转向装置转让专利

申请号 : CN201880083401.4

文献号 : CN111491852B

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相似专利:

发明人 : T.屈恩赫费尔M.韦伯S.K.韦伯

申请人 : 罗伯特·博世有限公司

摘要 :

本发明涉及一种特别是用于提供电转向辅助的转向装置,该转向装置具有至少一个主控制单元(10a‑e),该主控制单元在至少一种正常运行状态中设置用于控制至少一个电动机(12a‑e)的运行,并且该转向装置具有至少一个辅助控制单元(14a‑e),该辅助控制单元在至少一种故障运行状态中设置用于控制电动机(12a‑e)的运行,在该故障运行状态中出现所述主控制单元(10a‑e)的干扰和/或失效。本发明提出,所述主控制单元(10a‑e)能够独立于所述辅助控制单元(14a‑e)运行,并且所述辅助控制单元(14a‑e)在正常运行状态中处于被动运行模式中。

权利要求 :

1.转向装置、特别是用于提供电转向辅助的转向装置,该转向装置具有至少一个电动机(12a‑e),该转向装置具有至少一个主控制单元(10a‑e),该主控制单元在至少一种正常运行状态中设置用于控制所述电动机(12a‑e)的运行,并且该转向装置具有至少一个辅助控制单元(14a‑e),该辅助控制单元在至少一种故障运行状态中设置用于控制所述电动机(12a‑e)的运行,在该故障运行状态中出现所述主控制单元(10a‑e)的干扰和/或失效,其特征在于,所述主控制单元(10a‑e)能够独立于所述辅助控制单元(14a‑e)运行,并且所述辅助控制单元(14a‑e)在正常运行状态中处于呈静止运行模式和/或准备运行模式的形式的被动运行模式中,其中所述转向装置具有至少一个检验单元(20a、20b、20c、20e),所述检验单元至少设置用于在故障运行状态中根据所述辅助控制单元(14a‑e)的操控信号(52a)阻止所述电动机(12a‑e)通过所述主控制单元(10a‑e)运行。

2.根据权利要求1所述的转向装置,其特征在于,所述主控制单元(10a‑e)设置用于在所述正常运行状态中提供运行信号(50a),并且所述辅助控制单元(14a‑e)设置用于根据所述运行信号(50a)的消失来获取所述主控制单元(10a‑e)的干扰和/或失效。

3.根据权利要求2所述的转向装置,其特征在于,所述运行信号(50a)是不连续的信号,并且所述主控制单元(10a‑e)被设置用于以规则的时间间隔提供所述运行信号(50a)。

4.根据权利要求2或3所述的转向装置,其特征在于,所述主控制单元(10a‑e)被设置用于以至少1ms到/或至多100ms的时间间隔提供所述运行信号(50a)。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的转向装置,其特征在于,所述辅助控制单元(14a‑c)的计算功率小于所述主控制单元(10a‑c)的计算功率。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的转向装置,其特征在于,所述辅助控制单元(14a‑e)被设置用于在所述故障运行状态中如此运行电动机(12a‑e),从而实现所述电动机(12a‑e)的马达力矩的至少一个斜坡变化。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的转向装置,其特征在于,所述辅助控制单元(14d、

14e)设置用于在所述故障运行状态中如此运行所述电动机(12d、12e),从而能够产生所述电动机(12d、12e)的与正常运行状态等效的马达力矩。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的转向装置,其特征在于,所述转向装置包括至少一个用于运行所述电动机(12a‑e)的功率电子器件(16a‑e),其中,所述辅助控制单元(14a‑e)被设置用于在故障运行状态中操控所述功率电子器件(16a‑e)。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的转向装置,其特征在于,所述转向装置包括至少一个开关单元(18b),所述开关单元用于分离所述电动机(12b‑e)的至少一个相,其中所述辅助控制单元(14b‑e)被设置用于在故障运行状态中操控所述开关单元(18b‑e)。

10.转向系统(22a),其具有至少一个根据权利要求1至9中任一项所述的转向装置。

说明书 :

转向装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的转向装置。此外,本发明涉及一种根据权利要求11所述的转向系统。

背景技术

[0002] 从现有技术中已知具有呈伺服转向形式的电转向辅助的转向系统,其中,为了产生转向辅助而使用电动机。作为安全方案,例如在转向系统的电的和/或电子的组件故障时,通常使用机械备用模式,其设置用于,即使在转向辅助失效的情况下也能实现转向并且确保可控的且安全的运行。通过用高级别软件关闭主控制单元以控制电动机的运行和/或通过去激活与电动机连接的功率电子器件来实现向纯机械运行的切换。然而,突然切断转向辅助导致转向系统的转向把手上的大的力矩突变,这对于驾驶员来说可能是非常刺激性的并且提高事故风险。
[0003] 出于这种原因,例如在DE 10 2010 050 820 A1中提出,在主控制单元故障时借助于呈监控计算机形式的辅助控制单元来控制电动机的运行。辅助控制单元在这种情况下一方面用于在正常运行状态中监控主控制单元,另一方面用于在故障运行状态中操控电动机或功率电子器件。
[0004] 此外,DE 10 2008 048 952 A1公开了一种转向系统,所述转向系统具有用于操控功率电子器件的主控制单元并且具有附加的辅助控制单元,所述辅助控制单元在正常运行时用于监控和/或处理用于主控制单元的传感器数据并且在主控制单元故障时操控用于紧急运转的功率电子器件,以便避免硬性关断并且由此避免对于驾驶员的刺激。
[0005] 然而,辅助控制单元的双重功能在这两种情况下都导致计算耗费大提高并且同时限制灵活性以及运行安全性。

发明内容

[0006] 因此,本发明的任务特别是提供一种特别有效的转向装置,其在灵活性方面具有改善的特性。该任务通过权利要求1的特征部分的特征以及权利要求11的特征来解决,而本发明的有利的设计方案和改进方案可以从从属权利要求中获知。
[0007] 本发明涉及一种转向装置、特别是用于提供电转向辅助的转向装置,该转向装置具有至少一个主控制单元,该主控制单元在至少一种正常运行状态中设置用于控制至少一个电动机的运行,并且该转向装置具有至少一个辅助控制单元,该辅助控制单元在至少一种特别是与正常运行状态不同的故障运行状态中特别是至少暂时地设置用于控制电动机的运行,在该故障运行状态中出现主控制单元的干扰和/或失效。
[0008] 本发明提出,主控制单元特别是在正常运行状态中可以独立于辅助控制单元运行,并且辅助控制单元在正常运行状态中处于被动运行模式。通过这种设计方案尤其可以提高转向装置的灵活性。此外,尤其可以最小化计算耗费和/或简化控制算法。此外,能够有利地提高运行安全性,因为能够在所述故障运行状态中防止对于驾驶员的刺激。此外,可以有利地优化效率、特别是功率效率、控制效率、能量效率、结构空间效率和/或成本效率。
[0009] “转向装置”在上下文中特别是应当被理解为特别是车辆的并且优选机动车的转向系统的至少一部分、特别是子组件。在此,转向系统有利地构造为常规的转向系统,特别是具有机械的穿通部的转向系统,并且因此特别是与构造为线控转向系统的转向系统不同。此外,转向装置尤其也可以包括电动机。此外,转向装置可以包括其它构件和/或组件,像比如至少一个转向把手、至少一个优选设计为逆变器单元和/或输出级的功率电子器件(Leistungselektronik)和/或至少一个传感器单元,所述功率电子器件用于电动机的运行、特别是用于电动机的操控和/或供电,所述传感器单元用于检测电动机的转子位置和/或用于检测转向把手的转向角信息。此外,电动机特别是构造为伺服马达,有利地构造为无刷马达并且特别有利地构造为异步马达或者永久励磁同步马达。优选地,电动机在此是电助力转向装置的一部分并且尤其设置用于产生电转向辅助。
[0010] 电动机在此例如能够构造为六相、九相或十二相电动机。然而优选地提出,电动机构造为三相电动机和/或标准电动机。“设置”尤其应理解为专门地编程、设计和/或配备。“物体被设置用于特定的功能”尤其应该是指,所述物体在至少一种应用状态和/或运行状态中满足和/或实施这种特定的功能。
[0011] 此外,“控制单元”尤其应理解为如下一种电子单元,该电子单元具有信息输入、信息处理和信息输出。有利地,控制单元、特别是主控制单元和/或辅助控制单元还具有至少一个计算单元和/或处理器,例如呈微处理器形式的处理器、至少一个运行存储器、至少一个输入和/或输出器件、至少一个运行程序、至少一个控制例程、至少一个调节程序、至少一个计算例程和/或至少一个处理例程。主控制单元尤其包括用于控制电动机的运行的高级别软件。有利地,主控制单元设置用于,在正常运行状态中尤其通过操控功率电子器件来调整电动机的马达力矩并且优选调整电动机的辅助力矩。辅助控制单元尤其具有与主控制单元的作用连接并且尤其设置用于在故障运行状态中代替主控制单元并且承担对电动机的运行的控制。有利地,主控制单元在正常运行状态中并且辅助控制单元在故障运行状态中设置用于,为了控制电动机的运行,至少部分地使用同一和/或相同的、特别是现有的组件和连接线路并且优选运行电动机的同一相。此外,辅助控制单元优选可以独立于主控制单元运行。特别地,辅助控制单元至少并且有利地仅仅设置用于,在故障运行状态中,特别是通过操控功率电子器件来改变和/或变化电动机的马达力矩并且优选改变和/或变化电动机的辅助力矩。在使用三相电动机的情况下,通过借助于主控制单元和辅助控制单元控制电动机,在此尤其能够实现冗余并且有利地实现虚拟的6相运行或2x3相运行。此外,辅助控制单元优选至少设置用于启动和/或提供紧急运转和/或紧急运行。此外,主控制单元和/或辅助控制单元有利地集成到转向装置的控制器中。
[0012] 此外,“主控制单元的干扰和/或失效”尤其应理解为主控制单元本身和/或与主控制单元配合作用的外围组件(像比如能量供应装置)的干扰和/或失效,以及主控制单元的由此引起的干扰。此外,表述“主控制单元可独立于辅助控制单元运行”尤其应理解为,在正常运行状态中电动机的运行的控制通过主控制单元并且尤其独立于辅助控制单元进行。在这种情况下,主控制单元特别是构造为固有安全的并且特别是不设置用于监控辅助控制单元。类似地,表述“辅助控制单元可独立于主控制单元运行”尤其应理解为,在故障运行状态中电动机的运行的控制通过辅助控制单元并且尤其独立于主控制单元进行。在这种情况下,辅助控制单元特别是构造为固有安全的并且特别是不设置用于监控主控制单元。此外,“被动运行模式”尤其应理解为尤其节能的静止运行模式和/或尤其节能的准备运行模式,在其中辅助控制单元尤其未运行和/或不起作用并且尤其不承担主动功能。
[0013] 此外提出,主控制单元被设置用于在正常运行状态中提供运行信号、特别是运行状态并且特别是无线地、像比如光学地和/或感应地和/或有线地传输给辅助控制单元。辅助控制单元特别是被设置用于检测和/或分析运行信号。此外,辅助控制单元特别是被设置用于根据运行信号的消失来获取主控制单元的干扰和/或失效并且特别是启动与故障运行状态相关联的故障运行模式,在该故障运行模式中辅助控制单元被设置用于控制电动机的运行。优选地,主控制单元为此与辅助控制单元电连接。由此可以有利地简单地检测故障运行状态,特别是也在辅助控制单元处于被动运行模式中的运行状态中检测故障运行状态。此外,可以有利地放弃借助于辅助控制单元对主控制单元的计算密集的监控。
[0014] 运行信号例如可以是连续的信号。然而,尤其当运行信号是不连续的信号并且主控制单元设置用于以有规律的时间间隔提供运行信号时,能够实现特别高的能量效率。
[0015] 优选地,主控制单元被设置用于以至少1ms并且有利地至少5ms到/或至多100ms并且有利地至多50ms的时间间隔提供运行信号并且将其传输给辅助控制单元。由此,尤其能够提高运行安全性,确保故障运行状态的可靠的检测并且同时实现有利的能量效率。
[0016] 如果辅助控制单元的计算功率小于主控制单元的计算功率,则尤其可以减小用于辅助控制单元的附加成本。辅助控制单元的计算功率在此优选比主控制单元的计算功率要小至少10%,有利地要小至少25%,优选要小至少50%,特别优选要小至少75%。
[0017] 辅助控制单元尤其可以设置用于,在故障运行状态中这样运行、特别是锁止和/或制动电动机,从而实现电动机的马达力矩的、特别是辅助力矩的梯级形的减小并且尤其梯级形地减小转向辅助。然而,根据本发明的一种优选的设计方案提出,辅助控制单元设置用于,在故障运行状态中如此运行、特别是锁止和/或制动电动机,从而实现电动机的马达力矩的、特别是辅助力矩的至少一个斜坡变化(Ausrampen)。优选地,辅助控制单元在此设置用于,在故障运行状态中这样运行电动机,使得电动机的马达力矩、特别是辅助力矩连续地并且特别是不突然地减小。因此,优选地,连续地减小所提供的转向辅助,由此尤其能够实现有利地柔和地和/或不显眼地变换成纯机械运行并且能够防止对于驾驶员的刺激。
[0018] 在本发明的另一种设计方案中提出,辅助控制单元被设置用于在故障运行状态中如此运行电动机,从而可产生电动机的与正常运行状态等效的马达力矩、特别是辅助力矩。在此,辅助控制单元优选设置用于,使电动机在故障运行状态中以与主控制单元等效的方式这样运行,即,有利地可以提供全部的马达力矩、特别是辅助力矩。此外,辅助控制单元有利地设置用于,在故障运行状态中,尤其通过操控功率电子器件来调整电动机的马达力矩并且优选调整电动机的辅助力矩。为此,辅助控制单元尤其可以包括用于控制电动机的运行的高级别软件。由此,能够有利地进一步减少对于驾驶员的刺激,因为在故障运行状态中也能够提供转向辅助,所述转向辅助能够使驾驶员舒适地转向。此外,可以有利地提高运行安全性,因为不仅配属于主控制单元的控制路径而且配属于辅助控制单元的另一控制路径相互独立并且同时对于电动机的运行足够可靠。
[0019] 此外提出,转向装置包括至少一个功率电子器件、特别是前面已经提到的功率电子器件,以用于运行电动机,其中,辅助控制单元被设置用于,在故障运行状态中特别是间接地、像比如通过单独的驱动电子器件、或者有利地直接地操控功率电子器件。由此,尤其能够实现有利地高的运行安全性和/或提供有利地简单的控制算法。
[0020] 替代地或附加地提出,转向装置包括至少一个开关单元,所述开关单元用于分离电动机的至少一个相并且有利地用于选择性分离电动机的各个相,其中辅助控制单元设置用于在故障运行状态中特别是间接地或有利地直接地操控开关单元。有利地,开关单元在此包括多个开关元件,其中优选开关元件的数量与相的数量匹配,特别是使得开关元件中的恰好一个配属于电动机的每个相。此外,开关单元有利地在电路技术上布置在功率电子器件和电动机之间。由此可以有利地进一步降低辅助控制单元的计算功率,由此可以有利地提供具有用于最小的额外成本的最小的芯片组的辅助控制单元。
[0021] 此外提出,转向装置包括至少一个检验单元,例如另一个开关单元、电平转换器(Pegelumsetzer)、线路阻尼器、线路放大器和/或用于功率电子器件的单独的驱动电子器件,该检验单元至少设置用于在故障运行状态中根据辅助控制单元的操控信号通过主控制单元阻止电动机的运行。由此,尤其能够提高运行安全性,因为主控制单元在故障的情况下能够有利地与其余的组件分离。
[0022] 在此,转向装置不应限于上述应用和实施方式。特别地,为了履行这里所述的作用方式,转向装置可以具有与这里所提及的各个元件、构件和单元的数量不同的数量。

附图说明

[0023] 其它优点由以下附图说明给出。在附图中示出了本发明的实施例。附图、说明书和权利要求包含大量组合的特征。本领域技术人员也可以适宜地单独考虑这些特征并且总结出有意义的其它组合。
[0024] 其中示出:
[0025] 图1以简化的图示示出了具有转向装置的示例性的转向系统,
[0026] 图2示出了转向装置的电动机的操控的示意图,
[0027] 图3a‑b示出了电动机的马达力矩在故障运行状态中的斜坡变化的示例图,并且[0028] 图4‑7示出了用于提供电转向辅助的转向装置的其它实施例。

具体实施方式

[0029] 图1以简化的图示示出了示例性的转向系统22a。转向系统22a构造为具有机械穿通部的常规转向系统。此外,转向系统22a构造为电辅助转向系统并且因此具有电助力辅助。此外,转向系统22a设置用于在车辆(未示出)、尤其机动车中使用。
[0030] 转向系统22a在安装状态中与车辆的车轮24a具有作用连接并且设置用于影响车辆的行驶方向。
[0031] 转向系统22a包括转向装置。转向装置包括在当前情况下示例性地构造为方向盘的转向把手26a,该转向把手设置用于施加手动的转向力矩。转向把手26a因此用于引入转向预设值并且特别是用于特别是通过驾驶员手动地控制车辆的行驶方向。
[0032] 此外,转向装置具有如下转向传动机构28a,该转向传动机构在当前情况下构造为本身已知的齿条式转向传动机构。转向传动机构28a包括转向小齿轮30a和与转向小齿轮30a机械耦接的齿条32a。转向传动机构28a设置用于引起车轮24a的枢转运动和/或旋转运动并且尤其将转向预设值转换成车轮24a的转向运动。
[0033] 为了将转向把手26a与转向传动机构28a机械连接,转向装置此外包括转向柱34a。转向柱34a包括至少一个扭转元件(未示出)、在当前情况下特别是扭杆,其设置用于根据转向预设值旋转。
[0034] 此外,转向装置包括用于产生和/或提供转向辅助的以电的形式构造的辅助单元36a。辅助单元36a设置用于将辅助力矩引入到转向传动机构28a中并且辅助尤其由驾驶员施加的手动的转向力矩。
[0035] 为此,辅助单元36a包括在当前情况下特别是构造为永久励磁同步马达的电动机12a。电动机12a被构造为多相的、在当前情况下为三相的电动机。电动机12a与转向传动机构28a、特别是齿条32a处于作用连接之中。电动机12a被设置用于产生马达力矩、特别是辅助力矩。电动机12a在此是电助力转向的一部分并且尤其用于产生电转向辅助。然而原则上,电动机也能够构造为六相电动机或十二相电动机。
[0036] 此外,转向装置具有第一传感器单元38a。第一传感器单元38a包括至少一个例如构造为转矩传感器的角度传感器40a并且设置用于检测转向把手26a的转向角信息41a。在当前情况下,第一传感器单元38布置在扭转元件的区域中并且设置用于检测尤其与扭转元件相关联的、呈转矩信号形式的转向角信息41a。在此,转矩信号是指特别是由驾驶员施加的手动转向力矩的量度。然而有利地,第一传感器单元38a也可以具有至少两个角度传感器,由此尤其可以实现有利的冗余。
[0037] 此外,转向装置具有第二传感器单元42a。第二传感器单元42a包括至少一个转子位置传感器44a、46a并且在当前情况下有利地包括两个转子位置传感器44a、46a(尤其参见图2)。第二传感器单元42a布置在电动机12a的区域中并且设置用于检测电动机12a的转子位置信号47a。然而原则上,第二传感器单元也可以具有恰好一个转子位置传感器或至少三个转子位置传感器。
[0038] 此外,转向装置具有控制器48a。控制器48a具有与第一传感器单元38a、第二传感器单元42a和辅助单元36a的作用连接。控制器48a被设置用于操控电动机12a并且由此尤其用于尤其根据转向角信息41a和转子位置信号47a来调整马达力矩。
[0039] 图2示出了控制器48a的简化的示意性构造以及特别是用于操控电动机12a的简化的原理框图。
[0040] 转向装置包括主控制单元10a。主控制单元10a在当前情况下集成到控制器48a中。然而原则上,主控制单元也可以与控制器分开地构造。主控制单元10a包括至少一个例如呈微处理器的形式的处理器(未示出)。此外,主控制单元10a可以包括至少一个运行存储器(未示出)。此外,主控制单元10a包括至少一个存储在运行存储器中的运行程序,所述运行程序具有至少一个计算例程、至少一个控制例程和至少一个处理例程。主控制单元10a还具有与第一传感器单元38a和第二传感器单元42a、特别是转子位置传感器44a、46a的第一转子位置传感器44a的电连接。
[0041] 此外,转向装置包括本身已知的功率电子器件16a,该功率电子器件设计为输出级。功率电子器件16a在当前情况下集成到控制器48a中。但原则上功率电子器件也可以与控制器分开地构造。功率电子器件16a具有与主控制单元10a和电动机12a的电连接。功率电子器件16a布置在主控制单元10a和电动机12a之间。
[0042] 功率电子器件16a设置用于将能量源的脉动的整流的电压转换成相电流并且经由相应的中间分接头将所述相电流输送给电动机12a、特别是电动机12a的相应的相。但原则上也可考虑,取消功率电子器件或将功率电子器件集成到主控制单元和/或辅助控制单元中。
[0043] 在正常运行状态中,主控制单元10a设置用于控制电动机12a的运行。在此,主控制单元10a设置用于接收转向角信息41a和转子位置信号47a并且通过操控功率电子器件16a来调整电动机12a的马达力矩。
[0044] 因为转向系统是指对驾驶员和/或车辆引导具有直接影响的与安全相关的车辆组件,所以在故障运行状态中需要相应的安全方案,在所述故障运行状态中出现主控制单元10a自身和/或与主控制单元10a配合作用的外围组件、像比如能量供应装置的干扰和/或失效和主控制单元10a的由此引起的干扰。作为安全方案,例如可以使用机械备用模式,其至少包括转向把手26a、转向柱34a和转向传动机构28a并且也能够在转向辅助失效的情况下实现转向。然而,在切换到机械运行中时突然切断转向辅助导致转向把手26a上的高的力矩突变,这对于驾驶员来说可能是非常刺激性的并且提高事故风险。
[0045] 特别是为了在这种情况下防止对于驾驶员的刺激,转向装置包括辅助控制单元14a。辅助控制单元14a在当前情况下集成到控制器48a中。辅助控制单元14a包括至少一个例如呈微处理器的形式的处理器(未示出)。此外,辅助控制单元14a包括至少另一个运行存储器(未示出),所述运行存储器具有存储在所述另一个运行存储器中的另一个运行程序。
[0046] 辅助控制单元14a与主控制单元10a分开地构造。此外,辅助控制单元14a在结构上与主控制单元10a不同。辅助控制单元14a的计算功率在此比主控制单元10a的计算功率要小至少50%。但是原则上,辅助控制单元也可以与控制器分开地构造。此外,辅助控制单元的计算功率也可以与主控制单元的计算功率相同或几乎相同。
[0047] 辅助控制单元14a还具有与主控制单元10a和与功率电子器件16a的电连接。此外,辅助控制单元14a具有与第二传感器单元42a、特别是与转子位置传感器44a、46a的第二转子位置传感器44a的电连接。然而,辅助控制单元14a在当前情况下不与第一传感器单元38a电连接。然而原则上,辅助控制单元也可以具有与第一传感器单元的电连接,像比如在以下实施例中的一些实施例中所示出的那样。
[0048] 此外,辅助控制单元14a和主控制单元10a可彼此独立地运行。辅助控制单元14a在正常运行状态中处于纯被动运行模式中并且仅在故障运行状态中设置用于控制电动机12a的运行。在当前情况下,辅助控制单元14a设置用于在故障运行状态中代替主控制单元10a并且承担对电动机12a的运行的控制,以便启动紧急运转和/或紧急运行。辅助控制单元14a还设置用于,为了控制电动机12a的运行,至少部分地使用同一和/或相同的特别现有的组件和连接线路并且使电动机12a的与主控制单元10a相同的相运行。在使用三相电动机12a时,由此可以实现冗余并且有利地实现虚拟的6相运行或2x3相运行。在当前情况下,辅助控制单元14a设置用于,在故障运行状态中直接操控功率电子器件16a并且由此如此运行电动机12a,从而实现电动机12a的马达力矩、特别是辅助力矩的斜坡变化并且有利地阻尼转向把手26a上的转向运动。在此,尤其通过辅助控制单元14a连续地并且尤其不突然地降低电动机12a的马达力矩并且由此降低所提供的转向辅助,由此尤其能够实现有利地柔和地和/或不引人注意地切换到机械运行中并且能够防止对于驾驶员的刺激。
[0049] 为了获取主控制单元10a的故障运行状态、特别是干扰和/或失效,主控制单元10a设置用于在正常运行状态中提供运行信号50a并且特别是将其传输给辅助控制单元14a。运行信号50a在当前情况下是不连续的信号并且以1ms至100ms之间的有规律的时间间隔由主控制单元10a传输给辅助控制单元14a。在正常运行状态中尤其被动的辅助控制单元14a设置用于检测运行信号50a。在主控制单元10a干扰和/或失效的情况下,运行信号50a不再由主控制单元10a产生,从而辅助控制单元14a根据运行信号50a的消失来获取主控制单元10a的干扰和/或失效并且尤其可以启动与故障运行状态相关联的故障运行模式,在该故障运行模式中辅助控制单元14a承担对电动机12a的运行的控制。然而基本上,运行信号也可以对应于连续信号。
[0050] 此外,转向装置在此情况下包括检验单元20a。检验单元20a在当前情况下集成到控制器48a中。但是原则上检验单元也可以与控制器分开地构造。检验单元20a具有与辅助控制单元14a的电连接。此外,检验单元20a具有与主控制单元10a和功率电子器件16a的电连接。在当前情况下,检验单元20a布置在主控制单元10a和功率电子器件16a之间。检验单元20a例如可以被构造为开关单元、电平转换器、线路阻尼器、线路放大器和/或用于功率电子器件16a的单独的驱动电子器件。检验单元20a至少被设置用于在故障运行状态中根据辅助控制单元14a的操控信号52a阻止电动机12a通过主控制单元10a运行。在当前情况下,检验单元20a在此至少被设置用于将主控制单元10a与功率电子器件16a解耦,由此特别是可以提高运行安全性,因为主控制单元10a在故障的情况下可以与其余的组件分离。然而原则上,也可以考虑完全省去检验单元。此外,一个例如呈用于功率电子器件的驱动电子器件的形式的检验单元也可以集成到功率电子器件、主控制单元和/或辅助控制单元中。
[0051] 此外,转向装置和/或控制器48a可以包括其它构件和/或组件,像比如能量供应电路和/或用于分离电动机12a的至少一个相的开关单元。
[0052] 图3a和图3b分别示出电动机12a的马达力矩的示例性的变化曲线。纵坐标轴54a分别构造为标量轴并且以%为单位示出转向辅助的程度。横坐标轴56a分别构造为时间轴。曲线58a分别示出电动机12a的马达力矩。
[0053] 在图3a中,在时刻t1出现主控制单元10a的干扰和/或失效。接着,辅助控制单元14a设置用于,如此运行电动机12a,从而实现电动机12a的马达力矩的斜坡变化,从而持续地降低转向辅助。表征电动机12a的马达力矩的斜坡变化的持续时间T1在此在0.5s到5s之间。突出显示的区域表征转向辅助的突然丧失的区域(突然丧失辅助、sudden loss of assistance=sLoA)。
[0054] 图3b示出了图3a的替代方案。在这种情况下,在时刻t2出现主控制单元10a的干扰和/或失效。接着,辅助控制单元14a设置用于,如此运行电动机12a,从而实现电动机12a的马达力矩的梯级形的减小,从而梯级形地减小转向辅助。在当前情况下,辅助控制单元14a设置用于从时刻t2起将电动机12a的马达力矩并且因此将转向辅助在另一持续时间T2上减小到值x。
[0055] 另一个持续时间T2在此在3s到5s之间,该另一个持续时间特别是表征电动机12a的马达力矩减小到消失的马达力矩。值x处于最大马达力矩的15%到30%之间。即使在图3b中示例性地仅示出一个级,辅助控制单元也可以设置用于操控具有多个级的电动机,以便实现电动机的马达力矩的梯级形的减小。
[0056] 在图4至7中示出本发明的其它实施例。下面的说明和附图基本上限于实施例之间的区别,其中,关于相同地表示的构件、特别是关于具有相同的附图标记的构件原则上也可以参照其它实施例、特别是附图1至3b的附图和/或说明。为了区分这些实施例,字母a置于在图1至3b中的实施例的附图标记之后。在图4至7的实施例中,字母a通过字母b至e来代替。
[0057] 图4以更详细的图示示出了具有另一转向装置的、本发明的另一实施例。在图4的实施例后面加上字母b。
[0058] 在此,转向装置类似于前述实施例地包括主控制单元10b、辅助控制单元14b、电动机12b、功率电子器件16b、第一传感器单元38b、第二传感器单元42b以及检验单元20b,在当前情况下特别是呈用于功率电子器件16b的单独的驱动电子器件的形式的检验单元。
[0059] 此外,主控制单元10b具有到车辆总线系统70b上的附加连接。
[0060] 此外,转向装置在这种情况下包括开关单元18b。开关单元18b具有与辅助控制单元14b的电连接。此外,开关单元18b具有与功率电子器件16b和电动机12b的电连接。在前述情况下,开关单元18b布置在功率电子器件16b和电动机12b之间。开关单元18b被设置用于选择性地分离电动机12b的各个相。为此,开关单元18b包括多个开关元件(未示出),其中在当前情况下开关元件中的恰好一个配属于电动机12b的每个相。
[0061] 在这种情况下,辅助控制单元14b、特别是附加于或替代于操控功率电子器件16b地设置用于,在故障运行状态中操控开关单元18b并且由此如此运行电动机12b,从而实现电动机12b的马达力矩、特别是辅助力矩的至少一个斜坡变化。
[0062] 此外,在图4中还附加地示出了转向装置的能量供应电路60b。在这种情况下,主控制单元10b和功率电子器件16b与例如呈车载电网形式的能量源62b直接连接,并且辅助控制单元14b与同一能量源62b间接连接。为了将辅助控制单元14b连接到能量源62b,能量供应电路60b例如可以包括至少一个连接开关64b、至少一个电压调节器66b和/或至少一个电容器68。
[0063] 在图5中示出了本发明的另一个实施例。在图5的实施例后面加上字母c。图5的另一实施例与前述实施例的区别至少基本上在于转向装置的辅助控制单元14c与转向装置的功率电子器件16c的连接。
[0064] 在这种情况下,辅助控制单元14c至少为了控制电动机12c的运行而在故障运行状态中间接地与功率电子器件16c连接。
[0065] 为此,转向装置包括另一个检验单元72c,其布置在辅助控制单元14c和功率电子器件16c之间。所述另一个检验单元72c例如可以构造为开关单元、电平转换器、线路阻尼器、线路放大器和/或用于功率电子器件16c的单独的驱动电子器件。所述另一个检验单元72c设置成用于在故障运行状态中根据辅助控制单元14c的另一操控信号74c通过辅助控制单元14c实现和/或优化转向装置的电动机12c的运行,由此在主控制单元10c干扰和/或失效时可以实现特别高的运行安全性。有利地,所述另一个检验单元72c在此可以与特别是布置在主控制单元10c和功率电子器件16c之间的检验单元20c作为切换开关配合作用。检验单元20c和另一个检验单元72c在这种情况下用于通过主控制单元10c和辅助控制单元14c交替地操控功率电子器件16c。
[0066] 此外,辅助控制单元14c在该情况下设置用于,借助于连接线路76c检测在功率电子器件16c中的电流,由此能够实现至少暂时地调节电动机12c的马达力矩。
[0067] 在图6中示出了本发明的另一实施例。字母d置于图6的实施例后面。图6的另一实施例与前述实施例的区别至少基本上在于转向装置的辅助控制单元14d的设计方案。
[0068] 在这种情况下,辅助控制单元14d的计算功率与主控制单元10d的计算功率相同或几乎相同。辅助控制单元14d被设置用于在故障运行状态中代替主控制单元10d并且承担对电动机12d的运行的控制。在此,辅助控制单元14d设置用于在故障运行状态中操控功率电子器件16d并且由此如此运行电动机12d,从而能够产生电动机12d的与正常运行状态等效的马达力矩、特别是辅助力矩。因此,辅助控制单元14d被设置成在故障运行状态中以与主控制单元10d等效的方式运行电动机12d,并且确切而言使其如此运行,从而可以提供全部的辅助力矩。
[0069] 为此,辅助控制单元14d具有与第一传感器单元38d的电连接,该第一传感器单元用于检测转向把手的转向角信息、特别是转矩信号。
[0070] 图7示出本发明的另一实施例。字母e置于图7的实施例后面。
[0071] 在这种情况下,辅助控制单元14e同样被设置用于在故障运行状态中操控功率电子器件16e并且由此使电动机12e如此运行,从而能够产生电动机12e的与正常运行状态等效的马达力矩、特别是辅助力矩。不过,辅助控制单元14e在此设置用于直接操控功率电子器件16e。在此,用于功率电子器件16e的驱动电子器件(未示出)集成到辅助控制单元14e中。由此,也可以有利地利用单芯片解决方案一起覆盖用于作为故障路径的功率电子器件16e的驱动电子器件。
[0072] 此外,在这种情况下,主控制单元10e设置用于操控检验单元20e,由此可以进一步改善转向装置的灵活性和/或对于主控制单元10e的控制信号的检验。