CN107107948A - 用于机动车的自动驾驶的转向*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的自动驾驶的转向***(1)，其中，转向***(1)具有至少一个转向控制器(2)、功率电子装置(4)、用于调整转向角的器件和电动机(5)，其中，转向***(1)如此构造，即使得转向控制器(2)取决于周围环境传感装置(10)的数据产生转向控制指令，该转向控制指令通过功率电子装置(4)被转换成用于电动机(5)的操控信号，该电动机然后操控用于调整转向角的器件，其中，转向控制器(2)如此构造，即使得转向控制器(2)取决于周围环境传感装置(10)的数据产生对于t0时刻的当前的转向控制指令(A0)和对于t‑1时刻的至少一个未来的转向控制指令(A‑1)且传递到功率电子装置(4)处，其中，适用t1>t0，其中，功率电子装置(4)具有存储器(12)，至少一个未来的转向控制指令(A‑1)被保存在该存储器中，其中，功率电子装置(4)如此构造，即使得在转向控制器(2)与功率电子装置(4)之间的通讯故障的情形中至少一个未来的转向控制指令(A‑1)被转换成用于电动机(5)的操控信号。

Description

用于机动车的自动驾驶的转向***
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的自动驾驶的转向***。
背景技术
一种这样的转向***例如从文件EP 1 508 505 B1中已知。用于自动驾驶的大多数转向***的基本结构由转向控制器、功率电子装置、用于调整在车轮处的转向角的器件和电动机组成。在此，转向控制器取决于周围环境传感装置的数据产生转向控制指令，该转向控制指令通过功率电子装置被转换成用于电动机的操控信号，该电动机然后操控用于调整转向角的器件。在此，周围环境传感装置可例如是至少一个摄像头，要不然是机动车的位置探测设备，其中，位置数据被匹配到数字道路地图上。不同于目前已知的驾驶员辅助***，允许驾驶员在自动驾驶中将手从方向盘拿起。
从文件US 4,653,601 A中已知一种电气转向***，其中，内燃机呈发电机式地驱动用于机动车车载网络的发电机。同时，内燃机驱动直流发电机，该直流发电机给直流电机通电，以为了调整转向角。在此，直流发电机通过控制器取决于速度和在转向轴处基于手动力矩探测的转矩来调节。
用于自动驾驶的转向***必须具有显著的故障容限(Fehlertoleranz)，其中，然而整个转向***不能冗余地来构建。
发明内容
本发明的技术上的问题在于，创造一种用于机动车的自动驾驶的转向***，在构件的较少冗余的情形中具有改善的容错率(Ausfallsicherheit)。
该技术问题的解决方案通过一种带有专利权利要求1和6的特征的转向***得出。本发明的另外的有利的设计方案从从属权利要求中得出。
用于机动车的自动驾驶的转向***具有至少一个转向控制器、功率电子装置、用于调整转向角的器件和电动机。用于调整转向角的器件例如构造成齿条，其中，电动机例如经由传动机构与齿条相连接。电动机例如构造成永久磁铁励磁激励的同步电动机(Synchronmotor)。转向***如此构造，即使得转向控制器取决于周围环境传感装置的数据产生转向控制指令。在此，周围环境传感装置可作为至少一个摄像头和/或带有数字道路地图的定位设备。补充地，周围环境传感装置可具有红外传感器、雷达传感器、激光传感器和/或超声波传感器。转向控制指令通过功率电子装置被转换成用于电动机的操控信号，该电动机然后操控用于调整转向角的器件。转向控制器取决于周围环境传感装置的数据产生对于t0时刻的当前的转向控制指令和对于t1时刻的至少一个未来的转向控制指令，其被传递到功率电子装置处，其中，适用t1>t0。功率电子装置具有存储器，至少一个未来的转向控制指令被保存在该存储器中。功率电子装置如此构造，即使得在转向控制器与功率电子装置之间的通讯故障的情形中至少一个未来的转向控制指令从存储器中读取且被转换成用于电动机的操控信号。在此，通讯故障的原因同样可通过在周围环境传感装置与转向控制器的连接中的故障引起。由此确保如下，即，转向***在通讯故障的情形中不突然失灵而是还工作一定的时间，从而使得驾驶员和/或车辆***具有用于对应措施的时间。
在一种实施方式中，转向***具有警报设备，该警报设备如此构造，即使得在通讯故障的情形中产生用于转向由驾驶员接管的提醒。在此，该提醒可声学地和/或光学地和/或触觉地发生。
在另一实施方式中定义了接管时间间隔，驾驶员必须在该接管时间间隔内接管转向，其中，如此选择未来的转向控制指令的数量，即，这些转向控制指令覆盖大于/等于接管时间间隔的时间范围。由此确保如下，即，转向***稳定地工作直至所要求的接管。
在另一实施方式中，至少一个未来的转向控制指令关联有该转向控制指令应在什么时候被实施的时间戳(Zeitstempel)。由此，尤其当转向控制指令在多个周期上保持不变时，可降低待保存的未来的转向控制指令的数量。
在另一实施方式中，转向控制器如此构造，即，在传递一个周期中的当前和未来的转向控制指令的情形中这些转向控制指令与在前一个周期中的转向控制指令相比较，其中，仅在相对已经传输的转向控制指令偏差的情形中当前的和/或未来的转向控制指令被传输到功率电子装置处。这节省了在传递中的带宽。
在一种备选的解决方案中，转向***具有联结件(Koppelglied)，转向***经由该联结件与车载网络电气连接。在此，联结件如此构造，即使得联结件在车载网络故障的情形中使转向***从车载网络电气脱离，其中，转向***构造有至少一个专用的电源(Spannungsversorgung)。由此保证如下，即，在车载网络的电压消失(Spannungsausfall)的情形中(例如由于短路)，转向***继续供给有电压。在此，联结件例如构造成DC/DC转换器或构造成功率开关。在此，转向***的专用的电源原则上可以是电池或电容。
在一种实施方式中，电源构造成发电机，其优选地经由联接件(Kupplung)与驱动轴相连接。因此保证如下，即，只要车辆滚动，发电机产生电压。
在另一实施方式中，联接件如此构造，即，取决于在车载网络中的探测的故障闭合联接件。由此，发电机仅在车载网络故障的情况中加载驱动器。
另外可作如下设置，即，周围环境传感装置供给电压技术上关联于转向***，从而在车载网络故障的情形中周围环境传感装置然而继续工作且转向控制器可供给有数据。
优选地组合这些措施，也就是说，转向***经由联结件与车载网络相连接且具有至少一个电源，且附加地功率电子装置存储至少一个未来的转向控制指令。
鉴于方法方面的设计方案完全参照先前的实施方案。
附图说明
在下面借助优选的实施例更详细地解释本发明。其中：
图1显示了用于示出通讯连接的转向***的示意性的框图，
图2显示了在转向控制器与功率电子装置之间的消息(Botschaft)的示意性图示，且
图3显示了用于示出电源的转向***的示意性的框图。
具体实施方式
在图1中示出了用于自动驾驶的转向***1的示意性框图。转向***1具有转向控制器2、功率电子装置4、电动机5和齿条6。另外，转向***1具有转向把手7、转矩传感器8和警报设备9。另外，在图1中示出了周围环境传感装置10以及另一控制器11。在此，周围环境传感装置10可以是转向***1的组成部分，然而这不是必须的。在此，功率电子装置4构造有存储器12。
转向控制器2、周围环境传感装置10以及另外的控制器11经由总线***13彼此在数据技术上相连接。
在正常的运行中，驾驶员经由转向把手7施加手动力矩，该手动力矩被传递到齿条6上。转矩传感器8探测手动力矩且将该手动力矩传输到转向控制器2处。然后，在转向控制器2中在考虑车速的情形下计算辅助力矩且将相应的信号传输到功率电子装置4处。功率电子装置4然后产生用于电动机5的操控电流，该电动机5然后将辅助力矩施加到齿条6上。转向控制器例如通过另外的控制器11获得车速。
在自动驾驶的情形中，驾驶员与之相反不再必须将手放在转向把手7处。相反地，借助于周围环境传感装置10的数据优选地在考虑车速的情形下在转向控制器2中生成转向控制指令，该转向控制指令然后被转换。在此，例如在另外的控制器11中可实现周围环境传感装置10的数据的预处理，但是这不是强制的。
借助于周围环境传感装置10的数据，不仅当前的转向控制指令而且对于紧接着的时刻的未来的转向控制指令被确定。当前的转向控制指令和未来的转向控制指令然后作为消息被传输到功率电子装置4处。在该处，当前的转向控制指令被转换成用于电动机5的操控电流，与之相反未来的转向控制指令被保存在存储器12中。如果然后产生在转向控制器2与功率电子装置4之间的通讯故障，从而使得该功率电子装置4未从转向控制器2获得新的转向控制指令，则功率电子装置4采用在存储器12中的被保存的未来的转向控制指令且将该转向控制指令依次转换成用于电动机5的操控电流(操控信号)。
在图2中示意性地示出了这样的消息B的结构。在t-1时刻，转向控制器2产生当前的转向控制指令A0，该转向控制指令A0应在t0时刻由功率电子装置4直接在接收之后转换。另外，转向控制器2生成未来的转向控制指令A1-An。未来的转向控制指令A1-An的该估算可例如从关于道路走向的提前信息(Vorabinformation，有时也称为预报)和/或探测出前方的道路走向的摄像头图像中实现。转向控制指令A0-An与头部H一起作为消息B被传递到功率电子装置4处。在该处，转向控制指令A0被立即转换成用于电动机5的操控信号或者操控电流，其中，未来的转向控制指令A1-An被保存在存储器12中。周期时间或循环时间以后，转向控制器2根据周围环境传感装置10的数据产生在t0时刻的另一消息B。相应地，转向控制指令A1-An+1的索引移位，其中，从现在起A1是当前的转向控制指令。在此说明的是，即，在t0时刻的A1不必与在t-1时刻的A1相同，因为若有可能通过当前的周围环境传感装置数据转向控制指令的修改变得必要。这现在同样能够被充分利用，以为了降低待传递的数据的数量，通过例如在t0时刻仅传递相比t-1时刻改变的转向控制指令A1-An+1。相应地，t1时刻的消息B然后同样被构建。
为了进一步降低待传递的数据量同样可作如下设置，即，当未来的转向控制指令延伸经过多个周期时，不对于每个周期传递单独的转向控制指令。在该情况中，转向控制指令附加有时间戳，该时间戳例如表示自什么时候起该转向控制指令应被执行。这例如在最下面的消息B中示出。在此，除了头部H和当前的转向控制指令A2之外带有时间戳T3的未来的转向控制指令A3以及带有时间戳Tn-2的另一未来的转向控制指令An-2被传递。功率电子装置4然后首先转换A2且紧接着在T3时刻转换转向控制指令A3，直至达到Tn-2时刻。如下是容易理解的，即，以此可显著降低数据传递量。
在图3中示出了转向***1的框图，其中，出于概览原因未示出通讯段(Kommunikationsstrecke)，因为其主要涉及电源的图示。转向***1又包括转向控制器2、功率电子装置4以及电动机5。转向***1经由构造成DC/DC转换器的联结件14与车载网络15电气连接。车载网络15具有电池16、发电机17和电消耗器R。转向***1另外具有电压测量设备V、平滑电容器C以及另一带有联接件19的发电机18，其中，为了简化起见联接件19示出为开关。最后，转向***1还可具有根据图1的周围环境传感装置10以及警报设备9。经由联接件19，发电机18与机动车的未示出的驱动轴相连接。
在常规运行中，转向***1经由DC/DC转换器由车载网络15供给有电压且联接件19是打开的。如果在车载网络15中的电压然后崩溃，则在DC/DC转换器的输出端处的电压同样崩溃。电压测量设备V探测出这个情况，该电压测量设备V产生用于联接件19的切换信号且因此连接发电机18与驱动轴。行驶的车辆然后驱动发电机18，该发电机18然后提供用于转向***1的供给电压。为此，发电机18例如构造有未示出的逆变器。经由DC/DC转换器，然后转向***1从车载网络15脱离且尽管车载网络15失效转向***1可继续工作。

Claims (10)

1.一种用于机动车的自动驾驶的转向***(1)，其中，所述转向***(1)具有至少一个转向控制器(2)、功率电子装置(4)、用于调整转向角的器件和电动机(5)，其中，所述转向***(1)如此构造，即使得所述转向控制器(2)取决于周围环境传感装置(10)的数据产生转向控制指令，该转向控制指令通过所述功率电子装置(4)被转换成用于所述电动机(5)的操控信号，该电动机(5)然后操控用于调整转向角的器件，
其特征在于，
所述转向控制器(2)如此构造，即使得所述转向控制器(2)取决于所述周围环境传感装置(10)的数据产生对于t0时刻的当前的转向控制指令(A0)和对于t1时刻的至少一个未来的转向控制指令(A1)且传递到所述功率电子装置(4)处，其中，适用t1>t0，其中，所述功率电子装置(4)具有存储器(12)，所述至少一个未来的转向控制指令(A1)被保存在该存储器(12)中，其中，所述功率电子装置(4)如此构造，即使得在所述转向控制器(2)与所述功率电子装置(4)之间的通讯故障的情形中所述至少一个未来的转向控制指令(A1)被转换成用于所述电动机(5)的操控信号。
2.根据权利要求1所述的转向***，其特征在于，所述转向***(1)具有警报设备(9)，该警报设备(9)如此构造，即使得在通讯故障的情形中产生用于转向通过驾驶员接管的提醒。
3.根据权利要求2所述的转向***，其特征在于，定义了接管时间间隔，驾驶员必须在该接管时间间隔内接管转向，其中，如此选择所述未来的转向控制指令的数量，即使得这些转向控制指令覆盖大于/等于所述接管时间间隔的时间范围。
4.根据前述权利要求中任一项所述的转向***，其特征在于，至少一个未来的转向控制指令(A3,An-2)关联有该转向控制指令应在什么时候被实施的时间戳(T3,Tn-2)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的转向***，其特征在于，所述转向控制器(2)如此构造，即使得在传递一个周期中的当前的和未来的转向控制指令的情形中这些转向控制指令与在前一个周期中的转向控制指令相比较，其中，仅在相对已被传输的转向控制指令偏差的情形中所述当前的和/或未来的转向控制指令被传输到所述功率电子装置(4)处。
6.一种用于机动车的自动驾驶的转向***(1)，其中，所述转向***(1)具有至少一个转向控制器(2)、功率电子装置(4)和电动机(5)，其中，所述转向***(1)如此构造，即使得所述转向控制器(2)取决于周围环境传感装置(10)的数据产生转向控制指令，该转向控制指令通过所述功率电子装置(4)被转换成用于所述电动机(5)的操控信号，
其特征在于，
所述转向***(1)经由联结件(14)与车载网络(15)电气连接，其中，所述联结件(14)如此构造，即使得所述联结件(14)在所述车载网络(15)故障的情形中使所述转向***(1)从所述车载网络(15)电气脱离，其中，所述转向***(1)构造有专用的电源。
7.根据权利要求6所述的转向***，其特征在于，所述电源构造成发电机(18)。
8.根据权利要求7所述的转向***，其特征在于，所述发电机(18)经由联接件(19)与驱动轴相连接。
9.根据权利要求8所述的转向***，其特征在于，所述联接件(19)如此构造，即，所述联接件(19)取决于在所述车载网络(15)中的探测的故障被闭合。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的转向***，其特征在于，所述转向***(1)根据权利要求6至9中任一项所述具有联结件((14)和专用的电源。
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