CN101113932A - 具有设置在转向器中的扭矩传感器的动态行驶调节器 - Google Patents

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CN101113932A CNA2007101370877A CN200710137087A CN101113932A CN 101113932 A CN101113932 A CN 101113932A CN A2007101370877 A CNA2007101370877 A CN A2007101370877A CN 200710137087 A CN200710137087 A CN 200710137087A CN 101113932 A CN101113932 A CN 101113932A
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Abstract

本发明涉及用于在动态行驶的极限状况下、尤其是当汽车转向过度或转向不足时稳定汽车的汽车调节器(1)。如果该汽车调节器(1)包括设置在转向器(12)中的扭矩传感器(10),由单元(3)分析该扭矩传感器的信号,该单元以传感器信号(ML)为基础识别汽车的转向过度和转向不足,那么可以有效且经济地监控汽车的当前行驶状态。

Description

具有设置在转向器中的扭矩传感器的动态行驶调节器
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的、用于在动态行驶的极限状况下稳定汽车的汽车调节器,以及一种如权利要求8前序部分所述的相应方法。
背景技术
汽车调节器,如EPS或ABS,用于尤其是在汽车转向过度或转向不足时改善汽车的操控性。当调节偏差超过一个预定的界限值时,汽车调节器通过执行器、通常通过车轮制动器和/或转向调节器干预行驶运行,用于使汽车稳定。
已知的汽车调节器包括一个具有调节算法(Regelalgorithmus)的控制设备,该算法通常包括一个所谓的监测器,它传感地监控汽车的当前行驶特性(实际特性),同时获得驾驶员所期望的行驶特性(理论特性)。已知的汽车调节器的传感装置为了确定行驶状态而通常包括转速传感器、横向加速传感器和转向角传感器。但是这些所谓的惯性传感器是相对昂贵的。此外已知的汽车调节器的算法是相对繁锁和复杂的。
发明内容
因此本发明的目的是,提供用于稳定汽车的汽车调节器以及相应的方法,它更加地简化并因此是更加经济的,但是仍然非常可靠地工作。
按照本发明,这个目的通过在权利要求1以及在权利要求8中给出的特征得以实现。本发明的其它改进方案是从属权利要求的主题。
本发明的基本方面在于:借助于设置在转向器中的扭矩传感器识别在动态行驶极限范围中的汽车特性,并且以此为基础,当行驶特性严重偏离理论特性时触发调节干预。按照本发明的汽车调节器包括单元,例如监测器算法,它分析扭矩传感器的信号,并且以该传感信号为基础识别汽车的转向过度或转向不足。
在此以这种认识作为汽车特性调节的基础:当汽车从稳定的行驶状态陷入转向过度或转向不足的状况时,作用于车轮上的车轮横向力冲击式地变化。该横向力Fs的变化通过转向器传递到转向轮,并且由驾驶员作为转向阻力矩的突然减小或增大而察觉。这种扭矩变化按照本发明通过设置在转向器中的扭矩传感器来测量,因此该扭矩传感器提供信号,该信号直接用作作用于车轮上的横向力的尺度。因此通过将所测量的实际值与所期望的理论值进行比较,以简单的方式识别汽车的转向过度或转向不足。因此按照本发明的具有扭矩传感器的汽车调节器以及按照本发明的方法的主要优点是:可以非常方便且经济地、无需使用驶偏传感器或横向加速传感器而确定动态行驶极限状况中的汽车特性。
所述汽车调节器优选包括单元,尤其是包括监测器,它由扭矩信号来定义实际值,并且以驾驶员愿望(加速踏板位置、驾驶员转向角)为基础计算理论值。如上所述,该实际值是作用于车轮上的横向力的尺度。而该理论值表示在稳定行驶状态中所期望的车轮横向力的尺度,并且优选以当前的汽车速度或当前的转向角、以及必要时其它的状态参数和参量为基础被计算出。因此由实际值与理论值之间的偏差可以识别汽车的转向过度或转向不足。理论值和实际值优选被输送到状态调节器,当调节偏差超过预定的界限值时,该状态调节器自动触发调节干预。所述调节干预例如借助于车轮制动器和/或转向调节器实现。
用于调节干预的触发界限值优选取决于速度,其中原则上在高速时的触发界限值低于在低速时的触发界限值。由此可以在高速时考虑理论上较高的事故危险。
在具有电机支持的转向器(EPS:电动助力转向(Electric poweredsteering))的汽车中优选利用本来就安装在EPS中的扭矩传感器作为按照本发明的汽车状态识别的传感器。由此可以进一步节省成本。
附图说明
下面借助于附图示例性地详细描述本发明。附图中:
图1示出按照本发明实施方式的具有扭矩传感器的汽车调节器,
图2a示出在不同转向半径时车轮横向力的示意曲线,
图2b示出当汽车转向不足时车轮横向力的曲线
图2c示出当汽车转向过度时车轮横向力的曲线,
图3示出图1中的汽车调节器的触发界限值的曲线。
具体实施方式
图1示出一个动态行驶调节器的整个调节器系统的示意图。该总系统1包括一个用于执行汽车调节的、具有不同算法3、4的控制设备2。所述算法尤其包括一个监测器3以及一个状态调节器4,该监测器3由不同的测量参数,即由车轮转速n、驾驶员所期望的转向角δL、加速踏板位置Mmot和当前的制动压力pVOR计算调节器的一个理论值ML_Soll为此该监测器3包括相应的数学模型。由驾驶员输入(Fahrervorgabe)所计算出的理论值ML_Soll优选具有扭矩单位[Nm],并且描述那个在稳定行驶状态下驾驶员必须施加到转向轮13上的转向阻力矩。
所述调节系统1的传感装置包括多个车轮转速传感器5、一个转向角传感器8、一个预压力传感器15(制动压力传感器)、一个设置在转向器12中的扭矩传感器10以及一个加速踏板传感器(集成在发动机控制器7里面)。所述转向角传感器8在这里设置在转向柱11里面,但是也可以安装在转向器的其它不同位置,该转向器在这里总体上以12表示。
所述调节系统1的执行机构包括一个用于调制制动压力的单元6,例如一个液压调制器(Hydroaggregat),和一个发动机控制器7。当然也可以选择设置转向调节器。
汽车在这种情况下配有电机驱动的转向器EPS,它本来就包括一个扭矩传感器10。该扭矩传感器10提供用于行驶特性的当前的实际值。所述理论值ML_Soll和实际值ML被输送到状态调节器4,当调节偏差超过一个预定的界限值时,状态调节器4触发自动的调节干预。
在此所述调节器基于这种认识:作用于车轮上的车轮横向力Fs在稳定的行驶状态下具有一个明确确定的数值,它尤其取决于转向半径和汽车速度。当汽车陷入转向过度或转向不足状况时,车轮横向力Fs发生变化,这通过扭矩传感器10测量。这在后面借助于图2a至2c更加清楚地示出。
图2a示出在不同的转向半径r1、r2时汽车速度vr与横向力Fs的关系曲线。在此适用于r1>r2。如同所看到的那样,所述车轮横向力Fs在假设恒定的条件下(尤其是在车轮与行驶路线之间的摩擦值恒定的情况下)仅仅取决于转向半径r和汽车速度vr
与此相比,图2b示出在汽车在转向不足状况下的车轮横向力Fs的曲线。如同所看到的那样,车轮横向力与在稳定的圆行驶时的标准值(虚线所示)相比明显增加。
而图2c示出在汽车转向不足时的车轮横向力Fs曲线。该车轮横向力Fs在稳态的转圈行驶的情况下与标准值(虚线示出)相比明显减小。
该车轮作用力的增加或减小通过转向器12传递到转向轮13,并且相应地由扭矩传感器10检测。在此实际值与理论值的偏差是汽车转向过度或转向不足的尺度。由为变化的正负符号或者说与理论值的偏差还可以识别汽车是否转向过度或转向不足。
当偏差ΔFs或扭矩偏差ΔM超过一个预定界限值时,汽车调节器4干预行驶运行。图3示出调节器的极限值SW1和SW2,在超过它们时,调节器4干预行驶运行。在此该极限值SW1、SW2以在稳态转圈行驶时所期望的车轮横向力Fs的值来定义一个确定的范围。
这样确定极限值SW1、SW2,使得该汽车在临界的行驶状况下对于普通驾驶员保持尽可能可控。由于在高速时潜在较大的危险,在这里对于高速vr的调节界限值趋势上规定为低于低速vr时的调节界限值。因此所述范围在高速时较窄。

Claims (9)

1.用于在动态行驶的极限状况下、尤其是当汽车转向过度或转向不足时稳定汽车的汽车调节器(1),包括具有调节算法(3,4)的控制设备(2),其特征在于单元(3),该单元(3)对设置在转向器中的扭矩传感器(10)的信号(ML)进行分析,并且基于该传感信号(ML)识别汽车的转向过度或者转向不足。
2.如权利要求1所述的汽车调节器,其特征在于,
-所述扭矩传感器(10)的信号(ML)定义实际值,该实际值是作用在车轮上的横向力(FS)的尺度,
-所述单元(3)计算出理论值(ML_Soll),该理论值是在稳定行驶状态下所期望的车轮横向力(FS)的尺度,
-由实际值(ML)与理论值(ML_Soll)之间的偏差查出汽车的转向过度或转向不足。
3.如权利要求1或2所述的汽车调节器,其特征在于,为了确定汽车的动态行驶特性,没有设置驶偏和/或加速传感器。
4.如上述权利要求中任一项所述的汽车调节器,其特征在于,当实际值(ML_Ist)与理论值(ML_Soll)之间的偏差超过预定的触发界限值时,触发自动的调节干预。
5.如权利要求4所述的汽车调节器,其特征在于,所述触发界限值(SW1,SW2)取决于速度。
6.如上述权利要求中任一项所述的汽车调节器,其特征在于,以当前的汽车速度(vx)和当前的转向角(δL)为基础计算出所期望的理论值(ML_Soll)。
7.如上述权利要求中任一项所述的汽车调节器,其特征在于,所述扭矩传感器(10)是电机支持的转向器(EPS)的传感器,该传感器被用于上述目的。
8.用于在动态行驶的极限状况下、尤其是当汽车转向过度或转向不足时稳定汽车的方法,其中汽车的当前行驶特性借助于传感装置(4,5,10,15)来监控并与理论特性进行比较,其特征在于,对设置在转向器中的扭矩传感器(10)的信号(ML)进行分析,并且基于该传感信号(ML)识别汽车的转向过度或者转向不足。
9.如权利要求8所述的方法,其特征在于,由所述扭矩传感器(10)的信号(ML)定义实际值(ML_Ist),并且还计算出理论值(ML_Soll),该理论值是在稳定行驶状态下所期望的车轮横向力(FS)的尺度,并且由实际值与理论值之间的偏差识别汽车的转向过度或转向不足。
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