CN111114627A - 用于运行机动车的转向系统的方法以及相应的转向系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行机动车的转向系统(1)的方法，转向系统(1)具有至少一个转向臂(2、3)和至少一个电机(13)，该电机用于在存在转向规定时使转向臂(2、3)作出引起转向运动的移位，电机(13)通过缆线(14)与电源(16)电连接，其特征在于，为了在不存在转向规定的条件下检查在电源(15)与电机(13)之间的电连接，操控电机(13)并且测量在电源(15)与电机(13)之间流过的电流，为产生或消耗无功电流而以避免发生转向运动的方式操控电机(13)，和/或为使转向臂(2、3)移位而操控电机(13)，其中在机动车的停车状态中和/或在借助于锁定装置固定转向臂(2、3)的情况下进行该操控。本发明还涉及机动车的转向系统(1)。

Description

用于运行机动车的转向系统的方法以及相应的转向系统
技术领域
本发明涉及用于运行用于机动车的转向系统的方法，其中，转向系统具有至少一个转向臂和至少一个电机，该电机用于在存在转向规定时使转向臂作出引起转向运动的移位，电机通过缆线与电源电连接。本发明还涉及用于机动车的转向系统。
背景技术
由现有技术例如已知文献US 6 995 567 B2。该文献涉及用于电动转向系统的故障识别系统。该故障识别系统确定电动转向系统的“H”桥电路的第一至第四开关元件的接通故障。故障识别系统通过测量电流强度的值和在电流强度的值中的波动来确定接通故障。因此，故障识别系统甚至可能在电流强度的值在正常范围内时识别成接通故障。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于运行机动车的转向系统的方法，该方法相对于已知的方法具有优点，尤其确保转向系统的高可用性和可靠的故障识别。
根据本发明，这通过具有权利要求1的特征的、用于运行转向系统的方法来实现。在此规定，
为了在不存在转向规定的条件下检查在电源与电机之间的电连接，操控电机并且测量在电源与电机之间流过的电流，其中产生或消耗无功电流而以避免发生转向运动的方式操控电机，和/或为使转向臂移位而操控电机，其中在机动车的停车状态中和/或在借助于锁定装置固定转向臂的情况下进行该操控。
转向系统用于使机动车转向，即，使机动车的至少一个车轮转向，优选地使属于机动车的同一车桥的多个车轮转向。如果在本说明的上下文中仅仅讨论了一个车轮，则该实施方案始终可用于多个车轮或多个车轮中的每个车轮。车轮的转向通过至少一个转向臂来实现。转向臂例如作用于轮毂托架，车轮又可转动地支承在该轮毂托架处。转向臂可由转向横拉杆臂形成，或者与这种转向横拉杆臂分开地作用于轮毂托架。
如果存在多个可转向的车轮，则车轮中的每个车轮可转动地支承在自己的轮毂托架上。轮毂托架彼此间隔开地布置，并且相应可转动地支承在机动车的车身处，即，围绕彼此间隔开地布置的转动轴线。优选地呈转向横拉杆臂的形式的转向臂作用于轮毂托架中的每个轮毂托架。优选地，转向横拉杆臂通过转向横拉杆彼此连接，其中，转向横拉杆可一件式或多件式地来设计。
转向系统的驱动器作用于转向臂，例如直接或仅仅间接地尤其通过转向横拉杆作用于转向臂。因此，例如驱动器直接作用于转向横拉杆，并且经由该转向横拉杆作用于转向臂或转向横拉杆臂。凭借驱动器可引起一个或多个车轮的转向运动。转向系统以电转向系统的形式存在，从而驱动器具有至少一个电机。通过相应地操控电机，凭借转向系统调节出机动车的确定的转向角。因此，最后在存在转向规定时，转向臂移位从而引起转向运动。
转向规定例如可理解成通过机动车的驾驶员和/或机动车的驾驶员辅助装置对转向角的规定，尤其改变转向角。因此，如果在转向规定的情况下调节的转向角与当前存在的转向角有出入，则凭借驱动器通过引起朝预定的转向角的方向的转向运动来改变当前存在的转向角，尤其是将其调节成该规定的转向角。为此，驱动器或电机与转向臂有效连接，使得电机的转动运动转变成转向臂的转动运动，该转向臂的转动运动又引起转向运动。
为了使电机运行，需要电能。处于该原因，驱动器或电机与电源电联接，具体而言，通过缆线电联接。因此，由电源经由缆线为电机提供用于其运行的电能。例如，驱动器通过缆线与控制器联接，并且经由该控制器与电源电联接。控制器用于操控驱动器。为此，优选地，在控制器处调节转向规定，接着控制器调节驱动器，使得满足转向规定，即，在转向运动之后，实际存在的转向角与转向规定或者说所调节的转向角相一致。
除了驱动器或电机之外，转向系统还可具有用于驱动器或电机的至少一个控制电子设备。控制电子设备可例如以用于电机的逆变器和/或输出级的形式存在。换句话说，电机通过至少一个控制电子设备与缆线联接、并且通过该缆线与电源联接，特别优选地经由控制器进行联接。如果电机设计为交流电机或三相电机，尤其设置逆变器。特别优选地，电机为同步电机，尤其为永磁同步电机。然而，还可以将电机设计为直流电机。
特别是对于机动车的自动的横向控制，尤其在机动车的半自动或甚至全自动的行驶运行期间，必须确保用于实施转向运动的驱动器能够根据规定运行。为此，需检查在电源和驱动器之间的电连接，例如以便识别出缆线的缺陷。电连接的检查优选地在手动的行驶运行转换到自动的横向控制或自动的行驶运行之前执行。
为了检查，需要使电流流过缆线。最好可用限定的综合电流曲线执行检查，其在转向臂移位以实施转向规定时通常不会出现。一般地，转向系统不会通过缆线传输电流，但同时又不会借助于电机将相应的电功率转变成力矩并且不会因此使之转变成转向运动。因此，在缆线中产生用于检查电连接的电功率总是引起转向运动，或者至少是在操作元件——例如与转向臂机械耦联的方向盘——的操纵力矩中引起不连续性。因此，这对行驶性能或转向触感的干扰。
这可通过以下方式来避免，即，以产生调整力的方式来检查电连接，或在如下的时段中进行检查：其中转向运动不会影响机动车的行驶运行或者机动车的驾驶员不会注意到这种转向运动。因此，如此进行检查，使得机动车的行驶运行以及转向触感不受影响或至多受到轻微影响。
电连接的检查仅在没有转向规定的情况下来执行，即，机动车的驾驶员和/或驾驶员辅助装置不要求转向运动。如果满足该条件，可以不同的方式检查电连接。例如设置成，操控电机以产生或消耗无功电流，使得转向运动未发生。附加地或替代地设置成操控电机，以使转向臂移位。在机动车的停车状态下和/或在借助于锁定装置固定转向臂的情况下进行操控。
在操控电机以产生或消耗无功电流的情况下，电机设计为交流电机或三相电机。特别优选地，电机以同步电机、尤其永磁同步电机的形式存在。将无功电流理解成：不会引起作用到转向臂上的转矩或调整力的电流。无功电流也可被称为d电流，其不同于也被称为q电流的、形成力矩的电流。无功电流领先形成力矩的电流例如90°。
在永磁电机、尤其永磁同步电机的情况下，无功电流削弱了装在电机中的永磁体的磁场。因为无功电流不引起转向运动，然而仍可通过缆线来传输，可特别有利地考虑该无功电流用于检查电连接。为此，如此操控电机，使得电机产生或消耗无功电流，其中，同时转向运动未发生。由此在电源和电机之间传输电流，具体而言通过电连接传输电流。通过测量所传输的电流，例如电流强度，可推断出电连接的状态，即，电连接是否起作用。
附加地或替代地可设置成操控电机，其中，操控旨在使转向臂移位。操控可在机动车的停车状态中进行。在这种情况下，因为不影响机动车的行驶运行，没有问题地允许由于转向臂借助于电机的移位而产生转向运动。附加地或替代地，如果转向臂借助于锁定装置固定，可进行电机的操控。锁定装置例如为方向盘锁和/或防盗系统的一部分。重要的仅仅是，锁定装置至少暂时抵抗或至少能抵抗转向臂的移位。
例如，锁定装置限制转向臂在至少一个方向上或在相反的方向上的移位。在任何情况下，锁定装置表现为用于转向臂的至少一个端部止挡。此时可设置成，操控电机以使转向臂移位，使得转向臂接触端部止挡或端部止挡中的一个。例如首先设置成，操控电机，使得转向臂与端部止挡中的一个端部止挡贴靠接触，从而阻止转向臂进一步移位。接下来才为了检查电连接而以使转向臂移位的方式操控电机，其中，由于转向臂与端部止挡贴靠，实际上没有发生进一步移位。
所说明的方法的优点是，可以特别简单的方式可靠地检查在电源和电机之间的电连接的状态。此外，通过以下方式进行检查，使得不影响机动车的行驶运行，即，例如在行驶运行开始之前或在行驶运行结束之后执行检查，或者在行驶运行期间以不会由于检查引起转向运动的方式进行检查。
本发明的另一实施方式设置成，将交流电机或三相电机用作电机。使用这种马达具有的优点是非常高的功率密度，即，在电机重量轻和/或体积小的情况下的高功率。
本发明的另一设计方案设置成，通过将直流电流或至少一个直流电流分量施加给电机进行操控以产生或消耗无功电流。电机的一个或多个绕组被加载直流电流或直流电流分量。这如此进行，即，电机的转动运动完全或几乎完全不发生，从而最终没有执行转向运动。将直流电流或直流电流分量施加给电机在技术上可简单地实现，例如通过相应地操控与电机联接的控制电子设备。
本发明的另一优选的实施方式设置成，如果确定在机动车的驾驶员座位上和/或机动车的内部空间中不存在机动车驾驶员，和/或在机动车的至少一个车门被解锁时或在点火锁被操纵以使之从锁定位置移开时，在机动车的停车状态中进行操控。因此，在任何情况下，操控都应在机动车的行驶运行之前或之后进行。为此，例如检查机动车的驾驶员是否在驾驶员座位上和/或是否在机动车的内部空间中。现在仅在驾驶员不在驾驶员座位上或完全不在机动车的内部空间中时执行操控。相反，如果确定机动车的驾驶员在驾驶员座位上和/或在内部空间中，则不发生或至少延迟操控，具体而言，优选地直至满足所述条件才进行操控。
附加地或替代地，如果解锁了机动车的车门，此时进行操控。在这种情况下可基于以下事实：驾驶员尚未在机动车的驾驶员座位上，并且还未处于机动车的内部空间中。替代地，如果点火锁通过相应的操纵从锁定状态移开，则进行操控。在此，将锁定状态理解成点火锁的这样的状态，在该状态中，机动车的主动力装置、例如内燃机或电机没有被加载电能。优选地，锁定状态相当于转向臂借助于锁定装置固定的状态。锁定装置例如以方向盘锁或方向盘拴的形式存在。
本发明的另一优选的实施方式设置成，如此操控电机，使得其引起作用于转向臂的调整力，其中，调整力小于在机动车的至少一种地面和机动车的布置在地面上并且可借助于转向臂转向的车轮之间的静摩擦力。因此，凭借电机施加到转向臂上的调整力被限制到静摩擦力，自超过该静摩擦力起，将出现车轮在地面上的移位，并且因此出现转向运动。静摩擦力说明的是在机动车的停车状态中为实现转向运动而至少必须施加到转向臂上的力。如果调整力小于或等于静摩擦力，则存在于车轮和地面之间的摩擦使转向运动无法出现。通过这种方式，避免了不期望的转向运动，并且仍然可靠地检查电连接。
本发明的另一设计方案设置成，在操控期间，确定转向臂的位置，并且如果位置发生了改变，则减小调整力。原则上应阻止转向臂的运动和由此引起的转向运动。为此，在操控期间，检查位置是否有变化。如果出现这种情况(转向运动)，则减小借助于电机产生的调整力。否则，使调整力保持恒定或甚至使之提高，优选地提高到直至位置有变化。因此可设置成，在检查期间，开环地和/或闭环性地调节调整力，使得它尽可能大，然而恰好没有出现转向臂的位置的改变。因此，使在电源和电机之间流动的电流最大化，使得能特别可靠且有效地进行检查。
本发明的另一设计方案设置成，仅在借助于锁定装置固定转向臂的情况下进行操控。因此，在检查电连接期间可靠地防止转向臂的不期望的移位和由此引起的转向运动。
本发明的改进方案设置成，在操控之前，调节锁定装置以固定转向臂。在进行检查之前，应确保在检查期间不发生转向臂的移位。出于该原因，调节锁定装置以固定转向臂。附加地或替代地可设置成，操控电机，使得对转向臂施加力而使之抵靠上文已经说明的端部止挡。在此可出现转向运动。而在后续进行检查期间则不发生这种转向运动。
例如可设置成，在检查之前操控电机以使转向臂行进至抵靠端部止挡，电机以比在检查期间小的功率运行。这意味着，在检查之前的转向运动以相对小的速度进行，对于该速度，仅需要小的功率。而在检查期间可以明显更高的功率做功，因为转向臂借助于锁定装置固定。由此可靠地防止在检查之前或在检查期间的不期望的快速的转向运动。
最后，在本发明的另一实施方案中可设置成，锁定装置提供用于转向臂的端部止挡，转向臂通过操控电机施加力以抵靠该端部止挡。上文已经指出了这一点。端部止挡可靠地防止转向臂的移位，并且因此防止转向运动。
本发明还涉及尤其用于执行根据上述实施方案的方法的、机动车的转向系统，转向系统具有至少一个转向臂和至少一个电机，该电机用于在存在转向规定时使转向臂作出引起转向运动的移位，电机通过缆线与电源电连接，其特征在于，转向系统构造成：在不存在转向规定的条件下检查在电源与电机之间的电连接，操控电机并且测量在电源与电机之间流过的电流，为产生或消耗无功电流而以避免发生转向运动的方式操控电机(13)，和/或为使转向臂移位而操控电机，其中在机动车的停车状态中和/或在借助于锁定装置固定转向臂的情况下进行该操控。
已经指出了转向系统的这种设计方案或方法的优点。转向系统及其用于该转向系统的方法可根据在本说明书中的实施方案来改进，从而在此方面进行参考。
显然，本发明还涉及一种用于运行机动车的方法，该机动车具有转向系统，该转向系统根据本说明书来运行。
附图说明
在没有限制本发明的情况下，下面借助在附图中示出的实施例进一步阐述本发明。在此，
图1示出用于机动车的转向系统的示意性的图示。
具体实施方式
图1示出了例如可用于机动车的转向系统1的一部分的示意性的图示。转向系统1具有两个转向臂2和3，它们相应与轮毂托架4有效连接、尤其刚性连接。在轮毂托架4处相应可转动地支承有机动车的车轮5。轮毂托架4相应围绕转动轴线6可转动地支承在机动车的车身7的部件处，例如支承在车桥支架8处。
在此处示出的实施例中，作为转向横拉杆臂存在的转向臂2和3通过转向横拉杆9彼此连接。转向横拉杆9相应围绕转动轴线10和11可转动地支承在转向臂2和3中的每个转向臂处。在此，转动轴线10和11与相应的转动轴线6间隔开地布置，从而转向横拉杆9的移位(尤其转向横拉杆9的直线移位)引起轮毂托架4围绕相应的转动轴线6的转动运动。
转向系统1具有驱动器12，其在此处示出的实施例中具有电机13。电机13与转向横拉杆9耦联。就此而言，电机13直接作用于转向横拉杆9。驱动器12通过缆线14与电源15电联接。为了检查在驱动器12和电源15之间的电连接，此时设置成操控驱动器12。仅在没有转向规定的条件下进行操控。操控电机13，使得其产生或消耗无功电流，其中，未发生转向运动。附加地或替代地，操控电机13，以使转向臂2或3移位，其中，在机动车的停车状态下和/或载借助于锁定装置固定转向臂2或3的情况下进行操控。
在操控驱动器12期间，测量在电源15和驱动器12之间流动的电流。借助所测得的电流，例如借助电流的电流强度，接着推断出转向系统1的功能性(是否完好)或电连接的状态是否正常。

Claims (10)

1.一种用于运行机动车的转向系统(1)的方法，转向系统(1)具有至少一个转向臂(2、3)和至少一个电机(13)，该电机用于在存在转向规定时使转向臂(2、3)作出引起转向运动的移位，电机(13)通过缆线(14)与电源(16)电连接，其特征在于，为了在不存在转向规定的条件下检查在电源(15)与电机(13)之间的电连接，操控电机(13)并且测量在电源(15)与电机(13)之间流过的电流，
-为产生或消耗无功电流而以避免发生转向运动的方式操控电机(13)，和/或
-为使转向臂(2、3)移位而操控电机(13)，其中在机动车的停车状态中和/或在借助于锁定装置固定转向臂(2、3)的情况下进行该操控。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将交流电机或三相电机用作电机(13)。
3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过将直流电流或至少一个直流电流分量施加给电机(13)来进行操控，以产生或消耗无功电流。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
-如果确定在机动车的驾驶员座位上和/或机动车的内部空间中不存在机动车驾驶员，和/或
-在机动车的至少一个车门被解锁时或在点火锁被操纵以使之从锁定位置移开时，
在机动车的停车状态中进行操控。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，操控电机(13)以使得该电机引起作用到转向臂(2、3)上的调整力，该调整力小于在机动车的至少一种地面与布置在所述地面上并且能借助于转向臂(2、3)转向的机动车车轮(5)之间的静摩擦力。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在操控期间，确定所述转向臂(2、3)的位置，并且如果所述位置改变，则减小调整力。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，仅在借助于锁定装置固定转向臂(2、3)的情况下进行操控。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在操控之前，调节锁定装置以固定所述转向臂(2、3)。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，锁定装置为转向臂(2、3)提供端部止挡，通过操控电机(13)使转向臂(2、3)压靠在端部止挡上。
10.一种机动车的转向系统(1)，其尤其用于执行根据上述权利要求中的一项或多项所述的方法，转向系统(1)具有至少一个转向臂(2、3)和至少一个电机(13)，该电机用于在存在转向规定时使转向臂(2、3)作出引起转向运动的移位，电机(13)通过缆线(14)与电源(15)电连接，其特征在于，转向系统(1)构造成：在不存在转向规定的条件下检查在电源(15)与电机(13)之间的电连接，操控电机(13)并且测量在电源(15)与电机(13)之间流过的电流，
-为产生或消耗无功电流而以避免发生转向运动的方式操控电机(13)，和/或
-为使转向臂(2、3)移位而操控电机(13)，其中在机动车的停车状态中和/或在借助于锁定装置固定转向臂(2、3)的情况下进行该操控。
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