用于驱控马达的切换装置的制作方法

[0001]
本发明涉及一种用于驱控至少一个马达、特别是电动机的切换装置，其具有至少三个控制单元并且具有驱控单元，所述控制单元分别设置用于对所述至少一个马达产生至少一个候选控制信号，所述驱控单元设置用于接收所述至少三个控制单元的候选信号并且输出用于驱控所述至少一个马达的驱控信号。此外，本发明还涉及一种用于机动车的转向系统，特别是线控转向系统。本发明的另一主题是用于驱控至少一个马达、特别是电动机的方法，其具有至少三个控制单元并且具有驱控单元，所述控制单元分别设置用于对所述至少一个马达产生至少一个候选控制信号，所述驱控单元设置用于接收所述至少三个控制单元的候选信号并且输出用于驱控所述至少一个马达的驱控信号。


背景技术：

[0002]
由de 10 2013 202 253 a1公开了这种用于驱控电动机的切换装置以及具有这种切换装置的转向系统。该切换装置包括三个控制单元，这些控制单元对于马达分别产生候选控制信号。一个控制单元的候选控制信号被传送给其他两个控制单元。这三个控制单元中的每一个比较这三个候选控制信号并且将比较结果传送给可编程的驱动单元。然后，该驱控单元根据其编程将驱控信号传送给所述马达。
[0003]
公知的切换装置允许给马达冗余地提供驱控信号。即使在一个控制单元失效时也总是有两个冗余的控制单元可供使用。由此，利用公知的切换装置虽然可以实现高的失效可靠性和故障鲁棒性，但是为此所需的硬件是相对复杂的并且只能在较高的耗费下扩展使用。


技术实现要素：

[0004]
在该背景下，本发明的任务在于，实现马达的失效可靠和故障鲁棒的控制，其能够以很小的耗费扩展使用。
[0005]
该任务通过一种用于驱控至少一个马达、特别是电动机的切换装置解决，该切换装置具有至少三个控制单元并且具有驱控单元，所述控制单元分别设置用于对所述至少一个马达产生至少一个候选控制信号，所述驱控单元设置用于接收所述至少三个控制单元的候选控制信号并且输出用于驱控所述至少一个马达的驱控信号，其中，所述至少三个控制单元设置用于与该至少三个控制单元的相应其他的控制单元无关地产生候选控制信号，所述驱控单元设置用于仅仅根据所述候选控制信号输出用于驱控所述至少一个马达的驱控信号。
[0006]
在本发明的切换装置中，这些控制单元与相应另外的控制单元无关地产生至少一个用于马达的候选控制信号。不需要这些控制单元相互间的通信，从而实现了模块化的结构以及控制单元的不费事的构型。此外，模块化的结构使得能够改变控制单元的数量，而无需对控制单元进行改变。通过取消控制单元相互间的通信，能够成本更有利地实现切换装置。驱控单元可以接收由控制单元产生的候选控制信号并且仅仅根据这些候选控制信号输
出用于驱控所述马达的驱控信号
[0007]
优选地，用于产生候选控制信号的控制单元相同地构成。可接收所述候选控制信号的驱控单元优选构造为可编程的逻辑单元，例如构造为复杂可编程逻辑装置(cpld)或者构造为可编程处理器或者构造为可编程微控制器。
[0008]
本发明的一个有利的构型设置了，所述控制单元分别设置用于对多个马达、特别是至少三个马达产生至少一个候选控制信号，所述驱控单元设置用于接收所述至少三个控制单元的候选控制信号并且输出多个用于驱控所述马达的驱控信号。利用这种构型的切换装置可以驱控多个马达。此外，这种构型提供的优点是，可以选择控制单元的数量，使得它们与马达的数量相同。与具有多个马达(其分别具有自己的控制器)的非冗余构型相比，这种构型仅需要稍微提高的耗费并且提供的优点是，提高了失效可靠性和故障鲁棒性。
[0009]
有利的是，所述控制单元分别设置用于对所述马达产生多个候选控制信号，所述驱控单元设置用于接收所述至少三个控制单元的所述多个候选控制信号并且输出多个用于驱控所述马达的驱控信号。利用这种构型的切换装置可以提供用于驱控同一个马达的多个控制信号。
[0010]
根据本发明的一个优选的构型，所述至少三个控制单元中的每个控制单元具有至少一个处理器。该处理器可以构造为微处理器或微控制器。
[0011]
在此，被证明有利的是，所述至少三个控制单元中的每个控制单元具有至少一个连接在所述处理器上游的信号处理单元。该信号处理单元可以处理、特别是过滤提供给控制单元的信号、例如传感器信号。
[0012]
本发明的一个有利的构型设置了，所述至少三个控制单元中的每个控制单元设置用于接收至少一个传感器信号。
[0013]
本发明的一个被证明有利的构型在于，所述驱控单元包括比较逻辑。借助于该比较逻辑可以分析评估由所述至少三个控制单元产生的候选控制信号，特别是可以将这些候选控制信号相互比较。优选地，驱控单元设置用于根据候选控制信号的比较选出这些候选控制信号之一并且将其输出用于控制所述马达。
[0014]
优选地，所述驱控单元设置用于接收数字的候选控制信号并且将所述数字的候选控制信号的逻辑多函数的结果或者将所述数字的候选控制信号的反逻辑多函数的结果作为驱控信号输出。借助于多函数能够以很少的切换技术的耗费可靠地选择无缺陷的信号。“多函数”可理解为这样一种逻辑关系，如果所接收的候选控制信号中的多数为真(或“1”)，则其结果是逻辑真(或“1”)，否则为假(或“0”)。
[0015]
本发明的另一主题是一种用于机动车的转向系统，特别是线控转向系统，其具有至少一个马达和如上所述的切换装置，该切换装置用于驱控所述至少一个马达。
[0016]
此外，本发明涉及一种用于驱控至少一个马达、特别是电动机的方法，其具有至少三个控制单元并且具有驱控单元，所述控制单元分别对所述至少一个马达产生至少一个候选控制信号，所述驱控单元接收所述至少三个控制单元的候选控制信号并且输出用于驱控所述至少一个马达的驱控信号，其中，所述至少三个控制单元与该至少三个控制单元的相应其他的控制单元无关地产生候选控制信号并且所述驱控单元仅仅根据所述候选控制信号输出用于驱控所述至少一个马达的驱控信号。
[0017]
在该转向系统和该方法中可以实现与上面结合切换装置已经说明过的优点相同
的优点。已结合切换装置阐述过的有利特征和构型也可以在该转向系统和/或该方法中单独地或组合地使用。
附图说明
[0018]
借助于附图中示出的实施例详细阐述本发明的另外的细节和优点。附图中：
[0019]
图1以示意图示出本发明的转向系统的实施例，其具有用于驱控该转向系统的马达的切换装置；和
[0020]
图2以示意性线路图示出驱控单元的逻辑单元的实施例。
具体实施方式
[0021]
在图1中以示意图示出用于机动车的、构造为线控转向系统的转向系统1。该转向系统1包括第一转向装置l1和第二转向装置l2，该第一转向装置设置用于布置在车辆的前桥区域中，该第二转向装置设置用于布置在车辆的后桥区域中。该转向系统1的另一组成部分是手力促动器hka，其允许将力反馈给方向盘，也就是在方向盘上产生转矩以向驾驶员提供反馈。
[0022]
第一转向装置l1包括第一马达m1，该第一马达构造为电动机。借助于该第一马达m1可以调节第一转向装置l1的转向角。此外，该第一转向装置l1具有第一传感器s1，通过该第一传感器提供传感器信号15。所述手力促动器hka具有第二马达m2，该第二马达构造为电动机。借助于该第二马达m2可以调节反馈给驾驶员的转矩。此外，该手力促动器hka具有第二传感器s2，通过该第二传感器提供传感器信号15。所述第二转向装置l2包括第三马达m3。借助于该第三马达m3可以调节第二转向装置l2的转向角。此外，该第二转向装置l2具有第三传感器s3，通过该第三传感器提供传感器信号15。
[0023]
所述转向系统1的另一组成部分用于驱控所述马达m1、m2、m3的切换装置10。所述第一转向装置l2、所述第二转向装置l2和所述手力促动器hka分别将至少一个传感器信号15传送给所述切换装置10。所述传感器信号15的传送可以要么(如图1所示)通过离散的管路要么通过通信总线进行。在此，所有传感器s1、s2、s3的传感器信号15被传送给所述切换装置10的所有控制单元11。可选地，可以将另外的输入信号提供给切换装置10的所有控制单元11。此外，所述第一转向装置l2、所述第二转向装置l2和所述手力促动器hka分别通过至少一个驱控管路与所述切换装置10连接，通过所述驱控管路，它们可以接收至少一个、优选多个驱控信号14。
[0024]
所述控制单元11中的每一个被设置用于对多个马达m1、m2、m3产生候选控制信号13。这些控制单元11分别具有处理器cpu1、cpu2、cpu3。这些控制单元11的处理器优选相同地构成。在输入侧，在处理器cpu1、cpu2、cpu3上游分别连接有信号处理单元sv1、sv2、sv3，借助于所述信号处理单元可以进行输入的信号特别是传感器信号15的预处理、例如滤波。这些控制单元11的信号处理单元sv1、sv2、sv3优选相同地构成。
[0025]
这些控制单元11、特别是这些控制单元11的处理器cpu1、cpu2、cpu3与相应另外的控制单元11无关地产生候选控制信号13。因为这些控制单元11相同地构成，所以通过这种方式通过控制单元11产生在理想状况下相同的候选控制信号13。对于这些控制单元11之一发生故障或者完全失效的情况，在切换装置10中采取措施。将彼此无关地产生的候选控制
信号13输送给切换装置10的驱控单元12，该驱控单元设置用于仅仅根据所述候选控制信号13输出用于驱控所述马达m1、m2、m3的驱控信号14。
[0026]
该驱控单元12包括逻辑单元l，该逻辑单元例如可以实施为cpld。该逻辑单元l实施为比较逻辑，该比较逻辑将输入的候选控制信号13相互比较并且仅仅根据该比较产生驱控所述马达m1、m2、m3的驱控信号14。优选地，驱控单元12构造为独立于控制单元11。驱控单元12、特别是其逻辑单元l可以设置用于接收数字的候选控制信号13并且将所述数字的候选控制信号13的逻辑多函数的结果或者将所述数字的候选控制信号13的反逻辑多函数的结果作为用于相应马达m1、m2、m3的驱控信号14输出。
[0027]
图2中的附图示出驱控单元的逻辑单元l的实施例，其可以使用在上面根据图1描述的转向系统中。根据该实施方式的逻辑单元l包括三个信号输入端，通过这些信号输入端可以施加三个候选控制信号13.1、13.2、13.3。此外，该逻辑单元具有三个输入门，这些输入门构造为nand门(与非门)。给所述输入门分别供应所述候选控制信号13.1、13.2、13.3中的两个，从而使得通过这三个输入门形成这三个候选控制信号13.1、13.2、13.3的所有的nand组合。所述输入门的输出信号被供应给三重nand门，该三重nand门输出用于驱控所述马达m1、m2、m3的驱控信号14。所述逻辑单元l实施所述候选控制信号13.1、13.2、13.3的多函数，用于形成具有下述真值表的驱控信号14：
[0028]
13.113.213.21400000010010001111000101111011111
[0029]
上面描述的用于驱控马达m1、m2、m3的切换装置10包括至少三个控制单元11并且具有驱控单元12，所述控制单元分别设置用于对所述马达m1、m2、m3产生至少一个候选控制信号13、13.1、13.2、13.3，所述驱控单元设置用于接收所述至少三个控制单元11的候选控制信号13、13.1、13.2、13.3并且输出用于驱控所述马达m1、m2、m3的驱控信号14，其中，所述至少三个控制单元11设置用于与所述至少三个控制单元11的相应其他的控制单元无关地产生候选控制信号13、13.1、13.2、13.3并且所述驱控单元12设置用于仅仅根据所述候选控制信号13、13.1、13.2、13.3输出用于驱控所述马达m1、m2、m3的驱控信号14。由此，可以实现所述马达m1、m2、m3的失效可靠和故障鲁棒的控制，其能够以很小的耗费扩展使用。
[0030]
附图标记清单
[0031]1ꢀꢀ
转向系统
[0032]
10 切换装置
[0033]
11 控制单元
[0034]
12
ꢀꢀꢀ
驱控单元
[0035]
13
ꢀꢀꢀ
候选控制信号
[0036]
14
ꢀꢀꢀ
驱控信号
[0037]
15
ꢀꢀꢀ
传感器信号
[0038]
cpu1 处理器
[0039]
cpu2 处理器
[0040]
cpu3 处理器
[0041]
hka
ꢀꢀ
手力促动器
[0042]
l
ꢀꢀꢀꢀ
逻辑单元
[0043]
l1
ꢀꢀꢀ
转向装置
[0044]
l2
ꢀꢀꢀ
转向装置
[0045]
m1
ꢀꢀꢀ
马达
[0046]
m2
ꢀꢀꢀ
马达
[0047]
m3
ꢀꢀꢀ
马达
[0048]
s1
ꢀꢀꢀ
传感器
[0049]
s2
ꢀꢀꢀ
传感器
[0050]
s3
ꢀꢀꢀ
传感器
[0051]
sv1
ꢀꢀ
信号处理装置
[0052]
sv2
ꢀꢀ
信号处理装置
[0053]
sv3
ꢀꢀ
信号处理装置。

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