CN105365883A - 对转向辅助装置的扭矩要求的限制 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于限制对动力转向系统的伺服马达的至少一个辅助扭矩要求的改进的方法。在该方法中，接收至少一个辅助扭矩要求以及检查至少一个辅助扭矩要求是否违反预定的限制标准。如果确定违反限制标准，那么调整瞬时的辅助扭矩极限，并且，只要确定违反限制标准，就逐渐地降低瞬时的辅助扭矩极限。然后根据瞬时的辅助扭矩极限来限制该至少一个辅助扭矩要求。受限制的至少一个辅助扭矩要求最终被发送给动力转向系统的伺服马达的接口。

Description

对转向辅助装置的扭矩要求的限制

本发明涉及控制动力转向系统的伺服马达的方法，涉及通过根据本发明的方法运行的动力转向系统，以及涉及具有这样的动力转向系统的机动车辆。

在现代机动车辆中，大量的辅助系统对驾驶员是可用的。为了更舒适的转向机动车辆，动力转向系统是常规的，其中测量和通过伺服马达的助力系统加强施加给方向盘的驾驶员的手动扭矩——也就是说，驾驶员移动方向盘使用的力。例如液压或电动的设计的伺服马达也越来越多地被用于转向辅助功能，转向辅助功能通过要求各自的辅助扭矩意在实现某些便捷功能或安全功能。典型的转向辅助装置降低了由于侧风或车道的特性(例如不同的地面、凹槽或其它不均匀的区域)造成的对转向的反作用力，或在转向过程中辅助驾驶员，例如车道保持辅助或变换车道辅助。类似地，通过在伺服马达上的恰当的干预可以为驾驶员掩盖不需要的有关转向差异的影响。

由于这些功能的复杂性和它们对传感器数据的依赖性，基本上不能排除错误的扭矩要求。然而，为了一直保证驾驶员控制机动车辆，因此要适当地限制扭矩的要求。为此目的，例如可以以单独地和/或结合的方式在其幅度以及幅度变化方面限制能够要求的辅助扭矩。然而，这种情况下尤其因为限制幅度变化，使辅助功能的性能和故障情况下的可控性之间经常出现不令人满意的折衷。

为此，本发明说明了用于限制对动力转向系统的伺服马达的至少一个辅助扭矩要求的改进的方法。该方法至少具有以下步骤：

--接收至少一个辅助扭矩要求；

--检查是否违反了预定的限制标准；

--如果确定违反了限制标准，则调整瞬时的辅助扭矩极限，并且只要确定违反限制标准，就逐渐地降低瞬时的辅助扭矩极限；

--根据瞬时的辅助扭矩极限来限制至少一个辅助扭矩要求；

--将至少一个受限制的辅助扭矩要求发送给动力转向系统的伺服马达的接口。

通过监测违反限制标准，根据本发明的方法具有在错误地执行辅助扭矩要求的情况下快速和有效地限制错误或过度的辅助扭矩要求的优势，而无需降低辅助功能的性能。因此机动车辆的可操纵性在任何时候仍然是能保证的。与常规的方法相比较，根据本发明的方法在错误情况下的改进的动态特性已经能够被证实，因为在测试范围内人为产生的错误的辅助扭矩要求被传送至动力转向系统。根据本发明的方法不久之后即弥补了该错误，而在这样做时已经保持了最初的行驶方向。与此相比，常规的系统反应更慢，可以借此确定由于错误造成的行驶方向的改变，所以驾驶员的反应对于重新确立所要求的行驶方向将是必要的。在非错误的辅助扭矩要求的情况下，辅助功能的改进的动态范围在道路测试中也能够被证实。

在接收至少一个辅助扭矩要求的步骤中，也可以接收一些不同的辅助设备的辅助扭矩要求。这样的情况下，可以以分组的方式分别地或共同地限制辅助扭矩要求。例如，可以总计所有或一些辅助扭矩要求，总计的辅助扭矩要求可以受到根据本发明的限制。特别地，还可以为每个辅助扭矩要求或每组辅助扭矩要求提供单独的辅助扭矩极限。

将至少一个受限制的辅助扭矩要求发送给动力转向系统的伺服马达的接口包括叠加至少一个受限制的辅助扭矩要求和其它扭矩要求的步骤。例如，可以将至少一个受限制的辅助扭矩要求和驾驶员的助力扭矩要求叠加或加和，驾驶员的助力扭矩要求已经从以某些其他方式被测量或测定的驾驶员的手动扭矩得到。因为根据本发明的方法在辅助扭矩要求与直接从驾驶员的手动扭矩得到的驾驶员的扭矩要求聚集在一起之前(也就是说，通过传统的助力设备)就限制了辅助扭矩要求，在这种情况下可以确保在任何时候都能保证驾驶员对机动车辆的转向行为的决定作用，以及从驾驶员的角度来看维持了机动车辆的习惯性转向行为。而根据本发明的方法也用于机动车辆的自主驾驶的范围内，在该过程中驾驶员不干预或仅例外地干预机动车辆的转向。

特别地，在限制步骤中，如果至少一个辅助扭矩要求超过辅助扭矩极限，可以将至少一个辅助扭矩要求降低至辅助扭矩极限。否则至少一个辅助扭矩要求保持不变。这意味着在本发明的优选实施例中高出各自的辅助扭矩极限的至少一个辅助扭矩要求的余量被截去。

根据本发明的方法显示了测定固定的辅助扭矩极限的额外的步骤。这种情况下，那么不仅根据瞬时的辅助扭矩极限执行限制至少一个辅助扭矩要求的步骤，而且还根据固定的辅助扭矩极限执行限制至少一个辅助扭矩要求的步骤。例如，这可以通过正在受限制的瞬时的辅助扭矩极限执行，进而通过固定的辅助扭矩极限执行。例如，可以根据机动车辆的运行参数(例如驾驶速度)测定固定的辅助扭矩极限；特别地，固定的辅助扭矩极限可以随着驾驶速度的上升而降低。然而，固定的辅助扭矩极限对于给定的一组运行参数是暂时不变的，但是确定违反限制标准之后，瞬时的辅助扭矩极限在方法随后的过程中改变。因此，固定的辅助扭矩极限代表了辅助扭矩要求的通用的上限，而瞬时的辅助扭矩极限以依赖过程的方式确定。就此而言，优选选择固定的辅助扭矩极限和瞬时的辅助扭矩极限中的最小值，以及根据选择的最小值执行限制至少一个辅助扭矩要求的步骤。至少一个辅助扭矩要求的限制通常以符号化的方式进行，例如右旋曲线已经分配为负的代数符号，左旋曲线分配为正的符号，或者反之。如果具有负的代数符号的辅助扭矩要求被限制，将自然地发生辅助扭矩要求的值数学上的增加，然而，数学上的绝对值是降低的。在本发明的范围内，瞬时的辅助扭矩极限显示了用于限制具有负的和正的代数符号的辅助扭矩要求的各自的单独的极限。如果确定违反了具有适当的正的或负的代数符号的限制标准，那么这些单独的极限将分别调整。

此外，可以规定测定方向盘的旋转角的变化率，以及根据测定的驾驶员的手动扭矩和测定的方向盘的旋转角的变化率来检查违反限制标准。通过限制标准，在本发明的所有实施例中例如可以使用特征映射图，其中对于驾驶员的手动扭矩以及方向盘的旋转角的变化率的所有可能的组合，已经记录了是否已经违反了限制标准。图1呈现了这样的特征映射图。特别地，规定了给不同的机动车辆速度或不同的机动车辆速度范围提供多个这样的特征映射图。

优选地，在逐渐降低瞬时的辅助扭矩极限之后，如果确定不再违反限制标准，那么增加瞬时的辅助扭矩极限。这种情况下，瞬时的辅助扭矩极限可以返回至它的初始水平。实际上，这意味着如果违反限制标准，那么通过逐渐降低瞬时的辅助扭矩极限抑制辅助扭矩要求，在违反限制标准结束之后再次包含辅助扭矩要求(要不然在等待期间已经过去之后，确定在该过程中没有重新违反限制标准)。因此，只要违反限制标准——以及因此异常的情况——存在，在转向机动车辆的过程中通过转向辅助装置使驾驶员尽可能少地感到不便和失常。随后，那么重建习惯的行驶舒适性。例如，为此目的该方法显示了如果和只要确定没有违反限制标准那么调整和逐渐增加瞬时的辅助扭矩极限的额外的步骤。这种情况下瞬时的辅助扭矩极限的增加可以达到预定的最大值，例如达到有效的固定的辅助扭矩极限。

可以根据机动车辆的速度确定辅助扭矩极限。通过这种方式，根据本发明的方法可以使自身自动适应不同类型的驾驶情况,例如停车机动、在城市交通中出行、在乡村高速公路上或在高速公路上。也通过这种方式，通过随着机动车辆的速度的快速改变而适当改变的辅助扭矩极限，可以将在制动和躲避机动过程中机动车辆速度的快速改变考虑在内。

可以用依赖于违反限制标准的大小的降低率进行瞬时的辅助扭矩极限的逐渐降低。例如，如果存在限制标准的更严重违反，那么可以使用较大的降低率，以及如果存在限制标准的较小违反，那么相应地使用较小的降低率。这具有这样的优势：在严重违反限制标准的情况下，可能更快地返回到可允许的状态。特别地，在具有特征映射图的实施例中，可以以目前的状态与允许的范围之间的间隔为基础简单地测定违反限制标准的程度。

本发明的第二方面涉及具有伺服马达和与伺服马达连接的控制单元的动力转向系统，其设计为执行根据本发明的方法。

本发明的另一方面针对具有这样的动力转向系统的机动车辆。

以下将以优选的示例性实施例的附图为基础更详细地说明本发明。在附图中：

图1显示了例如可以用在本发明的范围内的特征映射图；

图2按照流程图显示了根据本发明的方法的第一示例性实施例；

图3按照流程图显示了根据本发明的方法的第二示例性实施例。

图1显示了例如可以用在本发明的范围内的用于检查对限制标准的违反的特征映射图。根据机动车辆的运行参数，例如机动车辆的速度、机动车辆的横摆率，从多个特征映射图中选择特征映射图。在特征映射图中，绘制了随着驾驶员施加给方向盘的手动扭矩T变化的方向盘角度δ的时间导数(因此为方向盘角度的变化率)。在这种情况下图1的特征映射图中的关于原点中心对称的阴影区域表明了方向盘角度的变化率和驾驶员的手动扭矩的可允许的组合。为了检查违反限制标准，可以测定驾驶员的手动扭矩和方向盘角度的变化率。随后，对于以这样的方式获得的一对值，在特征映射图中核查该对值是否代表了可允许的组合。如果该对值位于阴影区域内，确定没有违反限制标准。然而，如果该对值位于阴影区域之外，确定违反了限制标准。此外，在适当的情况下还可以确定违反限制标准的测量，例如通过检查该对值位于距离特征映射图中的阴影区域多远，这是可以实现。该检查的结果可以用于根据本发明的方法中，以便使降低率适应限制标准的现有违反情况，其中瞬时的辅助扭矩极限通过该降低率被降低。

图2按照流程图显示了根据本发明的方法的示例性实施例。该方法开始于开始步骤S1，并继续至步骤S2，在其中电子记录机动车辆的运行参数，例如机动车辆的速度、驾驶员施加给方向盘的手动扭矩、方向盘角度和方向盘角度的变化率以及其它值。在接下的步骤S3中，接收要进行限制的至少一个辅助扭矩要求。在适当的情况下，该步骤还包括共同接收的各种辅助功能的辅助扭矩要求的合计。随后，在步骤S4中以测定的运行参数或其中一些为基础进行限制标准的检查，可能例如如以上关于图1所解释地进行此检查。如果存在违反限制标准，该方法继续至步骤S7。否则，在步骤S5中检查瞬时的辅助扭矩极限是否小于固定的辅助扭矩极限以及检查是否未存在违反限制标准。为了整个程序的稳定性的缘故，在S4的违反限制标准和S5的未违反限制标准之间可以限定滞后。该滞后可以涉及在检查过程中的信号的大小，并通过S6中的动作的时间延迟来实现。如果S5中检查的结果是正的，该方法继续至步骤S6；否则该方法分支到步骤S8。

现在如果在步骤S4中确定违反限制标准，那么在步骤S7中确定低于前述的辅助扭矩极限的瞬时的辅助扭矩极限，并且只要存在违反限制标准就逐渐降低瞬时的辅助扭矩极限。例如，可以通过在步骤S7中从在各自的最后通过的过程中测定的瞬时的辅助扭矩极限单次地减去降低率，通过在步骤S10之后再次分支回到方法的开始，以及通过因此重复执行步骤S7，来进行该逐渐降低。

如果在步骤S5中确定瞬时的辅助扭矩极限小于固定的辅助扭矩极限以及不存在违反限制标准，那么在步骤S6中确定超过前述辅助扭矩极限的瞬时的辅助扭矩极限并使其逐渐增加，直到它达到固定的辅助扭矩极限，或再次存在违反限制标准。例如，可以通过在步骤S6中将增加率单次地添加到在各自的最后通过的过程中测定的瞬时的辅助扭矩极限，通过在步骤S10之后再次分支回到方法的开始，以及通过因此重复执行步骤S6，来进行该逐渐增加。

在步骤S8中，从瞬时的辅助扭矩极限和例如由在步骤S2中测定的运行参数获得的固定的辅助扭矩极限中选择最小值。以这样的方式选择的最小辅助扭矩极限最终在步骤S9中使用，以便限制总计的辅助扭矩要求。为此目的特别地规定将超过选择的最小的辅助扭矩极限的总计的辅助扭矩要求截短，也就是说如果所述要求超出辅助扭矩极限，那么将总计的辅助扭矩要求设置为选择的辅助扭矩极限。当在步骤S4中确定没有违反限制标准时也可以执行该步骤。这种情况下，通常在步骤S8中固定的辅助扭矩极限将被选为最小值，以及考虑到辅助转向设备的适当的运行，通常该至少一个辅助扭矩要求不能达到该辅助扭矩极限。然而，如果发生严重的故障，本发明的这个优选的实施例立即干预并限制该至少一个辅助扭矩要求，而不必之前确定对限制标准的违反。

接着步骤S9在步骤S10中，在步骤S9中受限制的该至少一个辅助扭矩要求被发送给动力转向系统的伺服马达的接口。就此而言，例如可以将驾驶员的助力扭矩要求和/或其它扭矩要求(其由其它方法适当限制)叠加到受限制的至少一个辅助扭矩要求，以及总扭矩要求可以从伺服马达要求。

根据本发明的方法使得错误的辅助扭矩要求被快速和有效地限制，以便使机动车辆的可操纵性在任何时候得到保证。根据本发明的方法确保驾驶员对机动车辆的转向行为的决定作用，以及从驾驶员的角度来看维持了机动车辆的习惯性转向行为，因为在辅助扭矩要求与直接从驾驶员的手动扭矩得到的驾驶员的扭矩要求聚集在一起(也就是说，通过传统的助力设备)之前就限制了辅助扭矩要求。因此，本发明同时提供了驾驶舒适性和驾驶安全性。

图3按照流程图显示了根据本发明的方法的第二示例性实施例。这种情况下，步骤S1-S10从内容上与图2所述的步骤对应。然而，在该示例性实施例中，并行执行步骤S4-S8和步骤S3。通常，没有必要将在实施根据本发明的方法的过程中的各个步骤的顺序限制为示例性实施例中所述的顺序。例如，一些步骤可以与示例性实施例中所示的之前的或之后的步骤同时进行，或者调换步骤或步骤分组的顺序。还可以通过将在某些步骤中执行的计算和测定在另一位置再次或分别进行，来改变该方法的顺序。尽管参照示例性实施例已经详细地说明了本发明，本发明不受公开的示例的限制。在不脱离由权利要求所限定的本发明的保护范围的情况下，本领域技术人员可以从示例性实施例中获得本发明的变形。

Claims (11)

1.一种用于限制对动力转向系统的伺服马达的至少一个辅助扭矩要求的方法，所述方法具有以下步骤：

--接收所述至少一个辅助扭矩要求；

--检查是否违反了预定的限制标准；

--如果确定违反了所述限制标准，则调整瞬时的辅助扭矩极限，并且，只要确定违反所述限制标准，就逐渐地降低所述瞬时的辅助扭矩极限；

--根据所述瞬时的辅助扭矩极限来限制所述至少一个辅助扭矩要求；以及

将所述受限制的至少一个辅助扭矩要求发送给所述动力转向系统的所述伺服马达的接口。

2.根据前述权利要求所述的方法，其中在限制所述至少一个辅助扭矩要求的步骤中，如果所述至少一个辅助扭矩要求超出所述辅助扭矩极限，那么将所述至少一个辅助扭矩要求降低到所述辅助扭矩极限，以及否则所述至少一个辅助扭矩要求保持不变。

3.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中发送所述受限制的至少一个辅助扭矩要求的步骤至少包含以下步骤：

--确定驾驶员的手动扭矩；

--根据所述确定的驾驶员的手动扭矩来确定驾驶员的扭矩要求；以及

--根据所述受限制的至少一个辅助扭矩要求和所述驾驶员的扭矩要求的总和来要求所述伺服马达的扭矩。

4.根据前述任一项权利要求所述的方法，具有确定固定的辅助扭矩极限的额外的步骤，其中此外根据所述固定的辅助扭矩极限来进行限制所述至少一个辅助扭矩要求的步骤。

5.根据权利要求4所述的方法，其中选择所述固定的辅助扭矩极限和所述瞬时的辅助扭矩极限中的最小值，以及其中根据所述选择的最小值来执行限制所述至少一个辅助扭矩要求的步骤。

6.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，此外确定方向盘的旋转角的变化率，以及其中根据所述确定的驾驶员的手动扭矩和所述确定的方向盘的旋转角的变化率来检查对所述限制标准的违反。

7.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中在逐渐地降低所述瞬时的辅助扭矩极限之后，如果确定不再违反所述限制标准，那么增加所述瞬时的辅助扭矩极限。

8.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中根据所述机动车辆的速度来确定所述一个或多个辅助扭矩极限。

9.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中以取决于对所述限制标准的违反程度的降低率来进行所述瞬时的辅助扭矩极限的逐渐降低。

10.一种具有伺服马达和与所述伺服马达连接的控制单元的动力转向系统，所述动力转向系统设计为执行前述任一项权利要求所述的方法。

11.一种具有根据权利要求10所述的动力转向系统的机动车辆。