CN109526216B - 用于运行机动车的电的伺服转向系统的方法和电的伺服转向系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行机动车(50)的电的伺服转向系统(1)的方法，在该方法中借助于转向把手(2)将方向盘转角(19)预设为用于针对机动车(50)的至少一个可转向的车轮(5)的期望的车轮转向角的量度，其中带有电动机(9)的电的伺服驱动装置(8)提供转向辅助，其中在执行机动车(50)的内燃机的启动期间，取决于阻尼函数(15)减小转向辅助的辅助力矩(60)。此外，本发明涉及一种相关联的电的伺服转向系统(1)、一种计算机程序和一种控制器(11)。

Description

用于运行机动车的电的伺服转向系统的方法和电的伺服转向 系统

技术领域

本发明涉及一种用于运行机动车的电的伺服转向系统的方法、一种电的伺服转向系统、一种计算机程序和一种伺服转向系统的控制器。

背景技术

几乎所有的现代的机动车装备有电的伺服转向系统，其在转向时借助于转向辅助来辅助机动车的驾驶员。

由文件DE 10 2012 107 595 B4已知一种用于确定用于在用于机动车的助力转向中的由电的伺服马达待给出的马达力矩的理论预设值的方法，其中取决于车辆速度和手力矩获取基础测量值，其中取决于基础测量值和手力矩获取在其梯度方面限制的稳定测量值，取决于在基础测量值和稳定测量值之间的差值获取缓慢测量值，且其中稳定测量值和缓慢测量值应用于形成用于伺服马达的理论预设值。

由文件DE 10 2007 002 292 A1已知一种用于运行机动车的电子的伺服转向系统的方法，在该方法中借助于转向把手将方向盘转角(Lenkradwinkel)预设为用于针对机动车的至少一个可转向的车轮的期望的车轮转向角的量度且在该方法中带有电动机的电的伺服驱动装置通过传动机构提供转向辅助。在至少近似整个转向角范围上，取决于转向角和电的伺服驱动装置的电动机的当前的转速的阻尼力矩被施加到电动机上。

此外，在现代的机动车的情形中为了实现燃料和CO₂节省实施了自动的启停功能，其在达到停车的情形中自动地切断机动车的内燃机且在紧接着的启动期望的情形中自动地再次启动机动车的内燃机。

在停止阶段期间电的伺服转向系统在此应该继续提供转向辅助。在启动内燃机时由于高的功率消耗发生机动车的车载电网的供应电压的急降(Einbruch)。电的伺服转向系统对于该时间段还必须提供转向辅助且在转向过程时对于驾驶员展现触觉上不明显的表现。

发明内容

本发明的技术的问题在于，创造一种用于运行机动车的电的伺服转向系统的方法、一种用于机动车的电的伺服转向系统、一种计算机程序和一种伺服转向系统的控制器，在其中能够更可靠地提供转向辅助供使用。

该技术任务根据本发明通过根据本发明的方法、根据本发明的电的伺服转向系统、根据本发明的计算机存储介质和根据本发明的用于伺服转向系统的控制器解决。

尤其提供一种用于运行机动车的电的伺服转向系统的方法供使用，在该方法中借助于转向把手将方向盘转角预设为用于针对机动车的至少一个可转向的车轮的期望的车轮转向角的量度，其中带有电动机的电的伺服驱动装置提供转向辅助，且其中在执行机动车的内燃机的启动期间，取决于阻尼函数减小转向辅助的辅助力矩。

此外创造一种用于机动车的电的伺服转向系统，包括用于将方向盘转角预设作为用于针对机动车的至少一个可转向的车轮的期望的车轮转向角的量度的转向把手、用于提供转向辅助的带有电动机的电的伺服驱动装置和用于电的伺服驱动装置的电子的控制器，其中电子的控制器如此构造，即使得在执行机动车的内燃机的启动期间，取决于阻尼函数减小转向辅助的辅助力矩。

此外创造一种带有程序代码元件(Programmcodemittel)的计算机程序，以为了当程序在计算机的微处理器上、尤其在电的伺服转向系统的控制器上实施时，执行描述的方法。

同时提供一种电的伺服转向系统的控制器供使用，该控制器设立成用于执行描述的方法或用于实施之前提到的类型的计算机程序。

本发明的核心思想是，每当机动车的内燃机启动时，则减小转向辅助的提供的辅助力矩。这样的减小能够理解为阻尼力矩。尤其当在自动的启停功能的范围内确认内燃机启动时，应该执行这样的减小。为此自内燃机启动开始，取决于阻尼函数减小辅助力矩。辅助力矩的减小具有如下的优点，即车载电网的供应电压没有进一步下降。

电子的伺服转向系统利用电动机工作，该电动机通常构造为永磁激励的同步电机，该同步电机通过针对场的调节操控。当转向由于在机动车的内燃机的启动和带有高的方向盘转角速度的同时的转向运动的情形中供应电压的下降在场减弱运行(Feldschwächbetrieb)中工作时，除了q分量的电流之外高的d转向电流被消耗。

在描述的方法的范围内现在可行的是，通过如下方式不仅减小q分量的电流，而且减小转向电流的d分量，即通过取决于内燃机的确认的启动和低的供应电压通过转向辅助的减小(其能够理解为附加的可施加的转向阻尼)避免高的转向速度。

在内燃机的启动期间应该通过转向辅助的平缓地开始的(einsetzend，有时称为运行的)减小(相应于阻尼函数)减小电动机的高的转速且因此减小d分量的起减弱场作用的电流。在驾驶员的非常高的力使用的情形中、也就是说在转向把手处的大的手力矩的情形中，尽管如此能够达到电动机的大的转速。但是在此甚至发生电流回馈到机动车的车载电网中，从而供应电压没有进一步下降。

这导致，机动车的驾驶员在小的方向盘转角速度的相关的情形中即使在由于内燃机的启动引起的低的供应电压的情形中在转向感觉中也没有感受限制。

设置成，提供的转向辅助的减小应该自这样的时刻起是起作用的，即自该时刻起告知机动车的内燃机的启动。这样的告知能够例如为相应的控制信号，该控制信号由机动车的控制系统提供。如果内燃机的启动已成功地结束，则提供的转向辅助的减小再一次取消。

在一种实施方式中设置成，辅助力矩的值取决于伺服转向系统和/或机动车的至少一个状态参量调整。状态参量在此为测量值或控制参数，其至少部分地描绘伺服转向系统和/或机动车的当前的状态。这使得一个或多个输入参数的灵活的选择成为可能，所述输入参数能够应用于控制减小。

在另一实施方式中设置成，所述至少一个状态参量为电动机的转子速度和/或转速，其中转子速度或者转速越大，辅助力矩的减小越大。电动机的转子速度和/或转速能够例如通过相应地布置在电动机处的传感机构探测或基于由伺服控制装置的控制系统提供的信号获取或估计。

在另一实施方式的情形中设置成，所述至少一个状态参量为机动车的车载电网或伺服转向系统的供应电压，其中供应电压越低，辅助力矩的减小越大。供应电压能够要么直接地在电的伺服转向系统处被探测且转换为测量值要么还由机动车的车载电子装置作为测量值被提供(例如通过通讯总线(控制器局域网(Controller Area Network)，CAN等等))。通过供应电压直接地作为输入参数被应用于控制辅助力矩的减小，尤其即使在考虑供应电压的下降的大小的情形下也能够直接地对供应电压的下降作出反应。

在一种实施方式中设置成，电动机的启动转速取决于方向盘转角和/或机动车的车载电网或伺服转向系统的供应电压调整。这使得自转向过程开始起已经能够实行提供的转向辅助的减小成为可能。尤其以该方式还能够实现转向辅助的平缓地开始的减小。此外，能够考虑方向盘转角，因为转向辅助在小的方向盘转角的情形中能够不同于在更大的方向盘转角的情形中确定大小。

尤其能够在一种实施方式的情形中设置成，方向盘转角越大且/或机动车的车载电网或伺服转向系统的供应电压越小，电动机的启动转速越小。以该方式能够产生触觉上自然的转向感觉。

在另一实施方式中设置成，在内燃机的启动之后通过连续地降低辅助力矩的减小进行连续地转变到正常状态中。这允许柔和地再次建立驾驶员经历的正常的转向感觉。理想地，因此驾驶员从转向辅助的减小什么也没有注意到或同时仅仅注意到非常少许。

在另一实施方式中能够设置成，连续地降低辅助力矩的减小在没有突变的情形下进行。在没有突变的情形下在此应该意味着，过渡如此进行，即使得所属的函数能够连续地微分。

此外能够设置成，连续地降低辅助力矩的减小以预设的梯度或者变化率进行。由此使得平缓地转变到正常状态中成为可能。

在另一实施方式中设置成，辅助力矩的减小对于在机动车的内燃机的成功的且结束的启动之后的预设的最小时间还没有降低，而是辅助力矩进一步保持减小。这具有如下的优点，即在由于伺服转向系统重新出现较高的功率消耗之前，机动车的车载电网的供应电压能够稳定。这样的预设的最小时间能够例如位于毫秒范围直到秒范围中。

在此能够尤其设置成，预设的最小时间的值取决于供应电压的最小值(其在内燃机启动期间出现)确定。由此能够灵活地对电池的充电状态或者车载电网的稳定性作出反应。为此最小值例如由控制器探测且存储在储存器中以用于稍后的调用。于是预设的最小时间如此选择，即使得在启动内燃机时供应电压的最小值越低且/或车载电网越稳定，最小时间越长。例如车载电网的供应电压在时间上的波动能够用作针对不稳定性的量度。

附图说明

下面根据优选的实施例参照附图进一步解释本发明。在此：

图1显示了机动车的电的伺服转向系统的实施方式的示意性的示图；

图2显示了对于简单的实施方式的用于控制提供的辅助力矩的减小的信号流图的示意性的示图；

图3显示了对于另一实施方式的用于控制提供的辅助力矩的减小的信号流图的示意性的示图；

图4显示了用于运行机动车的电的伺服转向系统的方法的实施方式的示意性的流程图。

具体实施方式

在图1中显示了机动车50的电的伺服转向系统1的实施方式的示意性的示图。电子的伺服转向系统1具有构造为方向盘的转向把手2。转向把手2通过转向柱3与转向传动机构4连接。转向传动机构4用于将方向盘转角19通过转向柱3转换为机动车50的可转向的车轮5的转向角。转向传动机构4为此具有齿条6和小齿轮7，转向柱3作用到该小齿轮处。

此外，电的伺服转向系统1具有电的伺服驱动装置8，其尤其用于通过提供附加的辅助力矩60引起可变的转向辅助。电的伺服驱动装置8具有电动机9以用于通过带传动机构10实现转向辅助。带传动机构10具有驱动小齿轮和带轮以用于将转向辅助通过球循环传动机构(Kugelumlaufgetriebe，有时称为循环球式传动机构)(在图1中未示出)传递到电的伺服转向系统1的齿条6上。此外，设置有电子的控制器11以用于操控和调节电动机9。控制器11通过机动车50的接口13和通讯总线14(例如CAN总线)与机动车50的车载电子装置51连接。电的伺服转向系统1的结构仅是示例性的且还能够不同地构造。

如果接口13通过机动车50的通讯总线14从车载电子装置51接收机动车50的内燃机的启动即将发生的通知(例如通过经由通讯总线14接收相应的启动命令)，则接口13将该通知传送到控制器11处。然后控制器11取决于阻尼函数15减小转向辅助的辅助力矩60。

在此能够尤其设置成，阻尼函数的独立的变量如此构造，即使得提供的辅助力矩60的值在内燃机启动期间取决于电的伺服转向系统1和/或机动车50的至少一个状态参量调整。

例如能够设置成，该至少一个状态参量为电动机9的转子速度16和/或转速17，其中转子速度16或者转速17越大，辅助力矩60的减小越大。

此外，在此附加地或备选地还能够设置成，该至少一个状态参量为机动车50的车载电网52或电的伺服转向系统1的供应电压53，其中供应电压53越低，辅助力矩60的减小越大。供应电压53的值能够例如通过相应的传感机构直接地在电的伺服转向系统1处探测和确定或通过包含相应的测量值的通知通过通讯总线14和接口13被请求和接收且由控制器11评估。

此外，附加地或备选地能够设置成，电动机9的启动转速18取决于方向盘转角19和/或机动车50的车载电网52或电的伺服转向系统1的供应电压53调整。方向盘转角19例如在相应地为此构造的传感机构12处、例如在扭力杆处探测且传递给控制器11。

在此能够尤其设置成，方向盘转角19越大且/或电的伺服转向系统1的供应电压53越小，由控制器11调整电动机9的启动转速18越小。

如果接口13紧接着接收内燃机的启动已结束的通知，则控制器11连续地降低辅助力矩60的减小且以该方式使得连续地转变到正常状态中成为可能，在该正常状态中再次提供完全的转向辅助。

在此能够尤其设置成，连续地降低辅助力矩60的减小在没有突变的情形下进行。在没有突变的情形下在此应该意味着，过渡如此进行，即使得所属的函数能够连续地微分。

此外能够设置成，连续地降低辅助力矩60的减小以预设的梯度或者变化率进行。由此实现了平缓地转变到正常状态中。

此外能够设置成，辅助力矩60的减小对于在机动车50的内燃机的成功的且结束的启动之后的预设的最小时间还没有降低，而是辅助力矩进一步保持减小，以便在内燃机的启动之后稳定机动车50的车载电网52。这样的预设的最小时间能够例如位于毫秒范围直到秒范围中。

附加地能够在此尤其设置成，预设的最小时间的值取决于供应电压53的最小值(该最小值在内燃机启动期间出现)确定。由此能够灵活地对电池的充电状态或者车载电网52的稳定性作出反应。最小值能够例如由控制器11探测且存储在储存器中以用于稍后的调用。那么预设的最小时间如此选择，即使得在启动内燃机时供应电压53的最小值越低且/或车载电网52越稳定，最小时间越长。

在图2中显示了对于简单的实施方式的用于控制由电动机提供的辅助力矩的减小的信号流图20的示意性的示图。

信号流图20的输入信号21为机动车的车载电网或电的伺服转向系统的供应电压53和启停起作用指示22(也称为启停起作用标志)，该启停起作用指示指出了是否恰好执行机动车的内燃机的启动。唯一的输出信号23为阻尼力矩24，其相应于转向辅助的辅助力矩的减小的大小，也就是说阻尼力矩24越大，辅助力矩的减小越大。信号流图20在此不取决于输入信号21和输出信号23的具体的构造(即模拟的和/或数字的)且仅仅用于阐明方法。

基于启停起作用指示22，在决定块25中决定，是否究竟应该实行转向辅助的减小。如果没有设定启停起作用指示22，也就是说目前没有执行内燃机的启动，例如因为内燃机已关断或已经运行，则阻尼力矩24等于零。

反之如果设定启停起作用指示22，也就是说当前执行内燃机的启动，那么由供应电压53取决于特征线29(其示出阻尼函数)计算阻尼力矩24。在图2中示出的特征线29在此应该仅仅象征性地理解且能够具有其它的走向。

还能够设置有另外的输入信号21，其在确定阻尼力矩24时被考虑。示例性地在此仅列举电动机的转子速度和/或转速和/或启动转速和方向盘转角。

在图3中显示了对于另一实施方式的用于控制由电动机提供的辅助力矩的减小的信号流图20的示意性的示图。

信号流图20的输入信号21为伺服驱动装置的电动机的转速17、机动车的车载电网或电的伺服转向系统的供应电压53、启停起作用指示22(也称为启停起作用标志)(该启停起作用指示指出了是否恰好执行机动车的内燃机的启动)和方向盘转角19。唯一的输出信号23为阻尼力矩24，其相应于转向辅助的辅助力矩的减小的大小。信号流图20在此不取决于输入信号21和输出信号23的具体的构造(即模拟的和/或数字的)且仅仅用于阐明方法。

基于电动机的转速17在决定块25中决定，是否究竟应该实行转向辅助的减小。为此在绝对值块26中形成转速17的绝对值，其中以如下为出发点，即转速17根据方向具有不同的符号。转速17的绝对值在比较器块27中与用于启动转速18的值比较。

用于启动转速18的值如以下确定：在决定器块28中取决于用于启停起作用指示22的值在两个备选项之间选择以用于确定启动转速18。如果没有设定启停起作用指示22，也就是说当前不存在机动车的内燃机的启动，则启动转速18的数值基于来自方向盘转角19的特征线29确定。反之如果启停起作用指示22是起作用的，则基于来自供应电压53的另一特征线30形成用于启动转速18的偏移31的数值，该数值在节点32中从借助于来自方向盘转角19的特征线29确定的启动转速中减去且在决定器块28的输出端处提供。

如果电动机的转速17的绝对值小于启动转速18，则由比较器块27给出值“0”。反之如果电动机的转速17的绝对值大于启动转速18，则由比较器块27给出值“1”。如果值等于“0”，则阻尼力矩24由决定器块25设定等于零。反之如果值为“1”，则输出不等于零的阻尼力矩24。

如果阻尼力矩24不等于零，则阻尼力矩24的值以如下方式计算：在另一节点33中由确定的启动转速18和电动机的转速17的数值确定调节差值34。该调节差值34在乘法块35中与借助于来自供应电压53的特征线36确定的调节增益37相乘。紧接着乘积在另一乘法块38中与符号因子39相乘以为了确定产生的阻尼力矩24的符号，其中符号因子39由电动机的转速17的在反向块40中反向的符号41确定。电动机的转速17的符号41为此在符号确定块42中获取。

在图3中示出的特征线29,30,36应该仅仅象征性地理解且能够具有其它的走向。

在图4中显示了用于运行机动车的电的伺服转向系统的方法的实施方式的示意性的流程图。在方法启动100之后，在方法步骤101中通过电的伺服转向系统提供用于转向辅助的辅助力矩。

如果在方法步骤102中确认内燃机的启动被执行，则紧接着在方法步骤103中取决于阻尼函数减小转向辅助的辅助力矩。

如果紧接着在方法步骤104中确认内燃机的启动已结束，则在方法步骤105中将转向辅助的辅助力矩再次提高到初始的值上。紧接着结束106方法。

参考符号列表

1 电的伺服转向系统

2 转向把手

3 转向柱

4 转向传动机构

5 车轮

6 齿条

7 小齿轮

8 伺服驱动装置

9 电动机

10 传动机构

11 控制器

12 传感机构

13 接口

14 通讯总线

15 阻尼函数

16 转子速度

17 转速

18 启动转速

19 方向盘转角

20 信号流图

21 输入信号

22 启停起作用指示

23 输出信号

24 阻尼力矩

25 决定器块

26 绝对值块

27 比较器块

28 决定器块

29 特征线

30 特征线

31 偏移

32 节点

33 节点

34 调节差值

35 乘法块

36 特征线

37 调节增益

38 乘法块

39 符号因子

40 反向块

41 符号

42 符号确定块

50 机动车

51 车载电子装置

52 车载电网

53 供应电压

60 辅助力矩。

Claims (9)

1.一种用于运行机动车(50)的电的伺服转向系统(1)的方法，在该方法中借助于转向把手(2)将方向盘转角(19)预设为用于针对所述机动车(50)的至少一个可转向的车轮(5)的期望的车轮转向角的量度，其中带有电动机(9)的电的伺服驱动装置(8)提供转向辅助，其中在执行所述机动车(50)的内燃机的启动期间，取决于阻尼函数(15)减小所述转向辅助的辅助力矩(60)，

其特征在于，

减小的所述辅助力矩(60)的值取决于所述伺服转向系统(1)和/或所述机动车(50)的至少一个状态参量调整，其中所述至少一个状态参量为所述电动机(9)的转子速度(16)和/或转速(17)，其中所述转子速度(16)或者所述转速(17)越大，所述辅助力矩(60)的减小越大。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一个另外的状态参量为所述机动车(50)的车载电网(52)或所述伺服转向系统(1)的供应电压(53)，其中所述供应电压(53)越低，所述辅助力矩(60)的减小越大。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述电动机(9)的启动转速(18)取决于所述方向盘转角(19)和/或所述机动车(50)的车载电网(52)或所述伺服转向系统(1)的供应电压(53)调整。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方向盘转角(19)越大且/或所述机动车(50)的车载电网(52)或所述伺服转向系统(1)的供应电压(53)越小，所述电动机(9)的启动转速(18)越小。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述内燃机的启动之后通过连续地降低所述辅助力矩(60)的减小量来进行连续地转变到正常状态中，在所述正常状态中再次提供完全的转向辅助。

6.一种用于机动车(50)的电的伺服转向系统(1)，包括：

用于将方向盘转角(19)预设作为用于针对所述机动车(50)的至少一个可转向的车轮(5)的期望的车轮转向角的量度的转向把手(2)，

用于提供转向辅助的带有电动机(9)的电的伺服驱动装置(8)，以及

用于所述电的伺服驱动装置(8)的电子的控制器(11)，

其中所述电子的控制器(11)如此构造，即使得在执行所述机动车(50)的内燃机的启动期间，取决于阻尼函数(15)减小所述转向辅助的辅助力矩(60)，

其特征在于，

所述电子的控制器(11)如此构造，即使得减小的所述辅助力矩(60)的值取决于所述伺服转向系统(1)和/或所述机动车(50)的至少一个状态参量调整，其中所述至少一个状态参量为所述电动机(9)的转子速度(16)和/或转速(17)，其中所述转子速度(16)或者所述转速(17)越大，所述辅助力矩(60)的减小越大。

7.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机程序在计算机的微处理器上实施时，执行根据权利要求1到5中任一项所述的方法。

8.根据权利要求7所述的计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机程序在电的伺服转向系统(1)的控制器(11)上实施时，执行根据权利要求1到5中任一项所述的方法。

9.一种电的伺服转向系统(1)的控制器(11)，设立成用于执行根据权利要求1到5中任一项所述的方法或用于实施根据权利要求7或8所述的计算机可读存储介质所带有的计算机程序。

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