures detecting processor errors, e.g. plausibility of steering direction
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B9/00—Safety arrangements
    • G05B9/02—Safety arrangements electric
    • G05B9/03—Safety arrangements electric with multiple-channel loop, i.e. redundant control systems

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring a controller block for controlling an actuator, in particular an actuator of a steering system, a process according to the control device and a process and / or
  • Steering system It is possible to use such steering systems in motor vehicles, in particular in motor vehicles, which have steering systems performing assistance systems. At such steering systems used particularly high security requirements are made. For this purpose, it is known, for example, to monitor a control loop of an actuator of a steering system and to switch depending on the monitoring in a controlling operating condition.
  • the invention is based on the object of providing a possibility for monitoring and optionally autonomous correction of in an at least semi-automatic driving operation of a motor vehicle by means of a steering system
  • Monitoring element can influence a behavior of the controller block by means of a switching variable, in particular switching command.
  • the controller block can be used with the Monitoring element, in particular by means of the switchable from the monitoring member switching variable, are switched from a first transmission state to a second transmission state.
  • a transmission element of the controller block in particular a controller of the controller block whose output variable, in particular on the basis of a plausibility size, can be monitored, advantageously switched out of the controller block and replaced by another, in particular redundant or diverse, transmission element. This is done in particular if the first transmission element is faulty or outputs a faulty control variable.
  • the further transmission element is in particular connected in parallel to the transmission element, whereby outputs of the transmission element and of the further transmission element can be selectively switched to a downstream transmission element by means of a changeover switch which can be controlled by the transmission element.
  • Transmission element which is preferably also a controller, are used for the control of the subsequent transmission elements.
  • any implausible outputs of the transmission element can be corrected autonomously by means of the intervention of the monitoring element, namely by the corresponding output of the further transmission element.
  • Transmission element preferably has a redundant algorithm to the
  • Transmission element in particular so designed to be redundant, in particular designed and / or programmed identical to the transmission element.
  • the transmission element and the further transmission element determine corresponding output variables in parallel, wherein, depending on the switching state of the changeover switch controlled by the monitoring element, only one of the values is used for further control.
  • Transmission element can be controlled in parallel with an identical input variable.
  • the plausibility variable is in
  • the controller block can be monitored with regard to a predetermined or specifiable plausibility criterion. For this purpose, it is possible to carry out the switching described above, if the plausibility of the Plausibility criterion not or no longer met or that
  • Transmission behavior or a subsequent speed of the transmission elements of the controller block downstream transmission elements are taken into account.
  • These are, in particular, the actuator and the components of the steering system driven by it, in particular a gear and a toothed rack. It can therefore be plausible whether, by means of the transmission element, in particular of the controller, such a rapid control intervention is generated, to which the downstream transmission elements could not follow sufficiently quickly mechanically or kinematically.
  • the programming of the transmission element or the further transmission element is designed so that the following
  • Transmission elements within a certain time and / or tolerance can follow and / or a corresponding difference between a reference variable and a controlled variable occurring at the subsequent transmission elements remains below a threshold. It is possible to make it plausible by means of the monitoring element and to close it if a systematic software error is exceeded. In order to correct this, can be advantageously switched by means of the influence or the action of the monitoring member on the regulator block of the transmission member to the further transmission element.
  • the plausibility variable may have the expected reaction time and / or the difference and the plausibility criterion corresponding to the predetermined or predefinable maximum reaction time and / or the predetermined or predefinable threshold for the difference.
  • the expected response is determined based on the actual size in comparison to the currently output desired variable of the transmission element.
  • a distance to the setpoint value to be set and / or derived variables derived therefrom can be included in the calculations of the monitoring member. In the event that a distance and / or a time for bridging the distance is too large to perform the corresponding control intervention within a predetermined tolerance and / or time, an implausible behavior of the transmission element, in particular of the controller, can be concluded.
  • the expected reaction is determined by means of a mechanical model of the actuator and / or of the other steering system connected downstream.
  • known mechanical quantities of the underlying steering system can enter into the plausibility check.
  • the expected reaction is determined as a calculated expected adjustment speed of the actuator.
  • Adjustment speed can preferably be determined in knowledge of mechanical variables of the steering system, in particular an equation of motion of the steering system. In particular, this can be done by an evaluation of a time course of the control variable, preferably a desired torque of the control variable, the actuator.
  • an actual position of the actuator in dependence on the actual size and a desired position of the actuator in dependence on the control variable of the transmission element are preferably determined. Based on this, the reaction time is determined based on the actual position to the desired position with the expected adjustment speed.
  • the position of the actuator may be a translatory position of a rack and / or a steering angle of the steering system. Accordingly, the adjustment speed may be a translatory speed or an angular speed. In a further embodiment of the method is a subordinate
  • Control loop for controlling the actuator controlled by the control variable.
  • Control quantity serves as an input variable or reference variable of the
  • the actuator may have its own control circuit, in particular via a field-oriented control circuit with a
  • Transfer element the input variable of the subordinate control loop can be plausibility and optionally corrected autonomously by switching.
  • control variable is determined as a setpoint torque of the subordinate control loop of the actuator.
  • a desired torque determined in the controller block and plausibility-checked can thus be made plausible.
  • the actuator can act on a corresponding gear and this downstream of the rack of the steering system.
  • Transfer element designed identically and operate in parallel with the same input variable.
  • this can be corrected by switching.
  • Algorithm of the other transmission element although redundant, but not interpreted identical. This makes it possible to exclude any systematic software errors occurring due to identical programming. In this case, it is therefore not possible for the transmission element and the further transmission element to reach an identical error state by identical parallel computing. Furthermore, it is alternatively possible to configure the transmission element and the further transmission element redundantly and identically, but the other held in reserve
  • the change is preferably determined as a time course of the control variable.
  • the control variable in the form of the time course can be continuously monitored.
  • monitoring of the further transmission element takes place after switching by means of the monitoring element.
  • the regulator block is switched by means of the changeover switch in response to a signal of the monitoring member of the transmission element to the further transmission element.
  • the steering system is in a fallback mode, which in any case ensures that a prescribed desired angle and / or a desired position of the downstream transmission elements, in particular the rack of the steering system, are reached.
  • the monitoring of the regulator block ie the monitoring of the further transmission element by means of the monitoring member, can also be carried out in the fallback mode analogously to what has been described above.
  • the further transmission element also delivers an implausible output variable, it is conceivable, if the transmission element again provides a plausible output variable, to switch back to this or, if appropriate, to a further fallback level or
  • subordinate control loop This can also be carried out by means of a separate monitoring member or optionally by means of the monitoring member.
  • the task is also preceded by a control unit for controlling one
  • the control unit is set up, programmed and / or designed to carry out a method described above. This results in the advantages described above.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a steering system in a vehicle, with a steering control unit
  • Fig. 2 is a block diagram of a monitored controller block for controlling a
  • the steering system 1 for a vehicle illustrated in FIG. 1 comprises a steering wheel 2, a steering spindle or shaft 3, a steering or gear housing 4 and a steering linkage with a steering rack 5, via which a steering movement to the steerable wheels 6 of the vehicle is transmitted.
  • the transmission housing 4 receives a steering gear 8 with a steering pinion and the steering rack 5, wherein the steering pinion is rotatably connected to the steering shaft 3 and meshes with the steering rack 5.
  • the driver is about the steering wheel 2, with which the steering shaft 3 is firmly connected, a steering angle oil in the steering gear 8 in the transmission housing 4 on the
  • Lenkierestange 5 of the steering linkage is transmitted, whereupon adjusts a wheel steering angle öv on the steerable wheels 6.
  • an electric servo motor 7 is used, via which a servo torque can be fed into the steering gear 8.
  • a hydraulic Support means may be provided, for example a hydraulic pump which is driven by an internal combustion engine and feeds a hydraulic steering system.
  • the electric servo motor 7 is controlled via control signals of a steering control unit 9, are processed in the sensor signals of a steering angle sensor. Furthermore, the signals of a steering torque sensor in the steering control unit 9 can be processed.
  • FIG. 2 shows a block diagram of a regulator block 10 of the type shown in FIG.
  • the regulator block 10 is followed by an electric servomotor 7, which is part of an actuator 1 1.
  • the actuator 1 1 has to control the electrical
  • the Servomotor 7 a subordinate control circuit 21.
  • the subordinate control circuit 21 has in particular a field-oriented control with a
  • the subordinate control circuit 21 is monitored by means not shown in FIG. 2. In particular, this can be switched over from a field-oriented control to a field-oriented control, in particular in the event that implausible values occur within the subordinate control loop 21.
  • the controller block 10 receives as an input variable a target value 12.
  • This target size 12 is provided in particular by a vehicle bus 22 of a motor vehicle not shown in detail in FIG. 2, which has the steering system 1.
  • the desired value 12 is transferred to a nominal value-actual value comparison 23.
  • the desired size 12 of the controller block 10 is a parallel to the controller block 10 or in-line
  • Surveillance member 17 pass.
  • the desired size 12 is in particular a desired angle of the steering system. 1
  • the desired value 12 is also transmitted to the monitoring member 17 as an input variable.
  • the reference value-actual value comparison 23, which in particular forms a difference between an actual electric variable at the electric servomotor 7 and / or measurable actual size and the target size 12, are a transmission member 15, preferably a controller, and another transmission member 19, preferably another controller , downstream.
  • the transmission members 15 and 19 are connected in parallel.
  • the setpoint-actual value comparison 23 outputs a regulator input variable 24, which likewise serves as the input variable of the transmission element 15 and of the further transmission element 19.
  • In the actual size 13 is in particular an actual angle of the steering system 1, in a known manner to the actuator 1 1 and / or to the electric servomotor 7 of the actuator 1 1 and / or at the downstream remaining
  • Steering system 1 can be measured and / or determined.
  • the transfer member 15 and the further transfer member 19 is a part of the controller block 10, a changeover switch 25 connected downstream.
  • the changeover switch 25 is dependent on a switching variable 18 either a generated by the transfer member 15 control variable 14 or generated by the further transfer member 19 further control variable 14 to the subordinate control circuit 21 of the actuator 1 1 on.
  • the control variable 14 is in particular a desired torque for
  • the control variable 14 is set by means of the subordinate control circuit 21, wherein the actuator 1 1 via the electrical
  • Lenkierestange 5 of the steering system 1 acts, in particular an angle of
  • Steering gear 8 and / or a position of the steering rack 5 provides.
  • the monitoring member 17 receives at least three input variables, the target size 12, the actual size 13 and the control variable 14. Depending on at least these three variables, the monitoring member 17 can determine a plausibility variable 16. As long as this plausibility variable 16 fulfills a predetermined or specifiable plausibility criterion 20, the changeover switch 25 is set by means of the switching variable 18 output by the monitoring member 17 such that the transmission member 15 controls the downstream transmission elements by means of the control variable 14. In the event that the plausibility criterion 20 is not met, the monitoring member 17 switches by means of the switching variable 18 and thereby controlled changeover switch 25 the
  • Regulator block 10 from the transmission member 15 to the further transmission member 19th around.
  • the monitoring member 17 thus controls by means of the switching variable 18, the changeover switch 25 and thereby affects the controller block 10, in particular a transmission behavior of the controller block 10th
  • this non-plausible output can thereby be corrected autonomously, in particular by a corresponding correct output of the further control variable 14 of the further
  • Control variable 14 in terms of accessibility of the control variable 14, in particular a derived therefrom desired position and / or a desired angle of the steering system 1, which can be switched in case of deviations due to systematic software errors in a timely manner to the redundant further transmission member 19, so in the sense a fallback level in each case a reaching the predetermined target angle or the predetermined rack position of the steering rack 5 can be ensured.
  • the target size 12 is provided, in particular the the the target size 12
  • Regulator block 10 downstream transmission elements with respect to a desired angle and / or a desired rack position of the steering rack 5 controls.
  • the control variable 14 for controlling the actuator 1 1 is calculated in a control module, in particular the transmission member 15, which is in particular a desired torque, which in the subordinate
  • an expected adjustment speed is calculated, in particular by means of an evaluation of a chronological progression of the control variable 14, in particular of the setpoint torque, with knowledge of mechanical variables of the underlying steering system 1. This is preferably done via a calculation by means of a
  • Equation of motion but can also be done by alternative methods.
  • a corresponding manipulated variable of the subordinate comprises a corresponding manipulated variable of the subordinate crizriese 21 for the actuator or the actuator 1 1 of the subordinate
  • Control circuit 21 usually a motor torque of the electric servo motor 7, are monitored. This can be done in a known manner based on a

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Überwachen eines Reglerblocks (10) zur Ansteuerung eines Stellantriebs (11), insbesondere eines Stellantriebs eines Lenksystems (1) vorgeschlagen. Um systematische Softwarefehler zu überwachen und automatisch zu korrigieren, wird das Verfahren mit - Vorgeben einer auf den Reglerblock wirkenden Sollgröße (12), - Ermitteln einer an dem Stellantrieb auftretenden Istgröße (13), - Ermitteln einer Steuergröße (14) des Reglerblocks in Abhängigkeit der Sollgröße (12) und der Istgröße (13) mittels eines in den Reglerblock (10) geschalteten Übertragungsglieds, - Ermitteln einer Plausibilitätsgröße (16) in Abhängigkeit der Sollgröße (12), der Istgröße (13) und der Steuergröße (14) mittels eines den Reglerblock (10) beeinflussenden Überwachungsglieds, - Umschalten des Reglerblocks mittels des Überwachungsglieds (17) von dem Übertragungsglied (15) des Reglerblocks auf ein zu dem Übertragungsglied redundantes und von diesem unabhängiges weiteres Übertragungsglied (19) des Reglerblocks, falls die Plausibilitätsgröße (16) ein Plausibilitätskriterium nicht erfüllt, durchgeführt.

Description

Titel der Erfindung
Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen eines Reglerblocks zum Ansteuern eines Stellantriebs, insbesondere eines Stellantriebs eines Lenksystems
Beschreibungsteil
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Überwachen eines Reglerblocks zur Ansteuerung eines Stellantriebs, insbesondere eines Stellantriebs eines Lenksystems, ein verfahrensgemäßes Steuergerät sowie ein Verfahrens- und/oder
vorrichtungsgemäßes Lenksystem.
Bekannt sind Verfahren zum Steuern und/oder Regeln eines Stellantriebs eines
Lenksystems. Es besteht die Möglichkeit, solche Lenksysteme in Kraftfahrzeugen zu verwenden, insbesondere in Kraftfahrzeugen, die über Lenkeingriffe vornehmende Assistenzsysteme verfügen. An derartig verwendete Lenksysteme werden besonders hohe Sicherheitsanforderungen gestellt. Dazu ist es beispielsweise bekannt, einen Regelkreis eines Stellantriebes eines Lenksystems zu überwachen und abhängig von der Überwachung in einen steuernden Betriebszustand umzuschalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zum Überwachen und gegebenenfalls autonomen Korrigieren von in einem zumindest halbautomatischen Fahrbetrieb eines Kraftfahrzeugs mittels eines Lenksystems gestellten
Lenkbewegungen zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt eine Überwachung eines Reglerblocks in Abhängigkeit einer Sollgröße, einer Istgröße und einer Steuergröße mittels eines dem Reglerblock des Lenksystems parallel geschalteten Überwachungsglieds. Das
Überwachungsglied kann mittels einer Schaltgröße, insbesondere Schaltbefehls, ein Verhalten des Reglerblocks beeinflussen. Der Reglerblock kann mittels des Überwachungsgliedes, insbesondere mittels der von dem Überwachungsglied ausgebbaren Schaltgröße, von einem ersten Übertragungszustand in einen zweiten Übertragungszustand umgeschaltet werden. Dadurch kann ein Übertragungsglied des Reglerblocks, insbesondere ein Regler des Reglerblocks, dessen Ausgangsgröße, insbesondere anhand einer Plausibilitätsgröße, überwachbar ist, vorteilhaft aus dem Reglerblock herausgeschaltet und durch ein weiteres, insbesondere redundantes oder diversitäres, Übertragungsglied ersetzt werden. Dies erfolgt insbesondere falls das erste Übertragungsglied fehlerhaft ist oder eine fehlerhafte Steuergröße ausgibt. Das weitere Übertragungsglied ist insbesondere dem Übertragungsglied parallel geschaltet, wobei Ausgänge des Übertragungsgliedes und des weiteren Übertragungsgliedes mittels eines Wechselschalters, der von dem Übertragungsglied ansteuerbar ist, wahlweise auf ein nachgeschaltetes Übertragungsglied geschaltet werden können. Dadurch ist es möglich, gegebenenfalls unplausible Werte des überwachten
Übertragungsgliedes durch Herausschalten desselben nicht mehr für nachfolgende Übertragungsglieder zu verwenden. Vielmehr kann stattdessen das weitere
Übertragungsglied, bei dem es sich vorzugsweise ebenfalls um einen Regler handelt, für die Ansteuerung der nachfolgenden Übertragungsglieder verwendet werden.
Dadurch können etwaige unplausible Ausgaben des Übertragungsgliedes mittels des Eingriffes des Überwachungsgliedes autonom korrigiert werden, nämlich durch die entsprechende Ausgabe des weiteren Übertragungsgliedes. Das weitere
Übertragungsglied weist bevorzugt einen redundanten Algorithmus zu dem
Übertragungsglied auf, ist insbesondere also redundant ausgelegt, insbesondere identisch zu dem Übertragungsglied ausgelegt und/oder programmiert. Besonders bevorzugt ermitteln das Übertragungsglied und das weitere Übertragungsglied parallel entsprechende Ausgangsgrößen, wobei abhängig von dem Schaltzustand des von dem Überwachungsglied angesteuerten Wechselschalters lediglich einer der Werte zur weiteren Steuerung verwendet wird. Das Übertragungsglied und das weitere
Übertragungsglied können dazu parallel mit einer identischen Eingangsgröße angesteuert werden. Gemäß einer Alternative wird die Plausibilitätsgröße in
Abhängigkeit der Sollgröße, der Istgröße und der Steuergröße mittels des den
Reglerblock des Lenksystems beeinflussenden Überwachungsglieds ermittelt. Mittels der Plausibilitätsgröße kann der Reglerblock hinsichtlich eines vorgegebenen oder vorgebbaren Plausibilitätskriteriums überwacht werden. Dazu ist es möglich, das vorab beschriebene Umschalten dann vorzunehmen, falls die Plausibilitätsgröße das Plausibilitätskriterium nicht oder nicht mehr erfüllt beziehungsweise das
Übertragungsglied solange eingeschaltet zu lassen wie die Plausibilitätsgröße das Plausibilitätskriterium erfüllt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgen ein Ermitteln einer erwarteten Reaktion des Stellantriebs auf eine von dem Übertragungsglied
ausgegebene Änderung der Steuergröße mittels des Überwachungsglieds , ein Vorgeben einer maximalen Reaktionszeit, innerhalb der die Reaktion innerhalb einer Toleranz erfolgen soll, ein Ermitteln einer erwarteten Reaktionszeit der erwarteten Reaktion und ein Umschalten des Reglerblocks, falls die erwartete Reaktionszeit die maximale Reaktionszeit überschreitet. Dadurch kann ein mechanisches
Übertragungsverhalten bzw. eine Folgegeschwindigkeit der den Übertragungsgliedern des Reglerblocks nachgeschalteten Übertragungsglieder berücksichtigt werden. Dabei handelt es sich insbesondere um den Stellantrieb sowie die von diesem angetriebenen Komponenten des Lenksystems, insbesondere ein Getriebe und eine Zahnstange. Es kann also plausibilisiert werden, ob mittels des Übertragungsgliedes, insbesondere des Reglers, ein derart schneller Regeleingriff generiert wird, dem die nachgeschalteten Übertragungsglieder mechanisch bzw. kinematisch nicht ausreichend schnell folgen könnten. Insbesondere ist die Programmierung des Übertragungsgliedes bzw. des weiteren Übertragungsgliedes so ausgelegt, dass die nachfolgenden
Übertragungsglieder innerhalb einer gewissen Zeit und/oder Toleranz folgen können und/oder eine entsprechende zwischen einer Führungsgröße und einer Regelgröße an den nachfolgenden Übertragungsgliedern auftretende Differenz unterhalb einer Schwelle bleibt. Es ist möglich, mittels des Überwachungsgliedes genau dies zu plausibilisieren und bei einer Überschreitung auf einen systematischen Softwarefehler zu schließen. Um diesen zu korrigieren, kann vorteilhaft mittels der Beeinflussung beziehungsweise der Einwirkung des Überwachungsgliedes auf den Reglerblock von dem Übertragungsglied auf das weitere Übertragungsglied umgeschaltet werden. Die Plausibilitätsgröße kann die erwartete Reaktionszeit und/oder die Differenz und das Plausibilitätskriterium entsprechend die vorgegebene oder vorgebbare maximale Reaktionszeit und/oder die für die Differenz vorgegebene oder vorgebbare Schwelle aufweisen. Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird die erwartete Reaktion ausgehend von der Istgröße im Vergleich zu der aktuell ausgegebenen Sollgröße des Übertragungsgliedes ermittelt. Ausgehend von der Istgröße kann insbesondere ein Abstand zu der zu stellenden Sollgröße und/oder sich daraus ergebende abgeleitete Größen in die Berechnungen des Überwachungsgliedes einfließen. Für den Fall, dass ein Abstand und/oder eine Zeit zur Überbrückung des Abstandes zu groß ist, um innerhalb einer vorgegebenen Toleranz und/oder Zeit den entsprechenden Stelleingriff durchzuführen, kann auf ein unplausibles Verhalten des Übertragungsgliedes, insbesondere des Reglers, geschlossen werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens erfolgt ein Ermitteln der erwarteten Reaktion mittels eines mechanischen Modells des Stellantriebs und/oder des diesem nachgeschalteten übrigen Lenksystems. Es können also bekannte mechanische Größen des zugrundeliegenden Lenksystems in die Plausibilisierung eingehen.
Vorzugsweise kann eine Berechnung mittels einer Bewegungsgleichung des
Lenksystems erfolgen. Alternativ oder zusätzlich können jedoch auch beliebige andere Methoden verwendet werden.
Besonders bevorzugt erfolgt ein Ermitteln der erwarteten Reaktion als eine berechnete erwartete Verstellgeschwindigkeit des Stellantriebs. Die erwartete
Verstellgeschwindigkeit kann vorzugsweise in Kenntnis von mechanischen Größen des Lenksystems, insbesondere einer Bewegungsgleichung des Lenksystems, ermittelt werden. Insbesondere kann dies durch eine Auswertung eines zeitlichen Verlaufs der Steuergröße, vorzugsweise eines Sollmoments der Steuergröße, des Stellantriebs erfolgen.
Bei dem Verfahren werden bevorzugt eine Ist-Position des Stellantriebs in Abhängigkeit der Istgröße und eine Soll-Position des Stellantriebs in Abhängigkeit der Steuergröße des Übertragungsgliedes ermittelt. Darauf basierend wird die Reaktionszeit ausgehend von der Ist-Position zu der Soll-Position mit der erwarteten Verstellgeschwindigkeit ermittelt. Bei der Position des Stellantriebes kann es sich um eine translatorische Position einer Zahnstange und/oder eines Lenkwinkels des Lenksystems handeln. Entsprechend kann es sich bei der Verstellgeschwindigkeit um eine translatorische Geschwindigkeit oder eine Winkelgeschwindigkeit handeln. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird ein unterlagerter
Regelkreis zum Regeln des Stellantriebs mittels der Steuergröße gesteuert. Die
Steuergröße dient als Eingangsgröße beziehungsweise Führungsgröße des
unterlagerten Regelkreises. Der Stellantrieb kann über einen eigenen Regelkreis verfügen, insbesondere über einen feldorientierten Regelkreis mit einer
Raumzeigepulsweitenmodulation. Aufgrund der Überwachung mittels des
Übertragungsgliedes kann die Eingangsgröße des unterlagerten Regelkreises plausibilisiert und gegebenenfalls durch das Umschalten autonom korrigiert werden.
Bevorzugt erfolgt ein Ermitteln der Steuergröße als Soll-Moment des unterlagerten Regelkreises des Stellantriebs. Mittels des unterlagerten Regelkreises kann also plausibilisiert ein im Reglerblock ermitteltes und plausibilisiertes gewünschtes Moment gestellt werden. Der Stellantrieb kann auf ein entsprechendes Getriebe und diesem nachgeschaltet auf die Zahnstange des Lenksystems wirken.
Außerdem erfolgt bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ein Ermitteln der Steuergröße nach dem Umschalten mittels eines zu dem
Übertragungsglied redundanten Algorithmus des weiteren Übertragungsgliedes. Es ist denkbar, die Algorithmen des Übertragungsgliedes und des weiteren
Übertragungsgliedes identisch auszulegen und parallel mit derselben Eingangsgröße zu betreiben. Vorteilhaft kann dadurch, falls ein systematischer Softwarefehler auftritt, dieser durch das Umschalten korrigiert werden. Alternativ ist es denkbar, den
Algorithmus des weiteren Übertragungsgliedes zwar redundant, jedoch nicht identisch auszulegen. Dadurch ist es möglich, etwaige durch eine identische Programmierung auftretende systematische Softwarefehler auszuschließen. In diesem Fall ist es also nicht möglich, dass das Übertragungsglied und das weitere Übertragungsglied durch identisches paralleles Rechnen in einen identischen Fehlerzustand gelangen. Ferner ist es alternativ möglich, das Übertragungsglied und das weitere Übertragungsglied zwar redundant und identisch auszulegen, jedoch das in Reserve gehaltene weitere
Übertragungsglied zu einem unterschiedlichen Zeitpunkt und/oder regelmäßig in gewissen Zeitpunkten neu zu starten. Darüber hinaus wird bevorzugt die Änderung als ein zeitlicher Verlauf der Steuergröße ermittelt. Vorteilhaft kann kontinuierlich die Steuergröße in Form des zeitlichen Verlaufs überwacht werden. Insbesondere ist es denkbar, Ableitungen des zeitlichen Verlaufs und/oder eine Steigung des zeitlichen Verlaufs zu berücksichtigen, um darauf basierend Rückschlüsse für das mögliche Führungsverhalten des nachgeschalteten unterlagerten Regelkreises zu ziehen bzw. den zeitlichen Verlauf als solches hinsichtlich des
Übertragungsverhaltens der nachgeschalteten Übertragungsglieder zu plausibilisieren.
Außerdem erfolgt bei einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens ein Überwachen des weiteren Übertragungsgliedes nach dem Umschalten mittels des Überwachungsgliedes. Der Reglerblock wird mittels des Wechselschalters in Abhängigkeit eines Signals des Überwachungsgliedes von dem Übertragungsglied auf das weitere Übertragungsglied umgeschaltet. Das Lenksystem befindet sich dadurch in einer Rückfallebene, die in jedem Fall ein Erreichen eines vorgeschriebenen Sollwinkels und/oder einer Soll- Position der nachgeschalteten Übertragungsglieder, insbesondere der Zahnstange des Lenksystems, sicherstellt. Vorteilhaft kann auch in der Rückfallebene analog des vorab Beschriebenen die Überwachung des Reglerblocks, also die Überwachung des weiteren Übertragungsgliedes mittels des Überwachungsgliedes erfolgen. Für den Fall, dass auch das weitere Übertragungsglied eine unplausible Ausgangsgröße liefert, ist es denkbar, falls das Übertragungsglied wieder eine plausible Ausgangsgröße liefert, auf dieses zurückzuschalten oder gegebenenfalls in eine weitere Rückfallebene bzw.
Notfallebene zu wechseln, bei der das Lenksystem beispielsweise in einen manuellen Modus geschaltet wird, insbesondere sämtliche Regelkreise abgeschaltet werden und lediglich ein Lenken mittels eines mechanischen Durchgriffs möglich ist.
Ferner erfolgt bei einer bevorzugten Ausführungsform eine Überwachung des
unterlagerten Regelkreises. Diese kann mittels eines separaten Überwachungsgliedes oder gegebenenfalls mittels des Überwachungsgliedes ebenfalls durchgeführt werden. Vorteilhaft können also der Reglerblock sowie die diesem nachgeschalteten
Übertragungsglieder bis zu der mechanischen Ausgangsgröße des Stellantriebes überwacht, plausibilisiert und/oder autonom korrigiert werden.
Die Aufgabe ist außerdem durch ein Steuergerät zum Steuern eines vorab
beschriebenen Stellantriebs gelöst. Das Steuergerät ist eingerichtet, programmiert und/oder ausgelegt zum Durchführen eines vorab beschriebenen Verfahrens. Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.
Die Aufgabe ist schließlich durch ein Lenksystem mit einem vorab beschriebenen Steuergerät und/oder eingerichtet, programmiert, ausgelegt und/oder konstruiert zum Durchführen eines vorab beschriebenen Verfahrens gelöst. Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Lenksystems in einem Fahrzeug, mit einem Lenksteuergerät,
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines überwachten Reglerblocks zur Ansteuerung eines
Stellantriebs des in Fig. 1 gezeigten Lenksystems.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Das in Fig. 1 dargestellte Lenksystem 1 für ein Fahrzeug umfasst ein Lenkrad 2, eine Lenkspindel bzw. -welle 3, ein Lenk- bzw. Getriebegehäuse 4 und ein Lenkgestänge mit einer Lenkzahnstange 5, über die eine Lenkbewegung auf die lenkbaren Räder 6 des Fahrzeugs übertragen wird. Das Getriebegehäuse 4 nimmt ein Lenkgetriebe 8 mit einem Lenkritzel und der Lenkzahnstange 5 auf, wobei das Lenkritzel drehfest mit der Lenkwelle 3 verbunden ist und mit der Lenkzahnstange 5 kämmt.
Der Fahrer gibt über das Lenkrad 2, mit dem die Lenkwelle 3 fest verbunden ist, einen Lenkwinkel ÖL vor, der im Lenkgetriebe 8 im Getriebegehäuse 4 auf die
Lenkzahnstange 5 des Lenkgestänges übertragen wird, woraufhin sich an den lenkbaren Rädern 6 ein Radlenkwinkel öv einstellt.
Zur Unterstützung des vom Fahrer aufgebrachten Handmoments dient ein elektrischer Servomotor 7, über den ein Servomoment in das Lenkgetriebe 8 eingespeist werden kann. Anstelle eines elektrischen Servomotors kann auch eine hydraulische Unterstützungseinrichtung vorgesehen sein, beispielsweise eine Hydraulikpumpe, die durch einen Verbrennungsmotor angetrieben wird und ein hydraulisches Lenksystem speist.
Der elektrische Servomotor 7 wird über Stellsignale eines Lenksteuergerätes 9 angesteuert, in dem Sensorsignale eines Lenkwinkelsensors verarbeitet werden. Des Weiteren können auch die Signale eines Lenkmomentsensors in dem Lenksteuergerät 9 verarbeitet werden.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines Reglerblocks 10 des in Fig. 1 gezeigten
Lenksystems 1 .
Dem Reglerblock 10 ist ein elektrischer Servomotor 7 nachgeschaltet, der Teil eines Stellantriebs 1 1 ist. Der Stellantrieb 1 1 weist zur Ansteuerung des elektrischen
Servomotors 7 einen unterlagerten Regelkreis 21 auf. Der unterlagerte Regelkreis 21 weist insbesondere eine feldorientierte Regelung mit einer
Raumzeigerpulsweitenmodulation auf. Bevorzugt ist der unterlagerte Regelkreis 21 mittels in Fig. 2 nicht näher dargestellten Mitteln überwacht. Insbesondere kann dieser von einer feldorientierten Regelung auf eine feldorientierte Steuerung umgeschaltet werden, insbesondere für den Fall, dass unplausible Werte innerhalb des unterlagerten Regelkreises 21 auftreten.
Der Reglerblock 10 erhält als Eingangsgröße eine Sollgröße 12. Diese Sollgröße 12 wird insbesondere von einem Fahrzeugbus 22 eines in Fig. 2 nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs, das das Lenksystem 1 aufweist, bereitgestellt. Die Sollgröße 12 wird einem Sollwert-Istwert-Vergleich 23 übergeben. Außerdem wird die Sollgröße 12 des Reglerblocks 10 einem dem Reglerblock 10 parallel bzw. nebengeschalteten
Überwachungsglied 17 übergeben. Bei der Sollgröße 12 handelt es sich insbesondere um einen Sollwinkel des Lenksystems 1 .
Die Sollgröße 12 wird außerdem dem Überwachungsglied 17 als Eingangsgröße übergeben. Dem Sollwert-Istwert-Vergleich 23, der insbesondere eine Differenz zwischen einer an dem elektrischen Servomotor 7 abgreifbaren und/oder messbaren Istgröße und der Sollgröße 12 bildet, sind ein Übertragungsglied 15, vorzugsweise ein Regler, und ein weiteres Übertragungsglied 19, vorzugsweise ein weiterer Regler, nachgeschaltet. Die Übertragungsglieder 15 und 19 sind parallel geschaltet. Der Sollwert-Istwert-Vergleich 23 gibt eine Reglereingangsgröße 24 aus, die gleichermaßen als Eingangsgröße des Übertragungsgliedes 15 und des weiteren Übertragungsgliedes 19 dient. Bei der Istgröße 13 handelt es sich insbesondere um einen Ist-Winkel des Lenksystems 1 , der auf bekannte Art und Weise an dem Stellantrieb 1 1 und/oder an dem elektrischen Servomotor 7 des Stellantriebs 1 1 und/oder an dem nachgeschalteten übrigen
Lenksystem 1 gemessen und/oder ermittelt werden kann.
Dem Übertragungsglied 15 und dem weiteren Übertragungsglied 19 ist als Teil des Reglerblocks 10 ein Wechselschalter 25 nachgeschaltet. Der Wechselschalter 25 gibt abhängig von einer Schaltgröße 18 wahlweise eine von dem Übertragungsglied 15 erzeugte Steuergröße 14 oder eine von dem weiteren Übertragungsglied 19 erzeugte weitere Steuergröße 14 an den unterlagerten Regelkreis 21 des Stellantriebs 1 1 weiter. Bei der Steuergröße 14 handelt es sich insbesondere um ein Soll-Moment zur
Ansteuerung des Stellantriebs 1 1 . Die Steuergröße 14 wird mittels des unterlagerten Regelkreises 21 gestellt, wobei der Stellantrieb 1 1 über das dem elektrischen
Servomotor 7 nachgeschaltete Lenkgetriebe 8 des Lenksystems 1 auf die
Lenkzahnstange 5 des Lenksystems 1 wirkt, insbesondere einen Winkel des
Lenkgetriebes 8 und/oder eine Position der Lenkzahnstange 5 stellt.
Das Überwachungsglied 17 erhält zumindest drei Eingangsgrößen, die Sollgröße 12, die Istgröße 13 und die Steuergröße 14. In Abhängigkeit zumindest dieser drei Größen kann das Überwachungsglied 17 eine Plausibilitätsgröße 16 ermitteln. Solange diese Plausibilitätsgröße 16 ein vorgegebenes oder vorgebbares Plausibilitätskriterium 20 erfüllt, ist mittels der von dem Überwachungsglied 17 ausgegebenen Schaltgröße 18 der Wechselschalter 25 so eingestellt, dass das Übertragungsglied 15 mittels der Steuergröße 14 die nachgeschalteten Übertragungsglieder steuert. Für den Fall, dass das Plausibilitätskriterium 20 nicht erfüllt ist, schaltet das Überwachungsglied 17 mittels der Schaltgröße 18 und dem dadurch angesteuerten Wechselschalter 25 den
Reglerblock 10 von dem Übertragungsglied 15 auf das weitere Übertragungsglied 19 um. Das Überwachungsglied 17 steuert also mittels der Schaltgröße 18 den Wechselschalter 25 und beeinflusst dadurch den Reglerblock 10, insbesondere ein Übertragungsverhalten des Reglerblocks 10.
Für den Fall einer nichtplausiblen Ausgabe des Übertragungsgliedes 15 kann dadurch diese nichtplausible Ausgabe autonom korrigiert werden, insbesondere durch eine entsprechende korrekte Ausgabe der weiteren Steuergröße 14 des weiteren
Übertragungsgliedes 19. Vorteilhaft wird eine Güte der Ansteuerung bzw. der
Steuergröße 14 im Hinblick auf eine Erreichbarkeit der Steuergröße 14, insbesondere einer daraus ableitbaren Soll-Position und/oder eines Soll-Winkels des Lenksystems 1 betrachtet, wobei bei Abweichungen durch systematische Softwarefehler rechtzeitig auf das redundante weitere Übertragungsglied 19 umgeschaltet werden kann, sodass im Sinne einer Rückfallebene in jedem Fall ein Erreichen des vorgegebenen Soll-Winkels bzw. der vorgegebenen Zahnstangenposition der Lenkzahnstange 5 sichergestellt werden kann.
Als Eingangsgröße ist die Sollgröße 12 vorgesehen, die insbesondere die dem
Reglerblock 10 nachgeschalteten Übertragungsglieder hinsichtlich eines Soll-Winkels und/oder einer Soll-Zahnstangenposition der Lenkzahnstange 5 steuert. Abhängig von einer aktuellen Lage wird in einem Regelmodul, insbesondere dem Übertragungsglied 15, die Steuergröße 14 zur Ansteuerung des Stellantriebs 1 1 berechnet, bei dem es sich insbesondere um ein Soll-Moment handelt, welches in dem unterlagerten
Regelkreis 21 und/oder einem entsprechenden Ansteuermodul eingeregelt bzw.
eingestellt wird. In dem dem Reglerblock 10 zugeordneten Überwachungsglied 17 wird insbesondere mittels einer Auswertung eines zeitlichen Verlaufs der Steuergröße 14, insbesondere des Soll-Moments, mit Kenntnis von mechanischen Größen des zugrundeliegenden Lenksystems 1 eine zu erwartende Verstellgeschwindigkeit berechnet. Dies geschieht vorzugsweise über eine Berechnung mittels einer
Bewegungsgleichung, kann aber auch durch alternative Methoden erfolgen.
Ausgehend von einer aktuellen Position, also der Istgröße 13, von der die aktuelle Position ableitbar ist, und der Soll-Position, die aus der Steuergröße 14 ableitbar ist, wird über die berechnete erwartete Verstellgeschwindigkeit in dem Überwachungsglied 17 geprüft, ob die Soll-Position innerhalb einer gegebenen Toleranz und/oder innerhalb einer notwendigen Zeit erreicht werden kann. Ist dies nicht der Fall, kann vorteilhaft von einem systematischen Softwarefehler ausgegangen werden und die im Reglerblock stattfindende Regelung an einen redundanten Algorithmus übergeben werden, insbesondere wie in Fig. 2 dargestellt mittels des Wechselschalters 25 an das weitere Übertragungsglied 19. Insbesondere wird dieses bzw. das weitere Übertragungsglied 19 in analoger Art und Weise überwacht. Dazu kann auch die weitere Steuergröße 14, was in Fig. 2 nicht dargestellt ist, an das weitere Übertragungsglied 19 übergeben werden.
Alternativ oder zusätzlich kann eine entsprechende Stellgröße des unterlagerten Regelkriese 21 für den Aktuator bzw. den Stellantrieb 1 1 des unterlagerten
Regelkreises 21 , im Regelfall ein Motormoment des elektrischen Servomotors 7, überwacht werden. Dies kann auf bekannte Art und Weise auf Basis einer
Überwachung und gegebenenfalls Umschaltung auf ein redundantes Ansteuerkonzept erfolgen, insbesondere von einer feldorientierten Regelung im unplausiblen Fall hin zu einer feldorientierten Steuerung.
Lenksystem
Lenkrad
Lenkwelle
Getriebegehäuse
Lenkzahnstange
Vorderrad
elektrischer Servomotor
Lenkgetriebe
Steuergerät
Reglerblock
Stellantrieb
Sollgröße
Istgröße
Steuergröße
Übertragungsglied
Plausibilitätsgröße
Überwachungsglied
Schaltgröße
weiteres Übertragungsglied
Plausibilitätskriterium unterlagerter Regelkreis
Fahrzeugbus
Sollwert-Istwert-Vergleich
Reglereingangsgröße
Wechselschalter

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Überwachen eines Reglerblocks (10) zur Ansteuerung eines
Stellantriebs (1 1 ), insbesondere eines Stellantriebs (1 1 ) eines Lenksystems (1 ), mit:
Vorgeben einer auf den Reglerblock (10) wirkenden Sollgröße (12), Ermitteln einer an dem Stellantrieb (1 1 ) auftretenden Istgröße (13), Ermitteln einer Steuergröße (14) des Reglerblocks (10) in Abhängigkeit der Sollgröße (12) und der Istgröße (13) mittels eines in den Reglerblock (10) geschalteten Übertragungsglieds (15),
Überwachen des Reglerblocks (10) in Abhängigkeit der Sollgröße (12), der Istgröße (13) und der Steuergröße (14) mittels eines den Reglerblock (10) beeinflussenden Überwachungsglieds (17),
Umschalten des Reglerblocks (10) mittels des Überwachungsglieds (17) von dem Übertragungsglied (15) des Reglerblocks (10) auf ein zu dem Übertragungsglied (15) redundantes und von diesem unabhängiges weiteres Übertragungsglied (19) des Reglerblocks (10) in Abhängigkeit des Überwachens.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , mit:
Ermitteln einer erwarteten Reaktion des Stellantriebs (1 1 ) auf eine von dem Übertragungsglied (15) ausgegebene Änderung der Steuergröße (14) mittels des Überwachungsglieds (17),
Vorgeben einer maximalen Reaktionszeit, innerhalb der die Reaktion innerhalb einer Toleranz erfolgen soll,
Ermitteln einer erwarteten Reaktionszeit der erwarteten Reaktion, Umschalten des Reglerblocks (10), falls die erwartete Reaktionszeit die maximale Reaktionszeit überschreitet.
3. Verfahren nach Anspruch 2, mit:
Ermitteln der erwarteten Reaktion ausgehend von der Istgröße (13) zum Erreichen der aktuell ausgegebenen Sollgröße (12) des Übertragungsglieds
4. Verfahren nach Anspruch 3, mit:
Ermitteln der erwarteten Reaktion mittels eines mechanischen Modells des Stellantriebs (1 1 ) und/oder des diesem nachgeschalteten übrigen Lenksystems (1 ).
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, mit:
Ermitteln der erwarteten Reaktion als eine berechnete erwartete
Verstellgeschwindigkeit des Stellantriebs (1 1 ).
6. Verfahren nach Anspruch 5, mit:
Ermitteln einer Ist-Position des Stellantriebs (1 1 ) in Abhängigkeit der Istgröße (13),
Ermitteln einer Soll-Position des Stellantriebs (1 1 ) in Abhängigkeit der Steuergröße (14),
Ermitteln der erwarteten Reaktionszeit ausgehend von der Ist-Position zur Soll-Position mit der erwarteten Verstellgeschwindigkeit.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit:
Steuern eines unterlagerten Regelkreises (21 ) zum Regeln des Stellantriebs (1 1 ) mittels der Steuergröße (14).
8. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, mit:
Ermitteln der Steuergröße (14) als Soll-Moment des unterlagerten Regelkreises (21 ) des Stellantriebs (1 1 ).
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit:
Ermitteln der Steuergröße (14) nach dem Umschalten mittels eines zu dem Übertragungsglied (15) redundanten Algorithmus des weiteren
Übertragungsglieds (19).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 9, mit:
Ermitteln der Änderung als ein zeitlicher Verlauf der Steuergröße (14).
1 1 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit: Überwachen des weiteren Übertragungsglieds (19) nach dem Umschalten mittels des Überwachungsglieds (17).
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 1 1 , mit:
Überwachen des unterlagerten Regelkreises (21 ).
13. Steuergerät (9) zum Steuern eines Stellantriebs (1 1 ), eingerichtet, programmiert und/oder ausgelegt zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der
vorhergehenden Ansprüche.
14. Lenksystem (1 ) mit einem Steuergerät (9) nach Anspruch 13 und/oder ausgelegt, eingerichtet, programmiert und/oder konstruiert zum Durchführen eines
Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
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