Electric Five-Phase Actuators in Steering Systems for Autonomous Driving

Der zuverlässige Betrieb von Aktoren ist ein wichtiges Thema in der Automatisierung. Insbesondere im Bereich des Straßenverkehrs steigen die Anforderungen an die Zuverlässigkeit von Aktoren mit zunehmendem Automatisierungsgrad deutlich an. Wichtige Aktorsysteme für das Fahren sind das Lenk-, Brems- und Antriebssystem. Diese Systeme dürfen in fahrerlosen Szenarien nicht vollständig ausfallen. Lenkaktoren, nach dem Stand der Technik, erreichen die geforderte Zuverlässigkeit durch eine Verdopplung der üblichen dreiphasigen Aktoren. Muss die Zuverlässigkeit weiter gesteigert werden, ist diese Lösung in Bezug auf Bauraum, Gewicht, Kosten und Energieverbrauch nicht mehr effizient. Hier kommen mehrsträngige Maschinen zum Einsatz. In dieser Arbeit wird ein fünfsträngiges Aktorkonzept für eine Lenkanwendung vorgestellt, dass durch die Nutzung einer Einzelstrangregelung ein hohes Sicherheitsniveau erreicht. Es werden drei Hauptpunkte untersucht: die Anforderungen, die Zuverlässigkeit und die fehlertolerante Strategie.
Im Hinblick auf die Anforderungen wird das vorgestellte fünfsträngige Aktorkonzept mit den konventionellen dreisträngigen und doppelt dreisträngigen Aktoren verglichen. Es wird gezeigt, dass das vorgestellte Konzept im Gegensatz zum Stand der Technik zuverlässiger ist und mehrere Redundanzstufen bietet. Dies stellt eine erhebliche Verbesserung der Zuverlässigkeit und des Benutzererlebnisses dar. Darüber hinaus wird nachgewiesen, dass das Aktorkonzept in der Lage ist, im Fehlerfall ein deutlich höheres Drehmoment im Vergleich zum Stand der Technik bereitzustellen.