本發(fā)明涉及一種用于機(jī)動車的自動駕駛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

一種這樣的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)例如從文件ep1508505b1中已知。用于自動駕駛的大多數(shù)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)由轉(zhuǎn)向控制器、功率電子裝置、用于調(diào)整在車輪處的轉(zhuǎn)向角的器件和電動機(jī)組成。在此，轉(zhuǎn)向控制器取決于周圍環(huán)境傳感裝置的數(shù)據(jù)產(chǎn)生轉(zhuǎn)向控制指令，該轉(zhuǎn)向控制指令通過功率電子裝置被轉(zhuǎn)換成用于電動機(jī)的操控信號，該電動機(jī)然后操控用于調(diào)整轉(zhuǎn)向角的器件。在此，周圍環(huán)境傳感裝置可例如是至少一個攝像頭，要不然是機(jī)動車的位置探測設(shè)備，其中，位置數(shù)據(jù)被匹配到數(shù)字道路地圖上。不同于目前已知的駕駛員輔助系統(tǒng)，允許駕駛員在自動駕駛中將手從方向盤拿起。

從文件us4,653,601a中已知一種電氣轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其中，內(nèi)燃機(jī)呈發(fā)電機(jī)式地驅(qū)動用于機(jī)動車車載網(wǎng)絡(luò)的發(fā)電機(jī)。同時，內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動直流發(fā)電機(jī)，該直流發(fā)電機(jī)給直流電機(jī)通電，以為了調(diào)整轉(zhuǎn)向角。在此，直流發(fā)電機(jī)通過控制器取決于速度和在轉(zhuǎn)向軸處基于手動力矩探測的轉(zhuǎn)矩來調(diào)節(jié)。

用于自動駕駛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)必須具有顯著的故障容限(fehlertoleranz)，其中，然而整個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不能冗余地來構(gòu)建。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術(shù)上的問題在于，創(chuàng)造一種用于機(jī)動車的自動駕駛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，在構(gòu)件的較少冗余的情形中具有改善的容錯率(ausfallsicherheit)。

該技術(shù)問題的解決方案通過一種帶有專利權(quán)利要求1和6的特征的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)得出。本發(fā)明的另外的有利的設(shè)計(jì)方案從從屬權(quán)利要求中得出。

用于機(jī)動車的自動駕駛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有至少一個轉(zhuǎn)向控制器、功率電子裝置、用于調(diào)整轉(zhuǎn)向角的器件和電動機(jī)。用于調(diào)整轉(zhuǎn)向角的器件例如構(gòu)造成齒條，其中，電動機(jī)例如經(jīng)由傳動機(jī)構(gòu)與齒條相連接。電動機(jī)例如構(gòu)造成永久磁鐵勵磁激勵的同步電動機(jī)(synchronmotor)。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)如此構(gòu)造，即使得轉(zhuǎn)向控制器取決于周圍環(huán)境傳感裝置的數(shù)據(jù)產(chǎn)生轉(zhuǎn)向控制指令。在此，周圍環(huán)境傳感裝置可作為至少一個攝像頭和/或帶有數(shù)字道路地圖的定位設(shè)備。補(bǔ)充地，周圍環(huán)境傳感裝置可具有紅外傳感器、雷達(dá)傳感器、激光傳感器和/或超聲波傳感器。轉(zhuǎn)向控制指令通過功率電子裝置被轉(zhuǎn)換成用于電動機(jī)的操控信號，該電動機(jī)然后操控用于調(diào)整轉(zhuǎn)向角的器件。轉(zhuǎn)向控制器取決于周圍環(huán)境傳感裝置的數(shù)據(jù)產(chǎn)生對于t0時刻的當(dāng)前的轉(zhuǎn)向控制指令和對于t1時刻的至少一個未來的轉(zhuǎn)向控制指令，其被傳遞到功率電子裝置處，其中，適用t1>t0。功率電子裝置具有存儲器，至少一個未來的轉(zhuǎn)向控制指令被保存在該存儲器中。功率電子裝置如此構(gòu)造，即使得在轉(zhuǎn)向控制器與功率電子裝置之間的通訊故障的情形中至少一個未來的轉(zhuǎn)向控制指令從存儲器中讀取且被轉(zhuǎn)換成用于電動機(jī)的操控信號。在此，通訊故障的原因同樣可通過在周圍環(huán)境傳感裝置與轉(zhuǎn)向控制器的連接中的故障引起。由此確保如下，即，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在通訊故障的情形中不突然失靈而是還工作一定的時間，從而使得駕駛員和/或車輛系統(tǒng)具有用于對應(yīng)措施的時間。

在一種實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有警報(bào)設(shè)備，該警報(bào)設(shè)備如此構(gòu)造，即使得在通訊故障的情形中產(chǎn)生用于轉(zhuǎn)向由駕駛員接管的提醒。在此，該提醒可聲學(xué)地和/或光學(xué)地和/或觸覺地發(fā)生。

在另一實(shí)施方式中定義了接管時間間隔，駕駛員必須在該接管時間間隔內(nèi)接管轉(zhuǎn)向，其中，如此選擇未來的轉(zhuǎn)向控制指令的數(shù)量，即，這些轉(zhuǎn)向控制指令覆蓋大于/等于接管時間間隔的時間范圍。由此確保如下，即，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)穩(wěn)定地工作直至所要求的接管。

在另一實(shí)施方式中，至少一個未來的轉(zhuǎn)向控制指令關(guān)聯(lián)有該轉(zhuǎn)向控制指令應(yīng)在什么時候被實(shí)施的時間戳(zeitstempel)。由此，尤其當(dāng)轉(zhuǎn)向控制指令在多個周期上保持不變時，可降低待保存的未來的轉(zhuǎn)向控制指令的數(shù)量。

在另一實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)向控制器如此構(gòu)造，即，在傳遞一個周期中的當(dāng)前和未來的轉(zhuǎn)向控制指令的情形中這些轉(zhuǎn)向控制指令與在前一個周期中的轉(zhuǎn)向控制指令相比較，其中，僅在相對已經(jīng)傳輸?shù)霓D(zhuǎn)向控制指令偏差的情形中當(dāng)前的和/或未來的轉(zhuǎn)向控制指令被傳輸?shù)焦β孰娮友b置處。這節(jié)省了在傳遞中的帶寬。

在一種備選的解決方案中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有聯(lián)結(jié)件(koppelglied)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)由該聯(lián)結(jié)件與車載網(wǎng)絡(luò)電氣連接。在此，聯(lián)結(jié)件如此構(gòu)造，即使得聯(lián)結(jié)件在車載網(wǎng)絡(luò)故障的情形中使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)從車載網(wǎng)絡(luò)電氣脫離，其中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)構(gòu)造有至少一個專用的電源(spannungsversorgung)。由此保證如下，即，在車載網(wǎng)絡(luò)的電壓消失(spannungsausfall)的情形中(例如由于短路)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)繼續(xù)供給有電壓。在此，聯(lián)結(jié)件例如構(gòu)造成dc/dc轉(zhuǎn)換器或構(gòu)造成功率開關(guān)。在此，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的專用的電源原則上可以是電池或電容。

在一種實(shí)施方式中，電源構(gòu)造成發(fā)電機(jī)，其優(yōu)選地經(jīng)由聯(lián)接件(kupplung)與驅(qū)動軸相連接。因此保證如下，即，只要車輛滾動，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電壓。

在另一實(shí)施方式中，聯(lián)接件如此構(gòu)造，即，取決于在車載網(wǎng)絡(luò)中的探測的故障閉合聯(lián)接件。由此，發(fā)電機(jī)僅在車載網(wǎng)絡(luò)故障的情況中加載驅(qū)動器。

另外可作如下設(shè)置，即，周圍環(huán)境傳感裝置供給電壓技術(shù)上關(guān)聯(lián)于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，從而在車載網(wǎng)絡(luò)故障的情形中周圍環(huán)境傳感裝置然而繼續(xù)工作且轉(zhuǎn)向控制器可供給有數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地組合這些措施，也就是說，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)由聯(lián)結(jié)件與車載網(wǎng)絡(luò)相連接且具有至少一個電源，且附加地功率電子裝置存儲至少一個未來的轉(zhuǎn)向控制指令。

鑒于方法方面的設(shè)計(jì)方案完全參照先前的實(shí)施方案。

附圖說明

在下面借助優(yōu)選的實(shí)施例更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。其中：

圖1顯示了用于示出通訊連接的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的示意性的框圖，

圖2顯示了在轉(zhuǎn)向控制器與功率電子裝置之間的消息(botschaft)的示意性圖示，且

圖3顯示了用于示出電源的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的示意性的框圖。

具體實(shí)施方式

在圖1中示出了用于自動駕駛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的示意性框圖。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1具有轉(zhuǎn)向控制器2、功率電子裝置4、電動機(jī)5和齒條6。另外，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1具有轉(zhuǎn)向把手7、轉(zhuǎn)矩傳感器8和警報(bào)設(shè)備9。另外，在圖1中示出了周圍環(huán)境傳感裝置10以及另一控制器11。在此，周圍環(huán)境傳感裝置10可以是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的組成部分，然而這不是必須的。在此，功率電子裝置4構(gòu)造有存儲器12。

轉(zhuǎn)向控制器2、周圍環(huán)境傳感裝置10以及另外的控制器11經(jīng)由總線系統(tǒng)13彼此在數(shù)據(jù)技術(shù)上相連接。

在正常的運(yùn)行中，駕駛員經(jīng)由轉(zhuǎn)向把手7施加手動力矩，該手動力矩被傳遞到齒條6上。轉(zhuǎn)矩傳感器8探測手動力矩且將該手動力矩傳輸?shù)睫D(zhuǎn)向控制器2處。然后，在轉(zhuǎn)向控制器2中在考慮車速的情形下計(jì)算輔助力矩且將相應(yīng)的信號傳輸?shù)焦β孰娮友b置4處。功率電子裝置4然后產(chǎn)生用于電動機(jī)5的操控電流，該電動機(jī)5然后將輔助力矩施加到齒條6上。轉(zhuǎn)向控制器例如通過另外的控制器11獲得車速。

在自動駕駛的情形中，駕駛員與之相反不再必須將手放在轉(zhuǎn)向把手7處。相反地，借助于周圍環(huán)境傳感裝置10的數(shù)據(jù)優(yōu)選地在考慮車速的情形下在轉(zhuǎn)向控制器2中生成轉(zhuǎn)向控制指令，該轉(zhuǎn)向控制指令然后被轉(zhuǎn)換。在此，例如在另外的控制器11中可實(shí)現(xiàn)周圍環(huán)境傳感裝置10的數(shù)據(jù)的預(yù)處理，但是這不是強(qiáng)制的。

借助于周圍環(huán)境傳感裝置10的數(shù)據(jù)，不僅當(dāng)前的轉(zhuǎn)向控制指令而且對于緊接著的時刻的未來的轉(zhuǎn)向控制指令被確定。當(dāng)前的轉(zhuǎn)向控制指令和未來的轉(zhuǎn)向控制指令然后作為消息被傳輸?shù)焦β孰娮友b置4處。在該處，當(dāng)前的轉(zhuǎn)向控制指令被轉(zhuǎn)換成用于電動機(jī)5的操控電流，與之相反未來的轉(zhuǎn)向控制指令被保存在存儲器12中。如果然后產(chǎn)生在轉(zhuǎn)向控制器2與功率電子裝置4之間的通訊故障，從而使得該功率電子裝置4未從轉(zhuǎn)向控制器2獲得新的轉(zhuǎn)向控制指令，則功率電子裝置4采用在存儲器12中的被保存的未來的轉(zhuǎn)向控制指令且將該轉(zhuǎn)向控制指令依次轉(zhuǎn)換成用于電動機(jī)5的操控電流(操控信號)。

在圖2中示意性地示出了這樣的消息b的結(jié)構(gòu)。在t-1時刻，轉(zhuǎn)向控制器2產(chǎn)生當(dāng)前的轉(zhuǎn)向控制指令a0，該轉(zhuǎn)向控制指令a0應(yīng)在t0時刻由功率電子裝置4直接在接收之后轉(zhuǎn)換。另外，轉(zhuǎn)向控制器2生成未來的轉(zhuǎn)向控制指令a1-an。未來的轉(zhuǎn)向控制指令a1-an的該估算可例如從關(guān)于道路走向的提前信息(vorabinformation，有時也稱為預(yù)報(bào))和/或探測出前方的道路走向的攝像頭圖像中實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)向控制指令a0-an與頭部h一起作為消息b被傳遞到功率電子裝置4處。在該處，轉(zhuǎn)向控制指令a0被立即轉(zhuǎn)換成用于電動機(jī)5的操控信號或者操控電流，其中，未來的轉(zhuǎn)向控制指令a1-an被保存在存儲器12中。周期時間或循環(huán)時間以后，轉(zhuǎn)向控制器2根據(jù)周圍環(huán)境傳感裝置10的數(shù)據(jù)產(chǎn)生在t0時刻的另一消息b。相應(yīng)地，轉(zhuǎn)向控制指令a1-an+1的索引移位，其中，從現(xiàn)在起a1是當(dāng)前的轉(zhuǎn)向控制指令。在此說明的是，即，在t0時刻的a1不必與在t-1時刻的a1相同，因?yàn)槿粲锌赡芡ㄟ^當(dāng)前的周圍環(huán)境傳感裝置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)向控制指令的修改變得必要。這現(xiàn)在同樣能夠被充分利用，以為了降低待傳遞的數(shù)據(jù)的數(shù)量，通過例如在t0時刻僅傳遞相比t-1時刻改變的轉(zhuǎn)向控制指令a1-an+1。相應(yīng)地，t1時刻的消息b然后同樣被構(gòu)建。

為了進(jìn)一步降低待傳遞的數(shù)據(jù)量同樣可作如下設(shè)置，即，當(dāng)未來的轉(zhuǎn)向控制指令延伸經(jīng)過多個周期時，不對于每個周期傳遞單獨(dú)的轉(zhuǎn)向控制指令。在該情況中，轉(zhuǎn)向控制指令附加有時間戳，該時間戳例如表示自什么時候起該轉(zhuǎn)向控制指令應(yīng)被執(zhí)行。這例如在最下面的消息b中示出。在此，除了頭部h和當(dāng)前的轉(zhuǎn)向控制指令a2之外帶有時間戳t3的未來的轉(zhuǎn)向控制指令a3以及帶有時間戳tn-2的另一未來的轉(zhuǎn)向控制指令an-2被傳遞。功率電子裝置4然后首先轉(zhuǎn)換a2且緊接著在t3時刻轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)向控制指令a3，直至達(dá)到tn-2時刻。如下是容易理解的，即，以此可顯著降低數(shù)據(jù)傳遞量。

在圖3中示出了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的框圖，其中，出于概覽原因未示出通訊段(kommunikationsstrecke)，因?yàn)槠渲饕婕半娫吹膱D示。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1又包括轉(zhuǎn)向控制器2、功率電子裝置4以及電動機(jī)5。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1經(jīng)由構(gòu)造成dc/dc轉(zhuǎn)換器的聯(lián)結(jié)件14與車載網(wǎng)絡(luò)15電氣連接。車載網(wǎng)絡(luò)15具有電池16、發(fā)電機(jī)17和電消耗器r。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1另外具有電壓測量設(shè)備v、平滑電容器c以及另一帶有聯(lián)接件19的發(fā)電機(jī)18，其中，為了簡化起見聯(lián)接件19示出為開關(guān)。最后，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1還可具有根據(jù)圖1的周圍環(huán)境傳感裝置10以及警報(bào)設(shè)備9。經(jīng)由聯(lián)接件19，發(fā)電機(jī)18與機(jī)動車的未示出的驅(qū)動軸相連接。

在常規(guī)運(yùn)行中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1經(jīng)由dc/dc轉(zhuǎn)換器由車載網(wǎng)絡(luò)15供給有電壓且聯(lián)接件19是打開的。如果在車載網(wǎng)絡(luò)15中的電壓然后崩潰，則在dc/dc轉(zhuǎn)換器的輸出端處的電壓同樣崩潰。電壓測量設(shè)備v探測出這個情況，該電壓測量設(shè)備v產(chǎn)生用于聯(lián)接件19的切換信號且因此連接發(fā)電機(jī)18與驅(qū)動軸。行駛的車輛然后驅(qū)動發(fā)電機(jī)18，該發(fā)電機(jī)18然后提供用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的供給電壓。為此，發(fā)電機(jī)18例如構(gòu)造有未示出的逆變器。經(jīng)由dc/dc轉(zhuǎn)換器，然后轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1從車載網(wǎng)絡(luò)15脫離且盡管車載網(wǎng)絡(luò)15失效轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1可繼續(xù)工作。