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通過監(jiān)測由轉(zhuǎn)向助力電動機提供的扭矩的轉(zhuǎn)向回正的檢測方法以及應用所述方法評估摩擦與流程

文檔序號:11849044閱讀:705來源:國知局
通過監(jiān)測由轉(zhuǎn)向助力電動機提供的扭矩的轉(zhuǎn)向回正的檢測方法以及應用所述方法評估摩擦與流程

本發(fā)明涉及用于管理動力轉(zhuǎn)向裝備車輛的方法的一般領(lǐng)域,并且特別是機動車輛。

它更特別地涉及考慮到動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)中的摩擦力。



背景技術(shù):

在一些動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)管理方法中,更普遍地在用于控制車輛路徑的某些方法中,檢測轉(zhuǎn)向回正可能是有用的,或者甚至是必不可少的,也就是說方向盤在車輛駕駛員的作用下的旋轉(zhuǎn)方向的改變。

為了這個目的,有可能監(jiān)測方向盤的旋轉(zhuǎn)角速度,以便檢測所述旋轉(zhuǎn)速度的符號改變。

然而,為了允許通過這樣的方法足夠可靠地檢測轉(zhuǎn)向回正,并且更特別是為了防止例如由方向盤的輕微振蕩引起的“誤報”產(chǎn)生,有必要確保由所述方向盤形成的角位移振幅,在兩個相反的旋轉(zhuǎn)方向中的每一個上,接近轉(zhuǎn)向回正點的那個角位移振幅比一些預定的、相對較高的檢測閾值大。

但是,方向盤為了達到并越過這樣的檢測閾值而所需要的時間可能相當長,這往往限制了用于檢測所述轉(zhuǎn)向回正的方法的精確度和反應性。

此外,需要了解方向盤的角速度,例如從所述方向盤的角位置測量,在某些情況下可強制增加專用傳感器,這增加了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的尺寸和重量以及用于其制造的成本。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

分配給本發(fā)明的目的因此旨在克服上述缺點,并提供一種新的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)管理方法,既簡單又實施起來便宜,這使得能快速且可靠的檢測轉(zhuǎn)向回正。

分配給本發(fā)明的目的是通過一種用于管理動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的方法的手段來達到的,所述動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括至少一個旨在輸出輔助力的輔助馬達,所述方法的特征在于它包括轉(zhuǎn)向回正檢測步驟(a),在該步驟中獲取稱為“馬達扭矩信號”的信號,其代表通過輔助馬達輸出的輔助力,然后評估所述馬達扭矩信號的時間導數(shù),然后將所述馬達扭矩信號的時間導數(shù)與預定的變化閾值進行比較以檢測導數(shù)峰值,導數(shù)峰值大于所述預定的變化閾值,指示所述動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向方向的反轉(zhuǎn)。

有利的是,代表由輔助馬達提供的輔助力的信號監(jiān)測,例如對應于施加給所述輔助馬達的轉(zhuǎn)矩設定值或?qū)谟伤鲚o助馬達的軸施加在轉(zhuǎn)向機構(gòu)上的扭矩的實際測量值的信號監(jiān)測,更具體地是由這樣的信號的時間導數(shù)所采取的瞬時值的監(jiān)測,使得能夠快速而可靠地檢測任何轉(zhuǎn)向回正,無論限制性檢測閾值的使用是否與方向盤的角位移的振幅相關(guān)。

事實上,發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn),在轉(zhuǎn)向回正的過程中,也就是說當駕駛員連續(xù)地左轉(zhuǎn),然后右轉(zhuǎn)(或反之亦然),會觀察到通過輔助馬達輸出的輔助(扭矩)力非???、幾乎是瞬時降低(絕對值),其中所述降低導致代表所述輔助(扭矩)力的信號的時間導數(shù)的峰值。

輔助力的高振幅的這種突然變化由如下的事實造成:當操作轉(zhuǎn)向系統(tǒng),更具體的是輔助馬達時,當在轉(zhuǎn)向構(gòu)件的位移(局部)極值時(也就是說當經(jīng)歷轉(zhuǎn)向回正時),從輔助馬達輔助在第一方向(例如向左)上的轉(zhuǎn)向操作的第一輔助狀態(tài)過渡到馬達輔助在第二相反方向(在上述的例子中向右)上的轉(zhuǎn)向操作的第二輔助狀態(tài),必然會觀察到轉(zhuǎn)向構(gòu)件的位移方向的切換(反轉(zhuǎn))。

現(xiàn)在,實際上,由于與轉(zhuǎn)向機構(gòu)的內(nèi)摩擦的阻抗力,這往往與轉(zhuǎn)向操作相反,其符號與轉(zhuǎn)向構(gòu)件的位移符號(更具體地是與位移速度的符號)相反。

總而言之,就其本身而言,該輔助力具有驅(qū)動功能,也就是說所述的輔助力往往由司機根據(jù)需要在考慮轉(zhuǎn)向的方向上驅(qū)動轉(zhuǎn)向構(gòu)件移位,抵抗該阻抗力,包括由于內(nèi)摩擦的力。

在任何情況下,轉(zhuǎn)向角的操作方向的切換,以及因此轉(zhuǎn)向構(gòu)件的位移方向的切換,一方面幾乎同時導致第一阻力分量的消失,歸因于摩擦,其在轉(zhuǎn)向回正之前在第一方向(按照慣例向左)上反抗轉(zhuǎn)向構(gòu)件的移位,并且在另一方面出現(xiàn)了新的(第二)阻抗力分量,也歸因于摩擦,但在符號上與第一阻力分量相反,并且這次在轉(zhuǎn)向回正之后在與第一方向相反的第二方向(向右)上反抗轉(zhuǎn)向構(gòu)件的位移。

摩擦的存在,更特別是當反轉(zhuǎn)所述轉(zhuǎn)向方向時摩擦的作用方向的反轉(zhuǎn)導致滯后現(xiàn)象,該滯后現(xiàn)象在轉(zhuǎn)向方向的反轉(zhuǎn)期間體現(xiàn)為阻抗力的降低(絕對值),因此體現(xiàn)為輔助力的降低,該輔助力由輔助馬達輸出以反抗(并克服)所述阻抗力。

實際上,所述降低更精確地對應于第一阻力分量(第一摩擦力分量)和上述第二阻力分量(第二摩擦力分量)的累加(代數(shù)積累,通過考慮相反的符號)。

馬達扭矩信號的時間導數(shù)的計算因此有利地允許突出歸因于轉(zhuǎn)向回正的所述馬扭矩信號的任何快速降低,因此檢測所述轉(zhuǎn)向回正。

也將有利地注意,馬達扭矩信號的時間導數(shù)的監(jiān)測,除了提供轉(zhuǎn)向回正的快速檢測之外、方便濾波操作使得消除由于影響馬達扭矩信號質(zhì)量的噪音的誤報風險,如將在下文中詳述的。

最后,馬達扭矩信號有利地構(gòu)成系統(tǒng)可用的信號,,并且該信號可很容易地利用在全部動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中,例如以設定點的形式,設定點由輔助定律發(fā)展并應用到輔助馬達上,從而簡化本發(fā)明的實施。

附圖說明

通過閱讀下面的描述以及使用由純粹說明性和非限制性的方式提供的附圖,本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點將進一步詳細地呈現(xiàn),其中:

圖1以時序圖示出了方向盤的角位置的演變(或等價地,通過考慮驅(qū)動機構(gòu)的減速比,輔助馬達的軸的角位置的演變)以及在一些連續(xù)的轉(zhuǎn)向回正過程中的馬達扭矩信號的演變。

圖2以時序圖示出了由圖1的馬達扭矩信號的時間導數(shù)所采取的值。

圖3是根據(jù)時序圖示出了在由轉(zhuǎn)向回正導致的扭矩下降(絕對值)的時刻,表示圖1的扭矩信號的曲線的放大視圖。

圖4以方框圖示出了根據(jù)本發(fā)明的方法操作。

具體實施方式

本發(fā)明涉及一種用于管理動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的方法。

所述動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1包括至少一個輔助馬達2,目的是輸出輔助力C輔助。

能夠無差別地考慮任何類型的輔助馬達2,更特別是任何類型的雙向輔助馬達。

特別的,本發(fā)明可應用于旋轉(zhuǎn)輔助馬達2,用于施加扭矩型輔助力C輔助,以及應用于線性輔助馬達2,用于施加牽引型或壓縮型輔助力C輔助

此外,所述輔助馬達2例如可以是液壓的,或者優(yōu)選是電動的(使用電動馬達,使得特別更容易植入和執(zhí)行所述馬達,以及產(chǎn)生和管理該有用信號)。

在特別優(yōu)選的方式中,所述輔助馬達2將是旋轉(zhuǎn)型馬達,例如是“無刷”型。

另外,以公知的方式(但未示出),動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1優(yōu)選地包括方向盤,通過它車輛駕駛員可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動轉(zhuǎn)向柱,轉(zhuǎn)向柱通過小齒輪接合滑動地安裝在轉(zhuǎn)向套管內(nèi)的轉(zhuǎn)向齒條,該轉(zhuǎn)向套管固定于車輛的底盤上。

該轉(zhuǎn)向齒條的端部優(yōu)選地分別連接到偏航可操縱短軸上,短軸上安裝有車輛的轉(zhuǎn)向(并且優(yōu)選為驅(qū)動)輪,以便齒條在套管內(nèi)的平移位移引起所述轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向角改變(也就是說偏航方向)。

輔助馬達2可接合轉(zhuǎn)向柱,例如通過蝸輪蝸桿減速器,或甚至通過滾珠螺桿式驅(qū)動機構(gòu)或經(jīng)由與轉(zhuǎn)向柱的小齒輪分開的驅(qū)動小齒輪直接接合轉(zhuǎn)向齒條(從而形成所謂的“雙齒輪機構(gòu)”的轉(zhuǎn)向機構(gòu))。

如圖4所示,應用到輔助馬達2的力設定值(或更優(yōu)選為扭矩設定值)CMOT,以使所述馬達幫助駕駛員操縱轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1,取決于存儲在計算器(這里是輔助定律3的應用模塊)的非易失性存儲器中的預定的輔助定律,其中所述輔助定律可根據(jù)各種參數(shù)調(diào)整所述力設定值CMOT,例如由駕駛員對方向盤施加的方向盤扭矩C方向盤、車輛(縱向)速度V車輛、方向盤的角位置θ方向盤等。

根據(jù)本發(fā)明,該方法包括轉(zhuǎn)向回正檢測步驟(a)。

該轉(zhuǎn)向回正檢測步驟(a)允許檢測轉(zhuǎn)向回正4,也就是說方向的變化,該方向是車輛駕駛員(主動地)致動方向盤,其中該變化的目的在于并具有從向左的轉(zhuǎn)向位置切換到向右的轉(zhuǎn)向位置的效果,其中向左是駕駛員施加力拉動方向盤向左,其中向右是駕駛員施加力拉動方向盤向右,或反之亦然。

這樣連續(xù)的轉(zhuǎn)向回正4在圖1中清楚可見,其中虛線曲線示出了隨方向盤的角位置θ方向盤的時間的演變,從而使得當駕駛員連續(xù)地操縱方向盤向右,然后向左,然后再次向右等,出現(xiàn)了所述方向盤的旋轉(zhuǎn)方向的交替(這解釋為本文所代表的方向盤角位置的曲線具有類似于正弦曲線的形狀)。

應當指出的是,在圖1的優(yōu)選實施例中,代表轉(zhuǎn)向角配置的方向盤的角位置θ方向盤實際上是以等效的方式根據(jù)輔助馬達2的軸5的角位置表示。

事實上,代表轉(zhuǎn)向角的空間配置的任何位置測量,以及因此方向盤的角位置可適于本發(fā)明的說明和實施目的。

在這種情況下,連接輔助馬達的軸5與方向盤的運動聯(lián)動的機械減速比,建立了馬達的軸的角位置和方向盤的角位置之間的關(guān)系。

在圖1的實施例中,減速比約為26,并且放在縱坐標上的角度刻度對應于驅(qū)動軸的機械千度(103度),驅(qū)動軸向后和向前運動大約在-3600度(驅(qū)動軸角的)和3600度(驅(qū)動軸角的)之間交替變化,其對應于方向盤的角位移約+/-139度。

還將注意的是,以公知的方式,所述輔助馬達2的軸5的角位置可由“解析器”型的相對位置傳感器來提供,在此有利地與輔助馬達2串聯(lián)集成。

角位置的這種測量選擇,相對于本發(fā)明的原理不受限制的選擇解釋為如果需要的話也有可能最初表達在“電角度”型單元中的所述角位置,其考慮到解析器的定子極的數(shù)量,而不同于在“機械角度”中。

根據(jù)本發(fā)明,在轉(zhuǎn)向回正檢測步驟(a)期間,獲得稱為“馬達扭矩信號”的信號,該信號代表由輔助馬達2輸出的輔助力C輔助(更特別地代表扭矩,在這種情況下是通過所述輔助馬達提供的電磁轉(zhuǎn)矩)。

優(yōu)選地,用于所述轉(zhuǎn)向回正檢測步驟(a)的馬達扭矩信號是由應用到輔助馬達2的力或扭矩設定值CMOT構(gòu)成,或者甚至由實際上從輔助馬達2輸出的力或扭矩C輔助的測定值構(gòu)成。

實際上,在考慮車輛壽命的情況下,應用到輔助馬達2的設定值CMOT以及實際上是由所述輔助馬達2提供的輔助力C輔助的值是非常接近的,或者甚至是相等的,使得這兩個信號可以同樣方式用在本發(fā)明的框架內(nèi)。

優(yōu)選地,這就是為什么,并且為了描述方便,將有可能在下面將馬達扭矩信號同化為應用到輔助馬達2的力設定值(扭矩設定值)CMOT。

此外,應當注意的是,力設定值CMOT信號和/或?qū)嶋H上是由馬達輸出的輔助力測量C輔助信號具有的優(yōu)點是能夠并且可很容易地用于動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中。

特別的,應用到輔助馬達的力設定值信號CMOT必然是永久公知的,因為所述信號系統(tǒng)地構(gòu)成應用模塊的輸出數(shù)據(jù),該應用模塊應用動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的輔助定律3。

因此,利用這個設定值信號CMOT只需要非常簡單的實施。

就其本身而言,如果需要的話,如果所述輔助馬達通過力傳感器(并且更特別地通過合適的電磁扭矩傳感器)串聯(lián)配備,有關(guān)實際上由輔助馬達2輸出的輔助力C輔助(或扭矩)的測量的信息可通過所述輔助馬達2本身(或更特別地由集成到所述馬達的控制器)給出。

輔助力C輔助的測量當然可以是可替代地通過任何其它適當?shù)耐獠苛?或扭矩)傳感器來獲得,例如附接至輔助馬達2的軸5上的扭矩傳感器。

根據(jù)實施所述方法的可能變型,將有可能考慮為“馬達扭矩信號”,代表由輔助馬達2輸出的輔助力C輔助、施加在轉(zhuǎn)向齒條上的牽引或壓縮力(縱向、沿所述齒條的平移軸線)。

這樣的信號例如可由測量齒條的變形的應變儀提供,或者通過任何其它適當?shù)牧鞲衅鱽硖峁?/p>

通常,對于(純粹)根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)向回正檢測來說,實際上有可能利用為“馬達扭矩信號”,任何信號其值對摩擦的反轉(zhuǎn)是敏感的,也就是說任何信號其值受施加在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上的全部或一部分(內(nèi))摩擦影響,使得所述信號在轉(zhuǎn)向回正時(以及因此在所述摩擦反轉(zhuǎn)時)經(jīng)受可察覺的變化(這里為降低)。

此外,應當注意的是,考慮到輔助馬達2與轉(zhuǎn)向齒條之間的傳動比,可能一般地以馬達扭矩形式或者以齒條等效線性力形式表示馬達扭矩信號CMOT,而不改變本發(fā)明的一般原則。

因此,通過舉例的方式,圖1的馬達扭矩信號CMOT,其在所述圖1中與扭矩(以Nm表示)是同質(zhì)的,為了表示方便和僅僅通過慣例可因此轉(zhuǎn)化為等效線性力形式,以牛頓表示,并且更準確地以千牛頓表示,如圖2或圖3所示。

此外,雖然不排除與模擬信號工作,特別是模擬馬達扭矩信號CMOT,但會優(yōu)選地使用一種或多種數(shù)字信號,特別是數(shù)字馬達扭矩信號CMOT

根據(jù)本發(fā)明,在已經(jīng)獲得馬達扭矩信號CMOT之后,評估所述馬達扭矩信號的時間導數(shù)(在此通過圖4中的導數(shù)模塊6)。

實際上,為此目的,有可能應用任何推導方法,使得能夠確定每個時間單位的馬達扭矩信號CMOT的變化(也就是說表示所述信號的曲線斜率),例如在通過預定的充分限制的時間間隔(采樣周期)而分隔的兩個時刻之間。

對于信息來說,所述采樣周期(也叫“采樣間隔”)可能包括在0.5ms和10ms之間。

在評估了馬達扭矩信號的時間導數(shù)之后,則將所述馬達扭矩信號的時間導數(shù)與預定的變化閾值S峰值進行比較,在這里通過比較模塊8,以檢測導數(shù)峰值7,其大于所述預定的變化閾值,表示轉(zhuǎn)向角方向的反轉(zhuǎn)。

如上文所述,并且如在圖1中清楚可見的,在一個變型中由于摩擦的伴隨逆轉(zhuǎn)而出現(xiàn)了轉(zhuǎn)向回正4,在這種情況馬達扭矩信號CMOT絕對值的降低(該值變得接近零)。

所述降低具有相對顯著的高度H(在圖1的實施例中是2.5N.m的馬達扭矩信號的范圍)以及相對短的持續(xù)時間(通常小于半秒,并且例如包括在100ms和300ms之間)。

所述降低因此由馬達扭矩信號CMOT的陡坡挫折來區(qū)分,在圖1中清晰可見,并且因此表現(xiàn)為導數(shù)峰值7形式的馬達扭矩信號的時間導數(shù)的顯著且突然增加,如圖2所示。

因而本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn),可識別通過導數(shù)峰值7表示的轉(zhuǎn)向回正4,因為它們具有比斜率閾值大的值,稱為“變化閾值”S峰值,也就是說所述導數(shù)峰值滿足:

通常情況下,特別是在圖2的實施例中,轉(zhuǎn)向回正4的特性的馬達扭矩信號的時間導數(shù)峰值7(或更具體地,相當于力的時間導數(shù)的峰施加在齒條rack)包含在大于30kN/s的稱為“峰范圍”的范圍內(nèi),并且在這種情況下,范圍是從30kN/s到65kN/s,更特別是從35kN/s到50kN/s。

預定的變化閾值S峰值可因此選擇為低于或等于預期的峰值范圍,并且特別可等于或接近所述范圍的下限。例如,峰值變化閾值S峰值可在本文中設定為30kN/s。

根據(jù)實現(xiàn)的優(yōu)選可能性,其可在自己的權(quán)利中構(gòu)成發(fā)明,在轉(zhuǎn)向回正檢測步驟(a)期間,在這種情況下通過使用圖4中的過濾模塊9,通過定時稱為“峰值保持時間”的持續(xù)時間d峰值來進行峰值選擇性過濾,在此期間,如果峰值保持時間大于或等于預定的最小持續(xù)時間閾值d峰值,在越過所述變化閾值S峰值并通過指示轉(zhuǎn)向回正4之后,馬達扭矩信號的時間導數(shù)保持在變化閾值S峰值之上。

換言之,可得出結(jié)論:如果馬達扭矩信號的時間導數(shù)一方面滿足越過變化閾值S峰值(也就是說馬達扭矩信號的所述時間導數(shù)具有大于最小斜率值的值,如上所述)以及另一方面保持上述變化閾值S峰值持續(xù)至少等于上述持續(xù)時間閾值d0的時間的雙重條件,則有轉(zhuǎn)向回正4。

有利的是,該過濾是轉(zhuǎn)向回正4的識別中的附加預防措施,只要所述過濾允許區(qū)分真正對應于轉(zhuǎn)向回正4的所述導數(shù)峰值7以及由背景噪聲造成的噪聲導數(shù)峰值10(圖2),該背景噪聲干擾所述馬達扭矩信號CMOT。

實際上,由于噪聲在馬達扭矩信號CMOT中產(chǎn)生了隨機和快速波動,不排除偶爾所述噪聲會引起在所述信號中出現(xiàn)變化(斜率),其中所述變化將大于變化閾值S峰值,并因而可能被誤解為轉(zhuǎn)向回正,應僅基于包括計算時間導數(shù)的第一檢測準則來解釋。

然而,發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn),基本是周期性現(xiàn)象的噪聲則有半周期特征,其嚴格地低于馬達扭矩信號的降低持續(xù)時間。

因為由噪聲引起的噪聲導數(shù)峰值的持續(xù)時間基本上等于所述噪聲的半周期(在半周期期間,噪聲在各個最小和最大振蕩之間單調(diào)地增加,或者相反單調(diào)地減小,或者反之亦然),因此能夠根據(jù)補充所述第一準則的第二準則可通過排除(噪聲10)導數(shù)峰值來分離代表實際的轉(zhuǎn)向回正的相關(guān)導數(shù)峰值7,該(噪聲10)導數(shù)峰值具有嚴格低于這樣的轉(zhuǎn)向回正4的典型持續(xù)時間的持續(xù)時間。

在這種情況下,例如可設置最小持續(xù)時間d0閾值為包括在30ms和40ms之間的值,其對應于觀察到的噪聲典型的最大半周期(而由轉(zhuǎn)向回正引起的降低持續(xù)時間等于或大于100ms)。

具體地,過濾模塊9可包括峰值檢測鎖存器,其一方面在比較模塊8和另一方面在時鐘的雙重依賴下放置,該時鐘測量當所述比較模塊8已檢測到越過變化閾值S峰值時所經(jīng)過的時間,使得只要兩個累積條件相結(jié)合確認有轉(zhuǎn)向回正峰值7,所述鎖存器就返回檢測信號(峰值識別信號)。

此外,根據(jù)實施的優(yōu)選可能性,其可在自己的權(quán)利中構(gòu)成發(fā)明,不管轉(zhuǎn)向回正檢測步驟(a)的性質(zhì),根據(jù)本發(fā)明的方法可包括摩擦評估步驟(b),該步驟包括獲取稱為“致動力信號”的信號C致動,該信號代表由駕駛員和由輔助馬達共同施加在動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上的總致動力(并且更特別是總致動扭矩),并通過摩擦評估模塊11由分別在轉(zhuǎn)向回正4之前和之后的所述致動力信號C致動所采取的兩個值之間的差ΔC致動評估抵抗動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向運動的摩擦力F

換句話說,該方法包括摩擦評估步驟(b),在此期間摩擦由在通過步驟(a)檢測的轉(zhuǎn)向回正期間發(fā)生的致動力信號C致動的下降ΔC致動來評估摩擦力。

實際上,對于如上文詳述的相同理由來說,為了解釋在轉(zhuǎn)向回正的情況下馬達扭轉(zhuǎn)矩信號CMOT的下降H,更一般地,由于摩擦力的符號反轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)向回正4也導致致動力信號C致動的下降ΔC致動。

就絕對值而言,此外還可能的是以基本上等效的方式,并且不改變本發(fā)明的原理來由單獨的馬達扭矩信號CMOT(如所述信號由應用到馬達的設定值或由馬達輸出的電磁扭矩來提供,如上文所提到的)評估摩擦F,并且更特別地由單獨的所述馬達扭矩信號CMOT(而不是由總的致動力信號C致動)分別在轉(zhuǎn)向回正之前和之后采取的兩個值之間的差來評估,也就是說由已經(jīng)在上文提到的下降高度H來評估。

然而,為了獲得影響轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的摩擦現(xiàn)象的更準確和更完整的評估,為了計算下降的高度,優(yōu)選使用包括作用在運動連接上的摩擦,其在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)盡可能長和完整,并且這一點是為了考慮到在其中摩擦可能產(chǎn)生,因而忽略了盡可能少的內(nèi)摩擦源的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)段的最大可能數(shù)量。

換句話說,優(yōu)選的是收集在區(qū)域中的力信號,所述區(qū)域位于離各運動連接盡可能遠的上游,該運動連接包括在一方面轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的上游致動器元件(即分別為駕駛員和輔助馬達)以及另一方面下游影響構(gòu)件(拉桿和轉(zhuǎn)向輪)之間,使這些信號包括抵抗轉(zhuǎn)向的操作的最大的摩擦,并且例如包括在一個或多個關(guān)注的致動器(多個致動器)的整個運動連接下游中產(chǎn)生的所有摩擦。

此外,還優(yōu)選考慮總致動力信號,其不僅考慮到輔助電機2的貢獻,而且考慮到駕駛員的手動貢獻。

事實上,這樣的致動力信號的下降(絕對值)因此代表了影響轉(zhuǎn)向機構(gòu)的摩擦,無論是在其“機動化”部分(輔助馬達、減速器、齒條...)以及在其(全部或部分)“手動”部分,其也稱為“司機”部分(方向盤、轉(zhuǎn)向柱、齒輪/齒條連接...)。

由于這些原因,優(yōu)選地形成了致動力信號C致動,如圖4所示,由一方面代表由駕駛員施加到方向盤上的方向盤扭矩C方向盤的方向盤扭矩信號以及另一方面馬達扭矩信號CMOT的總和來形成。

有利的是,會注意到,方向盤扭矩C方向盤和馬達扭矩CMOT信號在大部分動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)的任何時刻已經(jīng)是可用的,并且由此可容易地利用,從而簡化了本發(fā)明的實施。

例如,方向盤扭矩信號CMOT可對應于由適當?shù)姆较虮P扭矩傳感器獲得的方向盤扭矩C方向盤的測量值,所述適當?shù)姆较虮P扭矩傳感器例如為測量位于方向盤和轉(zhuǎn)向柱之間的扭力桿的彈性變形的磁扭矩傳感器。

這樣的方向盤扭矩信號CMOT允許有利地考慮出現(xiàn)在所述扭力桿的下游的所有摩擦,并且特別地,所述摩擦在齒條和緊固到轉(zhuǎn)向柱的下段上的小齒輪之間的連接中產(chǎn)生。

就其本身而言,適合該應用的馬達扭矩信號CMOT可通過上述的任何適當?shù)姆绞絹慝@得。

因此,將注意到,當馬達扭矩信號CMOT旨在量化下降的高度時(在摩擦評估步驟(b)期間),并且不只檢測轉(zhuǎn)向回正(在檢測步驟(a)期間),不管事實是單獨使用所述馬達扭矩信號CMOT或與方向盤扭矩信號組合使用以形成總的致動力信號C致動,將優(yōu)選相對于輔助馬達2盡可能遠的位于上游來收集所述馬達扭矩信號CMOT,并因此將優(yōu)選包括應用于所述輔助馬達的設定值,或包括由所述輔助馬達輸出的電磁扭矩的測量,如上文所述。

此外,不管是否是用于量化摩擦的信號(馬達扭矩信號CMOT,或優(yōu)選為致動信號C致動),摩擦的評估需要從所述信號提取由所述信號在緊接轉(zhuǎn)向回正之前或緊接轉(zhuǎn)向回正之后所采取的值,也就是說更特別地在緊接導數(shù)峰值7之前或緊接導數(shù)峰值7之后,這是為了隨后計算所述兩個值之間的差(下降高度)。

這就是為什么根據(jù)本發(fā)明的方法優(yōu)選使用數(shù)據(jù)庫,使得在存儲器中存儲不同值的歷史,該不同值由用來在記錄周期上量化摩擦的信號(馬達扭矩信號CMOT或優(yōu)選為致動信號C致動)連續(xù)采用,將選擇該記錄周期高于有關(guān)轉(zhuǎn)向回正4的下降的預期持續(xù)時間。

因此,有可能在導數(shù)峰值7已確定后回到信號的歷史,以便知道在發(fā)生所述導數(shù)峰值之前的時刻的所述信號值。

有利的是,為了避免存儲器空間不必要的消耗,該數(shù)據(jù)庫將在滾動的記錄周期上不斷刷新,以便在所考慮的時刻只保持可有效地用于在所述考慮的時刻計算摩擦的信息。

對于信息來說,該記錄周期可包括在0.5s(500ms)和1s之間,優(yōu)選等于500ms。

優(yōu)選地,并且如圖3和4所示,摩擦評估步驟(b)包括識別峰值開始時刻t開始,其對應于馬達扭矩信號的時間導數(shù)在變化閾值S峰值之上通過的時刻,識別峰值結(jié)束時刻t結(jié)束,其對應于馬達扭矩信號的時間導數(shù)在所述變化閾值S峰值之下下降的時刻,然后確定值C致動(t1)是什么,稱為“轉(zhuǎn)向回正之前的致動力值”,其由致動力信號在第一參考時刻t1所采用,該第一參考時刻t1等于峰值開始時刻t開始或在其之前,確定值C致動(t2)是什么,稱為“在轉(zhuǎn)向回正之后的致動力值”,其由致動力信號在第二參考時刻t2所采用,該第二參考時刻t2等于峰值結(jié)束時刻t結(jié)束或在其之后,然后由計算轉(zhuǎn)向回正之后的致動力值C致動(t2)與轉(zhuǎn)向回正之前的致動力值C致動(t1)之間的差來評估摩擦,也就是說:

ΔC致動=|C致動(t2)-C致動(t1)|

更特別的,考慮到上文提到的滯后現(xiàn)象,可認為在所考慮的時刻(也就是說在考慮的轉(zhuǎn)向回正4的時刻)影響轉(zhuǎn)向系統(tǒng)操作的摩擦力F等于轉(zhuǎn)向回正之后的致動力值與轉(zhuǎn)向回正之前的致動力值之間的半差,即:F=ΔC致動/2。

有利的是,使用馬達扭矩信號CMOT的時間導數(shù)以及涉及由所述導數(shù)確定的導數(shù)峰值7的開始t開始和結(jié)束t結(jié)束的時間參考,使得當發(fā)生轉(zhuǎn)向回正4時能夠精確地檢測到該時刻,因而提高了致動力信號下降的特性評估的可靠性和準確性。

通過在由峰值開始和結(jié)束時刻計算的并且其構(gòu)架盡可能地接近實際轉(zhuǎn)向回正4(并因此是致動力信號的下降)的參考時刻t1,t2測量致動力,本發(fā)明允許精確地確定正好在所述轉(zhuǎn)向回正之前和正好在所述轉(zhuǎn)向回正之后什么是致動力C致動的精確值。

因此避免了在測量中的任何延遲或近似,否則其可導致要考慮致動信號的值,該值不代表下降的實際高度,因為所述值是在暫時離所述下降很遠的測量點而測量的。

因而本發(fā)明使得有可能以反應的且可靠的方式評估摩擦F,因為所述發(fā)明大大減少了錯誤和緩慢的來源,其到目前為止破壞了基于監(jiān)測方向盤的角位置的摩擦評估方法。

根據(jù)實施的一種可能性,可選擇任意匹配第一參考時刻t1與峰值開始時刻t開始(也就是說設置t1=t開始),和/或互補或替代地選擇匹配第二參考時刻t2與峰值結(jié)束時刻t結(jié)束(也就是說寫下t2=t結(jié)束)。

然而,根據(jù)第二種可能性,第一參考時刻t1優(yōu)選地嚴格選擇為在峰值開始時刻t開始之前(t1<t開始),所述第一參考時刻領(lǐng)先所述峰值開始時刻t開始一提前值δ1(也就是說:t1=t開始-δ1),和/或第二參考時刻t2嚴格選擇為在峰值結(jié)束時間之后(t2>t結(jié)束),所述第二參考時刻滯后所述峰值結(jié)束時間一延遲值δ2(也就是說:t2=t結(jié)束+δ2)。

對于信息來說,提前值δ1優(yōu)選地包括在20ms和100ms之間,并且例如基本上等于50ms(50毫秒)。

對于信息來說,所述延遲值δ2優(yōu)選地包括在20ms和100ms之間,并且例如基本上等于50ms(50毫秒)。

換言之,在其上計算所考慮的信號(在本文中是致動力信號)的下降的高度ΔC致動的時間間隔[t1;t2]優(yōu)選是變寬的,并且這優(yōu)選在兩面,無論是延遲還是提前。

相對于由峰值開始和結(jié)束時刻所限定的總間隔的測量間隔的這種變寬,其中所述變寬優(yōu)選地表示為至少10ms(提前以及延遲),并且對于優(yōu)先實施例為50ms(提前以及延遲:δ1=δ2=50ms),允許確保在第一參考時刻t1和第二參考時刻t2之間過去的持續(xù)時間(也就是說t2-t1)實際上大于或等于(并且如果適當正好大于)歸因于轉(zhuǎn)向回正,并因此歸因于摩擦的信號(完全)下降的實際持續(xù)時間。

因此,根據(jù)本發(fā)明的方法允許保證致動力信號的極端值很好地測量而不是截斷所述下降的一部分,致動力信號的極端值對應于所述信號的整個下降高度,是轉(zhuǎn)向回正的特征。

此外,但是,提前值δ1和延遲值δ2保持比一些預定的最大展寬的閾值要相對低,被選擇使得由于轉(zhuǎn)向回正,第一參考時刻t1和第二參考時刻t2保持在過渡域的直接時間附近(下降域的附近),在所述過渡的“邊界”域中,在邊界域的相關(guān)信號值幾乎相對于由在過渡限制的所述信號所采用的值保持恒定(在邊界域中的所述值的演變例如包含在低于或等于下降高度的10%、5%,或甚至低于或等于下降高度的1%)的幅度范圍內(nèi)。

在這里,由于這樣的事實,在可歸因于摩擦反轉(zhuǎn)的下降的域的外部,馬達扭矩信號CMOT以及致動力信號C致動比在所述下降過程中的變化慢得多,提供的低變寬(前進δ1和δ2是通常低于200毫秒或甚至100毫秒,優(yōu)選每等于50毫秒的延遲)允許保持第一參考時刻t1和第二參考時刻t2在下降域的直接時間附近,在所述下降的“邊界”域中,在邊界域的相關(guān)信號值幾乎相對于由在下降限制處的所述信號所采用的值保持恒定。

因此,在第一參考時刻t1和第二參考時刻t2采用的信號值的測量,也就是說相對于可歸因于摩擦的下降既不太早也不太晚,準確地反映了在所述下降的范圍所考慮的致動力的實際值C致動(或相應為馬達扭矩信號CMOT)。

最終,根據(jù)本發(fā)明的方法因此允許基本上測量下降的高度,其對應于針對摩擦的整個貢獻,而且僅僅針對摩擦的貢獻。

因此,所述方法有利地使得能夠獲得影響關(guān)注時刻的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的實際摩擦F的幾乎實時、可靠、準確以及定期更新的測量值,而公知的方法無法這樣做,公知的方法基于摩擦的相當粗略的近似,由摩擦的預先建立的理論模型而產(chǎn)生。

應當指出的是,根據(jù)本發(fā)明實施的變型,不是分別由峰值開始時刻t開始和峰值結(jié)束時刻t結(jié)束計算第一參考時刻t1和第二參考時刻t2,有可能由單一的峰值時刻表征導數(shù)峰值7,其例如可對應于峰值開始時刻或峰值結(jié)束時刻或位于所述峰開始和結(jié)束時刻中間的平均時刻,然后任意地在所述單個峰值時刻的任一側(cè)設定第一參考時刻t1和第二參考時刻t2,以便在間隔中包括這樣限定的信號下降的預期特性的持續(xù)時間;例如,有可能考慮第一參考時刻位于單個峰值時刻之前的100ms,并且第二時刻在所述單個峰值時刻之后的200ms。

當然,參考時刻t1,t2的這種選擇不影響上述的摩擦評估的一般原則。

此外,無論該定義是否用于第一參考時刻t1和第二參考時刻t2,致動力信號C致動(和/或馬達扭矩信號CMOT)的記錄周期允許暫時在存儲器中保存所述信號的值,該信號用于在所考慮的時刻評估摩擦,該記錄周期當然比包括在第一參考時刻和第二參考時刻之間的時間間隔[t1;t2]的寬度更大,并且更特別地比增加了延遲值δ2和提前值δ1的下降的預期最大持續(xù)時間更大。

此外,根據(jù)本發(fā)明的方法優(yōu)選地包括驗證步驟(c),在其中之一是檢查,本文中是在圖4的驗證模塊12中,無論在下列條件中實施的一個或多個條件是否滿足,優(yōu)選以累積的方式:方向盤的旋轉(zhuǎn)速度低于或等于預定方向盤速度閾值方向盤的角加速度小于或等于預定的方向盤加速度閾值車輛的偏航角速度的演變或車輛的橫向加速度γ的演變根據(jù)方向盤的取向角θ方向盤位于基本上是線性域之內(nèi)。

處理方向盤的旋轉(zhuǎn)速度的情況,該旋轉(zhuǎn)速度必須小于或等于接近于零的方向盤速度閾值并且例如約5度/秒,允許驗證車輛位置的生活狀況是與轉(zhuǎn)向回正兼容的,通過確保方向盤的角速度在推定的轉(zhuǎn)向回正的時刻位于零附近。

事實上,在實際轉(zhuǎn)向回正期間,方向盤速度在方向盤的反轉(zhuǎn)點(尖)一定變成零。相反地,不存在方向盤速度越過零排除了轉(zhuǎn)向回正的情況。

就其本身而言,處理方向盤的角加速度的情況允許僅當方向盤加速時進行摩擦評估,并且因此轉(zhuǎn)向機構(gòu)的構(gòu)件動作的加速是很低的,例如低于或等于100度/s2,也就是說只有當慣性力時是不存在或可忽略不計的。

因此,我們要確保,在摩擦評估期間,轉(zhuǎn)向機構(gòu)的應力狀態(tài)很好的代表摩擦現(xiàn)象,且只有摩擦現(xiàn)象,而不受慣性力的出現(xiàn)而變形,使得通過測量馬達扭矩CMOT和/或通過測量致動力C致動來發(fā)覺和量化該應力狀態(tài)。

車輛的偏航角速度的演變,或者等同的車輛橫向加速度γ的演變的線性狀態(tài),取決于方向盤的取向角θ方向盤是同等的,以確保車輛不處于失去抓地力的情況,并且更特別地要么在轉(zhuǎn)向過多的情況要么在轉(zhuǎn)向不足的情況。

事實上,失去抓地力(輪胎在路面上損失抓地力)將導致車輪和拉桿施加在齒條上的、抵抗輔助馬達的阻抗力下降,這將進而導致由輔助馬達輸出的力相應減少,其中所述減少與內(nèi)摩擦F的作用沒有聯(lián)系,并因此會歪曲那些摩擦F的評估。

為了檢查線性狀態(tài),可特別能夠使用在不同的生活狀況(干燥天氣、濕滑路面等)下的測試活動和與相應最大容許偏航率或相應最大允許加速度相關(guān)聯(lián)期間設立的經(jīng)驗規(guī)律,方向盤的每個角位置在方向盤的多個不同預定角位置中。

因此,可考慮在線性域中,也就是說在允許可靠評估摩擦的生活狀況下,如果在所考慮的時刻測量的方向盤的角位置中(或等效地輔助馬達的軸的角位置),車輛的偏航角速度或橫向加速度γ(其例如可由電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)ESP提供,或者由制動輔助系統(tǒng)防抱死制動系統(tǒng)提供)低于最大允許值。

最終,根據(jù)本發(fā)明的摩擦評估的有效實現(xiàn)可有利地進行同時實現(xiàn)幾種情況,在這種情況下例如高達四種情況(或更多),即處理導數(shù)峰值的最小保持時間d峰值的情況、處理方向盤的角速度的情況、處理方向盤的角加速度的情況,和/或處理橫向動力學的線性情況(偏航角速度或橫向加速度γ)。

反之,沒有實現(xiàn)任何這些情況可抑制摩擦的評估,因為所述評估被認為是鑒于在所考慮的時刻的車輛的生活狀況是不相干的。

這樣檢查冗余,使得能夠排除可疑的情況,因此只保留摩擦的可靠評估,鑒于可能影響它的不同的不穩(wěn)定性,這顯著提高了根據(jù)本發(fā)明的方法的穩(wěn)健性。

此外,變化閾值S峰值,和/或如果合適的話,提前值δ1和延遲值δ2的峰值保持最小持續(xù)時間d0閾值和/或提前值δ1和延遲值δ2優(yōu)選根據(jù)方向盤的角加速度來調(diào)整。

換句話說,本發(fā)明允許動態(tài)地更新用于檢測轉(zhuǎn)向回正和/或摩擦評估的設定,這取決于不同的參數(shù),例如方向盤的角加速度并且這是為了在每種情況下優(yōu)化該方法的可靠性以及反應性。

事實上,可很容易理解,例如馬達扭矩信號CMOT(相應的致動力信號C致動)下降的持續(xù)時間盡可能短,其斜率(其時間導數(shù))在方向盤的操縱很快時高得多。

因此,例如當駕駛員緊跟反方向操作而執(zhí)行快速轉(zhuǎn)向操作時,使得方向盤的相對高的角加速度應用在對應于所述轉(zhuǎn)向回正的零速度點的兩側(cè),能夠增加變化閾值S峰值的值,以更好地去除噪聲,同時保持了檢測具有陡坡的下降的可能性。

可替代地或補充地,也有可能或甚至期望的,當方向盤增加角加速度時減少了峰值保持最小持續(xù)時間閾值d0,以不冒險排除相當短的然而代表轉(zhuǎn)向回正的峰值。

類似地,可替代地或補充地,在這種情況下也可考慮減少用于限定第一參考時刻t1和第二參考時刻t2的提前值δ1和/或延遲值δ2,在此獲取致動力C致動的極值允許估算下降的高度。

實際上,因為操縱方向盤時越快,下降時間越短,有可能在較窄的時域中構(gòu)架整個下降而不冒截斷下降高度的風險。

有利的是,減少保持峰值d0和/或提前值δ1和/或延遲值δ2的最小時間閾值允許加速執(zhí)行該方法,并且因此優(yōu)化了其反應性而沒有不利地影響其可靠性。

更一般地,適應于根據(jù)車輛的生活狀況和/或方向盤的動態(tài)實時檢測轉(zhuǎn)向回正和/或摩擦評估,允許優(yōu)化該方法的性能,并且使該方法尤其是通用的。

當然,本發(fā)明還涉及同樣地構(gòu)造或編程用于實現(xiàn)根據(jù)本文上述的任一特征和變型的方法的動力轉(zhuǎn)向管理模塊。

所述管理模塊可包括,并且更特別地可能聚集在同一套管內(nèi),一個和/或另一個(和可能所有的)模塊用于應用輔助定律3,用于計算導數(shù)6、過濾9、評估摩擦11和驗證條件12,如上所述。

上述模塊的每一個可由電子電路、電子電路板、計算器(計算機)、可編程控制器或任何其它等效裝置來形成。

上述模塊的每一個可具有物理控制結(jié)構(gòu),基于它的電子元件的布線結(jié)構(gòu),和/或優(yōu)選地由計算機編程定義的虛擬控制結(jié)構(gòu)。

當然,本發(fā)明還涉及同樣地由計算機可讀的并包含計算機程序代碼單元的任何數(shù)據(jù)介質(zhì),當計算機讀取所述介質(zhì)時能執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的該方法。

最后,應注意的是,根據(jù)本發(fā)明的方法,它利用通常在動力轉(zhuǎn)向中可用的信號,該方法可容易地推廣到所有的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),包括改型許多現(xiàn)有的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),通過簡單地重新編程其計算器。

當然,此外本發(fā)明不限于上文描述的實施方式,本領(lǐng)域中的技術(shù)人員特別能夠?qū)⑷我磺笆鎏卣鞣蛛x或自由組合在一起,或甚至替代等同物。

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