[发明专利]用于获取转向轴的转角和/或转速的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于获取马达的马达轴的转角和/或转速的方法、一种相应的装置、一种车辆的转向装置以及一种相应的计算机程序产品。

背景技术

后桥转向系统(其成套或以系列开发的方式存在)可具有通过马达驱动的调节器(例如长度可变的导杆，尤其横向导杆)。为了操控马达，通常需要转子位置传感器。附加地，在这种调节系统中可安装有绝对位置传感器，其构造成获取调节器的平移或轴向运动。为了操控马达，通常需要当前的马达位置以及当前的马达转动速度。这两个参数例如借助于安装在马达轴上的马达位置传感器获取。

文献DE 10 2010 052 917 A1公开了一种用于机动车的转向装置的调节器。

发明内容

在此背景下，在此提出的本发明提供了根据独立权利要求的改进的用于获取马达的马达轴的转角和/或转速的方法、相应的装置、车辆的转向装置以及相应的计算机程序产品。有利的设计方案从从属权利要求和随后的说明中得到。

本发明提供了一种用于获取马达的马达轴的转角和/或转速的方法，其中，马达构造成使调节元件进行相对于马达的平移运动。方法包括以下步骤：

读取步骤，借助于接口从布置在马达外部的至少一个传感器元件读取运动信号，其中，运动信号代表调节元件相对于马达的平移运动；以及

获取步骤，在使用运动信号的情况下获取马达轴的转角和/或转速。

转角可理解成马达轴围绕马达轴的纵轴线旋转的角度。转速可理解成在预定的时间单位期间马达轴围绕马达轴的纵轴线旋转的圈数。马达轴可理解成马达的一个元件，其构造成在马达运行时进行转动。马达可理解成用于实现机械功的机器。马达例如可为电动马达。马达轴可与调节元件机械耦联。调节元件可理解成这样的机械元件，其构造成在马达运行时进行相对于马达的平移运动。调节元件例如可为杆或棒，其布置成可沿着马达轴移动并且例如借助于滚珠斜道丝杠、梯形丝杠和滚珠丝杠与马达轴耦联。调节元件尤其包含在用于机动车的导杆、特别是横向导杆中，或形成导杆，以便将导杆构造成在其长度方面可以改变。如果所述导杆在一侧固定地与车身相连接，并且在另一侧与至少一个车轮支架相连接，则可通过长度改变使车轮支架产生转向运动。在此，车轮支架围绕竖向轴线可转动地铰接在车辆处。调节元件的平移运动可理解成调节元件的所有的点在相同的方向上相对于马达移动的运动。在马达之外可布置有用于探测平移运动的至少一个传感器元件。传感器元件例如可固定在调节元件上。传感器元件例如可理解成位移传感器。传感器元件可构造成例如基于电阻变化、可变的电感、可变的电容、可变的光通量、脉冲的计数和/或运行时间测量来探测平移运动。

本发明基于可省去安装在马达轴上的、用于探测马达轴的转角或转速的马达位置传感器。借助于下文说明的方法，尽管没有马达位置传感器，可成本高效且节省结构空间地提供两个对于马达控制必需的转角和转速的信号，以便可正确地动态运行马达控制。

根据本发明的一种实施方式，在获取步骤中可在使用运动信号的情况下获取平移运动的速度，以获取转速。在此，速度例如可通过求导获取。在使用平移运动的速度的情况下可以足够的可靠性和精度获取马达轴的转速。

此外，在获取步骤中可在使用运动方程的情况下和/或在考虑在马达和调节元件之间的机械传动链的传动比的情况下获取转角和/或转速。运动方程通常可理解成二阶微分方程或二阶微分方程组。借助于运动方程可说明机械系统在外部影响的作用下的空间和时间的变化。机械传动链例如可包括传动机构、带传动和/或丝杠。借助于机械传动链可将马达轴的旋转运动转换成尤其丝杠的平移运动。在此可实现具有预定的传动比的机械传动链。通过本发明的该实施方式可确保正确地获取转角和/或转速。

由于在平移运动和旋转运动之间通过机械的传动元件进行机械耦联，可在使用平移传感机构的情况下以足够的可靠性和精度得出马达轴的角位置或马达轴的转角。

此外，在获取步骤中，转角和/或转速还可在使用线性换算、观测器结构和/或卡尔曼滤波器的情况下予以获取。线性换算例如可理解成把平移运动的速度线性换算成转速。观测器结构可理解成由观测的参考系统的预先给定的输入参数和输出参数再现不可测量的参数的系统。观测器结构例如可包括伦伯格(Luenberger)观测器。卡尔曼滤波器可理解成用于移除由于测量仪器引起的干扰的过滤器。通过本发明的该实施方式可避免在获取转角和/或转速时的不精确性。