CN103974846B - 用于控制机动车的具有位置调节器的感触式行驶踏板的方法及控制装置 - Google Patents
用于控制机动车的具有位置调节器的感触式行驶踏板的方法及控制装置 Download PDFInfo
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Abstract
提出用于控制一个机动车(1)中的触感式行驶踏板(11)的方法和控制装置(3)。踏板杠杆(5)可沿一个操作方向(7)在一个静止位置与一个最大操作位置之间的移动范围中移动。踏板杠杆(5)可借助一个致动器(13)通过施加一个逆着操作方向(7)的反向力而被激励以产生一个可触觉感知的信号。尤其是在产生可触觉感知的信号的时间阶段以外，相对致动器(13)的当前位置测定踏板杠杆(5)的当前位置，及这样地调节致动器(13)，以使得它主动地跟随踏板杠杆(5)的测定位置的改变。基于这种位置调节，能避免通过致动器(13)对踏板杠杆(5)的干扰影响。
Description
技术领域
本发明涉及用于控制一个机动车中的触感式行驶踏板的方法及控制装置。本发明还涉及一个计算机程序产品，它实施在一个可编程的控制装置上时将执行根据本发明的方法，及还涉及一个计算机可读的媒体，在该媒体上存储了这种计算机程序产品。
背景技术
在现代机动车中驾驶员在驾驶机动车时通过多个可提供的信息来支持。例如有助的是：给驾驶员回发以下方面的信号：确定的行驶状态或对驾驶员的要求，采取一定的措施，发出信号，以便能提高驾驶时的安全性或驾驶员的舒适性或以便能节省燃料。这些回发信号可用各种方式例如通过光或声来提供。
在现代机动车中还附加地实施了通过机动车行驶踏板对驾驶员触觉地回发信号的可能性。为此行驶踏板备有致动器，该致动器能够有针对性地对行驶踏板加载力。例如致动器可从一个确定的行驶踏板位置起对行驶踏板的继续下压有针对性地反向作用，以便对驾驶员例如发出这样的信号：行驶踏板较强的下压将导致燃料损耗超正比的增高。
变换地可借助致动器在行驶踏板上施加一个随时间变化的力，以便使该行驶踏板处于振荡，例如以振动或脉动的形式。
以此方式可通过触觉感知对驾驶员通知一些指令及警报或提供舒适性功能，而不会通过光或声使驾驶员例如对交通的观察分心。
DE 25 55 429描述了一种用于在机动车中产生可触感或触觉感知的信号的系统。
发明内容
本发明用其实施形式实现了对机动车中一个触感式行驶踏板的有利控制。尤其本发明能在机动车中短时地产生出一个可触觉感知的信号，其中作为干扰可被驾驶员感知的、致动器对行驶踏板的影响可以避免或很小地保留。
在这里所提出的方法中触感式行驶踏板的踏板杠杆可沿一个操作方向在一个静止位置与一个最大操作位置之间的移动范围中移动。借助一个致动器通过施加一个逆着操作方向的反向力踏板杠杆可被激励以产生一个可触觉感知的信号。该方法的特征在于：相对致动器的当前位置测定踏板杠杆的当前位置，及这样地调节致动器，以使得它主动地跟随踏板杠杆的测定位置的改变。
作为根据本发明的方法的基础的动机或构思主要可被视为在于：对一个触感式行驶踏板的致动器应尽可能这样地控制，以致在不应对行驶踏板产生可触觉感知的信号的时间阶段中致动器对行驶踏板有尽可能小的影响。
为此提出，致动器不只是这样地与行驶踏板的踏板杠杆耦合：当由驾驶员下压或放开踏板杠杆时致动器被动地跟随踏板杠杆，例如基于致动器与踏板杠杆的直接机械耦合或基于弹簧力，该弹簧力使致动器与踏板杠杆保持作用连接。应取而代之的是有针对性地调节致动器的布置或定位，以使得致动器主动地跟随踏板杠杆的位置改变。
为此目的例如可在一个借助电动机驱动的致动器上通过控制装置这样来控制电动机，即使得致动器总是主动地在与基于驾驶员的操作踏板杠杆当前运动的方向相同的方向上运动。
此外以此方式可以避免或至少减小作为干扰可被驾驶员感知的、对踏板杠杆的影响。踏板杠杆上的力、例如致动器在未通电状态中由于其惯性或惰性而作用在踏板杠杆上的力可通过所提出的主动位置调节而减小。并且一个力曲线随时间的变化–该变化以一定的踏板力变化的脉动性可由驾驶员感觉到并当致动器被动地移动时可由致动器电动机的磁制动转矩产生–可被降低。
对于位置调节可通过一个踏板杠杆位置传感器来测定踏板杠杆的当前位置。补充地或变换地致动器的当前位置可通过一个致动器位置传感器来测定。踏板杠杆位置传感器的信号可被用作致动器的位置调节的给定参数。致动器位置传感器的信号可被用作致动器的位置调节的调节参数。
基于这种位置调节致动器可与踏板杠杆同步地运动。致动器的惯性可通过致动器本身来加速，以致在踏板杠杆上将不作用或作用很小的干扰回转力或惯性力。
尤其可这样地调节致动器，即使得它主动地跟随踏板杠杆的测定位置的改变，而在致动器与踏板杠杆之间不施加力。
换句话说致动器的位置跟随控制可这样地设置：在其中应有针对性地产生可触觉感知的信号的时间阶段以外，致动器不将力传递到踏板杠杆上。由此尤其也可消除由致动器电动机的磁制动转矩引起的踏板力变化中的脉动性。
在此情况下可这样地调节致动器，以致在致动器应与踏板杠杆达成作用连接的致动器的虚拟当前位置与致动器的真实当前位置之间保留一个在预定偏置范围内的偏置值。
换句话说致动器及踏板杠杆可这样地构成：在致动器与踏板杠杆之间的机械作用连接可暂时地分离，即致动器与踏板杠杆隔开及由此可去耦合。致动器的位置调节在此情况下可这样地进行：使踏板杠杆与致动器之间的距离或“偏置值”保持在一个预定的偏置范围中，所述距离即为致动器为了与踏板部件达到作用连接本来必需移动到的位置与真实的当前位置之间的距离。
由此一方面可保证总是保持一定的最小距离，即在应产生可触觉感知的信号的时间阶段以外在致动器与踏板杠杆之间不形成作用连接及由此在它们之间不产生干扰的力传递。另一方面可保证：致动器离它本应与踏板杠杆达到作用连接的位置不超出一个确定的最大值，以致致动器总是可以在短的响应时间内很快地与踏板杠杆达到作用连接。
在此情况下偏置范围例如被确定为1与10度之间、尤其为2与6度之间的角度区间。
这里该角度区间可这样地确定，即它相对当前的致动器位置给出了一个角度，若为了与致动器达到作用连接，踏板杠杆在其当前位置上沿操作方向必需移动该角度。
该角度区间的足够大的下限在这里可保证：当由驾驶员突然快速下压踏板杠杆时为位置调节保留了足够的时间，以使致动器位置适配。该角度区间的上限则可保证：致动器总可在足够短的响应时间内被带动到踏板杠杆上，以便产生可触觉感知的信号。
所提出的用于致动器位置调节的方法还可这样地进一步改善，即影响致动器的距离特性的其它干扰作用将通过一个附加的补偿调节单元至少部分地补偿。
致动器定位的精确调节通常需要对致动器的距离特性准确的了解。然而该距离特性受到温度作用，老化作用或其它作用的影响。一个附加的补偿调节可考虑这些干扰影响并至少部分地补偿它们。
其中在不应产生可触觉感知的信号的时间阶段期间，通过一个位置调节器这样地调节致动器，以致它主动地跟随踏板杠杆的测定位置的改变；而其中在应产生可触觉感知的信号的时间阶段期间，可通过一个电流调节器来调节致动器。在此情况下这样地进行电流调节，以致通过对施加给致动器的电流的预定的随时间变化的调节将一个可触觉感知的信号的预定力变化作用在踏板杠杆上。在不同的工作阶段中所使用的不同调节方式，即在不应产生可触觉感知的信号期间的位置调节及在应产生可触觉感知的信号期间的电流调节，能使踏板的调节在不同的工作阶段期间最佳地适配于不同的要求。
上述的根据本发明的方法的实施形式及由它们可达到的功能及优点可通过一个设置在机动车中的用于控制行驶踏板的控制装置来实现。
这里该控制装置可被设计成：例如通过适当的接口由踏板杠杆位置传感器及致动器位置传感器接收信号及可对行驶踏板的致动器发送信号。在这里一般使用的“控制装置”一词应包含：不仅可进行控制，而且也可进行致动器的主动调节。尤其该控制装置能够在应传送可触觉感知的信号的时间阶段以外这样主动地调节致动器的位置，以致该致动器跟随踏板杠杆位置的改变。
该控制装置可具有一个用于产生致动器的伺服电动机的控制信号的前置控制框。该前置控制框可基于一个踏板杠杆位置传感器的给定信号产生控制信号。
在前置控制框相应设计及一个适配于伺服电动机的调节性能的给定信号的动态特性的情况下可仅通过前置控制使致动器位置的调节参数精确地跟随预给定的给定信号。
为了尽量减小对致动器的距离特性的影响、例如基于温度作用或老化作用的影响及与此相关联的对致动器伺服电动机的控制信号的干扰影响，控制装置还可具有一个用于这些干扰作用的补偿调节的调节器。
该控制装置可用硬件和/或软件来实施所提出的控制方法及可能的传感器信号的信息求值。有利的可以是：对一个用于实施上述方法的可编程的控制装置进行编程。为此一个计算机程序产品可具有计算机可读的指令，这些指令对可编程的控制装置指示：执行相应方法的步骤。该计算机程序产品可被存储在一个计算机可读的媒体上，例如一个CD、一个DVD、一个闪存器、一个ROM、一个EPROM或类似媒体上。为了可正确地控制由致动器占据的位置，除了其它传感器数据的处理外还可将一个数据库中的或以特性曲线存储的关于由致动器执行的响应特性的信息用到确定的控制信号或致动器的距离特性上。
应当指出，本发明这些实施形式的可能的特征及优点在这里是部分地针对根据本发明的方法及部分地针对根据本发明的控制装置来描述的。专业人员了解：各个特征可用适当的方式来组合或交换，尤其可由控制装置转移到方法上或相反地转移，以便由此方式可得到其它的实施形式及可能达到协同作用的效果。
附图说明
以下将参照附图来描述本发明的实施形式。这里无论该说明还是附图均不应解释为对本发明的限制。
图1表示设有用于实施根据本发明的一个实施形式的方法的一个控制装置的机动车；
图2表示具有根据本发明的一个实施形式的控制装置的触感式行驶踏板；
图3表示用于根据本发明的一个实施形式的控制装置的位置调节器的构型。
附图仅是概要地且不按比例地表示。
具体实施形式
图1表示具有一个触感式行驶踏板11的机动车1的截面图。驾驶员通过压低踏板杠杆5可经过一个传动钢索15或一个与发动机控制装置相连接的导线(未示出)使发动机17引起机动车的加速。为此驾驶员必需在箭头7的操作方向上压低踏板杠杆5，由此使踏板杠杆5由一个静止位置开始沿着一个移动区域向着一个最大操作位置移动。在此情况下一个踏板杠杆位置传感器21可确定出踏板杠杆5的当前位置或方位。一个弹簧19逆着操作方向7向静止位置对踏板杠杆5加偏压。
行驶踏板11被构成触感式行驶踏板。为此行驶踏板11设有一个致动器13，借助该致动器使踏板杠杆5向着与操作方向7相反的所需方向运动或可在该方向上加载力。在此情况下致动器13可将踏板杠杆5激励成振荡，例如以振动或脉动的形式。变换地致动器13可将一个力施加在踏板杠杆5上，该力可使踏板杠杆5的继续下压变难并由此使可使驾驶员在操作踏板杠杆5时作为压力作用点感受到。
致动器13可由一个直流电动机23驱动，该电动机通过一个齿轮传动装置25与一个操作盘27耦合。通过电动机23的操作可使操作盘27顺时针或逆时针方向地转动，如由箭头33所示。在操作盘27上在其中心以外的区域中设有一个凸轮31。该凸轮31可与一个设在踏板杠杆5上的推杆29相互配合。为此推杆29在其向着致动器13的端部上具有一个叉形接收部分35，操作盘27一转到一个相应的位置上，凸轮31就可配合在该接收部分中。
变换地致动器也可被构成一个例如具有一个扭矩马达的直接传动装置，由此即使没有齿轮传动装置也可产生高的力。
致动器13由一个控制装置3控制。当应通过踏板杠杆5对驾驶员传达一个可触觉感知的信号，以便例如对他指示一个节省燃料的行驶方式或一个危险的情况时，控制装置3将会认识到。因此控制装置这样地控制致动器，即将一个恒定的或随时间变化的力逆着操作方向7地施加到踏板杠杆5上。
图2表示行驶踏板11的一个控制装置，用以当不应产生可触觉感知的信号时在信号相位以外这样地调节致动器3，以使得它跟随踏板杠杆5当前的位置。
不仅踏板杠杆位置传感器21的信号而且致动器位置传感器39的信号均传送给控制装置3。这两个传感器21，39在这里可被构成位置传感器或角度传感器。
踏板杠杆位置传感器21的信号作为给定参数接通到一个设置在控制装置3中的致动器的位置调节回路上。该回路的调节参数是致动器传感器39的信号。在最简单的情况下由给定参数与调节参数构成调节差值49并连接到位置调节器47上。该位置调节器将构成一个用于致动器电动机23的合适的调节量。该调节量通过一个未级41放大并传送到致动器3的电动机23上，–只要该位置调节回路在工作。只要不应产生可触觉感知的信号，该工作状态在这里是常规状况。一个电流传感器43可附加地一起包括在该位置调节回路中(未示出)。在此情况下以一个下属调节回路或一个级联调节器的形式位置调节回路在其随时间变化的调节特性及其对干扰的稳定性方面的特性得到进一步改善。
如果应短时地产生出一个可触觉感知的信号、例如作为弯道警报或作为降低燃料损耗的信号时，使位置调节回路暂时地停止工作及开启一个电流调节器。在此情况下一个合适的电流调节器45根据所需的给定电流来调节致动器电动机23的控制电流。如果电流调节器45工作，则通过未级41将电流调节器45的输出信号放大并传送给电动机23。在一个专用的模件(53)中产生给定电流。在那里通常存储了多个力变化曲线，这些力变化曲线可视行驶状况而定成为有效。一个力变化曲线将借助伺服电动机的电流-转矩常数及伺服电动机与踏板轴之间存在的传动比转换成待输出的控制电流。在力变化曲线输出后，即在曲线结束点或时间结束点上电流调节回路关闭及位置调节回路重新工作。
为了使致动器3与踏板杠杆5之间的力传递完全中断，可对通过踏板杠杆位置传感器21测量的踏板角度持续接入一个适当的固定偏置值，例如在2度到6度的范围中。然后将这样一个带有偏置的量用作致动器位置调节回路的给度参数。
图3表示图2中所示的位置调节器结构的一个可能的扩展。一个附加的给定参数φdes通过一个适合的前置控制框55转换成一个用于伺服电动机23的控制信号。在前置控制框55相应设计及一个适配于伺服电动机23的控制性能的给定信号的动态特性的情况下可仅通过前置控制使致动器位置的调节参数φmeas精确地跟随预给定的给定信号。
但这种理想状态是以对致动器13的距离特性的精确了解为前提的。由于温度的作用，老化的作用和/或其它的作用该理想状态是不可能实现的。因此附加地设置了一个调节器59，它的任务是针对这些干扰作用的补偿控制。
Claims (12)
1.用于控制一个机动车(1)中的触感式行驶踏板(11)的方法，其中行驶踏板(11)的踏板杠杆(5)可沿一个操作方向(7)在一个静止位置与一个最大操作位置之间的移动范围中移动及借助一个致动器(13)通过施加一个逆着操作方向(7)的反向力该踏板杠杆可被激励以产生一个可触觉感知的信号，其特征在于，该方法具有以下步骤：
相对致动器(13)的当前位置测定踏板杠杆(5)的当前位置，及
这样地调节致动器(13)，以使得它主动地跟随踏板杠杆(5)的测定位置的改变。
2.根据权利要求1的方法，其中踏板杠杆(5)的当前位置通过一个踏板杠杆位置传感器(21)来测定及其中踏板杠杆位置传感器(21)的信号被用作致动器(13)的位置调节的给定参数。
3.根据权利要求1或2的方法，其中致动器(13)的当前位置通过一个致动器位置传感器(39)来测定及其中致动器位置传感器(39)的信号被用作致动器(13)的位置调节的调节参数。
4.根据权利要求1或2的方法，其中这样地调节致动器(13)，即使得它主动地跟随踏板杠杆(5)的测定位置的改变，而在致动器(13)与踏板杠杆(5)之间不施加力。
5.根据权利要求1或2的方法，其中这样地调节致动器(13)，以致在致动器(13)应与踏板杠杆(5)达成作用连接的致动器(13)的虚拟当前位置与致动器(13)的真实当前位置之间保留一个在预定偏置范围内的偏置值。
6.根据权利要求5的方法，其中所述偏置范围为1至10°的角度区间。
7.根据权利要求1或2的方法，其中影响致动器(13)的距离特性的其它干扰作用通过一个附加的补偿调节单元至少部分地补偿。
8.根据权利要求1或2的方法，其中当不应产生可触觉感知的信号的时间阶段期间，通过一个位置调节器这样地调节致动器(13)，以致它主动地跟随踏板杠杆(5)的测定位置的改变。
9.根据权利要求1或2的方法，其中当应产生可触觉感知的信号的时间阶段期间，通过一个电流调节器这样地调节致动器(13)，以致通过对施加给致动器的电流的预定的随时间变化的调节将一个可触觉感知的信号的预定力变化作用在踏板杠杆上。
10.用于控制一个机动车(1)中的触感式行驶踏板(11)的控制装置(3)，其中该控制装置(3)被设计来用于：执行根据权利要求1至9之一的方法。
11.根据权利要求10的控制装置(3)，具有一个用于产生对行驶踏板(11)的致动器(13)的伺服电动机(23)的控制信号的前置控制框(55)，其中该前置控制框(55)基于一个踏板杠杆位置传感器(21)的给定信号产生控制信号。
12.根据权利要求11的控制装置(3)，还具有一个用于对影响控制信号的干扰作用进行补偿调节的调节器(59)，所述干扰作用通过对致动器(13)的距离特性的影响而建立。
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