CN106104567B - 检测动力转向信号的跃迁的滤波方法 - Google Patents

检测动力转向信号的跃迁的滤波方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种在噪声信号中检测跃迁(4’)的方法，所述涉及提交载有用于管理动力转向系统的信息项的噪声信号(δ信号)，所述方法包括求导子步骤(a1)，所述求导子步骤(a1)包括对所述噪声信号的时间导数评估(δ信号/δt)，之后是选择性滤波子步骤(a2)，所述选择性滤波子步骤包括将所述噪声信号的时间导数(δ信号/δt)与预定的变化阈值(S峰值)比较从而检测大于所述变化阈值(S峰值)的导数峰值(7)的出现，评估所述导数峰值的保持持续时间(d峰值)，在所述保持持续时间中噪声信号的时间导数(δ信号/δt)保持大于所述变化阈值(S峰值)，检查所述峰值保持持续时间(d峰值)是否达到或超过预定的最小时间阈值(d0)。

Description

检测动力转向信号的跃迁的滤波方法
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管理方法的一般领域。
背景技术
本发明尤其涉及信号的处理，例如转向辅助马达输出的扭矩信号的测量，该扭矩信号是具有代表性的动力转向系统的运行参数，对该扭矩信号的识别和分析是对所述动力转向系统进行良好管理所必须的。
管理动力转向系统所使用的信号容易受噪声影响，尤其是从传感器采集的测量信号，例如测量马达扭矩或驾驶员对方向盘施加的扭矩的传感器。
噪声通过给载有有用信息的信号叠加随机波动使信号的质量恶化，其中所述随机波动可以是快速的和具有大的幅度。
然而，管理动力转向系统，尤其是选择可被应用到被考虑的时刻的辅助定律，需要在所述被考虑的时刻对转向系统行为和/或车辆行为(例如车辆的位移方向、方向盘的转向方向等)的精确认知。
通常，这些认知依赖于对应该是代表动力转向系统的运行和车辆行为的信号的状态或者状态改变(跃迁)的感知。
这种感知可以通过尤其是被考虑的信号的特征之一(振幅、频率等)穿过预定的阈值而产生。
然后，可以理解，由噪声引入的信号的随机变化，有时会扭曲这种感知，例如由于意外引起的超过阈值，从而导致“假阳性”。
发明内容
本发明的目的在于克服前述缺点和提供能够以快速且可靠的方式处理噪声信号的新方案，该新方案对于动力转向系统的管理是有用的，以改善对车辆和转向系统某些生活情景的检测。
本发明的目的通过动力转向系统管理方法来实现，其特征在于，所述方法包括步骤(a)检测噪声信号的跃迁，在该步骤期间，载有用于动力转向系统管理信息的噪声信号，经历求导子步骤(a1)，其包括对噪声信号的时间导数评估，然后进入选择性滤波子步骤(a2)，其包括将所述噪声信号的时间导数与预定的变化阈值比较从而检测大于所述变化阈值的导数峰值的出现、评估所述导数峰值的保持持续时间，在该保持持续时间内，噪声信号的时间导数保持大于所述变化阈值，检测所述峰值保持持续时间是否达到或超过预定的最小时间阈值。
本发明的目的还通过用于检测噪声信号跃迁的滤波器来实现，所述滤波器包括求导模块和选择性滤波模块，求导模块被构造为采集噪声信号和对其时间导数评估，选择性滤波模块被构造为，一方面用于将所述噪声信号的时间导数与预定的变化阈值比较从而检测大于所述变化阈值的导数峰值的出现，另一方面用于评估所述导数峰值的保持持续时间，在该保持持续时间内，噪声信号的时间导数在穿过所述变化阈值之后保持大于所述变化阈值，并检测所述峰值保持持续时间是否达到或超过预定的最小时间阈值。
有利地，本发明能够通过应用两种条件来区分真正代表性的信号的演变和排除由噪声引起的假阳性，即第一个条件，根据该条件，信号的时间导数值必须穿过变化阈值(斜率阈值)，这指示发生跃迁现象，和第二个条件，根据该条件，这种跃迁现象的特征是保持导数值大于跃迁阈值，必须持续足够的时间以被归因于信号值的实际改变(并因此归因于转向系统状态的实际改变)，而不被归因于仅仅是由噪声引起的局部波动。
因此，根据本发明的滤波器能够识别信号的导数峰值和简单地快速地区分，一方面，代表转向系统状态或车辆行为的峰值(该峰值后续可能被保留用于管理所述转向系统)，另一方面，噪声引起的峰值(该峰值不会被考虑因此不会扭曲对转向的管理)。
有利地，值得注意的是，本发明提供的处理方法可以直接被应用于传感器获得的原始噪声信号(若有)，不需要为了消除背景噪声而事先过滤所述信号。
本发明还提供既快速又对不稳定性低敏感的信号处理方法，该方法提高了管理方法的反应性和可靠性，因此提高了转向系统的安全性。
噪声信号的直接利用也可以不使用中间滤波器，因此简化该方法的实施和降低该实施的成本。
附图说明
通过阅读下面的描述和附图，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，附图纯粹以说明为目、以非限制性的方式提供，其中：
图1在时间图中示出噪声信号的演变，在这个例子中，代表由辅助马达提供的马达扭矩的信号(其中本发明能够检测所述信号的跃迁，例如由于连续的转向回正而发生的跃迁)，在该相同图表中用曲线示出方向盘角位置的演变(或者，等同地，如果考虑驱动机构的减速比，用曲线示出辅助马达轴角位置的演变)。
图2在时间图中示出图1中的噪声信号的时间导数值。
图3在时间图中示出在因转向回正引起扭矩(绝对值)下降的时刻，代表图1中的噪声信号的曲线的放大视图。
图4由框图示出根据本发明的操作方法。
具体实施方式
本发明涉及管理动力转向系统1的方法。
所述动力转向系统1包括至少一个用于输出辅助力C辅助的辅助马达2。
可以不在意使用任何类型的辅助马达2，更特别地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，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，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(使用电动马达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，动力转向系统1优选地，以本身已知的方式(但未示出)，包括方向盘，车辆的驾驶员通过方向盘可以旋转驱动转向柱，转向柱通过小齿轮与滑动地安装在转向系统壳体上的齿条接合，转向系统壳体固定在车辆的底盘上。
转向齿条的端部优选的均与偏航可操纵短轴连接，在该短轴上安装车辆的转向(优选地，驱动)轮，这样，齿条在转向系统壳体中的平移移位引起所述转向轮的转向角(即偏航方向)的改变。
辅助马达2可以与转向柱接合，例如通过蜗轮蜗杆减速器或者甚至通过滚珠丝杆型驱动机构或者通过与转向柱小齿轮分开的驱动小齿轮与转向齿条直接接合(因此形成称为“双小齿轮机构”的转向机构)。
如图4所示，力设定值(或者，更优选地，扭矩设定值)CMot应用到辅助马达2使得所述马达依据存储在计算器(此处是辅助定律3的应用模块)的非易失性存储器中的预定的辅助定律辅助驾驶员操纵转向系统1，其中所述辅助定律可以依据各种参数(例如驾驶员对方向盘施加的扭矩C方向盘、车辆的(纵向)速度V车辆、方向盘的角位置θ方向盘等)调整所述力设定值CMot。
根据本发明，该方法包括步骤(a)：从噪声信号(在图中和下文中用“Signal”表示)中检测跃迁4'。
在该步骤中，寻求检测一个(或更多个)所述噪声信号Signal的跃迁4'，其中所述跃迁对应于转向系统的状态改变，或者，更一般地，对应于车辆动态行为的状态改变。
根据该方法的优选的实施例，优选地使用以下参考，为便于描述，被检测的跃迁4'对应于转向回正4，也就是说，方向的改变是车辆驾驶员(自由地)驱动方向盘，这些改变的目标和结果是：转向系统状态由向左(驾驶员施加力把方向盘拉向左边的情形)切换为向右的状态(驾驶员施加力把方向盘拉向右边的情形)，或反之亦然。
检测跃迁4'的步骤(a)优选地包括检测转向回正4的步骤。
当然，本发明不限于这个特殊的应用，因为该方法可以优选地应用到由动力转向系统(或者更一般地由车辆)利用的任何噪声信号。
因此噪声信号Signal可能特别地对应于方向盘的旋转速度或旋转方向、方向盘扭矩C方向盘、辅助马达2的轴5的旋转速度或者旋转方向、所述辅助马达的扭矩输出、车辆的速度V车辆、或者车辆的偏航率或加速度或者这些信号的任意有用的组合。
在将该方法应用于转向回正4检测的示例中，所述连续转向回正4在图1中清晰可见，图中的虚线曲线表示方向盘角位置θ方向盘在时间上的演变，因此使所述方向盘产生旋转方向的交替，当驾驶员连续使方向盘向右转向，然后向左，然后再次向右等(这解释了代表方向盘角位置的曲线在此处具有近似正弦曲线的形状)。
应被注意的是，在图1的优选的示例中，代表转向角配置的方向盘的角位置θ方向盘，实际上是以与辅助马达2的轴5的角位置等同的方式表示的。
事实上，对代表转向角的空间形态的的任何位置测量，以及因此方向盘的角位置可以适于转向回正的特征描述和解释的目的。
在这种情况下，连接辅助马达的轴5和方向盘的运动联接的机械减速比建立了辅助马达的轴的角位置和方向盘的角位置之间的关系。
在图1的示例中，减速比约在26的范围内，以及放置在纵坐标上的角刻度对应于机械驱动轴千度(103度)，驱动轴的向后和向前运动大约-3600度(驱动轴角度)至+3600度(驱动轴角度)之间交替变化，对应于方向盘的角位移为大约正负139度。
还应被注意的是，以本身已知的方式，辅助马达2的轴5的角位置信息可以由“解析器”型的相对位置传感器提供，此处所述相对位置传感器有利地与辅助马达2串联集成。
对角位置的测量选择，相对于本发明的原则不是限制性的选择，解释为：如果需要，可以用“电角度”型单位来原始表达所述角位置，该表达考虑解析器的定子级数的数量而不是“机械角度”。
优选地，噪声信号Signal是根据本发明的处理的对象，该Signal由代表转向辅助马达2的输出辅助力C辅助(更特别地代表扭矩，在这此情况下是由辅助马达提供的电磁扭矩)、称为“马达扭矩信号”的信号构成。
同样地，检测跃迁4'的步骤(a)中使用的噪声信号Signal优选地由被施加到辅助马达2的力或扭矩设定值CMot构成，或者甚至是由辅助马达2的实际输出力或扭矩C辅助的测量值构成。
实践中，考虑车辆的生活情景，应用到辅助马达2的设定值CMot的值和由所述辅助马达2实际提供的辅助力C辅助的数值是极其接近的，或者甚至相等，使得这两个信号在本发明的框架内可以被等同地使用。
这就是为什么，优选地，为便于描述，下文可以将噪声信号Signal同化为“马达扭矩信号”和更特别地同化为施加到辅助马达2的力设定值(扭矩设定值)。
有利地，将根据本发明的方法应用于代表由辅助马达2提供的辅助力C辅助的噪声信号能够在所述噪声信号中检测对应于辅助力下降(绝对值)的跃迁4'和更特别地检测由在转向回正4期间产生的内部摩擦力的回正导致的下降(图1和3中的高度H)。
事实上，任何转向回正4引起转向构件移位方向的切换(回正)。
现在，在实践中，由于转向机构内的内部摩擦力引起的抵抗力(旨在对抗转向操作)，具有与转向构件的移位符号(更特别地与移位的速度符号相反)相反的符号。
就其本身来讲，辅助力具有最终驱动功能，也就是说，所述辅助力用于在驾驶员期望的被考虑的转向方向上驱动转向构件的移位，对抗包括由内部摩擦力引起的力的抵抗力。
在任何情况下，切换转向角操作方向和因此切换转向构件的移位方向，几乎同时地引起，一方面，由摩擦力引起的第一抵抗力分量消失，在转向回正之前，该摩擦力力反抗转向构件第一方向(按习惯，向左)的移位，另一方面，使也是由于摩擦力产生的新的(第二)抵抗力分量产生，但是与第一抵抗力分量的符号相反，转向回正之后，其反抗转向构件在与第一方向相反的第二方向(向右)的移位。
因此，摩擦力的存在，和更特别地，摩擦力的作用方向随着转向方向的反转而反转这一事实的存在，导致当转向方向反转时，由于抵抗力的下降(绝对值)和因此由于由辅助马达输出的用于对抗(克服)所述抵抗力的辅助力的下降，出现滞后现象。
此外，应被注意的是，力设定值CMot和/或马达实际输出的辅助力C辅助信号的测量具有可获得和在动力转向系统内易于利用的优点。
特别地，意在被用于辅助马达2的力的设定值CMot信号必须永久地已知，由于所述信号系统地构成动力转向系统的辅助定律3的应用模块的输出数据。
因此开发这个设定值信号仅需要非常简单的实施。
与辅助马达2实际输出的辅助力C辅助(或扭矩)的测量相关的信息，对其本身来讲，若需要，可以是由所述辅助马达2本身(或者更特别地由集成到所述马达中的控制器)给定的，如果所述辅助马达与力传感器串联装配，和更特别地，与合适的电磁扭矩传感器串联装配。
当然，可选地，对辅助力C辅助的测量可以通过任何其它合适的外力(或扭矩)传感器获得，例如附接在辅助马达2的轴5上的扭矩传感器。
根据该方法的实施方案的可能的变型，可以将施加在(沿着所述齿条平移的轴线纵向地)转向齿条上的牵引力或压缩力考虑为代表辅助马达2输出的辅助力C辅助的“马达扭矩信号”。
这个信号可以例如通过应用来测量齿条的变形的变仪提供，或者通过任何其它合适的力传感器来提供。
通常，对于跃迁4'的(仅仅)检测，此处根据本发明的转向回正的检测，当然可以将数值对于跃迁4'的期望类型敏感的任何信号用作“噪声信号”。
此处，随后可以使用对摩擦力的回正敏感的任何信号，也就是说，数值受作用在转向系统上的(内部)摩擦力的部分或全部影响的任何信号，使所述信号在转向回正期间(并且因此在所述摩擦力的回正期间)经历可感知的变化(此处是下降)。
此外，应被注意的是，考虑辅助马达2和转向齿条之间的驱动比，可以以马达扭矩或齿条等效线性力的形式一般性地表达马达扭矩信号CMot，而不改变本发明的一般原理。
因此，以示例的方式，图1中的马达扭矩信号CMot与所述图1中的扭矩(用牛顿·米表示)是同质的，为便于表述和仅仅由于表述习惯，因此可以将其跃迁为等效线性力的形式，用牛顿表示，和更精确地如图2和图3中可见，用千牛顿表示。
此外，尽管不排除用模拟信号Signal、CMot(…)工作，和尤其是模拟马达扭矩信号CMot，可以优选地使用一个或更多数字信号Signal、CMot(…)，尤其是数字马达扭矩信号CMot，只要根据本发明的方法特别适合处理数字信号。
根据本发明，检测跃迁4’的步骤(a)期间，载有用于管理动力转向系统的信息(此处是例如涉及马达扭矩值演变的信息，该信息的下降给出转向回正4出现的信息)的噪声信号Signal经过求导子步骤(a1)，在该子步骤中，对噪声信号的时间导数评估(此处，在图4中通过求导模块6)。
为此目的，在实践中可以应用任何能够确定噪声信号Signal在每个时间单位上的变化(也就是说，代表所述信号的曲线斜率)的求导方法，在此情况下，在被预定的足够的有限时间间隔分开的两个时刻之间(采样周期)。
供参考，所述采样周期(也被称为“采样间隔”)可以包括在0.5毫秒和10毫秒之间。
根据本发明，在跃迁检测步骤(a)期间和在完成在求导子步骤(a1)期间对噪声信号的时间导数评估之后，噪声信号经历选择性滤波子步骤(a2)，此处，该步骤通过滤波模块8、9实现，在该步骤中将噪声信号的时间导数与预定的变化阈值峰值S峰值比较，从而检测大于所述变化阈值的峰值S峰值的导数峰值7的出现。
这种大于所述预定的变化阈值的导数峰值7，显示对应于噪声信号快速变化(或者甚至对应于几乎中断)的跃迁4’，和更特别地对应于所述噪声信号Signal的绝对值的下降(该数值接近零)。
在前述的优选的实施示例中，这样的导数峰值7从而可以显示转向角4方向的回正。
如上所述，和如图1中清楚显示的，在这里由转向回正4引起的跃迁4’(由于摩擦力的伴随反转)，显示为变量，在这种情况下，显示为噪声信号Signal(马达扭矩信号CMot)的下降。
噪声信号的下降具有相对显著的高度H(在图1的示例中，马达扭矩在2.5牛顿·米的范围)和相对短的持续时间(典型地，小于0.5秒，例如包括在100毫秒和300毫秒之间)。
因此，所述下降通过噪声信号，此处是马达扭矩信号CMot的陡坡顿挫来区分，如图1中清晰可见的，因此显示为所述噪声信号的时间导数值的显著、突然的增加，或更特别地，此处是以图2中所示的导数峰值7的形式，马达扭矩信号的时间导数值的显著、突然的增加。
因此，发明人发现跃迁4’和更特别地转向回正4由导数峰值7表示，由于它们具有大于斜率阈值(称为“变化阈值”S峰值)的值而可被识别，即所述峰值7满足：
因此，更特别地，满足：
典型的，尤其是图2的被考虑的示例中，马达扭矩信号的时间导数峰值7(或更特别地作用在齿条上的等效力的时间导数的峰值)是转向回正4的特征，其包含在被称为“峰值范围”的大于30kN/s的范围内，例如在30kN/s至65kN/s的范围内，更特别地在35kN/s至50kN/s的范围内。
然后可以选择小于或等于预期的峰值范围的预定变化阈值S峰值，尤其是等于或近似于所述范围的低阈值。例如，可以将峰值变化阈值S峰值设置在30kN/s。
在选择性滤波子步骤(a2)期间，可以对导数峰值7的保持持续时间(d峰值)评估，在该步骤内噪声信号的时间导数保持在所述变化阈值(S峰值)之上，并检查所述峰值的保持持续时间(d峰值)是否达到或超过预定的最小时间阈值(d0)。
有利地，选择性滤波器设定的(持续时间)的第二条件构成识别真正代表驾驶员或车辆的转向行为现象的跃迁4’、尤其是识别转向回正4的附加预防措施，在所述选择性滤波器的范围内能够区分，一方面，实际对应于影响噪声信号的监测值(此处是振幅)的跃迁4’的导数峰值7，另一方面由背景噪声引起的干扰噪声信号(此处马达扭矩信号CMot)的噪声导数峰值10(图2)。
事实上，由于噪声在噪声信号Signal中产生随机的、快速的波动，通过计算时间导数以第一检测标准作为单一基础时，不排除将所述噪声偶尔引起在所述信号中出现大于所述变化阈值S峰值的、可能被曲解的变化(斜率)当作跃迁4’(转向回正4)。
然而，发明人发现那些噪声基本上是周期性现象，具有典型的半衰期，该半衰期严格地低于噪声信号本身的下降时间，更特别地，低于马达扭矩信号的下降时间。
由噪声引起的噪声导数峰值10的持续时间基本上等于所述噪声的半衰期(半衰期期间，在涉及的振动的最小值和最大值之间，噪声单调增加或相反地单调减小，或者反之亦然)，所以可以根据补充第一标准的第二标准，通过排除持续时间严格地短于期望跃迁(此处是转向回正4的持续时间)的特有的(噪声10的)持续时间导数峰值，从而隔离代表跃迁4’(实际转向回正)的相关的导数峰值7。
优选地，选择最小持续时间阈值d0等于或大于影响噪声信号Signal的噪声的特有半衰期的最大值。
所述噪声的(期望的)特有半衰期的最大值尤其可以通过模拟或测试活动估计。
优选地，根据上述提供的尺码的选择以积累的方式优选地，最小时间阈值d0可以严格地低于待检测的跃迁4’的特有持续时间。
该跃迁4’的(期望的)特有时间也可以通过模拟或测试活动估计。
以示例的方式，尤其良好地适应转向回正的检测，可以在包括30毫秒和40毫秒(而跃迁的持续时间特征，和更特别地由转向回正引起的下降，等于或大于100毫秒)的值之间设置最小时间阈值d0。
具体地，滤波模块8、9可以包括峰值检测锁存器(latch)，其设置在双重依赖下设置，一方面比较模块8实现将时间导数与变化阈值S峰值比较，另一方面时钟测量从所述比较模块8已检测到穿过变化阈值S峰值的时刻经过的时间，使所述锁存器返回检测信号(峰值识别信号)，只要两个累积条件结合才可确认具有由于跃迁4’(此处是转向回正4)引起的转向回正峰值7。
本发明优选的变型中，跃迁检测步骤(a)后面是跃迁特征描述步骤(b)，在该步骤(b)中，识别对应于噪声信号的时间导数向上穿过峰值变化阈值S峰值的峰值开始的时刻d开始，和识别对应于噪声信号的时间导数降回所述变化阈值S峰值之下的峰值结束的时刻t结束。
有利地，因此当检测到跃迁4’(并同样地被确认)时可以精确地表示跃迁4’的时间情形(时间戳)和跃迁4’的时间范围(持续时间)。
然后，跃迁4’和更特别地形成使跃迁4’持续的时间间隔束的时刻，可以作为时间标记点，尤其评估恰好在所述跃迁4’之前和之后的信号(例如，噪声信号或者任何其它有用信号)上携带的值，这能够精确地得知转向系统(和/或车辆)在所述跃迁4’之前和之后处于什么状态，并从而量化跃迁期间发生的变化。
为了临时地构成跃迁4’，可以选择如观测转向系统(或车辆)的状态的时刻，第一参考时刻t1等于或早于峰值开始时间t开始，第二参考时刻t2等于或晚于峰值结束时间t结束。
如下文的详细描述，可以关于识别的峰值开始和峰值结束间隔[t开始，t结束]，加宽由第一参考时刻和第二参考时刻限定的时间间隔[t1，t2]，确保良好地考虑完整的跃迁4’，而不截去所述跃迁，并且在所述跃迁的任一侧观测到的第一参考时刻t1和第二参考时刻t2的转向系统(和/或车辆)状态的评估不被歪曲。
当然，根据本发明的方法优选地使用数据库，该数据库可以将所述方法使用的信号(或多个信号)连续携带的不同数值的历史，在可以选择的大于跃迁4’期望的持续时间的记录周期内，存储在存储器中。
因此，可以在识别导数峰值7之后，返回所研究的信号的历史从而了解在出现所述导数峰值之前的时刻(典型地，第一参考时刻t1)和/或所述导数峰值7之后的时刻(典型地，第二参考时刻t2)，由所述信号携带的一个(或更多个)值。
有利地，为了避免不必要的占用存储空间，整个滚动记录周期可以不断地更新数据库，从而在被考虑的时刻仅保留对于恢复信号的过去值实际有用的信息，该信息与在所述被考虑的时刻与执行动力转向系统管理的计算相关。
用于参考地，记录周期可以包括在0.5秒(500毫秒)和1秒之间，优选地等于500毫秒。
此外，根据优选的可能的实施方案，能够估计转向系统内产生的(内部)摩擦力，根据本发明的方法，包括摩擦力评估步骤(d)，在该步骤中，获得称为“致动力信号”的信号C致动，其代表驾驶员和辅助马达2共同施加到动力转向系统上的总致动力(更特别地是扭矩)，和通过摩擦力评估模块11，从转向回正4之前和之后分别由所述致动力信号C致动携带的两值之差ΔC致动，评估抵抗动力转向系统的转向移动的摩擦力F。
换言之，该方法包括摩擦力评估步骤(d)，在此期间，根据步骤(a)中检测到转向回正时产生的致动力信号C致动的下降ΔC致动评估摩擦力。
事实上，出于与以上详细的描述相同的理由，为了解释一旦转向回正马达扭矩信号CMot的下降H，更一般地，由于摩擦力符号的反转，转向回正4还导致致动力信号C致动的下降ΔC致动。
按绝对值计算，此外还可以以基本上等同的方式，不改变本发明的原则，通过单独的马达扭矩信号CMot来评估摩擦力F(如前所述可由设定在马达上的设定值提供，或由马达输出的电磁扭矩提供)，和更特别地，由转向回正之前和之后，分别由所述单独的马达扭矩信号CMot(而不是总致动力信号C致动)携带的两个值之差，也就是说，通过前述的高度下降H来评估摩擦力F。
但是，为了获得对影响转向系统的摩擦现象的更精确和更完整的评估，为了计算下降的高度，优选使用在转向系统中包含对尽量长且尽量完全的运动连接装置影响的摩擦力的信号，并且这是为了考虑转向系统段中最大可能数量，该系统中可以产生摩擦力进而忽略最小可能的内部摩擦源。
换言之，优选地采集在如下区域中的力信号，该区域位于离每个运动联接尽可能远的上游，该运动联接包含在位于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)和另一方面影响构件(杆和转向轮)的下游之间，使得这些信号包括与转向系统的操作相反的最大摩擦力，例如包括位于一个或更多关注的致动器的下游的整个的运动联接产生的所有摩擦力。
此外，还优选地考虑总致动力信号，其不仅考虑辅助马达2的作用还考虑驾驶员的人工作用。
当然，这个致动力信号的下降(绝对值)因此代表影响转向机构的摩擦力，在其“机动化”的部分(辅助马达、减速器、齿条等)以及(全部或部分)其“人工”部分，也称为“驾驶员”部分(方向盘、转向柱、小齿轮/齿条连接等)。
由于这些原因，如图4所示，致动力信号C致动优选地由一方面代表驾驶员施加到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信号CMot的总和构成。
有利地，值得注意的是，方向盘扭矩C方向盘信号和马达扭矩CMot信号已经在大多数动力转向系统的任意时刻是可获得的，因此可以容易地利用，这使得本发明的实施更加简单。
方向盘扭矩信号CMot可以例如对应于由合适的方向盘扭矩传感器获得的方向盘扭矩C方向盘的测量值，传感器例如为测量位于方向盘和转向柱之间的扭力杆的弹性变形的电磁扭矩传感器。
有利地，该方向盘扭矩信号CMot能够考虑所有出现在所述扭力杆下游的摩擦力，尤其是在固定在转向柱下段的齿条和小齿轮之间的连接件中产生的摩擦力。
就其本身而言，通过上述任何合适的方法获得适合该应用的马达扭矩信号CMot。
同样地，值得注意的是，当马达扭矩信号CMot用于量化下降的高度(在摩擦力评估步骤(d))，不仅仅是检测转向回正(在检测步骤(a))，并且这与所述马达扭矩信号CMot单独使用或与方向盘扭矩信号结合使用形成总致动力信号C致动的事实无关，优选地采集相对辅助马达2在上游尽量远的马达扭矩信号CMot，因此优选地包括设置在所述辅助马达上的设定值，或者包括由所述辅助电机输出的电磁扭矩的测量值，如上所述。
为了评估摩擦力F，优选地，确定称为“转向回正之前的致动力值”的值C致动(t1)，其由在等于或早于峰值开始时刻t开始的第一参考时刻t1的致动力信号携带，确定称为“转向回正之后的致动力值”的值C致动(t2)，其由在等于或晚于峰值结束时刻t结束的第二参考时刻t2的致动力信号携带，然后通过计算转向回正之后C致动(t2)致动力值与转向回正之前C致动(t1)的致动力值之差来评估摩擦力，即：
ΔC致动＝∣C致动(t2)-C致动(t1)∣。
更特别地，可以认为，将上文提到的迟滞现象考虑在内，影响转向系统操作的摩擦力值F在被考虑的时刻(也就是说，被考虑的转向回正4的时刻)等于转向回正之后和转向回正之前的致动力值之差的一半，即：
F＝ΔC致动/2。
有利地，使用合适的噪声信号Signal(此处是马达扭矩信号CMot)的时间导数和参考时间，所述参考时间指通过所述导数确定的导数峰值7开始t开始和结束t结束的时刻，使得可以精确地检测转向回正4发生的时刻，从而提高对致动力信号下降的特征的评估的可靠度和精确度。
通过测量在参考时刻t1、t2的、通过峰值开始和结束时刻计算的、构成尽量接近实际转向回正4的致动力(然后致动力信号的下降)，本发明能够精确地确定在所述转向回正之前和之后致动力C致动的精确值是什么。
因此避免了测量中任何的延迟或者近似值，否则可能导致认为致动信号的值不代表实际下降高度，由于所述值在暂时距所述下降太远的测量点测得的。
因此，本发明还能够以灵活且可靠的方式评估摩擦力F，因为所述发明大大地减少了错误和延迟的来源，这些错误和延迟目前为止破坏基于监测方向盘的角位置的摩擦力评估方法。
根据一个可能的实施例，应用时除了不管使用参考时刻t1、t2之外，还可以任意选择匹配第一参考时刻t1和峰值开始时刻t开始(也就是说，设置t1＝t开始)，和/或互补地或替代地，选择匹配第二参考时刻t2和峰值结束时间t结束(也就是说，设置t2＝t结束)。
然而，根据第二种可能性，优选地，选择第一参考时刻t1严格地先于峰值开始时间t开始(t1<t开始)，所述第一参考时刻以提前值δ1(也就是说t1＝t开始-δ1)领先于所述峰值开始时间和/或第二参考时刻t2严格地晚于峰值结束时间((t2>t结束)，所述第二参考时刻以延迟值δ2(也就是说t2＝t结束+δ2)延迟于所述峰值结束时间之后。
供参考，提前值δ1优选地包括在20毫秒和100毫秒之间，例如基本上等于50毫秒(50毫秒)。
供参考，延迟值δ2优选地包括在20毫秒和100毫秒之间，例如基本上等于50毫秒(50毫秒)。
换言之，优选地加宽时间间隔[t1；t2]，并且优选地从两侧加宽，无论延迟还是提前，尤其是当所述间隔是计算被考虑的信号(此处是致动力信号)的下降高度ΔC致动内的间隔。
加宽测量间隔相对于由峰值开始时刻和峰值结束时刻限定的总间隔，其中，所述加宽优选地代表至少10毫秒(提前和延迟)，对于优选的示例为50毫秒(提前和延迟：δ1＝δ2＝50毫秒)，能够确保第一参考时刻t1和第二参考时刻t2之间经历的持续时间(即t2-t1)实际上大于或等于(如果合适刚好大于)对应于跃迁4’的信号(完全)下降的实际持续时间。
当应用于摩擦力的评估被覆盖时，这能够确保信号下降的整个持续时间，其归因于转向回正4，并因此归因于摩擦力。
因此，根据本发明的方法能够保证对应于所述信号下降的整个高度的致动力信号的极值、转向回正的特征被良好地测量不截断所述下降的部分。
此外，但是提前值δ1和延迟值δ2保持相对低于预定最大加宽阈值，使第一参考时刻t1和第二参考时刻t2保持邻近跃迁域(邻近下降域)的即时时间设置，在跃迁的“边界”域，在边界域中被考虑的信号值相对于在跃迁界限的所述信号携带的值(在边界域所述值的演变例如包括低于或等于下降高度的10％、5％或者甚至低于或等于1％的振幅范围)几乎保持恒定。
此处，由于以下事实，可归因于摩擦力回正的下降域之外的，马达扭矩信号CMot和致动力信号C致动，比在所述下降期间慢很多，提供的低加宽(提前值δ1和延迟值δ2典型地低于200毫秒或者甚至100毫秒，优选的均等于50毫秒)能够维持第一参考时刻t1和第二参考时刻t2在邻近下降域的即时时间，在所述下降的“边界”域，在边界域中的被考虑的信号值相对于由所述下降界限的信号携带的值几乎保持恒定。
因此，第一参考时刻t1和第二参考时刻t2携带的信号值的测量，也就是说，相对于摩擦力引起的下降既不太早也不太晚，精确地反映在所述下降的界限内被考虑的致动力C致动(或者相应是马达扭矩CMot)的实际值。
最后地，根据本发明的方法之后能够基本上测量下降高度，该下降高度对应于针对于摩擦力的整个作用并且仅针对于摩擦力的作用。
因此，所述方法有利地能够几乎实时获得可靠、精确、定期更新的，在涉及的时刻影响转向系统的实际摩擦力F的测量结果，然而已知的方法，其基于对摩擦力的相当粗略的估算值，通过预先建立的摩擦力理论模型产生，是不可能做到的。
值得注意的是，根据本发明的实施例的变化，可以分别根据峰值开始时间t开始和峰值结束时间t结束取代计算第一参考时刻t1和第二参考时刻t2，通过单一峰值时刻描述导数峰值7的特征，例如，对应于峰值开始时刻或者峰值结束时刻，或者位于所述峰值开始时刻和峰值结束时刻中间的平均时刻，然后在所述单一峰值时刻的任一侧随意设定第一参考时刻t1和第二参考时刻t2，以在因此限定的间隔中包括信号下降的期望的特有持续时间；例如，可以考虑设定第一参考时刻在单一峰值时刻之前100毫秒，第二时刻在所述峰值时刻之后200毫秒。
当然，对参考时刻t1、t2的选择不会影响上述给摩擦力评估的一般原则。
不管用于第一参考时刻t1和第二参考时刻t2的定义，致动力C致动(和/或马达扭矩信号CMot)的记录周期，能够将对转向系统的管理有用的所述信号的值临时保存在存储器中，更特别地，对被考虑的时刻的摩擦力评估，该记录周期当然会大于包括在所述第一参考时刻和第二参考时刻之间的时间间隔[t1；t2]的宽度，更特别地，大于期望的通过延迟δ2和提前δ1增加的最大下降持续时间。
此外，变化阈值S峰值和/或，如果适宜，峰值保持最小持续时间阈值d0和/或提前值δ1和延迟值δ2优选地根据方向盘的角加速度调整。
换言之，本发明允许根据例如方向盘角加速度的不同参数，动态地更新用于检测转向回正和/或摩擦力评估的设置，并且这是为了优化在各种情况下该方法的可靠性和反应性。
事实上，容易理解，例如当对方向盘操作时，马达扭矩信号CMot的下降持续时间(相应的致动力信号C致动)是尽可能更短，斜率(其时间导数)尽可能高得多。
因此，例如当驾驶员快速地执行转向操作，紧接着进行反向操作，会在速度零点(对应于转向回正)的两侧上施加相当高的方向盘角加速度，可以增加变化阈值S峰值的值以更好地消除噪声，同时保持检测具有陡坡的下降的可能性。
替代地或补充地，当方向盘的角加速度增加时，为了避免将相对短的但是代表转向回正的峰值排除的风险，减小峰值保持最小时间阈值d0也是可以的甚至是理想的。
类似地、替代地或补充地，在这种情况下，也可以考虑减小用于限定第一参考时刻t1和第二参考时刻t2的提前值δ1和/或延迟值δ2，在这个时刻，获得能够估计下降高度的致动力C致动的极值。
事实上，当方向盘的操作越快，由于下降持续时间变得越短，可以在较窄的时间阈值内构架全部下降，而不冒截断下降高度的风险。
有利地，减小峰值保持最小时间阈值d0和/或提前值δ1和/或延迟值δ2能够加速该方法的执行，并因此优化其反应性而不影响其可靠性。
更一般地，根据车辆和/或方向盘动态的生活情景，实时调整对跃迁4’的检测和/或摩擦力评估能够优化该方法的执行和使该方法尤其通用。
此外，优选地，根据本发明的方法包括确认步骤(c)，在该步骤期间，在此在图4的验证模块12中，从下列条件中，优选累积地确认一个或更多执行条件的实现：方向盘的旋转速度低于或等于预定的方向盘速度阈值 方向盘的角加速度低于或等于预定的方向盘加速度阈值车辆的偏航率的演变或车辆的横向加速度γ根据方向盘取向角θ方向盘基本上位于线性域内。
处理方向盘旋转速度的条件是其必须低于或等于接近于零的方向盘速度阈值例如在5度/秒的范围内，通过在假设的转向回正出现时刻，保证方向盘的角速度位于零点附近，能够确认车辆的生活情景与转向回正是相容的。
事实上，在实际的转向回正期间，在方向盘的回正点(尖端)，方向盘速度必须变为零。相反地，不存在穿过方向盘速度零点就不存在转向回正的情况。
处理方向盘角加速度的条件允许，就其本身而言，仅当方向盘的加速度、和因此转向机构构件的移动加速度低时，例如低于或等于100deg/s2，也就是说，仅当惯性力不存在或可忽略时，才执行摩擦力评估。
因此，确保，在评估摩擦力期间，转向机构的应力状态应力状态，很好地代表摩擦现象和仅代表摩擦现象并不会因存在惯性力而被扭曲，使得该应力状态可通过测量马达扭矩CMot和/或通过测量致动力C致动被感知和量化。
车辆偏航率的演变，或者等同的车辆横向加速度γ的演变的线性化条件，依赖于方向盘的取向角θ方向盘，也就是说，处理车辆侧动态的线性化包括确保车辆未失去抓地力情况尤其是既不处于过度转向情况又不处于欠转向的情况。
事实上，失去抓地力(轮胎路面上失去抓地力)将会引起车轮和拉杆作用在齿条上的对抗辅助马达的抵抗力下降，因此导致由辅助马达的输出力的相应减少，其中所述减少与内部摩擦力F的作用没有联系，因此可能使那些摩擦力F的评估失真。
为了检查线性度的状况，特别地可以使用测试活动中确立的经验定律，该经验定律使不同的生活情景中(干燥天气、湿滑路面等)的相应最大允许偏航率或相应最大允许加速度与方向盘的多个预定的不同角位置中的方向盘的每个角位置相关联。
因此，可以认为是在线性度域，也就是说，在该生活情景中允许对摩擦力的可靠评估，如果，在被考虑的时刻测得的方向盘的角位置中(或者，等同地，辅助马达轴的角位置)，车辆偏航率或者横向加速度γ(例如可以由电子稳定性控制系统ESP提供，或者由制动辅助系统、防抱死制动系统提供)低于最大允许值。
这样确认冗余能够排除可疑的情况，因此仅保留对摩擦力的可靠评估，鉴于可能影响该方法的不同的不稳定性，这会显著地提高根据本发明的方法的稳健性。
当然，本发明就本身而言还涉及滤波器6、8、9(图4中用虚线示出)，其能够实施根据本发明的方法。
所述滤波器的特征和优点可以通过对方法的描述做必要修正而推导出。
因此，本发明还涉及用于在噪声信号中检测跃迁的滤波器，所述滤波器6、8、9包括求导模块6以及选择性滤波模块8、9，求导模块6被构造为采集噪声信号Signal和对其时间导数评估，选择性滤波模块8、9被构造为一方面将所述噪声信号的时间导数与预定的变化阈值S峰值比较从而检测大于所述变化阈值S峰值的导数峰值7的出现，另一方面，评估所述峰值的保持持续时间d峰值，在该持续时间中噪声信号的时间导数在穿过所述变化阈值S峰值后保持大于所述变化阈值S峰值，检查所述峰值保持持续时间是否达到或超过预定的最小时间阈值d0。
优选地，选择最小持续时间阈值d0等于或大于影响噪声信号的噪声的特有的最大半衰期。
优选地，选择最小持续时间阈值d0严格地低于被检测的跃迁4’的特有的持续时间。
优选地，最小持续时间阈值d0包含在30毫秒和40毫秒之间。
此外，每个前述的模块，即应用控制法则3的每个模块、求导模块6、选择性滤波模块8、9、摩擦评估模块11、验证模块12可以由电子回路、电子板、计算器(计算机)、可编程控制器或者任何等同的设备构成。
每个前述的模块可以有物理的控制结构，基于其电子部件的连接配置和/或优选地，由计算机程序定义的虚拟控制结构。
所述模块可以完全地或部分地在同一箱体内适当组合从而形成动力转向系统管理模块。
当然，本发明还涉及计算机可读的且包括计算机程序编码元素的任何数据介质，当所述介质被电脑读取时，能够执行根据本发明的方法。
最后，值得注意的是，根据本发明的方法，其利用动力转向系统内通常可获得的信号，易于推广到所有动力转向系统，包括改装许多已经存在的动力转向系统，通过对其计算器进行简单地重新编程。
当然，本发明不限于上面描述的变化，本领域技术人员可以尤其可以单独使用前述特征或与将前述特征中的一个与其它特征自由组合，甚至用其等同特征替代。
因此，使用滤波器6、8、9尽管优选与动力转向管理关联，尤其可以扩展到处理车辆的一个或更多管理信号的任何应用。

Claims (7)

1.一种动力转向系统管理方法，包括从噪声信号中检测跃迁(4’)的步骤(a)，在所述步骤(a)期间载有用于动力转向系统管理的信息的噪声信号(Signal)经历求导子步骤(a1)，所述求导子步骤(a1)包括对噪声信号的时间(t)导数评估，然后经历选择性滤波子步骤(a2)，所述选择性滤波子步骤(a2)包括将所述噪声信号的时间(t)导数与预定的变化阈值(S峰值)比较从而检测大于所述变化阈值(S峰值)的导数峰值(7)的出现，对所述导数峰值的保持持续时间(d峰值)评估，在所述保持持续时间中噪声信号的时间(t)导数保持大于所述变化阈值(S峰值)，检查所述导数峰值的保持持续时间(d峰值)是否达到或超过预定的最小时间阈值(d0)，所述方法的特征在于，选择最小时间阈值(d0)等于或大于影响噪声信号(Signal)的噪声的最大特有半衰期且严格地低于被检测的跃迁(4’)特有的持续时间。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述噪声信号(Signal)包括称为“马达扭矩信号”的信号(CMot)，所述信号代表转向系统的辅助马达(2)输出的辅助力(C辅助)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述最小持续时间阈值(d0)包含在30毫秒和40毫秒之间。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，检测跃迁步骤(a)之后是对跃迁的特征描述步骤(b)，该步骤(b)包括识别对应于所述噪声信号的时间导数向上穿过所述变化阈值(S峰值)的峰值开始时刻(t开始)，和识别对应于噪声信号的时间导数降回所述变化阈值(S峰值)之下的峰值结束的时刻(t结束)。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述变化阈值(S峰值)和/或峰值保持最小持续时间阈值(d0)根据方向盘的角加速度调整。
6.一种在噪声信号中检测跃迁(4’)的滤波器，所述滤波器包括求导模块(6)以及选择性滤波模块(8、9)，所述求导模块(6)被构造为采集噪声信号(Signal)和对其时间导数评估，所述选择性滤波模块被构造为一方面将所述噪声信号的时间导数与预定的变化阈值(S峰值)比较从而检测大于所述变化阈值(S峰值)的导数峰值(7)的出现，另一方面，评估所述峰值的保持持续时间(d峰值)，在所述保持持续时间中所述噪声信号的时间导数向上穿过所述变化阈值(S峰值)后保持大于所述变化阈值(S峰值)，和检查所述峰值保持持续时间(d峰值)是否达到或超过预定的最小持续时间阈值(d0)，其中选择所述最小持续时间阈值(d0)等于或大于影响噪声信号的噪声的最大特有半衰期和严格地低于被检测的跃迁(4’)的特有的持续时间。
7.根据权利要求6所述的滤波器，其特征在于，所述最小持续时间阈值(d0)包含在30毫秒和40毫秒之间。
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