CN106029469B - 用于运行转向系统的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于运行机动车的转向系统(2)的方法，该转向系统包括电驱动单元(15)用于转向力支持。该电驱动单元(15)借助于软件来运行。在软件重启期间这样运行驱动单元(15)，使得消减导入驱动单元(15)中的转矩。

Description

用于运行转向系统的方法

技术领域

本发明涉及一种用于运行机动车的转向系统的方法，该转向系统包括用于转向力支持的电驱动单元。

背景技术

已知，借助于在控制仪上运行的软件运行转向系统。同样已知，必须处理软件缺陷，以便预防转向系统的有缺陷的功能。

由DE 10 2004 028 827 A1已知一种用于运行转向系统的方法，在其中使用多个系统状况。这些系统状况包括例如转向系统的初始化、转向系统的实际应用的功能度的部分提供、转向系统的动力学实际应用的功能度的提供、缺陷类型和断路。

通过电机械的转向系统的提高的市场应用，对该系统的可用性的要求也提高了。

发明内容

通过一种用于运行机动车的转向系统的方法达到按照本发明的目的，该转向系统包括用于转向力支持的电驱动单元，该电驱动单元借助于软件来运行，其中在所述软件的重启期间将电驱动单元运行成，使得导入电驱动单元中的转矩被消减。此外在以下说明书中和各附图中得到对本发明重要的特征，其中各特征可以不仅单独地而且可以在不同的组合中对本发明均是重要的，无需对此再次明确地指出。

在软件重启期间司机和车行道基础经由转向系统影响被导入驱动单元中的转矩。通过对导入驱动单元的转矩的消减，可以在没有通过软件计算的伺服支持的情况下这样跨越一个时间间隔，使得对司机而言在存在这样的行驶情形时不存在显著的损害。在此特别要考虑，人的反应时间即从突然出现的事件开始和由人触发的行动之间的时间间隔通常约为1.5至2秒。如果人们期待到该事件，如此可以将反应时间降到至多大约500ms。转向系统的软件失效的持续时间和与其相关的软件重启目前需要至少200ms。

此外通过按照本发明的方法可以避免所谓反冲效应(kick back effect)。在软件重启期间驱动单元是无电流的，因此驱动单元对转向系统的转向运动没有影响。反冲效应通过在软件重启期间去除的伺服力矩产生。这可能导致使得司机烦躁的转向情形，因为在软件重启期间方向盘在没有伺服支持的情况下可移动的。此外按照本发明的对导入的转矩的消减不导致旋转运动的绝对的刹住，而只保证转向位置的短时的缓冲的保持。

司机通过按照本发明的方法在方向盘上只得到机械的反馈，其对应于越过车行道的不平度。这样在通过司机在施加/引入基本上不变的转矩时可以基本上保持驱动单元的且从而方向盘的位置。在由司机施加随时间改变的转矩时通过所建议的消减可以在软件重启期间有利地降低电驱动单元的转速和方向盘的转速。

在方法的一个有利的实施形式中在软件重启期间在驱动单元的至少两个驱动相之间制造短路。由此可以按简单的方式和方法抑制导入驱动单元的转矩。

在一个有利的实施形式中通过使用脉冲宽度调制的信号来调节消减的强度。由此可以达到对相应的车辆型式的匹配。

优选规定，根据在确定软件有缺陷的功能之前或时由电驱动单元产生的转矩和/或根据在确定软件的有缺陷的功能之前或时电驱动单元的转速和/或根据在确定软件的有缺陷的功能之前或时由司机产生的司机力矩，产生所述脉冲宽度调制的信号。

方法的另一有利的实施形式设定，根据在确定软件缺陷之前或时存在的状况确定脉冲宽度调制的信号。由此软件重启阶段的跨越可以匹配于相应的行驶情形和转向情形。由此电驱动单元在重启期间的运行可以匹配于在第二持续时间之前存在的行驶情形。

在另一有利的实施形式中在软件重新启动期间对于在软件重新启动之前存在高于阈值的驱动单元转速的情况不实施任何对导入驱动单元中的转矩的消减。因此也可以在转向情形中实施重启，在这些转向情形中实施强烈的转向运动。由于在该强烈的转向运动时不实施消减、即缓冲，可以提高行驶安全性，因为强烈的转向运动形式的转向愿望不通过所述消减而被抑制。

在一个有利的实施形式中在转向系统、特别是机动车的启动运行期间，在第一持续时间期间启动软件。在机动车的行驶运行期间确定软件的有缺陷的功能。根据软件的有缺陷的功能的确定，在第二持续时间期间这样重新启动软件，使得第二持续时间短于第一持续时间。由此提供一种方法，其显著提高电机械的转向系统的可用性。通过缩短的第二持续时间有利地只暂时地利用机械的回退解决方案，以便尽可能快地重新利用伺服支持来运行转向系统。

在一个有利的实施形式中转换到一种跛行回家运行，其即使在转向系统功能范围减小的情况下也确保具有转向力辅助的可靠行驶。

在一个有利的实施形式中在跛行回家运行期间转矩相对正常运行以一个因子减小，以便避免因软件的有缺陷的功能造成的损坏和使司机通过减小的转矩注意到特别的行驶情形并由此促使司机小心行驶。此外在跛行回家运行中相对正常运行激活较少的软件功能，例如舒适功能，由此可以特别是从断开的软件功能开始消除缺陷影响。

此外，优选规定，借助于监控单元监控用于执行软件的计算单元，并且监控单元在软件重启期间运行成，使得监控单元将电驱动单元和/或计算单元在第二持续时间期间与能量源分离的可能性降低。

优选规定，第二持续时间小于或等于200ms并且第一持续时间大于200ms，或第二持续时间小于或等于300ms并且第一持续时间大于300ms，或第二持续时间小于或等于500ms并且第一持续时间大于500ms。

此外，本发明涉及一种用于运行机动车的转向系统的控制仪，该控制仪设有数字的计算仪，在该数字的计算仪上能运行一种用于数字的计算仪的计算机程序，该计算机程序设计成用于实施按照本发明所述的方法。优选数字的计算仪是微型处理器。

此外，本发明涉及一种用于按照上述控制仪的存储器介质，在该存储器介质上存储一种用于数字的计算仪的计算机程序，该计算机程序设计成用于实施按照本发明所述的方法。

此外本发明涉及一种机动车的转向系统，该转向系统设计成用于实施按照本发明所述的方法。

由本发明的示于附图中的各实施例的以下描述得出本发明的其它的特征、应用可能性和优点，对此全部描述的或示出的特征本身或以任意的组合均形成本发明的内容，而与其在各权利要求中的组合或其引用关系无关以及与在说明书中或在附图中的表达或绘示无关。对于在各图中功能相当的参数而言即使在不同的实施形式中也部分地使用相同的附图标记。

附图说明

以下参照附图说明本发明的示例性的实施形式。附图中示出：

图1示例性示意示出转向系统；

图2示意示出用于运行电驱动单元的功率电子装置；

图3示意的转矩时间曲线图；

图4示意的流程图；和

图5和6分别为示意的入口-过渡图。

具体实施方式

图1中示出称为控制仪6的控制和/或调节装置，其配置给转向系统2。转向系统2也称为转向设备。在控制仪6中设置计算机(例如微型计算机或微型控制器)，该计算机包括处理器3，其中处理器3经由数据线3a、例如总线系统连接于存储元件5。在这里描述的方法可以特别作为数字计算仪如处理器3的计算机程序实施。在数字的计算仪3上能运行用于实施该方法的计算机程序。此外计算机程序可以储存在用于转向系统2的控制仪6的存储元件5上。经由功率电子装置28，控制仪6连接于用于转向支持的助力转向系统的电驱动单元15，由此通过控制仪6能够进行电驱动单元15的控制和/或调节。电驱动单元15例如构成为电机并且经由传动装置16作用到齿条12b上。在扭杆9上设置转向机构10、例如方向盘，借助于该转向机构通过司机对转向机构的操纵在扭杆9上可施加转矩。

转向设备2还具有转向传动装置11，其例如构成为齿条转向传动装置。但转向传动装置11也可以构成为循环球式传动装置或滚珠螺母传动装置。在以下的描述中主要从齿条转向开始，其中转向传动装置包括小齿轮12a和齿条12b。但对于本发明而言转向的型式是不重要的。图1中所示的转向设备2代替作为齿条转向设备例如可以作为滚珠螺母转向设备或单轮转向设备实现。转向传动装置11经由小齿轮12a和齿条12b在每个机动车侧连接于转向杆13，该转向杆与车轮14共同作用。当然电驱动单元15可以替代或附加于传动装置11在扭杆9上的设置也可以具有另外的驱动单元，其机械地经由另外的传动装置与齿条12b处于机械的有效连接。当然所示的驱动单元15也可以经由小齿轮12a有效连接于齿条12b。

图1中所示的转向设备2因此仅仅是适合实施按照本发明的方法的转向设备的大量可能的实施形式的其中一个。依此助力转向系统的电机15也可以这样设置，即电机与扭杆9一起作用到设置于转向传动装置11中的小齿轮12a上或直接借助于另一小齿轮作用到齿条12b上。

用电能运行电驱动单元，电能经由电驱动单元15的包括三相的导线26供给。功率电子装置28为此与具有供应电压Vs的能量源连接并且经由控制仪6的信号30来运行。

借助于监控单元32监控处理器3。监控单元32向计算单元3转达问题信息，并且期望正确的应答信息。在不同于正确的应答信息的应答信息时，监控单元32对误差计数器增量或减量。在通过误差计数器达到阈值时，监控单元32经由功率电子装置28和/或计算单元3或控制仪6经由开关34和/或36将电驱动单元15与供应电压Vs分离或与能量源分离。

此外转向系统2包括在扭杆9上的传感器18，测量信号T借助于该传感器确定并可以输送给控制仪6。当然还可以向控制仪6输送其它的未示出的测量信号。根据这些测量信号，控制仪6确定用于转向力支持的信号30。

图2示出图1的功率电子装置28的示例性的形式。当然也可以将其它的控制装置用于运行电驱动单元15。功率电子装置28包括三个与供应电压Vs连接的开关40、42和44。此外功率电子装置28包括三个与接地GND连接的开关50、52和54。沿着箭头56的方向设置电驱动单元15，其连接于导线26。开关40和50连接于第一相60。开关42和52连接于第二相62。开关44和54连接于第三相64。相60至64形成导线26。开关40至44和50至54根据来自控制仪6的信号30运行。所示的开关40至54的打开位置只是示例性的。借助于信号30将开关40至54打开或闭合，以便在导线26上产生三相交流电用于运行电驱动单元15。

图3中示意示出转矩时间曲线图66。在第一持续时间T1期间(其从时刻t0一直延伸到时刻t1)，实施冷启动(Cold-Boot)。在时刻t1以后变换为正常运行。在正常运行期间这样运行电驱动单元15，即按照延伸曲线68总是可以将与相应的驱动情形相对应的转矩M的100％借助于驱动单元15引入转向系统2中。转矩的100％例如对应于因子1，其可与对应于驱动情形的转矩M相乘。相应地对于跛行回家运行，因子选择成小于1例如小于或等于0.5，其与对应于驱动情形的转矩M相乘。

在时刻t2确定在控制仪6上通过处理装置3执行的软件的有缺陷的功能。通过软件的有缺陷的功能的确定，将软件去活化。这造成通过电驱动单元15的转向力支持的取消。因此可用的转向力支持按延伸曲线68降到0％。

在第二持续时间T2(其也称之为失效持续时间并且其从时刻t2一直延伸到t3)期间，转向系统没有转向力支持。这意味着，利用转向系统2的机械的回退解决方案，以便在第二持续时间T2期间使机动车转向。

在时刻t3变换为跛行回家运行，其比转向系统2的正常运行具有较小的功能范围。此外在跛行回家运行中转矩相对于正常运行是减小的。在从时刻t3开始一直到时刻t4的第三持续时间T3期间，发生转矩的斜坡上升，以便阻止突然的转矩跃变。这例如这样实现，即从时刻t3起直到时刻t4将用于与待产生的转矩相乘的因子从0提高至0.5，延伸曲线70因此表达跛行回家运行。在跛行回家运行中可以通过报警灯的突然亮起告知司机，机动车必须进入车间进行维修。

在第二持续时间T2内这样运行电驱动单元15，使得导入电驱装置15的转矩被消减。“消减导入的转矩”意味着，通过司机在第二持续时间T2期间引入的转矩通过电驱动单元15的相应运行被抑制。当然行驶情形和转向情形与车行道基础共同作用对导入的转矩也具有影响。一般来说因此导入驱动单元15的转矩的消减意味着驱动单元15的一种运行，使得驱动单元15产生超出通过驱动单元15的空转产生的转矩的且与导入的转矩相反的转矩。在通过司机施加随时间改变的转矩时，在持续时间T2期间通过消减借助于电驱动单元15至少暂时降低方向盘的转速。

在持续时间T2期间在第一实施形式中闭合开关50、52和54其中一个。在第二实施形式中闭合开关50、52和54其中两个。在另一个第三实施形式中闭合全部三个开关50、52和54。

在第四实施形式中开关50、52和54的其中两个保持打开，并且开关50、52和54的其中一个根据脉冲宽度调制的信号运行。在第五实施形式中开关50、52和54的其中一个保持打开，并且开关50、52和54的其中两个根据脉冲宽度调制的信号打开或闭合。

在第六实施形式中根据脉部宽度调制的信号打开或闭合全部三个开关50、52和54。当然也可以将具有不同的脉冲宽度的脉冲宽度调制的信号供给各单个开关50至54。

当然也可以代替开关50至54按上述各实施形式运行开关40至44，其中打开开关50至54。

在持续时间T2期间不激活软件，因此在一个实施形式中仍在正常的行驶运行期间在进入持续时间T2之前或时为持续时间T2确定开关40至54的状态。

在脉冲宽度调制的信号的情况下，该信号由脉冲宽度装置在持续时间T2期间产生，脉冲宽度装置优选以硬件实施。用于脉冲宽度调制的参数、特别是占空率和/或脉冲宽度仍在进入持续时间T2之前根据驱动单元15的转速由软件求得并且存储在寄存器中。寄存器可以在持续时间T2开始时和其期间由另一单元读取，以便在持续时间T2期间实施脉冲宽度调制。因此根据在软件缺陷的识别之前或时的状态可确定占空率和/或脉冲宽度。该另一单元特别是计时器模块，其以硬件实施。

监控单元32在第二持续时间T2开始时和/或在第二持续时间T2期间和/或根据软件有缺陷的功能的识别这样来运行，使得“监控单元32将电驱动单元15和/或计算单元3在第二持续时间T2期间与能量源分离”的可能性降低。为此在第二持续时间T2开始时和/或在第二持续时间T2期间和/或根据软件的有缺陷的功能的识别，由监控单元32提高问题信息的频率和/或提高向监控单元32的应答信息的频率。

图4在示意的简图80中示出在控制仪6上的软件的启动。行驶运行82在冷启动的范围内按照箭头84只在通过块86、88、90和92以后才达到。块86表示输入条件。块88表达启动块，在其中检验，是否需要通过再闪光(Nachflashen)进行软件的更新，并且如果需要软件的更新，则就实施更新。块90表示存储器完整性测试并且用于存储器5的初始化。块92表示断路相的测试。在行驶运行82的期间按照电路94识别软件缺陷。可以例如通过识别到“堆栈溢出、运转时间检验或通过结果对比而冗余设计的算法”，触发软件缺陷的识别。当然行驶运行82不仅包括正常运行68而且包括跛行回家运行70。如果在跛行回家运行中识别软件缺陷，则断开转向力支持。

在正常运行中识别到软件缺陷以后在软启动的范围内重新启动软件。软启动也称为软件重启。软启动包括在硬件准备好运行时启动软件。从识别到软件缺陷94开始，按照箭头96和箭头98穿过块90。在穿过块90以后按照箭头100再次变换为行驶运行82。通过跳过块86、88和92，第二持续时间T2短于第一持续时间T1。

图5示出状态过渡简图102。在一个状态104中按冷启动将软件启动。冷启动也称为冷开始并且包括在硬件无电流状态以后硬件的以及软件的启动。在借助于冷启动启动软件以后变换为按状态106的行驶运行。在识别到软件缺陷时变换为状态108，在该状态中在第二持续时间T2的期间按照软启动重新启动软件。在借助于软启动重启软件以后再次变换为按照状态106的行驶运行。不同于图3，简图102不包括跛行回家运行。

图6示出状态过渡简图110。在一个状态112中实施冷启动。在软件启动以后实行按照状态114的正常运行。在正常运行中识别到软件缺陷时变换为状态116，在该状态中在第二持续时间T2期间按照软启动重新启动软件。在软件重启以后变换为状态118，该状态对应于跛行回家运行。

在第一持续时间T1期间软件的启动是冷启动。在第二持续时间T2期间软件重启是软启动。冷启动包括硬件完整性测试和/或软件更新检测。软启动和软件重启既不包括硬件完整性测试，也不包括软件更新检测。

Claims (19)

1.一种用于运行机动车的转向系统(2)的方法，该转向系统包括用于转向力支持的电驱动单元(15)，该电驱动单元借助于软件来运行，其特征在于，在所述软件的重启期间将电驱动单元(15)运行成，使得导入电驱动单元(15)中的转矩被消减。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述软件的重启期间为了消减导入电驱动单元(15)的转矩，短路电驱动单元(15)的至少两个驱动相(60、62；62、64；64、60)。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述软件的重启期间为了消减导入电驱动单元(15)的转矩，根据脉冲宽度调制的信号运行电驱动单元(15)。

4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，根据在确定软件有缺陷的功能之前或时由电驱动单元(15)产生的转矩和/或根据在确定软件的有缺陷的功能之前或时电驱动单元(15)的转速和/或根据在确定软件的有缺陷的功能之前或时由司机产生的司机力矩，产生所述脉冲宽度调制的信号。

5.按照上述权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在电驱动单元(15)的两个驱动相(60、62；62、64；64、60)之间设置可闭合的开关(50、52；52、54；50、54；40、42；42、44；40、44)，并且为了消减所述导入的转矩，闭合开关(40-54)以导致所述两个驱动相(60、62；62、64；64、60)的短路。

6.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，在电驱动单元(15)的两个驱动相(60、62；62、64；64、60)之间设置可闭合的开关(50、52；52、54；50、54；40、42；42、44；40、44)，并且为了消减所述导入的转矩，闭合开关(40-54)以导致所述两个驱动相(60、62；62、64；64、60)的短路，并且在第二持续时间(T2)期间根据脉冲宽度调制的信号打开或闭合开关(40-50)，第二持续时间(T2)也称之为失效持续时间并且在第二持续时间中转向系统没有转向力支持。

7.按照上述权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在软件重启期间，对于在软件重启之前存在电驱动单元(15)的高于阈值的转速的情况不实施所述被导入电驱动单元(15)中的转矩的消减。

8.按照上述权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在转向系统的启动运行(84)期间，在第一持续时间(T1)期间启动软件，其中在机动车的行驶运行(82)期间确定软件的有缺陷的功能，并且根据软件的有缺陷的功能的确定实施软件的重启，使得第二持续时间(T2)短于第一持续时间(T1)，第二持续时间(T2)也称之为失效持续时间并且在第二持续时间中转向系统没有转向力支持。

9.按照上述权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在软件重启以后变换为跛行回家运行(70)，该跛行回家运行(70)相对在重启之前实施的正常运行(68)具有较小的功能范围，并且由电驱动单元(15)引入转向杆(13)中的转矩在跛行回家运行(70)期间相对正常运行(68)以一个因子减小。

10.按照上述权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，借助于监控单元(32)监控用于执行软件的计算单元(3)，并且监控单元(32)在软件重启期间运行成，使得监控单元(32)将电驱动单元(15)和/或计算单元(3)在第二持续时间(T2)期间与能量源(Vs)分离的可能性降低，第二持续时间(T2)也称之为失效持续时间并且在第二持续时间中转向系统没有转向力支持。

11.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述软件的重启期间为了消减导入电驱动单元(15)的转矩，短路电驱动单元(15)的三个驱动相(60、62；62、64；64、60)。

12.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，在第二持续时间(T2)期间根据脉冲宽度调制的信号的上升沿或下降沿打开或闭合开关(40-50)。

13.按照上述权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在机动车的启动运行(84)期间，在第一持续时间(T1)期间启动软件，其中在机动车的行驶运行(82)期间确定软件的有缺陷的功能，并且根据软件的有缺陷的功能的确定实施软件的重启，使得第二持续时间(T2)短于第一持续时间(T1)，第二持续时间(T2)也称之为失效持续时间并且在第二持续时间中转向系统没有转向力支持。

14.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，该跛行回家运行(70)没有停车辅助功能和/或没有轨迹保持功能。

15.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，所述因子是0.5。

16.一种用于运行机动车的转向系统(4)的控制仪(6)，该控制仪设有数字的计算仪(3)，在该数字的计算仪上能运行一种用于数字的计算仪的计算机程序，该计算机程序设计成用于实施按照权利要求1至15中任一项所述的方法。

17.按照权利要求16所述的控制仪(6)，其特征在于，数字的计算仪(3)是微型处理器。

18.一种用于按照权利要求16所述的控制仪(6)的存储器介质，在该存储器介质上存储一种用于数字的计算仪的计算机程序，该计算机程序设计成用于实施按照权利要求1至15中任一项所述的方法。

19.一种机动车的转向系统(4)，该转向系统设计成用于实施按照权利要求1至15中任一项所述的方法。