用于运行机动车的转向系统的方法和装置
阅读说明：本技术 用于运行机动车的转向系统的方法和装置 (Method and device for operating a steering system of a motor vehicle ) 是由 L·施托尔策 Y·斯克利亚连科 C·马特斯 H·弗里克 于 2021-06-09 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于运行机动车的转向系统的方法和装置,该方法用于运行带有机电的转向干预系统(10)的转向系统(1),其带有多个冗余的控制路径(11a,11b),其中,每个控制路径(11a,11b)具有控制单元(12a,12b)、功率单元(13a,13b)和伺服马达的绕组回路(14a,14b),其中,在每个控制单元(12a,12b)中设置有调节参量单元(15a,15b),以便根据输入参量来提供调节参量(S-(a),S-(b)),其中,将所有调节参量单元(15a,15b)的调节参量(S-(a),S-(b))取平均,其中,通过每个控制单元(12a,12b)根据平均的调节参量来提供理论调节参量(S-(a理论),S-(b理论))。(The invention relates to a method and a device for operating a steering system of a motor vehicle, for operating a steering system (1) having an electromechanical steering intervention system (10) with a plurality of redundant control paths (11a,11b), wherein each control path (11a,11b) has a control unit (12a,12b), a power unit (13a,13b) and a winding circuit (14a,14b) of a servomotor, wherein a manipulated variable unit (15a,15b) is provided in each control unit (12a,12b) in order to provide a manipulated variable (S) as a function of an input variable a ,S b ) Wherein all the regulation is referred toRegulating variable (S) of the quantity units (15a,15b) a ,S b ) Averaging, wherein a set control variable (S) is provided by each control unit (12a,12b) as a function of the averaged control variable Theory of a ,S Theory of b )。)
技术领域
本发明涉及机动车，尤其带有用于自动实现转向要求的自动转向系统的机动车。
背景技术
机电的转向系统被应用在机动车中以便产生电动地形成的转向力矩或电动地形成的转向力。这样的转向系统例如用于实施驾驶员辅助功能(例如车道保持辅助)，承担在驾驶操作中(例如在停车转向辅助中)的部分任务或者可在线控转向系统中自主地调整车轮的转向位置。
对于所有这些功能，实施期望的转向要求并且提供以相应的理论调节力矩或相应的理论调节力的形式的理论调节参量(Soll-Stellgroesse)。理论调节参量常常借助于调节器来提供，例如转向位置调节器(Lenkstellungsregler)等。
因为转向系统的按照规定的功能对安全很关键，转向系统完全或部分冗余地来构建。尤其对于线控系统需要完全冗余的构造，因为由于在方向盘与转向的车轮之间缺少机械连接在转向系统失效时对于驾驶员来说不存在备选的干预可能性。
原则上对于转向控制的冗余设计已知两个方案。在主/从方案(Master/Slave-Konzept)中通过主-控制路径(Steuerungspfad)来控制转向系统。附加地设置有冗余的从-控制路径。在主-控制路径失效时从-控制路径承担转向伺服马达(Lenkstellmotor)的操控。在所谓的主/主方案中设置有多个平等的控制路径用于操控多个转向伺服马达或带有多个分开的绕组回路(Wicklungskreis)的一转向伺服马达。虽然在控制路径中的一个失效时仅减小的调节力矩供转向调节运动使用，然而避免完全失效(Totalausfall)。
由文件DE 10 2018 108 597 A1已知一种用于机动车的机电的转向系统的冗余的控制器，其带有主要控制路径和次要控制路径。主要控制路径具有主要计算单元、主要驱动器级(Treiberstufe)和主要功率模块，而次要控制路径相应地具有次要计算单元、次要驱动器级和次要功率模块。功率模块用于操控两个物理上分离的电动机或带有两个绕组组的单个电动机。通过这两个物理上分离的力矩产生器可将转矩施加到同一轴上。附加地经由直接在计算单元之间的信号线路设置有在这两个控制路径之间的通信。
在用于构建转向控制器的主/主方案中，对于一个或多个转向伺服马达的多个绕组回路平等地产生调节信号。这由于在供使用的独立测定的输入信号之间的偏差可导致不同的理论调节参量，其导致在该多个绕组回路中提供不同的调节力矩或不同的调节力。因为在转向系统的定位中相应地考虑两个理论调节参量，绕组回路必要时还可产生相互作用的调节力或调节力矩。如果理论调节参量基于必要时具有积分器份额(Integratoranteil)的调节来产生，那么这尤其适用。在那里在两个控制路径上带有不同符号的细微的调节偏差那么可累积并且如此导致不同指向的调节力矩或调节力。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种改进的用于运行转向系统的方法，其构建有根据主/主方案的控制。尤其应避免相互作用的控制路径。
本发明的目的通过根据本发明的用于运行机动车的转向系统的方法以及通过根据本发明的装置和转向系统来实现。
另外的设计方案在说明书中说明。
根据第一方面设置有用于运行带有机电的转向干预系统的转向系统的方法，其带有多个冗余的控制路径，其中，每个控制路径具有控制单元、功率单元和伺服马达的绕组回路，其中，在每个控制单元中设置有调节参量单元以便根据输入参量来提供调节参量，其中，将所有调节参量单元的调节参量取平均，其中，通过每个控制单元根据平均的控制量来提供理论调节参量。
尤其可将平均的调节参量作为理论调节参量相应传输到相关的控制路径的功率单元处。
在用于转向系统的控制的主/主方案中设置有两个或多于两个平等的控制路径，其相应包括用于提供用于功率单元的理论控制量以将理论控制量转换成相应的马达操控的控制单元以及用于产生相应于理论调节参量的调节力矩或相应于理论调节参量的调节力的绕组回路。绕组回路可安置在一个或多个转向伺服马达中。
由于平等的控制路径的输入参量的偏差，例如由于不同地(也就是说其它时刻、其它传感器)测量的转向位置或转向角、必要时纵向-和横向加速度(根据调节方案)和齿条位置，控制单元可产生不同的理论控制量，其导致不同的通过绕组回路产生的调节力矩/调节力。此外对于级联的调节器在所测量的转向移动速度或转向角速度中的偏差也可以是相关的。
根据控制单元的所执行的功能范围，在两个控制路径中带有不同符号的输入参量的细微的偏差可累积，从而可形成带有不同符号的理论调节参量。调节力矩的总和在此通常是正确的并且相应于所实施的控制功能的目标，然而绕组回路但是在此消耗不必要多的电能，因为其实际的调节力矩/调节力相互作用。由于过度的热应力可负面地影响控制路径的部件的可用性和使用寿命。
因此根据上述方法设置成将多个控制路径的理论调节参量(其在相应的控制单元的输出处被提供)相应提供给其它控制路径。控制路径然后设置相应进行这两个调节参量的取平均并且用于产生相应的调节力矩/调节力。
因此可防止控制路径的相互作用，因为这两个理论调节参量的取平均在数字数据处理的层面上进行而不通过力矩-或力叠加。
尤其地，调节参量单元可相应具有带有积分器份额的调节、尤其转向位置调节，其中，积分器份额相应根据平均的调节参量来运行。此外可利用在理论调节参量与实际调节参量之间的差来影响积分器份额。
尤其地，转向位置调节的积分器份额可导致这两个控制路径的理论调节参量彼此偏离并且如此出现调节参量的不同符号。甚至在两个控制路径中带有不同符号的细微的调节偏差被累积，从而形成增加的带有不同符号的理论调节参量。
由此负面地影响该调节的调节器动态(Reglerdynamik)。通过在积分器份额中考虑平均的理论调节参量，在多个控制单元中执行的调节相互限制并且防止在积分器份额之间的过大的差别和因此理论调节参量的过高的偏差。通过借助于在平均的理论调节参量与每个控制路径的理论调节参量之间的差影响积分器份额来减少该调节的积分器份额。这可减少或避免调节的积分器的所谓的饱和效应(Windup-Effekt)。
通过将平均的理论调节参量作为控制单元的输出来考虑可抵抗理论调节参量的彼此分散(Auseinanderlaufen)，从而通过相应的绕组回路不引起彼此相反的调节力矩或调节力。
可设置成，将在理论调节参量与调节参量之间的差加权。通过设置在每个控制路径中所输出的理论调节参量与平均的理论调节参量的差的加权的反馈(Rueckfuehrung)可调整理论调节参量的取平均对相应的积分器份额的影响。
可设置成，基于事件来控制积分器份额以便实现抗饱和。
这例如可由此来实现，即将积分设置(冻结)到适合的值上并且使积分暂时中止，如果满足以下标准中的一个或多个:
- 超过在理论调节参量之间的一定的偏差；
- 低于一定的调节差以及
- 达到饱和极限。
在积分器重置(Ruecksetzen)之后可将其设置到两个控制路径的积分器份额的平均值上或到偏离于平均值的被预设的值上，以便优化在饱和特性中的动态。
根据一另外的方面设置有用于运行带有机电的转向干预系统的转向系统，其带有多个冗余的控制路径，其中，每个控制路径具有伺服马达的控制单元、功率单元和绕组回路，其中，在每个控制单元中设置有调节参量单元以便根据输入参量来提供调节参量，其中，控制路径构造成将所有调节参量单元的调节参量取平均并且通过每个控制单元根据平均的调节参量来提供理论调节参量。
根据一另外的方面设置有用于使机动车的车轮转向的转向系统，其带有用于引起转向力或转向力矩的一个或多个伺服马达和/或一个或多个绕组回路并且带有上述装置。
附图说明
接下来根据附图来详细阐述实施形式。其中：
图1示出了用于机动车的转向系统的示意图；
图2示出了用于提供转向调节力矩的带有两个控制路径的控制系统的方框图；
图3示出了根据一另外的实施形式的转向控制系统的方框图，其中在调节参量单元中考虑调节参量差；以及
图4示出了根据一另外的实施形式的转向控制系统的方框图，其中在调节参量单元和调节参量的改变的截取(Abgriff)中考虑调节参量差。
具体实施方式
图1以示意图示出了带有机电的转向干预系统10的转向系统1。转向系统1具有转向传动机构3，其具有小齿轮4和齿条5以便将手动地例如经由方向盘6和转向杆7施加的手动转向力矩或手动转向力传递到齿条5上。齿条5与转向的车轮8相联结，以便根据转向杆7的位置使其转向。
转向系统1的机电的转向干预系统10使能够施加电动产生的转向力矩或转向力用于转向支持或用于尤其在自动驾驶中或在自动调车过程(Rangiervorgang)中全自动调整转向位置。
转向干预系统10具有两个(如在示出的实施形式中所示)或多于两个冗余的控制路径11a,11b，其相应具有控制单元12a,12b、功率单元13a,13b以及一个或多个伺服马达的通过功率单元13a,13b操控的绕组回路14a,14b。控制单元12a,12b处于通讯连接中。
绕组回路14a,14b可设置在分开的伺服马达中或相应分离地设置在共同的伺服马达中。在示出的实施例中，两个伺服马达作用到转向杆上以便在那里施加调节力矩。在备选的实施形式中，伺服马达还可直接作用到齿条上并且在那里施加转向力。
功率单元13a,13b用于将通常数字提供的理论调节参量提供成用于绕组回路14a,14b的电操控信号，使得绕组回路将相应的转向力矩提供到转向杆上或将相应的转向力提供到齿条上。
在图2中示意性地示例性示出了图1的转向干预系统10的一实施形式。识别出带有伺服马达的第一控制单元12a、第一功率单元13a和第一绕组回路14a的第一控制路径11a以及带有共同的伺服马达的或单独的伺服马达的第二控制单元12b、第二功率单元13b和第二绕组回路14b的第二控制路径11b。
第一和第二控制单元12a,12b相应提供用于相关的功率单元13a,13b的理论调节参量Sa理论,Sb理论，其是理论调节力或理论调节力矩。
控制单元12a,12b在示出的实施例中具有第一或第二调节参量单元15a,15b，其产生调节参量Sa,Sb，根据调节参量来操控功率单元13a,13b。
现在在取平均环节(Mittelungsglied)16a,16b中将调节参量单元15a,15b的相应提供的第一调节参量Sa与第二调节参量Sb取平均。现在将平均的调节参量作为相应的理论调节参量Sa理论,Sb理论输送给相应的功率单元13a,13b。这使能够减少在理论调节参量Sa理论,Sb理论之间的系统偏差并且尤其避免调节参量Sa,Sb由于在调节参量单元15a,15b中累积的细微的偏差而导致在绕组回路14a,14b中相反地形成调节力或调节力矩。尤其由此避免功率单元13a,13b和绕组回路14a,14b过度发热，因为调节参量Sa,Sb的取平均在软件层面上进行而不通过力矩-或力叠加。
转向干预系统10的一另外的实施形式在图3中示出。在那里在调节参量单元15a,15b中相应实施转向位置调节，其具有至少一个积分器。转向位置调节在此可具有PI调节器或PID调节器并且调节到预设的理论转向位置上。还可应用其它形式的带有积分器份额的调节结构。
在此将平均的调节参量相应输送给差分环节(Differenzglied)17a,17b，以便计算平均的调节参量相对于相应的由相应的调节参量单元15a,15b产生的调节参量Sa,Sb的差并且将该调节参量差输送给在调节参量单元15a,15b中执行的调节的积分器或在那里进行考虑。对此将平均的调节参量Sa,Sb和每个调节路径的平均的调节参量彼此相减并且给积分器份额加载。以该方式可仅以相应的差分环节17a,17b中的偏差来加载实施在相应的调节参量单元15a,15b中的调节的积分器份额。这使能够将相应于两个由控制单元输出的理论调节参量Sa理论,Sb理论的偏差产生的差补偿积分器份额。由此有效防止积分器份额的饱和。
可设置成，基于事件来控制积分器份额以便实现抗饱和。对此可将积分设置(冻结)到适合的值上并且将积分暂时中止，如果满足以下标准中的一个或多个:
- 超过在理论调节参量之间的一定的偏差；
- 低于一定的调节差以及
- 达到饱和极限。
在积分器重置之后可将其设置到两个控制路径的积分器份额的平均值上或到偏离于该平均值的被预设的值上，以便优化在饱和特性中的动态。
此外通过该变体一方面防止积分器份额彼此分散并且出现遗留的偏差(其例如由转向位置调节的比例份额(Proportionalanteil)引起)，另一方面可通过取平均来减少理论调节参量。
必要时可使平均的调节参量相对于相应的由相应的调节参量单元15a,15b实际产生的调节参量Sa,Sb的差设有权重，以便如此可调整对积分器份额的影响。
备选地，如在图4的方框电路图的转向干预系统10中所示，为了操控功率单元13a,13b，可使用由相应的控制单元12a,12b直接输出的调节参量Sa,Sb，因为该输出在考虑转向位置调节的积分器份额的情况下直接基于该调节输出(Regelungsausgang)。即不将平均的调节参量用于操控功率单元13a,13b，而是直接应用调节参量Sa,Sb，其如上所述基于平均的调节参量计算积分器份额。这减少在相应的控制单元的调节回路内的运行时间，因为该取平均相应于一种过滤。
附图标记清单
1 转向系统
3 转向传动机构
4 小齿轮
5 齿条
6 方向盘
7 转向杆
8 转向的车轮
10 机电的转向干预系统
11a,11b 第一和第二控制路径
12a,12b 第一和第二控制单元
13a,13b 第一和第二功率单元
14a,14b 绕组回路
15a,15b 第一和第二调节参量单元
16a,16b 取平均环节
17a,17b 差分环节 Sa理论,Sb理论 理论调节参量
Sa,Sb 调节参量。
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