CN114379647A - 用于双辙车辆的线控转向系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的线控转向系统，具有：转向操作件；与转向操作件机械分离的转向传动机构执行器；转向传感器，其检测转向操作件的转动位置和/或转动运动作为转向指令；电子控制器，其根据检测到的转向指令操控转向传动机构执行器以调节车轮转向角；可由控制器操控的手感致动器，其在转向操作件上为驾驶员产生触觉反馈，即，向转向操作件施加转向反作用力矩的触觉转向反馈、与车道作用在车辆上的干扰相关的车道反馈以及将线控转向系统的故障情况告知驾驶员的警报反馈。根据本发明，为控制器配设有评估单元，当存在转向系统故障情况时，与无转向系统故障的转向系统正常运行相比，借助该评估单元可使触觉车道反馈至少被减弱或被去激活。

Description

用于双辙车辆的线控转向系统
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于双辙车辆的线控转向系统以及一种根据权利要求10所述的用于运行线控转向系统的方法。
背景技术
如传统的机电式转向系统那样，这种类型的线控转向系统也具有方向盘和转向传动机构。然而，与传统的转向系统不同，在线控转向系统中不设置转向柱，从而在方向盘和转向传动机构之间不存在机械连接。方向盘和转向传动机构因此彼此机械分离并且经由力和行程控制完全电子地控制。为了电子操控，转向系统具有转向传感器和控制器以及用于操控转向传动机构的转向传动机构执行器。转向传感器借助方向盘的转动位置和/或转动操作检测/获取由驾驶员给出的转向期望，并且由此产生转向指令。根据该转向指令，控制器操控转向传动机构执行器，转向传动机构执行器借助于转向传动机构调整与转向期望相应的车轮转向角。
为了向驾驶员提供触觉反馈，附加地设置有机电的手感致动器/反馈致动器，其用作力反馈执行器并且在方向盘上产生触觉反馈。触觉反馈是转向反馈和车道反馈，在该转向反馈的情况下根据出现的转向力对方向盘施加以转向反作用力矩，该车道反馈与作用于车辆的车道方面的干扰激励相关联。
由于在方向盘和转向传动机构之间缺少机械连接，所以必须提供措施，所述措施即使在线控转向系统中的转向系统故障情况下也确保转向能力。但仍应及早提醒驾驶员在转向系统或其它部件中有故障。为此，除了转向反馈和车道反馈外，还附加地设置了触觉的警报反馈(例如转动式方向盘的振动)，该警报反馈同样由方向盘上的手感致动器产生并且该警报反馈向驾驶员指出转向系统故障情况的存在。然而不利的是，在方向盘上产生的触觉反馈彼此叠加，因此不能确保驾驶员在所有驾驶状态中可靠地感知到警报反馈。
由文献US 8,405,522 B2公知一种具有触觉警报的车道保持辅助装置，其中补偿由于车道引起的振动。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于双辙车辆的线控转向系统以及一种用于运行线控转向系统的方法，其提高了驾驶员对警报反馈的可察觉性。
该目的通过权利要求1或10的特征来实现。本发明的优选的改进方案在从属权利要求中公开。
根据权利要求1的特征部分，为控制器配设评估单元，当存在转向系统故障情况时，更确切地说与无转向系统故障的转向系统正常运行相比，借助该评估单元可使触觉的车道反馈至少被减弱或被去激活。因此，驾驶员能够更容易察觉到警报反馈，因为警报反馈不与车道反馈混淆或受到车道反馈的负面影响。这具有的优点是，使驾驶员可靠地察觉转向系统中的故障并且由此可以避免事故。
在一具体的实施方式中，控制器可以配设有转向变换模块，该转向变换模块尤其在转向过程中生成转向反作用力矩信号，利用该转向反作用力矩信号可以操控手感致动器，以便在转向操作件上产生转向反馈。驾驶员因此也在转向操作件与转向传动机构之间无传动连接的情况下获得关于出现的转向力、例如回正力/反作用力的反馈。因此，驾驶员能够也如在机电式转向系统中那样借助于转向反馈推断出车辆的当前/瞬时行驶状态并且例如识别出转向不足。因此，在线控转向系统中也以有利的方式确保了行驶安全性。
优选地，控制器可以配设有车道变换模块，该车道变换模块基于车道方面的干扰激励生成车道信号，利用该车道信号可以操控手感致动器，以便在转向操作件上产生车道反馈。驾驶员可以基于该车道反馈来推断车道特性，并且例如识别出车辆当前是在防滑的车道上还是在较滑的车道上行驶。这具有的优点是，驾驶员可以根据车道特性调整其驾驶方式，从而进一步提高了行驶安全性。
特别优选地，控制器可以配设有诊断模块，该诊断模块在存在转向系统故障情况时生成警报信号，利用该警报信号可以操控手感致动器，以便在转向操作件上产生警报反馈。由于直接在转向操作件上产生警报信号并且驾驶员在行驶期间始终与转向操作件接触，能够使驾驶员在不受干扰情况下注意到转向系统故障情况。由此，行驶安全性进一步提高。替代地或附加地，利用手感致动器还可以操控输出单元，以便尤其是除了警报反馈之外，还在输出单元上产生声学的和/或视觉的警报通知。因此，在存在转向系统故障情况时通过多个渠道(触觉、视觉、听觉)向驾驶员发出警报，由此提高驾驶员察觉到警报反馈的可靠性。
在一优选的实施方式中，借助于用于识别转向系统故障情况的诊断模块可以获取至少一个转向系统参数、尤其是转向系统运行电压值/电压水平并且可以与预定义的转向系统理论参数、尤其是转向系统理论运行电压值进行比较，其中，尤其是在超过或低于转向系统理论参数时，可借助于诊断模块产生警报信号。在线控转向系统中，供电电压是关键的转向系统参数，这是因为在运行电压过小的情况下，该转向系统不再起作用并且车辆因此不再能转向。因此，监控供电电压具有能够避免否则可能由于缺失转向功能而引发事故的优点。
在一特别优选的实施方式中，在转向操作件上可提供的触觉反馈可以彼此部分地叠加。
触觉的警报-反馈优选可以是转向操作件振动。这具有的优点是，使驾驶员能够下意识地、但仍可靠地注意到警报反馈，而不存在驾驶员在危急的行驶状况中由于警报反馈而分心或者甚至受到惊吓的危险。
特别优选地，可以在从车道变换模块到手感致动器的信号路径中中间连接可由评估单元操控的信号处理单元，其中，在存在转向系统故障的情况时，信号处理单元可借助评估单元被激活，从而阻止车道信号向手感致动器的信号传输或者在信号处理单元中可产生修正的车道信号，借助该修正的车道信号可向转向操作件施加减弱的车道反馈。因此，车道反馈在其强度方面减弱或者完全关闭车道反馈。因此，警报反馈不再受到车道反馈的干扰或叠加。这具有的优点是，对于驾驶员来说能够无误地识别出：是否存在需要其干预的警报反馈。
在一具体实施方式中，减弱的车道反馈可具有与转向系统正常运行时的车道反馈相比减小的振幅大小和/或减小的频率。
术语“警报反馈”应当被宽泛地理解，从而即使在转向系统中不存在故障情况时也可以输出警报反馈，并且取而代之地应当借助于警报反馈例如告知驾驶员车辆的特殊的运行状态或行驶状态。
附图说明
下面借助附图描述本发明的实施例。
附图示出：
图1以示意图示出了在双辙车辆中的线控转向系统；
图2以示意性方框图显示了图1的线控转向系统的工作原理，以及
图3以示意性方框图示出了按现有技术的线控转向系统的工作原理。
附图标记列表：
1 线控转向系统
3 车辆
5 方向盘
7 转向传感器
9 手感致动器
11 控制器
13 转向传动机构执行器
15 转向传动装置传感系统
17 转向机构
19 前轮
21 转向变换模块
23 车道变换模块
25 诊断模块
27 评估单元
29 信号处理单元
FR 回正力
SF 车道信号
SF’ 修正的车道信号
SL 转向反作用力矩信号
SW 警报信号
R1 转向反馈
R2 车道反馈
R3 警报反馈
UB 转向系统运行电压值
USOLL 转向系统理论运行电压值
α 车轮转向角
具体实施方式
在图1中示出设置在双辙车辆3中的线控转向系统1的结构。线控转向系统1具有作为转向操作件的方向盘5，其配设有转向传感器7和手感致动器9。转向传感器7和手感致动器9通过中间连接的控制器11与配属于转向传动机构17的转向传动机构执行器13和转向传动机构传感系统15信号连接/以传递信号的方式连接，该转向传动机构17与车辆3的前轮19传动连接。
为了执行转向过程，转向传感器7检测方向盘5的转动位置或转动运动并且由此生成转向指令，该转向指令被传输给控制器11。控制器11根据转向指令控制转向传动机构执行器13，紧接着借助转向传动机构17在前轮19上调节车轮转向角α。
为了向驾驶员提供与作用的转向力、车道方面的干扰激励或者线控转向系统1的状态相关的反馈，控制器11控制作为力反馈单元起作用的手感致动器9，所述手感致动器于是在方向盘5上产生相应的触觉反馈。下面借助于图2和图3描述通过控制器11对手感致动器9的操控及其构造，其中，首先探讨图3，其示出按照现有技术的控制器11。
图3的控制器11被配设有转向变换模块21、车道变换模块23和诊断模块25，这些模块分别与手感致动器9信号连接。
借助于转向传动机构传感系统15传感式地检测作用到前轮19上的回正力FR并且将其传送给转向变换模块21，该回正力例如作为转向参数。转向变换模块21根据回正力生成转向反作用力矩信号SL，利用该转向反作用力矩信号来操控手感致动器9，以便给方向盘5施加转向反作用力矩形式的转向反馈R1。
通过转向传动机构传感系统15检测作用于前轮19上的、车道方面的干扰激励并且将其传输给车道变换模块23。车道变换模块23基于干扰激励产生车道信号SF，利用该车道信号SF操控手感致动器9，以便在方向盘5上产生与干扰激励相关联的、触觉的车道反馈R2。
诊断模块25确定转向系统1中是否存在转向系统故障。为此，借助于诊断传感系统(未示出)检测作为转向系统参数的转向系统运行电压值UB并且将其传输给诊断模块25。诊断模块25将转向系统运行电压值UB与预定义的转向系统理论运行电压值USOLL相比较，只要存在转向系统故障情况——在转向系统故障的情况下转向系统运行电压值UB低于转向系统理论运行电压值USOLL——就产生警报信号SW。警报信号SW被输出至手感致动器9，该手感致动器基于警报信号SW在方向盘5上产生方向盘振动形式的警报反馈R3。
然而转向反馈R1、车道反馈R2和警报反馈R3部分地叠加，从而由此使驾驶员不能在任何行驶状态中都可靠地感知到警报反馈R3。
与现有技术不同并因此与图3的控制器11不同，图2的控制器11因此附加地配设有评估单元27和信号处理单元29，当存在转向系统故障情况时借助该评估单元和信号处理单元可使车道反馈R2减弱或去激活。通过使车道反馈R2去激活或通过使车道反馈R2与无转向系统故障下的转向系统正常运行相比被减弱，在车道反馈R2和警报反馈R3之间不发生叠加或仅仅发生轻微的叠加，从而提高了警报反馈R3的可察觉性。
评估单元27在信号输入侧与诊断模块25信号连接并且在信号输出侧与信号处理单元29信号连接。信号处理单元29被集成到在车道变换模块23与手感致动器9之间的信号路径中并且被中间连接在车道变换模块23与手感致动器之间。当存在转向系统故障情况时，也就是说在将警报信号SW传输给评估单元27时，信号处理单元29被评估单元27这样激活，使得在信号处理单元29中禁止车道信号SF的信号传输，或者取而代之地生成修正的车道信号SF’，借助于该修正的车道信号向方向盘5施加减弱的车道反馈R2。与转向系统正常运行时的车道反馈R2相比，减弱的车道反馈R2具有减小的幅度值和减小的频率。

Claims (10)

1.一种用于车辆的线控转向系统，其具有：转向操作件(5)；与转向操作件(5)机械分离的转向传动机构执行器(13)；转向传感器(7)，该转向传感器检测转向操作件(5)的转动位置和/或转动运动作为转向指令；电子控制器(11)，该电子控制器根据检测到的转向指令操控转向传动机构执行器(13)以调节车轮转向角(α)；和能由控制器(11)操控的手感致动器(9)，该手感致动器在转向操作件(5)上为驾驶员产生触觉反馈(R1、R2、R3)，特别是，尤其在转向过程中向转向操作件(5)施加转向反作用力矩的触觉转向反馈(R1)、与作用在车辆(3)上的车道侧的干扰激励相关联的车道反馈(R2)以及将线控转向系统的故障情况告知驾驶员的警报反馈(R3)，其特征在于，为控制器(11)配设有评估单元(27)，当存在转向系统故障情况时，特别是与无转向系统故障时的转向系统正常运行相比，借助该评估单元能使触觉的车道反馈(R2)至少被减弱或被去激活，从而为驾驶员提高了警报反馈的可察觉性。
2.根据权利要求1所述的线控转向系统，其特征在于，所述控制器(11)配设有转向变换模块(21)，所述转向变换模块尤其在转向过程中生成转向反作用力矩信号(SL)，利用所述转向反作用力矩信号能够操控手感致动器(9)，以便在转向操作件(5)上产生转向反馈(R1)。
3.根据权利要求1或2所述的线控转向系统，其特征在于，所述控制器(11)配设有车道变换模块(23)，该车道变换模块基于车道方面的干扰激励生成车道信号(SF)，利用该车道信号能够操控手感致动器(9)，以便在转向操作件(5)上产生车道反馈信号(R2)。
4.根据权利要求1、2或3所述的线控转向系统，其特征在于，所述控制器(11)配设有诊断模块(25)，该诊断模块在存在转向系统故障情况时生成警报信号(SW)，利用该警报信号能够操控手感致动器(9)，以便在转向操作件(5)上产生警报反馈(R3)，和/或利用该警报信号能够操控输出单元，以便尤其是除了警报反馈(R3)之外，还在所述输出单元上产生声学的和/或视觉的警报通知。
5.根据权利要求4所述的线控转向系统，其特征在于，借助于用于识别转向系统故障情况的诊断模块(25)能获取至少一个转向系统参数、尤其是转向系统运行电压值(UB)，并能将其与预先规定的转向系统理论参数、尤其是转向系统理论运行电压值(USOLL)相比较，尤其是在超过或低于转向系统理论参数时，能借助于诊断模块(25)产生警报信号(SW)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的线控转向系统，其特征在于，在转向操作件(5)上能提供的触觉反馈(R1、R2、R3)能彼此部分地叠加。
7.根据前述权利要求中任一项所述的线控转向系统，其特征在于，所述触觉的警报反馈(R3)是转向操作件的振动。
8.根据前述权利要求中任一项所述的线控转向系统，其特征在于，在从车道变换模块(23)到手感致动器(9)的信号路径中中间连接有能由评估单元(27)操控的信号处理单元(29)，当存在转向系统故障情况时，信号处理单元(29)能借助评估单元(27)激活，从而阻止车道信号(SF)向手感致动器(9)的信号传输，或者能在信号处理单元(29)中产生修正的车道信号(SF)，借助该修正的车道信号能对转向操作件(5)施加减弱的车道反馈(R2)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的线控转向系统，其特征在于，减弱的车道反馈(R2)具有与转向系统正常运行时的车道反馈(R2)相比减小的振幅值和/或减小的频率。
10.一种用于运行根据前述权利要求中任一项所述的线控转向系统的方法。
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