CN101291840B - 汽车控制辅助系统 - Google Patents

Abstract

本发明的汽车控制辅助系统包括与方向盘(2)和转向助力致动器(3)联结的助力转向器(1)，由信息处理单元(4)控制转向助力致动器(3)的操作以对车辆转向施加助力，其特征在于所述信息处理单元(4)连接到控制装置(5)，该控制装置(5)通过根据与所述转向系统施加的阻力矩相对应的抗干扰力矩以及与控制方向盘转动所需的力矩相对应的参考力矩计算恢复力矩，控制所述转向器(1)恢复到至少一个预定位置。

Description

汽车控制辅助系统

参照在先申请

【0001】本国际申请要求2005年10月19日提交的申请号为0510661的法国专利的优先权，本申请参照优先权申请的说明书、附图、权利要求书整体。

技术领域

【0002】本申请涉及一种汽车控制辅助系统。

【0003】特别地，本发明涉及的汽车控制辅助系统包括与转向方向盘及转向助力致动器连接的助力转向器，通过信息处理单元控制助力转向器发挥作用，以便对车辆转向器施加助力。

背景技术

【0004】最近三十年，汽车工业受益于电子技术领域的技术飞跃。从前单纯的机械系统由机械、液压、电子等不同领域的技术实现，这些不同的系统就是众所周知的《机电系统》，这些技术明显增加车辆的技术弥补以实现先进的控制。

【0005】在这些技术中，可以举例说明的如车轮防抱死系统或ABS系统，该系统防止车辆制动期间车轮抱死。防抱死时，轮胎可以提供更大的制动力，优化制动距离。

【0006】车辆的转向系统同样被改善，由于历史原因，液压助力首先允许减小驾驶员施加于方向盘的力。实际上，所述的《DAE转向系统》的电子助力转向趋向于取代液压助力技术。

【0007】进一步的改进允许在转向柱上增加助力(重迭力矩)，也允许在某些情形下帮助驾驶员确定转向方向盘的位置，在方向盘和车轮之间不存在机械连接，通过线控系统，只有电子信息通过电气总线传输。在新技术方面，《DAE》型的装置、触发电子或液压转向或者《线控转向》提供新的自由度，这是一种新型参数可校准车辆行驶时联络机能。

【0008】这个自由度允许增加转向柱上的力矩，从而允许改变驾驶员的力或者改变方向盘的自转，而这仅靠液压助力转向是不可能实现的。这种新的实用性允许在生活多方面改善汽车性能，尤其是像牵引补偿、<musplit>辅助制动等，但同样地在低速行驶时，使得驾驶员可以用较小的力控制转向。

【0009】车辆转向系统的主要作用在于转动转向轮例如车辆前轮，以便能够控制这些轮转向。这一般是通过转动方向盘、转向柱、齿轮、齿条、连杆实现，为了减小控制方向盘的力，引入了转向助力系统。过去，由于功率原因，这些都是借助液压系统。而现在，有了大功率的小型电机。在所述的称作《DAE系统》的系统中，转向助力也逐步实现了电动。车轮与方向盘总是机械连接，方向盘转动带动车辆转向轮转向。

发明内容

【0010】本发明的目的是在车辆低速运行时简化控制。

【0011】为此，本发明的目的是提供一种汽车控制辅助系统，其包括助力转向器，该助力转向器被连接到方向盘和转向助力致动器上，由信息处理单元控制助力制动器的运行以便对转向柱施加助力力矩，其特征在于它包括与信息处理单元连接的控制装置，用于控制所述转向器恢复到至少一个预定位置，所述的控制装置包括计算装置，通过根据与转向系统施加的阻力力矩相对应的抗干扰力矩以及与控制方向盘转动所需的力矩相对应的参考力矩计算恢复力矩。

【0012】其它特征为：

预定位置是转向器的中央位置，在该中央位置，车辆转向轮成直线；

预定位置是转向器的末端位置，在所述末端位置，车辆转向轮被转向；

控制装置包括车速获取装置，以便当车速小于预定阈限值时，在一预定位置断开所述转向器的恢复；

控制装置包括车速获取装置，以便当车辆速度为零时，在一预定位置断开所述转向器的恢复；

控制装置包括力矩获取装置，该力矩由驾驶员施加于方向盘上以便当驾驶员不对方向盘施加力矩时，触发所述转向器恢复到预定位置。

控制装置包括力矩获取装置，该力矩由驾驶员施加于方向盘以便当驾驶员继续手动方向盘时，在预定位置处断开转向器的恢复。

该系统包括与信息处理单元连接的触发/撤销装置，能够触发/撤销恢复转向器的控制装置。

恢复转向器的控制装置包括预定位置的操纵装置，在所述预定位置处，转向系统限定为被恢复。

抗干扰力矩主要由方向盘力矩和致动器施加的总力矩信息计算得到。

控制装置包括加法器，以便由抗干扰力矩和参考力矩得到恢复力矩。

附图说明

【0013】参照下述附图，结合实施例可以得知本发明的其它优点和特性：

附图1是摘要图，示出本发明辅助系统的基本结构；

附图2示出本发明辅助系统的作用；

附图3图示了本发明的改进；

附图4示出恢复力矩的计算。

具体实施方式

【0014】图1示出了汽车控制辅助系统，包括标号为1的助力转向器，该助力转向器1与标号为2的方向盘以及标号为3的转向助力致动器连接，由标号为4的信息处理单元控制助力致动器的运行以便对转向柱施加助力力矩。

【0015】如前所述，致动器3可以是例如电动助力马达。

【0016】根据本发明，信息处理单元4连接到用于恢复所述转向器到至少一个预定位置的控制装置5；本发明的目的是无需驾驶员操作方向盘2即可转动转向器1以及转向轮和方向盘2。

【0017】控制装置5例如可以控制转向器1恢复到中央位置，在这个位置上，车辆的转向轮成直线。当然，控制装置5也可以控制助力转向器恢复到除中央位置之外的其它位置，例如，转向器末端位置，此时，车辆转向轮被转向。

【0018】控制装置5也可以控制转向器1恢复到中央位置或末端位置。在这种情形下，控制装置5包括预设定位置的操纵装置12，以便允许驾驶员对两个位置之一选择。驾驶员控制人/机接口方式的操纵装置12，以便按照转向控制意愿来操作信息处理单元4。

【0019】控制装置5包括车速获取装置6，以便当车速低于预先设定的一个固定阈值例如30km/h时，在预定位置断开转向恢复。进一步，转向器1的恢复在车速为零至阈限速度例如30km/h时被触发，在车速大于30km/h时被断开恢复。

【0020】控制装置5同样包括力矩获取装置7，该力矩由驾驶员施加于方向盘上，如果驾驶员在预定位置希望断开转向器恢复，不施加力矩于方向盘上即可。控制装置5还包括力矩获取装置6，该力矩由驾驶员施加于方向盘2上，以便如果驾驶员重新控制方向盘2时撤销转向恢复，此时恢复正起作用。

【0021】力矩和速度信息分别通过相应的力矩和速度传感器提供。

【0022】在这种情况下，也可以知道当车辆速度低于30km/h且驾驶员没对转向方向盘施力时，系统使转向器返回到中央位置，即转向轮成直线。

【0023】信息处理单元也连接到相应的触发/撤销装置8(M/A)，触发/撤销装置8可以触发/撤销用于转向恢复的控制装置5。触发/撤销装置8例如可以由驾驶员操作。在这种情况下，触发/撤销装置8不必仅限定为以按钮方式运行/停止方向盘恢复功能，也不必限定为与车辆停车或关闭相关联以便在车辆停止或关闭时触发控制装置5的设备。

【0024】同样地，信息处理单元也同样连接另一个传感器以便使恢复到位。

【0025】例如，信息处理单元也同样连接到另一个标号9代表的方向盘角度传感器，由标号10代表的方向盘位移速度传感器，以及由标号11代表的致动器的总力矩传感器。

【0026】也可以看到，这样的系统简化了控制，尤其是当车辆低速时的操作，以及采用简化驾驶员使用车辆的新接口。

【0027】系统也采用例如转向助力电机来转动方向盘以及车轮，无需驾驶员接触方向盘。本发明的目的是低速行驶时分担驾驶员的工作。

【0028】通过图2所示，从附图可以看到控制装置适于在车辆驾驶员松开方向盘时以及车辆速度低于例如30km/h阈限速度时计算恢复力矩。

【0029】这个力矩随后被施加到转向器和转向柱上，以便转动方向盘，以引导车轮到预定位置。

【0030】对于现有技术的系统。在低速时例如车速为零时，由于车速低，车辆导向轮自动排成直行是很难的。因此，方向盘不能恢复到中间位置，这是因为它的作用明显低于轮胎的滑转力矩。速度为零时，当驾驶员松开转向方向盘，由于轮胎的扭力矩，轻微震荡后，方向盘保持原位。

【0031】在低速操作时，驾驶员依照附图3所示出的四个象限工作，附图3示出了驾驶员的力矩与方向盘角度的关系。

【0032】在第二、四象限实施控制时，方向盘向中央位置转动。

【0033】根据本发明的系统，当驾驶员松开方向盘时，利用转向系统增加转向柱上的力矩并使方向盘回复到中央位置，在第一、三象限驾驶员可以不操作，这样，驾驶员对方向盘的操纵分为两部分。

【0034】当车辆在停止时，尤其停车后，控制装置5被触发，控制方向盘回到预定位置，优选为中央位置。为此，在速度为零时，当驾驶员松开方向盘2，转向轮(以及方向盘2)由于轮胎的强大滑转力矩作用保持原位，而根据本发明的控制装置5，无需驾驶员操作，方向盘2自行回到中央位置。

【0035】如同之前指出的，系统可以通过人机界面例如指令按钮进行操作，或者在车辆中永久地提供。

【0036】根据本发明的集成到系统中的信息处理单元也利用方向盘角度、方向盘速度、方向盘力矩、以及转向助力致动器的总力矩。

【0037】根据方向盘力矩的信息，系统持续检测是否驾驶员握持或松开方向盘。如果驾驶员在目标速度例如0-30km/h松开方向盘，，系统通过方向盘角度、方向盘速度、方向盘力矩、以及致动器总力矩信息计算恢复力，以便使方向盘回到中间位置。

【0038】如果驾驶员再转方向盘，系统持续地减轻附加力矩。在方向盘松开时，恢复力矩的计算如附图4所示。实际上，通过致动器施加在转向柱上的恢复力矩被分解为两个大小不同、性质相同的力矩和。

【0039】在附图4中，其中的一个力矩是标号15代表的抗干扰力矩，其与转向系统施加的阻力矩相对应，这个阻力矩也对应于齿条上的力矩，等值的惯性力矩，干燥的或有粘度的摩擦力矩等。这个力矩主要由方向盘的力矩和致动器施加的总力矩计算得来。如果利用根据本发明的系统施加获取的该方向盘力矩，则该方向盘的力矩是零。

【0040】在附图4中，另一个力矩由标号16所示的参考力矩代表，其等于控制方向盘转动所需的力矩，这个力矩也等于测得的方向盘的力矩，与转向系统的外部条件无关。实际上，恢复力矩可以由一些信息计算出，例如，方向盘角度，速度等，也就是说，直接或直接计算或辅助计算，即非直接的。

【0041】相应的计算装置被连接在前述的不同的检测器和传感器之间，可以得到方向盘力矩、致动器的总力矩、方向盘的角度、方向盘的速度、车辆的速度。

【0042】附图4中，计算装置的输出连接到标号为17的加法器，以便通过这两个力确定方向盘松开时施加的恢复力矩。

【0043】当然，其它方式也可实现本发明，该系统确保转向恢复到一个预定位置，转向的角度操纵(或方向盘角度位置操纵)，以便减小驾驶员的力，精确地引导车辆的转向轮到期望位置。

Claims (7)

1.一种汽车控制辅助系统，包括与方向盘(2)和转向助力致动器(3)联结的助力转向器(1)，由信息处理单元(4)控制助力致动器(3)的运行以便对汽车转向施加助力，其特征在于它包括与信息处理单元(4)连接的控制装置(5)，用于使转向器(1)恢复到至少一个预定位置，所述的控制装置(5)包括计算装置，利用与转向系统施加的阻力矩相对应的抗干扰力矩以及与控制方向盘转动所需的力矩相对应的参考力矩来计算恢复力矩；

其中所述控制装置(5)包括车速获取装置(7)，以便当车速小于预定阈限值时，在预定位置断开转向器(1)的恢复；以及力矩获取装置(6)，该力矩是由驾驶员施加于方向盘(2)上以便当驾驶员松开方向盘(2)时，触发所述转向器(1)恢复到预定位置，其中该预定位置是转向器的末端位置，在该末端位置，车辆转向轮被转向。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

控制装置(5)包括车速获取装置(7)，以便当车辆速度为零时，在预定位置断开转向器(1)的恢复。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

控制装置(5)包括力矩获取装置(6)，该力矩是由驾驶员施加于方向盘(2)以便当驾驶员再手动方向盘(2)时，在预定位置处撤销转向器(1)的恢复。

4.根据前述任何一个权利要求所述的系统，其特征在于：

包括触发/撤销装置(8)，与信息处理单元(4)连接，用于触发/撤销恢复所述转向器(1)的所述控制装置(5)。

5.根据权利要求1-3中任一个所述的系统，其特征在于：

恢复转向器(1)的控制装置(5)包括预定位置的操纵装置(12)，在所述预定位置处，转向系统(1)限定为被恢复。

6.根据权利要求1-3中任一个所述的系统，其特征在于：

所述抗干扰力矩主要利用方向盘力矩和致动器(3)施加的总力矩信息计算。

7.根据权利要求1-3中任一个所述的系统，其特征在于：

用于恢复转向器(1)的控制装置(5)包括由加法器(17)构成的装置，以便根据所述抗干扰力矩和参考力矩提供所述恢复力矩。

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