DE102013104586A1

DE102013104586A1 - METHOD FOR THE CONTINUOUS DETERMINATION OF A STEERING ANGLE OR A SIZE CHARACTERIZING THE STEERING ANCHOR

Info

Publication number: DE102013104586A1
Application number: DE102013104586.3A
Authority: DE
Inventors: Paulo Narita; Constant Nguene Njongue
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-05-06
Filing date: 2013-05-06
Publication date: 2014-11-06
Anticipated expiration: 2033-05-07
Also published as: WO2014180611A1; DE102013104586B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur fortlaufenden Bestimmung eines Lenkwinkels oder einer den Lenkwinkel charakterisierenden Größe einer elektronischen Servolenkvorrichtung eines Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit eines fortlaufend mittels eines Rotorlagesensors des Elektromotors bestimmten Rotorlagewinkels des Elektromotors, welcher in einem elektrischen Servoantrieb der elektronischen Servolenkvorrichtung vorhanden ist, – wobei von dem Rotorlagesensor Signale entsprechend den Änderungen des Rotorlagewinkels übermittelt werden, – wobei durch die von dem Rotorlagesensor übermittelten Signale unterschiedliche vorgegebene Signalzustände geschaltet werden, – wobei der Lenkwinkel oder die den Lenkwinkel charakterisierende Größe mittels einer Anzahl von Zählern berechnet wird, welche in Abhängigkeit von Änderungen der Signalzustände inkrementiert oder dekrementiert werden, – wobei in einem deaktivierten Betriebszustand der elektronischen Servolenkvorrichtung der Rotorlagesensor periodisch für bestimmte Zeitintervalle aktiviert wird und ansonsten deaktiviert bleibt. Bei der periodischen Aktivierung des Rotorlagesensors werden eine Art und eine Anzahl der während der Deaktivierung des Rotorlagesensors eventuell nicht erfassten Änderungen der Signalzustände wenigstens mittels eines zu erfassenden ersten Signalzustands (init_state), eines zu erfassenden zweiten Signalzustands (curr_state) und eines zu erfassenden dritten Signalzustands (next_state) bestimmt, anhand derer die Zähler entsprechend aktualisiert und/oder korrigiert werden.The invention relates to a method for the continuous determination of a steering angle or a variable characterizing the steering angle of an electronic power steering device of a motor vehicle as a function of a rotor position angle of the electric motor which is continuously determined by means of a rotor position sensor of the electric motor and which is present in an electric servo drive of the electronic power steering device Rotor position sensor signals are transmitted according to the changes in the rotor position angle, - whereby different predetermined signal states are switched by the signals transmitted by the rotor position sensor, - the steering angle or the variable characterizing the steering angle is calculated by means of a number of counters, which depend on changes in the signal states be incremented or decremented, - the rotor position sensor periodically in a deactivated operating state of the electronic power steering device is activated for certain time intervals and remains deactivated otherwise. During the periodic activation of the rotor position sensor, a type and number of changes in the signal states that may not have been detected during the deactivation of the rotor position sensor are at least determined by means of a first signal state to be detected (init_state), a second signal state to be detected (curr_state) and a third signal state to be detected ( next_state), on the basis of which the counters are updated and / or corrected accordingly.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur fortlaufenden Bestimmung eines Lenkwinkels oder einer den Lenkwinkel charakterisierenden Größe einer elektronischen Servolenkvorrichtung. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein elektronisches Regel- und/oder Steuergerät sowie eine elektronische Servolenkvorrichtung eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to a method for the continuous determination of a steering angle or a characteristic of the steering angle size of an electronic power steering apparatus. The invention also relates to an electronic control and / or control device and an electronic power steering device of a motor vehicle.

In heutigen Kraftfahrzeugen werden zunehmend elektromechanische Servolenkungen eingesetzt. Die Lenkunterstützung des Fahrers erfolgt dabei über einen elektrischen Servoantrieb bzw. einen Elektromotor, welcher elektrische Energie aus dem Fahrzeugbordnetz aufnimmt und diese in mechanischer Form an das Lenkgetriebe abgibt.In today's motor vehicles increasingly electromechanical power steering systems are used. The steering assistance of the driver takes place via an electric servo drive or an electric motor, which receives electrical energy from the vehicle electrical system and emits it in mechanical form to the steering gear.

Aus der DE 100 13 711 A1 ist ein Lenksystem bekannt, das unter anderem einen Servoantrieb zur Momentenunterstützung aufweist. Der Grad der Momentenunterstützung ist bei dem beschriebenen Lenksystem abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit. Während bei langsamer Fahrzeuggeschwindigkeit die Momentenunterstützung größer ist (z. B. um beim Rangieren des Fahrzeugs das Lenkrad ohne großen Kraftaufwand betätigen zu können), wird die Lenkunterstützung bei höheren Geschwindigkeiten (z. B. um Fahrstabilität bei einer Autobahnfahrt zu erhöhen) gesenkt. From the DE 100 13 711 A1 a steering system is known which has, among other things, a servo drive for torque assistance. The degree of torque assistance is dependent on the vehicle speed in the described steering system. While at low vehicle speed the torque assist is greater (eg, to operate the steering wheel with little effort when maneuvering the vehicle), the steering assist is lowered at higher speeds (eg, to increase driving stability on a highway ride).

Aufgrund immer höherer Anforderungen bezüglich der Bordnetzbelastung in Kraftfahrzeugen werden auch die Anforderungen bezüglich des Ruhestromverbrauchs der elektrischen Systeme in den Kraftfahrzeugen immer bedeutender. Andererseits müssen aufgrund strengerer Sicherheitsanforderungen laufend neue Funktionen bereitgestellt werden. Es ist bekannt, zur Ansteuerung von Elektromotoren von elektrischen Servoantrieben in Servolenksystemen den sogenannten Rotorlagewinkel bzw. Rotorwinkel zu berücksichtigen, welcher die Ausrichtung des Rotors des Elektromotors gegenüber dem Stator des Elektromotors angibt. Als Rotorlagewinkelsensoren eingesetzte Geber liefern in der Regel zwei um eine Viertelperiode gegeneinander versetzte Signale, um neben der Position auch die Bewegungsrichtung erfassen zu können. Die von den Sensoren übermittelten Signale sind näherungsweise sinusförmig. Die gewünschte Lagemessung kann durch einfache Vorwärts-Rückwärtszähler erfolgen. Due to ever higher requirements regarding the vehicle electrical system load in motor vehicles and the requirements for the quiescent current consumption of electrical systems in motor vehicles are becoming increasingly important. On the other hand, due to stricter security requirements, new functions must be constantly provided. It is known to take into account the so-called rotor position angle or rotor angle for controlling electric motors of electric servo drives in power steering systems, which indicates the orientation of the rotor of the electric motor relative to the stator of the electric motor. Encoders used as rotor position angle sensors generally supply two signals offset by a quarter of a period from one another in order to be able to detect not only the position but also the direction of movement. The signals transmitted by the sensors are approximately sinusoidal. The desired position measurement can be done by simple forward-backward counters.

Es besteht zudem die Möglichkeit, die aktuelle Lenkwinkelinformation im Steuergerät des Servolenksystems bzw. der Servolenkvorrichtung laufend anhand des Rotorlagewinkels zu berechnen. Um dies zu erreichen, ist es notwendig, die Rotorlagesignale auch im deaktivierten Zustand des Servolenksystems, d. h. im Ruhemodus oder Sleep-Modus (Klemme 15 bzw. Zündungsplus ausgeschaltet) laufend zu überwachen. Für die Überwachung der Lenkwinkelfunktionalität im Sleep-Modus des Servolenksystems werden sowohl die in dem Regel- und/oder Steuergerät des Servolenksystems vorhandene, in der Regel auf einem System-IC angeordnete, Schnittstelle zu einem Rotorlagesensor als auch der mit dem Steuergerät (ECU Electronic Control Unit) elektrisch verbundene Rotorlagesensor periodisch mit Strom versorgt, d. h. aktiviert bzw. geweckt. Das Weckintervall sollte so eingestellt werden, dass möglichst keine Lenkwinkeländerung verpasst wird. Erfahrungsgemäß wird dazu ein Zeitintervall bzw. eine Periodendauer von etwa 8 ms bis 10 ms benötigt. Dies führt allerdings dazu, dass der Rotorlagesensor und die zu aktivierenden Teile des Steuergeräts bzw. des System-ICs, welche die Lenkwinkelinformation aufbereiten, insbesondere eine Signalverarbeitungsschaltung, durchschnittlich einen Ruhestrom von etwa 300 µA im Sleep-Modus benötigen. Heutige Ruhestromanforderungen liegen jedoch oftmals unterhalb von 200 µA. It is also possible to calculate the current steering angle information in the control unit of the power steering system or the power steering device continuously based on the rotor position angle. To achieve this, it is necessary that the rotor position signals in the deactivated state of the power steering system, d. H. in sleep mode or sleep mode (terminal 15 or ignition plus switched off) to be continuously monitored. For the monitoring of the steering angle functionality in the sleep mode of the power steering system both the existing in the control and / or control unit of the power steering system, usually arranged on a system IC interface to a rotor position sensor as well as with the control unit (ECU Electronic Control Unit) electrically connected rotor position sensor periodically powered, d. H. activated or awakened. The wake-up interval should be set so that as little steering angle change as possible is missed. Experience has shown that this requires a time interval or a period of about 8 ms to 10 ms. However, this leads to the fact that the rotor position sensor and the parts of the control unit or of the system IC which process the steering angle information, in particular a signal processing circuit, on average require a quiescent current of about 300 μA in sleep mode. However, today's quiescent power requirements are often below 200 μA.

Die große Herausforderung bei der Bestimmung des periodischen Weckintervalls im Sleep-Modus besteht darin, sicherzustellen, dass keine Signalzustandsänderung innerhalb der Logik in der Signalverarbeitungsschaltung verpasst wird, auch wenn extreme Bedingungen eintreffen. Bei bekannten Rotorlagesensoren erfolgt eine Zustandsänderung der Logik in der Signalverarbeitungsschaltung z. B. je 45°-Winkeländerung des Elektromotors. Mit Hilfe dieser Zustandsinformation kann die Änderung der Rotorlage des Elektromotors um eine 1/8-Drehung detektiert werden. Es existieren jedoch auch Rotorlagesensoren mit denen Zustandsänderungen innerhalb der Logik je 90°-Winkeländerung des Elektromotors in der Signalverarbeitungsschaltung erfolgen. Die vorstehend erwähnten Extrembedingungen können beispielsweise bei einem schnellstmöglichen Anreißvorgang am Lenkrad durch einen Fahrer vorliegen, wobei die höchste Beschleunigung des Elektromotors aus dem Stillstand heraus entsteht. Entsprechende Untersuchungen ergaben, dass wie aus Figur 1 ersichtlich bei schnellstmöglichen Anreißvorgängen am Lenkrad auf verschiedenen Fahrbahnuntergründen der Rotorlagesensor und die zugeordnete Elektronik alle 8 bis 10 ms aufgeweckt werden sollten, um keine Lenkwinkeländerungen zu verpassen. 1 zeigt eine Beschleunigungsphase, wobei auf der vertikalen Achse der Rotorlagewinkel δ_Rotor bzw. die Motorposition und auf der horizontalen Achse die Zeit t aufgetragen ist. Bei einem ersten Anreißvorgang des Lenkrads auf nassem Asphalt kann z. B. die allererste Zustandsänderung innerhalb der Logik in der Signalverarbeitungsschaltung (beispielsweise eine 45°-Winkeländerung der Rotorposition) in ca. 30 ms erreicht werden, wobei der Elektromotor eine Drehzahländerung von 0 auf 470 U/min erfährt.The big challenge in determining the periodic wake-up interval in sleep mode is to ensure that no signal state change is missed within the logic in the signal processing circuitry, even when extreme conditions occur. In known rotor position sensors, a change in state of the logic in the signal processing circuit z. B. each 45 ° angle change of the electric motor. Using this state information, the change in the rotor position of the electric motor can be detected by a 1/8 turn. However, there are also rotor position sensors with which state changes occur within the logic per 90 ° angle change of the electric motor in the signal processing circuit. The above-mentioned extreme conditions may be present, for example, in the fastest possible scribing process on the steering wheel by a driver, wherein the highest acceleration of the electric motor arises from a standstill. Corresponding investigations have shown that, as can be seen from FIG. 1, the rotor position sensor and the associated electronics should be woken up every 8 to 10 ms at the fastest possible scrubbing processes on the steering wheel in order to avoid missing steering angle changes. 1 shows an acceleration phase, wherein on the vertical axis of the rotor position angle δ _rotor or the motor position and on the horizontal axis, the time t is plotted. In a first scribing of the steering wheel on wet asphalt can z. For example, the very first state change within the logic in the signal processing circuit (eg, a 45 ° angular change in rotor position) can be achieved in about 30 ms, with the electric motor experiencing a speed change from 0 to 470 rpm.

Nachteil bei einer derartigen Einstellung des Weckzyklus im Bereich von 8 ms bis 10 ms, welche bereits eine Verfünffachung gegenüber einem Standardwert von beispielsweise 50 ms darstellt, ist der weiterhin hohe Ruhestromverbrauch. Dieser Verbrauch ist in der Regel jedoch unnötig, da derartige extreme Anreißvorgänge am Lenkrad im Sleep-Modus nicht auf Dauer, sondern nur zeitweise, stattfinden.Disadvantage with such setting of the wake-up cycle in the range of 8 ms to 10 ms, which already represents a fivefold compared to a default value of, for example, 50 ms, is the still high quiescent current consumption. However, this consumption is usually unnecessary, since such extreme scratches on the steering wheel in sleep mode not permanently, but only temporarily, take place.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei welchem alle Lenkwinkeländerungen auch in einem deaktivierten Betriebszustand der Servolenkvorrichtung zuverlässig erfasst werden, wobei gleichzeitig der Ruhestromverbrauch möglichst gering sein soll. The present invention is therefore an object of the invention to provide a method of the type mentioned, in which all steering angle changes are reliably detected even in a deactivated operating state of the power steering device, at the same time the quiescent current consumption should be as low as possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur fortlaufenden Bestimmung eines Lenkwinkels oder einer den Lenkwinkel charakterisierenden Größe einer elektronischen Servolenkvorrichtung eines Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit eines fortlaufend mittels eines Rotorlagesensors des Elektromotors bestimmten Rotorlagewinkels des Elektromotors gelöst, welcher in einem elektrischen Servoantrieb der elektronischen Servolenkvorrichtung vorhanden ist,

– wobei von dem Rotorlagesensor Signale entsprechend den Änderungen des Rotorlagewinkels übermittelt werden,
– wobei durch die von dem Rotorlagesensor übermittelten Signale unterschiedliche vorgegebene Signalzustände geschaltet werden,
– wobei der Lenkwinkel oder die den Lenkwinkel charakterisierende Größe mittels einer Anzahl von Zählern berechnet wird, welche in Abhängigkeit von Änderungen der Signalzustände inkrementiert oder dekrementiert werden,
– wobei in einem deaktivierten Betriebszustand der elektronischen Servolenkvorrichtung der Rotorlagesensor periodisch für bestimmte Zeitintervalle aktiviert wird und ansonsten deaktiviert bleibt, und
– wobei bei der periodischen Aktivierung des Rotorlagesensors eine Art und eine Anzahl der während der Deaktivierung des Rotorlagesensors eventuell nicht erfassten Änderungen der Signalzustände wenigstens mittels eines zu erfassenden ersten Signalzustands, eines zu erfassenden zweiten Signalzustands und eines zu erfassenden dritten Signalzustands bestimmt werden, anhand derer die Zähler entsprechend aktualisiert und/oder korrigiert werden.

This object is achieved by a method for continuously determining a steering angle or the steering angle characterizing size of an electronic power steering device of a motor vehicle in response to a continuously determined by a rotor position sensor of the electric motor rotor position angle of the electric motor, which is present in an electric servo drive of the electronic power steering device,

Wherein signals are transmitted by the rotor position sensor according to the changes in the rotor position angle,
Wherein different predetermined signal states are switched by the signals transmitted by the rotor position sensor,
The steering angle or the variable characterizing the steering angle is calculated by means of a number of counters, which are incremented or decremented in response to changes in the signal states,
- In a deactivated operating state of the electronic power steering device, the rotor position sensor is activated periodically for certain time intervals and otherwise remains deactivated, and
- Wherein during the periodic activation of the rotor position sensor, a type and a number of possibly not detected during the deactivation of the rotor position sensor changes the signal states are determined at least by means of a first signal state to be detected, a second signal state to be detected and a third signal state to be detected, based on which Counter updated and / or corrected accordingly.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen erfolgt In vorteilhafter Weise eine Anpassung der digitalen Logik der Lenkwinkelfunktionalität zur Ermöglichung einer automatischen Korrektur, so dass im deaktivierten Betriebszustand der elektronischen Servolenkung bei einer schnellen Beschleunigungsphase eine Winkeländerung des Motors von 45° sowohl als auch (kleiner als) 90° nicht verpasst werden kann. Dazu müssen keine kurzen Weckzyklen im Bereich von kleiner als 10 ms eingestellt werden. Mit dieser Fehlertoleranzfunktion kann ein Weckintervall eingestellt werden, das doppelt so lang wie die bekannte Einstellung ist. Dies entspricht einer Reduzierung des Ruhestromverbrauchs von etwa 30%. Unter dem Begriff „deaktivierter Betriebszustand“ der elektronischen Servolenkvorrichtung soll vorliegend ein Sleep-Modus oder ein Standby-Modus bzw. Ruhezustand, insbesondere bei ausgeschalteter Zündung des Kraftfahrzeugs, verstanden werden. Bei der periodischen Aktivierung bzw. Stromversorgung können beispielsweise Zeitintervalle von mehreren Millisekunden eingesetzt werden. By the measures according to the invention is carried out advantageously an adaptation of the digital logic of the steering angle functionality to allow automatic correction, so that in the deactivated operating state of the electronic power steering at a fast acceleration phase, an angular change of the engine of 45 ° both and (less than) 90 ° not can be missed. For this purpose, no short wake-up cycles in the range of less than 10 ms need to be set. With this fault tolerance function, it is possible to set a wake-up interval that is twice as long as the known setting. This corresponds to a reduction in quiescent current consumption of about 30%. The term "deactivated operating state" of the electronic power steering device in the present case is to be understood as a sleep mode or a standby mode or idle state, in particular when the ignition of the motor vehicle is switched off. For periodic activation or power supply, for example, time intervals of several milliseconds can be used.

Der erste Signalzustand kann ein gespeicherter Anfangssignalzustand sein, welcher periodisch bei aktiviertem Rotorlagesensor als letzter erfasster Signalzustand gespeichert wird, bevor der Rotorlagesensor deaktiviert wird.The first signal state may be a stored initial signal state which is periodically stored with the rotor position sensor activated as the last detected signal state before the rotor position sensor is deactivated.

Der zweite Signalzustand kann ein bei der Aktivierung oder Reaktivierung des Rotorlagesensors aktuell vorhandener Signalzustand sein.The second signal state may be a signal state currently present in the activation or reactivation of the rotor position sensor.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der dritte Signalzustand ein geänderter nachfolgender Signalzustand ist, welcher erfasst wird, wenn eine Änderung eines Signalzustands bei aktiviertem Rotorlagesensor erfolgt, wobei der Rotorlagesensor zur Erfassung des nachfolgenden Signalzustands für eine vorgebbare oder vorgegebene Zeitspanne dauerhaft aktiviert bleibt, wenn der erste Signalzustand nicht mit dem zweiten Signalzustand übereinstimmt. Falls der Anfangssignalzustand nicht mit dem bei der Aktivierung des Rotorlagesensors aktuell vorhandenen Signalzustand übereinstimmt, ist wenigstens eine verpasste Änderung eines Signalzustands bei deaktiviertem Rotorlagesensor erfolgt.According to the invention, it can be provided that the third signal state is a modified subsequent signal state which is detected when a change in a signal state occurs when the rotor position sensor is activated, wherein the rotor position sensor for detecting the subsequent signal state remains permanently activated for a predefinable or predetermined period of time, if the first Signal state does not match the second signal state. If the initial signal state does not coincide with the signal state currently present when the rotor position sensor is activated, at least one missed change in a signal state has taken place when the rotor position sensor is deactivated.

Wenn kein geänderter nachfolgender Signalzustand innerhalb einer vorgebbaren oder vorgegebenen Wartezeit in der vorgebbaren Zeitspanne erfasst wurde, können die Zähler mittels des aktuell vorhandenen Signalzustands aktualisiert werden.If no changed subsequent signal state was detected within a predefinable or predetermined waiting time in the predeterminable period of time, the counters can be updated by means of the currently available signal state.

Wenn ein geänderter nachfolgender Signalzustand innerhalb der vorgebbaren Wartezeit erfasst bzw. detektiert wurde:

– können die Zähler mittels des aktuell vorhandenen Signalzustands und des geänderten nachfolgenden Signalzustands aktualisiert werden, falls während der Deaktivierung des Rotorlagesensors keine Änderungen der Signalzustände verpasst wurden oder
– kann eine Korrektur der Zähler gemäß der Art und der Anzahl der während der Deaktivierung des Rotorlagesensors nicht erfassten Änderungen der Signalzustände durchgeführt werden. Durch diese Maßnahmen kann auch die Drehrichtung des Rotors und damit die Rotorlage sicher erfasst werden.

If a changed subsequent signal state was detected or detected within the predefined waiting time:

The counters can be updated by means of the currently available signal state and the changed subsequent signal state if no changes in the signal states were missed during deactivation of the rotor position sensor, or
- Can a correction of the counter according to the type and the number of not detected during the deactivation of the rotor position sensor Changes in the signal states are performed. Through these measures, the direction of rotation of the rotor and thus the rotor position can be detected safely.

Die unterschiedlichen Signalzustände und/oder die bei Änderungen der Signalzustände durchzuführenden Änderungen der Zähler können in einer Zustandsmaschine erfasst werden. Beispielsweise kann eine derartige Zustandsmaschine vier mögliche Zustände zur Inkrementierung oder Dekrementierung der Zähler aufweisen.The different signal states and / or the changes of the counters to be made when the signal states change can be detected in a state machine. For example, such a state machine may have four possible states for incrementing or decrementing the counters.

Die von dem Rotorlagesensor übermittelten Signale können analoge sinusförmige Signale sein.The signals transmitted by the rotor position sensor may be analog sinusoidal signals.

Die Zähler können wenigstens einen Sinuszähler für empfangene Sinuspulse des Rotorlagesensors und wenigstens einen Kosinuszähler für empfangene Kosinuspulse des Rotorlagesensors aufweisen.The counters can have at least one sinusoidal counter for received sine pulses of the rotor position sensor and at least one cosine counter for received cosine pulses of the rotor position sensor.

Der wenigstens eine Sinuszähler oder der wenigstens eine Kosinuszähler kann zur Korrektur einer während der Deaktivierung des Rotorlagesensors (14) nicht erfassten bzw. verpassten Änderung des Signalzustands in Abhängigkeit des der zu korrigierenden Änderung zugrunde liegenden Sinussignals und Kosinussignals um einen Betrag, insbesondere von 1 inkrementiert oder dekrementiert werden. The at least one sine counter or the at least one cosine counter can be used to correct a signal during deactivation of the rotor position sensor (FIG. 14 ) not detected or missed change in the signal state as a function of the sine wave signal and cosine signal underlying the change to be corrected by an amount, in particular of 1 are incremented or decremented.

In Anspruch 11 ist eine elektronisches Regel- und/oder Steuergerät eines Kraftfahrzeugs angegeben.In claim 11, an electronic control and / or control device of a motor vehicle is specified.

Das elektronische Regel- und/oder Steuergerät kann zum Schalten einer periodischen Stromversorgung des Rotorlagesensors und der Signalverarbeitungsschaltung nach bestimmten Zeitintervallen und/oder zum Schalten einer dauerhaften Stromversorgung des Rotorlagesensors und der Signalverarbeitungsschaltung für eine vorgebbare oder vorgegebene Zeitspanne eingerichtet sein.The electronic control and / or control device may be configured for switching a periodic power supply of the rotor position sensor and the signal processing circuit after certain time intervals and / or for switching a permanent power supply of the rotor position sensor and the signal processing circuit for a predetermined or predetermined period of time.

Anspruch 13 betrifft eine elektronische Servolenkvorrichtung eines Kraftfahrzeugs. Claim 13 relates to an electronic power steering device of a motor vehicle.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur fortlaufenden Bestimmung eines Lenkwinkels oder einer den Lenkwinkel charakterisierenden Größe einer elektronischen Servolenkvorrichtung eines Kraftfahrzeugs ist vorzugsweise als elektronische Schaltung bzw. als Computerprogramm auf einem Regel- und/oder Steuergerät der elektronischen Servolenkvorrichtung realisiert.The method according to the invention for the continuous determination of a steering angle or a variable characterizing the steering angle of an electronic power steering device of a motor vehicle is preferably implemented as an electronic circuit or as a computer program on a control and / or control device of the electronic power steering device.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Advantageous embodiments and further developments emerge from the subclaims.

Nachfolgend ist anhand der Zeichnung prinzipmäßig ein Ausführungsbeispiel der Erfindung angegeben.The following is an exemplary embodiment of the invention with reference to the drawing in principle.

Es zeigen:Show it:

1 ein vereinfachtes Schaubild einer bekannten Bestimmung des Weckintervalls eines Rotorlagesensors für einen Elektromotor einer elektronischen Servolenkvorrichtung; 1 a simplified diagram of a known determination of the wake-up interval of a rotor position sensor for an electric motor of an electronic power steering apparatus;

2 eine vereinfachte schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen elektronischen Servolenkvorrichtung; 2 a simplified schematic representation of an electronic power steering apparatus according to the invention;

3 ein vereinfachtes Schaltbild einer Ansteuerung eines Elektromotors in einer elektronischen Servolenkvorrichtung, in welcher das erfindungsgemäße Verfahren umgesetzt ist. 3 a simplified circuit diagram of a control of an electric motor in an electronic power steering apparatus, in which the inventive method is implemented.

4 eine vereinfachte Darstellung einer Zustandsmaschine, in welcher Signalzustände eines Rotorlagesensors für einen Elektromotor einer elektronischen Servolenkvorrichtung erfasst sind; 4 a simplified representation of a state machine in which signal states of a rotor position sensor for an electric motor of an electronic power steering device are detected;

5 eine vereinfachte Darstellung der Speicherung von Signalzuständen; 5 a simplified representation of the storage of signal states;

6 ein vereinfachtes Ablaufdiagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur fortlaufenden Bestimmung eines Lenkwinkels oder einer den Lenkwinkel charakterisierenden Größe; 6 a simplified flow diagram to illustrate the method according to the invention for the continuous determination of a steering angle or a size characterizing the steering angle;

7 ein schematische Darstellung zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur fortlaufenden Bestimmung eines Lenkwinkels oder einer den Lenkwinkel charakterisierenden Größe; und 7 a schematic representation to illustrate the inventive method for the continuous determination of a steering angle or a steering angle characterizing size; and

8 ein vereinfachtes Schaubild einer Bestimmung der Aufwachzeit eines Rotorlagesensors für einen Elektromotor einer erfindungsgemäßen elektronischen Servolenkvorrichtung. 8th a simplified diagram of a determination of the wake-up time of a rotor position sensor for an electric motor of an electronic power steering apparatus according to the invention.

In 2 ist eine erfindungsgemäße elektronische Servolenkvorrichtung 1 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs stark vereinfacht dargestellt. Die elektronische Servolenkvorrichtung 1 weist eine als Lenkrad ausgebildete Lenkhandhabe 2 auf. Das Lenkrad 2 ist über eine Lenksäule bzw. Gelenkwelle 3 mit einem Lenkgetriebe 4 verbunden. Das Lenkgetriebe 4 dient dazu, einen Drehwinkel der Gelenkwelle 3 in einen Lenkwinkel δ_Fm von lenkbaren Rädern 5a, 5b des Kraftfahrzeugs umzusetzen. Das Lenkgetriebe 4 weist dazu eine Zahnstange 6 und ein Ritzel 7 auf, an welches die Gelenkwelle 3 angreift. Darüber hinaus weist die elektronische Servolenkvorrichtung 1 einen elektrischen Servoantrieb 8 auf, welcher insbesondere der variablen Momentenunterstützung dient. Der elektrische Servoantrieb 8 weist einen Elektromotor 9 zur Realisierung der Momentenunterstützung über ein Riemengetriebe 10 auf. Das Riemengetriebe 10 weist ein Antriebsritzel und eine Riemenscheibe zur Übertragung der Momentenunterstützung über ein Kugelumlaufgetriebe (in 2 nicht dargestellt) auf die Zahnstange 6 der elektronischen Servolenkvorrichtung 1 auf. Des Weiteren ist ein elektronisches Steuergerät 11 als Regel- und/oder Steuergerät zur Ansteuerung und Regelung des Elektromotors 9 vorgesehen. Die Erfindung ist im Folgenden anhand einer elektronischen Servolenkvorrichtung 1 mit einem Riemengetriebe 10 und einem separaten Kugelumlaufgetriebe zur Übertragung der Unterstützungskraft auf die Zahnstange 6, wie beispielsweise aus der DE 100 52 275 A1 bekannt, beschrieben. Für weitere elektrische Lenksystemtechnologien mit Momenten- bzw. Lenkunterstützung lassen sich jedoch mit geringfügigen Änderungen gleiche erfindungsgemäße Umsetzungen erzielen. Auch kann der Elektromotor ein Überlagerungswinkelsteller sein, wenn es sich bei der erfindungsgemäßen Servolenkvorrichtung um ein Überlagerungslenksystem handelt.In 2 is an electronic power steering device according to the invention 1 a motor vehicle, not shown, greatly simplified. The electronic power steering device 1 has a steering handle designed as a steering wheel 2 on. The steering wheel 2 is via a steering column or propeller shaft 3 with a steering gear 4 connected. The steering gear 4 serves to a rotation angle of the propeller shaft 3 in a steering angle δ _Fm of steerable wheels 5a . 5b implement the motor vehicle. The steering gear 4 has a rack 6 and a pinion 7 on, to which the propeller shaft 3 attacks. In addition, the electronic power steering device has 1 an electric servo drive 8th on, which in particular the variable Momentsupport serves. The electric servo drive 8th has an electric motor 9 for the realization of the torque support via a belt transmission 10 on. The belt transmission 10 has a drive pinion and a pulley for transmitting the torque support via a recirculating ball gear (in 2 not shown) on the rack 6 the electronic power steering device 1 on. Furthermore, there is an electronic control unit 11 as a control and / or control device for controlling and regulating the electric motor 9 intended. The invention is based on an electronic power steering device 1 with a belt transmission 10 and a separate recirculating ball gear for transmitting the assisting force to the rack 6 , such as from the DE 100 52 275 A1 known, described. For other electric steering system technologies with torque or steering assistance, however, similar implementations according to the invention can be achieved with minor changes. Also, the electric motor may be a superposition angle adjuster, when the power steering device according to the invention is a superposition steering system.

In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures, functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

In 3 ist eine Ansteuerung des Elektromotors 9 durch das elektronische Steuergerät 11 dargestellt. Dabei ist der Elektromotor 9 über eine Dreiphasenbrücke bzw. einen Wechselrichter 12 und Motorphasenleitungen 12a bis 12c mit dem elektrischen Steuergerät 11 verbunden. Sowohl das Steuergerät 11 als auch der Wechselrichter 12 werden über eine Batteriespannung U_Batt versorgt. Auf einem System-IC 13 (Integrated Circuit/Integrierte Schaltung) des Steuergeräts 11 ist eine Signalverarbeitungsschaltung 13a angeordnet, welche mit einem Rotorlagesensor 14 für den Elektromotor 9 elektrisch verbunden ist. Die Signalverarbeitungsschaltung 13a weist eine Versorgungsleitung 15a und eine Signalleitung 15b zu dem Rotorlagesensor 14 auf, welcher die Lage des Rotors, d. h. einen Rotorlagewinkel δ_Rotor des Elektromotors 9 fortlaufend überwacht. Der Rotorlagesensor 14 kann hierzu beispielsweise analoge sinusförmige Signale SIN, COS über die Signalleitung 15b an die Signalverarbeitungsschaltung 13a übermitteln. Des Weiteren weist das System-IC 13 eine Komparatorschaltung bzw. einen Komparator 16 auf, welcher mit zwei Motorphasenleitungen 12a und bis 12b sowie mit der Batteriespannung U_Batt verbunden ist. Der Komparator 16 weist eine definierte oder einstellbare Schaltschwelle auf und ist dazu ausgebildet, ein Ansteuersignal für einen Standby-Timer bzw. eine Zeitschaltung 17 auszugeben, welche permanent über die Batteriespannung U_Batt versorgt wird. Die Zeitschaltung 17 bleibt daher auch bei abgeschalteter Servolenkvorrichtung 1 dauerhaft aktiv. Die Zeitschaltung 17 ist zum Schalten einer periodischen Stromversorgung des Rotorlagesensors 14 und der Signalverarbeitungsschaltung 13a nach vorgegebenen Zeitintervallen und/oder zum Schalten einer dauerhaften Stromversorgung des Rotorlagesensors 14 und der Signalverarbeitungsschaltung 13a für eine bestimmte Zeitspanne eingerichtet. Wie weiter aus 3 ersichtlich, werden der Rotorlagesensor 14 und die Signalverarbeitungsschaltung 13a, insbesondere in dem deaktivierten Betriebszustand der Servolenkvorrichtung 1, von einer, vorzugsweise auf dem System-IC 13 angeordneten, Rotorlagesensorversorgung 18 versorgt. Die Zeitschaltung 17 erzeugt einstellbare Zeitintervalle und steuert damit das Ein- und Ausschalten der Rotorlagesensorversorgung 18 des Rotorlagesensors 14 und der Signalverarbeitungsschaltung 13a. Die Zyklen bzw. Weckintervalle werden von der Zeitschaltung 17 vorgegeben.In 3 is a control of the electric motor 9 through the electronic control unit 11 shown. Here is the electric motor 9 via a three-phase bridge or an inverter 12 and motor phase lines 12a to 12c with the electrical control unit 11 connected. Both the controller 11 as well as the inverter 12 are powered by a battery voltage U _Batt . On a system IC 13 (Integrated Circuit) of the controller 11 is a signal processing circuit 13a arranged, which with a rotor position sensor 14 for the electric motor 9 electrically connected. The signal processing circuit 13a has a supply line 15a and a signal line 15b to the rotor position sensor 14 on which the position of the rotor, ie a rotor position angle δ _{rotor of} the electric motor 9 continuously monitored. The rotor position sensor 14 For this purpose, for example, analog sinusoidal signals SIN, COS via the signal line 15b to the signal processing circuit 13a to transfer. Furthermore, the system IC 13 a comparator circuit or a comparator 16 on, which with two motor phase lines 12a and until 12b and connected to the battery voltage U _Batt . The comparator 16 has a defined or adjustable switching threshold and is adapted to a drive signal for a standby timer or a timer 17 output, which is permanently supplied by the battery voltage U _Batt . The timer 17 therefore remains even when the power steering device 1 permanently active. The timer 17 is for switching a periodic power supply of the rotor position sensor 14 and the signal processing circuit 13a after predetermined time intervals and / or for switching a permanent power supply of the rotor position sensor 14 and the signal processing circuit 13a set up for a certain period of time. How farther 3 can be seen, the rotor position sensor 14 and the signal processing circuit 13a , in particular in the deactivated operating state of the power steering device 1 , from one, preferably on the system IC 13 arranged, rotor position sensor supply 18 provided. The timer 17 generates adjustable time intervals and thus controls the switching on and off of the rotor position sensor supply 18 of the rotor position sensor 14 and the signal processing circuit 13a , The cycles or Weckintervalle be from the timer 17 specified.

In der Signalverarbeitungsschaltung 13a können die analogen sinusförmigen Signale SIN, COS des Rotorlagesensors 14 an einen Eingang eines ersten Komparators für ein Sinussignal SIN der analogen sinusförmigen Signale des Rotorlagesensors 14 und an einen Eingang eines zweiten Komparators für einen Kosinussignal COS der analogen sinusförmigen Signale des Rotorlagesensors 14 geführt werden (in 3 nicht näher dargestellt). Die beiden sinusförmigen Signale SIN, COS können jeweils mit einer Referenzschwelle des entsprechenden ersten bzw. zweiten Komparators verglichen werden. Wird die Referenzschwelle des ersten Komparators von dem Sinussignal SIN überschritten, schaltet der Ausgang des ersten Komparators auf einen High-Pegel (logisch Eins). Bleibt das Sinussignal SIN unterhalb der Referenzschwelle des ersten Komparators, liegt an dem Ausgang des ersten Komparators ein Low-Pegel (logisch Null) an. Dasselbe Schaltungsprinzip kann bei dem zweiten Komparator für das Kosinussignal COS angewendet werden. Die Ausgänge des ersten und zweiten Komparators (nämlich Sinuspulse SIN_P und Kosinuspulse COS_P) können somit zwei digitale Signale an eine nicht dargestellte Logikeinheit in der Signalverarbeitungsschaltung 13a übermitteln.In the signal processing circuit 13a can be the analog sinusoidal signals SIN, COS of the rotor position sensor 14 to an input of a first comparator for a sine signal SIN of the analog sinusoidal signals of the rotor position sensor 14 and to an input of a second comparator for a cosine signal COS of the analog sinusoidal signals of the rotor position sensor 14 be led (in 3 not shown in detail). The two sinusoidal signals SIN, COS can each be compared with a reference threshold of the corresponding first and second comparator. If the reference threshold of the first comparator is exceeded by the sinusoidal signal SIN, the output of the first comparator switches to a high level (logical one). If the sinusoidal signal SIN remains below the reference threshold of the first comparator, a low level (logical zero) is present at the output of the first comparator. The same circuit principle can be applied to the second comparator for the cosine signal COS. The outputs of the first and second comparators (namely sine pulses SIN_P and cosine pulses COS_P) can thus provide two digital signals to a logic unit, not shown, in the signal processing circuit 13a to transfer.

Von dem Rotorlagesensor 14 werden nun entsprechend den Änderungen des Rotorlagewinkels δ_Rotor analoge sinusförmige Signale mit einem Sinussignal SIN und einem Kosinussignal COS übermittelt. Durch die von dem Rotorlagesensor 14 übermittelten Signale SIN, COS können unterschiedliche vorgegebene Signalzustände "00", "01", "10", "11" (siehe 4) geschaltet werden. Der Radlenkwinkel δ_Fm der lenkbaren Räder 5a, 5b, d. h. der Lenkwinkel δ_Fm oder eine den Lenkwinkel δ_Fm charakterisierende Größe kann mittels einer Anzahl von Zählern Z_SIN, Z_COS (siehe 4 und 7) berechnet werden, welche bei Änderungen der Signalzustände "00", "01", "10", "11" inkrementiert oder dekrementiert werden. Die Zähler können einen Kosinuszähler Z_COS für empfangene Kosinuspulse COS_P des Rotorlagesensors 14 und einen Sinuszähler Z_SIN für empfangene Sinuspulse SIN_P des Rotorlagesensors 14 aufweisen (siehe 7).From the rotor position sensor 14 Now analogous sinusoidal signals are transmitted with a sine signal SIN and a cosine signal COS according to the changes of the rotor position angle δ _rotor . By the of the rotor position sensor 14 transmitted signals SIN, COS can different predetermined signal states "00", "01", "10", "11" (see 4 ). The wheel steering angle δ _{Fm of} the steerable wheels 5a . 5b ie the steering angle δ _Fm or a variable characterizing the steering angle δ _Fm can be determined by means of a number of counters Z_SIN, Z_COS (see 4 and 7 ) which is incremented when the signal states "00", "01", "10", "11" change, or be decremented. The counters may include a cosine counter Z_COS for received cosine pulses COS_P of the rotor position sensor 14 and a sine counter Z_SIN for received sine pulses SIN_P of the rotor position sensor 14 have (see 7 ).

Wie aus 4 ersichtlich, können die unterschiedlichen Signalzustände "00", "01", "10", "11" und/oder die bei Änderungen der Signalzustände "00", "01", "10", "11" durchzuführenden Änderungen der Zähler Z_SIN, Z_COS in einer Zustandsmaschine 19 erfasst werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist diese vier mögliche Signalzustände "00", "01", "10", "11" zur In- bzw. Dekrementierung der Sinus- und Kosinuszähler Z_SIN, Z_COS auf. Die erste binäre Ziffer der Signalzustände "00", "01", "10", "11" steht dabei für das erhaltene Kosinussignal COS bzw. den Kosinuspuls COS_P während die zweite binäre Ziffer für das erhaltene Sinussignal SIN bzw. den Sinuspuls SIN_P steht. Dabei zeigt die Ziffer "0" einen Low-Pegel bzw. eine logische Null und die Ziffer "1" einen High-Pegel bzw. eine logische Eins an.How out 4 As can be seen, the different signal states "00", "01", "10", "11" and / or the changes to be made to the signal states "00", "01", "10", "11" can be made to the counter Z_SIN, Z_COS in a state machine 19 be recorded. In the present exemplary embodiment, these four possible signal states "00", "01", "10", "11" for in- and decrementing the sine and cosine counters Z_SIN, Z_COS. The first binary digit of the signal states "00", "01", "10", "11" stands for the received cosine signal COS or the cosine pulse COS_P while the second binary digit stands for the obtained sine signal SIN or the sine pulse SIN_P. The numeral "0" indicates a low level or a logic zero and the numeral "1" indicates a high level or a logic one.

Wie aus 4 ersichtlich, werden die folgenden Zähleränderungen bei den entsprechenden Zustandsänderungen durchgeführt, wenn die Rotorlagesensorversorgung 18 aktiviert ist:How out 4 As can be seen, the following counter changes are made to the corresponding state changes when the rotor position sensor supply 18 is activated:

"00" → "01" oder "11" → "10": der Sinuszähler Z_SIN wird um den Betrag von 1 inkrementiert; "01" → "00" oder "10" → "11": der Sinuszähler Z_SIN wird um den Betrag von 1 dekrementiert; "01" → "11" oder "10" → "00": der Kosinuszähler Z_COS wird um den Betrag von 1 inkrementiert; und "11" → "01" oder "00" → "10": der Kosinuszähler Z_COS wird um den Betrag von 1 dekrementiert."00" → "01" or "11" → "10": the sine counter Z_SIN is incremented by the amount of 1; "01" → "00" or "10" → "11": the sine counter Z_SIN is decremented by the amount of 1; "01" → "11" or "10" → "00": the cosine counter Z_COS is incremented by the amount of 1; and "11" → "01" or "00" → "10": the cosine counter Z_COS is decremented by the amount of 1.

Die Zustandswechsel "00" → "11", "11" → "00", "10" → "01" und "01" → "10" der Zustandsmaschine 19 gelten im normalen Betrieb – wenn der Sensor dauerhaft versorgt wird – als Sprünge oder illegale Änderungen, da die Zähler Z_SIN, Z_COS der um 90° versetzten, analogen Sinus- und Kosinussignale SIN, COS nicht gleichzeitig geändert werden. The state changes "00" → "11", "11" → "00", "10" → "01" and "01" → "10" of the state machine 19 in normal operation - when the sensor is permanently powered - as jumps or illegal changes, since the counters Z_SIN, Z_COS of the offset by 90 °, analog sine and cosine signals SIN, COS are not changed simultaneously.

Im Sleep-Modus können derartige Sprünge jedoch auftreten, wenn während der Inaktivität der Rotorlagesensorversorgung 18 ein Zustandswechsel verpasst wird.In sleep mode, however, such jumps may occur when during inactivity of the rotor position sensor supply 18 a state change is missed.

Der Verlust eines Zustandswechsels kann mitunter folgende Bedeutungen haben. Ein verpasster Signalzustand "00", "01", "10", "11" der Zustandsmaschine 19 entspricht 45° verlorenem Rotorlagewinkel δ_Rotor des Elektromotors 9. Zwei hintereinander verpasste Signalzustände "00", "01", "10", "11" der Zustandsmaschine 19 entsprechen 90° verlorenem Rotorlagewinkel δ_Rotor des Elektromotors 9.The loss of a state change can sometimes have the following meanings. A missed signal state "00", "01", "10", "11" of the state machine 19 corresponds to 45 ° lost rotor position angle δ _{rotor of} the electric motor 9 , Two consecutively missed signal states "00", "01", "10", "11" of the state machine 19 correspond to 90 ° lost rotor position angle δ _{rotor of} the electric motor 9 ,

Auf dem elektronischen Steuergerät 11 kann nun ein erfindungsgemäßes Verfahren Verfahren zur fortlaufenden Bestimmung des Lenkwinkels δ_Fm oder einer den Lenkwinkel δ_Fm charakterisierenden Größe der elektronischen Servolenkvorrichtung 1 der Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit eines fortlaufend mittels des Rotorlagesensors 14 des Elektromotors 9 bestimmten Rotorlagewinkels δ_Rotor des Elektromotors 9, welcher in dem elektrischen Servoantrieb 8 der elektronischen Servolenkvorrichtung 1 vorhanden ist, ablaufen,

– wobei von dem Rotorlagesensor 14 Signale SIN, COS entsprechend den Änderungen des Rotorlagewinkels δ_Rotor übermittelt werden,
– wobei durch die von dem Rotorlagesensor 14 übermittelten Signale SIN, COS unterschiedliche vorgegebene Signalzustände "00", "01", "10", "11" geschaltet werden,
– wobei der Lenkwinkel δ_Fm oder die den Lenkwinkel δ_Fm charakterisierende Größe mittels der Zähler Z_SIN, Z_COS berechnet wird, welche in Abhängigkeit von bzw. bei Änderungen der Signalzustände "00", "01", "10", "11" inkrementiert oder dekrementiert werden,
– wobei in einem deaktivierten Betriebszustand der elektronischen Servolenkvorrichtung 1 der Rotorlagesensor 14 periodisch für bestimmte Zeitintervalle aktiviert wird und ansonsten deaktiviert bleibt, und
– wobei bei der periodischen Aktivierung des Rotorlagesensors 14 eine Art und eine Anzahl der während der Deaktivierung des Rotorlagesensors 14 eventuell nicht erfassten Änderungen der Signalzustände "00", "01", "10", "11" wenigstens mittels eines zu erfassenden ersten Signalzustands init_state, eines zu erfassenden zweiten Signalzustands curr_state und eines zu erfassenden dritten Signalzustands next_state (siehe 5) bestimmt werden, wonach die Zähler Z_SIN, Z_COS anhand der zuvor bestimmten, während der Deaktivierung des Rotorlagesensors 14 nicht erfassten Änderungen der Signalzustände "00", "01", "10", "11" entsprechend aktualisiert und/oder korrigiert werden.

On the electronic control unit 11 Now, an inventive method method for continuously determining the steering angle δ _Fm or the steering angle δ _Fm characterizing size of the electronic power steering apparatus 1 the motor vehicle in response to a continuous means of the rotor position sensor 14 of the electric motor 9 certain rotor position angle δ _{rotor of} the electric motor 9 which is in the electric servo drive 8th the electronic power steering device 1 is present, expire,

- Where from the rotor position sensor 14 Signals SIN, COS are transmitted according to the changes of the rotor position angle δ _rotor ,
- Wherein by the rotor position sensor 14 transmitted signals SIN, COS different predetermined signal states "00", "01", "10", "11" are switched,
Wherein the steering angle δ _Fm or the variable characterizing the steering angle δ _{Fm is} calculated by means of the counters Z_SIN, Z_COS, which increments depending on or with changes in the signal states "00", "01", "10", "11" be decremented,
- In a deactivated operating state of the electronic power steering device 1 the rotor position sensor 14 is activated periodically for certain time intervals and otherwise remains deactivated, and
- Wherein during the periodic activation of the rotor position sensor 14 a kind and a number during deactivation of the rotor position sensor 14 possibly not detected changes in the signal states "00", "01", "10", "11" at least by means of a first signal state init_state to be detected, a second signal state curr_state to be detected and a third signal state next_state to be detected (see 5 ), after which the counters Z_SIN, Z_COS are determined on the basis of the previously determined during the deactivation of the rotor position sensor 14 unrecognized changes in the signal states "00", "01", "10", "11" are updated and / or corrected accordingly.

In 5 ist die Speicherung bzw. die Erfassung der ersten, zweiten und dritten Signalzustände init_state, curr_state und next_state näher dargestellt. Um die eventuell verlorenen 45°- bzw. 90°-Lenkwinkeländerungen bzw. Sprünge zu korrigieren, werden die Signalzustände "00", "01", "10", "11" der Zustandsmaschine 19 bzw. der Sensorschnittstelle analysiert. Der Ablauf kann mit der steigenden Signalflanke eines periodischen Weckintervalls t_pwup beginnen, wenn die Rotorlagesensorversorgung 18 aktiviert ist. Während dieser Zeit sollte die Logikeinheit in der Lage sein, mindestens drei Signalzustände "00", "01", "10", "11" der Zustandsmaschine 19 zu analysieren bevor die Hardware-Zähler bzw. die Zähler Z_SIN, Z_COS aktualisiert werden. Nachstehend sind die ersten, zweiten und dritten Signalzustände init_state, curr_state und next_state näher beschrieben.In 5 the storage or acquisition of the first, second and third signal states init_state, curr_state and next_state is shown in more detail. To correct for any lost 45 ° or 90 ° steering angle changes or jumps, the signal states "00", "01", "10", "11" of the state machine become 19 or the sensor interface analyzed. The sequence may begin with the rising signal edge of a periodic wake-up interval t_pwup when the rotor position sensor supply 18 is activated. During this time, the logic unit should be able to have at least three signal states "00", "01", "10", "11" of the state machine 19 before the hardware counters or counters Z_SIN, Z_COS are updated. below the first, second and third signal states init_state, curr_state and next_state are described in more detail.

Der erste Signalzustand ist ein gespeicherter Anfangssignalzustand init_state, welcher periodisch bei aktiviertem Rotorlagesensor 14 als letzter erfasster Signalzustand "00", "01", "10", "11" gespeichert wird, bevor der Rotorlagesensor 14 deaktiviert bzw. in den Sleep-Modus versetzt wird. Der Anfangssignalzustand init_state wird somit durch die zyklische Versorgung des Rotorlagesensors 14 periodisch gespeichert. Dieser Zyklus ist das Weckintervall bzw. die Zeitspanne t_pwup.The first signal state is a stored start signal state init_state, which periodically when the rotor position sensor is activated 14 is stored as the last detected signal state "00", "01", "10", "11" before the rotor position sensor 14 disabled or put into sleep mode. The initial signal state init_state is thus due to the cyclical supply of the rotor position sensor 14 stored periodically. This cycle is the wake-up interval or the time span t_pwup.

Der zweite Signalzustand ist ein bei der Aktivierung oder Reaktivierung des Rotorlagesensors 14 aktuell vorhandener Signalzustand curr_state. Der aktuell vorhandene Signalzustand curr_state kann der ersten Änderung der Zustandsmaschine 19 entsprechen, wenn beispielsweise der Elektromotor 9 sich aus dem Stillstand bewegt. Dieser Zustand wird ebenfalls erfasst. Wenn im Sleep-Modus eine Änderung der Zustandsmaschine 19 erfolgte, schaltet zunächst die Rotorlagesensorversorgung 18 auf Dauerbetrieb für eine definierte Zeitspanne t_pwup_ext, z. B. drei ganze Perioden t_pwup (z. B. 3 × 8 ms = 24 ms).The second signal state is on activation or reactivation of the rotor position sensor 14 currently available signal status curr_state. The currently available signal state curr_state can be the first change of the state machine 19 correspond, for example, if the electric motor 9 to move from standstill. This condition is also recorded. When in sleep mode, a change in the state machine 19 took place, first switches the rotor position sensor supply 18 on continuous operation for a defined period of time t_pwup_ext, z. For example, three whole periods of t_pwup (eg, 3x8 ms = 24 ms).

Der dritte Signalzustand ist ein geänderter nachfolgender Signalzustand next_state, welcher erfasst wird, wenn eine Änderung eines Signalzustands "00", "01", "10", "11" bei aktiviertem Rotorlagesensor 14 erfolgt, wobei der Rotorlagesensor 14 zur Erfassung des nachfolgenden Signalzustands next_state für eine vorgebbare Zeitspanne t_pwup_ext dauerhaft aktiviert bleibt, wenn der erste Signalzustand init_state nicht mit dem zweiten Signalzustand curr_state übereinstimmt. Während der Rotorlagesensor 14 für Zeitspanne t_pwup_ext dauerhaft versorgt wird, wird von der Logikeinheit im System-IC für eine vorgebbare oder vorgegebene Wartezeit t_wait_next_state auf den nachfolgender Signalzustand next_state gewartet, bevor eine Korrektur durchgeführt wird. Wenn die Zeitspanne t_wait_next_state ohne Erfassung eines nachfolgenden Signalzustands next_state abgelaufen ist, wird keine Korrektur durchgeführt. Ziel ist es dabei, eine Drehrichtung des Rotors bzw. des Elektromotors 9 innerhalb der Zeitspanne t_wait_next_state zu ermitteln und somit die entsprechend notwendige Korrektur der Sinus- und Kosinuszähler Z_SIN, Z_COS zu bestimmen.The third signal state is a modified subsequent signal state next_state, which is detected when a change of a signal state "00", "01", "10", "11" with activated rotor position sensor 14 takes place, wherein the rotor position sensor 14 to detect the subsequent signal state next_state for a predetermined period of time t_pwup_ext remains permanently activated when the first signal state init_state does not match the second signal state curr_state. While the rotor position sensor 14 is permanently supplied for time t_pwup_ext is waited by the logic unit in the system IC for a predetermined or predetermined waiting time t_wait_next_state on the subsequent signal state next_state before a correction is performed. If the time t_wait_next_state has expired without detection of a subsequent signal state next_state, no correction is performed. The goal here is a direction of rotation of the rotor or the electric motor 9 within the time span t_wait_next_state to determine and thus to determine the correspondingly necessary correction of the sine and cosine counter Z_SIN, Z_COS.

In 6 wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Flussdiagramms bzw. Programmablaufplans näher erläutert. Nach einer steigenden Signalflanke eines periodischen Weckintervalls t_pwup wird die Funktion gestartet und in einem ersten Schritt S1 der aktuell vorhandene Signalzustand curr_state eingelesen. Danach erfolgt eine erste Entscheidung E1, in welcher abgefragt wird, ob der aktuell vorhandene Signalzustand curr_state mit dem gespeicherten Anfangssignalzustand init_state übereinstimmt. Wenn dies der Fall ist, wird die Funktion beendet, andernfalls wird mit einem zweiten Schritt S2 fortgefahren, bei welchem der Rotorlagesensor 14 zur Erfassung des nachfolgenden Signalzustands next_state für die vorgebbare Zeitspanne t_pwup_ext dauerhaft aktiviert bleibt, wobei innerhalb der Wartezeit t_wait_next_state auf den nachfolgender Signalzustand next_state gewartet wird. Anschließend wird in einer zweiten Entscheidung E2 abgefragt, ob ein nachfolgender geänderter Signalzustand next_state eingetroffen ist oder nicht. Wenn nicht, werden die Zähler Z_SIN, Z_COS in einem Schritt S3a mit dem aktuell vorhandenen Signalzustand curr_state aktualisiert. Andernfalls wird mit einem weiteren Schritt S3b fortgefahren, bei welchem eine Analyse des nachfolgenden Signalzustands next_state, des aktuell vorhandenen Signalzustands curr_state und des gespeicherten Anfangssignalzustands init_state durchgeführt wird, um die Art und die Anzahl der verpassten Signalzustände "00", "01", "10", "11" bzw. Signalzustandsänderungen und die Drehrichtung des Rotors zu ermitteln. Danach erfolgt eine dritte Entscheidung E3, in welcher abgefragt wird, ob ein Sprung detektiert wurde. Wurde ein Sprung detektiert, wird in einem Schritt S4b eine Korrektur der Zähler Z_SIN, Z_COS mit der Art und der Anzahl der zuvor ermittelten verpassten Signalzustände "00", "01", "10", "11" unter Berücksichtigung der zuvor ermittelten Drehrichtung durchgeführt. Wurde kein Sprung detektiert, erfolgt eine normale Aktualisierung der Zähler Z_SIN, Z_COS, mit dem aktuell vorhandenen Signalzustand curr_state und dem nachfolgenden Signalzustands next_state. Nach den Schritten S3a, S4a und S4b wird die Funktion jeweils beendet.In 6 the method according to the invention is explained in more detail with reference to a flowchart or program flowchart. After a rising signal edge of a periodic wake-up interval t_pwup, the function is started and in a first step S1 the currently available signal state curr_state is read. This is followed by a first decision E1 in which it is queried whether the currently available signal state curr_state coincides with the stored start signal state init_state. If this is the case, the function is terminated, otherwise, a second step S2 is continued, in which the rotor position sensor 14 for the detection of the subsequent signal state next_state for the predetermined time t_pwup_ext remains permanently activated, being waited within the waiting time t_wait_next_state on the subsequent signal state next_state. Subsequently, in a second decision E2 it is queried whether a subsequent changed signal state next_state has arrived or not. If not, the counters Z_SIN, Z_COS are updated in a step S3a with the currently available signal state curr_state. Otherwise, a further step S3b is continued, in which an analysis of the subsequent signal state next_state, the currently available signal state curr_state and the stored initial signal state init_state is performed to determine the type and the number of missed signal states "00", "01", "10 "," 11 "or signal state changes and to determine the direction of rotation of the rotor. This is followed by a third decision E3, in which it is queried whether a jump has been detected. If a jump has been detected, in a step S4b a correction of the counters Z_SIN, Z_COS with the type and number of previously determined missed signal states "00", "01", "10", "11" is carried out taking into account the previously determined direction of rotation , If no jump has been detected, the counters Z_SIN, Z_COS are updated normally with the currently available signal state curr_state and the subsequent signal state next_state. After the steps S3a, S4a and S4b, the function is terminated respectively.

Der Sinuszähler Z_SIN oder der Kosinuszähler Z_COS wird bei jeder verpassten oder zu korrigierenden Signalzustandsänderung um einen Betrag von 1 inkrementiert oder dekrementiert abhängig davon, welches Sinussignal SIN und Kosinussignal COS oder welcher Sinuspuls SIN_P und Kosinuspuls COS_P der verpassten oder zu korrigierenden Signalzustandsänderung zugrunde liegt (siehe 4). Dabei kann die Drehrichtung des Rotors des Elektromotors 9 beachtet werden.The sinusoidal counter Z_SIN or the cosine counter Z_COS is incremented or decremented by an amount of 1 for each missed or corrected signal state change depending on which sine signal SIN and cosine signal COS or which sine pulse SIN_P and cosine pulse COS_P underlies the missed or corrected signal state change (see 4 ). In this case, the direction of rotation of the rotor of the electric motor 9 get noticed.

7 verdeutlicht eine Korrektur der Zähler Z_SIN, Z_COS mit dem erfindungsgemäßen Verfahren. Im oberen Bereich der 7 ist ein Verlauf 20 eines Rotorlagewinkels δ_Rotor bei einer Beschleunigungsphase des Elektromotors 9 dargestellt. Darunter sind entsprechende, sich aus den Sinussignalen SIN ergebende Sinuspulse SIN_P sowie sich aus den Kosinussignalen COS ergebende Kosinuspulse COS_P gezeigt. Darunter folgen entsprechende Verläufe von Signalzuständen state_n, state_45, state_90 und von Zählerständen Z_SIN_n, Z_COS_n, Z_SIN_45, Z_COS_45, Z_SIN_90, Z_COS_90 bei einem Normalverlauf, bei einem verlorenen Rotorlagewinkel δ_Rotor von 45° und bei einem verlorenen Rotorlagewinkel δ_Rotor von 90°. Der gespeicherte Anfangssignalzustand init_state, der aktuell vorhandene Signalzustand curr_state und der nachfolgende Signalzustand next_state sind dabei jeweils mit einer entsprechenden Schraffur hervorgehoben. Bei einem Normalverlauf ohne verpasste Signalzustände ergeben sich die Signalzustände state_n mit den zugehörigen Zählerständen Z_SIN_n, Z_COS_n. Wenn ein Rotorlagewinkel δ_Rotor von 45° (d. h. ein Signalzustand "00", "01", "10", "11") verpasst wurde, ergeben sich die Signalzustände state_45 mit den zugehörigen Zählerständen Z_SIN_45, Z_COS_45. Wenn ein Rotorlagewinkel δ_Rotor von 90° (d. h. zwei Signalzustände "00", "01", "10", "11") verpasst wurde, ergeben sich die Signalzustände state_90 mit den zugehörigen Zählerständen Z_SIN_90, Z_COS_90. 7 illustrates a correction of the counter Z_SIN, Z_COS with the inventive method. In the upper area of the 7 is a course 20 a rotor position angle δ _rotor at an acceleration phase of the electric motor 9 shown. These include corresponding sine pulses SIN_P resulting from the sine signals SIN and cosine pulses COS_P resulting from the cosine signals COS. Below are corresponding waveforms of signal states state_n, state_45, state_90 and counter readings Z_SIN_n, Z_COS_n, Z_ SIN_45, Z_COS_45, Z_SIN_90, Z_COS_90 in a normal course, with a lost rotor position angle δ _rotor of 45 ° and with a lost rotor position angle δ _rotor of 90 °. The stored initial signal state init_state, the currently available signal state curr_state and the subsequent signal state next_state are each highlighted with a corresponding hatching. In the case of a normal course without missed signal states, the signal states state_n result with the associated counter readings Z_SIN_n, Z_COS_n. If a rotor position angle δ _rotor of 45 ° (ie a signal state "00", "01", "10", "11") was missed, the signal states state_45 result with the associated counter readings Z_SIN_45, Z_COS_45. If a rotor position angle δ _rotor of 90 ° (ie two signal states "00", "01", "10", "11") was missed, the signal states state_90 result with the associated counter readings Z_SIN_90, Z_COS_90.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur fortlaufenden Bestimmung eines Lenkwinkels δ_Fm oder einer den Lenkwinkel δ_Fm charakterisierenden Größe einer elektronischen Servolenkvorrichtung 1 eines Kraftfahrzeugs ist vorzugsweise als elektronische Schaltung bzw. als Computerprogramm auf dem Regel- und/oder Steuergerät 11 der elektronischen Servolenkvorrichtung 1 realisiert. Die Signalverarbeitungsschaltung 13a kann die gesamte oder zumindest Teile der Verarbeitungslogik aufweisen (insbesondere die Zustandsmaschine 19, die Sinus- und Kosinuszähler Z_SIN, Z_COS, Logik zur Inkrementierung, Dekrementierung und die Korrektur der Sinus- und Kosinuszähler Z_SIN, Z_COS).The inventive method for the continuous determination of a steering angle δ _Fm or the steering angle δ _Fm characterizing size of an electronic power steering device 1 a motor vehicle is preferably as an electronic circuit or as a computer program on the control and / or control device 11 the electronic power steering device 1 realized. The signal processing circuit 13a may comprise all or at least parts of the processing logic (especially the state machine 19 , the sine and cosine counters Z_SIN, Z_COS, logic for incrementing, decrementing and correcting the sine and cosine counters Z_SIN, Z_COS).

8 zeigt eine Bestimmung der Aufwachzeit eines Rotorlagesensors 14 für einen Elektromotor 9 einer erfindungsgemäßen elektronischen Servolenkvorrichtung 1. Hierbei sind lediglich Weckintervalle von ca. 15–18 ms im Gegensatz zu 8–10 ms (siehe 1) ohne das erfindungsgemäße Verfahren vonnöten. Durch diese Verdoppelung der Zeitspanne kann der Ruhestromverbrauch in sehr vorteilhafter Weise um etwa 30 % reduziert werden. 8th shows a determination of the wake-up time of a rotor position sensor 14 for an electric motor 9 an electronic power steering device according to the invention 1 , Here are only alarm intervals of about 15-18 ms in contrast to 8-10 ms (see 1 ) without the inventive method needed. By doubling the period of time, the quiescent current consumption can be reduced in a very advantageous manner by about 30%.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Servolenkvorrichtung Power steering device
22: Lenkrad steering wheel
33: Gelenkwelle/Lenksäule Drive shaft / steering column
44: Lenkgetriebe steering gear
5a, 5b5a, 5b: lenkbare Räder steerable wheels
66: Zahnstange rack
77: Ritzel pinion
88th: elektrischer Servoantrieb electric servo drive
99: Elektromotor electric motor
1010: Riemengetriebe belt transmission
1111: elektronisches Steuergerät electronic control unit
1212: Wechselrichter inverter
12a–12c12a-12c: Motorphasenleitungen Motor phase lines
1313: System-IC System IC
13a13a: Signalverarbeitungsschaltung Signal processing circuit
1414: Rotorlagesensor Rotor position sensor
15a15a: Versorgungsleitung des Rotorlagesensors Supply line of the rotor position sensor
15b15b: Signalleitung des Rotorlagesensors Signal line of the rotor position sensor
1616: Komparator comparator
1717: Zeitschaltung timing
1818: Rotorlagesensorversorgung Rotor position sensor supply
1919: Zustandsmaschine state machine
2020: Verlauf des Rotorlagewinkels Course of the rotor position angle
δ_Fm δ _Fm: Radlenkwinkel bzw. Lenkwinkel Wheel steering angle or steering angle
δ_Rotor δ _rotor: Rotorlagewinkel Rotor position angle
U_Batt U _Batt: Batteriespannung battery voltage
SINSIN: Sinussignal sinewave
COSCOS: Kosinussignal cosine
"00", "01", "10", "11""00", "01", "10", "11": Signalzustände signal states
SIN_PSIN_P: Sinuspulse sine Pulse
COS_PCOS_P: Kosinuspulse Kosinuspulse
Z_SINZ_SIN: Sinuszähler sinus counter
Z_SIN_n, Z_SIN_45, Z_SIN_90Z_SIN_n, Z_SIN_45, Z_SIN_90: SinuszählerständeSinus meter readings
Z_COSZ_COS: Kosinuszähler Kosinuszähler
Z_COS_n, Z_COS_45, Z_COS_90Z_COS_n, Z_COS_45, Z_COS_90: Kosinuszählerstände Kosinuszählerstände
state_n, state_45, state_90state_n, state_45, state_90: Signalzuständesignal states
t_pwupt_pwup: Weckzyklus Weckzyklus
t_wait_next_statet_wait_next_state: Wartezeit waiting period
t_pwup_extt_pwup_ext: Zeitspanne Period of time
S1, S2, S3a, S3b, S4a, S4bS1, S2, S3a, S3b, S4a, S4b: Schrittesteps
E1–E3E1-E3: Entscheidungen decisions

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10013711 A1 [0003]
DE 10052275 A1 [0035]

Claims

Method for the continuous determination of a steering angle (δ _Fm ) or a variable of the steering angle (δ _Fm ) of an electronic power steering device ( 1 ) of a motor vehicle in dependence on a continuously by means of a rotor position sensor ( 14 ) of the electric motor ( 9 ) certain rotor position angle (δ _rotor ) of the electric motor ( 9 ), which in an electric servo drive ( 8th ) of the electronic power steering device ( 1 ) is present, - by the rotor position sensor ( 14 ) Signals (SIN, COS) are transmitted in accordance with the changes in the rotor position angle (δ _rotor ), - by which of the rotor position sensor ( 14 ) signals (SIN, COS) different predetermined signal states ("00", "01", "10", "11") are switched, - wherein the steering angle (δ _Fm ) or the steering angle (δ _Fm ) characterizing size means a count of counters (Z_SIN, Z_COS) which are incremented or decremented in response to changes in the signal states ("00", "01", "10", "11"), wherein in a deactivated operating state of the electronic power steering apparatus ( 1 ) the rotor position sensor ( 14 ) is activated periodically for certain time intervals and otherwise remains deactivated, and - wherein during the periodic activation of the rotor position sensor ( 14 ) a type and a number of during the deactivation of the rotor position sensor ( 14 ) possibly unrecognized changes in the signal states ("00", "01", "10", "11") at least by means of a first signal state (init_state) to be detected, a second signal state (curr_state) to be detected and a third signal state to be detected ( next_state), by means of which the counters (Z_SIN, Z_COS) are updated and / or corrected accordingly.

Method according to Claim 1, characterized in that the first signal state is a stored initial signal state (init_state) which is periodically activated when the rotor position sensor ( 14 ) is stored as the last detected signal state ("00", "01", "10", "11") before the rotor position sensor ( 14 ) is deactivated.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the second signal state on in the activation of the rotor position sensor ( 14 ) is currently present signal state (curr_state).

A method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the third signal state is a modified subsequent signal state (next_state), which is detected when a change of a signal state ("00", "01", "10", "11" ) with activated rotor position sensor ( 14 ), wherein the rotor position sensor ( 14 ) for detecting the subsequent signal state (next_state) for a predeterminable period of time (t_pwup_ext) remains permanently activated if the first signal state (init_state) does not match the second signal state (curr_state).

A method according to claim 4, characterized in that no changed subsequent signal state (next_state) within a predetermined waiting time (t_wait_next_state) in the predetermined period (t_pwup_ext) has been detected, wherein the counters (Z_SIN, Z_COS) by means of the currently available signal state (curr_state) updated become.

A method according to claim 3, characterized in that a changed subsequent signal state (next_state) within the predetermined waiting time (t_wait_next_state) has been detected, wherein: - the counters (Z_SIN, Z_COS) by means of the currently available signal state (curr_state) and the changed subsequent signal state ( next_state) if, during deactivation of the rotor position sensor ( 14 ) no changes in the signal states ("00", "01", "10", "11") were missed or - a correction of the counters (Z_SIN, Z_COS) according to the type and number of during the deactivation of the rotor position sensor ( 14 ) unrecognized changes in the signal states ("00", "01", "10", "11") is performed.

Method according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the different signal states ("00", "01", "10", "11") and / or the changes in the signal states ("00", "01", " 10 "," 11 ") changes of the counters (Z_SIN, Z_COS) in a state machine ( 19 ).

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the of the rotor position sensor ( 14 ) signals are analog sinusoidal signals (SIN, COS).

Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the counter at least one sine counter (Z_SIN) for received sine pulses (SIN_P) of the rotor position sensor ( 14 ) and at least one cosine counter (Z_COS) for received cosine pulses (COS_P) of the rotor position sensor ( 14 ) exhibit.

A method according to claim 9, characterized in that the at least one sine counter (Z_SIN) or the at least one cosine counter (Z_COS) for correcting a during deactivation of the rotor position sensor ( 14 ) not detected change of the signal state ("00", "01", "10", "11") as a function of the change to be corrected underlying sinusoidal signal (SIN) and Cosine signal (COS) by an amount, in particular of 1 is incremented or decremented.

Electronic control and / or control device ( 11 ) of a motor vehicle for controlling an electric motor ( 9 ) of an electric servo drive ( 8th ) an electronic power steering device ( 1 ), which with a rotor position sensor ( 14 ) of the electric motor ( 9 ) which is a signal processing circuit ( 13a ) for processing the rotor position sensor ( 14 ), and which is arranged to carry out a method for continuously calculating a steering angle (δ _Fm ) or a variable characterizing the steering angle (δ _Fm ) according to one of claims 1 to 10.

Electronic control and / or control device ( 11 ) according to claim 11, which is for switching a periodic power supply of the rotor position sensor ( 14 ) and the signal processing circuit ( 13a ) after certain time intervals (t_pwup) and / or for switching a permanent power supply of the rotor position sensor ( 14 ) and the signal processing circuit ( 13a ) is set up for a predefinable period of time (t_pwup_ext).

Electronic power steering device ( 1 ) of a motor vehicle comprising: - an electric servo drive ( 8th ) with an electric motor ( 9 ); A rotor position sensor ( 14 ) for the electric motor ( 9 ); and - an electronic control and / or control device ( 11 ) according to claim 11 or 12.