CN102083677A - 与转向系统相关的改进 - Google Patents

与转向系统相关的改进 Download PDF

Info

Publication number
CN102083677A
CN102083677A CN200980122494.8A CN200980122494A CN102083677A CN 102083677 A CN102083677 A CN 102083677A CN 200980122494 A CN200980122494 A CN 200980122494A CN 102083677 A CN102083677 A CN 102083677A
Authority
CN
China
Prior art keywords
moment
steering
measurement
situation
torsion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN200980122494.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102083677B (zh
Inventor
J·M·里夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Active Safety and Electronics US LLC
Original Assignee
TRW Automotive US LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TRW Automotive US LLC filed Critical TRW Automotive US LLC
Publication of CN102083677A publication Critical patent/CN102083677A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102083677B publication Critical patent/CN102083677B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00—Testing of vehicles
    • G01M17/007—Wheeled or endless-tracked vehicles
    • G01M17/06—Steering behaviour; Rolling behaviour
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/20—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of steering systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
    • B62D5/0487—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures detecting motor faults
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
    • B62D5/049—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures detecting sensor failures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/08—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque
    • B62D6/10—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque characterised by means for sensing or determining torque

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

一种监测转向系统的状况的方法，包括下述步骤：重复测量转向盘的角度位置，根据转向盘位置的测量结果识别转向盘在沿第一方向移离向前位置之后停留在偏心位置的第一时刻，测量在所述第一时刻施加于转向系统的扭矩，从转向盘位置的测量结果识别转向盘首次开始沿与第一方向相反的方向移离所述偏心位置的第二时刻，测量在所述第二时刻施加于转向系统的扭矩，计算测量的在第一时刻和第二时刻的扭矩之差以提供静摩擦值，把计算的静摩擦值与目标静摩擦值比较以提供转向系统的状况的指示。

Description

与转向系统相关的改进
技术领域
本发明涉及一种在使用期间诊断车辆的转向系统的状况的方法和适合安装到执行该方法的车辆的诊断系统。本发明还涉及一种能够补偿其状况的某些变化的电力转向系统。
背景技术
车辆的转向系统的正确操作对于它的安全而言是很重要的。在使用中，该系统会损坏或磨损。例如，如果部件被由车辆的轮子从路上弹起的石头击中，则部件可能弯曲。该系统中接头处的轴承或齿条齿轮可能磨损或损坏。磨损或损坏能够使驾驶变得不安全，或者至少使转向感觉不舒服。磨损的轴承能够通过增加在接头处必须克服的摩擦使转向盘更加难以转动。如果磨损或损坏严重，则驾驶员可能注意到这一点并把车辆送至汽车修理厂修理。较轻微的损坏(仍然是安全隐患)不一定被驾驶员注意到。对于由通过蜗杆蜗轮起作用的电动机把扭矩施加于杆的电力辅助转向而言尤其如此。齿条中的磨损可能未被驾驶员觉察，但可能导致辅助系统的过早破坏。车辆的普通维修日程经常仅需要按照规则间隔对转向的视觉检查，这可能无法发现磨损或损坏。
发明内容
根据第一方面，本发明提供了一种监测转向系统的状况的方法，包括下述步骤：
(a)重复测量转向盘的角度位置，
(b)从转向盘位置的测量结果识别转向盘在沿第一方向移离向前位置之后停留在偏心位置的第一时刻，
(c)测量在所述第一时刻施加于转向系统的扭矩，
(d)从转向盘位置的测量结果识别转向盘首次开始沿与第一方向相反的方向移离所述偏心位置的第二时刻，
(e)测量在所述第二时刻施加于转向系统的扭矩，
(f)计算测量的在第一时刻和第二时刻的扭矩之差以提供取决于转向系统中的静摩擦Tfriction的静摩擦值，以及
(g)把计算的静摩擦Tfriction值与目标静摩擦值进行比较以提供转向系统的状况的指示。
计算的静摩擦值可以是通过计算扭矩值之差的一半获得的静摩擦的实际估计值，或者可以是与静摩擦成比例(实际上为两倍)的纯差值。
该方法可包括下述步骤：确定在第一时刻和第二时刻之间消逝的时间，在该消逝的时间超过目标界限时间的情况下，丢弃静摩擦的估计值。另一方面，如果消逝的时间太多，则可以简单地不计算静摩擦的估计值。这样做的原因在于：消逝的时间太长意味着在该消逝的时间期间转向系统上的负载不太可能是恒定的，从而使得步骤(f)中使用的计算不适合确定可靠的估计值。
在转向系统的连续使用期间可重复该方法的步骤，从而可计算静摩擦的多个估计值。一个或多个先前估计的静摩擦值可用作目标静摩擦值。实际上，这意味着静摩擦随着时间的任何变化将会提供转向状况的指示。
申请人已注意到，损坏或磨损对转向的一个共同影响是静摩擦的程度的变化。这是使转向从静止移动所需的扭矩并且由驾驶盘和(任选地)辅助扭矩的组合提供。静摩擦的大小还取决于系统上的负载(即，如果负载重，则它将会更紧地固定)。
申请人因此已首先认识到，通过采用本发明的第一方面的步骤能够在使用转向系统的同时通过测量这些摩擦程度监测转向的状况。本发明因此能够通过向驾驶员或汽车修理厂警告在例行视觉检查期间可能未发现的转向齿轮中的可能磨损来提供转向系统中的更高程度的安全。
为了理解如何能够在步骤(f)中估计静摩擦，考虑就在停止前后的系统的行为：
向外，当运动停止时：Ttot(out)＝Tload+Tfriction(1)
返回，当运动将要开始时：Ttot(rtn)＝Tload-Tfriction  (2)
其中，Ttot是施加于转向系统的总扭矩(Thandwheel+Tassistance)，Tload是由车轮施加的负载。
如果系统仅静止短时间，则可以合理假设Tload在每个方程中恒定，因此：Ttot(out)-Ttot(rtn)＝2(Tfriction)(3)
这是系统滞后作用或静摩擦的直接测量结果。
把Tfriction带入到(1)或(2)中产生也可能关注的Tload。
该方法可包括确定在这两次测量时的车辆速度，并且如果这些速度不同则丢弃静摩擦的估计值(或者不计算估计值)。恒定的速度暗示可以合理假设Tload恒定。
该方法可包括下述步骤：通过测量转向盘相对于预定数据的位置确定转向盘的位置。这个数据可包括转向盘的向前位置。可以通过使用固定到转向系统的一部分(诸如，转向杆)的位置传感器直接测量该位置，或者可以通过使用能够与位置相关的另一传感器的输出间接测量该位置。例如，在电动机连接到转向杆的情况下，能够测量电动机的位置并从该测量结果估计杆位置。在实际的实现方式中，在系统“静止”的同时可能实际发生电动机的某种移动，因为系统的各部分中的扭转随着施加的扭矩变化而变化(例如，扭矩传感器中的扭杆、轴中的变形等)，当从电动机移动确定扭矩时应该对此予以考虑。
该方法可包括：使用安装到车辆的速度传感器或者可能使用GPS速度测量结果直接测量速度。
该方法可包括：使用安装到转向系统的扭矩传感器直接测量扭矩。
该方法尤其适合具有电力辅助转向的车辆，因为这些系统通常已经包括测量作为该方法的输入所需要的转向扭矩、杆位置和车辆速度的传感器。这些传感器的输出能够容易地由本发明的方法重新使用，从而减少了对另外的专用硬件的需求。
在该方法的实际实现方式中，可执行下面顺序的步骤：
通过重复监测位置传感器的输出识别转向盘的位置的变化，当发生输出的每一变化时，在电子存储器中存储时间、扭矩、位置和转向盘的移动的方向作为进入状况；
继续存储自从进入状况的存储的时间以来的最大和最小扭矩；
当检测到转向盘的位置的下一变化时，把当前时间与存储的时间进行比较以确定已静止多久，如果消逝的时间超过阈值，则继续保持最小和最大扭矩值记录，否则设置退出状况并报告最小和最大值之差。
实现方式还可以包括下述步骤：记录退出时转向盘的移动的方向以及记录进入和退出状况之间消逝的总时间，如果移动的方向相反并且时间超过阈值，则提供标记以指示测量的差值是有效测量结果，否则丢弃测量结果作为无效的测量结果。
除了估计静摩擦之外或者作为估计静摩擦的替代方案，该方法还可估计转向的动摩擦。可以针对几种不同转向速度(即，以每秒的杆度数为单位的转向盘的旋转的速度)中的每一种转向速度确定动摩擦值，并把它与针对每个速度的各目标进行比较。
该方法可包括通过以下方式估计动摩擦的步骤：
-当在转向杆移离中心位置的同时转向杆经过向外的转向角度范围时，测量由转向杆传送的扭矩；
-当随后在转向杆朝着中心位置返回时转向杆经过相同的转向角度范围时，测量由转向杆传送的扭矩；
-当转向杆经过这些角度范围时，测量转向杆速度，以及
处理扭矩测量结果以估计动扭矩。
该方法可通过把估计的动摩擦与预定目标动摩擦值进行比较来估计转向的状况。
在每个步骤中在角度范围上传送的扭矩的测量结果可以是该范围的平均扭矩的测量结果。这对于瞬时测量(例如，非常窄的范围)是优选的，因为它有助于使测量中的高频随机噪声平均化。另一方面，角度范围不应该太大以至于扭矩的任何显著变化可能越过该范围。已发现大约5到10度的范围工作良好。
该方法可包括：测量转向杆经过这两个角度范围之间消逝的时间，并且如果该时间超过预定界限则丢弃测量结果。如果在向外和返回行程上测量的转向杆速度显著不同，则也可以丢弃在这两个角度范围上的测量结果。这里，是指差异超过预定量。通过使位置测量结果对时间求微分可以确定速度。转向速度也通常是转向系统中已获得的变量。
为了理解如何能够以上述方式估计动摩擦，首先可以在经过离开中心和朝着中心返回的转向角度的范围的同时使系统中的功率相等，由此获得：
在向外行进期间：Toutωout＝(TLout+Tfout)ωout    (4)
其中，Tont是向外的测量范围上的扭矩，ωout是向外的速度，Tfout是向外的移动范围期间的动摩擦扭矩，TLout是该范围上转向的静负载。
在返回行进期间：Trtnωrtn＝(TLrtn-Tfrtn)ωrtn    (5)
其中，Trtn是在返回测量范围上测量的总扭矩，ωrtn是返回速度，Tfrtn是返回移动范围期间的动扭矩，TLrtn是该范围上转向的静负载。
如果测量部分处于同一操作中，则可以把负载假设为在两个范围之间恒定并因此在方程(4)和(5)之间恒定。并且，如果ωout和ωrtn足够接近以至于被视为相同，则动摩擦可以假设为在测量结果内恒定，因此：
Tout-Trtn＝2(Tf)(6)，其中Tf是动摩擦。
把Tf从(6)代入(4)和(5)还产生负载扭矩TL，负载扭矩TL是也可能关注的负载扭矩。
如果速度ωout和ωrtn不同，则仅动摩擦的速度相关部分会受到影响，以上方程将会返回针对平均速度的平均动摩擦。因此，通过(4)和(5)的重新整理和缩放可以恢复针对每一速度的动摩擦。
该方法可确定动摩擦的多个不同的估计值，每一个估计值对应于不同的转向速度和转向角度的范围。可存储相应的多个目标动摩擦值。
在任何情况下，该方法可包括下述步骤：在与目标(静态和/或动态)的比较指示转向系统的过度磨损(超过阈值和/或突然变化)的情况下，发出警报或警告。通过点亮车辆上的警报灯或者通过把故障记录在维修期间访问的车辆的车载诊断计算机中能够实现这一点。
根据第二方面，本发明提供了监测安装到车辆的转向系统的状况的设备，包括：
扭矩传感器，提供指示由转向系统传送的扭矩的输出信号；
杆位置传感器，测量转向盘的角度位置；以及
处理装置，配置为处理从这两个传感器接收的各输出信号，其中处理装置配置为：
(a)重复测量转向盘的角度位置；
(b)从转向盘位置的测量结果识别转向盘在沿第一方向移离向前位置之后停留在偏心位置的第一时刻；
(c)测量在所述第一时刻施加于转向系统的扭矩；
(d)从转向盘位置的测量结果识别转向盘首次开始沿与第一方向相反的方向移离所述偏心位置的第二时刻；
(e)测量在所述第二时刻施加于转向系统的扭矩；
(f)计算测量的在第一时刻和第二时刻的扭矩之差以提供取决于转向系统中的静摩擦Tfriction的静摩擦值；
(g)把计算的静摩擦Tfriction值与目标静摩擦值进行比较以提供转向系统的状况的指示。
扭矩传感器可测量由驾驶员施加的扭矩和由形成电力转向系统的一部分的任选电力传动装置施加于转向的扭矩。由处理装置使用的扭矩测量结果应该是总的施加扭矩，即驾驶盘和施加扭矩的总和。
扭矩传感器可提供周期性输出信号。处理装置可存储在每个采样的扭矩和相应位置。
该设备还可以估计动摩擦并使用估计值确定转向的状况。通过使用本发明的第一方面的方法的任何特征可以实现这一点。
根据第三方面，本发明提供了一种携带程序指令的数据载体，当在处理器上运行时，使处理器执行本发明的第一方面的方法。
根据第四方面，本发明提供了一种电力辅助转向系统，其中静摩擦和动摩擦中的至少一种的测量结果用于使电动机的辅助扭矩情况适合该系统的摩擦特性。
特性可随时间变化，本发明的第四方面可用于通过改变辅助扭矩情况来补偿转向的状况随时间的变化。它可以改变辅助扭矩情况从而系统的用户觉察不到随时间的变化。
附图说明
现在将参照附图和如附图中所示仅作为示例描述本发明的一个实施例，其中：
图1是安装到车辆的典型转向系统的示意图；
图2是安装到车辆以通过估计转向组件中的静摩擦监测图1的转向系统的状况的监测设备的示意图；
图3(a)是当转向盘偏离中心地暂时保持静止时(诸如，在行车道变化、转弯或驶离街边石期间)在单次操作期间转向系统的转向位置相对于时间的理想曲线图，(b)是显示针对同一操作由转向杆传送的总扭矩相对于时间的相应曲线图；
图4(a)是针对具有正常程度的摩擦的系统当转向盘偏离中心地暂时保持静止时(诸如，在行车道变化、转弯或驶离街边石期间)在单次操作期间转向系统的最近转向位置RSP相对于时间的实际曲线图；
图5是显示针对同一实际操作由转向杆传送的总扭矩相对于时间的与图4对应的曲线图；
图6是针对过度磨损的系统当转向盘偏离中心地暂时保持静止时(诸如，在行车道变化、转弯或驶离街边石期间)在随后的单次操作期间转向系统的最近转向位置RSP相对于时间的实际曲线图；
图7是显示针对同一实际操作由转向杆传送的总扭矩相对于时间的与图4对应的曲线图；
图8是安装到车辆以通过估计动摩擦监测图1的转向系统的状况的监测设备的另外的示意图；
图9是针对具有正常量的摩擦的系统对于多次操作在转向盘的向外移动范围和返回移动范围期间(诸如，在行车道变化、转弯或驶离街边石期间)转向系统的转向位置相对于时间的实际曲线图；
图10是显示针对具有正常量的摩擦的系统对于相同操作由转向杆传送的总扭矩相对于时间的与图9对应的曲线图；
图11是针对过度磨损的转向系统对于多次操作在转向盘的向外移动范围和返回移动范围期间(诸如，在行车道变化、转弯或驶离街边石期间)转向系统的转向位置相对于时间的实际曲线图；
图12是显示针对过度磨损的系统对于相同操作由转向杆传送的总扭矩相对于时间的与图11对应的曲线图；以及
图13是针对单次操作在转向盘的向外移动范围和返回移动范围期间(诸如，在行车道变化、转弯或驶离街边石期间)转向系统的转向位置相对于时间的理想曲线图，(b)是显示针对同一操作由转向杆传送的总扭矩相对于时间的相应曲线图。
具体实施方式
图1表示安装到车辆的电力转向系统的关键部分。它包括通过转向杆组件4连接到一对可转向车轮2、3的转向盘1。当驾驶员从一侧到另一侧移动驾驶盘(驾驶盘扭矩)以驾驶车辆时，转向杆组件4传送施加于杆5的扭矩。该系统还包括：电动机6，通过蜗杆蜗轮变速箱连接到杆(如果愿意的话，它能够改为连接到转向齿条)。电动机6由处理器100控制，处理器100指示电动机把辅助扭矩施加于转向杆5。这种辅助扭矩通常具有与驾驶盘扭矩相同的意义并因此通过辅助驾驶员扭矩帮助驾驶员转动驾驶盘。
为了控制电动机6，处理器100从测量驾驶盘扭矩或总的杆扭矩的扭矩传感器8、测量驾驶盘相对于向前位置的位置的位置传感器9和车辆速度传感器接收输入信号。位置和速度测量结果用于使辅助扭矩适合驾驶状况。例如，在中心位置附近以及在较高速度的情况下辅助扭矩可以较低。
申请人已认识到，转向系统(诸如，图1中示出的转向系统)像所有机械和机电系统一样可能会受到损坏以及随着时间经受逐渐的磨损。特别地，磨损能够发生在轴承接头、蜗杆蜗轮以及齿条齿轮中。这可能导致接头的破坏，更加可能导致接头变得僵硬并且更加难以转动。
申请人已认识到，希望在使用车辆的同时监测转向系统的状况。因此图1的车辆包括根据本发明第二方面的监测转向系统的状况的设备。
该监测设备包括具有处理单元的形式的处理装置200。虽然该处理单元和电力转向系统的处理器可以是一个和同一处理器，但在这个例子中该处理单元与电力转向系统的处理器分开。
在附图的图2和图8中示出了处理单元200。该单元包括微处理器，该微处理器在其输出处接收驾驶员施加扭矩(驾驶盘扭矩)和由电动机施加的辅助扭矩(这些扭矩加在一起指示在这个例子中由转向杆传送的扭矩)以及转向盘位置传感器和车辆速度的测量结果。从已经使用这些信号的电力转向处理器能够获得所有这些信号。
微处理器200由能够由该处理器读取的存储在存储器中的程序指令集控制。所述程序指令使处理单元执行以下阐述的方法步骤以提供转向的状况的估计。这种估计基于确定转向系统中静摩擦的初始估计。
在第一步骤中，从传感器读取转向位置值并把该值存储在存储器中。根据转向盘相对于它的中心平衡位置(在该中心平衡位置，车辆名义上向前行进)顺时针转动或逆时针转动，这个测量结果可具有正值或负值。在这个例子中，在中心的值是零。处理器随后检查最近的转向位置读数是否与前一读数相同并且是非零的。这将会指示转向盘已由驾驶员移离中心以及将要使它返回到中心。如果驾驶员转动转向盘离开中心并使它保持在该位置以进行恒定半径的转动，则将会发生这样的情况。如果最近的杆位置信号值和前一杆位置信号值相同，则读取该时刻的扭矩传感器的输出并把该输出存储在存储器中作为用于稍后处理的第一扭矩测量值。这是由转向杆传送的总扭矩的测量结果。如果最新位置读数与前一位置读数不同，则重复第一步骤并且不存储任何扭矩值。
另外，在这个实施例中，在移动停止之前把杆位置的第二至最后读数与最近读数进行比较以确定杆是否正在移离中心。如果杆正在移离中心，则保留存储的扭矩值，如果杆未在移离中心，则丢弃存储的扭矩值(或者不把存储的扭矩值存储在第一位置)。另一方面，可以连同第一读数一起把方向值存储在存储器中。
一旦存储了扭矩值，该方法前进至它的第三步骤。在第三步骤中，继续把随后的杆位置值与前面的读数进行比较。如果它们保持相同，则认为转向盘保持在固定位置并且重复第三步骤。
如果最近的杆位置值不同于前一杆位置值，则认为转向杆再次移动。如果已存储方向值，则检查转向盘是否在沿与停止之前它移动的方向相反的方向移动。如果转向盘不是在沿与停止之前它移动的方向相反的方向移动，则丢弃存储的扭矩值并且该方法返回到步骤1以重新开始。如果转向盘沿相反的方向移动，则把在它开始移动的时刻的扭矩值存储在存储器中作为第二扭矩值。
在第五步骤中，微处理器确定在获得这两个扭矩值之间消逝的时间。通过一旦已存储第一值就触发时钟并且当存储第二值时停止该时钟能够实现这一点。如果消逝的时间超过目标时间，则存储的两个值都会被丢弃。另一方面，微处理器可以简单地这样操作：一超过目标过去时间，即使在该时间还未存储第二扭矩值，也丢弃第一存储值。
在第六步骤中，计算这两个存储的扭矩值之差。把该差值存储在存储器中。然后任选地可以把该值二等分以提供转向系统中静摩擦的估计。如果另一车辆功能需要直接获得这个估计，则可以执行这个最后步骤。
然后，由处理器把差值或二等分的差值与目标值进行比较。这个目标值预存储在存储器中并代表在转向系统状况良好时应该由处理系统获得的值。任何变化可能是由于产生比预期更多的摩擦(或者在一些情况下也许产生比预期更少的摩擦)的转向系统的损坏或磨损所导致。
当然，尽管以上描述的方法步骤是能够由处理单元执行的一个可能的处理，但也可以执行其它处理。下面是如何能够在简单的处理单元中高效地实现该处理的简化例子。
步骤1、当发生位置的每一变化时，记录时间、扭矩、位置和方向(进入状况)；
步骤2、保持自从进入以来的最大和最小扭矩；
步骤3、当发生位置的下一变化时，检查处于前一位置多久，
如果超过阈值，则视为静止并且保持最大/最小记录；
否则，视为移动并返回abs(Tmax-Tmin)(退出状况)
步骤4、当退出时，确定退出的方向和处于静止状况的总时间，
如果退出的方向与进入的方向相反并且静止的总时间超过阈值，则结果有效，
否则，结果无效并且应该被忽略，返回到步骤1。
应该理解，为了最大的准确性，存储的第一扭矩值和第二扭矩值应该尽可能接近地对应于系统进入和离开静止状况的精确时刻的扭矩。根据向处理单元提供杆位置值的速度，优选地可以根据在杆位置值指示移动的停止或开始前后获得的采样读数对扭矩值进行插值。
另外，如图8中所示，处理单元构造为执行另外的步骤以提供另外的对转向系统的状况的估计。这种估计基于确定转向系统中动摩擦的初始估计。通过监测转向杆位置在短时间段内以相反方向经过相同角度的情况来实现这一点。在这个例子中，范围是向外+5到+10度(返回时是+10到+5度)以及向外-5到-10度(返回时是-10到-5)。
例如，考虑转向系统在行车道变化或转弯期间以不同方向经过两个角度区域的情况(转向离开中心，之后返回到中心)。
对于向外的角度范围(如图13中的1所标记)：
Toutωout＝(TLout+Tfout)ωout
其中，Tout是向外的测量范围上的扭矩，ωout是向外的速度，Tfout是向外的移动范围期间的动摩擦扭矩，TLout是该范围上转向的静负载。
通过在一定时间段期间记录每个位置读数以建立位置相对于时间的轨迹，能够识别角度范围1。从这个轨迹，能够针对向外和返回范围识别准确的相应角度范围(如图13中的2所标记)。
对于返回角度范围：
Trtnωrtn＝(TLrtn-Tfrtn)ωrtn
其中，Trtn是在返回测量范围上测量的总扭矩，ωrtn是返回速度，Tfrtn是返回移动范围期间的动摩擦扭矩，TLrtn是该范围上转向的静负载。
处理器接下来检查范围1和2之间消逝的时间以确定它们是否是同一操作(例如，行车道变化或转弯)的一部分。还检查针对每个范围的速度以观察它是否相似。如果以上检查结果为否，则可以丢弃范围1和2，因为它们对于估计动扭矩无效(虽然在它们是具有不同速度的单次操作的一部分的情况下仍然能够进行有限的使用)。
如果没有丢弃这些范围，则随后能够计算范围1和2上的两个扭矩之差并且将产生作为系统中的动摩擦的函数的值。处理器随后把这个值与预存储的目标动摩擦值进行比较以确定转向系统的状况。如果该状况差于预期/允许状况，则给出错误标记或其它警告。
图4至图7表示把该方法步骤应用于通过针对具有正常程度的摩擦的系统(图4和图5)以及再次针对如图6和图7中所示具有过大静摩擦的系统测量杆扭矩(驾驶盘扭矩加辅助扭矩)和转向位置获得的真实数据。可以看出，在图4至图7中识别测量区，获得的测量结果清楚地指示在第二情况下的过大磨损。一旦测量结果被处理以确定静摩擦值并与目标摩擦值比较，系统就能够发出这样的警告：转向的状况已经恶化。
图9至图11显示针对每一情况(正常摩擦和过大摩擦)的类似测量范围，所述测量范围能够被处理以给出在每一情况下的动摩擦的测量结果。另外，识别动摩擦的变化的后处理，并且能够给出过度磨损状况的警告。
所公开的方法和设备提供了以扭矩为单位对系统静摩擦和/或动摩擦的直接测量，同时显示能够另外获得系统负载。通过按照提出的措施测量摩擦监测状况的方法具有几个优点。首先，所需要的状况在正常驾驶操作中是不可避免的，因此不需要另外的激励。该方法能够在路程中(在第一操作期间)非常早地诊断过大的静摩擦和/或动摩擦。能够高效地实现该方法，需要最少的计算和适量的存储，并且在电力辅助转向系统处理器内容易获得它的输入。该方法独立于外部因素，诸如车辆类型、负载、道路表面等，因此不需要针对不同车辆进行调整并且不受不同道路状况和车辆负载影响。

Claims (14)

1.一种监测转向系统的状况的方法，包括下述步骤：
重复测量转向盘的角度位置，
从转向盘位置的测量结果识别转向盘在沿第一方向移离向前位置之后停留在偏心位置的第一时刻，
测量在所述第一时刻施加于转向系统的扭矩，
从转向盘位置的测量结果识别转向盘首次开始沿与第一方向相反的方向移离所述偏心位置的第二时刻，
测量在所述第二时刻施加于转向系统的扭矩，
计算测量的在第一时刻和第二时刻的扭矩之差以提供取决于转向系统中的静摩擦Tfriction的静摩擦值，以及
把计算的静摩擦Tfriction值与目标静摩擦值进行比较以提供转向系统的状况的指示。
2.如权利要求1所述的方法，还包括下述步骤：确定在第一时刻和第二时刻之间消逝的时间，在该消逝的时间超过目标界限时间的情况下，丢弃静摩擦的估计值。
3.如权利要求1或2所述的方法，还包括下述步骤：确定在两次测量时的车辆速度，并且如果这些速度不同则丢弃静摩擦的估计值或者不计算估计值。
4.如权利要求1所述的方法，其中执行下面顺序的步骤：
通过重复监测位置传感器的输出识别转向盘的位置的变化，当发生输出的每一变化时，在第一时刻，在电子存储器中存储时间、扭矩、位置和转向盘的移动的方向作为进入状况；
继续存储自从进入状况的存储的时间以来的最大和最小扭矩；
当检测到转向盘的位置的下一变化时，在第二时刻，把当前时间与存储的时间进行比较以确定已静止多久，如果消逝的时间超过阈值，则继续保持最小和最大扭矩值记录，否则设置退出状况并报告最小和最大值之差。
5.如权利要求1所述的方法，还包括下述步骤：记录退出时转向盘的移动的方向以及记录进入和退出状况之间消逝的总时间，如果移动的方向相反并且时间超过阈值，则提供标记以指示测量的差值是有效测量结果，否则丢弃测量结果作为无效的测量结果。
6.如权利要求1所述的方法，另一方面或者另外包括通过以下方式估计动摩擦的步骤：
-当在转向杆移离中心位置的同时转向杆经过向外的转向角度范围时，测量由转向杆传送的扭矩；
-当随后在转向杆朝着中心位置返回时转向杆经过相同的转向角度范围时，测量由转向杆传送的扭矩；
-当转向杆经过这些角度范围时，测量转向杆速度，以及
处理扭矩测量结果以估计动扭矩，并且通过把估计的动摩擦与预定目标动摩擦值进行比较来估计转向的状况。
7.如权利要求6所述的方法，包括：测量转向杆经过两个角度范围之间消逝的时间，并且如果该时间超过预定界限则丢弃测量结果。
8.如权利要求7所述的方法，包括下述步骤：如果在向外和返回行程上测量的转向杆速度显著不同，则丢弃在两个角度范围上的测量结果。
9.如权利要求6所述的方法，还包括下述步骤：确定动摩擦的多个不同的估计值，每一个估计值对应于不同的转向速度。
10.如权利要求1所述的方法，包括下述步骤：在与目标的比较指示转向系统的过度磨损的情况下，发出警报或警告。
11.一种监测安装到车辆的转向系统的状况的设备，包括：
扭矩传感器，提供指示由转向系统传送的扭矩的输出信号；
杆位置传感器，测量转向盘的角度位置；以及
处理装置，配置为处理从两个传感器接收的各输出信号，其中处理装置配置为：
重复测量转向盘的角度位置；
从转向盘位置的测量结果识别转向盘在沿第一方向移离向前位置之后停留在偏心位置的第一时刻；
测量在所述第一时刻施加于转向系统的扭矩；
从转向盘位置的测量结果识别转向盘首次开始沿与第一方向相反的方向移离所述偏心位置的第二时刻；
测量在所述第二时刻施加于转向系统的扭矩；
计算测量的在第一时刻和第二时刻的扭矩之差以提供取决于转向系统中的静摩擦Tfriction的静摩擦值；
把计算的静摩擦Tfriction值与目标静摩擦值进行比较以提供转向系统的状况的指示。
12.一种携带程序指令的数据载体，当在处理器上运行时，使处理器执行如权利要求1所述的方法。
13.一种电力辅助转向系统，其中静摩擦和动摩擦中的至少一种的测量结果用于使电动机的辅助扭矩情况适合该系统的摩擦特性。
14.一种参照附图以及如附图中所示基本上如这里所述的监测转向系统的状况的方法。
CN2009801224948A 2008-05-01 2009-05-01 与转向系统相关的改进 Active CN102083677B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0807935.2 2008-05-01
GB0807935A GB0807935D0 (en) 2008-05-01 2008-05-01 Improvements relating to steering systems
PCT/IB2009/051787 WO2009133534A2 (en) 2008-05-01 2009-05-01 Improvements relating to steering systems

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102083677A true CN102083677A (zh) 2011-06-01
CN102083677B CN102083677B (zh) 2013-11-20

Family

ID=39537115

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009801224948A Active CN102083677B (zh) 2008-05-01 2009-05-01 与转向系统相关的改进

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9061702B2 (zh)
EP (1) EP2271539B1 (zh)
CN (1) CN102083677B (zh)
GB (1) GB0807935D0 (zh)
WO (1) WO2009133534A2 (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103569193A (zh) * 2012-07-26 2014-02-12 万都株式会社 电动助力转向装置及其控制方法
CN104029715A (zh) * 2013-03-07 2014-09-10 福特全球技术公司 辨识动力辅助齿轮齿条式转向系统中增加的摩擦的方法
CN106104243A (zh) * 2014-03-18 2016-11-09 捷太格特欧洲公司 利用离散点建立动力转向系统的摩擦力模型的方法
CN106167042A (zh) * 2015-05-21 2016-11-30 通用汽车环球科技运作有限责任公司 手动转向器中粘滞状况的表征
CN108327785A (zh) * 2017-01-19 2018-07-27 福特汽车公司 自适应转向扭矩控制
CN109204449A (zh) * 2017-07-07 2019-01-15 株式会社捷太格特 转向操纵装置
CN111115127A (zh) * 2018-10-30 2020-05-08 豪夫迈·罗氏有限公司 估计驱动系统的操作状态的方法和驱动系统
CN111693081A (zh) * 2019-03-14 2020-09-22 Zf汽车业德国有限公司 用于确定传感器偏移量的方法和装置
CN112969902A (zh) * 2018-09-14 2021-06-15 Uatc有限责任公司 运载工具的行驶表面摩擦力估计
CN117029987A (zh) * 2023-10-07 2023-11-10 武汉大学 基于惯性导航技术的车辆载重测量系统和方法

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9616951B2 (en) 2002-03-06 2017-04-11 Deere & Company Non-carburized components of track-type machines having a metallurgically bonded coating
EP2239180B1 (en) * 2009-04-07 2011-11-23 GM Global Technology Operations LLC Friction estimation and detection for an electric power steering system
DE102012005116B4 (de) 2012-03-14 2021-11-11 Zf Automotive Germany Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen eines EPS-Lenksystems sowie EPS-Lenksystem
DE102014201450A1 (de) * 2013-02-21 2014-08-21 Ford Global Technologies, Llc Kraftfahrzeug-Lenkvorrichtung und Verfahren zum Erfassen eines Lenkmoments
KR101768405B1 (ko) 2013-03-21 2017-08-14 히타치 오토모티브 시스템즈 스티어링 가부시키가이샤 파워 스티어링 장치
CN105292246B (zh) * 2015-12-07 2018-01-02 长春工业大学 汽车电动助力转向摩擦补偿控制方法
CN108082275B (zh) * 2016-11-23 2021-08-24 操纵技术Ip控股公司 电动转向系统
US10106190B2 (en) 2017-02-17 2018-10-23 Ford Global Technologies, Llc Methods and apparatus for determining kinetic friction in electromechanical steering actuators
FR3070957B1 (fr) * 2017-09-13 2019-09-06 Jtekt Europe Procede d’estimation d’une valeur des frottements
KR102506932B1 (ko) * 2018-04-24 2023-03-07 현대자동차 주식회사 차량 쏠림 검사 장치 및 그 방법
US10850768B2 (en) * 2018-09-11 2020-12-01 Ford Global Technologies, Llc Suspension-system degradation detection
DE102018215555A1 (de) 2018-09-12 2020-03-12 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Ermitteln einer Zahnstangenkraft eines steer-by-wire-Lenksystems, steer-by-wire-Lenksystem und Fahrzeug
CN109774782B (zh) * 2019-01-31 2023-10-13 吉林大学 一种转向机器人及其控制方法
GB2583342B (en) 2019-04-23 2023-09-13 Trw Ltd Electrical power steering system
CN110104058B (zh) * 2019-04-26 2024-06-11 淮阴工学院 一种基于电磁直线执行器的汽车助力转向系统
KR102395668B1 (ko) * 2021-05-28 2022-05-10 주식회사 만도 조향 제어 장치 및 방법
GB2621561A (en) * 2022-08-09 2024-02-21 Zf Automotive Uk Ltd A dual motor drive assembly

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6234850A (ja) * 1985-08-06 1987-02-14 Honda Motor Co Ltd 電動式パワ−ステアリング装置
JP3082483B2 (ja) * 1992-11-11 2000-08-28 オムロン株式会社 電動式パワーステアリング装置
JPH0966841A (ja) * 1995-09-04 1997-03-11 Honda Motor Co Ltd 車両の自動走行装置
JP3481468B2 (ja) * 1998-09-30 2003-12-22 三菱電機株式会社 電動パワーステアリング装置
JP4248739B2 (ja) * 2000-08-30 2009-04-02 三菱電機株式会社 電動パワーステアリング制御装置及びその制御方法
JP2003175850A (ja) * 2001-12-13 2003-06-24 Toyoda Mach Works Ltd 電動パワーステアリング装置の制御装置
DE10206474B4 (de) * 2002-02-16 2020-02-27 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung der Reibung in einer elektrischen oder elektromechanischen Lenkvorrichtung eines Kraftfahrzeugs
JP3950729B2 (ja) 2002-04-23 2007-08-01 アイシン精機株式会社 車両の運動制御装置
DE10221678A1 (de) * 2002-05-16 2003-12-04 Zf Lenksysteme Gmbh Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems für ein Kraftfahrzeug und Lenksystem
JP3940056B2 (ja) * 2002-10-11 2007-07-04 アイシン精機株式会社 路面状態推定装置、及び該装置を備えた車両の運動制御装置
JP4340118B2 (ja) * 2003-09-12 2009-10-07 株式会社豊田中央研究所 車両用操舵装置
JP4203062B2 (ja) * 2005-11-02 2008-12-24 三菱電機株式会社 車両用操舵装置
DE102006022663B4 (de) * 2006-05-16 2009-04-02 Ford Global Technologies, LLC, Dearborn Verfahren zur Verbesserung des Geradeauslaufs eines Fahrzeugs und zugehöriges Lenksystem
US7499793B2 (en) * 2007-05-14 2009-03-03 Delphi Technologies, Inc. System for discrimination of spurious crank encoder signals
US20090150018A1 (en) * 2007-12-10 2009-06-11 Andrew Brown Friction Plausibility Detection Algorithm For a Steering System

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103569193B (zh) * 2012-07-26 2015-12-23 万都株式会社 电动助力转向装置及其控制方法
CN103569193A (zh) * 2012-07-26 2014-02-12 万都株式会社 电动助力转向装置及其控制方法
CN104029715A (zh) * 2013-03-07 2014-09-10 福特全球技术公司 辨识动力辅助齿轮齿条式转向系统中增加的摩擦的方法
CN106104243A (zh) * 2014-03-18 2016-11-09 捷太格特欧洲公司 利用离散点建立动力转向系统的摩擦力模型的方法
CN106104243B (zh) * 2014-03-18 2020-03-10 捷太格特欧洲公司 利用离散点建立动力转向系统的摩擦力模型的方法
CN106167042A (zh) * 2015-05-21 2016-11-30 通用汽车环球科技运作有限责任公司 手动转向器中粘滞状况的表征
CN108327785B (zh) * 2017-01-19 2022-06-24 福特汽车公司 自适应转向扭矩控制
CN108327785A (zh) * 2017-01-19 2018-07-27 福特汽车公司 自适应转向扭矩控制
CN109204449A (zh) * 2017-07-07 2019-01-15 株式会社捷太格特 转向操纵装置
CN109204449B (zh) * 2017-07-07 2022-07-26 株式会社捷太格特 转向操纵装置
CN112969902A (zh) * 2018-09-14 2021-06-15 Uatc有限责任公司 运载工具的行驶表面摩擦力估计
CN111115127A (zh) * 2018-10-30 2020-05-08 豪夫迈·罗氏有限公司 估计驱动系统的操作状态的方法和驱动系统
CN111693081A (zh) * 2019-03-14 2020-09-22 Zf汽车业德国有限公司 用于确定传感器偏移量的方法和装置
CN117029987A (zh) * 2023-10-07 2023-11-10 武汉大学 基于惯性导航技术的车辆载重测量系统和方法
CN117029987B (zh) * 2023-10-07 2023-12-19 武汉大学 基于惯性导航技术的车辆载重测量系统和方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2271539B1 (en) 2013-04-10
EP2271539A4 (en) 2012-04-04
US20110190984A1 (en) 2011-08-04
WO2009133534A3 (en) 2010-03-04
WO2009133534A2 (en) 2009-11-05
EP2271539A2 (en) 2011-01-12
CN102083677B (zh) 2013-11-20
US9061702B2 (en) 2015-06-23
GB0807935D0 (en) 2008-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102083677B (zh) 与转向系统相关的改进
JP6194247B2 (ja) 完全性検査を有する機械航法システム
CN104011563B (zh) 用于独立评价其数据精度的传感器系统
CN102112354B (zh) 路面摩擦系数估计装置和路面摩擦系数估计方法
CN103063864B (zh) 列车速度测量装置和方法
JP5993804B2 (ja) タイヤ接地状態推定方法
KR101884485B1 (ko) 자동차의 스티어링 각도의 결정
CN102186717B (zh) 车辆的最大转向角的确定
US20100030428A1 (en) Method and device for determining an absolute value of a variable
KR101524732B1 (ko) 전동식 파워 스티어링 시스템 및 그의 조향각 출력 방법
CN104428194A (zh) 确定机动车辆方向盘绝对角度位置的改良方法
DE102012024765B4 (de) Elektrisches Servolenkungssystem und Verfahren zum Verifizieren eines Lenkwinkels davon
US20150158496A1 (en) Method for detecting the direction of travel of a motor vehicle
EP2507113A1 (fr) Dispositif de détermination de la position angulaire absolue du volant de conduite d'une direction assistée électrique de véhicule automobile à l'aide de paramètres dynamiques pondérés du véhicule.
CN101581567A (zh) 由单圈方向盘转角传感器测定绝对方向盘转角的方法
US20140188340A1 (en) Method and device for ascertaining the steering angle of a steerable machine
JP2018527582A (ja) 機能的安全性を有するステアリング角度センサ
CN107036807A (zh) 用于测量全车轮驱动车辆的离合器寿命的方法和装置
CN104428191A (zh) 保障配备有电动动力转向系统的机动车辆的后车轮控制的安全性的方法
US9540044B2 (en) Hand wheel angle from vehicle dynamic sensors or wheel speeds
CN104379432B (zh) 转向操纵传递系统的特性变化检测装置
US7930076B2 (en) System, method and computer readable media for reducing wheel sliding on a locomotive
US7263903B2 (en) Method and device for operating a vehicle
DE102004053690A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines Lenkwinkels eines Fahrzeuges
EP2287057A1 (en) Yaw angular velocity measuring system

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant