为包括有冗余设计的控制装置的机动车辆的机电转向系统提供转向辅助的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于为机动车辆的机电转向系统提供转向辅助的方法，该机电转向系统包括具有主控制路径(130)和次级控制路径(140)的冗余控制单元(13)，其中，主控制路径(130)具有主计算单元(133)、主驱动器级(135)和主功率模块(136)，并且次级控制路径(140)具有次级计算单元(143)、次级驱动器级(145)和次级功率模块(146)，并且该方法包括以下步骤：检测由驾驶员引入的转向扭矩(111)；在无错误的情况下，根据由驾驶员引入的转向扭矩(111)，在所述主计算单元(133)中计算主马达目标扭矩和次级马达目标扭矩；将主目标马达扭矩传递至主计算单元(133)的主马达控制器(138)，并且在主马达控制器(138)中确定用于操作主电动马达(91)或电动马达(9)的主绕组的主马达电流；以及，借助于信号线(150)将次级目标马达扭矩从主计算单元(133)传递至次级计算单元(143)的次级马达控制器(148)，并且在次级计算单元(143)的次级马达控制器(148)中确定用于操作次级电动马达(92)或电动马达(9)的次级绕组的次级马达电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】为包括有冗余设计的控制装置的机动车辆的机电转向系统提供转向辅助的方法
本专利技术涉及用于为具有权利要求1的前序部分的特征的机动车辆的机电转向系统提供转向辅助的方法，以及具有能够执行该方法的控制装置的机动车辆的机电转向系统。
技术介绍
当前可用的EPS系统被设计为“故障沉默”，即，如果检测到故障(在数据处理系统或电力电子器件中)，则将关闭动力转向系统的辅助，以避免发生不期望的状况、比如方向盘锁死。这种方法不适用于自动驾驶或半自动驾驶。在自动驾驶模式中，机动车辆可以使用驾驶员辅助系统的各种传感器来检测机动车辆的环境，并且可以通过设置预定值来完全自动地控制机动车辆。另一方面，在半自动驾驶模式中，驾驶员辅助系统通过指定预定转向角来自动转向。例如，半自动停车过程就是这种情况。在这种情况下，驾驶员辅助系统负责机动车辆的转向，驾驶员操作加速踏板和制动器。例如，对于自动驾驶，需要汽车安全完整性等级(ASIL)质量标准，以确保一定程度的可靠性或转向可用性。为了满足半自动和自动驾驶的这些更高的安全性要求，提出了冗余的概念。公开文献DE102015104850A1公开了一种冗余概念，其具有第一部分驱动器和第二部分驱动器，该第一部分驱动器具有第一控制电子器件、第一中间电路、第一功率放大器以及马达的第一绕组，该第二部分驱动器具有第二控制电子器件、第二中间电路、第二功率放大器以及马达的第二绕组，其中，在第一控制电子器件与第二控制电子器件之间、第一中间电路与第二中间电路之间、第一功率放大器与第二功率放大器之间以及第一绕组与第二绕组之间存在电流阻断。电流阻断确保了各个驱动器的最大可能独立性。这确保了缺陷不会在冗余驱动器的几个部分驱动器中传播并因此在尽管存在冗余的情况下仍导致电动转向系统的功能完全丧失。部分驱动器之间的借助于车辆总线的通信是昂贵的。EP2778021描述了用于产生和验证在动力转向系统中使用的输出指令的方法，其中，提供了主处理路径和次级处理路径，并且次级处理路径形成备用水准。在主处理路径中检测到故障的情况下，次级处理路径负责处理和提供输出指令。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出用于为机动车辆的机电转向系统提供转向辅助的方法，利用该方法，即使在发生故障的情况下也能够确保转向辅助。该目的将通过具有权利要求1的特征的、为机动车辆的机电转向系统提供转向辅助的方法以及能够实施上述方法的用于机动车辆的机电转向系统来实现。在从属权利要求中提到了本专利技术的有利的进一步改进方案。因此，提供了为机动车辆的机电转向系统提供转向辅助的方法，其中，转向系统包括：转向小齿轮，该转向小齿轮连接至下转向轴，该转向小齿轮接合能够在壳体中沿纵向轴线移动的齿条，以使车轮转向；至少两个电动马达或具有至少两个用于转向辅助的绕组的一个电动马达；扭矩传感器，该扭矩传感器布置在连接至方向盘的上转向轴与下转向轴之间；以及电子控制单元，该电子控制单元用于计算转向辅助。电子控制单元具有冗余控制装置，该冗余控制装置具有主控制路径和次级控制路径。主控制路径具有主计算单元、主栅极驱动器模块以及主功率模块，次级控制路径具有次级计算单元、次级栅极驱动器模块和次级功率模块。该方法包括以下步骤：使用扭矩传感器来检测由驾驶员施加的转向扭矩，在无故障的情况下，根据由驾驶员施加的转向扭矩和其他输入变量，在主计算单元中计算主马达目标扭矩和次级马达目标扭矩，将主马达目标扭矩传递至主计算单元的主马达控制器，在主马达控制器中确定用于操作主电动马达或电动马达的主绕组的主马达电流，借助于信号线将次级马达目标扭矩从主计算单元传递至次级计算单元的次级马达控制器，在次级计算单元的马达控制器中确定用于操作次级电动马达或电动马达的次级绕组的次级马达电流。即使在控制路径的硬件部件出现故障或软件出现故障的情况下，控制装置的冗余结构也可以提供转向辅助。通过计算单元之间的信号线可以使冗余控制装置保持成本效益。冗余概念实现了高度自动化和自动驾驶过程所需的安全性。术语“主”和“次级”并不意味着模块必定是不同的，或者具有不同的优先级或对错误的敏感性。它们既可以是相同的，也可以是不同的。经由信号线的通信优选地经由串行外围接口(SPI)或通用异步接收器发送器(UART)来实施。优选地，该方法还具有以下步骤：通过故障的控制路径来检测控制路径中的一个控制路径中的故障状态，关闭故障的控制路径的转向辅助。在优选实施方式中，在控制路径中的一个控制路径出现故障的状态下，该故障控制路径停止经由信号线与无故障计算单元的通信。由于通信的缺失，无故障的控制路径会检测故障状态。这意味着可以省略对控制路径的状态的主动监控。有利地，该方法还具有下述步骤：如果主控制路径出现故障，则通过主电动马达或电动马达的主绕组关闭转向辅助，根据由驾驶员施加的转向扭矩和其他输入变量，在次级计算单元中计算次级马达目标扭矩，将次级马达目标扭矩传递到次级计算单元的次级马达控制器，在次级计算单元的所述马达控制器中确定用于操作次级电动马达或电动马达的次级绕组的次级马达电流。仅在这种情况下，次级计算单元才执行转向算法以确定目标马达扭矩。特别地，由于成本原因可能是有利的是，主计算单元(133)连接至主机动车辆总线，其中，次级计算单元经由主机动车辆总线借助于存在于主计算单元与次级计算单元之间的信号线与机动车辆通信。然而，为了增加冗余而可能的是，主控制路径连接至主机动车辆总线，并且次级控制路径连接至与主机动车辆总线分开的次级机动车辆总线。优选地，其他输入变量包括以下变量中的至少一个变量：车辆速度、借助于转子位置传感器测量的瞬时转子位置、在相绕组中的测得电流值。为了增加冗余，主控制路径和次级控制路径可以各自具有连接至电源的集成电路，该集成电路对转子位置传感器和相应的计算单元进行电流监控。优选地，主要控制路径和次要控制路径各自具有外部电源。如果次级计算单元被设计为比主计算单元功率更低，则在成本原因方面可能是有利的。优选地，主计算单元和次级计算单元是MCU。在集成电路是SBC的情况下可能是有利的。此外，提供了用于机动车辆的机电转向系统，该机电转向系统具有：转向小齿轮，该转向小齿轮连接至下转向轴，该转向小齿轮与在壳体中安装成能够沿纵向轴线移动的齿条接合，以用于使轮转向；至少一个电动马达，所述至少一个电动马达用于转向辅助；扭矩传感器，该扭矩传感器布置在连接至方向盘的上转向轴与下转向轴之间，并且该扭矩传感器用于检测由驾驶员引入的扭矩；以及电子控制单元，该电子控制单元用于计算转向辅助，该电子控制单元具有设计成实施上述方法的冗余控制装置。附图说明下面根据附图描述本专利技术的示例性实施方式。相同的部件或具有相同功能的部件具有相同的附图标记。在附图中：图1：示出了机电动力转向系统的示意图，以及图2：示出了机电动力转向系统的控制单元的框图。具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于为机动车辆的机电转向系统提供转向辅助的方法，所述机电转向系统具有：转向小齿轮(5)，所述转向小齿轮(5)连接至下转向轴(4)，所述转向小齿轮(5)与在壳体中安装成能够沿纵向轴线移动的齿条(6)接合，以用于使轮(8)转向；至少两个电动马达(91、92)或带有至少两个用于转向辅助的绕组的一个电动马达(9)；扭矩传感器(11)，所述扭矩传感器(11)布置在连接至方向盘的上转向轴(3)与所述下转向轴(4)之间；以及电子控制单元(12)，所述电子控制单元(12)用于计算所述转向辅助，其中，所述电子控制单元(12)包括具有主控制路径(130)和次级控制路径(140)的冗余控制装置(13)，其特征在于，所述主控制路径(130)具有主计算单元(133)、主栅极驱动器模块(135)以及主功率模块(136)，并且所述次级控制路径(140)具有次级计算单元(143)、次级栅极驱动器模块(145)以及次级功率模块(146)，并且所述方法具有以下步骤：/n使用所述扭矩传感器(11)来检测由驾驶员施加的转向扭矩(111)，/n在无故障的情况下，根据由所述驾驶员施加的所述转向扭矩(111)和其他输入变量，在所述主计算单元(133)中计算主马达目标扭矩和次级马达目标扭矩，/n将所述主马达目标扭矩传递至所述主计算单元(133)的主马达控制器(138)，/n在所述主马达控制器(138)中确定用于操作主电动马达(91)或所述电动马达(9)的主绕组的主马达电流，/n借助于信号线(150)将所述次级马达目标扭矩从所述主计算单元(133)传递至所述次级计算单元(143)的次级马达控制器(148)，/n在所述次级计算单元(143)的所述次级马达控制器(148)中确定用于次级电动马达(92)或所述电动马达(9)的次级绕组的操作的次级马达电流。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180212 DE 102018103082.71.一种用于为机动车辆的机电转向系统提供转向辅助的方法，所述机电转向系统具有：转向小齿轮(5)，所述转向小齿轮(5)连接至下转向轴(4)，所述转向小齿轮(5)与在壳体中安装成能够沿纵向轴线移动的齿条(6)接合，以用于使轮(8)转向；至少两个电动马达(91、92)或带有至少两个用于转向辅助的绕组的一个电动马达(9)；扭矩传感器(11)，所述扭矩传感器(11)布置在连接至方向盘的上转向轴(3)与所述下转向轴(4)之间；以及电子控制单元(12)，所述电子控制单元(12)用于计算所述转向辅助，其中，所述电子控制单元(12)包括具有主控制路径(130)和次级控制路径(140)的冗余控制装置(13)，其特征在于，所述主控制路径(130)具有主计算单元(133)、主栅极驱动器模块(135)以及主功率模块(136)，并且所述次级控制路径(140)具有次级计算单元(143)、次级栅极驱动器模块(145)以及次级功率模块(146)，并且所述方法具有以下步骤：
使用所述扭矩传感器(11)来检测由驾驶员施加的转向扭矩(111)，
在无故障的情况下，根据由所述驾驶员施加的所述转向扭矩(111)和其他输入变量，在所述主计算单元(133)中计算主马达目标扭矩和次级马达目标扭矩，
将所述主马达目标扭矩传递至所述主计算单元(133)的主马达控制器(138)，
在所述主马达控制器(138)中确定用于操作主电动马达(91)或所述电动马达(9)的主绕组的主马达电流，
借助于信号线(150)将所述次级马达目标扭矩从所述主计算单元(133)传递至所述次级计算单元(143)的次级马达控制器(148)，
在所述次级计算单元(143)的所述次级马达控制器(148)中确定用于次级电动马达(92)或所述电动马达(9)的次级绕组的操作的次级马达电流。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还具有以下步骤：
通过故障的所述控制路径(130、140)来检测所述控制路径(130、140)中的一个控制路径中的故障状态，
关闭故障的所述控制路径(133、143)的所述转向辅助。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述控制路径(130、140)中的一个控制路径处于故障状态时，故障的所述控制路径(130、140)停止与无故障的所述计算单元(133、143)通过所述信号线(150)的通信，并且无故障的所述控制路径(130、140)基于丢失的所述通信来检测所述故障状态。


4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还具有以下步骤：
如果所述主控制路径(130)出现故障，则通过所述主电动马达(91)或所述电动马达(9)的所述主绕组关闭所述转向辅助，
根据由所述驾驶员施加的所述转向扭矩(111)和其他输入变量，在所述次级计算单元(143)中计算所述次级...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德拉什·巴洛格，盖尔盖伊·霍尔瓦特，陶马什·瓦尔加，盖尔盖伊·平特，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯普利斯坦股份公司，蒂森克虏伯股份公司，
类型：发明
国别省市：列支敦士登;LI