CN114746324B - 用于控制后车轴转向系统的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制后车轴转向系统、尤其是用于机动车的后车轴转向系统的方法和设备。该方法包括：基于后车轴转向系统的检测到的当前的运行状态和预确定的参考运行状态确定所述后车轴转向系统的当前的物理状况；根据后车轴转向系统的估计的物理状况以及根据车辆的行驶速度、转向角和转向角速度这些运行参数中的至少一个运行参数规定后车轴转向系统的最大允许的转向角；并且操控后车轴转向系统，使得在车辆的当前的一个或多个运行参数下，后车轴转向系统的转向角不超过相配设的规定的最大允许的转向角。

Description

用于控制后车轴转向系统的方法和设备
技术领域
本发明涉及后车轴转向系统的控制，尤其是用于机动车的后车轴转向系统的控制。
背景技术
传统上大多数机动车，尤其是乘用车只有前转向或前车轴转向，而在此期间也有一类这样的车辆，所述车辆额外配备了后车轴转向系统。后车轴转向系统在此通常由被电操控并且经由一个或多个作为致动器的电动机驱动。与传统的仅前转向相比，这种后车轴转向尤其是在调车运行中以及在高要求的转弯行驶情况下、尤其是在较高速度下是有利的，因为即使是最小的停泊位也可以得到有效利用率，并且车辆在转弯行驶时的道路位置可以被改善。
在非常低的车辆纵向速度范围内，尤其是低于约6km/h(下面也称为“接近静止范围”)，车辆转向所需的力通常急剧增加。因此，转向装置上的负载增加，这尤其会对其使用寿命产生负面影响，甚至会导致直接损坏。这也特别适用于后车轴转向系统。此外，在接近静止的范围中以后车轴进行转向带来增加的能量需求，并且用于操纵后车轴转向系统的致动器在频繁操纵时通常会因此变热。这又会对致动器的可用性产生负面影响，并且因此对整个后车轴转向系统产生负面影响。
尤其是已知在进行车辆静止后，后轮仍然偏转，但在静止时后轮不能复位到笔直位置中的情况。造成这种情况的原因尤其是，与在车轮上出现的附着力相比，用于施加相应反力的致动器的能量供应不足，这例如可在负载太高的情况下、在车辆的能量车载电网中存在不稳定或瓶颈的情况下，或者在车轮在斜坡上处于倾斜位置时出现。如果车辆离开或再次运行，由于后轮偏转，容易给驾驶员留下车辆底盘有缺陷或有故障的印象。因此，可能会出现客户不确定性和客户不满，并且由后车轴转向系统引起的车间访问和保修索赔的数量和频率增加，尽管实际上没有缺陷，并且因此车间访问和保修索赔是根本不合理的。
在此背景前，已知在接近静止的速度范围内停用后车轴转向系统，并且在此在如此低速行驶时强制后车轴的车轮进行笔直行驶，以避免上述缺点。但是，这不可避免地导致后车轴转向系统的优势在接近静止的速度范围内无法发挥。
发明内容
因此，本发明基于以下任务，进一步改进后车轴转向系统的运行。
为此，本发明提出一种用于控制车辆的后车轴转向系统的方法，所述车辆具有能转向的后车轴，其中，所述方法具有：
基于所述后车轴转向系统的检测到的当前的运行状态和预确定的参考运行状态确定所述后车轴转向系统的当前的物理状况；
根据所述后车轴转向系统的估计的物理状况以及根据车辆的行驶速度、转向角和转向角速度这些运行参数中的至少一个运行参数规定所述后车轴转向系统的最大允许的转向角；并且
操控所述后车轴转向系统，使得在所述车辆的当前的一个或多个运行参数下，所述后车轴转向系统的转向角不超过相配设的规定的最大允许的转向角，
其中，所述后车轴转向系统的当前的物理状况的确定基于所述后车轴转向系统的设置用于操纵所述后车轴转向系统的致动器的指定的运行范围的表征当前的运行状态的检测到的当前的利用率来进行。
本发明还提出一种用于控制车辆的后车轴转向系统的设备，所述车辆具有能转向的后车轴，其中，所述设备设置为执行根据本发明所述的方法。
本发明还提出一种计算机程序，所述计算机程序具有指令，所述指令在其在根据本发明所述的设备上执行时促使所述设备执行根据本发明所述的方法。
本发明还提出一种具有能转向的后车轴的车辆，其中，所述车辆为了控制其后车轴具有根据本发明所述的设备。
本发明的第一方面涉及一种用于控制车辆的后车轴转向系统的方法、尤其是计算机实现的方法，该车辆具有能转向的前车轴和能转向的后车轴。该方法包括：(i)基于所述后车轴转向系统的检测到的当前的运行状态和预确定的参考运行状态确定所述后车轴转向系统的当前的物理状况；(ii)根据所述后车轴转向系统的估计的物理状况以及根据车辆的行驶速度、转向角和转向角速度这些运行参数中的至少一个运行参数规定所述后车轴转向系统的最大允许的转向角；并且(iii)操控所述后车轴转向系统，使得在所述车辆的当前的一个或多个运行参数下，所述后车轴转向系统的转向角不超过相配设的规定的最大允许的转向角。
在本发明的意义中，后车轴转向系统的“物理状况”应理解为其技术“健康”，其尤其可以包括机械和电气方面或机械方面，例如机械和/或电气的转向部件的磨损状态、可靠性、后车轴转向系统的与指定的功能相比仍然实际可用的功能范围(例如仍然可以实现的最大偏转角)，或者其运行所需的电流需求、功率需求或能量需求。
在本发明的意义中，后车轴转向系统的“运行状态”应理解为后车轴转向系统的通过一个或多个运行参数表征的工作点或(同义地)运行点。所述一个或多个运行参数在此尤其可以根据电流或功率消耗、供应电压或其他用于后车轴转向系统的能量供应和/或操控的技术参量来规定。运行参数尤其可以是操纵参量，例如车辆速度，尤其是车辆纵向速度、转向角、转向角速度(转向角的变化率或时间导数)，或涉及后车轴转向系统的能量供应、尤其是其至少一个致动器的能量供应的电运行参数。
此外，后车轴转向系统的物理状况及其运行状态被概括为后车轴转向系统的“总状态”。
因此，在本发明的意义中，“参考运行状态”相应地是所选择的运行状态，该运行状态被规定为参考并且由所考虑的至少一个运行参数的相应的参考值定义为参考，例如通过最大功率或电流消耗定位为参考。
“转向角速度”在此应理解为转向角随时间变化的量度，尤其是数学上的时间推导。“转向角”本身又应理解为针对通过后车轴转向系统相对于其用于笔直行驶的位置产生的后轮偏转的量度。
在本发明的意义中，“后车轴转向系统”应理解为一种转向装置，该转向装置被设计和确定为以受控方式使车辆的一个或多个后侧的轮转向或偏转以用于转向目的。传统意义上的“车轴”，尤其是用于连接两个或更多车轮的“车轴”并非绝对必要。更确切地说，一个或多个后轮也可以尤其是分别通过单个车轮悬架安装在车辆上并且可以被单个地或共同地操控以用于其转向。
在该方法中，后车轴转向系统因此也可以在接近静止的运行范围中使用，只要基于其物理状况的确定得出：一方面这预计可在不损坏后车轴转向系统的情况下实现，并且另一方面可在不损失在该整个运行范围中、尤其是从静止状态再次复位到非偏转位置中(即笔直位置)中的可能性的情况下实现。基于与物理状况有关的针对接近静止的范围的最大转向角的确定，该方法因此允许将即使在接近静止的范围中，如有可能甚至在静止时也使用后车轴转向系统的优点与避免对后车轴转向系统产生负面影响相关联。
下面描述了所述方法的优选的实施方式，除非明确排除或在技术上不可能，否则这些实施方式可以分别彼此任意组合，并且可以与另外的所描述的本发明的其他方面组合。
在一些实施方式中，所述后车轴转向系统的当前的物理状况的确定基于所述后车轴转向系统的设置用于操纵所述后车轴转向系统的致动器的指定的运行范围的表征当前的运行状态的检测到的当前的利用率来进行。指定的运行范围的“利用率”在此应理解为说明运行范围被使用的比例或程度的量度。尤其是，这可以是将关于运行参数的指定的运行范围的参量与针对当前的运行状态的相对应的参量(或反过来)置于比例关系的相对量度。替代地或附加地，尤其也可以涉及表征这两个参量之间(例如在差的意义下)的差异的量度。在这些实施方式中，后车轴转向系统的当前的物理状况能够以简单的方式针对后车轴转向系统、尤其是其致动器的相应当前的工作点确定。
在这些实施方式中的一些实施方式中，所述参考运行状态限定所述运行范围的预确定的参考利用率，并且所述后车轴转向系统的当前的物理状况的确定基于所述致动器的运行范围的检测到的当前的利用率与所述参考利用率的比较来进行。在此，当前的利用率和所述参考利用率分别涉及所述后车轴转向系统的一个或多个相同的运行参数及所述运行参数的相同的值。因此，该比较尤其可以基于(i)针对当前的运行状态的可通过传感器容易检测到的状态值(例如在当前的纵向速度和当前的转向角速度和当前的转向角下致动器的当前的电流消耗和/或功率)，即基于当前的总状态，以及(ii)与之相对应的针对参考运行状态的状态值(例如，针对在相同的纵向速度和相同的转向角速度和相同的转向角下致动器的电流消耗的指定的或先前测量的和存储的值)。
在一些实施方式中，所述参考利用率是在针对所述致动器的利用率的涉及所述运行范围的特征曲线或多维的特征面上的运行点，其中，对于在所述特征曲线或特征曲线面上的每个运行点，所述致动器能够确保后车轴从与不同于零的转向角相对应的位置复位到非偏转的位置中，而对于任何高于所述特征曲线或特征曲线面的利用率，所述致动器不再能确保后车轴从与不同于零的转向角相对应的位置复位到非偏转的位置中。因此，特征曲线或特征曲线面是极限特征曲线或极限特征曲线面，所述极限特征曲线或极限特征曲线面对于所考虑的运行参数范围将始终可以在其中实现复位的较低的利用率范围与不再总是可以实现复位的较高的利用率范围分开。因此，由特征曲线或特征曲线面确定的参考利用率在这些实施方式中选择为，使得即使在低速和较高转向角速度下，由此也得到针对后车轴转向系统的最大可能的使用范围，其中，仍始终确保通过致动器对后车轴的可复位性。在一些实施方式中，所有相关运行点上的参考利用率涉及后车轴转向系统的恒定物理状况，如果实际物理状况本身至少近似恒定，并且实际物理状况因此至多缓慢地改变、例如在一个行程内改变低于20％/h，则这尤其是一个好的近似。
在一些实施方式中，所述后车轴转向系统的当前的物理状况的确定通过自动学习过程基于重复确定所述后车轴转向系统在不同的运行时间点时的相应的当前的运行状态来进行。由此可以提高确定后车轴转向系统的当前的物理状况的可靠性，因为可能的暂时发生的干扰影响或其他利用率波动能以这种方式被衰减，并且因此在“噪音抑制”的意义上或类似于“噪音抑制”至少可以在很大程度上被过滤掉。
尤其是，学习过程至少可以包括以下步骤之一：
(i)关于在不同的运行时间点时的各个检测到的运行状态和/或值求平均；(ii)连续求最大值，在连续求最大值时，针对所述后车轴转向系统的物理状况的相应当前的值被连续确定为针对所述物理状况的至少两个迄今出现的值中的相应最大的值或与该最大的值相关地被确定。借助求平均，上述的“噪声抑制”以及由此用于确定当前的运行状态的方法的鲁棒性得到了提升。求最大值导致“向上”学习，即从低利用率开始的近似过程，尤其是迭代过程，以接近如下利用率值，该利用率值至少在其好的近似下表征实际的当前的利用率，其中，由此也考虑所谓的“最坏情况”，在这种情况下，几乎还可以确保后轮针对其通过致动器复位到笔直位置中的最大阻力。
在一些实施方式中，如果基于对所述后车轴转向系统的当前的物理状况的确定预测后车轴即使在所述车辆的静止状态下也能够从与所述不同于零的转向角相对应的位置复位到非偏转的位置中，则对于与所述车辆的静止状态相对应的速度，将所述后车轴转向系统的最大允许的转向角设置为大于零的值。例如，针对速度/转向角的与后车轴转向系统的物理状况有关的上限可以这样规定，使得在制动操纵期间直至车辆静止，最大转向角值对于所有在此经历的速度最多对应于相关的与速度有关的上限，其中，即使在低的速度值直至静止的情况下，该上限仍然大于零。由此优化后车轴转向系统可使用时所在的运行范围，并且尤其是也可以实现即使在接近静止的速度范围内也使用后车轴转向系统，例如用于车辆的调车或泊入和泊出。
在此，根据这些实施方式中的一些实施方式，基于所估计的当前的物理状况与等于或低于可能最好的物理状况的预定义的限值的比较可以预测：是否基于对所述后车轴转向系统的当前的物理状况的确定，后车轴即使在所述车辆的静止状态下也能够从与不同于零的转向角相对应的位置复位到非偏转的位置中。由此能够以简单的方式规定或决定：是否要在接近静止的速度范围内实现后车轴转向系统运行。
在一些实施方式中，所述后车轴转向系统的当前的利用率基于与——尤其是通过指定规格——最大可能的电流或功率消耗或供应电压相比的实际电流消耗或实际功率消耗或实际供应电压来确定。这允许特别简单和高效的实施，因为所提到的功率消耗值或电压值通常可以简单且同时可靠地被测量或确定。
在一些实施方式中，最大的转向角的限制根据仅针对所述后车轴转向系统的来自所述运行范围的所选择的子范围(区段)的运行状态的所述后车轴转向系统的当前的物理状况来进行，所述子范围对应于相应低于预确定的相关的极限阈值的车辆速度、转向角速度、转向角或这些参量中的至少两个参量的组合。由此，一方面确保了后车轴转向系统在子范围之外的完全的可用性，尤其是在较高的行驶速度和/或较低的转向角速度情况下的完全的可用性，并且另一方面，在子范围内保证对于后车轴转向系统不出现如下转向角，从所述转向角中，在在给定的运行状态下不再能确保后车轴转向系统复位到笔直位置中。
在一些具体实施方式中，针对车辆速度的极限阈值尤其是被选择为小于或等于10km/h，优选地小于或等于6km/h，特别优选地小于或等于3km/h。这些极限速度(所述极限速度尤其是考虑了驾驶时的常见操纵范围，例如准静止操纵和弯道中的重制动)在后轮和地面之间的附着力的典型的与行驶速度有关的变化曲线方面被证明为特别合适地如此定义上述子范围，使得可以实现针对后车轴转向系统的尽可能大的运行范围，同时避免了在附着力过大时的上述复位问题。
在一些实施方式中，此外针对行驶速度的极限阈值根据后车轴转向系统的所确定的当前的物理状况而可变地选择。否则，在“最坏情况”设计意义上的极限阈值通常必须设置得如此之高，使得即使后车轴转向系统的当前的物理状况正好还可以接受也可以避免复位问题，而在此可以取而代之在后车轴转向系统的任何允许的物理状况下相应地释放最大的因此统一的运行范围以用于使用。总而言之，与提到的“最坏情况”设计相比，在后车轴转向系统的大部分使用寿命上可以使用更宽的运行范围。
在一些实施方式中，所述后车轴转向系统的最大允许的转向角附加地以下列方式之一来规定：(i)根据所述车辆的行驶速度的变化方向，根据所述转向角速度的符号，或根据自车辆上次停止以来是否已经经过了一段距离；(ii)根据检测到的关于所述车辆的转向机构的当前的需求强度；(iii)在所述运行范围内的最大允许的转向角的与运行参数有关的变化曲线相应于在该转向角下在所述后车轴转向系统上出现的转向力的等力特征曲线。
因此，根据上述选项(i)，可以将第一组情况与其他情况区分开，在所述第一组情况下存在正加速度，在该正加速度下，车辆速度的数值正在增加(例如在泊出时的情况)，或者自上一次停止以来还没有经过一段距离或还没有建立转向角，并且因此还要考虑位于前轮和后轮之间的障碍物(例如路边石)。尤其是，这种其他情况可以属于第二组情况，在所述第二组情况下，行驶速度正在降低或者已经经过一段距离或者已经建立了转向角，从而可以假设前轮已经通过要由后轮接下来驶过的地面区域，从而在那不用考虑障碍物。总之，可以实现最大允许的转向角根据行驶速度的有滞后的变化曲线，这可以用于进一步优化、尤其是最大化后车轴转向系统的可用运行范围。
根据上述选项(ii)，可以进一步优化运行范围，从而可以在单个情况下根据需要将可用的运行范围扩展到实际远离其特定的极限的运行参数范围。这尤其可以在检测到的当前的需求强度高于为此定义的限值时发生。需求强度尤其可以作为施加在车辆的转向机构、通常方向盘上的扭矩来检测，其中，所述检测可以连续地或分阶段地进行。需求强度的检测的另一种可能性可以在于:探测如下障碍物，所述障碍物在使用后车轴转向系统时比在不使用后车轴转向系统时更容易绕过或根本只有在使用后车轴转向系统时才能绕过。障碍物在此尤其可以基于相应高分辨率的地图数据或借助车辆自有的传感器、例如借助泊车辅助传感器系统(泊车距离控制，PDC)或摄像系统来检测。通常会对车辆的转向能力提出特别高的要求的特殊区域、例如停泊区也可以借助这种地图数据或传感系统进行识别，并且如果它们被识别，则可以评估为需求强度增加。此外，可以根据是否使用驾驶辅助系统的记录器功能来检测需求强度。在这样的功能的情况下通常重要的是，要以与先前的记录相同的方式绕开障碍物，其中，行驶速度如有可能高于在向后退卷时的行驶速度(基于记录的车辆控制，但以相反的时间顺序，例如通过在已记录的先前的泊入过程之后通过记录来控制的泊出)。
根据上述选项(iii)，可以借助等力特征曲线来选择当前可用的运行范围的极限，使得针对在通过极限线包围的运行范围内的所有运行点的与该特征曲线相对应的力小于或等于如下最大力，致动器可以施加该最大力以使后车轴转向系统复位到笔直行驶位置中。由此，能够以简单的方式实现关于后车轴转向系统的可靠的可复位性的高的可靠性。
在一些实施方式中，所述方法还具有以下措施中的至少一个措施：(i)只有当所述转向角超过定义的最小偏转时，才在操控所述后车轴转向系统时将所述转向角限制于最大允许的转向角；(ii)由所述致动器施加的用于所述后车轴转向系统的最大转向角速度根据所述车辆的当前的行驶速度规定。
根据措施(i)使用最小偏转极限允许转向角仅被限制于为了实现后车轴转向系统的复位(至少直至该最小偏转)所需的范围，该最小偏转尤其可如下规定，使得该最小偏转通常根本不会被车辆外部观察者或仅以低概率(例如<25％，优选<10％)被车辆外部观察者视觉感知。这也能实现后车轴转向系统的可用的运行范围的增大和因此优化，因为正是在笔直行驶(转向角0°)时，通常可以避免在后车轴转向系统上出现通常特别高的力以用于完全复位。
本发明的第二方面涉及一种用于控制具有能转向的后车轴的车辆的后车轴转向系统的设备，其中，该设备被设置为执行根据本发明的第一方面的方法。该设备尤其可以设计为基于计算机或处理器的控制器。
本发明的第三方面涉及计算机程序，所述计算机程序具有指令，所述指令在其在根据本发明第二方面的设备上执行时促使该设备执行根据本发明第一方面的方法。
计算机程序尤其可以存储在非易失性数据载体上。这优选地是光学数据载体或其他非易失性存储器、例如闪存模块形式的数据载体。如果计算机程序本身要独立于要在其上执行一个或多个程序的处理器平台进行处理，这可以是有利的。在另一种实施方式中，计算机程序可以作为文件存在于数据处理单元上、尤其是服务器上，并且可以通过数据连接(例如互联网)或专用数据连接(例如专有的或本地的网络)下载。此外，计算机程序可以具有多个共同作用的单个的程序模块。
根据本发明的第二方面的设备可以相应地具有存储计算机程序的程序存储器。备选地，该设备也可以设置为通过通信连接访问外部、例如在一个或多个服务器或其他数据处理单元上可用的计算机程序，尤其是以便与其交换数据，所述数据在方法或计算机程序的运行期间使用或构成计算机程序的输出。
本发明的第四方面涉及具有能转向的后车轴的车辆，该车辆为了控制其后车轴具有根据本发明第二方面的设备。理想地，车辆还具有能转向的前车轴，从而后车轴则通常不用作主转向系统，而仅用作附加转向系统。
关于本发明的第一方面解释的特征和优点也相应地适用于本发明的其他方面。
附图说明
本发明的其他优点、特征和应用可能性由以下结合附图的详细描述得出。
附图中：
图1示意性地示出具有后车轴转向系统的示例性车辆，包括根据本发明的用于控制后车轴转向系统的设备的实施方式；
图2示出用于阐明根据本发明的方法的示例性实施方式的流程图。
图3示出通过相应的坐标系对后车轴转向系统的运行范围进行参数化的示意图，该坐标系包括在其中绘制的参考特征曲线面；
图4示出根据图3的特征曲线族的二维呈现，用于呈现用于确定当前的利用率的学习范围，这里以1°的参考转向角为例；
图5示出利用率随时间的发展，以说明可以结合本发明使用的用于确定当前的利用度A的学习过程，尤其是关于后车轴转向系统的当前的物理状况的基于此的确定；
图6示出针对后车轴转向系统的运行的两种不同应用情况(用例)的图形图示；以及
图7A和图7B示出针对与车辆的纵向速度有关的——尤其是与图6中的两种应用情况有关的——最大转向角的规定后车轴转向系统的可用的运行范围的特征曲线的变化曲线图。
具体实施方式
在所有附图中，相同的附图标记用于本发明的相同或相应的元件。
图1示出具有两个能转向的前轮2a和两个后轮2b的示例性的车辆1，所述后轮也可以通过后车轴转向系统来转向。后车轴转向系统尤其具有控制装置3，该控制装置又具有处理器平台3a和存储器3b，该存储器尤其用作程序和数据存储器。计算机程序存储在存储器3b中，当计算机程序在处理器平台3a上执行时，该计算机程序促使处理器平台执行根据本发明的方法，尤其是如下面参考在图2中示例性示出的实施方式所描述的。在该方法的范围内，控制装置3从车辆1的传感器装置5接收测量数据，该传感器装置本身可以具有一个或多个传感器。测量数据涉及在所述方法的范围内所需的关于当前的车辆状态和尤其是还有后车轴转向状态的信息，如尤其是车辆(纵向)速度Vx及其变化方向Rx、转向角L、转向角速度VL，需求强度(方向盘扭矩)B的数值，以及致动器4的实际电流消耗Iist，如果该信息不由致动器4本身提供，则后者在任何情况下是测量数据。
图2中所示的用于控制车辆(例如图1中的车辆1)的后车轴转向系统的方法100尤其可以由用于后车轴转向系统的控制装置来执行、例如由图1中的控制装置3来执行。因此在下面(在这不应被理解为限制的情况下)为了更好地说明方法100而参考图1中的车辆1。
在该方法的范围内，装置3接收上述由车辆1的传感器装置5检测的针对参量Vx、Rx、L、VL、Iist和B的测量数据。在进一步的步骤110中，检查这些测量值是否分别处于一个所配设的有效范围或者说适用范围内。如果是这种情况(110-是)，则该方法以下一个步骤115继续。否则(110-否)，该方法跳回到初始点，并且然后再重新经历一遍。这样可以防止明显错误的测量值在进一步的方法的范围内被用于确定针对后车轴转向系统的最大转向角。
在步骤115中，从存储器3b读取针对致动器4的指定的最大电流消耗Imax和参考利用率Anorm(Vx,VL)的存储在那里的值，参考利用率被定义为纵向速度Vx和转向角速度VL的函数，并且在存储器3b中可以例如通过存储在那里的相应的值表来表示。
现在，首先在步骤120中，根据以下关系式(1)，将在当前的纵向速度Vx和当前的转向角速度VL下的致动器4的当前的利用率Aist(Vx,VL)确定为相关的当前的实际电流消耗Iist(Vx,VL)与最大电流消耗Imax之比，并且将其存储在存储器3b中：
Aist(Vx，VL)＝Iist(Vx，VL)/Imax (1)
针对最大电流消耗Imax的值尤其也可以确定为相关的供应电压的电压值的函数或根据相关的供应电压的电压值来确定。在实践中，参量Aist(Vx,VL)的时间历程可随时间经受显著波动。如果车辆1在行驶过程中在使用后车轴转向系统的情况下在不同的地面上执行一个或多个转弯行驶，从而不同地面的不同摩擦系数或机械振动导致施加到后轮2b上的力和由此施加到致动器4上的力发生变化，则尤其可产生这种波动。为了关于后车轴转向系统的尽可能无冲击的运行而使这种波动变得平滑，在进一步的步骤125中，对针对Aist(Vx,VL)的当前的值和相应先前的最后N个确定的值执行求平均，以获得相应的平均值<Aist(Vx,VL)>。
基于该当前的平均值<Aist(Vx,VL)>neu和在该方法的先前执行中以相同方式确定先前的平均值<Aist(Vx,VL)>alt，现在可以在步骤130中根据以下关系式(2)计算用于表征后车轴转向系统的当前的物理状况的值PV。为此，将针对当前的实际利用率Aist的两个所提到的平均值中较大的一个平均值设置成与针对参量Vx和VL的相同值的参考利用率的比率：
现在在步骤135中，针对后车轴转向系统的当前有效的最大转向角Lmax(Vx,VL)可以根据针对PV的所确定的值和先前接收的针对变化方向Rx和需求强度B的值来规定。此外，最大转向角速度VLmax(Vx)也可以根据纵向速度Vx规定。尤其是，存储在存储器3b中的查找表可用于上述两种规定，所述查找表将相应的输入参量与所寻找的输出参量相关联。如果实际转向角L在运行参数范围的给定的运行点高于相应的最大转向角Lmax，则这可以被评估为如下论断：在该运行点中，不能确保后轮2b从该转向角复位。这个问题尤其是对于对应于车辆静止的工作点是重要的，因为由此可以检查，在静止时是否仍然可以可靠地复位到笔直位置。
最后，在步骤140中，控制装置3可以基于前述规定项操控致动器4，使得该致动器限制后车轴转向系统的实际转向角，使得该实际转向角小于或等于所规定的最大转向角Lmax(Vx,VL)，并且同时实际转向角速度VL也受最大转向角速度VLmax(Vx)的限制。然后所述方法在循环的范围内跳回到初始点并再重新经历一遍。
图3示出针对与纵向速度Vx和转向角速度VL有关的参考利用率Anorm(Vx,VL)的特征曲线面。参考利用率Anorm在此在通过Vx和VL形成的运行参数范围的有限的子范围(或局部)上定义，更确切地说使得Anorm始终具有小于或等于“1”(＝100％)的值并且在此尤其是仅在运行参数范围的所提到的子范围内的单个的工作点上达到值“1”。该点是在所提到的子范围中具有最小纵向速度Vx和最大转向角速度VL的运行点，这通常对于子范围内的所有运行点对应于车轮在地面上的最大可能的附着力。
子范围在此示例性地沿Vx轴通过值6km/h来限制，其中，当然也可以设置其他值。然而，已经表明，3km/h至6km/h范围内的值分别是一个特别合理的限界，因为上述复位问题在实践中通常会首先在低于这些值的速度范围内显现，并且由于高于所述限值的速度值可能会受到车辆1的可能的横向加速度的强烈影响。同样地，沿转向角速度维度的子范围可出于相同的原因被尤其是限制在大约3°/s的值。
针对参考利用率Anorm(Vx,VL)的特征曲线面因此在给定的物理状况下规定运行参数空间内的边界面，在该边界面中，正是还对于所有运行点确保后车轴转向系统复位到笔直位置中。然而，对于与相应运行点相关的更高的利用度，这对于每个运行点不再能被确保，尤其是对于在运行参数范围的所提到的子范围内的低的纵向速度Vx和/或高的转向角速度VL而言不能被确保。
图4示出以穿过图3中的特征曲线族的多个二维截面为形式的特征曲线族。在此，考虑了沿转向角速度VL的维度的利用率的相关性或者说依赖性，同时绘制了针对不同纵向速度Vx的Anorm(Vx,VL)的相应的特征曲线作为对应的各个特征曲线。在图示中，尤其是能良好看出：纵向速度Vx越高，利用率越低，因为较高的纵向速度Vx通常导致后轮2b与地面之间的附着力或钻孔摩擦力降低，并且与此相应地致动器4对于转向过程必定施加更少的能量。
图4还示出关于转向角速度VL的附着极限H，在该附着极限之上，附着力或摩擦力变得如此之大，使得致动器4不再能够确保后轮2B根据操控偏转或复位，尤其是可复位到笔直位置。而在利用率度较低的情况下，在低转向角速度VL下得到一定的利用率储备R(这里以Vx最小值的特征曲线为例进行说明)。与此相应地，在参考图2描述的迭代方法100的范围内设置运行参数范围的位于相应的特征曲线下方的且位于附着极限下方的阴影部分作为用于确定当前的利用率Aist的学习范围W(整个阴影区域在此对应于所示特征曲线的最上方部分，即Vx最小值的部分)。
图5为此示出相应的学习过程的时间历程，其中，针对商值<Aist(t)>/Anorm的彼此相继的学习事件被绘制为黑点。在此，基于<Aist(t)>的彼此相继的测量和确定的学习在方法100的步骤130中“从下方”基于求最大值来进行。这意味着，无论如何在相应最后两次测量的范围内，只有那些属于<Aist(t)>最大值的学习事件才被考虑用于确定后车轴转向系统的物理状况PV。但是，也可行的是，为了求最大值，使用针对<Aist(t)>的更大数量的先前值，而不是仅使用两个。此外，可以规定，PV基本上必须是一个单调增加的量，即针对PV的每个新值必须大于或等于PV的先前值。
图6示出用于运行后车轴转向系统的两种不同应用情况的图形图示，下文参照图5、图7A和7B对这两种应用情况进行详细说明。第一应用情况“1”涉及车辆1的通常的转弯行驶，其中，后轮2b基本上、即在对于后车轴转向系统而言常见的偏差范围内跟随前轮2b的轨迹。在这种情况下，前轮2a因此从它们上一次从停止开始起已经在前进方向上经过了一段距离。
与此相对，第二应用情况“2”涉及离开停泊情形，在该离开停泊情形下，停泊在路边石处的车辆1应从具有至少部分偏转的后车轴转向系统的静止状态转变到向前行驶。因此，在此自上次静止状态以来，没有经过任何距离，从而存在后轮2b可能行驶到还没有被前轮2b驶过的障碍物(在此具体而言路边石边缘)上的危险。
图7A中的线图示例性地示出在给定的最大转向角速度VL的情况下关于纵向速度Vx和最大转向角Lmax的后车轴转向系统的运行参数范围的不同区域A、B1、B2、C和D。所提到的区域在此通过不同地标明的特征曲线KA、KB1、KB2或KC彼此分开。
第一特征曲线KA(实线)将区域A向着较低的纵向速度Vx和由系统决定的最大可能的转向角(该转向角在此示例性地应该为3°)限界。在该区域A内，纵向速度Vx总是如此之大，使得在考虑到所有常见的行驶操纵、包括尤其是弯道制动的情况下，对于每个工作点可以将后车轴转向系统复位到笔直位置中。然而，在远离特征曲线KA的更低的纵向速度下，这不再得到确保，从而例如从极限速度开始(此处该极限速度为3km/h)，后车轴转向系统必须进入笔直位置，以便避免远离区域A的后续情形，在该情形下，后轮2b不再能复位到笔直位置中，尤其是不再能从静止状态复位到笔直位置中。在已知的解决方案中，这样的特征曲线KA是固定预设的，但是为此不预先确定后车轴转向系统的物理状况并且根据该物理状况确定特征曲线KA。
然而，根据本发明，尤其也在图2中的方法100的范围内，确定后车轴转向系统的物理状况，并且根据该物理状况确定最大转向角Lmax(PV)，该最大转向角可以由图7A中的线图中的相应特征曲线呈现。对此的示例是点状示出的特征曲线KB1，该特征曲线在其右侧定义了一个区域B1(包括区域A)。在该区域B1内，先前已经关于区域A说过的内容适用，即对于区域B1内的所有运行点，在这种情况下，总是可以将后轮2B复位到笔直位置中，而不管方向如何。特征曲线KB1的准确位置与针对物理状况PV的当前的值有关。
在图7A中借助第三特征曲线KB2(以虚线)示出根据本发明的解决方案的另一示例，该第三特征曲线在其右侧定义了区域B2(包括区域B1和A)。与在特征曲线KB1中一样，特征曲线KB2的位置也与针对物理状况PV的当前的值有关，在所示示例中，该值与针对特征曲线KB1的值不同。特征曲线KB2上升到最大的完全可能的转向角，但特征曲线的斜率不是恒定的。尤其是，如图所示，在稍高的纵向速度Vx(在示例中为约2.8km/h)时，特征曲线可比在低于该稍高的纵向速度的纵向速度Vx下更平坦地延伸。
然而，与上升的纵向速度Vx相对应的特征曲线KB2仅构成总特征曲线的第一分支，该总特征曲线显示出滞后，即与相应的先前状态有关的走向。整个特征曲线即还具有第二分支KC，该第二分支对应于减小的纵向速度Vx，并且与第一分支不一致。在这两个分支之间形成另一个区域C，该另一个区域与区域A、B1和B2不同仅在减小的纵向速度Vx的情况下构成针对转向角L的允许范围。这意味着，在此在减小的纵向速度的情况下比在增加的速度的情况下允许更大的转向角L。尤其是，这种差异可以结合图6中的两个应用来使用。因为在对应于特征曲线KC的应用情形“1”中，与对应于特征曲线KB2的应用情形“2”不同，不用考虑作用到后轮2B上的障碍物，所以在此最大转向角Lmax可以选择得比在应用情形“2”中更大。
该特征曲线的第二分支KC同时定义了处于其左侧的禁止的区域D，该区域覆盖了一个不允许的转向角范围。这意味着，控制装置通过致动器4的相应操控确保实际转向角L不到达区域D的范围中。在例外情况下，这仍然可以根据情况允许，尤其是当基于检测到的要求强度B的比较，尤其是高于所定义的相关阈值的高的方向盘扭矩的比较，识别出明确的驾驶员期望，以仍使转向角运动到该区域D中。如上所述，用于确定相应高的要求强度B的其他可能性也是可能的，例如自动障碍物识别。总特征曲线或其一个或多个区段尤其能以等力特征曲线的形式定义，从而沿着特征曲线或一个或多个区段，在后车轴转向系统在给定的转向角速度VL下被操纵时作用到后车轴转向系统上的从后轮在地面上的附着力出发的反力恒定地走向。
除了将转向角L限制于最大值Lmax(Vx,VL)之外，还可以限制转向角速度VL本身。这在图7B中示出，其中，最大允许的转向角速度VLmax被确定为与纵向速度Vx有关的特征曲线。在此示例中，针对转向角速度的由设计决定地最大允许值示例性地确定为1°/s。
在所有上述情况下，还可以确定，后轮2b的自动的由特征曲线决定的复位仅直至确定的不同于零的、即与笔直位置不同的最小角度，该最小角度选择为，使得该最小角度在视觉上观察通常不会或很少被识别为偏离笔直位置。通过这种方式，可以将特征曲线朝着更高的允许的最大转向角移动，并且避免用于达到笔直位置的相关的能量需求和磨损。
上面已经描述了至少一个示例性实施方式，但是应该注意到，存在大量对此的变型方案。在此，还应注意，所描述的示例实施方式仅呈现非限制性的示例，而不旨在由此限制本文所描述的装置和方法的范围、应用性或配置。相反地，前述描述为本领域技术人员提供用于实施至少一个示例实施方式的指导，其中，不言而喻的是，可以对示例实施方式中描述的元件的作用方式和布置进行各种改变而在此不背离在本发明中分别确定的技术方案及其其余等效方案
附图标记列表
1 车辆
2a 前轮
2b 后轮
3 后车轴转向系统的控制装置
3a 处理器平台
3b 存储器，尤其是数据和程序存储器
4 后车轴转向系统的致动器
5 车辆传感器装置
100-140 方法步骤
Aist 实际利用率
Anorm 参考利用率
A 与方向无关的可用性的传统的区域
B1、B2 与方向无关的可用性的能可变地规定的区域
B 需求强度，例如方向盘扭矩
C 与方向有关的可用性的区域
D 禁止的区域
H 附着极限
Iist 实际电流消耗
Imax 最大电流消耗
KA 区域A的特征曲线
KB1 区域B1的特征曲线
KB2 区域B2的特征曲线
KC 区域C的特征曲线，同时限制区域D
L 转向角
Lmax 最大转向角
N 在求平均时要考虑的针对Aist的先前值的数量
PV 后车轴转向系统的物理状况(健康)
R 利用率储备
Rx 纵向速度的变化方向，即速度增加或减少
T 时间
VL 转向角速度
VLmax 最大转向角速度
Vx 纵向速度
W 学习范围

Claims (14)

1.用于控制车辆(1)的后车轴转向系统的方法(100)，所述车辆具有能转向的后车轴，其中，所述方法(100)具有：
基于所述后车轴转向系统的检测到的当前的运行状态和预确定的参考运行状态确定所述后车轴转向系统的当前的物理状况(PV)；
根据所述后车轴转向系统的估计的物理状况(PV)以及根据车辆(1)的行驶速度(Vx)、转向角(L)和转向角速度(VL)这些运行参数中的至少一个运行参数规定所述后车轴转向系统的最大允许的转向角(Lmax)；并且
操控所述后车轴转向系统，使得在所述车辆(1)的当前的一个或多个运行参数下，所述后车轴转向系统的转向角(L)不超过相配设的规定的最大允许的转向角(Lmax)，
其中，所述后车轴转向系统的当前的物理状况(PV)的确定基于所述后车轴转向系统的设置用于操纵所述后车轴转向系统的致动器(4)的指定的运行范围的表征当前的运行状态的检测到的当前的利用率(Aist)来进行。
2.根据权利要求1所述的方法(100)，其中：
所述参考运行状态限定所述运行范围的预确定的参考利用率(Anorm)，并且所述后车轴转向系统的当前的物理状况(PV)的确定基于所述致动器(4)的运行范围的检测到的当前的利用率(Aist)与所述参考利用率(Anorm)的比较来进行；并且
当前的利用率和所述参考利用率(Anorm)分别涉及所述后车轴转向系统的一个或多个相同的运行参数及所述运行参数的相同的值。
3.根据权利要求2所述的方法(100)，其中：
所述参考利用率(Anorm)是在针对所述致动器(4)的利用率的涉及所述运行范围的特征曲线或多维的特征面上的运行点；并且
对于在所述特征曲线或特征曲线面上的每个运行点，所述致动器(4)能够确保后车轴从与不同于零的转向角相对应的位置复位到非偏转的位置中，而对于任何高于所述特征曲线或特征曲线面的利用率，所述致动器不再能确保后车轴从与不同于零的转向角相对应的位置复位到非偏转的位置中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法(100)，其中，所述后车轴转向系统的当前的物理状况(PV)的确定通过自动学习过程基于重复确定所述后车轴转向系统在不同的运行时间点(t)时的相应的当前的运行状态来进行。
5.根据权利要求4所述的方法(100)，其中，所述学习过程包括以下步骤中的至少一个步骤；
-关于在不同的运行时间点时的各个检测到的运行状态求平均；
-连续求最大值，在连续求最大值时，针对所述后车轴转向系统的物理状况的相应当前的值被连续确定为针对所述物理状况的至少两个迄今出现的值中的相应最大的值或与该最大的值相关地被确定。
6.根据权利要求3所述的方法(100)，其中，如果基于对所述后车轴转向系统的当前的物理状况(PV)的确定预测后车轴即使在所述车辆(1)的静止状态下也能够从与所述不同于零的转向角相对应的位置复位到非偏转的位置中，则对于与所述车辆(1)的静止状态相对应的速度，将所述后车轴转向系统的最大允许的转向角(Lmax)设置为大于零的值。
7.根据权利要求6所述的方法(100)，其中，基于所估计的当前的物理状况(PV)与等于或低于可能最好的物理状况(PV)的预定义的限值的比较来预测：是否基于对所述后车轴转向系统的当前的物理状况(PV)的确定，后车轴即使在所述车辆(1)的静止状态下也能够从与不同于零的转向角相对应的位置复位到非偏转的位置中。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法(100)，其中，所述后车轴转向系统的当前的利用率(Aist)基于与最大可能的电流或功率消耗或供应电压相比的实际电流消耗(Iist)或实际功率消耗或实际供应电压来确定。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的方法(100)，其中，最大的转向角(Lmax)的限制根据仅针对所述后车轴转向系统的来自所述运行范围的所选择的子范围的运行状态的所述后车轴转向系统的当前的物理状况(PV)来进行，所述子范围对应于相应低于预确定的相关的极限阈值的车辆速度(Vx)、转向角速度(VL)、转向角(L)或这些参量中的至少两个参量的组合。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的方法(100)，其中，所述后车轴转向系统的最大允许的转向角附加地以下列方式之一来规定：
-根据所述车辆(1)的行驶速度(Vx)的变化方向，根据所述转向角速度(VL)的符号，或根据自车辆上次停止以来是否已经经过了一段距离；
-根据检测到的关于所述车辆(1)的转向系统的当前的需求强度(B)；
-在所述运行范围内的最大允许的转向角(Lmax)的与运行参数有关的变化曲线相应于在该转向角(L)下在所述后车轴转向系统上出现的转向力的等力特征曲线。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的方法(100)，其中，所述方法(100)还具有以下措施中的至少一个措施：
-只有当所述转向角(L)超过定义的最小偏转时，才在操控所述后车轴转向系统时将所述转向角(L)限制于最大允许的转向角(Lmax)；
-由所述致动器(4)施加的用于所述后车轴转向系统的最大转向角速度(VL)根据所述车辆(1)的当前的行驶速度(Vx)规定。
12.用于控制车辆(1)的后车轴转向系统的设备(3)，所述车辆具有能转向的后车轴，其中，所述设备(3)设置为执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法(100)。
13.计算机存储介质，所述计算机存储介质包含如下指令，所述指令在其在根据权利要求12所述的设备(3)上执行时促使所述设备执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法(100)。
14.具有能转向的后车轴的车辆(1)，其中，所述车辆(1)为了控制其后车轴具有根据权利要求12所述的设备(3)。
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