用于操作转向系统的方法、转向系统及载具与流程

本发明涉及一种用于操作转向系统的方法、一种转向系统和一种载具。

背景技术：

1、在现有的线控转向系统中，需要在故障情况下尽可能延迟转向系统的完全失效，以便确保基础载具的可转向性持续尽可能长的时间。为此目的，在故障情况下切换用于驱控相应转向系统的电动马达的电路、例如换流器的换相单元，使得引起电路的固有阻尼，从而实现更长时间的转向能力。这种开关配置可以藉由对应地驱控换流器的功率开关(晶体管)来确保。

2、然而，已知的阻尼机制要求各个功率开关均有可驱控性，例如通过其栅极信号。如果不再能够实现驱控，则根据迄今为止的阻尼构思无法确保针对故障情况而提供的开关配置。

3、因此需要消除或至少减少现有技术的缺点。尤其需要在故障情况下提供扩展和改进的手段，借助该手段即使在至少部分地不再能够实现驱控功率开关的情况下也可以确保转向系统的转向能力持续较长时间。

技术实现思路

1、该目的通过实施方式来实现。在其他实施方式和以下描述中说明了有利的设计方案，每个设计方案可以单独地或以(子)组合的形式代表本公开的各方面。一些方面是针对不同变体进行解释的。然而，特征可以相互转用。

2、根据一个方面，提供了一种用于操作转向系统的方法。转向系统包括至少一个转向装置。转向装置能够借助于至少一个电马达调设，该至少一个电马达藉由换流器被驱动。换流器具有至少两个调节路径，这些调节路径各具有至少一个线圈组、配属于该线圈组的至少一个传感器、控制装置和多个开关装置。配属于不同调节路径的控制装置借助于联接装置彼此联接。该方法至少包括以下步骤：

3、从调节路径的相应传感器接收至少一个传感器信号并且/或者从载具控制装置接收设置信号。基于传感器信号和/或设置信号确定用于转向系统的转向角请求(步骤a)。

4、借助于联接装置将转向角请求划分成路径请求，该联接装置将路径请求提供给不同调节路径的配属于不同线圈组的控制装置(步骤b)。

5、相应配属的控制装置的控制信号控制调节路径的各配属于一个线圈组的开关装置，使得向该调节路径的相应线圈组输出与相应路径请求相对应的马达电流(步骤c)。

6、识别转向系统的故障状态，其中，根据识别出的故障状态(步骤d)

7、a.向至少一个调节路径的至少一个控制装置输出至少一个经调整的路径请求，并且/或者

8、b.将阻尼功能应用于调节路径的至少一个线圈组。

9、这样配置的方法有利地在故障情况下提供扩展的一系列措施。为此，首先借助具有不同线圈组的多个调节路径来创建冗余。由此，电马达可以基于不同的调节路径基本上彼此独立地(可能以降低的功率)运行。仅仅是将整体转向角请求划分到各个调节路径上就使得由不同的调节路径共同提供的转向角(转矩)总体上相当于转向角请求。

10、多个调节路径在故障情况下可以有利地实现的是：当例如某一调节路径由于仅涉及这一调节路径的故障而不再能够满足相应路径请求时，提供各个路径请求的变体。在该情况下，可以为其余调节路径提供经调整的路径请求，以便至少部分地对失效(或有故障的调节路径的功率降低)进行补偿。冗余在故障情况下有利地在较长的持续时间内确保转向能力。

11、此外，阻尼功能可以被用于进一步延长在故障情况下转向能力的持续时间。由此优化在故障情况下的转向能力。

12、可选地，第一调节路径可以例如配属于载具的前桥转向装置。于是第二调节路径可以配属于替选的转向装置，例如后桥转向装置或由单个或多个制动装置实现的转向装置。

13、在这种情况下，在第一调节路径或第一调节路径所配属的前桥转向装置失效的情况下可以使用第二调节路径，以便仍然至少在一定程度上确保载具的转向能力，例如借助于后桥转向装置或者借助于有针对性地驱控单个或多个制动装置以引起载具的转向运动。

14、如果由于与第一调节路径相关地出现的故障而主要由第二调节路径确保载具的转向行为，则通过阻尼可以确保与第一调节路径相关联的转向装置(例如前桥转向装置)的运动被阻尼，由此相对于与第一调节路径相关联的转向装置，与第二调节路径相关联的转向装置的影响更大。

15、总体而言，尽管存在故障情况，尤其是尽管前桥转向装置失效或损坏，但是由此仍改善了载具的转向能力。

16、转向装置可以包括转向角输入装置，也可以包括转向角输出装置，例如载具的方向盘或与载具的转向桥联接以控制可转向车轮的转向装置。

17、电马达可以以电动机运行模式来运行，也可以以再生模式来运行。

18、换流器尤其可以是变流器。例如，变流器可以从储能装置接收直流电压作为输入信号并且被配置成提供用于施加给线圈组的线圈的马达电流作为输出信号。

19、开关装置可以是被配置成使电流流动或中断电流流动的电力器件。例如，开关装置可以包括二极管或晶体管。

20、控制装置基本上被配置成驱控相应调节路径的开关装置以提供马达电流来操纵或满足相应的路径请求，而联接装置就不同调节路径的控制装置而言则具有高级别的功能。联接装置可以将整体转向角请求按比例划分到各个调节路径上，使得各个控制装置使各自的控制适应于由联接装置指定的路径请求。

21、载具控制装置可以理解为载具的通常高级别的部件，该部件确保高级别的载具控制功能。例如，载具控制装置可以被配置成接收载具驾驶员的加速度指定值或转向角指定值。紧接着，载具控制装置可以进一步处理接收到的参量并且向相应的装置或该装置的控制部件(例如转向系统的不同调节路径的控制装置或联接装置)输出合适的设置信号。

22、在本文中，阻尼功能可以被理解成为调节路径的至少一部分设定预定的开关配置。例如，开关装置可以被切换到预定义的开关状态，以便确保调节路径的换相单元的阻尼功能。

23、可选地，用于调节路径的线圈组的阻尼功能由分别配属于调节路径的控制装置触发。替选地，阻尼功能也可以由其他部件触发，例如联接装置。

24、在一些实施方式中，阻尼功能的触发由通知转送至转向系统的其他部件。例如，这样的通知可以从调节路径的控制装置传输至联接装置。

25、优选地，例如通过借助于一个或多个可选地检测马达位置的马达传感器来监测输出的马达电流。在马达电流偏离相应标准区间的情况下触发故障状态。从调节路径向线圈组的线圈输出的马达电流通常在其幅值方面位于相应的标准区间之内，这些标准区间确保根据需要驱控线圈以实现优化的转矩输出。由此，可以识别输出的马达电流偏离相应标准区间的故障情况。此外，对马达电流的监测和检测使得可以实现在闭合的调节回路中使用这些马达电流，以便通过相应地调整输出的马达电流来根据需要操纵相应的路径请求。

26、优选地，关于标准区间可以提供阈值，在低于或超过该阈值的情况下会被认为不在相应的标准区间内。

27、可选地，可以为输出的不同马达电流提供不同的标准区间。

28、替选地，可以为输出的所有马达电流提供相同的标准区间。

29、在一些实施方式中，如果识别出调节路径有故障状态，则至少一个经调整的路径请求在转向角请求方面对有故障的调节路径的失效进行补偿。这意味着，其他调节路径通过相应调整的路径请求来补偿有故障的调节路径的那一部分。由此，即使一个调节路径失效，也可以有利地实现完全的转向能力。

30、特别优选地，该方法可以被改进，其方式是：转向系统具有前桥转向装置和/或转向角输入装置(方向盘、操纵杆等)。于是，只有当识别出配属于前桥转向装置的调节路径均没有输出确保转向角请求的马达电流的故障状态时，才能够为前桥转向装置触发阻尼功能。此外，当识别出配属于转向角输入装置的调节路径中的至少一个调节路径输出不确保相应转向角请求的马达电流的故障状态时，能够为转向角输入装置触发阻尼功能。

31、线控转向系统具有用于不同用途的转向装置。

32、一方面，需要检测例如借助于方向盘实现的转向角指定值。因此，转向系统可以具有被配置为转向角输入装置的转向装置。为了给驾驶员提供自然的驾驶体验，转向角输入装置具有电马达，借助于这些电马达通过提供作用于转向角输入装置的相应转矩来模拟载具的转向运动。例如可以通过如下方式模拟转弯：朝正常位置(零位)的方向产生方向盘的复位力矩，驾驶员必须抵抗该复位力矩来偏转方向盘以产生非零的转向角指定值，基于该转向角指定值限定转向请求。

33、另一方面，载具的可转向车轮(通常是前轮)需要根据转向请求从零位(直行位置)偏转。这需要前桥转向装置，该前桥转向装置进而具有电马达。可转向车轮例如可以与转向直拉杆联接，该转向直拉杆能够通过前桥转向装置来偏转。

34、替选地，前桥转向装置还可以由在每一个可转向车轮上均具有配属于该车轮的电马达的转向装置形成。因此各个车轮可以彼此独立地偏转。

35、替选地，也可以设置后桥转向装置来代替前桥转向装置，只要载具具有可转向的后轮。

36、此外，可以设置前桥转向装置和后桥转向装置两者，或者设置针对载具的所有车轮各具有配属的转向装置的装置。例如，特种车辆就可以是这种情况。

37、可选地，借助配属于被触发阻尼功能的线圈组的开关装置使该线圈组的线圈短路。通过至少一个预定的开关配置来确保针对配属的开关装置的短路。通过线圈的短路确保基础电路的相应部分的固有阻尼。由此，可以延长转向系统总体上仍可使用的持续时间，以便尽可能好地满足转向角指定值。

38、特别优选地，每个开关装置均具有晶体管，例如场效应晶体管。

39、优选地，换流器针对每个调节路径均具有b6电桥，该b6电桥具有三个半桥。每个半桥均具有第一高边开关装置、第二低边开关装置和布置在它们之间的用于输出相应马达电流的中间抽头。至少一个预定的开关配置包括b6电桥的半桥的开关装置的预定的开关状态。借助于b6电桥，尤其可以特别可靠地提供用于3n相电马达的马达电流(n是自然数)。另外，可以通过相应的高边开关装置和相应对应的低边开关装置的对应开关位置来确保线圈的短路。

40、特别优选地，根据b6电桥的半桥的开关装置的状态来识别不同故障状态。根据识别出的故障状态，于是提供不同的预定的开关配置(变体)。

41、在此，在识别出半桥的一个高边开关装置短路时，将所有其余高边开关装置切换成导通并将所有其余低边开关装置切换成截止(变体1)。

42、在识别出半桥的一个低边开关装置短路时，将所有其余高边开关装置切换成截止并将所有其余低边开关装置切换成导通(变体2)。

43、在识别出半桥的一个高边开关装置断路时，将所有其余高边开关装置切换成截止并将所有其余低边开关装置切换成导通(变体3)。

44、在识别出半桥的一个低边开关装置断路时，将所有其余高边开关装置切换成导通并将所有其余低边开关装置切换成截止(变体4)。

45、因此，彼此不同的故障状态还可以包括开关装置的不同断路。由此，可以根据特定的故障状态、也针对相应的故障状态以最佳方式确保阻尼功能。这样，即使在故障情况下，也可以根据相应的故障状态来优化转向能力的持续时间。

46、在此，当开关装置不再能被切换成导通(例如因为输出的栅极信号(栅极电压)不再以期望的方式影响开关装置)时，就发生断路，也称为“开路”。因此，通过预定的开关装置可以考虑换流器的开关装置的所有可能的不同故障状态。

47、优选地，借助于测试电压或传感器可以检测开关装置的故障状态，根据由控制装置向开关装置输出的栅极信号借助于这些测试电压或传感器来检查相应开关装置的开关位置。

48、优选地，调节路径的有故障的开关装置通过配属于该调节路径的控制装置的至少一个传感器来识别。紧接着，控制装置向联接装置输出相应的故障信号。于是，联接装置向至少一个另外的控制装置输出经调整的路径请求，以便补偿有故障的调节路径的失效。即使在由有故障的开关装置引起的故障情况下，通过冗余也能尽可能好地满足转向角请求并且对失效进行补偿。

49、优选地，如上所述的方法以计算机实施的方式来执行。尤其是，控制装置和/或联接装置可以具有相应的数据处理装置。

50、根据另一方面，还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品具有指令，这些指令在由控制装置和联接装置的数据处理装置执行时促使该数据处理装置执行如上所述的方法。

51、此外，根据另一方面，还提供了一种存储介质，该存储介质具有如上所述的计算机程序产品，使得该计算机程序产品在通过一个或多个数据处理装置执行时促使该一个或多个数据处理装置执行如上所述的方法。

52、根据另一方面，还提供了一种转向系统。该转向系统包括至少一个转向装置，该至少一个转向装置能够借助于至少一个电马达来调设，该至少一个电马达藉由换流器被驱动。换流器具有至少两个调节路径，这些调节路径各具有至少一个线圈组、配属于该线圈组的至少一个传感器、控制装置和多个开关装置。配属于不同调节路径的控制装置借助于联接装置彼此联接。转向系统借助于联接装置、控制装置、传感器和开关装置被配置成执行如上所述的方法。因此，转向系统能够实现与之前解释的方法相关所列出的优点。

53、优选地，转向系统还具有相隔离装置，该相隔离装置作用在b6电桥的半桥与电马达之间并且被配置成在其中一个开关装置短路的情况下将半桥与电马达隔离。例如，相隔离装置可以布置在半桥的中间抽头的输出侧。由此可以确保半桥与电马达的分离。

54、根据另一方面，还提供了一种载具，该载具具有如上所述的转向系统或者具有根据如上所述的方法运行的转向系统。由于具有如此配置的转向系统，因此载具在故障情况下能够在较长时间内转向。

55、可选地，载具尤其可以包括机动车辆，即陆路车辆。替选地，载具还可以包括其他类型的载具，例如飞行器、轮船、两轮车、摩托车等。总的来说，在本文中，载具被理解为被配置成用于在不同目的地之间运输物体、货物或人员的设备。载具的示例是陆基载具(例如机动车辆、电动车辆、混合动力车辆等)、轨道车辆、飞行器或水上载具。优选地，在本上下文中，载具可以被视为道路行驶车辆，例如汽车、载货车、公共汽车等。

56、关于各个方面解释的所有特征可以单独地或以(子)组合的方式与其他方面进行组合。