CN104602986B - 用于机动车辆助力转向方向盘定心的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种辅助旋转车辆助力方向盘的方法，其中制订返回设定值(最终返回设定值)，所述返回设定值(最终返回设定值)量化适用于施加在所述方向盘上以便辅助所述方向盘返回预定中心位置的回程力，所述方法包括至少一个确定纵向加速度的步骤(a)，在此步骤(a)，求车辆的瞬时纵向加速度的值，随后是一个调整返回设定值的步骤(b)，在此步骤步骤(b)，根据所述瞬时纵向加速度调整方向盘的返回设定值，以便当所述纵向加速度增加时增加回程力的强度，因此显著补偿了自然定心效果的减轻，自然定心效果的减轻是由在加速度情况下转向减轻造成的。

Description

用于机动车辆助力转向方向盘定心的方法

技术领域

本发明涉及用于辅助驱动机动车辆的设备和方法的一般领域，旨在促进和保障这种车辆的操纵。

更具体地说，本发明涉及一种用于辅助方向盘的操纵以便例如在助力转向系统内辅助所述方向盘向预定中心位置返回的方法，特别是一种电动助力转向。

背景技术

已有已知的转向助力系统，当方向盘转动且车辆行驶时，所述方向盘回正，特别是通过转向辅助电机，回程力趋于自发地将所述方向盘返回至其中立中心位置，而且这便于给驾驶员提供了行驶情况的更好感受。

如果这样的回程力的返回一般是令人满意的，有利于提高驾驶的舒适性和安全性，但它仍可能受到一些限制。

事实上，本发明人已观察到，在自然定心现象趋于减弱的某些情况下，已知系统有时会陷入困境。

这特别的可能发生在推进车辆中，该车辆具有后置发动机，而其转向前车轴因此倾向于较少被请求，这使转向不易发生自发定心现象。

如果在稳定状态通过前车轴的后倾效果可以部分补偿这样的定心力的缺乏，当前车轴具有正的后倾角，通过方向盘返回的常用策略，这并不适用于加速度阶段，这是因为由于加速度，所述前车轴经历附加动态减轻。

驾驶员的感觉以及更全面的助力驱动那么可能或多或少的扭曲，使车辆的行为控制可能受到损害。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服上述缺陷并提出新的转向辅助方法，该方法确保了转向的控制以及特别是转向的定心的控制尤其是有效和可靠的，这给车辆的行为提供了忠实的呈现，无论所述车辆处于什么寿命状况下。

本发明的目的是通过用于辅助操控车辆方向盘的方法来达到，在此方法中，设定返回设定值，量化适用于施加在所述方向盘以便辅助所述方向盘返回预定中心位置的回程力，所述方法其特征在于，它包括至少一个确定纵向加速度的步骤(a)，在此步骤(a)，车辆的瞬时纵向加速度被求得，然后一个调整返回设定值的步骤(b)，在此步骤(b)，其中根据所述瞬时纵向加速度调整方向盘返回设定值。

有利地，通过动态修改方向盘的回程力，更具体地说，通过当加速度水平提高时强化所述回程力，根据本发明的方法可以以人为的方式有效地补偿实际定心效果的减轻，由可转向前车轴的减轻造成实际定心效果的减轻。

因此，该方法保证了方向盘定心的连续性和有效性，、并且保证了更全面地作为整体的转向定心的连续性和有效性，特别地保证了可转向轮定心的连续性和有效性，同时确保所述定心效果的良好感觉，因此，更广泛地说，确保转向车轴的行为的良好感觉。

这因此给车辆提供了更好的控制，同时更可靠和更直观，无论所述车辆在行进中的任何情况下，特别是在车辆的持续加速阶段。

因此按照本发明所述的方法，可以大大提高在所有情况下驾驶的舒适性和安全性，这有利地以特别简单的和廉价的方式，而不引起车辆的体系结构的超重和复杂化。

附图说明

根据下面的描述以及参照附图将更为详细地体现本发明的其他目的、特点和优点，其仅通举例方式而非限制性地被提供，其中：

图1以示意的侧视图描述了配备有转向辅助系统的正后倾角车辆，允许实施依照本发明的方法；

图2以功能框图描述了依照本发明的用于补偿方向盘定心的方法的过程。

具体实施方式

本发明涉及一种用于协助操纵车辆方向盘1的方法。

本发明的方法特别地在助力转向系统2中得到应用，如图1所示，优选地使用电动辅助电机3，电动辅助电机例如通过蜗轮以及蜗杆式的减速器5连接到转向柱4。

通常，转向柱4的旋转优选地驱动啮合在齿条上的齿轮(不可见)，齿条平移安装在罩内，该齿条依次作用于左拉杆和右拉杆6，导向可转向车轴的轮7。在这个例子中，它是前车轴，优选地具有正后倾角θ。

助力转向系统2优选地包括嵌入式计算器8，设计用于驱动辅助电机3，并且更特别将对应于转矩的设定值用于所述电机，该设定值根据一个或多个预定的助力规则促进或相反地抵抗方向盘1的操纵。

由CAN(控制器区域网络)类的车载计算机网络9可以有利地保证输入到计算器8以及来自计算器8的数据交换。

在根据本发明的方法中，特别需要开发一个量化回程力的返回设定值(图2中的最终返回设定值”)，更具体地为扭矩，旨在用于方向盘1，如果合适的话，通过辅助电机3，所述设定值将通过耦合至所述电机的转向柱4被施加到辅助电机3上，并且这是为了协助所述方向盘1朝向预定中心位置返回。

虽然所述预定中心位置可以被自由定义，它优选地基本上对应于方向盘的中间位置，也就是说，在转向系统的配置中，沿着车辆的前面FR—背面RE的纵向方向以直线定向可转向车轴的轮。

此外，使用术语“方向盘”，是为了方便使用，是非限制性，并且术语“方向盘”在这里可以指任何允许车辆司机对转向上施加控制力的装置，如传统的环形方向盘、可能截断其一部分的周长、转向舵柄、操纵杆式手柄、方向舵踏板组件等。

根据本发明，并且如图2所示，该方法包括：至少一个步骤(a)确定纵向加速度，在此步骤，估算车辆的瞬时纵向加速度，然后一个步骤(b)调整返回设定值，在此步骤，根据所述瞬时纵向加速度调节方向盘返回设定值。

有利地，这种方法允许基本上实时考虑车辆的纵向加速度参数，即所述车辆的前-后方向实施的加速度分量，该加速度分量原则上基本上正切于遵循的轨道，以便响应方向盘的转向而调整和配给施加于方向盘的回程力，也就是说当方向盘被转动一个角位置，该角位置与所述转向盘的预定中心位置不同以及该角位置或多或少的远离所述转向盘的预定中心位置。

更具体地，当车辆加速时，所述方法允许增强司机感知：定心效果，以及方向盘1的有效定心作用、以及更全面地转向和运行车轴的有效定心作用。

因此，这特别是能人为和有效地弥补和纠正车辆前车轴可能倾倒的动态减轻效果，特别是发动机后置的车辆，如光、后轮驱动的车辆。

如果适当的话，这种以定心力定义的加速度值的干预可能会被施加在两个位移方向，无论车辆是否向前或向后行进。

优选地，在调整步骤(b)中，根据纵向加速度的增增函数调节返回设定值，以便如果所述纵向加速度增加和/或如果所述纵向加速度超过预定的阈值，则增加回程力的强度。

换句话说，可以有利地受益于逐步加强定心力，特别是受益于有效和逐步补偿定心力的减少，定心力的减少由自然定心效应减少造成，自然定心效应是由于可转向的运行车轴的动态减轻所引起，可根据如下规则进行补偿操作：或者可以随加速度连续的增加，特别是线性的增加，或者可以随加速度分段的增加(特别是阶梯的增加)。

此外，可以特别地提供补偿的触发阈值，仅根据第一预定加速度级(较低值)用到回程力的互补人为加强。

类似地，特别是出于为了避免过渡补偿的安全原因，当瞬时纵向加速度达到或超过第二预定级(上限值)、大于所述第一级时，可以考虑限制回程力的加强的上限。

优选地，调整步骤(b)包括可变放大子步骤(b1)，该步骤与瞬时加速度值相关联，在该步骤，根据预先建立的规则或算法、取决于所述加速度值的放大增益，然后所述增益被施加到基础信号，形成预设定值，以获得校正后的设定值。

优选地，在预设定值计算步骤(c)，基于一个或多个(其他)运行参数，从纵向加速度依次独立地计算所述预设定值，所述一个或多个(其他)运行参数例如为该车辆的速度、方向盘的旋转速度、方向盘的角位置和/或由驾驶员在方向盘上施加的扭矩。

此外，无论保留怎样的实施例，可以在定义预设定值和/或校正设定值时特别考虑到转向盘的角位置，具体地，指示方向盘转向越多，也就是说，所述方向盘的瞬时角位置远离它的中心位置越多，那么所述预设定值和/或校正设定值超高。

有利地，本发明允许根据比例式校正、通过预设定值乘以一个放大增益很容易地调整返回设定值，其特别地根据瞬时加速度值基于预定定标改进所述放大增益，所述预定定标例如曲线、映射(地图)或算法，所述预定定标有利地存储在计算器8的非易失性存储器中。

在一个实施例中，所述增益可能严格地大于1，并达到5或以上。

优选地，预设定值和校正设定值，以及最终设定值，将是性质相同的信号，例如“返回电流”的强度表示通过辅助电机3施加的返回扭矩。

预设定值的计算步骤(c)可以对应于已知类型的转向助力方法中已经存在的步骤，这也是显著的，因此本发明的实现可以通过对编程模块的现有结构进行简单的改造“嫁接”来实施，所述编程模块对应于加速度的测定步骤(a)和设定值的调整步骤(b)，以便执行基础设定值有条件的放大，例如“返回电流”，无论纵向加速度是多少，该“返回电流”不变，并且已经由在现有车载网络9上转向助力系统提供该“返回电流”。

更全面地，因此能特别容易以及便宜地实施本发明，这最终可能意味着根据加速度增函数以方向盘的返回的控制环提供比例增益的改进，所述方向盘的返回控制回路仍然被植入考虑的车辆。

优选地，所述方法更具体地调整步骤(b)包括：第一削峰子步骤(b2)，在此步骤，在确定放大增益之前，预设定值信号被削峰，达到第一预定饱和阈值；和/或第二削峰子步骤(b3)，在此步骤，在放大之后，校正设定值信号被削峰，达到第二预定饱和阈值。

有利地，这样的信号的上限允许增加带给设定值的补偿幅度和/或最终设定值的强度，并因此为实际应用的回程力设定了一个限值。

我们因此特别地通过安全限制“高值”类型的调整函数，避免了在校正时的任何错误的风险或过量的风险以及更全面地在助力驱动中任何事件的风险；因此，特别是避免了可能出现的过渡补偿，其可能阻碍了方向盘的操纵或者引起所述方向盘的随机自动操纵。

优选地，该方法还包括切换步骤(d)，允许选择性地激活或相反抑制设定值调整步骤(b)。

更特别的，如图2所示，能考虑在三种可能的处理配置之间的切换：

-第一配置(在图2中所示的开关上部)对应于施加的校正设定值，即激活或至少考虑到设定值的调整步骤(b)，其中设定值取决于纵向加速度，

-第二位置(在图2中所示的开关下部)对应于预设定值的直接应用，无需调整，这样用于定义回程力，没有受纵向加速度的影响，

-第三位置(在图2中间位置)允许完全的抑制返回功能，在某些特定的情况下，由安装者或者助力转向系统的用户来对此做出决定。

考虑纵向加速度的调整步骤(b)的激活开关，特别是在通过预设定值的“普通”返回或通过校正后的设定值的调整“返回”之间的交替选择，可能是自动的并特别的通过对加速度的阈值交叉检测来控制，所述加速度的阈值尤其是低加速度值，在低于低加速度值时自然定心的作用被认为是重要的和足够明显的不需要的放大，在超过低加速值时相反优选通过放大所述设定值来调整设定值。

此外，值得注意的是，作为一项预防措施，通过第二削峰步骤(b3)提供的限制可以有利的对上述不同配置通用，也就是说系统地应用开关的下游，无论(基础或校正)设定值信号的起源如何，从而能够系统地保护送到辅助电机的最终返回值。

当然，可以考虑任何获取方法以从一个或多个运行参数确定纵向加速度，例如，通过类型惯性加速计的特定传感器的直接测量，或通过任何合适的运动或动态计算的间接测量。

优选地，确定纵向加速度的步骤(a)将为此包括：获取车辆的纵向速度的子步骤(a1)，然后计算所述速度的导数的子步骤(a2)。

有利地，因此能通过非常简单的被编程的操作来确定加速度参数，该加速度参数作为调整返回设定值的评估和量化标准，此外，这基于已经可用于CAN 9网络上的代表速度的信号，因为它已经被嵌入车辆的另一个/其他系统(一个或多个)计算或测量。

具体地，尤其可以例如通过放置在变速箱输出的速度计式传感器评估车辆的纵向速度或线速度或者更进一步地，以特别优选的方式，通过防抱死制动系统ABS监控的车轮速度，而不需要植入额外的专用传感器。

如果合适的，代表速度的信号可能会被转换或标准化，例如，乘以10/36因子以m/s的表示所述信号的值，最初以km/h提供该值。

优选地，确定纵向加速度的步骤(a)还包括先于导数计算子步骤(a2)的滤波子步骤(a3)，在此步骤中，通过低通滤波器对代表车辆速度的信号进行滤波，低通滤波器例如二级Bellanger滤波器，最好是带有可调节截止频率(截止频率)的低通滤波器。

有利地，这样一种滤波允许消除相应于高频率的噪音，位于超出截止频率，噪声有可能通过求导使纵向加速度值的估计值扭曲，因此，例如通过引起过度补偿，产生可应用的校正误差。

如果适当的话，以动态方式调整滤波器的一个或多个特征，特别是截止频率，能有利地允许优化加速度确定的准确性。

此外，根据可以构成发明其自身权利的优选特征，在调整步骤(a)也能考虑到车辆的横向加速度的测量或估计值，用于调整返回设定值。

因此，例如能检测横向加速度阈值的交叉，或者能甚至考虑到的纵向加速度除以横向加速度的商数，并且，例如，以便在车辆的纵向加速阶段期间横向加速度增加时限制或减少返回设定值，这表明，在原则上，该车辆实际上是在转弯。

如果车辆经受较高的横向加速度(离心力式)，特别是超过预定阈值，则能限制或者约束回程力，这是特别的为了改进驾驶员在方向盘1的感觉，使得感觉更“线性”。

最终，返回设定值的调整可能会考虑两个加速度参数，尤其是所述加速度的加速度纵向分量和横向分量，横向分量垂直于纵向分量，这样特别充分考虑有助于改进助力转向规则。

当然，本发明并不限于特定的可选实施方案中，具体地本领域技术人员能将这些不同的上述特征分离和结合。

此外，本发明还当然涉及机动车辆，特别是用于单独或集体运输人或货物的陆地机动车，其中嵌入计算器8，如电子模块，设置成或编程为实现上述方法。

最后，本发明涉及一种计算机程序，其包含计算机程序的代码元素，允许当在计算器上执行所述程序时实施根据本发明的方法，以及本发明涉及通过计算器可读的数据媒介，如磁盘，闪速存储器，一个USB密钥，等。包含计算机程序的代码元素允许当通过计算器读取所述媒介时实施这种方法。

Claims (12)

1.一种辅助操控车辆方向盘(1)的方法，在所述方法中，设定返回设定值，所述返回设定值量化旨在施加于所述方向盘上的回程力以便辅助所述方向盘返回预定中心位置，所述方法的特征在于，所述方法包括：至少一个用于确定纵向加速度的步骤(a)，在所述确定纵向加速度的步骤(a)，求得车辆的瞬时纵向加速度；然后是一个调整返回设定值的步骤(b)，在调整返回设定值的步骤(b)，依据所述瞬时纵向加速度、根据所述纵向加速度的增函数，调整方向盘返回设定值，以便如果所述纵向加速度增加和/或所述纵向加速度超过预定的阈值时增加回程力的强度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调整返回设定值的步骤(b)包括可变的放大步骤(b1)，所述可变的放大步骤(b1)与瞬时加速度值相关联，根据预先建立的规则或算法、基于所述加速度值变化的放大增益，然后所述增益应用于形成预设定值的基础信号，以获得校正后的设定值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设定值基于一个或多个运行参数从纵向加速度独立计算。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述一个或多个运行参数为该车辆的速度、方向盘的旋转速度、方向盘的角位置和/或通过驾驶员在方向盘上施加的扭矩。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述调整返回设定值的步骤(b)包括：第一削峰子步骤，在所述第一削峰子步骤，在确定放大增益之前，预设定值信号被削峰至第一预定饱和阈值；和/或第二削峰子步骤，在所述第二削峰子步骤，在放大之后，校正后的设定值信号被削峰至第二预定饱和阈值。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，包括切换步骤(d)，允许选择性地激活或相反抑制调整返回设定值的步骤(b)。

7.根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述确定纵向加速度的步骤(a)包括：获取车辆的纵向速度的子步骤(a1)；然后计算所述速度导数的子步骤(a2)。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述确定纵向加速度的步骤(a)包括先于导数计算子步骤(a2)的滤波子步骤(a3)，在所述滤波子步骤(a3)，由一个低通滤波器对代表车辆速度的信号进行滤波。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述低通滤波器为二级Bellanger过滤器。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述二级Bellanger过滤器带有可调节的截止频率。

11.根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，在所述调整返回设定值的步骤(b)中，也需要考虑到车辆的横向加速度的测量值或估计值以用于调整返回设定值。

12.一种机动车，其特征在于，嵌入计算器(8)，所述计算器(8)设置成或编程为实现根据权利要求1-11中任一项所述的方法。