CN104228845B - 使用观测器的手/方向盘接触的状态检测 - Google Patents

使用观测器的手/方向盘接触的状态检测 Download PDF

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Abstract

本发明介绍了一种用于检测手/方向盘接触的状态的方法。在这种情况下，产生测试信号，并且由动力辅助转向系统(2)的伺服电机(4)将符合该测试信号的扭矩施加到动力辅助转向系统(2)，并且测量产生的方向盘扭矩信号。该测试信号及测量的方向盘扭矩信号作为测量变量供应给控制导向的观测器(10)。观测器(10)模拟方向盘/手系统，并且利用测量变量和模拟的方向盘/手系统之间的差值改变模拟的方向盘/手系统，以便减小差值。最后，读出模拟的方向盘/手系统的状态变量，该状态变量包含手/方向盘接触的状态的声明。

Description

使用观测器的手/方向盘接触的状态检测
技术领域
本发明涉及一种用于检测手/方向盘接触的状态的方法，并且涉及一种用于执行根据本发明的方法的机动车辆。
背景技术
在机动车辆的许多现代应用中，需要知道的是，驾驶员是否将他的手放在方向盘上并因此准备好执行转向动作。除了安全方面以外，为驾驶员指定主动修正可能性的转向辅助规则也在此发挥作用。例如，可以为转向辅助系统制定只有当驾驶员事实上将他的手放在方向盘上时才激活的规定。为了该目的，需要检测手/方向盘接触的相应途径。在这种情况下，由于成本的原因，旨在避免专用传感器的使用。
发明内容
因此，本发明介绍一种用于检测手/方向盘接触的状态的方法。该方法至少具有以下步骤：
--产生测试信号；
--由动力辅助转向系统的电动伺服电机将符合测试信号的扭矩施加到动力辅助转向系统；
--测量方向盘扭矩信号；
--将测试信号和测量的方向盘扭矩信号作为测量变量供应给控制导向的观测器，该观测器设计为模拟方向盘/手系统，并设计为利用测量变量和模拟的方向盘/手系统之间的差值检测手/方向盘接触；以及
--读出模拟的方向盘/手系统的状态变量，该状态变量包含对手/方向盘接触的状态的声明。
本发明提供一种允许在不需要为了该目的使用专用传感器的情况下稳健检测手/方向盘接触的状态的方法。用于测量方向盘扭矩的传感器以任意方式提供在具有动力辅助转向(EPAS)的机动车辆中，因此可以在不需要任何额外努力的情况下实施本发明的方法。观测器的使用使得在由于短暂的干扰影响的失真方面的检测尤其稳健。
观测器可以设计为将谱变换或统计滤波方法应用于这些测量变量，或者可以包含神经网络。这些分析方法使得实施具有良好结果的观测器成为可能。
车辆测量信号也优选地作为测量变量供应给观测器。这样的车辆测量信号可以是例如来自防抱死制动系统的信号。
测量变量可以由观测器存储。这允许观测器在稍后的时间评估这些测量变量，在这种情况下由于在追溯到需要评估之前的一段时间内测量变量的使用，检测可靠性增加。
基于触发信号，可以产生检测信号，并且动力辅助转向系统可以发挥作用。触发信号可以例如有规律地或者在规定了手/方向盘接触的存在的这样的情况下输出。该触发信号还可以只有当——例如基于当前正好执行的转向操作——目前尚不清楚驾驶员是否已经将他的手放在方向盘上时输出。
施加到动力辅助转向系统的扭矩可以具有振幅，选择该振幅使得在施加过程中方向盘角改变保持小于临界角度。测试信号旨在保持尽可能不被驾驶员注意到，并且旨在尽可能地不影响机动车辆的行驶行为。检测信号优选地不具有平均值，因此任何由于测试信号的对机动车辆的行驶行为的影响通过执行该方法彼此抵消。
测试信号的产生以及对动力辅助转向系统的作用可以在预定时间段过去之后结束。这使得，如果不能可靠地检测到手/方向盘接触的状态，则终止该方法的执行成为可能。
本发明的第二方面涉及具有程序代码的数据存储介质，当被具有包含电动伺服电机的动力辅助转向系统，并且具有用于测量方向盘扭矩的扭矩传感器的机动车辆的控制单元执行时，该程序代码执行根据本发明的方法。
本发明的另一方面介绍了一种具有动力辅助转向系统、扭矩传感器以及控制单元的机动车辆，其中该动力辅助转向系统包含电动伺服电机，该扭矩传感器设计为测量机动车辆的方向盘的方向盘扭矩，该控制单元设计为执行根据本发明的方法。
附图说明
下面采用示例性实施例的叙述更加详细地描述本发明。唯一的附图1示出了一种设计为执行根据本发明的方法的机动车辆。
附图标记列表
1 机动车辆
2 动力辅助转向系统
3 控制单元
4 电动伺服电机
5 转向柱
6 方向盘
7 扭矩传感器
8 加法器
9 信号产生器
10 观测器
具体实施方式
唯一的附图1示出了设计为执行根据本发明的方法的机动车辆1。机动车辆1具有只是在图1中不完全示出的动力辅助转向系统2。动力辅助转向系统2具有由控制信号控制的电动伺服电机4，其移动转向柱5，抑或转向传动装置的齿条，以便辅助由驾驶员使用机动车辆1的方向盘6执行的转向运动。在这种情况下，方向盘6可以——例如通过扭力杆(未示出)——耦接到可以设置扭矩传感器7所在的转向柱5。为了确定由驾驶员施加于方向盘6的扭矩，并且追踪转向柱5，通常在电动伺服电机4的辅助下使用该扭矩向驾驶员的转向运动提供扭矩传感器7。驾驶员因此可以在向方向盘上施加相对低的扭矩的情况下，向转向系统的转向传动装置施加更大的扭矩。
本发明提供包含信号产生器9的控制单元3和控制导向的观测器10。信号产生器9和观测器10可以是微控制器上的软件形式抑或可以构建为独立的硬件单元。观测器10接收由扭矩传感器7输出的测量信号，以及可能的另外的来自机动车辆1的测量和状态信号——例如来自防抱死制动系统的测量信号和/或用于车辆速度、车轮转速、角速度或横向加速度的测量信号，并且模拟来自扭矩传感器7的测量信号。这是由于观测器10产生的，观测器10使用整个系统的模型预测其对上述由观测器10接收到的刺激的系统响应，并且将其与实际测得的值——也就是与来自目前情况下的扭矩传感器7的测量信号——进行比较。如果预测的系统响应不同于实际的系统响应，则基于该错误判定调整模型及其内部变量。已知的分析策略——例如光谱分析、神经网络或统计滤波——可以用于该目的。控制导向的观测器的基本理论原则上是众所周知的。
由于观测器10的内部变量可以提供有关驾驶员是否将一只手或双手放在方向盘上的信息这样的认识、由于该情况基于由双手执行的运动或不是由驾驶员引起的方向盘运动的阻尼已经对来自扭矩传感器7的测量信号有影响，现在本发明使用观测器，其中扭矩传感器7由观测器10观测，并且观测器10以上面描述的方式接着扭矩传感器7。观测器10因此可以作为状态信号输出关联的内部变量，该状态信号提供有关驾驶员当前是否握住方向盘的信息。
为了增加该方法的精确度，信号产生器9可以产生由电动伺服电机4传输到转向系统的测试信号。为了这一目的，可以通过加法器8将测试信号添加到用于伺服电机4的其它控制信号中，如可以由动力辅助转向系统2或驾驶辅助系统产生的那样。借助于传到电动伺服电机4的测试信号激活转向系统，该测试信号体现在来自扭矩传感器7的测量信号中，在这种情况下，对测量信号的影响依赖于驾驶员是否紧住方向盘6。在这种情况下选择通过测试信号的激活为如此之低以致于机动车辆1的实际行驶行为不会受损。另外，此外最好选择该激活使得驾驶员不会被其打扰。如果需要有关驾驶员是否握住方向盘6的声明，则可以借助外部触发信号(触发信号)启动信号产生器9和观测器10。例如，当激活驾驶辅助系统以便驾驶员可以假设在任何时候再次完全控制机动车辆1时，这是需要的。在接收到触发信号之后，信号产生器9可以产生测试信号预定时间段，例如数秒钟。在这段时间内，如所描述的，观测器观测系统。如果观测器已经判定驾驶员是否正握住方向盘6，可以使其再次去活。如果在预定时间段内已经不可能发现具有足够的声明可靠性的结果，则也可以使其去活。

Claims (9)

1.一种用于检测手/方向盘接触的状态的方法，其特征在于，具有以下步骤：
--产生测试信号；
--通过动力辅助转向系统(2)的电动伺服电机(4)将符合测试信号的扭矩施加到动力辅助转向系统(2)；
--测量方向盘扭矩信号；
--将测试信号和测量的方向盘扭矩信号作为测量变量供应到控制导向的观测器(10)，观测器(10)设计为模拟方向盘/手系统，以及利用测量变量和模拟的方向盘/手系统之间的差值检测手/方向盘接触；以及
--读出模拟的方向盘/手系统的状态变量，该状态变量包含对手/方向盘接触的状态声明。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，观测器(10)设计为将谱变换、神经网络或统计滤波方法应用到测量变量。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，车辆测量信号也作为测量变量供应给观测器(10)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由观测器(10)存储测量变量。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于触发信号产生测试信号，并作用于动力辅助转向系统(2)。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，施加到动力辅助转向系统(2)的扭矩具有振幅，选择该振幅使得在施加过程中方向盘角的改变保持小于阈值角度。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，测试信号的产生以及对动力辅助转向系统(2)的作用在预定时间段过去之后结束。
8.一种数据存储介质，其特征在于，具有程序代码，当由具有包含电动伺服电机(4)的动力辅助转向系统(2)，并具有测量方向盘扭矩的扭矩传感器(7)的机动车辆(1)的控制单元(3)执行时，该程序代码执行权利要求1-7中任一项权利要求所述的方法。
9.一种机动车辆(1)，其特征在于，具有动力辅助转向系统(2)、扭矩传感器(7)以及控制单元(3)，其中，动力辅助转向系统(2)包含电动伺服电机(4)，扭矩传感器(7)设计为测量机动车辆(1)的方向盘(6)的方向盘扭矩，控制单元(3)设计为执行权利要求1-7中任一项权利要求所述的方法。
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