CN106104243B - 利用离散点建立动力转向系统的摩擦力模型的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种评估辅助转向机构(1)中的摩擦力的方法，所述方法包括获取特征点序列的步骤(a)，在获取特征点的过程中，测量在转向机构的操作过程中与由辅助载荷连续获得的若干不同值对应的摩擦力值，从而凭经验获取独特的特征点序列(P₁，P₂，…P_n)，每个特征点将测得的摩擦力值(F_{mes_1}，F_{mes_2}，…F_{mes_n})与代表辅助载荷的测量值(C_{致动_1}，C_{致动_}2，…C_{致动_n})关联，然后进行构造经验摩擦模型的步骤(b)，在该步骤过程中，基于所述特征点的所述序列形成的离散图，确立构成所述特征点序列的特征点(P₁，P₂，…P_n)之间的关联定律(L)。

Description

利用离散点建立动力转向系统的摩擦力模型的方法

技术领域

本发明涉及装备车辆、尤其是机动车的动力转向系统的管理方法的一般领域。

更特别地，本发明涉及在动力转向机构中考虑摩擦力。

背景技术

在转向机构中，构成所述转向机构的构件之间存在的机械摩擦可以影响所述构件的相对运动，干扰动力转向系统控制并且引起方向盘的寄生现象。

因此，针对转向机构，检测和量化这些内部摩擦是有用的，从而例如补偿所述摩擦，以便提高驾驶舒适感和/或为驾驶员提供转向系统反作用力的可靠、直观的感觉。

但是，精确地确定摩擦力是特别困难的，且由于所述摩擦力随着时间变化而更加困难，摩擦力随着时间变化尤其取决于转向构件的老化或者磨损程度或者取决于车辆使用的外周环境(可被理解，例如，在寒冷天气状况下尤其由于润滑剂粘度增加使摩擦力趋于增大)。

发明内容

因此，本发明的目的是克服前述缺点和提供评估摩擦力的新方法，该方法能够以精确、简单的方式获得可信度高的和在任意时刻的影响动力转向系统的摩擦力，且适用于宽范围的转向机构寿命状况。

本发明的目的通过评估配备有辅助马达的动力转向机构的摩擦力来实现，辅助马达用于为操控所述转向机构提供辅助力，所述方法的特征在于，包括获取特征点序列的步骤(a)，在该步骤期间，对于在转向机构操作期间连续地由辅助力获取的若干不同数值，测量对应的摩擦力数值，从而凭经验获得独特的特征点序列，每个特征点将摩擦力的测得值和代表辅助力的测得值相关联，然后进行构造经验摩擦模型的步骤(b)，在该步骤期间，根据由所述特征点的所述序列形成的离散图，确立构成特征点序列的特征点之间的关联定律。

有利地，通过根据多个(离散图)在若干不同的辅助力数值处采集的、独特的实验性特征点构建摩擦模型，本发明能够实现对摩擦现象的完整、可靠的制图，以可靠的方式涵盖宽范围的辅助力，并因此更一般地涵盖宽范围的转向机构寿命状况(此处使用状况的特征在于被考虑的时刻施加的辅助力)。

有利地，为了确立适用于被考虑的时刻的摩擦模型，本发明允许同时考虑一组均由测量获取的若干特征点，因此所有特征点实际代表在转向系统中、在被考虑的时间区间内的摩擦力的实际行为，该时间区间紧邻前面的期望评估摩擦力的时刻。

所使用的特征点的多样性，更特别地，这些特征点在宽的辅助力数值范围上散布(分布)，确保模型至少在所述宽的分布范围上，甚至超过(通过外推法)该范围具有代表性和有效性，也就是说，确保所述模型在宽范围的转向机构寿命状况上具有可靠性和正确性。

此外，特征点的多样性允许根据冗余数据定义关联定律，因此使关联定律的定义并因此使由其获得的模型定义容易影响对任一特征点的确定的噪声和测量错误不那么敏感。

因此，根据本发明定义的模型是尤其耐用的。

另外，根据本发明构建的模型的实验性(经验性)本质，最小化实际摩擦和根据所述模型评估的摩擦之间出现错误(偏离)的风险，有利地，确保所述模型非常能代表(非常接近于)转向机构的实际行为。

此外，除了获取特征点序列，本发明能够在任何时刻更新所述特征点序列，能够具有在任何时刻的更新的实验性特征点的离散图，因此本发明能够确保摩擦模型具有随着时间的经久的代表性。

换言之，本发明有利地能够自动地和从本质上将随着时间的转向机构老化或者磨损的影响以及影响所述机构操作的外部环境(例如温度)的波动整合进模型结构，因此能够调整所述模型使其本质上是实时的，因此所述模型永久地反映转向机构的实际行为。

根据因此构造的经验模型和优选地定期更新，能够根据已知的(测得的)致动力数值实事求是地、在任意时刻评估摩擦力。

由于前述的所有原因，本发明有利地提高了评估转向系统内部摩擦的可靠性，尤其是本发明通过实验性的模型结构，在空间(在辅助力数值范围内)和时间(对于获取特征点序列中的所有点所必需的时间区间上和由于更新可能保持几乎与使用该模型评估摩擦力的时刻同时的时间区间上)上分布，消除了必然损伤纯理论摩擦模型的多项式逼近误差，其中该纯理论摩擦模型的校准完全基于一个单一的瞬时测量点。

附图说明

通过阅读下面的描述和参照附图，本发明的其它目的、特征和优点将会以进一步的细节显现出来，附图纯粹以说明性和非限制性目的提供，其中：

图1通过(在坐标中)表示依赖于代表辅助力的变量(横坐标)的摩擦力的图表，更特别地依赖于与马达输出的辅助力和驾驶员施加到方向盘上的手动力的总和相对应的总致动力的摩擦力的图表，示出根据本发明获取的特征点离散图的一个示例以及根据本发明建立的相应的关联定律。

图2在时间图表中呈现代表辅助力的信号的演变和代表方向盘角位置的信号的共同演变，从而示出转向系统回正期间观测到代表辅助力的数值的下降原理。

图3是图2的一部分的放大视图。

图4示意性地表示出根据本发明方法的实施方案。

具体实施方式

本发明涉及评估动力转向机构1中的摩擦力的方法。

所述动力转向机构1配备用于为操纵所述转向机构提供辅助力C_辅助的辅助马达2。

可以无差别地使用任何类型的辅助马达2，更特别地可以使用任何类型的双向辅助马达。

特别地，本发明还可以应用于旋转辅助马达2，该旋转辅助马达2用于施加扭矩型辅助力C_辅助，以及应用于线性辅助马达2，该线性辅助马达2用于施加牵引型或压缩型辅助力C_辅助。

此外，所述辅助马达2可以是例如液压的或优选地电动的(因为使用电动马达尤其使得非常容易植入和执行所述马达，以及产生和管理有用的信号)。

以特别优选的方式，辅助马达2是旋转的电动马达，例如“无刷”型的。

此外，动力转向机构1优选地，以本身已知的方式，包括方向盘3，车辆的驾驶员通过方向盘可以旋转驱动转向柱4，转向柱4通过小齿轮5与滑动地安装在转向壳体上的转向齿条6接合，转向壳体固定在车辆的底盘上。

转向齿条6的每个端部优选地经由转向杆7、8与偏航可操纵短轴连接，在该短轴上安装车辆的转向轮(优选地，驱动轮)9、10，这样，齿条6在壳体中的平移移位引起所述转向轮9、10的转向角(即偏航方向)的改变。

辅助马达2可以与转向柱4接合，例如通过蜗轮蜗杆减速器或者可以通过滚珠丝杠型驱动机构或者通过与转向柱小齿轮5分开的驱动小齿轮11与转向柱6直接接合(因此形成图4示出的“双小齿轮”转向机构)。

力设定值(或者，更优选地，扭矩设定值)C_Mot应用到辅助马达2使得所述马达依据存储在计算器的非易失性存储器(此处是辅助定律应用模块12)中的预定的辅助定律辅助驾驶员操纵转向机构1，所述辅助定律能够依据各种参数(例如驾驶员施加在方向盘3上的方向盘扭矩C_方向盘、车辆的(纵向)速度V_车辆、方向盘3的角位置θ_方向盘等)调整力设定值C_Mot。

根据本发明，该方法包括步骤(a)获取特征点序列P₁，P₂，…P_n，在该步骤期间，测量与转向机构操作时辅助力C_辅助连续获得的若干不同值对应的摩擦力值，从而凭经验获得独特的特征点序列P₁，P₂，…P_n，每个特征点将测得的摩擦力值F_{mes_1}，F_{mes_2}，…F_{mes_n}与代表辅助力的测量值C_{致动_1}，C_{致动_2}，…C_{致动_n}关联，如图1所示。

换言之，获取n个特征点的序列，使得对于从1至n整体中的i满足Pi＝(C_{致动_i},F_{mes_i})，其中指数i在此处指代i＝1至n，仅通过约定，按照时间顺序获取所述特征点。

有利地，本发明能够通过测量获取多个分布在整个力值范围内的特征点P₁，P₂，…P_n。

这个范围(不限于一个单一数值)包含若干代表辅助力的数值，并因此更一般地包含转向机构1不同的可能状态，尤其包含与(主动)操纵所述转向机构有关的转向机构的不同应力状态，状态分别关联不同内部摩擦水平。

因此，本发明为定义摩擦模型提供宽的间隔，在间隔(如果合适的话在间隔附近)之间模型的定义特别可信，由于所述定义通过测得的实验数值构建，代表转向机构的实际行为。

绝对意义上讲，可以选择任何反映转向机构状态的、可以以确定性的方式与内部摩擦力的大小相互关联的参数作为定义特征点的第一变量(也就是说，在图1中作为横坐标变量)，称为“辅助力的代表C_辅助”。

当然，最终本发明追求的目标是构建这样的模型：能够以可靠的方式、仅通过对采集的数据认知，在被考虑的时刻，通过第一变量(应用于模型的输入数据)评估摩擦力(模型的输出数据)。

实践中，由辅助马达2输出的辅助力C_辅助通常(远远)高于驾驶员手动施加到方向盘3上的力C_方向盘。

为了确保被使用的第一变量实际代表转向机构1的应力状态，因此优选地确保所述第一变量(至少)考虑所述辅助力C_辅助对转向机构应力状态定义的(主要)贡献。

优选地，代表辅助力的测量值选自：应用到辅助马达2上的马达扭矩设定值C_Mot、实际由辅助马达的输出轴13施加的(电磁)辅助扭矩测量值C_辅助，或者对应图4示出的优选变型的总致动力扭矩的测量值C_致动，该总致动力扭矩对应一方面辅助马达2输出的辅助扭矩C_辅助和另一方面驾驶员施加在方向盘3上的方向盘扭矩C_方向盘的总和(代数和)。

当然，这些数值具有双重优势：一方面含有代表转向机构1的应力状态的信息，由于所述数值特别考虑辅助马达提供的辅助力C_辅助的贡献，该应力状态与对所述转向机构的操纵(或者与有意的保持位置)有关；另一方面是具有易于开发的信号形式可以被获取。

因此，马达扭矩设定点的数值C_Mot可以被获取作为应用模型12的辅助定律的输出值。

电磁辅助扭矩C_辅助可以由适当的扭矩传感器提供，优选地由整合进辅助马达的控制器的扭矩传感器提供。

方向盘扭矩C_方向盘可以通过合适的方向盘扭矩传感器14获得，例如测量置于方向盘3和转向柱4之间的扭转杆的弹性变形的电磁扭矩传感器。

实践中应强调，考虑车辆的寿命状况，应用到辅助马达2的设定值C_Mot和实际由所述辅助马达2提供的辅助力值C_辅助，彼此是极其接近的，甚至是相等的，因此这两个信号在本发明的上下文中可以以等同的方式使用(包括，特别是用于确定总致动力扭矩C_致动)。

这就是为什么优选地，为便于描述，在下文中可以将应用到辅助马达2的力设定值(扭矩设定值)C_Mot同化为辅助马达输出的辅助力(扭矩)C_辅助的信号。

此外，发明人已经注意到摩擦力的大小尤其与为操纵转向机构1(因此使车辆转向)而施加在所述机构上的总致动力C_致动的大小有关，更特别地基于总致动力C_致动是可确定的，其中所述致动力C_致动在此处对应辅助马达2输出的辅助力(更特别地，辅助扭矩)C_辅助和驾驶员施加在方向盘3上的方向盘力(更特别地，方向盘扭矩)C_方向盘的总和(代数和)。

更特别地，发明人注意到内部摩擦的大小代表所述致动力C_致动的增函数，该增函数的斜率与机械效率有关。

选择致动力C_致动作为特征点的第一变量特征，和更一般地，作为模型的输入变量，也就是说作为与转向机构相关的代表转向机构状态的变量。

此外，为了获得影响转向机构的摩擦现象的模型，并因此获得对摩擦现象的尽可能精确和完整的评估，优选地，使用包含摩擦力对转向机构1中的尽可能长和尽可能复杂的运动连接的影响的力信号，作为代表转向机构状态的值，因此代表辅助力的测量值C_{致动_1}，C_{致动_2}，…C_{致动_n}，这便于考虑尽可能多的可能产生摩擦的转向系统的部分，从而忽略尽可能少的内部摩擦源。

换言之，优选地采集在如下区域中的有用的力信号，所述区域位于离每个运动联接尽可能远的上游，该运动联接包含在一方面转向系统的上游致动元件(分别为驾驶员和辅助马达2)和另一方面下游影响构件(杆7、8和转向轮9、10)之间，使得这些信号包括抵抗转向系统的操作的尽可能多的摩擦力，在这种情况下，包括位于被考虑的致动元件(多个)下游的全部运动联接产生的所有摩擦力。

此外，还优选考虑力信号，该力信号不仅将辅助马达2的贡献计算在内还将驾驶员的手动贡献计算在内，使得所述力信号代表整个转向机构1的(和因此摩擦层面的)状态，既代表所述机构的“马达驱动”部分(辅助马达2、减速器、齿条6)又代表所述机构的(全部或部分)“手动驱动”部分，也被称为“驾驶员”部分(方向盘3、转向柱4、小齿轮5/齿条6的连接……)。

由于这些原因，优选地和明智地使用致动力C_致动信号作为力信号(作为上述意义中的“第一变量”)，如图4中所示，该致动力C_致动由一方面代表驾驶员施加在方向盘上的方向盘扭矩C_方向盘的方向盘扭矩信号和另一方面马达扭矩设定值C_Mot(如上文中指出，被认为等于辅助力C_辅助)信号的总和构成。

为此，应注意，在这种情况下通过使用前述的扭矩传感器14测量方向盘扭矩C_方向盘，可以有利地考虑关于转向机构1的“手动驱动”部分的所有出现在所述传感器14下游的(和更特别的其扭转杆下游的)摩擦力，和特别是在齿条6和固定在转向柱更低段的小齿轮5之间的连接件中产生的摩擦力。

此外，应注意，如果恰当，计算辅助马达2和转向齿条6之间的传动比，以(马达)扭矩的形式以及以等同的线性(齿条6)力的形式可以无差别地表示力信号，特别是致动力信号C_致动或者马达扭矩设定值信号C_Mot，不改变本发明的基本原则。

因此，作为示例，致动力信号C_致动与图2中的扭矩(用N.m表示)是同质的，并且为了方便和仅使用传统的表述可以转换成当量线性力的形式，用牛顿(图1)和/或例如千牛顿(图3)表示。

更一般地，本发明可以无差别地使用代表线性力(平移致动)或代表扭矩(旋转致动)信号或测量结果。

如图1所示，有利地可以对特征点序列进行分类，和/或更特别地以离散图的形式进行生动地表达。

为此目的的全部需求是将所述特征点P₁，P₂，…P_n绘制在二维图里，该二维图表示转向机构1的应力状态，将摩擦力F绘制在纵坐标，将第一变量绘制在横坐标。

更特别地，在目前的情况下，横坐标对应致动力C_致动，反过来该制动力是依赖和代表辅助力C_辅助、C_Mot的量。

继获取特征点序列步骤(a)之后，该方法包括构造经验摩擦模型的步骤(b)，在该步骤期间，根据所述特征点的所述序列形成的离散图，确立构成特征点序列的特征点P₁，P₂，…P_n之间的关联定律L。

有利地，由于特征点序列P₁，P₂，…P_n以其整体被考虑为实验测量结果点的离散图，为了从中推导关联定律L，所述关联定律L在所述关联定律确立的时刻，同时基于若干特征点，也就是说，基于多个真实反映转向机构时间行为的经验值。

此外，在根据所述特征点确定关联定律L的时刻之前的时间区间内，获取的特征点P₁，P₂，…P_n在时间上分布，使得通过构造，所述关联定律L完美地将转向机构的(最近的)历史计算在内，以基于第一变量(此处基于致动力C_致动)确定摩擦力演变趋势。

因此本发明能够获得关联定律和因此获得特别可靠和接近真实的摩擦模型。

一旦建立关联定律L，能够将所述定律作为预测模型，该预测模型通过单一特征点P₁，P₂，…P_n归纳并在单一特征点P₁，P₂，…P_n范围外有效，仅根据对第一变量的任意值的必要和足够的认知(此处，通过对致动力C_致动的任意值的认知，根据马达扭矩设定值控制器测量的C_Mot和方向盘扭矩C_方向盘测量)评估被考虑的时刻t的摩擦力F，影响转向机构1的操纵的F_评估。

优选地，关联定律L根据特征点序列P₁，P₂，…P_n被建立为插补曲线或回归曲线的形式。

所述插补曲线可以是线性的、多项式的或者任何其它合适的属性。

优选地，如图1所示，关联定律L通过对特征点序列P₁，P₂，…P_n进行线性回归获得，优选地通过最小二乘法获得。

本方案能够以简单、快速和资源高效率利用的方式获得完全有效的摩擦模型，大大地满足预期的应用。

特别地，使用线性函数(直线)型模型，能够使用简单但是相对精确的公式，在这种情况下根据线性增函数，使任何致动力C_致动与对应的(评估的)摩擦力值F_评估关联。

以特别优选的方式，获取步骤(a)和构造模型步骤(b)在转向机构的操作期间以迭代的方式更新，使得在获取新的特征点P₁，P₂，…P_n，P_n+1时关联定律L被重新定义。

有利地，一方面通过提供对特征点的累进获取，也就是说对特征点的获取分布在若干连续的时刻，优选地是永久地，也就是说所述获取是重复的和/或从(最近的)车辆启动开始在对转向机构1的整个操作时间区间内是完整进行的，和另一方面通过根据新的特征点调整关联定律L，这些特征点被增加或替代先前获取的特征点，本发明从本质上考虑了转向机构的寿命状况的基本上实时的演变。

换言之，通过基本上实时地(一旦获取一个或若干新的特征点能够进行更新)持续地根据不断更新的特征点P₁，P₂，…P_n样本更新关联定律L，根据本发明的方法能够永久地且完全地重新校准经验模型，因此在任何时刻保持真实地和精细地代表车辆的实际运行状况。

作为示例，将被理解的是，在寒冷天气启动的情况，摩擦力最初是大的，如果转向机构温度升高提高了所述转向机构中使用的润滑剂流动性，摩擦力趋于减小，转向机构温度升高可能尤其由于周围空气变暖和/或车辆(推进)发动机加热。

有利地，本发明能够将这类演变考虑在内，由于在第一种情况下(此处是冷启动)获得的离散图在其程度和/或分布上与第二种情况下(此处是热的运行条件)获得的离散图不同，导致分别源自所述不同离散图建立的关联定律在所述情况中均不同。

通常，本发明提供的摩擦模型的定义结果是比基于理论预建立模型的“刚性”或“固定”定义更具灵活性、反应性并且多阶，可以以非常近似的方式从一个单一的校准值尝试进行定义。

优选地，获取特征点序列是滚动获取的，使得一旦序列达到预定的最大规模n，获取一个或若干新特征点P_n+1，P_n+2，…P_n+i并向序列中加入这些最近期的特征点P_n+1，P_n+2，…P_n+i使相应数量的最早的特征点P₁，P₂，…P_i从所述序列中撤出。

换言之，通过累进地用新的特征点P_n+1，P_n+2，…P_n+i替换最早的特征点P₁，P₂，…P_i实现更新。

因此，当存储空间和对本方法的适当程序所必须的计算能力受限时，可以保持仅考虑最新的特征点来定义摩擦模型，并且相反地，从关联定律L的定义中排除那些由于在时间上距离被考虑的时刻(现在)最远而被认为是最不具代表性的“过时”的特征点。

这种滚动替换，优选地以恒定的样本规模(序列规模)，摩擦模型构件中依据的经验数据(特征点)，有利地能够对所述模型进行有效的和永久的更新，因此强化了其强健性和可靠性。

优选地，在转向回正15期间获取特征点，也就是说，当车辆驾驶员(主动)改变驱动方向盘3的方向时，这种改变的目的是从左转向情景(在该情景驾驶员施加力将方向盘向左拉)转为右转向情景(在该情景驾驶员施加力将方向盘向右拉)或者反之亦然。

当然，任何转向回正15引起转向系统的(可动)构件移位方向转换(回正)。

现在，在实践中，由于转向机构内部摩擦引起的抵抗力，倾向于对抗转向操纵，它们的符号与转向构件的移位符号(更特别地，移位速度符号)相反。

切换转向操纵方向，并因此切换转向构件的移位方向，从而几乎同时地引起，一方面归因于在转向回正15之前抵抗转向构件在第一方向移位(按惯例，向左)的摩擦力而引起第一抵抗力分量的消失，另一方面也是归因于摩擦力、但是具有与第一抵抗力分量的符号相反的符号并且这次在转向回正15之后抵抗转向构件在与第一方向相反的第二方向(向右)移位而引起新的(第二)抵抗力分量的产生。

摩擦力的存在，更特别地当反转转向方向15时摩擦力作用方向的反转，因此是迟滞现象的起源，当转向方向反转时迟滞现象导致抵抗力绝对值下降，随后抵消(和克服)所述抵抗力的辅助马达输出的辅助力C_辅助绝对值下降(和更一般地，施加到转向机构上的致动力C_致动下降)。

在图2和图3中，致动力C_致动的下降高度用H表示。

在图2中，当致动力C_致动的下降H(绝对值)与转向回正15从展示方向盘角位置θ_方向盘在时间上演变的虚线中出现时，可以清楚地观察到它们在时间上一致，因此，在示出的示例中当驾驶员使车辆向右然后向左连续转向时，突出显示了所述方向盘旋转方向的交替。

值得注意的是，在图2的示例中，代表转向系统转向方位的方向盘角位置θ_方向盘实际上以等同的方式根据辅助马达2的轴13的角位置表示出，该角位置可以例如通过适当的解析器型传感器确定。

在图2的示例中，连接方向盘3和辅助马达轴13的运动连接的机械减速比约为26，纵坐标上的角度刻度对应马达轴的机械的千度(10³度)。此处示出的马达轴的往复运动在大约-3600度(马达轴角度)和大约+3600度(马达轴角度)之间交替，对应方向盘大约+/-139度的角位移。

根据可能的实施例，可以通过评估代表致动力信号(或者任何其它受摩擦力影响和因此在转向回正的情况下经历显著下降的信号，例如马达扭矩设定值信号C_Mo_t)的时间导数

检测转向回正15，然后通过比较所述时间导数值与预定的变化阈值S_峰值，以检测高于所述变化阈值S_峰值的导数峰值。

当然，这样的高于所述预定的变化阈值的导数峰值指示对应被考虑信号的快速变化(可能是准间断的)的跃迁，更特别地对应被考虑的信号绝对值下降(数值降低近于零)的跃迁，因此可以指示转向15方向的回正。

实践中，可以在这个示例中在两个被足够小的预定时间间隔分开的两个时刻之间(取样周期)，应用任何能够确定选定信号在单位时间上的变化的求导方法(也就是说代表所述信号的曲线斜率)。

作为指示，取样周期(也被称为取样“间隔”)可以包含在0.5毫秒和10毫秒之间。

优选地，在特征点P₁，P₂，…P_n处的摩擦力的测量结果F_{mes_1}，F_{mes_2}，…F_{mes_n}根据代表辅助马达2输出的辅助力C_辅助的信号下降高度H获得，或者，优选地，根据代表总致动力(扭矩)C_致动的信号的下降高度H获得，总致动力对应辅助马达2输出的辅助力(扭矩)C_辅助和驾驶员施加在方向盘3上的手动力(扭矩)C_方向盘的总和。

为便于描述，还由于致动力信号C_致动允许对摩擦现象更完整的感知，如上解释地，下面优选使用，但是不限于，所述致动力信号C_致动来详细描述摩擦力的(实验性)测量结果F_{mes_1}，F_{mes_2}，…F_{mes_n}。

更特别地，已知上述的迟滞现象，待测量的摩擦力值被认为等于下降高度的一半H/2，也就是说在紧紧跟在转向回正15之后的致动力值与恰恰早于转向回正15的致动力值之差的一半，也就是说(见图3)：F_{mes_i}＝H/2＝ΔC_致动/2。

实践中，为了获得这个数值，可以首先识别对应致动力信号的时间导数

(或者，如果合适，马达扭矩设定值信号C_Mot的导数)大于变化阈值S_峰值的峰值开始时刻t_开始，以及对应所述致动力信号的时间导数

下降到低于所述变化阈值S_峰值的峰值结束时刻t_结束。

有利地，这能够精确地表示转向回正15的时间情形(通过时间戳)和所述转向回正的时间范围(区间)的特征。

如图3所示，需注意d_峰值＝t_结束–t_开始，峰值持续区间将峰值结束时刻t_结束和峰值开始时刻t_开始分隔开，在该区间内时间导数保持大于变化阈值S_峰值。

一旦峰值开始时刻和峰值结束时刻被识别，如图3所示，然后可以确定由致动力信号在第一参考时刻t1获得的称为“转向回正前的致动力值”的C_致动(t1)的值和由致动力信号在第二参考时刻t2获得的称为“转向回正后的致动力值”的值C_致动(t2)，第一参考时刻t1等于或者早于峰值开始时刻t_开始，以及第二参考时刻t1等于或者晚于峰值结束时刻t_结束，然后根据晚于转向回正的致动力值C_致动(t2)和早于转向回正的致动力值C_致动(t1)计算之差，评估摩擦力F_{mes_i}，也就是说：

F_{mes_i}＝ΔC_致动/2，其中，ΔC_致动＝|C_致动(t2)-C_致动(t1)|

绘制在图1的纵坐标轴上的摩擦力值F_{mes_i}将与横坐标轴上的致动力值C_{致动_i}关联，由于所述致动力值恰在转向回正15之前，也就是说刚好在下降之前。因此，得出：C_{致动_i}＝C_致动(t1)。

因此，对于给定的转向回正，获取下列特征点：Pi＝(C_致动(t1)；ΔC_致动/2)。

根据可能的实施例，可以任意选择第一参考时刻t1与峰值开始时刻t_开始一致(也就是说t1＝t_开始)，和/或，互补或替代地，选择第二参考时刻t2与峰值结束时刻t_结束一致(也就是说t2＝t_结束)。

但是，根据第二种可能性，优选地选择第一参考时刻t1严格早于峰值开始时刻t_开始(t1<t_开始)，所述早于峰值开始时刻的第一参考时刻具有提前(超前)值δ1(也就是说t1＝t_开始+δ1)，和/或选择第二参考时刻t2严格晚于峰值结束时刻t_结束(t2>t_结束)，跟随所述峰值结束时刻的所述第二参考时刻具有延迟值δ2(也就是说t2＝t_结束+δ2)。

作为指示，提前值δ1优选地包含在20毫秒和100毫秒之间，例如基本上等于50ms(50毫秒)。

作为指示，延迟值δ2优选地包含在20毫秒和100毫秒之间，例如基本上等于50ms(50毫秒)。

换言之，优选地扩大(参照峰值保持区间d_峰值)计算被考虑的信号(此处是致动力信号)的下降高度ΔC_致动的时间间隔[t1；t2]，并且优选地在早于或晚于导数峰值的两侧。

参考由峰值开始和结束时刻确定的原始间隔进行的测量间隔的扩大，优选地，扩大表示至少10毫秒(早于和晚于)，例如优选的50毫秒(早于和晚于：δ1＝δ2＝50毫秒)，能够确保第一参考时刻t1和第二参考时刻t2之间的经历时间(也就是说t2-t1)有力地大于或等于(如果合适的话，仅大于)对应转向回正15的信号(完全)下降的有效区间。

当被用于评估摩擦力时，能够确保涵盖归因于转向回正15的从而归因于摩擦力的信号下降的整个区间。

因此根据本发明的方法能够确保致动力信号的极值被实际测量，其中所述极值对应所述信号的整个下降高度H、转向回正的特征，没有削减所述下降的任何部分。

此外，虽然如此，选择提前值δ1和延迟值δ2保持相对低于预定最大的扩大阈值，使得第一参考时刻t1和第二参考时刻t2保持时间上紧邻跃迁域(与转向回正关联的下降域)，在跃迁的“边缘”域上，在边缘域中，被考虑信号的值保持几乎关于所述信号在跃迁极限处(所述值在边缘域的演变例如包含在小于或者等于下降高度的10％、5％或仍然小于或等于下降高度的1％)获得的值恒定。

最后，所以根据本发明的方法能够测量下降高度H，该下降高度本质上对应所有专属于摩擦力的作用，且仅对应专属于摩擦力的作用。

作为说明，在图2的示例中，观察到下降高度ΔC_致动＝|C_致动(t2)-C_致动(t1)|在15000N–8200N＝6800N的范围内，该范围对应摩擦力值在6800N/2＝3400N(即3.4kN)的范围。

通过保留下降前的数值|C_致动(t1)|15000N作为代表致动力的数值，相应的用于构造关联定律L的特征点具有坐标(15000N，3400N)。

顺便指出，在这个示例中的这样的特征点与图1中已经示出的离散图是完全相关的，并且有效地与该相同的图1中展现关联定律L的回归线非常相近。在这个示例中，所述特征点实际上基本上位于所述回归线L的延长范围内，被认为超出图1展示的唯一域，并且在这个示例中朝向对应所述特征点的横坐标的横坐标(15KN)伸长。

优选地，特征点序列包含在一方面至少5个特征点或者甚至至少10个特征点P₁，P₂，…P_n，和另一方面50个或者甚至100个特征点P₁，P₂，…P_n之间，也就是说优选有5≤n≤100，或者可以5≤n≤50，或者10≤n≤100，或者甚至10≤n≤50。

特别地，目的是确定序列的规模n，也就是说，构成整个序列的特征点P₁，P₂，…P_n的数量，通过找到两个方面之间的合适的平衡，一方面在能够节约存储和计算能力并限制获取所述序列必需的持续区间的足够小的规模n，和另一方面用于获取代表性模型的足够大的规模n。

作为指示，选择序列的规模n，使得在可预期的或者可注意到车轮寿命状况中，(完全)获取所述序列的区间基本上包含在1分钟和5分钟或者甚至10分钟之间，更特别地包含在1分钟和3分钟之间。

因此，可以在启动车辆之后短时间内，快速获得代表性摩擦模型，从而获得包括短途旅程的所有情况下的对摩擦力的可靠评估。

根据实施例的可能的变化，根据对配备所述转向机构的车辆的某些(预定的)寿命状况的检测，和更特别地基于某些参数历史，或者某些参数的结合，例如车辆速度、(可能累积的)方向盘操纵角振幅或者方向盘扭矩和/或辅助扭矩(或，更一般地，致动力)大小，特征点序列的规模n可以在转向机构1的寿命内，更一般地在车辆的寿命内，被动态地修改(调整)。

当然，应被理解，例如，在曲折道路上的驾驶状况，低速、涉及方向盘的高振幅移动和相对大的致动力，大量的转向回正，因此特征点的获取将是快速的，甚至是对于大规模的序列(例如大于或等于30个点，甚至50个点)。

实际上，发明人已经注意到在曲折道路上(即包括转弯)的情况，因此可以每分钟获取大约4-5个特征点。

在这种情况下，因此可以保持相对大的序列规模，不管这可相对快速地获取和演变真实的摩擦模型，但确保该摩擦模型，例如尤其要考虑转向机构快速加热的影响(尤其是因所述转向机构中和/或附近制动中的摩擦效应引起的或者甚至由用于推进车辆的发动机的热量损失引起的，例如与加速度恢复相关的运行速度周期性上升的影响)。

相反地，在高速路上的有规律的驾驶状况，高速、对轨迹非常少的显著校正和非常少的改变驾驶轨道，所述校正或改变额外地施加相对小的致动力、转向回正，因此相对不频繁地获取特征点。

此外，这种在高速路上的驾驶状况的使用条件的定律性，可以用紧邻所述使用状况的(典型的，在致动力减小的范围内，对应涉及的致动力简单地用于保持车辆在其车道上对齐)相对少的特征点获得真实的摩擦模型。

在第二种情况下，因此可以减小序列规模，尤其为了减小完全获取(然后，对其更新)需要的时间。

不管序列规模如何演变，后者当然保持大于2个点、3个点优选大于5个点或者甚至10个点，为了保持多个特征点，以足够的数量形成代表转向机构1在被考虑的时刻的行为的样本。

为此，序列规模(点的数量)，无论是初始的选择或者是后续的调整，优选地包含在前述间隔[5；100]，或者甚至[5；50]之内。

优选地，一旦构建经验摩擦模型，根据本发明的方法包括摩擦力评估步骤(c)，在该步骤期间，在被考虑的时刻t，辅助力获得的值C_致动(t)被测量(也就是说通过第一输入变量，此处是致动力C_致动)，并且通过外推法、使用适于被考虑的时刻(如图1中的箭头所示)的关联定律L推导出在被考虑的时刻影响转向机构1的摩擦力的评估值F_评估。

有利地，源自特征点序列的关联定律L的认知能够将摩擦模型推广到超出单独的特征点，并因此以可靠和真实的方式根据第一变量(致动力)获得的任何值评估摩擦力的值，尽管所述第一变量(致动力)的值与离散图中的点完全不同，也就是说尽管所述值与用于建立关联定律L的离散图的特征点的横坐标不必严格对应。

为此，由于关联定律L的曲线永远保持被实验性特征点P₁，P₂，…P_n包围，并因此被引导，通过构造，这类模型外推法对于除了特征点的运行点，尤其是对于位于这些特征点间的横坐标中间的运行点保持可靠。

如图1和图3所示，因此本发明能够通过使用根据特征点构造的关联定律L，在期望获得关于影响转向机构的摩擦力的信息的任何时刻，将所述摩擦力的评估值F_评估(输出数据对应关联定律的纵坐标)与转向机构的任何应力状态(输入数据，对应关联定律的横坐标)关联，更特别地，与测得的或者评估的致动力C_致动(t)的任何值关联。

根据使用摩擦模型得到的摩擦力评估F_评估，之后可以被用在任何转向机构的管理方法中，或者更一般地用在任何车辆的管理方法中，例如通过允许补偿所述摩擦，从而提高驾驶舒适度或者对转向机构的触感，如驾驶员通过方向盘3感知到的。

当然，根据本发明的方法具有的功能可以通过足够的计算模块执行，和更特别地，通过辅助定律应用模块12、获取模块(获取特征点)16、模型构造模块(计算关联定律的模块)17和摩擦评估模块18(应用定义的关联定律评估任何时刻任何致动力值C_致动(t)的相应摩擦力F_评估(t))。

前述的每个模块均可以通过电子电路、电子板、计算器(计算机)、可编程控制器或者任何其它等同的设备形成。

前述的每个模块均可以具有与其电子部件的电线布置相关的物理控制结构和/或优选地由计算机编程定义的虚拟控制结构。

当然，本发明本身还涉及计算机可读的并包含计算机程序代码单元的任何数据介质，在计算机读取所述介质时能够执行根据本发明视为方法。

本发明还涉及包括动力转向机构1的动力转向系统，该动力转向机构通过包括全部或部分前述模块的管理模块控制，所述动力转向系统因此能够执行根据本发明的方法。

本发明进一步涉及机动车，尤其是带有转向轮并可能是驱动轮9、10，配备有这样的动力转向系统。

最终，应被注意的是，根据本发明的方法利用了通常在动力转向系统内部可获得的信号，能够容易地推广到所有动力转向系统，包括通过简单地重新编程计算器对大量已经存在的动力转向系统翻新。

当然，本发明决不被限制于先前描述的单独的变型，本领域的技术人员尤其能够自由将前述的任何特征单独或者结合在一起使用，或者甚至用以其等同的方式将其替代。

Claims (12)

1.一种评估动力转向机构(1)中的摩擦力的方法，所述动力转向机构配备有用于为操纵所述转向机构提供辅助力的辅助马达(2)，所述方法的特征在于，包括获取特征点序列的步骤(a)，在该步骤期间，测量转向机构操作时与由辅助力连续获得的若干不同值对应的摩擦力值，从而凭经验获取独特的特征点序列(P₁，P₂，…P_n)，每个特征点将测得的摩擦力值(F_{mes_1}，F_{mes_2}，…F_{mes_n})与代表辅助力的测量值(C_{致动_1}，C_{致动_2}，…C_{致动_n})关联，然后进行构造经验摩擦模型的步骤(b)，在该步骤期间，根据所述特征点的所述序列形成的离散图，确立构成所述特征点序列的特征点(P₁，P₂，…P_n)之间的关联定律(L)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取步骤(a)和模型构造步骤(b)在转向机构的操作期间以迭代的方式被更新，使得随着新的特征点(P₁，P₂，…P_n，P_n+1)被获取，关联定律(L)被重新定义。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对特征点序列的获取是滚动获取的，使得一旦序列达到预定的最大规模(n)，获取一个或若干新特征点(P_n+1，P_n+2，…P_n+i)并向序列中加入最近期的特征点使相应数量的最早的特征点(P₁，P₂，…P_i)从所述序列中撤出。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述序列包括在一方面至少5个特征点或者甚至至少10个特征点(P₁，P₂，…P_n)和另一方面50个或者甚至100个特征点之间。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据对配备所述转向机构的车辆的某些预定的使用状况的检测，所述特征点序列的规模(n)在转向机构(1)的服役寿命内被动态地修改。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据特征点序列(P₁，P₂，…P_n)，所述关联定律(L)被建立为插补曲线或回归曲线的形式。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述关联定律(L)是通过对特征点序列(P₁，P₂，…P_n)进行线性回归获得。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述关联定律(L)是通过最小二乘法获得。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，代表辅助力的测量值选自：应用到辅助马达(2)上的马达扭矩设定值(C_Mot)、实际由辅助马达的输出轴(13)施加的电磁辅助扭矩测量值(C_辅助)或者总致动力扭矩(C_致动)的测量值，总致动力扭矩对应一方面辅助马达(2)输出的辅助扭矩(C_辅助)和另一方面驾驶员施加在方向盘(3)上的方向盘扭矩(C_方向盘)的总和。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，特征点(P₁，P₂，…P_n)是在转向回正(15)期间获取的，并且特征点(P₁，P₂，…P_n)处的摩擦力的测量结果(F_{mes_1}，F_{mes_2}，…F_{mes_n})是根据代表辅助马达(2)输出的辅助力(C_辅助)的信号下降高度(H)获得的。

11.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，特征点(P₁，P₂，…P_n)是在转向回正(15)期间获取的，并且特征点(P₁，P₂，…P_n)处的摩擦力的测量结果(F_{mes_1}，F_{mes_2}，…F_{mes_n})是根据代表总致动力(C_致动)的信号的下降高度(H)获得的，总致动力对应辅助马达(2)输出的辅助力(C_辅助)和驾驶员对方向盘(3)施加的手动力(C_方向盘)的总和。

12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，包括摩擦力评估步骤(c)，包括在被考虑的时刻(t)，测量由辅助力获得的值(C_致动(t))，并且通过外推法、使用适于被考虑的时刻的关联定律(L)推导出在被考虑的时刻影响转向机构(1)的摩擦力的评估值(F_评估)。

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