设计成检测存在于硬件部件中的信号降低的具有预警功能的控制器

摘要

本发明涉及一种具有多个自诊断功能的控制器(12)，所述自诊断功能中的每个自诊断功能被设计成检查控制器(12)的分配的硬件部件的功能。所述自诊断功能中的每个自诊断功能具有至少一个安全阈值，所述至少一个安全阈值配置成使得当超过所述至少一个安全阈值时，对应的硬件部件被关断。所述自诊断功能中的每个自诊断功能具有至少一个质量阈值，所述至少一个质量阈值的值小于所述至少一个安全阈值的值，其中，所述至少一个质量阈值被设计成使得当超过所述至少一个质量阈值时，可以在分配的硬件部件中检测到质量相关状态。

说明书

本发明涉及具有权利要求1的前序部分的特征的控制器、具有这种控制器的机动车辆的机电式转向系统、以及具有权利要求7的前序部分的特征的用于检查机动车辆的机电式转向系统中的控制器的硬件部件的方法。

在机电式机动车辆转向系统的情况下，转向失效会导致机动车辆的安全临界状态。因此，必须防止转向失效，特别是在自动行驶期间。因此，期望尽早通知驾驶员和/或机动车辆车间关于未来可能出现的问题，以确保首先不发生失效。

已知的是，转向系统具有随着时间的流逝而降低的信号质量，例如，这可能是由于硬件部件老化、特别是由于控制单元(ECU)中的电路板故障而引起的。例如，这种电路板故障可能是由于CAF(导电阳极丝)而引起。CAF是电化学丝状腐蚀的一种形式，在电化学丝状腐蚀中，导电(铜)丝(线)从阳极发出并且在电路板表面下方沿阴极方向生长。铜的迁移导致形成了降低电压传导条导体之间的绝缘电阻的导电路径、即所谓的通路。在电源线之间，这在极端情况下会导致短路；在信号线之间，其结果是组件的中断或失效。只要绝缘电阻小于由自诊断功能定义的某个预定阈值，电路板就会由于关闭而突然失去功能。由于部件是安全相关的，因此功能损失是不期望的。驾驶员和/或机动车辆车间假定部件正常操作，直至部件失去功能为止。不传达年龄引起的变化。

专利文献EP 3 129 273 B1描述了一种用于管理动力辅助转向的方法，在该方法中，借助于老化函数来评估转向机构的老化。老化函数取决于在施加于转向机构中的力的强度上的时间积分。所评估的年龄用于适应在转向机构中使用的摩擦模型和/或弹性表和/或转向机构的刚度，以便改善转向感觉。

本发明解决的问题是提供一种用于机动车辆的转向系统的控制器，在该控制器中，检测控制器的信号质量的老化，以尽早通知驾驶员或机动车辆车间关于未来的问题。

该问题通过具有权利要求1的特征的控制器、机电式机动车辆转向系统以及具有权利要求7的特征的用于检查机动车辆的机电式转向系统中的控制器的硬件部件的方法来解决。在从属权利要求中描述了本发明的有利改进方案。

因此，提供了一种用于机动车辆的转向系统的具有多个自诊断功能的控制器，所述多个自诊断功能中的每个自诊断功能配置成用于检查控制器的分配的硬件部件的功能，其中，自诊断功能中的每个自诊断功能具有至少一个安全极限值，所述至少一个安全极限值配置成使得当超过所述至少一个安全极限值时，对应的硬件部件被关断。另外，至少一个自诊断功能具有至少一个质量极限值，所述至少一个质量极限值的绝对值小于同一自诊断功能的所述至少一个安全极限值的绝对值，其中，所述至少一个质量极限值配置成使得当超过所述至少一个质量极限值时，可以在所分配的硬件部件中检测到质量相关状态。所述至少一个质量极限值使得可以在硬件部件失效之前检测出硬件部件的质量降低。因此，驾驶员和/或机械师具有足够的时间启动对策，以避免出现转向的安全临界状态。硬件部件是布置在电路板上的部件以及电路板本身。优选地，多个自诊断功能具有分配的质量极限值。

优选地，对应的硬件部件中的降低的电信号质量是质量相关状态。

优选地，设置有评估单元，该评估单元存储呈代码的形式的质量相关状态的存在。可以规定的是，评估单元评估所存储的代码并且评估单元被设计成用于将信号转发至警告单元。警告单元可以向驾驶员和/或车间通知控制器中的质量损失的存在。

此外，提供了一种用于机动车辆的机电式转向系统，该机电式转向系统包括：

·至少一个电动马达，

·扭矩传感器，该扭矩传感器检测由驾驶员施加的扭矩，以及

·用于计算操作电动马达所用的马达电流的电子控制单元，该电子控制单元包括上面描述的控制器。上述优点也在此处产生。

优选地，在机动车辆中布置有至少一个警告单元，所述至少一个警告单元向车辆的驾驶员和/或机动车辆车间通知质量相关状态的存在。

另外，提供了一种用于检查机动车辆的机电式转向系统中的控制器的硬件部件的方法，其中，控制器包括多个自诊断功能，所述多个自诊断功能检查分配的硬件部件的功能，其中，自诊断功能包括至少一个安全极限值，并且该方法包括以下步骤：

-输出自诊断功能的值，

-检查该值是否超过所分配的至少一个安全极限值，

-检测到所述至少一个安全极限值的超出并关断对应的硬件部件，其中，自诊断功能中的至少一个自诊断功能包括至少一个质量极限值，所述至少一个质量极限值的绝对值小于分配给同一自诊断功能的所述至少一个安全极限值的绝对值，并且该方法包括以下进一步的步骤：

-检查该值是否超过所分配的至少一个质量极限值，

-检测到所述至少一个质量极限值的超出，

-检测到质量相关状态的存在。

该方法允许以简单且成本有效的方式检查控制单元的硬件的质量。优选地，所述自诊断功能中的若干自诊断功能具有质量极限值。

优选地，提供了以下进一步的方法步骤：

-存储分配给质量相关状态的代码。

质量极限值有利地形成为使得对应的硬件部件中的降低的电信号质量作为质量相关状态被检测。

可以提供以下进一步的方法步骤：

-在评估单元中评估质量相关状态并且将质量相关状态转发至警告单元，

-由警告单元输出警告信号，由此向车辆的驾驶员和/或机动车辆车间通知质量相关状态的存在。

在一个优选的实施方式中，提供了以下进一步的方法步骤：

-输出针对质量相关状态存储的必要的参考对策。以这种方式，驾驶员和/或车间直接得出用于维修控制单元所需的信息。

当评估单元包括用于防止警告单元中的警告信号的不必要触发的滤波器、故障计数器和/或统计措施时是有利的。对于在评估单元中使用故障计数器的情况而言，故障计数器优选地具有极限值，其中，质量相关状态至警告单元的转发不会在超过极限值之前被触发。

质量相关状态的代码优选为DTC。

有利地，质量极限值形成为使得由于CAF导致的电路板的绝缘电阻的降低作为质量相关状态被检测。

下面参照图1对本发明的一个优选实施方式进行更详细地说明。图1示出了具有方向盘2的机电式机动车辆转向系统1的示意图，该方向盘2以旋转固定的方式联接至上转向轴3。驾驶员将适当的扭矩作为转向指令经由方向盘2引入到转向轴3中。然后，该扭矩经由上转向轴3和下转向轴4传递到转向小齿轮5上。小齿轮5以已知的方式与齿条6的带齿部段啮合。齿条6在转向壳体中安装成能够沿其纵向轴线的方向移位。齿条6在其自由端部处经由球窝接头(未示出)连接至横拉杆7。横拉杆7本身以已知的方式经由转向节各自连接至机动车辆的转向轮8。方向盘2的转动经由转向轴3和小齿轮5的连接而导致齿条6的纵向移位，并且由此导致转向轮8的旋转。转向轮8经由路面80受到抵抗转向运动的反作用力。因此，为了使车轮8旋转，需要使方向盘2处具有所需的适当扭矩的力。设置有伺服单元10的电动马达9，以在该转向运动中辅助驾驶员。

上转向轴3和下转向轴4经由扭力杆(未示出)以扭转弹性的方式彼此联接。扭矩传感器单元11检测上转向轴3相对于下转向轴4的扭转，作为手动施加在转向轴3或方向盘2处的扭矩的量度。根据由扭矩传感器单元11测得的扭矩，伺服单元10为驾驶员提供转向辅助。伺服单元10可以作为动力辅助单元10、100、101联接至转向轴3、转向小齿轮5或齿条6。特定的动力辅助10、100、101将伺服辅助扭矩引入到转向轴3、转向小齿轮5中和/或引入到齿条6中，从而在转向作业中协助驾驶员。图1中所示的三种不同的动力辅助单元10、100、101示出了用于其布置的替代性位置。通常，所示出的位置中的仅一个位置由动力辅助装置占据。伺服单元10包括具有用于计算转向辅助的控制器(ECU)12的电子控制单元。

在安全概念的范围内，控制器12包括多个自诊断功能，所述多个自诊断功能中的每个自诊断功能检查控制器12的分配的硬件部件的功能。每个自诊断功能具有安全极限值，其中，硬件部件在自诊断功能的值超出这些安全极限值时关闭(关断)。除了安全极限值之外，还提供了质量极限值，所述质量极限值与安全极限值相比被更窄地限定，即，安全极限值的绝对值大于质量极限值的绝对值。质量极限值被定义成使得质量极限值的超出指示对应的硬件部件中的信号质量降低。针对质量极限的超出提供了特定的质量相关的代码(诊断故障代码，DTC)，其中，将单个单独的代码明确地分配给适当的自诊断功能。如果超过质量极限，则存储适当的代码。优选规定的是，在机动车辆中布置有至少一个警告单元，所述至少一个警告单元将ECU中的信号质量的降低通知给机动车辆的驾驶员和/或机动车辆车间。该警告可以在声学上例如经由语音输出，或者在视觉上例如经由仪表面板中的警告灯或经由屏幕上的警告消息例如经由移动的窗口、即所谓的弹出窗口来进行。该警告优选地参照特定的DTC进行。还可以设想的是，该警告独立于具体的DTC和代码进行，并且可以首先通过外部诊断设备读取可能的参考对策。

对于由于CAF而导致的在ECU的电路板上的电压传导条导体之间存在绝缘电阻降低的情况而言，从相关技术中已知的一对自诊断功能将检测其质量极限的超出并且通知机动车辆的驾驶员或机动车辆车间或机动车辆车间的机械师，并且优选地参考必要的对策。由于尚未超过安全极限值，因此硬件的功能不会停止。因此，驾驶员或机械师有足够的时间来启动对策并避免转向失效。

优选地，提供有滤波器、故障计数器和/或统计措施，以防止警告单元中信号的不必要的触发。故障计数器优选地具有极限值(防抖极限)，其中，仅超过极限值才触发对质量损失的检测。用于触发警告信号所需的软件可以在警告单元实际触发信号之前收集数小时甚至数天的数据。