CN102686473A - 用于运行机动车电子助力转向系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行机动车的电子助力转向系统的方法，其中借助于转向杆规定方向盘转角作为机动车的至少一个转向轮的所期望的车轮转向角的尺度，其中通过借助于所确定的待调整的目标附加角（δ_Md）生成附加角并通过将方向盘转角（δ_s）和附加角叠加产生电子助力转向系统的转向传动装置的输入角，效用函数提供可变的、取决于特定于车辆的至少一个参量（v_x、δ_s）的、方向盘转角（δ_s）和车轮转向角之间的传动比，其中转向传动装置的输入角转换成所述机动车的至少一个转向轮的车轮转向角，其中根据所述特定于车辆的至少一个参量（v_x、δ_s）从至少一条特征曲线和/或至少一个特征表格中通过网格点和/或通过内推插法确定各个待调整的目标附加角（δ_Md）作为输入值。目标附加角（δ_Md）通过至少一个近似函数（13、14）确定，该至少一个近似函数至少在其前两次求导后是连续的并且具有特定于车辆的至少一个第一参量（δ_s）作为输入值。

Description

用于运行机动车电子助力转向系统的方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的用于运行机动车电子助力转向系统的方法。本发明同样涉及一种用于执行这类方法的计算机程序和具有程序代码方法的计算机程序产品。此外本发明还涉及一种机动车电子助力转向系统。

背景技术

从DE 197 51 125 A1中已知具有叠加装置（überlagerungsmitteln）的转向系统。传动装置—即电动机—的运动（附加角或发动机角）借助于叠加传动装置（例如行星齿轮传动）与方向盘转角叠加。为了提高行驶稳定性和舒适性，可以借助叠加装置将由转向杆规定的方向盘转角和附加角叠加，从而形成方向盘转角和机动车转向轮的平均车轮转向角之间的取决于行驶动态或者舒适度的可变的传动比。由此通过相应地改正车轮转向角将即将滑向一旁的机动车重新带回稳定的行驶状态，例如在安全技术方面是可能的。叠加装置可以支持其他行驶动态系统（例如电子稳定程序（ESP）或者防抱死系统（ABS））。在舒适技术方面例如将方向盘转角和取决于速度的附加角叠加也是可能的。由此可以在低车速时调整相对小的传动比，也就是说较小的转向杆的转动导致较大的车轮转向角（相对于直接传动比的机械基本速比）。相反，在高车速时可以调整较大的传动比（相对于间接传动比的机械基本速比），由此提高机动车的行驶稳定性。根据本发明的电子助力转向系统也具有叠加装置。

已知为了确定当前通过叠加转向系统调整的转向传动比或者待调整的传动比，将测量值或者车辆参数或特定于车辆的参量—例如当前车速和当前方向盘转角—作为输入值使用，并且通过模型、特征曲线或者特征表格确定待调整的转向传动并由此确定电动机的目标附加角。

为了在有效的转向系统中规定这样的特征曲线或者特征表格（Kennfeldern），通常确定各个网格点。在剩余区域，目前使用简单而且可快速运算的线性内插法，从而基本上形成多边形导线（Polygonzug）。由于在网格点上的转弯形状，输出信号或者输出值的第一次或第二次求导出现跳跃。如果使用附加角或者目标附加角作为输出信号将导致转速不稳定，其可导致受控电动机较差的声学特性。

DE 197 51 137 A1涉及具有转向传动系的机动车转向系统，该转向传动系中设置至少一个转向轮、传动装置、叠加传动装置和可由车辆驾驶员操作的方向盘以及设计成机械式的转向装置。

在DE 10 2006 008 156 A1中给出一种确定车辆转向传动比的方法，其中在车辆稳定行驶期间，在考虑车辆参数的情况下从所采集的测量数据中确定转向传动比。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种用于运行前述类型的电子助力转向系统的方法，其提供平和的附加角曲线，尤其用于改善电子助力转向系统的声学特性。

根据本发明该任务是这样解决的：目标附加角由至少一个近似函数确定，该至少一个近似函数至少在其前两次求导后是连续的并且具有特定于车辆的至少一个第一参量作为输入值。

通过这项措施，目标附加角利用内插法得到平和的曲线而在其第一和第二次求导后没有跳跃，因为在通过该至少一个近似函数直接确定的情况下不会形成转弯。以有利的方式所需特征表格或特征曲线的存储需求也减少了。此外控制器程序代码的运行时间不增加并且应用过程得以简化。

多个—尤其是不同的—近似函数可以放在一个特征表格中，其具有特定于车辆的至少一个第二参量作为输入值。由此可以为特定于车辆的第二参量的不同数值储存不同的近似函数。这些可以在特征表格中形成网格点，在网格点间同样地内插，特别是使用线性内插、多项式内插或者样条内插（例如二次幂或者三次幂的样条函数）。

如果该至少一个近似函数是多项式—尤其是基于牛顿，则是有利的。此时确定内插多项式，其准确地通过附加角的规定的网格点并对其内插。所谓的基于牛顿已经被证明适用于显示和评价。借助基于PC的程序通过多个点或者网格点（加在转向角上的发动机角）可以执行牛顿内插。这形成一个多项式方程。各个多项式系数可以从这个程序中取出，送到应用工具并且传送至控制器中。通过解出关于在声学方面很重要的方向盘转角或者偏转的简单多项式方程，可以计算目标值。除此之外通过其他辅助装置，例如显示内插多项式的第一次和第二次求导，可以观察并且相应地进一步优化声学特性。

如果该至少一个近似函数是至少二次幂的样条函数，尤其是三次幂的样条函数，是非常有利的。和上述提到的多项式内插法相反，产生的样条函数振动显著较弱，这以简单的方法使更好的近似特征成为可能。方法和优点类似于上述的内插多项式的运用。

特定于车辆的至少一个第一参量或者特定于车辆的至少一个第二参量可以是：尤其是当前车速或车辆纵向速度或者尤其是当前方向盘转角或描述其特性的参量。由此最初提到的目标转向传动比或目标附加角对当前车速和当前方向盘转角的二维依赖可以被简单地构造。当然也可以考虑其他特定于车辆的参量。

根据本发明可以在确定该至少一个近似函数时考虑运动学数据，尤其是电子助力转向系统的机械基本速比。

用于运行机动车电子助力转向系统的根据本发明的方法优选作为电子助力转向系统控制器的计算机程序实现。为此计算机程序存在控制器的存储元件里。通过在控制器的微处理器上执行来运行此方法。计算机程序可以作为计算机程序产品存储在计算机可读的数据载体（磁盘、CD、DVD、硬盘、USB-记忆棒或此类）或者因特网服务器上，并且从那里传送到控制器的存储元件里。这种计算机程序或具有程序代码装置的计算机程序产品在权力要求7或权力要求8中说明。

权力要求9涉及机动车电子助力转向系统。

附图说明

以下结合附图从原理上说明本发明的实施例。

其中：

图1示出了运用根据本发明方法的叠加转向系统的简化示意图；

图2示出了效用函数（Nutzfunktion）的简化信号流程图，其提供根据本发明方法中的可变传动比；

图3示出了根据现有技术通过特征表格确定目标附加角的高度简化的示意图；以及

图4示出了根据本发明方法范围内确定目标附加角的高度简化的示意图。

具体实施方式

图1展示了未示出的机动车的电子助力转向系统1或叠加转向系统。电子助力转向系统1具有构造成方向盘2的转向杆。方向盘2通过连接轴或转向柱3和转向传动装置4连接。转向传动装置4的作用是，将转向柱3的转角转换为机动车转向轮5a、5b的车轮转向角δ_Fm。转向传动装置4具有齿杆6和齿轮7，转向柱3与齿轮7咬合。此外电子助力转向系统1包括叠加装置8，其具有构造成电动机9的传动装置或附加角调节器以及由此驱动的叠加传动系统10。叠加传动系统10被构造为行星齿轮传动系统。在其他实施例中叠加传动系统10也可能被构造为轴传动系统（Wellgetriebe）或者此类。

借助于方向盘2规定方向盘转角δ_s作为机动车转向轮5a、5b的所期望车轮转向角δ_Fm的尺度。然后借助电动机9生成叠加角或附加角δ_M并且通过叠加传动系统10与方向盘转角δ_s或转向柱3的转角叠加。原则上，生成附加角δ_M是为了实现一个或多个效用函数，尤其为了改善机动车行驶动态或舒适度，尤其通过提供可变转向传动比或方向盘转角δ_s和转向轮5a、5b的车轮转向角δ_Fm之间的可变传动比。方向盘转角δ_s和附加角δ_M之和是转向传动装置4的输入角或此实施实例中的齿轮角δ_G。

叠加装置8具有电子控制器11，其另外用于调整附加角δ_M和电动机9的输出力矩。在电子控制器11上运行调整方法，其作为调整结构或作为计算机程序在控制器11的未示出的微处理器上运行。电动机9通过电子控制信号δ_Md控制，该电子控制信号对应于由电动机9产生的附加角δ_M的目标值，即目标附加角。通常通过对电子助力转向系统1的不同效用函数（例如可变转向传动比）的部分目标附加角求和得出目标附加角δ_Md。为方便起见，以下目标附加角δ_Md即等同于可变转向传动比的部分目标附加角。对电动机9的控制或调整通常根据机动车的车速v_x进行，也就是说由效用函数提供的方向盘转角δ_s和齿轮角δ_G或车轮5a、5b的车轮转向角δ_Fm之间的可变传动比，是通过根据当前车速v_x或当前方向盘转角δ_s将方向盘转角δ_s和不同的、依赖于速度的附加角δ_M叠加而调整的。为使上面提到的控制和调整功能可以实行，控制器11另外获得当前车速v_x（例如通过机动车的CAN-总线）和方向盘转角δ_s作为输入信号。在其他未示出的实施例中电子助力转向系统1还可以在叠加装置8后面具有电子或者液压助力传动，用于可变的力矩支持。

根据本发明电子助力转向系统1现在通过一种方法运行，其中通过转向杆2规定方向盘转角δ_s作为机动车转向轮5a、5b所期望的车轮转向角δ_FM的尺度，其中效用函数VSR（见图2）提供可变的、取决于当前特定于车辆的参量（车速v_x和方向盘转角δ_s）的、方向盘转角δ_s和车轮转向角δ_Fm之间的传动比，方法是借助于所确定的待调整的目标附加角δ_Md生成附加角δ_M并通过将方向盘转角δ_S和附加角δ_M叠加生成电子助力转向系统1的转向传动装置4的输入角δ_G，其中转向传动装置4的输入角δ_G转换成机动车转向轮5a、5b的车轮转向角δ_FM，其中根据特定于车辆的参量—车速v_x和转向盘转角δ_s，从至少一条特征曲线和/或至少一个特征表格中通过网格点和/或通过内插法确定各个待调整的目标附加角δ_Md作为输入值。

下面通过图2中局部示出的简化框或信号流程图对在根据本发明的方法中提供可变传动比的效用函数VSR加以说明。如图2所示，效用函数VSR在功能框12中获得当前车速v_x和当前方向盘转角δ_s作为输入信号或输入值并且从中算出目标附加角δ_Md作为输出值。此外功能框12中可以实现末端挡板开断（Endanschlagsabschaltung）或处理，用于修改目标附加值或者维持其恒定。当由效用函数VSR确定的转向传动装置4的输入角δ_G的目标值或转向位置处在转向传动系统4的齿杆6的机械末端挡板的规定区域中时，末端挡板开断被激活。

图3示出了根据现有技术通过特征表格确定目标附加角δ_Md的高度简化的示意图。左边示出了目标转动比i_v的二维查询表。表中水平方向设置了车速v_x且垂直方向设置了方向盘转角δ_s作为索引。从表中得到如箭头所指示图3右方所示的方向盘转角δ_s（上方特征表格）和附加角δ_Md（下方特征表格）的特征表格。通过索引可以在规定的当前方向盘转角

和规定的当前车速v_x的情况下确定相应的待调整的附加角δ_Md。

图4示出了根据本发明确定目标附加角δ_Md的高度简化的示意图。如从图4左方图表中可见，在用于运行电子助力转向系统1的根据本发明的方法中通过近似函数13、14确定目标附加角δ_Md，该近似函数至少在其前两次求导后是连续的并且具有当前方向盘转角δ_s作为特定于车辆的第一参量或作为输入值。在确定近似函数13、14时考虑了电子助力转向系统1的运动学数据。图4左方的图表中在水平轴上填上方向盘转角δ_s且在垂直轴上填上目标附加角δ_Md。近似函数13、14和0km/h的车速v_x有关。

在上述实施例中近似函数是三次幂的样条函数13。在其他实施例中它也可以是二次幂的样条函数或者多项式14，尤其基于牛顿。网格点15由近似函数13、14上的点强调。

由此得到如箭头所指示图4右方的特征表格。在上方的方向盘转角δ_s的特征表格中，水平方向作为特定于车辆的第二参量填入车速v_x作为索引。垂直方向可以读出索引，由此建立进入下方目标附加角δ_Md的特征表格的关系。在下方的特征表格中放置多个不同样条函数13，其通过特定于车辆的第二参量—也就是车速v_x—可以被选为输入值。例如在车速v_x为0km/h的那列填入样条函数13的网格点15处的目标附加角δ_Md的值。其他样条函数13对应其他车速v_x填在下方的特征表格中（例如：在车速区域内每10km/h—在图4中仅提到0km/h和10km/h）。如果对于所有车速v_x关于方向盘转角δ_s的网格点都一样，则仅需要下方的目标附加角δ_Md的特征表格。

为不同车速v_x确定的样条函数13之间可以同样内插，尤其通过线性内插、多项式内插或者样条内插（例如二次幂或三次幂样条函数）。

根据本发明的用于运行电子助力转向系统1的方法在控制器11中作为计算机程序实现，其中其他方法同样可以考虑。为此计算机程序存在控制器11的存储单元中。通过在控制器11的微处理器上执行来实现此方法。计算机程序可以作为计算机程序产品存储在未示出的计算机可读的数据载体（磁盘、CD、DVD、硬盘、USB-记忆棒或此类）或者因特网服务器上，同时从那里传送到控制器11的存储元件。

附图标记列表

1     电子助力转向系统

2     方向盘

3     连接轴/转向柱

4     转向传动装置

5a、5b 转向轮

6     齿杆

7     齿轮

8     叠加装置

9     附加角调节器/电动机

10    叠加传动系统

11    叠加装置的电子控制器

12    功能框

13    样条函数

14    多项式

15    网格点

δ_Fm  车轮转向角或者转向角

δ_G   齿轮角

δ_s   方向盘转角

v_x    车速

δ_M   附加角

δ_Md  目标附加角

i_v    目标传动比

VSR   可变转向传动比的效用函数

Claims (9)

1.一种用于运行机动车的电子助力转向系统（1）的方法，其中借助于转向杆（2）规定方向盘转角（δ_s）作为机动车的至少一个转向轮（5a、5b）的所期望的车轮转向角（δ_Fm）的尺度，其中通过借助于所确定的待调整的目标附加角（δ_Md）生成附加角（δ_M）并通过将方向盘转角（δ_s）和所述附加角（δ_M）叠加产生电子助力转向系统（1）的转向传动装置（4）的输入角（δ_G），效用函数（VSR）提供方向盘转角（δ_s）和车轮转向角（δ_Fm）之间取决于至少一个特定于车辆的参量（v_x、δ_s）的可变的传动比，其中转向传动装置（4）的输入角（δ_G）转换成所述机动车的至少一个转向轮（5a、5b）的车轮转向角（δ_Fm），其中根据作为输入值的所述至少一个特定于车辆的参量（v_x、δ_s）由至少一条特征曲线和/或至少一个特征表格通过网格点和/或通过内推插法确定相应待调整的目标附加角（δ_Md），其特征在于，所述目标附加角（δ_Md）通过至少一个近似函数（13、14）来确定，所述至少一个近似函数至少在前两次求导后是连续的并且具有至少一个特定于车辆的第一参量（v_x、δ_s）作为输入值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在特征表格中放置多个、尤其是不同的近似函数（13、14），所述特征表格具有至少一个特定于车辆的第二参量（v_x、δ_s）作为输入值。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述至少一个近似函数是多项式（14），尤其是基于牛顿的多项式（14）。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述至少一个近似函数是至少二次幂的样条函数，尤其是三次样条函数（13）。

5.如权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所述至少一个特定于车辆的第一参量或所述至少一个特定于车辆的第二参量是车速（v_x）或方向盘转角（δ_s）。

6.如权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，在确定所述至少一个近似函数（13、14）时考虑电子助力转向系统（1）的运动学数据。

7.一种具有程序代码装置的计算机程序，用于当程序在计算机微处理器上、尤其是在电子助力转向系统（1）的电子控制器（11）上运行时执行如权利要求1至6之一所述的方法。

8.一种具有存储在计算机可读的数据载体中的程序代码装置的计算机程序产品，用于当程序在计算机微处理器上、特别是电子助力转向系统（1）的电子控制器（11）上运行时执行如权利要求1至6之一所述的方法。

9.一种机动车电子助力转向系统（1），包括

-转向杆（2），用于规定方向盘转角（δ_s）作为机动车的至少一个转向轮（5a、5b）的所期望的车轮转向角（δ_FM）的尺度，

-转向传动装置（4），该转向传动装置（4）将方向盘转角（δ_s）转换成所述机动车的至少一个转向轮（5a、5b）的车轮转向角（δ_Fm），

-叠加装置（8），用于通过附加角调节器（9）生成附加角（δ_M）并且通过将方向盘转角（δ_s）和所述附加角（δ_M）叠加来生成转向传动装置（4）的输入角（δ_G），以及

-电子控制器（11），该电子控制器（11）被设置为用于运行根据权利要求7的计算机程序。

Images