用于线控转向式转向系统的运行方法、用于线控转向式转向系统的控制单元、线控转向式转向系统和车辆与流程

本发明涉及一种用于线控转向式转向系统的运行方法、一种用于线控转向式转向系统的控制单元、一种这样的线控转向式转向系统和一种车辆，该车辆构造带有线控转向式转向系统。

背景技术：

在车辆技术中越来越多地使用转向支持系统和/或转向辅助系统，在转向支持系统和/或转向辅助系统中，在方向盘与转向传动机构之间不存在连贯的且直接的机械连接，而是在转向支持系统和/或转向辅助系统中，这些部件的联结经由单纯的信号路线来实现，该信号路线作为总线、即线路连结的总线、或无线地实现。这类系统一般被称为线控转向式转向系统。

技术实现要素：

本发明基于如下任务，说明一种用于线控转向式转向系统的运行方法、一种用于线控转向式转向系统的控制单元、一种这样的线控转向式转向系统和车辆，其中，利用特别简单的方式尽管缺少转向部件的连贯的和直接的机械的连接仍至少等价地仿作(nachempfinden，有时称为感受)转向部件一方面在触觉回馈到使用者处的意义下以及另一方面在直接实现驾驶员期望的意义下的直接的耦合。

作为本发明基础的任务在用于线控转向式转向系统的运行方法中根据本发明以独立专利权利要求1的特征来解决，在用于线控转向式转向系统的控制单元中根据本发明以独立专利权利要求7的特征来解决，在线控转向式转向系统中根据本发明以专利权利要求8的特征来解决并且在车辆中根据本发明以专利权利要求9的特征来解决。有利的改进方案是相应的从属权利要求的对象。

根据本发明的第一方面，创造一种用于线控转向式转向系统的运行方法，该线控转向式转向系统带有转向传动机构模块、方向盘模块和将所述转向传动机构模块和方向盘模块连接的通信通道、尤其是带有总线，其中，在该运行方法(i)中，探测转向传动机构模块中的实际位置，并且(ii)在使用关联规则的情况下相对于转向传动机构模块中的实际位置调控方向盘模块中的理论位置。以这种方式实现，取决于关联规则能够构造针对使用者到方向盘模块处的触觉回馈，该回馈仿作转向单元的已知的直接的和直接机械的行为。此外，通过调整关联规则能够实现在到使用者处的触觉回馈方面的扩展的可行方案。

优选地，在方向盘模块中探测驾驶员期望和/或反过来沿转向传动机构模块的方向馈入以用于其操控。

在本发明的意义下，之前和随后，总线完全一般地理解为用于在所提到的部件之间进行信号传递的通信通道，其中，在更窄的意义下，也始终能够表示线路连结的通信总线。

按照根据本发明的运行方法的一个有利的改进方案，将转向传动机构模块中的实际位置和/或代表该实际位置的信号作为第一控制信号经由总线传递到方向盘模块处。在此，所传递的信号能够用于在方向盘模块中的定位，用于触感的建模和/或用于设置在方向盘模块中的驱动器的操控。

在此，第一控制信号能够直接地或以进一步处理的和/或导出的方式来使用。

在根据本发明的运行方法的另一个设计方式中，附加地或备选地探测方向盘模块中的位置偏离(该位置偏离也能够理解为定向偏离或角度偏离)并且接着确定作用到方向盘模块的方向盘上的转向力矩和/或转向力。在此，附加地或备选地，转向力矩和/或转向力的确定也能够基于借助于转矩传感器所产生的测量值。

附加地，在这种情况下，能够借助于倒置的(invertiert，有时称为逆转的)关联规则由所确定的转向力矩和/或所确定的转向力来确定用于转向传动机构模块的第二控制信号并且将其经由总线传递到转向传动机构模块处。

优选地，驾驶员期望的探测和传递始终实现，由此能够操控转向传动机构模块。在此，能够附加地，经由所安装的传感器、例如经由转矩传感器实现探测。

第二信号能够尤其用于在转向传动机构模块中的定位和/或定向和/或用于操控设置在转向传动机构模块中的驱动器(尤其是根据所确定的转向力矩或根据所确定的转向力)。

在此，第二控制信号能够直接地或以进一步处理的和/或导出的方式来使用。

在此，转向力矩和/或转向力有利地代表驾驶员手部力矩或驾驶员手部力，所述驾驶员手部力矩或驾驶员手部力在运行中由操作者施加到方向盘模块的方向盘上。通过这些措施，特别可靠地探测和描绘驾驶员的转向期望。

通过根据本发明的运行方法能够特别灵活且各种各样地利用在转向传动机构模块与方向盘模块之间传递的信号，以便一方面使触觉回馈与使用者适当地匹配和/或另一方面以适当的方式匹配由驾驶员期望的转向行动并且实现作为转向传动机构模块中的实际的转向运动。

为此特别有利的是，按照根据本发明的运行方法的另一个设计方式，关联规则和/或倒置的关联规则代表在转向传动机构模块与方向盘模块之间的能控制的转向传动比。

在此，如有可能，即一方面针对从方向盘模块到转向传动机构模块处的传递和另一方面针对从转向传动机构模块到方向盘模块处的传递的关联规则能够不同地设计，以便实现特别的转向和/或回馈情况。在这类情况下，即在信号传递方面不存在在去程和回程之间的严格的倒置；在这种情况下相反地使用两个可相互区分的关联规则。

一般地，关联规则和/或倒置的关联规则(或针对信号传递的去程和回程的可相互区分的关联规则)例如以代表的方式实现在转向传动机构模块与方向盘模块之间的能控制的转向传动比。

根据本发明的另一方面创造一种用于线控转向式转向系统的控制单元。线控转向式转向系统构造带有转向传动机构模块、方向盘模块和将所述转向传动机构模块和方向盘模块连接的通信通道、尤其是带有总线。根据本发明，控制单元设置成实施根据本发明的运行方法。

此外，本发明创造一种这样的线控转向式转向系统。该线控转向式转向系统构造带有转向传动机构模块、方向盘模块和将所述转向传动机构模块和方向盘模块连接的通信通道、尤其是带有总线。此外，线控转向式转向系统具有根据本发明的控制单元。

最后，本发明的对象也是一种车辆，该车辆为了向前运动具有至少一个能转向的轮并且为了至少一个能转向的轮的转向具有根据本发明的线控转向式转向系统的实施方式。

附图说明

本发明的另外的细节、特征和优点由随后的描述和图来得出。

图1示意性地示出在使用根据本发明的转向系统的实施方式的情况下的根据本发明的车辆的一个实施方式。

图2根据框图的类型示出一种总调节构思设计，该总调节构思设计在根据本发明的运行方法的一个实施方式中能够作为基础。

图3根据框图的类型示出一种针对方向盘模块的调节构思设计，该调节构思设计在根据本发明的运行方法的一个实施方式中能够作为基础。

随后参考图1至3详细地描述本发明的实施例和技术背景。相同的和等效的以及起相同或等效作用的元件和部件以相同的附图标记来标明。所标明的元件和部件的详细描述不在其出现的每种情况下都复述。

所示出的特征和另外的特性能够以任意形式相互隔离并且任意地相互组合，而不离开本发明的核心。

具体实施方式

图1示意性地示出在使用根据本发明的线控转向式转向系统1的实施方式的情况下的根据本发明的车辆100的一个实施方式。

根据图1的线控转向式转向系统1根据本核心由转向传动机构模块10和方向盘模块20组成，所述转向传动机构模块和方向盘模块经由呈总线30形式的通信通道相互连接。

可选地，在总线30的节点32处，上级的控制单元40能够经由总线30的分支31连结。然而，特别是当(如在根据图1的实施方式中那样)不仅转向传动机构模块10而且方向盘模块20具有特有的控制单元12或22时，于是这不是强制性的。

此外，在转向传动机构模块10处或中，构造有用于探测在转向传动机构模块10中的且尤其是关于转向传动机构15和转向元件16的实际位置和/或实际定向的传感器单元13以及用于相应地调节转向传动机构15和纵向元件16的驱动器11。

方向盘模块20具有用于探测方向盘轴25在实际定向或实际位置的意义下的位置的传感器单元23和用于经由方向盘24进行触觉反馈的驱动器21。

经由借助于总线30作为通信通道所实现的通信交换，在包括控制单元12和22在内的情况下，如有可能在包括上级的控制单元40在内的情况下，实施根据本发明的用于线控转向式转向系统1的运行方法。

在此，根据本发明的方法尤其包括：探测转向传动机构模块10处或中的实际位置，将相应的第一控制信号经由总线30传递到方向盘模块20处以及在使用确定的关联规则的情况下相对于转向传动机构模块10中的实际位置调控方向盘模块20中的理论位置，该关联规则尤其促成触觉回馈传递到使用者处。

此外，在使用者在方向盘24处介入时，在方向盘模块20中产生位置偏离。该位置偏离(例如在方向盘轴25重新定向的意义下)能够根据本发明得到探测，以便基于所探测的位置偏离确定作用到转向模块20的方向盘24上的转向力矩和/或转向力。基于相应的关联规则(该关联规则例如对于上面所描述的针对触感的关联规则能够是倒置的)，能够由所确定的转向力矩和/或所确定的转向力产生第二控制信号并且将其由方向盘模块20经由总线30传递到转向传动机构模块10处，以便在该处促使在转向传动机构模块10中及尤其是在该转向传动机构模块的转向传动机构15和转向元件16中的定位。

图2根据框图的类型示出在总调节方法200的意义下的总调节构思设计，该总调节方法能够作为根据本发明的运行方法的实施方式的基础。

根据图2的总调节方法200设置成用于，调节转向传动机构模块20和方向盘模块10的共同作用。

在转向传动机构模块10的侧上，此外对车辆100的速度103和在基于与行车道102的相互作用所产生的激励或反力的意义下的行车道相互作用104进行探测并供应作为输入参数，并且将其例如在转向传动机构模块10的控制单元12中进行评价和进一步处理，以便将关于转向传动机构模块10的实际位置107或实际定向或代表所述实际位置或实际定向的信号作为第一控制信号经由总线30供应给方向盘模块20。

换言之，这意味着，所说到的力作用到转向传动机构模块10上并且该转向传动机构模块由此可能运动，其中，该运动传递到方向盘模块20上，由此驾驶员在一定程度上从道路获得回馈。

在方向盘模块20的侧上，基于第一控制信号和尤其是转向传动机构模块10中的实际位置107并且如有可能在使用车辆100的速度103和通过驾驶员101并例如通过方向盘模块20的控制单元22所导出的、方向盘模块20中的手部力矩105的情况下计算驾驶员手部力矩106并且产生代表该驾驶员手部力矩的信号作为第二控制信号并且经由总线30为了调节转向传动机构模块10的实际位置或实际定向107经由总线30传递到转向传动机构模块10处。

图3根据框图的类型示出在用于方向盘模块20的调节方法300的意义下的调节构思设计，该调节方法在根据本发明的运行方法的一个实施方式中能够作为基础。

一方面关于方向盘模块10的实际位置107或代表该实际位置的信号(例如理解为第一控制信号)以及关于车辆速度103以及所选择的行驶廓线的参数用作为用于方向盘模块20的调节方法300的输入参数。这些参数供应给用于确定理论转向角度108的单元301，其中，理论转向角度尤其结合能储存在存储器中的特征线来确定，其中，特征线建立在实际位置或实际定向与理论转向角度108的值之间的关系。

理论转向角度108同时连同实际转向角度114供应给用于确定调节偏离的单元302，该单元设置成，确定角度偏离109。

角度偏离109供应给用于调节马达力矩(作为方向盘模块20的驱动器21的力矩)的单元303，以便由位置调节明确用于方向盘模块20的驱动器21的马达力矩110。

在随后的用于补偿惯性的单元304的作用下，能够由马达力矩110由位置调节导出理论力矩并将其供应给方向盘模块20的驱动器21作为控制变量，其中，在用于补偿惯性的单元304中还能够流入转子位置变化112。

转子位置变化112由借助于方向盘模块20的传感器单元23所实现的测量过程来得出。

转子位置变化112和尤其是转子位置113本身(所述转子位置变化和转子位置借助于传感器单元23来确定)供应给用于转向角度计算的单元105，以便在调节回路闭合下计算实际转向角度114。

转子位置变化112与来自用于确定调节偏离的单元302的角度偏离109一起供应给用于计算手部力矩105或手部力105的单元306。

由此计算的驾驶员手部力矩106从方向盘模块20并且尤其从单元306直接地或以代表的第二控制信号的形式经由总线30供应给转向传动机构模块10。

备选地或附加地，驾驶员手部力矩106和相应的力能够经由所设置的传感器、例如转矩传感器或同类物来探测。

由此，用于方向盘模块20的调节回路闭合。

本发明的这些和另外的特征和特性借助如下论述来进一步阐释：

用于车辆100的线控转向式转向系统1根据图1此外由转向传动机构模块10和方向盘模块20构造，所述转向传动机构模块和方向盘模块分别具有电动马达11,21和控制器12,22并且经由通信总线30连接，如有可能在中间连接上级的控制单元40的情况下连接。

车辆100的转向能力和敏捷性经由转向传动机构模块10的性能来确定，对于驾驶员的触感经由方向盘模块20来预设。

为了模仿或甚至改善传统的、即机械地连接的转向系统的触感和性能，根据本发明此外尤其提出将一种智能的传感器和调节构思设计应用于这两个部件和在所述部件之间的数据传递。

已知线控转向式转向系统1，所述线控转向式转向系统构造成用于探测方向盘模块20中的转向角度114并且例如用于将转向传动机构15的齿条模块操控到理论转向角度108上。

在此，有问题的是触感的仅有限的调整能力，其中，不能够利用在方向盘24与转向传动机构模块10的转向传动机构15之间的机械的传递线路实现基于转向柱的触感的描绘。

本发明此外涉及一种线控转向式转向系统1并且尤其涉及一种对于这类系统作为基础的传感器和调节构思设计，例如关于用于线控转向式转向系统1的运行方法，其中，聚焦于在方向盘模块20与转向传动机构模块10之间的通信。两个模块10和20配备有角度传感器13或23。这些模块能够例如是在相应的电动马达11,21处的绝对地起测量作用的多匝计数器或还是专门的传感器，传感器探测方向盘绕转和齿条位置。

优选地，传感器13,23在相应的电动马达11,21的轴处使用，因为这些传感器同样能够被用于转子位置探测和操控。

根据本发明提出的调节构思设计例如设置有两级的调节：

首先探测转向传动机构模块10的实际位置107并且经由通信总线30传输到方向盘模块20处。

方向盘模块20根据所确定的和尤其是预设的关联规则将方向盘模块20的位置调控到转向传动机构模块10的待传递的实际位置107上。

关联规则通过期望的和尤其是能参数化的固定的或可变的转向传动比得出并且如有可能由另外的变量、例如由车辆速度103，行车道选择，地形状态或行车道状态和如有可能另外的、能够单个地或总体上在参数组104中描述的变量和参数来得出。

在通过方向盘模块20所进行的位置调节的范围内，在手部力矩或手部力105的意义下探测由驾驶员101施加的转向力矩并且计算驾驶员手部力矩106并且接着将其传递到转向传动机构模块10处。

利用所计算的驾驶员手部力矩106和如有可能附加的变量、例如车辆速度103、行驶廓线选择、地形状态和/或行车道状态根据参数组104计算理论力或理论力矩111，所述理论力或理论力矩如此测量和设定，使得所述理论力或理论力矩调控手部力矩105并且尤其使得变成零。

利用其调节方法200的该调节循环在图2中示出。

为了计算驾驶员手部力矩106，评价方向盘模块20中的角度偏离109，该角度偏离在由转向传动机构模块10的实际位置107计算的理论转向角度108与方向盘模块20的实际转向角度114之间得出。

方向盘模块20中的调节有利地如此设计，使得该调节在小的转向角度范围内围绕待调控的角度周围仅施加受限制的调节力矩，该调节力矩典型地与角度偏离109成比例地提升。

驾驶员101将以其手部力矩105克服方向盘模块20的调控的力矩，这将在相应的高度的情况下导致角度偏离109。

该角度偏离109能够经由调节的设计，即通过确定或明确，哪个马达力矩110在哪个偏离109的情况下施加，来换算成手部力矩106。

附加地，能够探测另外的变量如方向盘模块20的当前的加速度和速度，以便能够减去由于惯性，等待时间和迟滞所引起的力矩。

图3示出利用相应的调节方法300在方向盘模块20中的调节。

在转向传动机构模块10内部的调节未详细地示出并且能够相应于关于这方面基本上已知的转向系统。

对于信号(即尤其是第一控制信号和第二控制信号)在通信总线30中的传递能够以有利的方式要求，所述信号受保护地、即防错误地且冗余地得到传递，以便确保防失灵安全性。

典型地，调节变量在通信总线30上的调节以及传递能够以1ms或其之下的周期时间来实现，以便满足触觉的要求。

如下方面对于本发明单个地或以相互任意的组合有显著意义：

-在应用中，根据本发明能够使用如下传感器构思设计，该传感器构思设计仅基于集成的转子位置传感器并且在没有另外的传感装置的情况下够用。

-此外，根据本发明能够实现如下调节构思设计，该调节构思设计不仅保证或甚至改善线控转向式转向系统1中传统的转向传动机构的性能而且保证或甚至改善其触感。

-此外，备选地或附加地，能够实现在方向盘模块20与转向传动机构模块30之间的数据交换，该数据交换基于作为转向力矩的驾驶员手部力矩105以及基于例如齿条的实际位置107。

-此外，能够实现可自由参数化的触感，更确切地说通过方向盘模块20中的调节的设计，尤其是经由在调节力矩与角度偏离109之间的关系来实现可自由参数化的触感。

替代针对在角度偏离109与马达力矩110之间的确定的关系的调节的设计(由所述角度偏离与马达力矩能够计算驾驶员手部力矩106)，同样可行的是，使用转矩传感器，该转矩传感器直接地探测或测量驾驶员手部力矩。该驾驶员手部力矩106然后能够馈入到至转向传动机构模块10的调节环路中。

在该实施方式中，有利地得出更少消耗的调节算法，该调节算法能够更准确地工作，因为该调节算法始终在没有角度差的情况下调控。在该设计方式中不利的是附加的传感装置的必要性，该附加的传感装置不仅造成附加的成本而且造成附加的空间需求并且不能够经由参数来调整。

根据本发明，此外出现如下优点：

省去转矩传感器的必要性。

能够例如经由最大的手部力矩实现能调整的触感。

经由角度偏离109得出手部力矩提升。

通过对于驾驶员手部力矩106(且不是如传统地对于转向角度)的根据本发明的调节，能够更准确地或甚至精确地描绘驾驶员期望。

传统的转向系统的性能和触感能够得到模仿和改善。

由单个调节回路和整个调节环路在线控转向式转向系统1的情况下限定调节构思设计包括待传递的变量。

针对驾驶员101的触感能够经由参数自由地调整和控制。

相对于已知的线控转向式调节算法，在根据本发明的行为方式中不试图，对真实存在的力进行推算或建模，以便将所述力人造地接通(aufschalten)给驾驶员。相反地，根据本发明，能够将真实的力直接地(在其一出现时)就以位置变化的形式传输。

即使当根据本发明的方面和有利的实施方式借助结合附上的附图所阐释的实施例已详细地描述时，对于本领域技术人员而言也能够对所示出的实施例的特征进行修改和组合，而不离开本发明的范围，本发明的保护范围通过附上的权利要求书来限定。

附图标记列表

1线控转向式转向系统、转向系统

10转向传动机构模块

11电的驱动器、电动马达

12控制单元

13传感器单元

15转向传动机构

16转向元件

20方向盘模块

21电的驱动器、电动马达

22控制单元

23传感器单元

24方向盘

25方向盘轴

30总线，通信通道

31控制分支

32节点

40(上级的)控制单元

100车辆

101驾驶员，使用者

102行车道

103速度

104行车道相互作用、激励、反力、行车道状态、吸引力（charisma）

105手部力矩、手部力

106方向盘模块20中的所计算的驾驶员手部力矩

107转向传动机构模块10中的实际位置

108理论转向角度

109角度偏离

110由位置调节引起的马达力矩

111理论力矩

112转子位置变化

113转子位置

114实际转向角度

200用于线控转向式转向系统1的总调节的调节方法

300用于调节方向盘模块10的调节方法

301用于理论角度确定的单元

302用于确定调节偏离的单元

303用于调节马达力矩的单元

304用于补偿惯性的单元

305用于计算转向角度的单元

306用于计算手部力矩的单元。