CN116039752A - 线控转向系统和用于运行线控转向系统的方法 - Google Patents

线控转向系统和用于运行线控转向系统的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种线控转向系统(1)，包括转向手柄(2)、转向柱模块(3)和转向传动装置(4)，其中，转向柱模块(3)具有用于检测转向手柄(2)处的旋转角
Figure DDA0003801988020000011
或扭矩的至少一个传感器和用于在转向手柄(2)处产生反扭矩的执行器(7)，其中，转向传动装置(4)具有至少一个伺服电机和控制设备(10)，所述至少一个伺服电机与齿条(16)耦连，其中，控制设备(10)被设计为，根据实际方向盘转角
Figure DDA0003801988020000012
确定目标转向角，其中，控制设备(10)被设计为，在转向不足情况(UF)下减小所述目标转向角，本发明还涉及一种用于运行线控转向系统(1)的方法。

Description

线控转向系统和用于运行线控转向系统的方法
技术领域
本发明涉及一种线控转向系统(steer-by-wire-Lenksystem)和一种用于运行线控转向系统的方法。
背景技术
转向不足是行驶动力学中用于描述自我转向行为的术语。它描述了以下状况：在转弯行驶时，半径上行驶得越快，方向盘转角越大。在现代的电气稳定性程序中，将实际的运动变量与根据内部单轨模型从方向盘转角和行驶速度中得出的驾驶员期望进行比较。如果驾驶员想在比实际测量到的曲线“更大的曲线上行驶”，就会识别到转向不足。如果偏差太大，则自动地制动曲线内侧后轮并且撤回发动机功率。对转向不足的另一种明确的解释是，存在一个点，在该点上尽管转向角增加但可用的侧向力减少。
线控转向系统的特征在于，在转向手柄和转向传动装置之间不再存在任何机械连接或耦连。通常，在转向手柄处布置有用于检测旋转角或扭矩的至少一个传感器，其传感器信号被传输到控制设备，该控制设备然后借助转向传动装置实现转向要求。为此，转向传动装置通过至少一个电伺服电机被驱动。出于冗余的原因，通常使用至少两个具有自己的电力电子装置的伺服电机。在此，伺服电机在共同的转子上工作，该转子与转向传动装置连接，该转向传动装置又与齿条连接。在此也已知的是，使用具有两个机器半部的伺服电机，这两个机器半部优选地对称地构造、即分别施加总功率的50％。此外已知，在转向手柄处设置执行器，该执行器在转向手柄处产生定义的反扭矩，以便因此给机动车驾驶员提供更好的触觉感受。该执行器也被称为力反馈执行器(Force-Feedback-Actor)。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，实现一种具有改进的稳定性能的线控转向系统，并且提供一种相应的用于运行线控转向系统的方法。
上述技术问题通过具有本发明的特征的线控转向系统以及具有本发明的特征的方法解决。
为此，线控转向系统包括转向手柄、转向柱模块和转向传动装置，其中，转向柱模块具有用于检测转向手柄处的旋转角或扭矩的至少一个传感器，其中，转向传动装置具有至少一个伺服电机和控制设备，该伺服电机与齿条耦连。控制设备被设计为，根据实际方向盘转角确定目标转向角，其中，控制设备在转向不足情况下减小目标转向角。在此基本思想是，如果机动车驾驶员转入转向不足中，则通过减小目标转向角来减轻这一点并且因此限制转向不足，其中，这对机动车驾驶员来说在驾驶舒适度方面是受欢迎的，因为不需要为此进行制动干预和/或降低速度。控制设备例如可以从电气稳定性程序或另一个控制设备接收机动车处于转向不足情况的信号。备选地，线控转向系统也可以具有合适的传感装置，以便探测转向不足情况。例如，加速度传感器基于所设置的实际方向盘转角检测横向加速度。如果尽管车轮处的目标转向角增加，但是横向加速度没有增加，则存在转向不足情况。备选地或补充地，也可以为此使用偏航率传感器。在此，目标转向角的减小可以以不同的方式进行。因此，例如可以减去恒定的角度值。备选地，该减小可以以百分比的方式进行。在极端情况下，该减小可以进行为，使得机动车恰好不再处于转向不足的范围中。
在一种实施方式中，线控转向系统被设计为，在转向不足情况下提高转向手柄处的反扭矩。因此防止机动车驾驶员更强烈地转入到转向不足范围中。
在另一种实施方式中，转向系统被设计为，生成听觉和/或视觉警告信号，以便因此通知机动车驾驶员机动车处于转向不足范围中。
在另一种实施方式中，转向系统被设计为，在转向不足情况下产生用于驱动力矩和/或制动力矩的控制指令。如果虽然目标转向角减小，但是继续转入到转向不足范围中，则优选产生用于驱动力矩和/或制动力矩的控制指令。在此也可以规定，这一点通过电子稳定性程序自动地进行、即在没有来自转向系统的控制指令的情况下也进行。
关于本发明的方法的设计方案，请参考前面的实施方式。
附图说明
下面根据优选的实施例更详细地阐述本发明。在附图中：
图1示出线控转向系统的示意性框图，并且
图2示出侧向力关于方向盘转角或转向角的示意图。
具体实施方式
在图1中示出的线控转向系统1包括转向手柄2、转向柱模块3和转向传动装置4。转向手柄2与转向柱5机械地连接。在转向柱模块3中进一步布置有至少一个旋转角传感器6、执行器7和控制设备8。转向传动装置4包括控制设备10和两个电机半部11、12，所述一半电机分别具有自己的电力电子装置13、14。两个电机半部11、12在共同的转子15上工作，该转子通过未示出的传动装置与齿条16耦连。电机半部11、12及其相应的电力电子装置13、14分别由独立的电压电源U1、U2供电。
线控转向系统1的作用方式如下。如果机动车驾驶员转动转向手柄2，则所设置的方向盘转角
Figure BDA0003801981000000031
由旋转角传感器6测量并传输到控制设备10。然后，控制设备10测定应通过未示出的传动装置施加到齿条16上的齿条力，并且传输用于两个电力电子装置13、14的控制信号，以便通过齿条16设置目标转向角。在此，控制设备10至少附加地还考虑车辆速度V。通过分为两个电力电子装置13、14和两个电机半部11、12，转向传动装置4是故障安全的。
控制设备10并行地将信号传输到控制设备8，该控制设备因此控制执行器7，该执行器然后在转向柱5处产生可以在转向手柄2处感觉到的触觉反扭矩。执行器7例如被设计为电动机，也被称为力反馈执行器。
在图2中以高度简化的方式示出侧向力FS关于方向盘转角
Figure BDA0003801981000000032
或者说车轮处的转向角
Figure BDA0003801981000000033
的变化过程。在此存在角度
Figure BDA0003801981000000034
在该角度处，侧向力FS是最大的，其中，侧向力FS在更大的角度上又减小了。这代表转向不足范围UB。在此要注意的是，该变化过程是针对确定的速度V示出的。
如果未示出的另一个控制设备检测到机动车处于转向不足范围UB中，则该控制设备将转向不足情况UF的信号发送到控制设备10。接着，控制设备10减小应由齿条16设置的目标转向角，使得机动车进入转向不足范围UB的程度小于由方向盘转角
Figure BDA0003801981000000035
预给定的程度。此外，控制设备10产生用于控制设备8的经修正的控制信号，从而通过执行器7增加反扭矩，使得机动车驾驶员不会进一步转向到转向不足范围UB中。附加地，可以进行听觉和/或视觉警告。如果这些措施是不够的，则电子稳定性程序例如可以如从现有技术中已知的那样进行单边制动干预。
附图标记列表
1      线控转向系统
2      转向手柄
3      转向柱模块
4      转向传动装置
5      转向柱
6      旋转角传感器
7      执行器
8      控制设备
10     控制设备
11、12  电机半部
13、14  电力电子装置
15     转子
16     齿条
Figure BDA0003801981000000041
     旋转角
V      车辆速度
UB     转向不足范围
UF     转向不足情况

Claims (8)

1.一种线控转向系统(1)，包括转向手柄(2)、转向柱模块(3)和转向传动装置(4)，其中，所述转向柱模块(3)具有用于检测所述转向手柄(2)处的旋转角
Figure FDA0003801980990000011
或扭矩的至少一个传感器和用于在所述转向手柄(2)处产生反扭矩的执行器(7)，其中，所述转向传动装置(4)具有至少一个伺服电机和控制设备(10)，所述至少一个伺服电机与齿条(16)耦连，其中，所述控制设备(10)被设计为，根据实际方向盘转角
Figure FDA0003801980990000012
确定目标转向角，
其特征在于，所述控制设备(10)被设计为，在转向不足情况(UF)下减小所述目标转向角。
2.根据权利要求1所述的线控转向系统，其特征在于，所述线控转向系统(1)被设计为，在转向不足情况(UF)下提高所述转向手柄(2)处的反扭矩。
3.根据权利要求1或2所述的线控转向系统，其特征在于，所述线控转向系统(1)被设计为，生成听觉和/或视觉警告信号。
4.根据上述权利要求中任一项所述的线控转向系统，其特征在于，所述线控转向系统(1)被进一步设计为，在转向不足情况(UF)下产生用于驱动力矩和/或制动力矩的控制指令。
5.一种用于运行线控转向系统(1)的方法，其中，所述线控转向系统(1)包括转向手柄(2)、转向柱模块(3)和转向传动装置(4)，其中，所述转向柱模块(3)具有用于检测所述转向手柄(2)处的旋转角
Figure FDA0003801980990000013
或扭矩的至少一个传感器和用于在所述转向手柄(2)处产生反扭矩的执行器(7)，其中，所述转向传动装置(4)具有至少一个伺服电机和控制设备(10)，所述至少一个伺服电机与齿条(16)耦连，其中，所述控制设备(10)根据实际方向盘转角
Figure FDA0003801980990000014
确定目标转向角并且通过所述伺服电机设置所述目标转向角，
其特征在于，所述控制设备(10)在转向不足情况(UF)下减小所述目标转向角。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在转向不足情况(UF)下提高所述转向手柄(2)处的反扭矩。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在转向不足情况(UF)下生成听觉和/或视觉警告信号。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其特征在于，在转向不足情况(UF)下产生用于驱动力矩和/或制动力矩的控制指令。
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