用于操作具有电动辅助转向系统的机动车辆的方法与流程

本发明涉及一种用于操作具有电动辅助转向系统的机动车辆的方法。此外，本发明包括用于执行这种方法的计算机程序产品和控制器、具有这种控制器的电动辅助转向系统和具有这种电动辅助转向系统的机动车辆。

背景技术：

现代机动车辆(例如乘用车)拥有多个驾驶员辅助系统。高级驾驶员辅助系统(德文fas，fahrerassistenzsystem；英文adas，advanceddriverassistancesystems)是机动车辆中的电子辅助设备，用于在特定驾驶情况下辅助驾驶员。在这里，往往存在安全方面和提高驾驶舒适性的前景。这种驾驶员辅助系统涉及部分自主地或自主地机动车辆的驱动(例如气体、制动)、控制(例如停车转向辅助)或信号装置方面。

电动辅助转向系统是电动助力转向系统，其通常在驾驶员施加转向力矩时工作。电动辅助转向的电驱动的显著优点在于，转向可以自适应地设计并且还通过驾驶员辅助系统承载。转向系统还可以用作进一步驾驶员辅助任务的执行器(例如电子稳定程序espii的自动转向干预、停车和车道保持辅助等)。

在操作中，电动辅助转向通过测量由驾驶员施加的扭矩并通过致动器(例如，诸如伺服马达的马达)将其放大来辅助驾驶员转向。作为所有可能的辅助形式的例子的这种马达，一方面提供提高的舒适性，另一方面，它用于实现附加功能，例如车道保持辅助。在任何情况下，马达的扭矩要求直接影响机动车辆的转向行为并因此影响驾驶员。这种电动转向系统的常规辅助可以在更广泛的意义上作为驾驶员辅助功能来理解。因此，这里描述的本发明对于驾驶员转向力矩的辅助也是有效的。

由于驾驶员辅助系统依赖于传感器数据和正确的执行，因此不能完全排除错误。出于安全原因，如有必要，对于马达的扭矩要求可能受到限制。这可以通过例如单独限制每个功能或者总体限制所有功能来完成。

然而，这些方案还可能在完全没有错误并因此不需要限制的情况下错误地限制扭矩从而对驾驶员辅助系统的“常规功能”或“良好功能”产生不利影响。在这些情况下，限制功能会错误地判断驾驶情况。

已知的限制功能将驾驶员辅助系统所要求的转向力矩的幅度和/或速率限制为较小的值。但是，这会严重限制这些驾驶员辅助系统的权限。de102014201107a1公开了一种方法，其中将当前转向角速度与驾驶员手动力矩允许的范围进行比较，以防止不期望的驾驶员辅助要求。特别地，也可以通过预先引入系统的能量来施加高的转向角速度。通过轮胎恢复力，特别是在提高车辆速度和动态操纵的情况下，因此导致方向盘中间位置方向上的高转向角速度，同时具有低驾驶员手动力矩。已知方案在这种情况下检测到违反条件或必须进行参数化，使得不再出现对这些特殊的操纵的违反，然而，这可能导致不再以足够的形式保证实际的安全功能。

因此，本发明的目的是示出这样的方法，其中可以避免上述条件的错误。

技术实现要素：

本发明的目的通过一种用于操作具有电动辅助转向系统的机动车辆的方法来实现，其步骤如下：

-确定机动车辆的转向角速度；

-确定由机动车辆的驾驶员施加的驾驶员手动力矩变化；

-评估至少转向角速度和驾驶员手动力矩变化，以确定驾驶员手动力矩变化和转向角速度是否不相关；和

-当驾驶员手动力矩变化和转向角速度不相关时输出错误信号。

假设每个所期望的、重要的车辆响应都是由驾驶员发起的。

对于错误信号可以采取各种措施。例如，如果设置了错误信号，则用于驾驶员辅助功能的允许的绝对转向力矩幅度可以在0的方向上减小。但是，也可以采取其它措施来保持安全功能的效果。此外，当错误信号不再存在时，驾驶员辅助功能的允许的绝对转向力矩幅度可以增加到取决于速度的最大值。此外，驾驶员辅助功能所要求的转向力矩可以限制为允许的转向力矩幅度。

这里描述的方法的优点在于限制主要基于驾驶员的转向期望。没有必要预先准备和分类与驾驶员手动力矩相关的转向角速度的可能情况。只关注驾驶员是否想要在与当前方向盘运动不同的方向上转向。因此，在由驾驶员启动或由轮胎的恢复力引起的快速转向运动期间，有错误的违规检测的数量显著减少。可能的功能可用性显著增加，驾驶员辅助系统可以更有效地工作。另外，与de102014201107a1中描述的方法相比，通过减少数量的参数简化了校准，这导致成本节省。

同时，驾驶员期望检测不会在发生错误情况时降低安全性。不活动检测还可以确保在驾驶员疏忽的时候，最大允许转向角速度降低到一定水平，从而在错误情况下提供驾驶员足够的反应时间。

最后，执行驾驶员手动力矩变化和转向角速度的相关性测试。因此，驾驶员手动力矩变化和转向角速度可以以特别简单的方式彼此关联和评估。

根据一个实施例，为了确定驾驶员手动力矩变化和转向角速度是否不相关，确定并比较驾驶员手动力矩变化的方向和转向角速度的方向，并且当驾驶员手动力矩变化的方向和转向角速度的方向不相同时，推断驾驶员手动力矩变化和转向角速度是不相关的。例如，在第一方向上的驾驶员手动力矩变化的方向可以由变量的值1表示，并且在与第一方向相反的第二方向上的由变量的值-1表示，而第一方向上的转向角速度的方向由变量的值1表示，并且在与第一方向相反的第二方向上的由变量的值-1表示。因此，可以通过特定的相应方向的简单逻辑关联来确定驾驶员手动力矩变化和转向角速度是否相关。如果它们指向不同的方向，则设置错误信号。

根据另一实施例，为了确定由机动车辆的驾驶员施加的驾驶员手动力矩变化，仅使用大于阈值的驾驶员手动力矩变化的驾驶员手动力矩变化值。因此，可以以简单的方式形成死区，由此确保在0附近对称的驾驶员手动力矩变化值的规定幅度保持不被考虑并且不能破坏进一步的分析。

根据另一实施例，检测表示驾驶员的驾驶员活动的值，并且当代表驾驶员的驾驶员活动的值小于极限值时，改变用于驾驶员手动力矩变化死区的阈值。因此，可以以特别简单的方式考虑不活动的驾驶员，即不主动转向或释放的方向盘的驾驶员。

根据另一实施例，仅使用大于阈值的转向角速度的转向角速度值来确定机动车辆的转向角速度。因此可以以简单的方式形成死区，由此确保在0附近对称的转向角速度值的限定幅度保持不被考虑并且不能破坏进一步的分析。

根据另一实施例，检测表示驾驶员的驾驶员活动的值，并且如果代表驾驶员的驾驶员活动的值小于极限值，则改变用于转向角速度的死区的阈值。因此，可以以特别简单的方式考虑不活动的驾驶员，即不转向或释放方向盘的驾驶员。

根据另一实施例，在存在错误信号的情况下减小驾驶员辅助功能所要求的转向扭矩的允许极限。因此，在发生错误的情况下，减少转向干预，从而提高了安全性。根据另一实施例，驾驶员辅助功能所要求的转向力矩的最大极限的减小根据预定的函数进行。例如，可以使用具有各种构造的斜坡函数(例如恒定的、随时间线性增加的、随时间平方地增加的或者取决于车辆动力学形成的函数)。此外，斜坡函数可以从最大可用扭矩或当前极限向目标值通过低通阶跃函数形成。

根据另一实施例，当未设置错误信号时，驾驶员辅助功能所要求的转向扭矩的允许极限根据预定的函数增加到最大值。例如，也可以使用具有各种构造的斜坡函数(例如恒定的、随时间线性增加的、随时间平方地增加的或者取决于车辆动力学形成的函数)。此外，斜坡函数可以从最大可用扭矩或当前极限向目标值通过低通阶跃函数形成。

根据另一实施例，允许极限的最大值由用于车辆的可设置的值表示。在有利的实施例中，该值可以取决于车辆速度采用不同的值。

根据另一实施例，检测表示驾驶员的驾驶员活动的值，并且如果代表驾驶员的驾驶员活动的值小于阈值并且机动车辆的转向角速度大于极限值，推断为错误情况。因此，特别考虑这样的情况，其中驾驶员没有注意并且至少没有主动向方向盘施加旋转或转向力矩。换句话说，这些情况被视为错误情况，其中在没有驾驶员的方向盘操作的情况下存在突然的转向偏转。

此外，本发明包括用于执行这种方法的计算机程序产品和控制器、具有这种控制器的电动辅助转向系统和具有这种电动辅助转向系统的机动车辆。

附图说明

现在将参考附图解释本发明。在图中：

图1示出了用于机动车辆的电动辅助转向系统的示意图。

图2示出了根据图1所示的第一示例性实施例的电动辅助转向系统的操作的方法流程的示意图。

图3示出了根据图1所示的第二示例性实施例的电动辅助转向系统的操作的方法流程的示意图。

图4示出了图2和3中所示的方法流程的用于进一步的错误处理的进一步步骤的示意图。

具体实施方式

首先参考图1。

所示出的是机动车辆2(例如乘用车)的电动辅助转向系统4，该机动车辆具有机动车辆2的车轮10a、10b，在本实施例中可转向的左右前轮可以以转向角δ加载。电动辅助转向系统4是在转向运动发生时有效的电动助力转向系统。

在本示例性实施例中，电动辅助转向系统4具有转向力矩传感器8、电动马达12和控制器14。

在本实施例中，电动马达12(程序控制的电动伺服马达)通过转动方向盘6来辅助和承载控制驾驶员的转向力矩。

利用转向力矩传感器8，可以检测驾驶员手动力矩fhm(fahrerhandmoment)。驾驶员手动力矩fhm是由机动车辆2的驾驶员施加并实施到方向盘6的扭矩。

在本示例性实施例中，控制器14被设计成在分析驾驶员力矩实际值的同时确定辅助力矩目标值并且从辅助力矩目标值提供用于致动电动马达12的伺服力矩。此外，控制器14被设计成适于接收至少一个驾驶员辅助功能的转向力矩要求，或者根据输入的信号计算并相应地改变电动马达12的控制。

电动辅助转向系统4例如可以设计为eps或epas(eps：电动力转向electricpowersteering，epas：电动力辅助转向electricpowerassistedsteering)系统，其中电动马达12辅助并承载驾驶员的转向力矩。

在以机动车辆2行驶的期间，也可以通过预先引入系统的能量来施加高转向角速度。因此，轮胎10a、10b的恢复力，特别是随着增加的车辆速度和动态操纵，导致方向盘中心位置方向上的高转向角速度lwg(lenkwinkelgeschwindigkeit)，以及同时低驾驶员手动力矩fhm。

这可以被控制器14解释为错误，结果是安全功能被禁用并因此不可用。

为了避免这种上述条件的错误检测，在本实施例中，控制器14被设计成确定机动车辆2的转向角速度lwg及由机动车辆2的驾驶员施加的驾驶员手动力矩变化fma该驾驶员手动力矩变化对应于驾驶员手动扭矩fhm的导数。为了执行下面描述的这些任务，控制器14可以包括硬件和/或软件组件。

为了在发生错误时设置错误信号fs，控制器14检查驾驶员手动力矩变化fma和转向角速度lwg是否在方向上相关或不相关。

假设每个重要的车辆响应都是由驾驶员发起的。

控制器14被设计为确定并比较驾驶员手动力矩变化fma的方向和转向角速度lwg的方向。当驾驶员手动力矩变化fma的方向和转向角速度lwg的方向不相同时，推断为驾驶员的手扭矩变化fma和转向角速度lwg不相关。

当为第一方向分配逻辑值1和为与第一方向相反的第二方向分配逻辑值-1时，如果转向角变化的方向和驾驶员手动力矩变化的方向具有相同的逻辑值，则转向角变化(即转向角速度lwg的符号)与驾驶员手动力矩fhm的变化率(也就是驾驶员手动力矩变化fma)相关。当转向角或驾驶员手动力矩没有变化，即转向角速度或驾驶员手动力矩变化为0时，逻辑值0也分配给相应的方向。

当满足以下条件时，确实存在错误：

sgn(dδ/dt)*sgn(dfhm/dt)＝-1时。

在本示例性实施例中，为了增加鲁棒性并排除错误检测，控制器14被设计为对转向角速度lwg和驾驶员手动力矩fhm例如利用一阶低通进行滤波。

为了进一步提高鲁棒性，控制器14被设计成使用死区。由此对于驾驶员手动力矩fhm和转向角速度lwg的在0附近对称的范围被排除在进一步的评估之外。

例如，可以仅考虑驾驶员手动力矩fhm和转向角速度lwg的变化率高于可设定的或固定的阈值。

为此目的，在本示例性实施例中，控制器14被设计成仅使用驾驶员手动力矩变化值来确定由机动车辆2的驾驶员施加的驾驶员手动力矩变化fma并且仅使用大于相应阈值的转向角速度值来确定机动车辆2的转向角速度lwg，以便从评估中排除预定范围的值。

此外，本实施例中的控制器14具有用于驾驶员的不活动检测的功能。驾驶员的不活动检测功能检测驾驶员是否在某个预定时间段内没有进行任何显著的转向干预，或者驾驶员引入系统的手动力矩是否在特定时间内低于某个预定极限值。

在替代实施例中，控制器14还被设计以在驾驶员被检测为不活动(fia＝1)并且转向角速度lwg已经超过预定极限值gw(grenzwert)时，推断为错误情况。该极限值gw可以根据机动车辆2的速度或其它车辆状态相关变量来确定。

fia＝1&dδ/dt＞gw-＞fs＝1

用于驾驶员的不活动检测的功能可以被设计成在特定的可设定的时间段内评估驾驶员手动力矩fhm的曲线，从而推断驾驶员的不活动。

如果控制器14检测到错误情况，则控制器14随后在每个执行步骤中例如以在0方向上以规定的斜坡函数从规定的最大值(最大极限)开始减小当前可用的驾驶员辅助功能的扭矩(当前极限)。最大可用扭矩(最大极限)可主要由速度v和可能的其它变量确定，以描述机动车辆2的车辆状况。然而，与本实施例不同，可以针对错误情况的存在执行其它措施。

可以使用具有各种构造的斜坡函数(例如恒定的、随时间线性增加的、随时间平方地增加的或者取决于车辆动力学形成的函数)。此外，斜坡函数可以从最大可用扭矩或当前极限向目标值通过低通阶跃函数形成。

此外，斜坡函数的起始值可以从可用扭矩或最大极限提前到当前要求的扭矩。在有利的实施例中，来自当前极限和所要求的扭矩的最小绝对值用作斜坡函数的起始值。

另一方面，如果没有错误情况并且当前极限低于最大极限，则通过斜坡函数确定返回率，通过该返回率将当前极限返回到最大极限。为了确定返回率，可以应用与错误情况相同的方法。

最后，控制器14被设计为将驾驶员辅助功能的所要求的扭矩对称地限制到当前计算的极限。

参考图2，现在将解释根据第一示例性实施例的图1中示出的电动辅助转向系统4的操作的方法流程。

在第一步骤s1000中，开始该方法。方法的开始可以以预定的、固定的或可设定的采样率循环地实施。

在进一步的步骤s1010中，由控制器14读取测量值。此外，可以读取表示关于车辆状态的信息的测量值，例如其速度v、纵向和横向加速度和/或横摆率以及内部的转向测量值(例如转向角δ、转向速度和/或驾驶员手动力矩fhm)。在本示例性实施例中，控制器14读取表示机动车辆2的速度v、转向角速度lwg和驾驶员手动力矩fhm的测量值。

在进一步的步骤s1020中，检查驾驶员手动力矩变化fma是否存在。如果驾驶员手动力矩fhm的导数，即驾驶员手动力矩变化fma，不被控制器14读取，则执行步骤s1030和s1040，从而在利用一阶低通滤波器对驾驶员手动力矩fhm进行滤波(在步骤s1030中)并且在通过例如数值微分(在步骤s1040中)之后确定驾驶员手动力矩变化fma。否则，方法进入步骤s1050。

在本示例性实施例中，在进一步的步骤s1050中提供利用另外的滤波器的进一步信号精加工。但是，如果存在相应的信号质量，则也可以省略该步骤。

此外，在本实施例中，在进一步的步骤s1060中，进行驾驶员活动的确定。为此目的，评估现有的测量值，特别是驾驶员手动力矩fhm和/或驾驶员手动力矩变化fma，以便确定驾驶员是否主动地影响车辆事件或者他是否相对地不活动。

驾驶员不活动检测功能针对不活动的驾驶员为信号fia(fahrer--flag)提供逻辑1，针对活动的驾驶员为信号fia提供逻辑0。在该方法的另一有利实施例中，信号fia还可以采用0和1之间的值，以便确保为后续步骤选择的参数的平滑过渡。

在进一步的步骤s1070中，特别地以使用信号fia选择用于后续测试的参数。在进一步的步骤s1080中，测量值(例如驾驶员手动力矩变化fma和转向角速度lwg的测量值)的范围被排除在进一步评估之外。为此目的，在本实施例中使用死区以将在0附近对称的区域排除。

在进一步的步骤s1090中，分别确定驾驶员手动力矩变化fma和转向角速度lwg的方向，并且如已经说明的那样分配相应的符号。

在进一步的步骤s1100中，分析所分配的符号，即，检查符号或方向是否相同或不相同。

如果步骤s1100中的检查显示符号或方向不同，则违反该评判标准，并且在进一步的步骤s1110中，将错误信号(例如以错误标志fs的形式)设置值为逻辑1。另一方面，如果没有违反评判标准，则在步骤s1120中将错误信号(例如以错误标志fs的形式)设置值为逻辑0。

在进一步的步骤s1130中，进行向错误处理的方法的过渡，这将在后面参考图4进行说明。

偏离本实施例，步骤s1000至s1130的顺序可以不同。例如可以颠倒各个步骤、步骤组或值。此外，还可以提供单独或多个步骤时间相同地，即同时地进行。

参考图3，现在将根据第二示例性实施例说明图1中所示的电动辅助转向系统4的操作的进一步的方法流程。

步骤s2000至s2060和步骤s2080至s2130对应于第一实施例的方法流程的步骤s1000至s1060和s1080至s1030。

换句话说，根据第二实施例的方法与根据第一实施例的方法的不同之处在于步骤s2070以及进一步的步骤s2140至s2160。

在下一步骤s2070中，检查驾驶员是否不活动。如果已经确定驾驶员是活动的(fia＝0)，则该方法继续执行图2中已经说明的步骤。否则(fia＝1)，则方法进行到步骤s2140。

如果驾驶员不活动(fia＝1)，则在步骤s2140中开始检查转向角速度lwg。

在进一步的步骤s2150中，将转向角速度lwg与极限值gw进行比较，即，检查转向角速度lwg是否高于极限值gw。

当绝对转向角速度lwg低于极限值gw时，在进一步的步骤s2160中，将错误信号(例如以错误标志fs的形式)设置值为逻辑0，否则在步骤s2110中将错误信号(例如以错误标志的形式)设置值为逻辑1。

在进一步的步骤s2130中，进行向用于错误处理的方法的过渡，这将在后面参考图4进行说明。

偏离本实施例，步骤s2000至s2160的顺序可以不同。例如可以颠倒各个步骤、步骤组或值。此外，还可以提供单独或多个步骤时间相同地，即同时地进行。

现在参考图4。

在第一步骤s3000中，开始该方法。方法的开始可以以预定的、固定的或可设定的采样率循环地实施。然而，通常，在每次调用图2或图3的方法之后，执行该方法。

在进一步的步骤s3010中，检查是否存在错误情况，即，检查错误信号fs(fehlersignal)是否被设置值为逻辑1。如果存在错误情况，则方法进行到步骤s3020和s3030。否则，该方法进行到步骤s3040以及后续步骤。

如果存在错误情况，则在进一步的步骤s3020中，确定力矩权限根据斜坡函数以何种速率r或线性斜率减小。速率r可以具有恒定值，或者，速率r可以根据自错误情况发生以来的时间、机动车辆2的速度v、转向角速度lwg、驾驶员手动力矩率、横摆率、横向加速度或这些值的组合来确定。

在进一步的步骤s3030中，当前的扭矩极限dml(drehmomentlimit)开始以在步骤s3020中规定斜坡函数的参数(即速率r)从当前的扭矩极限dml减小。

另一方面，如果没有错误情况，则在进一步的步骤s3040中根据机动车辆2的速度v确定最大极限ml。可以考虑车辆状况的可能的进一步测量值。

在进一步的步骤s3050中，检查当前扭矩极限dml是否低于先前确定的最大极限ml。如果是，则方法进行到步骤s3060，否则进行到步骤s3080。

在步骤s3060中，确定用以返回最大值的速率r。速率r可以具有恒定值，或者，速率r可以根据错误情况不再存在以来的时间、机动车辆2的速度v、转向角速度lwg、驾驶员手动力矩率、横摆率、横向加速度或这些值的组合来确定。

在进一步的步骤s3070中，利用步骤s3080中定义的斜坡函数的参数，即速率r，从当前的扭矩极限dml开始增加其值，然而永不会高于最大极限ml。

另一方面，如果当前的扭矩极限dml大于或等于最大极限ml，则在进一步的步骤s3080中，将当前的扭矩极限dml设定到最大极限ml的值。在所有描述的分支的情况下，该方法以步骤s3090结束。

偏离本实施例，步骤s3000至s3090的顺序可以不同。例如可以颠倒各个步骤、步骤组或值。此外，还可以提供单独或多个步骤时间相同地，即同时地进行。

在此处未示出的进一步的步骤中，驾驶员辅助功能所要求的转向力矩在当前的扭矩极限dml的量方面受到限制，但在其方向上不受限制，或者其符号可改变。

这里描述的方法的优点在于限制主要基于驾驶员的转向期望。没有必要预先准备和分类与驾驶员手动力矩fhm相关的转向角速度的可能情况。只关注驾驶员是否想要在与当前方向盘运动不同的方向上转向。因此，在驾驶员发起的快速转向运动期间的有错误的违规检测率显著降低。因此，可能的功能可用性显著增加，并且驾驶员辅助系统可以更有效地工作。此外，通过减少参数数量简化了校准，从而节省了成本。

同时，驾驶员期望检测不会在发生错误情况时降低安全性。不活动检测可以同时确保在驾驶员疏忽的瞬间，最大允许转向角速度lwg降低到一定水平，从而在错误情况下提供驾驶员足够的反应时间。

在根据图2和图3的方法的进一步有利实施例中，额外地在步骤s1100和s2100中检查驾驶员辅助功能所要求的转向力矩是否指向与预处理的转向角速度信号相同的方向，并且仅在这些情况下将错误信号(例如以错误标志fs的形式)设置值为逻辑1。

附图标记列表：

2机动车辆

4电动辅助转向系统

6方向盘

8转向力矩传感器

10a车轮

10b车轮

12电动马达

14控制器

δ转向角

dml当前扭矩极限

fia驾驶员不活动标志

fs错误信号

fhm驾驶员手动力矩

fma驾驶员手动力矩变化

gw极限值

lwg转向角速度

ml最大极限

r率

v速度

s1000-s1300步骤

s2000-s2160步骤

s3000-s3090步骤