WO2020173591A1 - Verfahren zum betrieb einer lenkungssteuervorrichtung zur ansteuerung einer elektrischen lenkung und lenkungssteuervorrichtung - Google Patents

Verfahren zum betrieb einer lenkungssteuervorrichtung zur ansteuerung einer elektrischen lenkung und lenkungssteuervorrichtung Download PDF

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control
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Julian Gronbach
Nico Spieth
Marcus Fuchs
Thomas Nierobisch
Matthias Rieger
Sandra Straub
Stefan Selzam
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Robert Bosch GmbH
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    • 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
    • B62D5/0484—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 for reaction to failures, e.g. limp home
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a steering control device for controlling an electric steering system and a steering control device.
  • the invention also relates to a steering system with such a steering control device and a vehicle with such a steering system.
  • DE 10 2010 050 820 A1 proposes to control operation of the steering system in the event of a fault in a primary arithmetic unit by means of a secondary arithmetic unit in the form of a monitoring computer, whereby a sudden jump in torque on the steering wheel can at least be reduced.
  • arithmetic units For this purpose, several arithmetic units are usually used, with a primary arithmetic unit controlling a normal operating state and in an error operating state in which a malfunction and / or failure of the primary arithmetic unit occurs, the primary arithmetic unit is replaced by a secondary arithmetic unit.
  • error-tolerant systems are known, for example, from DE 10 2015 003 194 A1 and / or DE 11 2015 001 283 T5.
  • the object of the invention is in particular to provide a method and a steering control device with improved properties with regard to operational safety.
  • the object is achieved by the features of claims 1, 9, 10 and 11, while advantageous embodiments and further developments of the invention can be found in the subclaims.
  • a method for operating a steering control device for the control of an electric steering system with the primary processing unit being replaced by a secondary processing unit and by means of the secondary processing unit in at least one fault operating state in which a malfunction and / or failure of a primary processing unit occurs
  • Arithmetic unit a control Kungsaktuatorik the electric steering is controlled in the manner of a control, and wherein in at least one normal operating state, in which in particular the primary arithmetic unit for controlling the steering actuator is provided, by means of the secondary arithmetic unit, a simulation unit wel che the steering actuators at least partially simulated and / or simulates, is controlled at least temporarily in the manner of a regulation, advantageously to keep the secondary processing unit in a standby mode and / or to check and / or monitor the functionality of the secondary processing unit, in particular over an entire operating range.
  • the primary processing unit is provided to control the steering actuators in the normal operating state in the manner of a regulation, while the secondary processing unit is provided in particular not to control the steering actuators in the normal operating state.
  • the secondary processing unit is preferably provided exclusively for controlling the simulation unit.
  • the primary computing unit and the steering actuators form a closed, real and / or primary control loop in the normal operating state, while the secondary computing unit and the simulation unit form a particularly closed, virtual and / or secondary control loop in the normal operating state.
  • the primary arithmetic unit is replaced in particular by the secondary arithmetic unit in such a way that the secondary arithmetic unit is integrated into the, in particular closed, real and / or primary control loop and consequently the secondary arithmetic unit and the steering actuators in the error operating state are, in particular, closed train a real control loop.
  • the secondary processing unit thus advantageously forms an, in particular redundant, fall-back level which, in particular, has increased availability compared to a solution known from the prior art.
  • the secondary processing unit in the event that the secondary processing unit is provided to control the simulation unit in the normal operating state in such a way that an operating point and / or operating range of the secondary processing unit is at least similar and / or advantageously identical to the primary processing unit, an advantageously smooth operation in the error operating state Transition from the primary computing unit to the secondary computing unit can be achieved.
  • this design can in particular increase operational reliability and create a so-called fail-safe system are provided, which is also available in the error operating state.
  • the secondary arithmetic unit can in particular be at least virtually activated, whereby the secondary arithmetic unit can advantageously be monitored for so-called “sleeping errors” during operation, preferably over the entire operating range of the secondary arithmetic unit.
  • a “steering control device” should be understood to mean in particular at least one part, in particular a subassembly, of a steering system which is intended to control the electric steering and in particular the steering actuators of the electric steering in at least one operating state.
  • the steering control device comprises the secondary processing unit and the simulation unit for this purpose.
  • the steering control device can also include the primary processing unit.
  • “electrical steering” should be understood to mean in particular at least one further part, in particular a further subassembly, of the steering system, which is provided in particular at least for directly influencing a direction of travel of the vehicle.
  • the electric steering includes, in particular, the steering actuators, which can in particular have a wheel steering angle adjuster, an output stage and / or a servomotor, configured for example as a steering gear.
  • the electric steering can also have a steering sensor system, in particular operatively connected to the steering actuator system, such as at least one steering sensor, at least one rotor sensor, in particular assigned to the servomotor, at least one rack position sensor, in particular assigned to the wheel steering angle adjuster, and / or at least one, in particular the Wheel steering angle adjuster associated, rack speed sensor include.
  • the steering control device and the electric steering are thus in particular part of a steering system which is intended in particular for use in a vehicle and preferably in a motor vehicle.
  • the vehicle preferably comprises at least one autonomous and particularly advantageously a highly automated driving mode.
  • the normal operating state preferably corresponds to normal operation during the autonomous and / or highly automated driving mode and the faulty operating state corresponds to a malfunction during the autonomous and / or highly automated driving mode.
  • “provided” in particular specifically programmed, designed and / or equipped. Since an object is provided for a specific function, it should be understood in particular that the object fulfills and / or executes this specific function in at least one application and / or operating state.
  • a “computing unit” is to be understood in particular as an electrical and / or electronic unit, advantageously a control unit, which has an information input, information processing and information output.
  • the computing unit in particular the primary computing unit and / or the secondary computing unit, also advantageously has at least one processor, for example in the form of a microprocessor, at least one operating memory, at least one input and / or output means, at least one operating program, at least one control routine, at least one control routine, at least one calculation routine and / or at least one processing routine.
  • the secondary processing unit advantageously has an active connection with the primary processing unit and / or the steering actuators and is in particular provided to replace the primary processing unit in the faulty operating state and to control the steering actuators.
  • the primary arithmetic unit in the normal operating state and the secondary arithmetic unit in the faulty operating state are advantageously provided to control the steering actuators at least partially using the same and / or identical, in particular existing, assemblies and connecting lines and preferably the same output stage and / or the same servomotor to operate.
  • the primary arithmetic unit and the secondary arithmetic unit can in particular be designed to be diverse or identical to one another.
  • the primary processing unit includes, in particular, high-level software for controlling the steering actuators, which is advantageously suitable for carrying out an autonomous and advantageously highly automated driving process.
  • the secondary processing unit particularly advantageously comprises further high-level software for controlling the steering actuators, which is advantageously suitable for performing an autonomous and advantageously highly automated driving process.
  • the primary processing unit and / or the secondary processing unit is advantageously integrated into a control unit of the steering control device.
  • a malfunction and / or failure of the primary processing unit should include, in particular, a malfunction and / or failure of the primary processing unit itself and / or a peripheral assembly that interacts with the primary processing unit, such as a power supply and a the disruption of the primary processing unit caused by this can be understood.
  • a “simulation unit” is to be understood as meaning in particular an electrical and / or electronic unit which is provided in particular to simulate and / or at least a part and advantageously at least a large part of the physical properties of the, in particular real, steering actuators to recreate.
  • the simulation unit can also be provided to simulate and / or reproduce axle forces which can occur in particular on an advantageously steerable vehicle axle.
  • the simulation unit comprises in particular at least one information input, at least one information output, at least one further operating memory and / or at least one memory section, advantageously in the operating memory of the primary computing unit and / or secondary computing unit.
  • the simulation unit for emulating or simulating the steering actuators and advantageously the axle forces can also include at least one further processor.
  • the secondary arithmetic unit can in particular be provided to control the simulation unit in the normal operating state only temporarily and / or at regular time intervals, such as when the system is started, in the manner of a regulation.
  • the secondary computing unit is kept in the normal operating state by, in particular permanent, control of the simulation unit in a hot standby mode, in particular in such a way that in the error operating state a direct transition from the primary computing unit to the secondary computing unit is possible becomes and / or can be achieved.
  • the expression “hot standby mode” should be understood to mean in particular a mode in which the secondary arithmetic unit is kept in a particularly active and advantageously energy-saving standby mode and / or waiting mode and can therefore be used immediately. In this way, in particular, a particularly high availability of the secondary processing unit can be ensured, as a result of which an advantageously uninterrupted transfer from the primary processing unit to the secondary processing unit can be achieved in the faulty operating state.
  • the secondary computing unit serving as a fall-back level can advantageously be kept active without accessing the real system, in particular in the form of the steering actuators, in order to be able to switch directly to the redundant replacement system or the secondary computing unit in the case of an error.
  • Such a method is particularly useful in safety-critical operating states, such as, for example, in autonomous and, in particular, highly automated driving.
  • the simulation unit in the normal operating state, is activated by the secondary computing unit in parallel and / or synchronously with the actuation of the steering actuators by the primary computing unit.
  • the secondary computing unit is provided in this case to control the simulation unit in the normal operating state in such a way that an operating point and / or operating range of the secondary computing unit is at least similar and / or advantageously identical to the primary computing unit.
  • a secondary reference variable of the secondary control loop and / or a secondary reference variable assigned and / or supplied to the secondary arithmetic unit is also advantageous, identical to a primary reference variable of the primary control loop and / or a primary reference variable assigned and / or supplied to the primary arithmetic unit.
  • the primary reference variable and / or the secondary Füh approximate variable corresponds to a target rack position and / or a target rack speed.
  • a particularly efficient and / or rapid transition in the faulty operating state can be achieved.
  • synchronization, for example of system states, between the primary processing unit and the secondary processing unit can advantageously be dispensed with, which advantageously results in a transition phase from that Normal operating state can be significantly reduced in the fault operating state.
  • At least one secondary control parameter correlated with the secondary processing unit and / or the simulation unit for plausibility checking, checking and / or at least one temporary replacement correlate with the primary processing unit and / or the steering actuators and in particular the primary control parameter corresponding to the secondary control parameter is used.
  • the primary control parameter is thus assigned to the primary control loop, while the secondary control parameter is assigned to the secondary control loop.
  • a “control parameter” should be understood to mean, in particular, a parameter which is correlated with a control mode of a corresponding control loop.
  • the control parameter can, for example, correspond to a reference variable, a control deviation, a manipulated variable, a controlled variable and / or a feedback variable of the corresponding control loop.
  • the simulation unit could, for example, comprise a further processor in the form of a microprocessor and / or a neural processor for, in particular repeated and / or continuous, simulation and / or simulation of the steering actuators, for example by means of a transfer function.
  • the simulation unit include at least one, in particular previously applied, steering model for simulating and / or emulating the steering actuators.
  • the steering model can in particular be determined by means of test measurements and / or by means of special algorithms and in particular be stored in the other operating memory of the simulation unit.
  • Steering model correspond in particular to a physical model of the steering actuators, which simulates the real steering as precisely as possible.
  • the steering model corresponds to a simplified and particularly preferably a linearized model of the steering actuator.
  • the steering actuators be controlled at least temporarily and advantageously at least in a transition phase from the normal operating state to the fault operating state in the manner of a controller, with at least one, in particular linearized and in particular inverted, additional steering model for control and / or for precontrol in particular the steering actuators are at least partially simulated and / or reproduced.
  • the further steering model is preferably identical to the steering model, in particular already mentioned above.
  • the control and / or pre-control can be implemented in particular by means of the primary processing unit, the secondary processing unit and / or a further processing unit of the steering control device. In this way, a control algorithm in particular can be simplified and / or the computing effort can be further reduced.
  • a control of the steering actuators implemented by a pilot control can be sufficient, for example, to set a required rack position.
  • the control and / or pre-control can take over the control of the steering actuators at least for a short time, whereby a particularly high level of safety can be achieved during a transition phase from the normal operating state to the error operating state.
  • the primary processing unit and the secondary processing unit could in particular be integrated into the same control device, for example in the form of a multi-core processor and / or in the form of separate processors.
  • an advantageous increase in redundancy, in particular with regard to autonomous and highly automated driving before geous, can be achieved in particular if the secondary processing unit is integrated into a secondary control unit and the primary processing unit is integrated in a primary control device that is embodied separately from the secondary control device.
  • the secondary processing unit and the simulation unit be integrated in a common control device, in particular the aforementioned secondary control device, whereby errors due to line interruptions or the like can be minimized and operational reliability can be further increased.
  • a steering control device is proposed, in particular for use in the aforementioned method, with at least one secondary arithmetic unit, which is provided to operate in at least one error operating state in which a malfunction and / or failure of a primary arithmetic unit occurs to replace the primary arithmetic unit and to control a steering actuators of an electric steering system in the manner of a regulation, and with at least one simulation unit which at least partially simulates and / or reproduces the steering actuators, the secondary arithmetic unit being provided to run the simulation unit in at least one normal mode State in which, in particular, the primary processing unit for controlling the steering actuators is intended to be controlled at least temporarily in the manner of a control, advantageously to keep the secondary processing unit in a standby mode and / or to ensure that the secondary processing unit is functional To check and / or monitor computing unit, in particular over an entire operating range.
  • the advantages already mentioned above can be achieved in particular.
  • operational reliability can be increased and a so-called fail-safe system can be provided which is also available in the error operating state.
  • the secondary processing unit can, in particular, be at least virtually engaged, as a result of which the secondary processing unit can advantageously be monitored for so-called “sleeping errors” during operation, preferably over the entire operating range of the secondary processing unit.
  • the method for operating the steering control device and the steering control device should not be limited to the application and embodiment described above.
  • the procedure for loading Driven the steering control device and the steering control device to fulfill a functionality described herein have a number of individual elements, components and units that differs from a number mentioned herein.
  • Fig. 2 shows a primary control unit and a secondary control unit of the
  • Steering control device as well as a steering actuator of the electric steering in a schematic representation, where a control behavior of the steering control device is shown in egg nem normal operating state and an An Griffinverhal th of the steering control device is indicated in an error operating state,
  • 3a-b shows a simplified diagram of a control behavior of a primary processing unit of the primary control device and a secondary processing unit of the secondary control device in the normal operating state
  • FIG. 1 shows a vehicle 28 embodied by way of example as a passenger vehicle with several vehicle wheels (not shown) and with a steering system 26 in a simplified representation.
  • the vehicle 28 comprises, for example, at least one autonomous, in the present case in particular a highly automated, driving mode (at least SAE level 3).
  • a vehicle could exclusively comprise a conventional and / or manual driving mode and / or a partially autonomous driving mode.
  • the steering system 26 comprises an electric steering system 12.
  • the electric steering system 12 has an operative connection with the vehicle wheels and is provided for influencing a direction of travel of the vehicle 28.
  • the electrical steering system 12 includes, in particular, real and / or physical steering actuators 18 (see FIG. 2).
  • the steering actuator 18 is designed as an actuator known per se and can, for example, comprise a wheel steering angle adjuster, in particular designed as a steering gear, an output stage and / or a servo motor, in particular for providing electrical steering assistance.
  • the electric steering system 12 can include a steering sensor system 30.
  • the steering sensor system 30 is designed as a sensor system known per se.
  • the steering sensor system 30 is provided to provide at least one steering parameter 32.
  • the steering sensor system 30 can, for example, comprise at least one steering sensor, at least one rotor sensor, at least one rack position sensor and / or at least one rack speed sensor.
  • the electric steering system 12 can basically be designed as a conventional steering system with a mechanical penetration or else as a steer-by-wire steering system.
  • an electric steering could also be designed as an at least partially electrically designed hydraulic steering or hydraulically assisted steering.
  • a servomotor could also be dispensed with.
  • a steering parameter could also be retrieved from a bus system or the like, so that in particular a corresponding steering sensor system could be dispensed with.
  • the steering system 26 also includes a steering control device 10.
  • the steering control device 10 is provided for controlling the electric steering system 12 and in particular the steering actuators 18 of the electric steering system 12.
  • the steering control device 10 comprises at least one primary control device 22 (cf. in particular FIG. 2).
  • a steering control device could also be designed as a central control device of a vehicle and thus in particular be different from a steering system.
  • the primary control unit 22 has an operative connection with the steering sensor system 30 and the steering actuator system 18.
  • the primary control device 22 is designed as the main control device.
  • the primary control device 22 is at least provided to control the steering actuator 18 as a function of the steering parameter 32 in a normal operating state, in particular the autonomous and / or highly automated driving mode.
  • the primary control device 22 comprises at least one primary computing unit 14.
  • the primary computing unit 14 comprises at least one primary processor (not shown), for example in the form of a microprocessor, and at least one primary operating memory (not shown).
  • the primary processing unit 14 includes at least one primary operating software stored in the primary operating memory and linked to the normal operating state.
  • the primary operating software includes a primary operating program with a control routine.
  • the primary operating software corresponds to high-level software that is suitable for carrying out an autonomous and / or highly automated driving process. Alternatively, however, primary operating software could also only be suitable for carrying out a conventional and / or partially autonomous driving process.
  • the primary arithmetic unit 14 is provided to control the steering actuator 18 in the manner of a regulation in the normal operating state.
  • the primary computing unit 14 and the steering actuator 18 in the normal operating state form an, in particular closed, real and / or primary control loop.
  • the steering parameter 32 in the present case in particular a target rack position and / or a target rack speed speed, forms a primary reference variable 34 of the primary control loop.
  • the primary control loop is also illustrated again in FIG. 3a.
  • the primary control device 22 comprises at least one further processing unit 36.
  • the further processing unit 36 comprises at least one further processor (not shown), for example in the form of a microprocessor, and at least one further operating memory (not shown).
  • the further processing unit 36 includes at least one further operating software stored in the further operating memory.
  • the further operating software comprises a further operating program with a control routine.
  • the further computing unit 36 is provided to control the steering actuator 18, in particular in addition to the primary computing unit 14 and / or as an alternative to the primary computing unit 14, at least temporarily in the manner of a control.
  • the further computing unit 36 is provided in the present case for implementing a pilot control.
  • a steering model in particular an inverted steering model, is stored in the further operating memory, which at least partially simulates and / or simulates at least the steering actuator 18 and, advantageously, axle forces occurring during operation.
  • the steering model advantageously corresponds to a simplified and / or linearized model of the steering actuation system 18. Alternatively, however, such a further processing unit could also be dispensed with.
  • the steering control device 10 comprises in the present case at least one secondary control device 24 (cf. in particular FIG. 2).
  • a steering control device could in principle also comprise exactly one control device or at least three control devices.
  • the secondary control device 24 is embodied separately from the primary control device 22.
  • the secondary control device 24 is redundant to the primary control device 22.
  • the secondary control unit 24 has an operative connection with the steering sensor system 30 and the steering actuator system 18.
  • the secondary control device 24 is designed as an auxiliary control device and / or replacement control device.
  • the secondary control device 24 is provided for the purpose of controlling the steering actuators 18 in at least one fault operating state, in particular the autonomous and / or highly automated driving mode in which a malfunction and / or failure of the primary control device 22 and in particular the primary processing unit 14 occurs Steering parameter 32 to be controlled.
  • the secondary control unit 24 includes at least one secondary computing unit 16.
  • the secondary computing unit 16 includes at least one secondary processor (not shown), for example in the form of a microprocessor, and at least one secondary operating memory (not shown).
  • the secondary processing unit 16 comprises at least one secondary operating software stored in the secondary operating memory and linked to the fault operating state.
  • the secondary operating software comprises a secondary operating program with a control routine.
  • the secondary operating software also corresponds to high-level software which is suitable for performing an autonomous and / or highly automated driving process.
  • secondary operating software could also only be suitable for carrying out a conventional and / or semi-autonomous driving process and / or providing emergency operation, for example in order to reduce a sudden jump in torque on a steering handle.
  • the secondary arithmetic unit 16 is provided to replace the primary arithmetic unit 14 and to control the steering actuators 18 in the Starbucks horrszu in which a malfunction and / or failure of the primary arithmetic unit 14 occurs.
  • the secondary Computing unit 16 is provided to control the steering actuator 18 in the manner of a regulation.
  • the secondary arithmetic unit 16 is integrated into the, in particular closed, real and / or primary control loop in the error operating state, so that the secondary arithmetic unit 16 and the steering actuator 18 form an, in particular closed, real control loop in the error operating state.
  • the steering parameter 32 in turn forms the reference variable for the real control loop in the faulty operating state.
  • a control of the steering actuator 18 in the faulty operating state is indicated in Figure 2 by means of dashed lines.
  • the real control loop in the faulty operating state is illustrated again in FIG.
  • a primary processing unit and a secondary processing unit could in particular also be integrated in the same control device, for example in the form of a multi-core processor and / or in the form of two separate processors.
  • a steering control device could in particular also comprise at least one further secondary processing unit, which replaces the secondary processing unit and which is provided for this purpose in at least one further error operating state, in which a malfunction and / or failure of a primary processing unit and a secondary processing unit occurs is to control a steering actuator in the manner of a regulation.
  • the steering control device 10 includes a simulation unit 20.
  • the simulation unit 20 is integrated in the secondary control unit 24 in the present case.
  • the simulation unit 20 is intended to simulate and / or simulate the, in particular real, steering actuators 18 at least partially.
  • the simulation unit 20 comprises a further steering model, in particular applied in advance.
  • the further steering model is identical to the steering model of the further computing unit 36 and thus corresponds to a simplified and / or linearized model of the steering actuators 18.
  • the further steering model is in the secondary operating memory and / or a further operating memory of the simulation lation unit 20 is stored.
  • a simulation unit could of course also be integrated in a primary control device and / or in a central control device of a vehicle. It is also conceivable to use a physical steering model and / or a special algorithm for simulating and / or emulating steering actuators.
  • the secondary arithmetic unit 16 is provided in the normal operating state to at least temporarily control the simulation unit 20 according to Art to control a regulation.
  • the secondary processing unit 16 and the simulation unit 20 form an, in particular closed, virtual and / or secondary control loop in the normal operating state.
  • the steering parameter 32 in the present case in particular a target rack position and / or a target rack speed, forms a secondary reference variable 38 of the secondary control loop.
  • the secondary reference variable 38 is thus identical to the primary reference variable 34. In principle, however, it is also conceivable to use different reference variables for a primary control loop and a secondary control loop in a normal operating state.
  • the secondary control loop is also illustrated again in FIG. 3b.
  • the secondary arithmetic unit 16 is kept in the normal operating state by, in particular permanent, control of the simulation unit 20 in what is known as a “hot standby mode”, so that in the error operating state, a direct transition from the primary arithmetic unit 14 to the secondary arithmetic unit 16 is achieved can be.
  • An activation of the simulation unit 20 by the secondary arithmetic unit 16 takes place in parallel and / or synchronously with an activation of the steering actuator 18 by the primary arithmetic unit 14, in particular such that an operating point and / or operating range of the secondary arithmetic unit 16 is at least similar and before is identical to the primary processing unit 14.
  • the secondary arithmetic unit 16 serving as a fall-back level can also be kept active without accessing the real system, in particular in the form of the steering actuator 18, in order to access the redundant operating state directly in the error operating state. te replacement system or the secondary processing unit 16 to be able to switch.
  • a transition phase from the normal operating state to the faulty operating state can be significantly reduced, since a synchronization, for example of system states, between the primary processing unit 14 and the secondary processing unit 16 can be dispensed with.
  • a secondary processing unit could also be provided to control a simulation unit in a normal operating state only temporarily and / or at regular time intervals in the manner of a regulation.
  • the further computing unit 36 is provided to control the steering actuators 18 in the transition phase from the normal operating state to the faulty operating state in the manner of a control, so that the control of the steering actuators 18 can be taken over at least for a short time by means of the precontrol in particular, a particularly high level of security can be achieved during the transition phase from the normal operating state to the faulty operating state.
  • a control and / or pre-control could also be dispensed with during a transition phase.
  • the robustness of the system can be increased and at least brief errors in the primary control loop, such as a temporary unavailability
  • FIG. 5 finally shows an exemplary flowchart with main process steps of the method for operating the steering control device 10.
  • a method step 50 corresponds to a normal operating state (cf. also Figs. 3a and 3b).
  • the steering actuator 18 is controlled by means of the primary computing unit 14 in the manner of a regulation.
  • the simulation unit 20 is controlled by means of the secondary processing unit 16 in the manner of a regulation, as a result of which the secondary processing unit 16 is kept in a hot standby mode.
  • a malfunction and / or failure of the primary processing unit 14 occurs, as a result of which a, in particular manual or advantageously automatic, transition from the normal operating state to an error operating state is initiated.
  • the fact that the secondary processing unit 16 is kept active in the normal operating state enables a direct transition from the primary processing unit 14 to the secondary processing unit 16, whereby the duration of a transition phase from the normal operating state to the error operating state can be significantly reduced.
  • a method step 54 corresponds to an error operating state (see also FIG. 4).
  • the primary processing unit 14 is replaced by the secondary processing unit 16, in particular in such a way that the secondary processing unit 16 is integrated into the, in particular closed, real and / or primary control loop.
  • the steering actuator 18 is thus activated by means of the secondary processing unit 16 in the manner of a regulation.
  • the exemplary flowchart in FIG. 5 is intended to describe, in particular, a method for operating the steering control device 10 only as an example.
  • individual process steps can also vary.
  • Fer- Optional method steps can also be added, such as, for example, at least temporary activation of the steering actuator 18 in the manner of a control, such as, for example, in a transition phase from the normal operating state to the faulty operating state.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betrieb einer Lenkungssteuervorrichtung (10) zur Ansteuerung einer elektrischen Lenkung (12) vorgeschlagen, wobei in zumindest einem Fehlerbetriebszustand, bei welchem eine Störung und/oder ein Ausfall einer primären Recheneinheit (14) auftritt, die primäre Recheneinheit (14) durch eine sekundäre Recheneinheit (16) ersetzt wird und mittels der sekundären Recheneinheit (16) eine Lenkungsaktuatorik (18) der elektrischen Lenkung (12) nach Art einer Regelung angesteuert wird, und wobei in zumindest einem Normalbetriebszustand, in welchem insbesondere die primäre Recheneinheit (14) zur Ansteuerung der Lenkungsaktuatorik (18) vorgesehen ist, mittels der sekundären Recheneinheit (16) eine Simulationseinheit (20), welche die Lenkungsaktuatorik (18) zumindest teilweise simuliert und/oder nachbildet, zumindest zeitweise nach Art einer Regelung angesteuert wird.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Betrieb einer Lenkungssteuervorrichtung zur Ansteuerung einer elektrischen Lenkung und Lenkungssteuervorrichtung
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Lenkungssteuervorrichtung zur Ansteuerung einer elektrischen Lenkung und eine Lenkungssteuervorrich tung. Zudem betrifft die Erfindung ein Lenksystem mit einer solchen Lenkungs steuervorrichtung sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Lenksystem.
Aus dem Stand der Technik sind konventionelle Lenksysteme mit einer hydrauli schen Lenkunterstützung oder einer elektrischen Lenkunterstützung in Form ei ner Servolenkung bekannt, wobei zumindest in letzterem Fall zur Erzeugung der Lenkunterstützung ein Elektromotor eingesetzt wird. Als Sicherheitskonzept, bei spielsweise bei einem Fehler einer elektrischen und/oder elektronischen Kompo nente des Lenksystems, kann eine mechanische Rückfallebene dienen, welche dazu vorgesehen ist, ein Lenken auch mit ausgefallener Lenkunterstützung zu ermöglichen und ein beherrschbaren und sicheren Betrieb zu gewährleisten. Ein plötzliches Abschalten der Lenkunterstützung führt jedoch zu einem hohen Mo- mentensprung an einem Lenkrad des Lenksystems, was für einen Fahrer sehr irritierend sein kann und eine Unfallgefahr erhöht. Vor diesem Hintergrund wird beispielsweise in der DE 10 2010 050 820 Al vorgeschlagen, einen Betrieb des Lenksystems bei einem Fehler einer primären Recheneinheit mittels einer se kundären Recheneinheit in Form eines Überwachungsrechners zu steuern, wodurch ein Momentensprung am Lenkrad zumindest reduziert werden kann. Mit zunehmender Automatisierung im Fahrzeugbereich und insbesondere im Lenkungsbereich, wie beispielsweise im Hinblick auf das hochautomatisierte Fahren, werden ferner vollständig redundante bzw. fehlersichere Systeme gefor dert, welche auch bei Auftreten eines Erstfehlers die angedachte Funktionalität fortführen und/oder aufrechterhalten können. Dazu werden in der Regel mehrere Recheneinheiten eingesetzt, wobei eine primäre Recheneinheit einen Normalbe triebszustand steuert und in einem Fehlerbetriebszustand, bei welchem eine Stö rung und/oder ein Ausfall der primären Recheneinheit auftritt, die primäre Re cheneinheit durch eine sekundäre Recheneinheit ersetzt wird. Derartige fehlerto lerante Systeme sind beispielsweise aus der DE 10 2015 003 194 Al und/oder der DE 11 2015 001 283 T5 bekannt.
Insbesondere bei geregelten Systemen besteht jedoch die Problematik, dass mittels der eingangs erwähnten Systeme die Verfügbarkeit der sekundären Re cheneinheit bzw. der Rückfallebene zum Zeitpunkt des Fehlers nicht sicherge stellt werden kann, da die sekundäre Recheneinheit nicht in den geschlossenen, primären Regelkreis eingebunden ist und folglich während des Normalbetriebs in einem festen Arbeitspunkt verharrt. Folglich können sogenannte„schlafende Fehler“ zumindest nicht über den gesamten Betriebsbereich der sekundären Re cheneinheit sicher erkannt werden, wodurch sicherheitskritische Betriebszustän de entstehen können.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, ein Verfahren und eine Lenkungssteuervorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Betriebssicherheit bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der An sprüche 1, 9, 10 und 11 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Wei terbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Offenbarung der Erfindung
Es wird ein Verfahren zum Betrieb einer Lenkungssteuervorrichtung zur Ansteue rung einer elektrischen Lenkung vorgeschlagen, wobei in zumindest einem Fehlerbetriebszustand, bei welchem eine Störung und/oder ein Ausfall einer pri mären Recheneinheit auftritt, die primäre Recheneinheit durch eine sekundäre Recheneinheit ersetzt wird und mittels der sekundären Recheneinheit eine Len- kungsaktuatorik der elektrischen Lenkung nach Art einer Regelung angesteuert wird, und wobei in zumindest einem Normalbetriebszustand, in welchem insbe sondere die primäre Recheneinheit zur Ansteuerung der Lenkungsaktuatorik vor gesehen ist, mittels der sekundären Recheneinheit eine Simulationseinheit, wel che die Lenkungsaktuatorik zumindest teilweise simuliert und/oder nachbildet, zumindest zeitweise nach Art einer Regelung angesteuert wird, vorteilhaft um die sekundäre Recheneinheit in einem Bereitschaftsmodus zu halten und/oder um eine Funktionsfähigkeit der sekundären Recheneinheit, insbesondere über einen gesamten Betriebsbereich, zu prüfen und/oder zu überwachen. Insbesondere ist die primäre Recheneinheit dazu vorgesehen, in dem Normalbetriebszustand die Lenkungsaktuatorik nach Art einer Regelung anzusteuern, während die sekundä re Recheneinheit insbesondere dazu vorgesehen ist, in dem Normalbetriebszu stand die Lenkungsaktuatorik nicht anzusteuern. Bevorzugt ist die sekundäre Recheneinheit in dem Normalbetriebszustand ausschließlich zur Ansteuerung der Simulationseinheit vorgesehen. Besonders vorteilhaft bildet die primäre Re cheneinheit und die Lenkungsaktuatorik in dem Normalbetriebszustand einen, insbesondere geschlossenen, realen und/oder primären Regelkreis aus, während die sekundäre Recheneinheit und die Simulationseinheit in dem Normalbetriebs zustand einen, insbesondere geschlossenen, virtuellen und/oder sekundären Regelkreis ausbilden. In dem Fehlerbetriebszustand wird die primäre Rechenein heit insbesondere derart durch die sekundäre Recheneinheit ersetzt, dass die sekundäre Recheneinheit in den, insbesondere geschlossenen, realen und/oder primären Regelkreis eingebunden ist und folglich die sekundäre Recheneinheit und die Lenkungsaktuatorik in dem Fehlerbetriebszustand einen, insbesondere geschlossenen, realen Regelkreis ausbilden. Die sekundäre Recheneinheit bildet somit vorteilhaft eine, insbesondere redundante, Rückfallebene aus, welche ins besondere im Vergleich zu einer aus dem Stand der Technik bekannten Lösung eine erhöhte Verfügbarkeit aufweist. Dabei kann insbesondere im Fall, dass die sekundäre Recheneinheit dazu vorgesehen, im Normalbetriebszustand die Simu lationseinheit derart anzusteuern, dass ein Arbeitspunkt und/oder Betriebsbereich der sekundären Recheneinheit zumindest ähnlich und/oder vorteilhaft identisch zu der primären Recheneinheit ist, im Fehlerbetriebszustand ein vorteilhaft rei bungsloser Übergang von der primären Recheneinheit auf die sekundäre Re cheneinheit erreicht werden. Folglich kann durch diese Ausgestaltung insbeson dere eine Betriebssicherheit erhöht und ein sogenanntes fehlersicheres System bereitgestellt werden, welches auch im Fehlerbetriebszustand verfügbar ist. Zu dem kann die sekundäre Recheneinheit insbesondere zumindest virtuell in Ein griff gesetzt werden, wodurch die sekundäre Recheneinheit im laufenden Betrieb vorteilhaft auf sogenannte„schlafende Fehler“, vorzugsweise über den gesamten Betriebsbereich der sekundären Recheneinheit, überwacht werden kann.
Unter einer„Lenkungssteuervorrichtung“ soll in diesem Zusammenhang insbe sondere zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines Lenksys tems verstanden werden, welcher/welche insbesondere in zumindest einem Be triebszustand zu einer Ansteuerung der elektrischen Lenkung und insbesondere der Lenkungsaktuatorik der elektrischen Lenkung vorgesehen ist. Insbesondere umfasst die Lenkungssteuervorrichtung dazu die sekundäre Recheneinheit und die Simulationseinheit. Darüber hinaus kann die Lenkungssteuervorrichtung auch die primäre Recheneinheit umfassen. Des Weiteren soll unter einer„elektrischen Lenkung“ insbesondere zumindest ein weiterer Teil, insbesondere eine weitere Unterbaugruppe, des Lenksystems verstanden werden, welcher/welche insbe sondere zumindest zu einer unmittelbaren Beeinflussung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs vorgesehen ist. Dazu umfasst die elektrische Lenkung insbesondere die Lenkungsaktuatorik, welche insbesondere einen, beispielsweise als Lenkge triebe ausgebildeten, Radlenkwinkelsteller, eine Endstufe und/oder einen Stell motor aufweisen kann. Zudem kann die elektrische Lenkung auch eine, insbe sondere mit der Lenkungsaktuatorik wirkverbundene, Lenkungssensorik, wie beispielsweise wenigstens einen Lenksensor, wenigstens einen, insbesondere dem Stellmotor zugeordneten, Rotorsensor, wenigstens einen, insbesondere dem Radlenkwinkelsteller zugeordneten, Zahnstangenpositionssensor und/oder wenigstens einen, insbesondere dem Radlenkwinkelsteller zugeordneten, Zahn stangengeschwindigkeitssensor, umfassen. Die Lenkungssteuervorrichtung und die elektrische Lenkung sind somit insbesondere Teil eines Lenksystems, wel ches insbesondere zu einem Einsatz in einem Fahrzeug und vorzugsweise ei nem Kraftfahrzeug vorgesehen ist. Bevorzugt umfasst das Fahrzeug dabei zu mindest einen autonomen und besonders vorteilhaft einen hochautomatisierten Fahrmodus. Zudem entspricht der Normalbetriebszustand bevorzugt einem Nor malbetrieb während des autonomen und/oder hochautomatisierten Fahrmodus und der Fehlerbetriebszustand einem Fehlbetrieb während des autonomen und/oder hochautomatisierten Fahrmodus. Unter„vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Da runter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbe sondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zu mindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
Ferner soll unter einer„Recheneinheit“ insbesondere eine elektrische und/oder elektronische Einheit, vorteilhaft eine Reglereinheit, verstanden werden, welche einen Informationseingang, eine Informationsverarbeitung und eine Informations ausgabe aufweist. Vorteilhaft weist die Recheneinheit, insbesondere die primäre Recheneinheit und/oder die sekundäre Recheneinheit, ferner zumindest einen Prozessor, beispielsweise in Form eines Mikroprozessors, zumindest einen Be triebsspeicher, zumindest ein Ein- und/oder Ausgabemittel, zumindest ein Be triebsprogramm, zumindest eine Steuerroutine, zumindest eine Regelroutine, zumindest eine Berechnungsroutine und/oder zumindest eine Verarbeitungsrou tine auf. Zudem weist die sekundäre Recheneinheit vorteilhaft eine Wirkverbin dung mit der primären Recheneinheit und/oder der Lenkungsaktuatorik auf und ist insbesondere dazu vorgesehen, die primäre Recheneinheit in dem Fehlerbe triebszustand zu ersetzen und eine Ansteuerung der Lenkungsaktuatorik zu übernehmen. Vorteilhaft sind die primäre Recheneinheit in dem Normalbetriebs zustand und die sekundäre Recheneinheit in dem Fehlerbetriebszustand dazu vorgesehen, zur Ansteuerung der Lenkungsaktuatorik zumindest teilweise die selben und/oder die identischen, insbesondere bestehenden, Baugruppen und Verbindungsleitungen zu verwenden und vorzugsweise dieselbe Endstufe und/oder denselben Stellmotor zu betreiben. Die primäre Recheneinheit und die sekundäre Recheneinheit können dabei insbesondere diversitär oder identisch zueinander ausgebildet sein. Ferner umfasst die primäre Recheneinheit insbe sondere eine Highlevel-Software zur Ansteuerung der Lenkungsaktuatorik, wel che vorteilhaft dazu geeignet ist, einen autonomen und vorteilhaft hochautomati sierten Fahrvorgang durchzuführen. Besonders vorteilhaft umfasst die sekundäre Recheneinheit eine weitere Highlevel-Software zur Ansteuerung der Lenkungsak tuatorik, welche vorteilhaft dazu geeignet ist, einen autonomen und vorteilhaft hochautomatisierten Fahrvorgang durchzuführen. Des Weiteren ist die primäre Recheneinheit und/oder die sekundäre Recheneinheit vorteilhaft in ein Steuerge rät der Lenkungssteuervorrichtung integriert. Darüber hinaus soll unter„einer Störung und/oder einem Ausfall der primären Recheneinheit“ insbesondere eine Störung und/oder ein Ausfall der primären Recheneinheit selbst und/oder einer mit der primären Recheneinheit zusam menwirkenden Peripherie-Baugruppe, wie beispielsweise einer Energieversor gung, und eine hierdurch bewirkte Störung der primären Recheneinheit verstan den werden. Ferner soll unter einer„Simulationseinheit“ insbesondere eine elekt rische und/oder elektronische Einheit verstanden werden, welche insbesondere dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil und vorteilhaft zumindest einen Groß teil der physikalischen Eigenschaften der, insbesondere realen, Lenkungsaktua- torik zu simulieren und/oder nachzubilden. Zusätzlich kann die Simulationseinheit auch dazu vorgesehen sein, Achskräfte, welche insbesondere an einer, vorteil haft lenkbaren, Fahrzeugachse auftreten können, zu simulieren und/oder nach zubilden. Dazu umfasst die Simulationseinheit insbesondere zumindest einen Informationseingang, zumindest eine Informationsausgabe, zumindest einen wei teren Betriebsspeicher und/oder zumindest einen Speicherabschnitt, vorteilhaft im Betriebsspeicher der primären Recheneinheit und/oder sekundären Rechen einheit. Zudem kann die Simulationseinheit zur Nachbildung oder Simulation der Lenkungsaktuatorik und vorteilhaft der Achskräfte auch zumindest einen weiteren Prozessor umfassen.
Die sekundäre Recheneinheit kann insbesondere dazu vorgesehen sein, die Si mulationseinheit in dem Normalbetriebszustand nur zeitweise und/oder in regel mäßigen zeitlichen Abständen, wie beispielsweise bei einem Systemstart, nach Art einer Regelung anzusteuern. In diesem Zusammenhang ist beispielsweise denkbar, die sekundäre Recheneinheit für einen Selbsttest und/oder zur Prüfung einer Funktionsfähigkeit der sekundären Recheneinheit kurzfristig zu betreiben und beispielsweise mittels einer Signalrampe einen gesamten Betriebsbereich der sekundären Recheneinheit zu prüfen, wodurch insbesondere eine vorteilhafte Überprüfung der sekundären Recheneinheit erreicht und gleichzeitig eine hohe Energieeffizienz, insbesondere im Vergleich zu einem Dauerbetrieb, erreicht werden kann. Vorteilhaft wird jedoch vorgeschlagen, dass die sekundäre Re cheneinheit in dem Normalbetriebszustand durch, insbesondere dauerhafte, An steuerung der Simulationseinheit in einem Hot-Standby-Modus gehalten wird, insbesondere derart, dass im Fehlerbetriebszustand ein direkter Übergang von der primären Recheneinheit auf die sekundäre Recheneinheit ermöglicht wird und/oder erreicht werden kann. Unter dem Ausdruck„Hot- Standby-Modus“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Modus verstanden werden, bei wel chem die sekundäre Recheneinheit in einem, insbesondere aktiven und vorteil haft energiesparenden, Bereitschaftsmodus und/oder Wartemodus gehalten wird und hierdurch insbesondere sofort einsetzbar ist. Hierdurch kann insbesondere eine besonders hohe Verfügbarkeit der sekundären Recheneinheit sichergestellt werden, wodurch im Fehlerbetriebszustand eine vorteilhaft unterbrechungsfreie Übergabe von der primären Recheneinheit auf die sekundäre Recheneinheit er reicht werden kann. Dabei kann die als Rückfallebene dienende, sekundäre Re cheneinheit vorteilhaft auch ohne Durchgriff auf das reale System, insbesondere in Form der Lenkungsaktuatorik, aktiv gehalten werden, um im Fehlerbetriebszu stand direkt auf das redundante Ersatzsystem bzw. die sekundäre Recheneinheit umschalten zu können. Ein derartiges Verfahren bietet sich insbesondere in si cherheitskritischen Betriebszuständen, wie beispielsweise beim autonomen und insbesondere beim hochautomatisierten Fahren, an.
Ferner wird vorgeschlagen, dass in dem Normalbetriebszustand eine Ansteue rung der Simulationseinheit durch die sekundäre Recheneinheit parallel und/oder synchron zu einer Ansteuerung der Lenkungsaktuatorik durch die primäre Re cheneinheit erfolgt. Insbesondere ist die sekundäre Recheneinheit in diesem Fall dazu vorgesehen, im Normalbetriebszustand die Simulationseinheit derart anzu steuern, dass ein Arbeitspunkt und/oder Betriebsbereich der sekundären Re cheneinheit zumindest ähnlich und/oder vorteilhaft identisch zu der primären Re cheneinheit ist. Vorteilhaft ist zudem eine sekundäre Führungsgröße des sekun dären Regelkreises und/oder eine der sekundären Recheneinheit zugeordnete und/oder zugeführte sekundäre Führungsgröße identisch zu einer primären Füh rungsgröße des primären Regelkreises und/oder einer der primären Rechenein heit zugeordneten und/oder zugeführten primären Führungsgröße. Besonders bevorzugt entspricht die primäre Führungsgröße und/oder die sekundäre Füh rungsgröße dabei einer Sollzahnstangenposition und/oder einer Sollzahnstan gengeschwindigkeit. Hierdurch kann insbesondere ein besonders effizienter und/oder schneller Übergang im Fehlerbetriebszustand erreicht werden. Zudem kann vorteilhaft auf eine Synchronisation, beispielsweise von Systemzuständen, zwischen der primären Recheneinheit und der sekundären Recheneinheit ver zichtet werden, wodurch vorteilhaft eine Dauer einer Übergangsphase von dem Normalbetriebszustand in den Fehlerbetriebszustand signifikant reduziert werden kann.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Betriebszustand wenigstens eine mit der sekundären Recheneinheit und/oder der Simulationsein heit korrelierte sekundäre Regelkenngröße zur Plausibilisierung, zur Überprüfung und/oder zur zumindest temporären Ersetzung wenigstens einer mit der primären Recheneinheit und/oder der Lenkungsaktuatorik korrelierten und insbesondere der sekundären Regelkenngröße entsprechenden primären Regelkenngröße verwendet wird. Insbesondere ist die primäre Regelkenngröße somit dem pri mären Regelkreis zugeordnet, während die sekundäre Regelkenngröße dem sekundären Regelkreis zugeordnet ist. Unter einer„Regelkenngröße“ soll in die sem Zusammenhang insbesondere eine Kenngröße verstanden werden, welche mit einem Regelbetrieb eines entsprechenden Regelkreises korreliert ist. Die Regelkenngröße kann beispielsweise einer Führungsgröße, einer Regelabwei chung, einer Stellgröße, einer Regelgröße und/oder einer Rückführungsgröße des entsprechenden Regelkreises entsprechen. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhaft hohe Betriebssicherheit erreicht und/oder eine Robustheit des Systems erhöht werden, wobei insbesondere eine Überwachung des realen und/oder primären Regelkreises erreicht werden kann und/oder zumindest kurz zeitige Fehler im primären Regelkreis, wie beispielsweise eine temporäre nicht- Verfügbarkeit der entsprechenden Führungsgröße, ausgeglichen werden können, insbesondere ohne direkt auf die sekundäre Recheneinheit und einen damit ver bundenen Notlauf umschalten zu müssen.
Die Simulationseinheit könnte beispielsweise einen weiteren Prozessor in Form eines Mikroprozessors und/oder einen neuronalen Prozessor zur, insbesondere wiederholten und/oder ständigen, Simulation und/oder Nachbildung der Len kungsaktuatorik, beispielsweise mittels einer Übertragungsfunktion, umfassen. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird jedoch vorgeschlagen, dass die Simulationseinheit wenigstens ein, insbesondere vorab appliziertes, Lenkungsmodell zur Simulation und/oder Nachbildung der Lenkungsaktuatorik umfasst. Das Lenkungsmodell kann insbesondere mittels Testmessungen und/oder mittels spezieller Algorithmen ermittelt und insbesondere in dem weite ren Betriebsspeicher der Simulationseinheit hinterlegt werden. Zudem könnte das Lenkungsmodell insbesondere einem physikalischen Modell der Lenkungsaktua- torik entsprechen, welches die reale Lenkung möglichst genau nachbildet. Vor teilhaft entspricht das Lenkungsmodell jedoch einem vereinfachten und beson ders bevorzugt einem linearisierten Modell der Lenkungsaktuatorik. Hierdurch kann insbesondere ein Rechenaufwand reduziert und gleichzeitig eine besonders hohe Energieeffizienz erreicht werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Lenkungsaktuatorik zumindest zeitweise und vorteilhaft zumindest in einer Übergangsphase von dem Normalbetriebszu stand in den Fehlerbetriebszustand nach Art einer Steuerung angesteuert wird, wobei zur Steuerung und/oder zur Vorsteuerung wenigstens ein, insbesondere linearisiertes und insbesondere invertiertes, weiteres Lenkungsmodell, welches insbesondere die Lenkungsaktuatorik zumindest teilweise simuliert und/oder nachbildet, verwendet wird. Bevorzugt ist das weitere Lenkungsmodell dabei identisch zu dem, insbesondere bereits zuvor erwähnten, Lenkungsmodell. Die Steuerung und/oder Vorsteuerung kann dabei insbesondere mittels der primären Recheneinheit, der sekundären Recheneinheit und/oder einer weiteren Rechen einheit der Lenkungssteuervorrichtung realisiert werden. Hierdurch kann insbe sondere ein Steueralgorithmus vereinfacht und/oder ein Rechenaufwand weiter reduziert werden. Insbesondere in weniger kritischen Fahrsituationen, wie bei spielsweise bei Autobahnfahrten, kann eine durch eine Vorsteuerung realisierte Ansteuerung der Lenkungsaktuatorik ausreichend sein, um beispielsweise eine geforderte Zahnstangenposition einzustellen. Zudem kann vorteilhaft in Fällen, in welchen ein Fehler in dem primären Regelkreis auftritt, die Steuerung und/oder Vorsteuerung zumindest kurzfristig die Ansteuerung der Lenkungsaktuatorik übernehmen, wodurch insbesondere eine besonders hohe Sicherheit während einer Übergangsphase von dem Normalbetriebszustand in den Fehlerbetriebszu stand erreicht werden kann.
Die primäre Recheneinheit und die sekundäre Recheneinheit könnten insbeson dere in dasselbe Steuergerät integriert sein, beispielsweise in Form eines Mehr kernprozessors und/oder in Form getrennter Prozessoren. Eine vorteilhafte Er höhung einer Redundanz, insbesondere im Hinblick auf das autonome und vor teilhaft hochautomatisierte Fahren, kann jedoch insbesondere erreicht werden, wenn die sekundäre Recheneinheit in ein sekundäres Steuergerät integriert ist und die primäre Recheneinheit in ein von dem sekundären Steuergerät separat ausgebildetes primäres Steuergerät integriert ist.
Bevorzugt wird ferner vorgeschlagen, dass die sekundäre Recheneinheit und die Simulationseinheit in ein gemeinsames Steuergerät, insbesondere das bereits zuvor genannte sekundäre Steuergerät, integriert sind, wodurch insbesondere Fehler durch Leitungsunterbrechungen oder dergleichen minimiert werden kön nen und eine Betriebssicherheit weiter erhöht werden kann.
Zudem wird eine Lenkungssteuervorrichtung, insbesondere zur Verwendung in dem zuvor genannten Verfahren, vorgeschlagen, mit zumindest einer sekundä ren Recheneinheit, welche dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Fehlerbe triebszustand, bei welchem eine Störung und/oder ein Ausfall einer primären Re cheneinheit auftritt, die primäre Recheneinheit zu ersetzen und eine Lenkungsak- tuatorik einer elektrischen Lenkung nach Art einer Regelung anzusteuern, und mit wenigstens einer Simulationseinheit, welche die Lenkungsaktuatorik zumin dest teilweise simuliert und/oder nachbildet, wobei die sekundäre Recheneinheit dazu vorgesehen ist, die Simulationseinheit in zumindest einem Normalbetriebs zustand, in welchem insbesondere die primäre Recheneinheit zur Ansteuerung der Lenkungsaktuatorik vorgesehen ist, zumindest zeitweise nach Art einer Re gelung anzusteuern, vorteilhaft um die sekundäre Recheneinheit in einem Bereit schaftsmodus zu halten und/oder um eine Funktionsfähigkeit der sekundären Recheneinheit, insbesondere über einen gesamten Betriebsbereich, zu prüfen und/oder zu überwachen. Hierdurch können insbesondere die bereits zuvor er wähnten Vorteile erreicht werden. Insbesondere kann eine Betriebssicherheit erhöht und ein sogenanntes fehlersicheres System bereitgestellt werden, wel ches auch im Fehlerbetriebszustand verfügbar ist. Zudem kann die sekundäre Recheneinheit insbesondere zumindest virtuell in Eingriff gesetzt werden, wodurch die sekundäre Recheneinheit im laufenden Betrieb vorteilhaft auf soge nannte„schlafende Fehler“, vorzugsweise über den gesamten Betriebsbereich der sekundären Recheneinheit, überwacht werden kann.
Das Verfahren zum Betrieb der Lenkungssteuervorrichtung und die Lenkungs steuervorrichtung sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können das Verfahren zum Be- trieb der Lenkungssteuervorrichtung und die Lenkungssteuervorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin ge nannten 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 Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Aspekte der Erfindung. Der Fachmann wird diese Aspekte zweckmäßigerweise auch ein zeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Fahrzeug mit einem Lenksystem umfassend eine Len
kungssteuervorrichtung und eine elektrische Lenkung in einer vereinfachten Darstellung,
Fig. 2 ein primäres Steuergerät und ein sekundäres Steuergerät der
Lenkungssteuervorrichtung sowie eine Lenkungsaktuatorik der elektrischen Lenkung in einer schematischen Darstellung, wo bei ein Ansteuerverhalten der Lenkungssteuervorrichtung in ei nem Normalbetriebszustand dargestellt und ein Ansteuerverhal ten der Lenkungssteuervorrichtung in einem Fehlerbetriebszu stand angedeutet ist,
Fig. 3a-b ein vereinfachtes Schaubild eines Ansteuerverhaltens einer primären Recheneinheit des primären Steuergeräts und einer sekundären Recheneinheit des sekundären Steuergeräts in dem Normalbetriebszustand,
Fig. 4 ein vereinfachtes Schaubild eines Ansteuerverhaltens der se kundären Recheneinheit in dem Fehlerbetriebszustand und
Fig. 5 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm mit Hauptverfahrensschritten eines Verfahrens zum Betrieb der Lenkungssteuervorrichtung. Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Figur 1 zeigt ein beispielhaft als Personenkraftfahrzeug ausgebildetes Fahrzeug 28 mit mehreren Fahrzeugrädern (nicht dargestellt) und mit einem Lenksystem 26 in einer vereinfachten Darstellung. Das Fahrzeug 28 umfasst dabei beispiel haft zumindest einen autonomen, im vorliegenden Fall insbesondere einen hoch automatisierten, Fahrmodus (mindestens SAE-Level 3). Prinzipiell ist jedoch auch denkbar, dass ein Fahrzeug ausschließlich einen konventionellen und/oder manuellen Fahrmodus und/oder einen teilautonomen Fahrmodus umfassen könnte.
Das Lenksystem 26 umfasst eine elektrische Lenkung 12. Die elektrische Len kung 12 weist eine Wirkverbindung mit den Fahrzeugrädern auf und ist zur Be einflussung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs 28 vorgesehen. Dazu umfasst die elektrische Lenkung 12 eine, insbesondere reale und/oder physische, Lenkungs- aktuatorik 18 (vgl. Figur 2). Die Lenkungsaktuatorik 18 ist als an sich bekannte Aktuatorik ausgebildet und kann beispielsweise einen, insbesondere als Lenkge triebe ausgebildeten, Radlenkwinkelsteller, eine Endstufe und/oder einen Stell motor, insbesondere zur Bereitstellung einer elektrischen Lenkunterstützung, umfassen. Zudem kann die elektrische Lenkung 12 eine Lenkungssensorik 30 umfassen. Die Lenkungssensorik 30 ist als an sich bekannte Sensorik ausgebil det. Die Lenkungssensorik 30 ist dazu vorgesehen, wenigstens eine Lenkungs kenngröße 32 bereitzustellen. Dazu kann die Lenkungssensorik 30 beispielswei se wenigstens einen Lenksensor, wenigstens einen Rotorsensor, wenigstens einen Zahnstangenpositionssensor und/oder wenigstens einen Zahnstangenge schwindigkeitssensor umfassen. Darüber hinaus kann die elektrische Lenkung 12 grundsätzlich als konventionelle Lenkung mit einem mechanischen Durchgriff oder auch als Steer-by-Wire-Lenkung ausgebildet sein. Prinzipiell könnte eine elektrische Lenkung auch als zumindest teilweise elektrisch ausgebildete Hydro lenkung bzw. hydraulisch unterstützte Lenkung ausgebildet sein. In diesem Fall könnte auf einen Stellmotor auch verzichtet werden. Ferner könnte eine Len kungskenngröße auch aus einem Bus-System oder dergleichen abgerufen wer den, sodass insbesondere auch auf eine entsprechende Lenkungssensorik ver zichtet werden könnte. Ferner umfasst das Lenksystem 26 eine Lenkungssteuervorrichtung 10. Die Len kungssteuervorrichtung 10 ist zur Ansteuerung der elektrischen Lenkung 12 und insbesondere der Lenkungsaktuatorik 18 der elektrischen Lenkung 12 vorgese hen. Dazu umfasst die Lenkungssteuervorrichtung 10 wenigstens ein primäres Steuergerät 22 (vgl. insbesondere Figur 2). Alternativ könnte eine Lenkungssteu ervorrichtung auch als zentrale Steuervorrichtung eines Fahrzeugs ausgebildet und somit insbesondere von einem Lenksystem verschieden sein.
Das primäre Steuergerät 22 weist eine Wirkverbindung mit der Lenkungssensorik 30 und der Lenkungsaktuatorik 18 auf. Das primäre Steuergerät 22 ist als Haupt- Steuergerät ausgebildet. Das primäre Steuergerät 22 ist zumindest dazu vorge sehen, in einem Normalbetriebszustand, insbesondere des autonomen und/oder hochautomatisierten Fahrmodus, die Lenkungsaktuatorik 18 in Abhängigkeit von der Lenkungskenngröße 32 anzusteuern.
Dazu umfasst das primäre Steuergerät 22 wenigstens eine primäre Rechenein heit 14. Die primäre Recheneinheit 14 umfasst zumindest einen primären Pro zessor (nicht dargestellt), beispielsweise in Form eines Mikroprozessors, und zumindest einen primären Betriebsspeicher (nicht dargestellt). Zudem umfasst die primäre Recheneinheit 14 zumindest eine im primären Betriebsspeicher hin terlegte und mit dem Normalbetriebszustand verknüpfte primäre Betriebssoft ware. Die primäre Betriebssoftware umfasst ein primäres Betriebsprogramm mit einer Regelroutine. Die primäre Betriebssoftware entspricht im vorliegenden Fall einer Highlevel-Software, welche dazu geeignet ist, einen autonomen und/oder hochautomatisierten Fahrvorgang durchzuführen. Alternativ könnte eine primäre Betriebssoftware jedoch auch lediglich dazu geeignet sein, einen konventionellen und/oder teilautonomen Fahrvorgang durchzuführen.
Die primäre Recheneinheit 14 ist dazu vorgesehen, in dem Normalbetriebszu stand die Lenkungsaktuatorik 18 nach Art einer Regelung anzusteuern. Hierzu bildet die primäre Recheneinheit 14 und die Lenkungsaktuatorik 18 in dem Nor malbetriebszustand einen, insbesondere geschlossenen, realen und/oder pri mären Regelkreis aus. Die Lenkungskenngröße 32, im vorliegenden Fall insbe sondere eine Sollzahnstangenposition und/oder eine Sollzahnstangengeschwin- digkeit, bildet dabei eine primäre Führungsgröße 34 des primären Regelkreises. Der primäre Regelkreis ist auch nochmals in Figur 3a verdeutlicht.
Zudem umfasst das primäre Steuergerät 22 wenigstens eine weitere Rechenein heit 36. Die weitere Recheneinheit 36 umfasst zumindest einen weiteren Prozes sor (nicht dargestellt), beispielsweise in Form eines Mikroprozessors, und zumin dest einen weiteren Betriebsspeicher (nicht dargestellt). Zudem umfasst die wei tere Recheneinheit 36 zumindest eine im weiteren Betriebsspeicher hinterlegte weitere Betriebssoftware. Die weitere Betriebssoftware umfasst ein weiteres Be triebsprogramm mit einer Steuerroutine.
Die weitere Recheneinheit 36 ist dazu vorgesehen, die Lenkungsaktuatorik 18, insbesondere zusätzlich zu der primären Recheneinheit 14 und/oder alternativ zu der primären Recheneinheit 14, zumindest zeitweise nach Art einer Steuerung anzusteuern. Die weitere Recheneinheit 36 ist im vorliegenden Fall zur Imple mentierung einer Vorsteuerung vorgesehen. Dazu ist in dem weiteren Betriebs speicher ein, insbesondere invertiertes, Lenkungsmodell hinterlegt, welches zu mindest die Lenkungsaktuatorik 18 und vorteilhaft im Betrieb auftretende Achs- kräfte zumindest teilweise simuliert und/oder nachbildet. Das Lenkungsmodell entspricht vorteilhaft einem vereinfachten und/oder linearisierten Modell der Len kungsaktuatorik 18. Alternativ könnte auf eine derartige weitere Recheneinheit jedoch auch verzichtet werden. In diesem Fall ist beispielsweise denkbar, eine Regelung und eine Vorsteuerung mittels derselben Recheneinheit und/oder des selben Prozessors zu realisieren. Zudem ist denkbar, eine Vorsteuerung mittels eines physikalischen Lenkungsmodells und/oder eines speziellen Algorithmus zu implementieren. Zudem könnte auf eine Vorsteuerung auch vollständig verzichtet werden.
Da es sich bei dem Lenksystem 26 um eine sicherheitsrelevante Fahrzeugkom ponente mit direktem Einfluss auf eine Fahrzeugführung handelt, wird in einem Fehlerbetriebszustand, in welchem eine Störung und/oder ein Ausfall der pri mären Recheneinheit 14 selbst und/oder einer mit der primären Recheneinheit 14 zusammenwirkenden Peripherie-Baugruppe, wie beispielsweise einer Ener gieversorgung, und eine hierdurch bewirkte Störung der primären Recheneinheit 14 auftritt, ein entsprechendes Sicherheitskonzept benötigt. Aus diesem Grund umfasst die Lenkungssteuervorrichtung 10 im vorliegenden Fall wenigstens ein sekundäres Steuergerät 24 (vgl. insbesondere Figur 2). Al ternativ könnte eine Lenkungssteuervorrichtung prinzipiell jedoch auch genau ein Steuergerät oder wenigstens drei Steuergeräte umfassen. Das sekundäre Steu ergerät 24 ist separat von dem primären Steuergerät 22 ausgebildet. Das sekun däre Steuergerät 24 ist redundant zu dem primären Steuergerät 22 ausgebildet. Das sekundäre Steuergerät 24 weist eine Wirkverbindung mit der Lenkungssen sorik 30 und der Lenkungsaktuatorik 18 auf. Das sekundäre Steuergerät 24 ist als Hilfs- Steuergerät und/oder Ersatz-Steuergerät ausgebildet. Das sekundäre Steuergerät 24 ist dazu vorgesehen, in zumindest einem Fehlerbetriebszustand, insbesondere des autonomen und/oder hochautomatisierten Fahrmodus, bei welchem eine Störung und/oder ein Ausfall des primären Steuergeräts 22 und insbesondere der primären Recheneinheit 14 auftritt, die Lenkungsaktuatorik 18 in Abhängigkeit von der Lenkungskenngröße 32 anzusteuern.
Dazu umfasst das sekundäre Steuergerät 24 wenigstens eine sekundäre Re cheneinheit 16. Die sekundäre Recheneinheit 16 umfasst zumindest einen se kundären Prozessor (nicht dargestellt), beispielsweise in Form eines Mikropro zessors, und zumindest einen sekundären Betriebsspeicher (nicht dargestellt). Zudem umfasst die sekundäre Recheneinheit 16 zumindest eine im sekundären Betriebsspeicher hinterlegte und mit dem Fehlerbetriebszustand verknüpfte se kundäre Betriebssoftware. Die sekundäre Betriebssoftware umfasst ein sekundä res Betriebsprogramm mit einer Regelroutine. Die sekundäre Betriebssoftware entspricht im vorliegenden Fall ferner einer Highlevel-Software, welche dazu ge eignet ist, einen autonomen und/oder hochautomatisierten Fahrvorgang durchzu führen. Alternativ könnte eine sekundäre Betriebssoftware jedoch auch lediglich dazu geeignet sein, einen konventionellen und/oder teilautonomen Fahrvorgang durchzuführen und/oder einen Notlauf bereitzustellen, beispielsweise um einen Momentensprung an einer Lenkhandhabe zu reduzieren.
Die sekundäre Recheneinheit 16 ist dazu vorgesehen, in dem Fehlerbetriebszu stand, bei welchem insbesondere eine Störung und/oder ein Ausfall der primären Recheneinheit 14 auftritt, die primäre Recheneinheit 14 zu ersetzen und eine Ansteuerung der Lenkungsaktuatorik 18 zu übernehmen. Dabei ist die sekundäre Recheneinheit 16 dazu vorgesehen, die Lenkungsaktuatorik 18 nach Art einer Regelung anzusteuern. Hierzu wird die sekundäre Recheneinheit 16 in dem Fehlerbetriebszustand in den, insbesondere geschlossenen, realen und/oder primären Regelkreis eingebunden, sodass die sekundäre Recheneinheit 16 und die Lenkungsaktuatorik 18 in dem Fehlerbetriebszustand einen, insbesondere geschlossenen, realen Regelkreis ausbilden. Die Lenkungskenngröße 32 bildet dabei wiederum die Führungsgröße für den realen Regelkreis im Fehlerbetriebs zustand. Eine Ansteuerung der Lenkungsaktuatorik 18 im Fehlerbetriebszustand ist in Figur 2 mittels gestrichelter Linien angedeutet. Zudem ist der reale Regel kreis im Fehlerbetriebszustand auch nochmals in Figur 4 verdeutlicht. Grundsätz lich ist natürlich auch denkbar, in einem Fehlerbetriebszustand eine abweichende Führungsgröße zu verwenden. Ferner könnten eine primäre Recheneinheit und eine sekundäre Recheneinheit insbesondere auch in dasselbe Steuergerät inte griert sein, beispielsweise in Form eines Mehrkernprozessors und/oder in Form zweier getrennter Prozessoren. Des Weiteren könnte eine Lenkungssteuervor richtung insbesondere auch wenigstens eine weitere sekundäre Recheneinheit umfassen, welche in zumindest einem weiteren Fehlerbetriebszustand, bei wel chem eine Störung und/oder ein Ausfall einer primären Recheneinheit und einer sekundären Recheneinheit auftritt, die sekundäre Recheneinheit ersetzt und wel che dazu vorgesehen ist, eine Lenkungsaktuatorik nach Art einer Regelung an zusteuern.
Um eine Verfügbarkeit der sekundären Recheneinheit 16 bzw. der Rückfallebene zu erhöhen und sicherheitskritische Betriebszustände, insbesondere bei einer plötzlich auftretenden Störung und/oder einem plötzlich auftretenden Ausfall der primären Recheneinheit 14 zu verhindern, umfasst die Lenkungssteuervorrich tung 10 eine Simulationseinheit 20. Die Simulationseinheit 20 ist im vorliegenden Fall in das sekundäre Steuergerät 24 integriert. Die Simulationseinheit 20 ist da zu vorgesehen, die, insbesondere reale, Lenkungsaktuatorik 18 zumindest teil weise zu simulieren und/oder nachzubilden. Dazu umfasst die Simulationseinheit 20 ein, insbesondere vorab appliziertes, weiteres Lenkungsmodell. Das weitere Lenkungsmodell ist identisch zu dem Lenkungsmodell der weiteren Rechenein heit 36 und entspricht somit einem vereinfachten und/oder linearisierten Modell der Lenkungsaktuatorik 18. Zudem ist das weitere Lenkungsmodell in dem se kundären Betriebsspeicher und/oder einem weiteren Betriebsspeicher der Simu- lationseinheit 20 hinterlegt. Alternativ könnte eine Simulationseinheit natürlich auch in ein primäres Steuergerät und/oder in ein zentrales Steuergerät eines Fahrzeugs integriert sein. Zudem ist denkbar, ein physikalisches Lenkungsmodell und/oder einen speziellen Algorithmus zur Simulation und/oder Nachbildung ei ner Lenkungsaktuatorik zu verwenden.
Um die sekundäre Recheneinheit 16 auch in dem Normalbetriebszustand, in wel chem insbesondere die primäre Recheneinheit 14 zur Ansteuerung der Len kungsaktuatorik 18 vorgesehen ist, in einem Bereitschaftsmodus zu halten, ist die sekundäre Recheneinheit 16 im Normalbetriebszustand dazu vorgesehen, die Simulationseinheit 20 zumindest zeitweise nach Art einer Regelung anzusteuern. Hierzu bildet die sekundäre Recheneinheit 16 und die Simulationseinheit 20 in dem Normalbetriebszustand einen, insbesondere geschlossenen, virtuellen und/oder sekundären Regelkreis aus. Die Lenkungskenngröße 32, im vorliegen den Fall insbesondere eine Sollzahnstangenposition und/oder eine Sollzahnstan gengeschwindigkeit, bildet dabei eine sekundäre Führungsgröße 38 des sekun dären Regelkreises. Die sekundäre Führungsgröße 38 ist somit identisch zu der primären Führungsgröße 34. Grundsätzlich ist jedoch auch denkbar, in einem Normalbetriebszustand verschiedene Führungsgrößen für einen primären Regel kreis und einen sekundären Regelkreis zu verwenden. Der sekundäre Regelkreis ist auch nochmals in Figur 3b verdeutlicht.
Ferner wird die sekundäre Recheneinheit 16 in dem Normalbetriebszustand durch eine, insbesondere dauerhafte, Ansteuerung der Simulationseinheit 20 in einem sogenannten„Hot- Standby-Modus“ gehalten, sodass im Fehlerbetriebszu stand ein direkter Übergang von der primären Recheneinheit 14 auf die sekundä re Recheneinheit 16 erreicht werden kann. Eine Ansteuerung der Simulations einheit 20 durch die sekundäre Recheneinheit 16 erfolgt dabei parallel und/oder synchron zu einer Ansteuerung der Lenkungsaktuatorik 18 durch die primäre Recheneinheit 14, und zwar insbesondere derart, dass ein Arbeitspunkt und/oder Betriebsbereich der sekundären Recheneinheit 16 zumindest ähnlich und bevor zugt identisch mit der primären Recheneinheit 14 ist. Durch diese Ausgestaltung kann die als Rückfallebene dienende, sekundäre Recheneinheit 16 auch ohne Durchgriff auf das reale System, insbesondere in Form der Lenkungsaktuatorik 18, aktiv gehalten werden, um im Fehlerbetriebszustand direkt auf das redundan- te Ersatzsystem bzw. die sekundäre Recheneinheit 16 umschalten zu können. Zudem kann eine Übergangsphase von dem Normalbetriebszustand in den Fehlerbetriebszustand signifikant reduziert werden, da auf eine Synchronisation, beispielsweise von Systemzuständen, zwischen der primären Recheneinheit 14 und der sekundären Recheneinheit 16 verzichtet werden kann. Alternativ könnte eine sekundäre Recheneinheit auch dazu vorgesehen sein, eine Simulationsein heit in einem Normalbetriebszustand nur zeitweise und/oder in regelmäßigen zeitlichen Abständen nach Art einer Regelung anzusteuern. In diesem Zusam menhang ist beispielsweise denkbar, die sekundäre Recheneinheit für einen Selbsttest und/oder zur Prüfung einer Funktionsfähigkeit der sekundären Re cheneinheit kurzfristig zu betreiben und beispielsweise mittels einer Signalrampe einen gesamten Betriebsbereich der sekundären Recheneinheit zu prüfen.
Zudem kann vorgesehen sein, dass die weitere Recheneinheit 36 dazu vorgese hen ist, die Lenkungsaktuatorik 18 in der Übergangsphase von dem Normalbe triebszustand in den Fehlerbetriebszustand nach Art einer Steuerung anzusteu ern, sodass mittels der Vorsteuerung zumindest kurzfristig die Ansteuerung der Lenkungsaktuatorik 18 übernommen werden kann und insbesondere eine be sonders hohe Sicherheit während der Übergangsphase von dem Normalbe triebszustand in den Fehlerbetriebszustand erreicht werden kann. Grundsätzlich könnte auf eine derartige Steuerung und/oder Vorsteuerung während einer Über gangsphase jedoch auch verzichtet werden.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass in zumindest einem Betriebszustand wenigstens eine mit der sekundären Recheneinheit 16 und/oder der Simulations einheit 20 korrelierte sekundäre Regelkenngröße, wie beispielsweise die sekun däre Führungsgröße 38, eine sekundäre Regelabweichung, eine sekundäre Stellgröße, eine sekundäre Regelgröße und/oder eine sekundäre Rückführungs größe des sekundären Regelkreises, zur Plausibilisierung, zur Überprüfung und/oder zur zumindest temporären Ersetzung wenigstens einer mit der primären Recheneinheit 14 und/oder der Lenkungsaktuatorik 18 korrelierten und der se kundären Regelkenngröße entsprechenden primären Regelkenngröße, wie bei spielsweise der primären Führungsgröße 34, einer primären Regelabweichung, einer primären Stellgröße, einer primären Regelgröße und/oder einer primären Rückführungsgröße des primären Regelkreises, verwendet wird, wodurch insbe- sondere eine Robustheit des Systems erhöht werden kann und zumindest kurz zeitige Fehler im primären Regelkreis, wie beispielsweise eine temporäre nicht- Verfügbarkeit der primären Führungsgröße 34, ausgeglichen werden können, insbesondere ohne direkt auf die sekundäre Recheneinheit 16 umschalten zu müssen.
Figur 5 zeigt abschließend ein beispielhaftes Ablaufdiagramm mit Hauptverfah rensschritten des Verfahrens zum Betrieb der Lenkungssteuervorrichtung 10.
Ein Verfahrensschritt 50 entspricht einem Normalbetriebszustand (vgl. auch Figu ren 3a und 3b). Dabei wird die Lenkungsaktuatorik 18 mittels der primären Re cheneinheit 14 nach Art einer Regelung angesteuert. Zudem wird die Simulati onseinheit 20 mittels der sekundären Recheneinheit 16 nach Art einer Regelung angesteuert, wodurch die sekundäre Recheneinheit 16 in einem Hot-Standby- Modus gehalten wird.
In einem Verfahrensschritt 52 tritt eine Störung und/oder ein Ausfall der primären Recheneinheit 14 auf, wodurch ein, insbesondere manueller oder vorteilhaft au tomatischer, Übergang von dem Normalbetriebszustand in einen Fehlerbetriebs zustand initiiert wird. Dadurch, dass die sekundäre Recheneinheit 16 im Normal betriebszustand aktiv gehalten wird, wird dabei ein direkter Übergang von der primären Recheneinheit 14 auf die sekundäre Recheneinheit 16 ermöglicht, wodurch eine Dauer einer Übergangsphase von dem Normalbetriebszustand in den Fehlerbetriebszustand signifikant reduziert werden kann.
Ein Verfahrensschritt 54 entspricht einem Fehlerbetriebszustand (vgl. auch Figur 4). Dabei wird die primäre Recheneinheit 14 durch die sekundäre Recheneinheit 16 ersetzt, insbesondere derart dass die sekundäre Recheneinheit 16 in den, insbesondere geschlossenen, realen und/oder primären Regelkreis eingebunden wird. Im Fehlerbetriebszustand wird die Lenkungsaktuatorik 18 somit mittels der sekundären Recheneinheit 16 nach Art einer Regelung angesteuert.
Das beispielhafte Ablaufdiagramm in Figur 5 soll dabei insbesondere lediglich beispielhaft ein Verfahren zum Betrieb der Lenkungssteuervorrichtung 10 be schreiben. Insbesondere können einzelne Verfahrensschritte auch variieren. Fer- ner können optionale Verfahrensschritte hinzukommen, wie beispielsweise eine zumindest zeitweise Ansteuerung der Lenkungsaktuatorik 18 nach Art einer Steuerung, wie beispielsweise in einer Übergangsphase von dem Normalbe triebszustand in den Fehlerbetriebszustand.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Betrieb einer Lenkungssteuervorrichtung (10) zur Ansteue rung einer elektrischen Lenkung (12), wobei in zumindest einem Fehlerbe triebszustand, bei welchem eine Störung und/oder ein Ausfall einer pri mären Recheneinheit (14) auftritt, die primäre Recheneinheit (14) durch ei ne sekundäre Recheneinheit (16) ersetzt wird und mittels der sekundären Recheneinheit (16) eine Lenkungsaktuatorik (18) der elektrischen Lenkung (12) nach Art einer Regelung angesteuert wird, und wobei in zumindest ei nem Normalbetriebszustand, in welchem insbesondere die primäre Re cheneinheit (14) zur Ansteuerung der Lenkungsaktuatorik (18) vorgesehen ist, mittels der sekundären Recheneinheit (16) eine Simulationseinheit (20), welche die Lenkungsaktuatorik (18) zumindest teilweise simuliert und/oder nachbildet, zumindest zeitweise nach Art einer Regelung angesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundä re Recheneinheit (16) in dem Normalbetriebszustand durch Ansteuerung der Simulationseinheit (20) in einem Hot-Standby-Modus gehalten wird, insbesondere derart, dass im Fehlerbetriebszustand ein direkter Übergang von der primären Recheneinheit (14) auf die sekundäre Recheneinheit (16) ermöglicht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Normalbetriebszustand eine Ansteuerung der Simulationseinheit (20) durch die sekundäre Recheneinheit (16) parallel und/oder synchron zu ei ner Ansteuerung der Lenkungsaktuatorik (18) durch die primäre Rechen einheit (14) erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Betriebszustand wenigstens eine mit der sekundären Recheneinheit (16) und/oder der Simulationseinheit (20) korrelierte sekundäre Regelkenngröße zur Plausibilisierung, zur Überprü fung und/oder zur zumindest temporären Ersetzung wenigstens einer mit der primären Recheneinheit (14) und/oder der Lenkungsaktuatorik (18) kor relierten primären Regelkenngröße verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Simulationseinheit (20) wenigstens ein, insbesondere linearisiertes, Lenkungsmodell zur Simulation und/oder Nachbildung der Lenkungsaktuatorik (18) umfasst.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkungsaktuatorik (18) zumindest zeitweise, insbe sondere zumindest in einer Übergangsphase von dem Normalbetriebszu stand in den Fehlerbetriebszustand, nach Art einer Steuerung angesteuert wird, wobei zur Steuerung wenigstens ein, insbesondere linearisiertes, wei teres Lenkungsmodell verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäre Recheneinheit (16) in ein sekundäres Steu ergerät (24) integriert ist und die primäre Recheneinheit (14) in ein von dem sekundären Steuergerät (24) separat ausgebildetes primäres Steuergerät (22) integriert ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäre Recheneinheit (16) und die Simulationsein heit (20) in ein gemeinsames Steuergerät (24) integriert sind.
9. Lenkungssteuervorrichtung (10), insbesondere zur Verwendung in einem
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit zumindest einer sekundä ren Recheneinheit (16), welche dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Fehlerbetriebszustand, bei welchem eine Störung und/oder ein Ausfall ei ner primären Recheneinheit (14) auftritt, die primäre Recheneinheit (14) zu ersetzen und eine Lenkungsaktuatorik (18) einer elektrischen Lenkung (12) nach Art einer Regelung anzusteuern, und mit wenigstens einer Simulati onseinheit (20), welche die Lenkungsaktuatorik (18) zumindest teilweise simuliert und/oder nachbildet, wobei die sekundäre Recheneinheit (16) da zu vorgesehen ist, die Simulationseinheit (20) in zumindest einem Normal betriebszustand, in welchem insbesondere die primäre Recheneinheit (14) zur Ansteuerung der Lenkungsaktuatorik (18) vorgesehen ist, zumindest zeitweise nach Art einer Regelung anzusteuern.
10. Lenksystem (26) mit wenigstens einer Lenkungssteuervorrichtung (10) nach Anspruch 9 und wenigstens einer elektrischen Lenkung (12).
11. Fahrzeug (28) mit einem Lenksystem (26) nach Anspruch 10, wobei das Fahrzeug (28) zumindest einen autonomen, insbesondere einen hochau tomatisierten, Fahrmodus umfasst.
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