CN112046606A - 用于运行转向***的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种运行交通工具(1)的转向***(2)的方法，其中，在所述交通工具(1)的转向操纵件(3)中设有用于产生力矩的促动器(5)，其中，实施以下步骤:‑当最大力矩被释放时，产生(101)直至最大力矩的力矩，并且当最大力矩被限制时，将力矩限制为较小的极限力矩；‑识别(102)所述交通工具(1)的交通工具状况；‑当交通工具状况被识别为上车状况和/或下车状况时，释放(103)所述最大力矩，以便使所述转向操纵件(3)变僵；‑当交通工具状况被识别为交通工具(1)的行驶状态时，限制(104)所述最大力矩。

Description

用于运行转向***的方法
技术领域
本发明涉及一种运行转向***的方法。另外，本发明涉及一种安全***以及一种计算机程序。
背景技术
由现有技术已知的是，在交通工具的转向***中使用附加的促动器，该促动器在方向盘上施加复位力矩。在这方面也可以说是力反馈式方向盘。以这种方式可以改善尤其线控转向***中的行驶舒适度。在线控转向***中电传递转向指令。相应地，可以规定方向盘和转向传动器之间不具备机械连接。因此相对于该类型的转向***的功能存在较高的安全需求。
在此，相对于促动器或者力反馈式方向盘，实施高安全需求在技术上可能是复杂的。在行驶过程中尤其可能需要防止力矩过高，过高的力矩能够导致危险的行驶情况。
从专利文献DE 101 59 330 A1、US 6,571,176 B1和US 9,037,352 B2中已知根据本发明类型的方法或者***。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题是至少部分地解决上述的缺陷。本发明所要解决的技术问题尤其是提供一种在运行转向***时确保安全的更好的解决方案。
前述技术问题按照本发明通过一种运行交通工具的转向***的方法、一种用于交通工具的转向***的安全***以及一种用于运行交通工具的转向***的计算机程序解决。本发明的另外的技术特征和内容由说明书以及附图给出。当然，在此结合根据本发明的方法所述的特征和内容也用于与根据本发明的安全***以及根据本发明的计算机程序结合，反之亦然，使得关于本发明各个方面的披露总是可以相互参考。
所述技术问题尤其通过一种运行交通工具的转向***的方法解决。
在此可以规定，在交通工具的转向操纵件中布置有用于产生力矩、优选扭矩或转向助力矩的促动器(以下也称为转向操纵促动器或者方向盘促动器)。
有利地，(例如交通工具的方向盘形式或者此类型的)转向操纵件设计用于提供转向指令。当转向***设计为线控转向***时，在此能够电气地传递转向指令。在该类型的转向***中在转向操纵件和转向传动器之间通常缺少机械耦联，从而也不能通过转向操纵件上的这种耦联来传递复位力。因此为了获得相应的触觉，有意义的是，通过促动器来产生用于使转向操纵件复位的力矩。也能够想到可通过该力矩的产生而提供其他的舒适功能。可能的舒适功能可以是上车辅助，该功能可以通过使转向操纵件变僵(锁止)来实现。然而，为此需要比使转向操纵件复位更大的最大力矩。促动器必须相应地设计用于提供这种更大的力矩。然而有利的是，确保此更大的力矩不会负面地影响行驶。
根据本发明可以规定，优选地以任意的顺序和/或至少部分时间上也重叠地实施以下的步骤：
-当最大力矩被释放时，产生直至最大力矩的力矩，并且当最大力矩被限制时，将力矩限制为较小的极限力矩；
-识别所述交通工具的交通工具状况；
-当交通工具状况被识别为上车状况和/或下车状况时，释放所述最大力矩，以便使所述转向操纵件变僵；
-当交通工具状况被识别为交通工具的行驶状态时，限制所述最大力矩。
换句话说，在释放最大力矩时力矩也可以最大地等于该最大力矩，即升高至该最大力矩。这在例如应该使转向操纵件变僵便于尤其用作上车辅助的时候是有意义的。相反地，例如当力矩由于故障被升高至最大力矩时，该最大力矩在交通工具的常规行驶中则构成潜在的危险。因此，当交通工具状况被识别为交通工具的行驶状态时，额外地限制最大力矩是有利的。示例性地，当上车状况和/或下车状况未被识别时，和/或当点火机构被启用时和/或当行驶速度大于0时，交通工具状况则始终被识别为行驶状态。
有利地，当最大力矩被限制时，最多可以将力矩提高至极限力矩。该极限力矩等于最大力矩的例如5％至50％、优选为最大力矩的15％至40％、更优选地为最大力矩的20％至30％、和/或最多等于最大力矩的50％。由此显著提高行驶状态中的安全性。
可以规定，用于限制最大力矩的功能和/或(根据本发明的)计算机程序与用于产生力矩的其他功能重叠。在此，该功能或者计算机程序也可以开发有极高的安全完整性。因此例如即便在转向***故障时，也确保限制总是有效。
根据本发明可以实现的优点是，识别上车状况和下车状况，以便在此允许在转向操纵件上的较高力矩。相反地，除了该上车状况和/或下车状况，尤其在脱离该上车状况和/或下车状况之后，可以将力矩限制为可过度转向的程度。换句话说，即便当促动器基本上设计用于产生该最大力矩时，也可以对最大力矩作出限制。促动器例如是电动机，该电动机将扭矩和/或转向助力矩形式的力矩施加到转向操纵件上。只有在上车和下车时可以允许施加最大力矩。因此确保在行驶状态下驾驶员的力矩随时可以过度转向，并且不会因此造成危急的行驶状态。
另外，在本发明的范畴中可以规定，在常规运行(行驶状态)中一旦力矩达到最大力矩和/或超过极限力矩，限制力矩或者关闭促动器。
此外，在根据本发明的方法中可以规定，评估驾驶员施加在转向操纵件上的手动力矩。由此，当该手动力矩较久地持续具有特定的最小值和/或手动力矩梯度被确定为极高时，可以必要时减小或者完全关闭促动器的力矩。
在本发明的范畴中可以规定，通过检测至少一个需求得以识别上车状况和/或下车状况。至少一个需求能够包括检测行驶准备就绪状态被关闭、和/或交通工具的发动机的点火机构被停用、和/或交通工具的门和/或活门的开启。优选地，必须累加地检测全部的需求，以便识别上车状况和/或下车状况。因此可以确保交通工具确实不在或者不应在行驶状态下。相反地，当检测出行驶准备就绪状态被启动、和/或点火机构被启用、和/或交通工具的门和/或活门关闭时，可以识别为行驶状态。例如经过总线***、尤其CAN总线***并且通过交通工具的控制装置传递行驶准备就绪状态，并且关于上述检测可以相应地被读出。
此外有利的是，交通工具设计为机动车、尤其设计为陆上交通工具、例如设计为包括内燃机和牵引用电动机的混合动力车或者设计为优选具有高压电路网和/或电动机的电动车。交通工具尤其可以设计为燃料电池车和/或轿车。在电动车的实施方式中，交通工具优选不设有内燃机，该交通工具则仅通过电能驱动。
转向操纵件例如设计为方向盘，驾驶员使用该方向盘用于控制交通工具并且尤其用于传递转向指令。
驾驶员能够为了传递转向指令在转向操纵件上施加转矩(手动力矩)。在此，在行驶中即在交通工具前行时，转向操纵件优选能够布置在对于驾驶员可触及的交通工具内部空间的前部中。
此外在本发明的范畴中，转向操纵件可以设计为力反馈式(或者也称触觉技术)的转向操纵件、优选设计为方向盘。在此可以使用促动器，其也被称为力反馈式促动器或者转向操纵件促动器。促动器能够以这种方式向驾驶员传递即使在机械驱动的转向***中也具有的转向感觉和/或触觉。当驾驶员操作例如转向操纵件时，即当将扭矩施加在转向操纵件上时，促动器可以产生力矩作为复位力矩，该复位力矩抵消驾驶员的扭矩(即手动力矩)。此外，通过促动器产生的力矩可以用于锁止转向操纵件，也就是使其变僵。为此使用例如至少40Nm或者至少60Nm或者至少80Nm的力矩。
力反馈式促动器可以设计为例如电动机。根据一种变型方案，此电动机可以直接联接在转向柱上，以便在转向操纵件上施加力矩。还可行的是，电动机的转子设计为转向轴，从而得以直接驱动转向轴。
另外可行的是，产生限制为极限扭矩的力矩，作为反作用于驾驶员的扭矩(手动力矩)的复位力矩，尤其为了在交通工具的转向时影响驾驶员的触觉。
在本发明中可以有利地规定，极限力矩设计用于通过驾驶员或者通过手动力矩允许实现极限力矩下的过度转向，和/或最大力矩设计用于防止过度转向。相应地可行的是，极限力矩小于常规的手动力矩或者按手动力矩的数量级大小来设置。相反地，最大力矩能够远远大于常规的手动力矩。
有利的是，在本发明的范畴内，最大力矩等于至少40Nm或者至少60Nm或者至少80Nm，并且极限力矩等于最多20Nm或者最多10Nm或者最多8Nm。示例性地，最大力矩在40Nm至100Nm、优选60Nm至80Nm的范围内。极限力矩能够在例如1Nm至30Nm、优选2Nm至20Nm、优选3Nm至10Nm的范围内。
此外有利的是，交通工具状况的识别包括以下步骤中的至少一个，以便相应地将所述交通工具状况识别为上车状况和/或下车状况：
-检测所述交通工具的关闭的行驶准备就绪状态；
-检测所述交通工具的发动机的关闭的点火装置；
-根据行驶速度来检测所述交通工具的静止状态；
-检测交通工具的门和/或的活门的开启。
在此，探测必要时也必须累加进行，以便识别上车状况和/或下车状况。
根据本发明的有利的扩展方案可以规定，尤其电动机形式的促动器具有冗余的绕组，优选具有至少或者正好6个绕组，其中，优选地为了产生力矩而使用所有绕组，由此释放所述最大力矩，和/或为了产生力矩而使用绕组的仅一部分、优选一半，由此限制所述最大力矩。因此能够将最大力矩安全可靠地限制到极限力矩。
此外在本发明的范畴内可行的是，在转向***和/或促动器故障情况下，将绕组的一半切换为另一半，从而所述冗余使促动器进一步可用。换句话说，在此将此前用于产生力矩的第一半部停用，并且启用此前被停用的第二半部，从而将该第二半部用于产生力矩。
此外有利的是，在本发明的范畴内，转向***设计为线控转向***。
“线控”的转向***(即尤其“借助线来转向”的转向***)应有利地理解为在该转向***中电气地传输转向指令的转向***。具体地，转向指令在此可以从转向操纵件电气地传递至电机式的促动器、尤其车轮促动器、或者执行转向指令的车轮定位促动器。换句话说，在这种转向***中在转向操纵件和转向传动装置和/或被转向的车轮之间在常规运行中可以不设有机械连接。具体地在常规情况下，在转向操纵件和穿过转向柱的横拉杆之间可以省去例如机械连接。
本发明的技术方案同样也涉及一种用于交通工具的转向***的安全***，优选用于实施根据本发明的方法，所述安全***具有：
-促动器、如电动机，当释放最大力矩时，所述促动器用于在交通工具的转向操纵件、如方向盘上产生直至最大力矩的力矩，当最大力矩被限制时，所述促动器用于将力矩限制为较小的极限力矩；
-识别器件，用于识别所述交通工具的交通工具状况；
-释放器件，用于在交通工具状况被识别为上车状况和/或下车状况时释放最大力矩，以便使所述转向操纵件变僵；
限制器件，用于在交通工具状况被识别为交通工具的行驶状态时限制所述最大力矩。
由此，根据本发明的安全***具有参照根据本发明的方法详细阐述的相同的优点。此外，安全***可以适用于实施根据本发明的方法的步骤。
为了识别交通工具状况，识别器件可以具有至少一个处理工具、如微控制器、和/或传感器和/或至少一个信号输入件。通过信号输入件可以接收例如传感器的电信号和/或表示交通工具的行驶准备就绪状态的消息。在此，信号输入件设计为例如CAN(控制器局域网)总线接口的一部分，以便接收作为CAN信息的信息。识别器件的至少一个传感器可以识别例如交通工具的活门、例如门的开启和关闭、和/或点火机构的启用和停用、和/或交通工具的速度。
另外，识别器件和/或释放器件和/或限制器件还可以分别是安全***的电子部件的一部分或者(必要时根据本发明的)计算机程序的一部分。尤其释放器件和/或限制器件可以设计用于影响和/或控制促动器的控制和/或调节。功能上，识别器件和/或释放器件和/或限制器件可以与促动器的用于控制和/或调节的其他功能重叠。换句话说，这些工具的控制命令可以比其他功能的控制命令具有更高的优先级。由此确保即便在故障情况下(例如在这些功能故障时)也能够通过限制器件得以限制力矩。为此，将限制器件有时也可以开发有比其他功能更高的安全完整性。
本发明的主题还是一种计算机程序，尤其是计算机程序产品，用于运行交通工具的转向***、尤其用于运行转向***的促动器和/或根据本发明的安全***。在此规定，转向***具有用于在交通工具的转向操纵件上产生力矩的促动器，其中，计算机程序包括指令，该指令在通过处理装置、例如微控制器和/或处理器和/或类似的处理装置的执行中使所述处理装置执行以下步骤：
-识别交通工具的交通工具状况；
-当交通工具状况被识别为上车状况和/或下车状况时，释放力矩的产生直至产生最大力矩(尤其使力矩至少短时间地等于最大力矩)，以便使转向操纵件变僵；
-当交通工具状况被识别为交通工具的行驶状态时，限制力矩的产生而产生小于所述最大力矩的极限力矩(尤其使力矩绝不等于最大力矩)。
由此，根据本发明的计算机程序具有参照根据本发明的方法详细阐述的相同的优点。此外，计算机程序可以适用于执行根据本发明的方法的步骤。
附图说明
本发明的其他的优点、特征和细节由以下结合附图详细阐述本发明的实施例的说明得出。在此，在说明书中阐述的特征自身或者以任意的方式的组合分别体现本发明的实质。在附图中：
图1示出根据本发明的安全***的示意图；和
图2示出用于可视化根据本发明的方法和计算机程序的示意图。
在以下的附图中，不同的实施例中相同的技术特征也使用相同的附图标记。
具体实施方式
在图1中示出用于交通工具1的转向***2的安全***10。安全***10可以包括促动器5，当释放最大力矩时，所述促动器5用于在交通工具1的转向操纵件3上产生直至最大力矩的力矩。换句话说，在此力矩不能超过最大力矩。在此，促动器5例如设计为电动机，该电动机将扭矩和/或转向助力矩形式的力矩施加到转向操纵件3上。转向操纵件3例如设计为方向盘3，并且只要施加用于锁止转向操纵件3或者方向盘3的最大力矩，该方向盘能够用作上车辅助和下车辅助。然而对于转向操纵件3的常规用途，该最大力矩应该受到限制，从而防止转向操纵件3的锁止。相应地，促动器5可以为此设计为当最大力矩受到限制时，用于(仅)产生限制为小于最大力矩的极限力矩的力矩。换句话说，在此力矩不能超过极限力矩。为了这样的限制，在此可以设有限制器件203例如作为控制软件和/或控制电子器件的一部分。
根据交通工具状况可以在交通工具1中使用针对最大力矩的限制。在此，可以设有识别器件201用于识别102交通工具状况。由此能够例如识别上车状况和/或下车状况，即交通工具1的驾驶员想要上车或者下车的状况。这种状况的特征在于，交通工具1处于静止状态。这可以必要时作为用于简单识别上车状况和/或下车状况的一种可能性，来通过识别器件201检测。若成功识别到上车状况和/或下车状况，则可以使用释放器件202用于释放103最大力矩，以便使转向操纵件3变僵(即使其锁止)。相反地可以设有限制器件203，用于当交通工具状况被识别为交通工具1的行驶状态时限制104最大力矩。
另外，促动器5可以具有冗余的绕阻6，尤其具有至少6个绕阻6，其中，通过使用全部绕阻6用于产生101力矩由此释放103最大力矩，并且通过使用绕阻6的仅一部分、优选绕阻6的一半用于产生101力矩，由此限制104最大力矩。
图2示出根据本发明的用于运行交通工具1的转向***2的方法。此外，方法步骤的显示还用于表现根据本发明的计算机程序。在此使用促动器5用于在交通工具1的转向操纵件3中产生力矩。另外，根据第一方法步骤101，当最大力矩被释放时产生直至最大力矩的力矩，并且当最大力矩被限制时限制力矩至较小的极限力矩。根据第二方法步骤102，识别交通工具1的交通工具状况。作为第三方法步骤103，当交通工具状况被识别为上车状况和/或下车状况时释放最大力矩，用于使转向操纵件3变僵。第四方法步骤104包括当交通工具状况被识别为交通工具1的行驶状态时限制最大力矩。
实施方式的上述阐述仅在示例的范围内说明本发明。实施方式的单独的特征当然还可以在技术上可行的情况下自由地彼此组合，只要不脱离本发明的保护范围即可。
附图标记清单
1 交通工具
2 转向***
3 转向操纵件
5 促动器、力反馈式促动器
6 绕阻
10 安全***
101 产生
102 识别
103 释放
104 限制
200 处理装置
201 识别器件
202 释放器件
203 限制器件

Claims (10)

1.一种运行交通工具(1)的转向***(2)的方法，其中，在所述交通工具(1)的转向操纵件(3)中设有用于产生力矩的促动器(5)，其中，实施以下步骤:
-当最大力矩被释放时，产生(101)直至最大力矩的力矩，并且当最大力矩被限制时，将力矩限制为较小的极限力矩；
-识别(102)所述交通工具(1)的交通工具状况；
-当交通工具状况被识别为上车状况和/或下车状况时，释放(103)所述最大力矩，以便使所述转向操纵件(3)变僵；
-当交通工具状况被识别为交通工具(1)的行驶状态时，限制(104)所述最大力矩。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，产生限制为极限力矩的力矩，作为反作用于驾驶员的扭矩的复位力矩，尤其用于在交通工具(1)转向时影响驾驶员的触觉。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述极限力矩设计用于通过驾驶员允许实现极限力矩下的过度转向，并且所述最大力矩设计用于防止过度转向。
4.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述最大力矩等于至少40Nm或者至少60Nm或者至少80Nm，并且所述极限力矩等于最多20Nm或者最多10Nm或者最多8Nm。
5.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，交通工具状况的识别(102)包括以下步骤中的至少一个，以便相应地将所述交通工具状况识别为上车状况和/或下车状况：
-检测所述交通工具(1)的关闭的行驶准备就绪状态；
-检测所述交通工具(1)的发动机的关闭的点火装置；
-根据行驶速度来检测所述交通工具(1)的静止状态；
-检测交通工具(1)的门和/或的活门的开启。
6.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述促动器(5)具有冗余的绕组(6)、尤其至少6个绕组(6)，其中，为了产生(101)力矩而使用所有绕组(6)，由此释放(103)所述最大力矩，并且为了产生(101)力矩而使用绕组(6)的仅一部分、优选一半，由此限制(104)所述最大力矩。
7.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述转向***(2)设计为线控转向***(2)。
8.一种用于交通工具(1)的转向***(2)的安全***(10)，所述安全***(10)具有：
-促动器(5)，当释放最大力矩时，所述促动器(5)用于在交通工具(1)的转向操纵件(3)上产生(101)直至最大力矩的力矩，当最大力矩被限制时，所述促动器(5)用于将力矩限制为较小的极限力矩；
-识别器件(201)，用于识别所述交通工具(1)的交通工具状况；
-释放器件(202)，用于在交通工具状况被识别为上车状况和/或下车状况时释放(103)最大力矩，以便使所述转向操纵件(3)变僵；
-限制器件(203)，用于在交通工具状况被识别为交通工具(1)的行驶状态时限制所述最大力矩。
9.根据权利要求8所述的安全***(10)，其特征在于，所述安全***(10)设计用于执行根据权利要求1至7之一所述的方法。
10.一种用于运行交通工具(1)的转向***(2)的计算机程序，其中，所述转向***(2)具有用于在交通工具(1)的转向操纵件(3)上产生力矩的促动器(5)，其中，所述计算机程序包括指令，所述指令在通过处理装置(200)的执行中使所述处理装置(200)执行以下步骤：
-识别(101)交通工具(1)的交通工具状况；
-当交通工具状况被识别为上车状况和/或下车状况时，释放(103)力矩的产生直至产生最大力矩，以便使转向操纵件(3)变僵；
-当交通工具状况被识别为交通工具(1)的行驶状态时，限制(104)力矩的产生而产生小于所述最大力矩的极限力矩。
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