CN106715244A - 用于实时地估计动力转向机构内的拉杆上的力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定车辆内的动力转向机构(1)的拉杆力(F_biellette)的方法，所述方法包括：确定致动力的步骤(a)，其涉及到确定从在所述转向机构上由辅助马达(2)施加的助力(F_assist)和由车辆的驾驶员施加的驾驶员力(F_cond)得到的致动力(F_action)；评估干摩擦(F_dry、R_dry)的步骤(b)；以及计算拉杆力(F_biellette)的步骤(c)，其包括：求和子步骤(1)，其涉及到计算表示拉杆力的表达式(22)，该表达式使用致动力(F_action)与干摩擦力(F_dry)的代数和；以及滤波子步骤(c2)，其涉及到应用低通滤波器(23)以便当在转向机构的转向回正(15)时计算所述表达式时使所述表达式(22)的结果平滑化。

Description

用于实时地估计动力转向机构内的拉杆上的力的方法

技术领域

本发明涉及动力转向装备车辆的一般领域，并且特别地涉及机动车辆以及用于管理此类动力转向的方法。

背景技术

以已知方式，动力转向具有通过将由辅助马达提供的助力与由驾驶员一般地借助于方向盘(steering wheel)而在方向上手动地施加的驾驶员力进行组合来帮助驾驶员转动车辆的转向轮(steered wheel)的主要功能。

驾驶员力与助力的组合形成致动力，其允许对抗由车辆的环境对转向机构施加的抵抗力，其中，所述抵抗力本质上由轮胎与道路之间的接触而引起。

被带到转向系统的端点、亦即由转向机构形成的系统的端点的此抵抗力组成被称为《拉杆力》(或《拉杆上的力》)的力。

在实践中，在普通定向行走齿轮内，所述拉杆力事实上对应于一方面由将齿条连接到左转向轮的左转向拉杆且另一方面由将齿条连接到右转向轮的右转向拉杆施加于转向机构且更特别地转向齿条上的力的代数和(所述拉杆中的一个在所考虑时刻正以牵引方式工作，而另一个正在以压缩方式工作)。

其如此发生使得拉杆力的值组成用以表征和管理动力转向的特别有用且甚至基础的数据，这是因为许多问题直接地取决于此值。举例来说，可以特别地引征辅助马达的尺寸确定问题。

然而，在实践中难以准确地估计此拉杆力。

公认地，可以出于此目的而提供力传感器并例如置于齿条与拉杆之间的结点处，但是此类解决方案趋向于增加动力转向系统的总尺寸、重量和复杂性以及其成本。

根据另一方面，可能可以通过将一方面的可以例如借助于设置在方向盘与转向柱之间的扭矩传感器来测量的驾驶员力与另一方面的可以例如借助于施加于辅助马达的设定点来测量的助力求和并通过将拉杆力同化到因此获得的和、亦即通过考虑拉杆力等于施加于转向机构上的致动力而在第一近似中进行拉杆力的估计。

然而，本发明发现此类近似是相对粗糙的，并且可能与拉杆力的真实值具有显著差异。

特别地，本发明人已经发现这些差异在一开始施加致动力时就出现，并且趋向于当所述致动力增加时突出，使得在实践中，当转向系统很少或者甚至未被操作时上述近似仅在直线附近是真实有效的。

相反地，驱动力与真实拉杆力之间的差异特别高，并且因此在转向回正期间，亦即当车辆的驾驶员(故意地)以以下改变他致动方向盘的方向时，近似是特别不准确的，此改变具有从其中驾驶员施加将方向盘向左拉动的力的左转弯的转向情况变成其中驾驶员施加将方向盘向右拉的力的右转弯的转向情况或者相反地从右转弯的转向情况至左转弯的转向情况的目的和效果。

此外，本发明人发现致动力与真实拉杆力之间的差可能对转向机构的操作条件、特别是对温度条件以及所述机构的磨损状态特别敏感。

在实践中，所有这些限制因此可能大大地降低评估拉杆力的功能的有效可用性，或者甚至使得评估拉杆力相对不确定。

发明内容

本发明的目的因此旨在克服上述缺点并提出一种用于确定拉杆力的新方法，其允许可靠地且准确地、在任何时间、在车辆的寿命的每种情况下确定被施加于转向机构上的拉杆力。

一种借由用于确定称为《拉杆力》的力的方法来实现本发明的目的，所述《拉杆力》表示在所考虑时刻由车辆的环境在装备所述车辆且至少被辅助马达操纵的动力转向机构上施加的力，所述方法包括：

—确定致动力的步骤(a)，在其期间确定在所考虑时刻施加于转向机构上的致动力，使得从由辅助马达施加于转向机构上的助力和/或由车辆的驾驶员施加于所述转向机构上的驾驶员力引起所述致动力，

—评估干摩擦的步骤(b)，在其期间评估在所考虑时刻施加于转向机构上的干摩擦力，

—计算拉杆力的步骤(c)，其包括：求和子步骤(c1)，在其期间计算表示拉杆力的表达式，该表达式涉及到致动力与干摩擦力的代数和；以及滤波子步骤(c2)，在其期间应用低通滤波器，以便能够当在转向机构的转向回正时刻计算所述表达式时对所述表达式的结果进行平滑化。

有利地，当评估拉杆力时将干摩擦考虑在内使得可以用比之前更加准确的方式确定所述拉杆力。

事实上，本发明人已经发现干摩擦可以大体上解释在致动力与真实拉杆力之间观察到的差的重要部分(如果不是全部的话)。

因此，通过修正拉杆力的评估从而(再也)不忽视与干摩擦现象有关的力分量、即可能是致动力与拉杆力之间的显著差异的原因的分量，在大部分且可能是全部的车辆寿命情况下、特别是在所有机动情况下(无论相关机动的性质和强度是什么)且特别是在转向回正期间，改善了所述评估的精度和可靠性。

有利地，将注意的是此准确度的增益在仍具有实现起来特别简单且快速的计算公式(表达式)的同时发生。

此外，本发明人已经发现用于确定拉杆力的已知方法对操作温度和磨损条件的敏感性明显地可归因于干摩擦对所述温度和磨损条件的敏感性。

因此，再次地，考虑干摩擦允许增加准确度。

更特别地，例如通过执行摩擦测量或者通过使用随时间推移而从在转向机构内获取的经验数据而更新的模型来评估在被选择成计算拉杆力的时刻的此干摩擦的事实使得可以基本上实时地考虑到由于温度因素和摩擦因素而引起的干摩擦的演进，并且因此在任何时间可靠地评估如实地表示实际上施加于转向机构上的有效拉杆力的估计拉杆力。

然后，实现低通滤波使得可以考虑到转向机构的物理动态且更特别地与当转向机构(且特别是方向盘)的移动速度反向时在转向回正时刻处实现干摩擦值的切换所需的持续时间(即使所述可能是非常小的)(亦即执行所述摩擦值的符号的反向所需的持续时间)有关的动态。

事实上，如果以“二进制”方式、亦即作为明显不连续性而感知干摩擦值的切换，特别是由于管理根据本发明的方法的计算器通过采样而进行的事实，则此切换可能在表示拉杆力的表达式的计算的即时执行期间如期地引起散度(divergence)。

在不存在滤波器的情况下，此类散度然后可以使得出现峰值型伪像，其将使拉杆力的评估完全失真。

这就是为什么使用低通滤波器(其时间常数与干摩擦的真实切换持续时间为相同数量级)有利地通过平滑化而允许软化转向回正对拉杆力计算的影响的原因，所述平滑化允许在所有情况下保持表达式的结果、亦即计算的拉杆力尽可能接近于真实拉杆力的有效值。

由于改善了拉杆力计算的稳定性的低通滤波器，根据本发明的方法因此在所有车辆寿命情况下是特别可靠的，包括在转向回正期间及其附近。

附图说明

在阅读随后的描述时以及借助于完全出于说明性且非限制性目的而提供的附图，本发明的其它目的、特性和优点将更详细地出现，在所述附图中：

图1在时序图上图示出一方面的与助力和驾驶员力的累加相对应的致动力和另一方面的根据本发明评估的干摩擦力、然后是根据依照本发明的方法计算的拉杆力且最后是真实拉杆力的在连续的转向回正期间的共同演进。

图2示出了图1的一部分的放大详图。

图3在作为表示助力的变量(作为横坐标)的函数且更特别地作为与由马达输送的助力和由驾驶员在方向盘上施加的手动力的累加相对应的总致动力的函数来表达摩擦(作为纵坐标)的图上图示出从随时间推移而测量的表征点的散点图获得的干摩擦的经验模型的示例以及相应的相关定律。

图4示意性地示出了根据本发明的方法在车辆内的实现。

具体实施方式

本发明涉及一种用于确定在装备车辆(特别是汽车)的动力转向机构1内施加的力(称为《拉杆力《)F_tie-rod的方法。

如图4中所示，所述转向机构1被至少一个辅助马达2操纵，其能够出于此目的而输送施加于所述转向机构1上的助力F_assist。

可以无关紧要地将其视为任何类型的辅助马达2，并且特别地是可以在两个相反方向中的一个或另一个上操作的任何类型的辅助马达。

特别地，可以向本发明应用于意图施加扭矩类型的助力F_assist的旋转辅助马达2以及意图施加牵引或压缩类型的助力F_assist的线性辅助马达2。

此外，所述辅助马达2可以是例如液压或者优选地电动的(电马达的使用特别地使得植入和实现所述马达以及生成并管理有用信号更加容易)。

特别优选地，辅助马达2将是例如《无刷》类型的旋转电马达。

此外，如图4中所示，动力转向机构1优选地以本身已知的方式包括方向盘3，车辆的驾驶员用该方向盘3可以可旋转地驱动转向柱4，转向柱4借助于小齿轮5而啮合在被可滑动地安装于转向罩壳中的转向齿条6，该转向罩壳被固定到车辆的底盘车架。

转向齿条6的末端优选地每个借助于转向拉杆7、8而以这样的方式连接到可偏航取向转向节(其上安装车辆的转向轮9、10(其优选地也是驱动轮))，即齿条6在转向罩壳中的平移的移动引起所述转向轮9、10的转向角的改变(即偏航取向的改变)。

辅助马达2可以例如借助于涡轮和蜗杆减速器而卡合转向柱4或者通过滚珠丝杠型的驱动机构或经由不同于转向柱的小齿轮5的马达小齿轮11而直接卡合转向齿条6(从而例如形成称为《双小齿轮》机构的转向机构，如图4中或图式化的)。

施加于辅助马达2使得所述马达帮助驾驶员操纵转向机构1的力设定点(或者更优选地扭矩设定点，在图4中标记为F_assist)取决于存储在计算器(在本文中为用于应用辅助定律12的模块)的非易失性存储器中的预定辅助定律，所述辅助定律能够作为各种参数的函数来调整所述力设定点，所述各种参数诸如由驾驶员在方向盘3上施加的方向盘力(扭矩)F_cond、车辆的(纵向)速度v_vehic、方向盘3的角位置θ_{steeringwheel}等。

仅仅为了描述，将认为施加于辅助马达2的力设定点如实地反映由辅助马达输送的助力F_assist，使得可以将两个量同化到另一个。

根据本发明，拉杆力F_tie-rod对应于在所考虑时刻t由车辆的环境20(通常亦即所述车辆正在其上面行驶的道路20)在装备所述车辆的动力转向机构1上所施加的力。

在实践中，参考图4的示例，所述拉杆力F_tie-rod事实上对应于一方面由事实上向齿条6(诸如用力F_7/6图示化的)传送由道路20施加于左转向轮9上的抵抗力的左转向拉杆7和另一方面由向同一齿条6(如用力F_8/6图示化的)传送由道路20施加于右转向轮10上的抵抗力的右转向拉杆8在转向机构上(在本文中在齿条6的端点处)施加的力F_7/6和F_8/6的代数和(其中，所述拉杆7、8中的一个在所考虑时刻正在以牵引方式工作，而另一个正在以压缩方式工作)。

将注意到的是根据本发明的方法有利地允许基本上实时地估计拉杆力F_tie-rod，并且因此准确地在任何时刻量化公路20对定向行走齿轮的作用，其中，所述定向行走齿轮此外优选地对应于车辆的前轴。

根据本发明，所述方法包括确定致动力F_action的步骤(a)，在其期间，确定在所考虑时刻施加于转向机构1上的(总)致动力F_action，使得从由辅助马达2施加于转向机构1上的助力F_assist和/或由车辆的驾驶员(手动地)施加于所述转向机构1上(在本文中经由方向盘3)的驾驶员力F_cond得到所述致动力。

将注意的是在实践中致动力F_action可以在辅助马达2不活动的情况下可以等于(仅有的)驾驶员力F_cond。

相反地，如果驾驶员力F_cond是零，则致动力F_action可以等于仅有的助力F_assist，这是因为驾驶员已经释放方向盘3，例如由辅助马达执行的方向的自动机动(诸如泊车辅助机动)期间，或者这是因为转向轮3仅仅充当航向指示器而并未机械连接到齿条6，使得独有地由辅助马达2确保转向机动所需的力。

然而，为了描述，并且关于图4中所示的转向机构1的示例，在下面将认为致动力F_action(其对应于故意地施加于转向机构1上以改变所述转向机构的转向角或将速搜机构的转向角保持到选定值的不同操纵力的合力)等于驾驶员力F_cond和助力F_assist的各自贡献的(代数)和。

当然，可以用任何适当手段来评估驾驶员力F_cond和助力F_assist。

优选地，可以通过测量施加于辅助马达2的扭矩设定点(例如作为辅助定律12的应用模块的输出)或通过借助于放置在辅助马达2的轴13上的马达扭矩传感器来测量由所述辅助马达实际上输送的助力，来评估助力F_assist。

可以进而由适当的方向盘扭矩传感器14(诸如测量被放置在方向盘3与转向柱4之间的扭杆的弹性变形的磁矩传感器)来测量由驾驶员在方向盘3上施加的驾驶员力F_cond或《方向盘扭矩》。

根据本发明，所述方法还包括评估干摩擦的步骤(b)，在其期间评估在所考虑时刻t施加于转向机构1上的干摩擦力F_dry、R_dry。

与取决于机构的移动速度(与之成比例)的粘性摩擦相反，用《干摩擦》意指并非取决于滑动速度的摩擦，其是如用库仑定律描述的由于两个固体之间的表面接触(无论是否润滑)而引起的，并且其可以用以下形式来表示：其中，R_dry是所述干摩擦的值，并且其中，表示转向机构1的移动速度的符号。

优选地，从致动力F_action的下降H开始评估干摩擦力F_dry、R_dry，使得在转向机构1的转向回正15期间观察到此下降H，如特别地在图1和2中所示。

所述落差H基本上对应于一方面的致动力F_action刚好在转向回正15之前所达到的极值(最大值，称为《高值》)与另一方面的紧接着在转向回正15之后此相同致动力F_action所采取的值(称为《低值》)之间的差，其中，所述转向回正15特别地引起机构1(和因此的方向盘3)经过零速度

更特别地，干摩擦R_dry的值将有利地对应于半落差H/2。

在实践中，可以例如通过计算表示致动力F_action的信号(或者以实质等价的方式，表示助力F_assist的信号)的一阶时间导数并通过检测峰值通过此导数(以穿过(导数振幅的)预定阈值为特征)来检测连续转向回正15。

可以在位于转向回正的任一侧且分别地对应于在称为《峰值开始时刻》的时刻(其表征导数通过到阈值以上)之前预定持续时间的第一参考时刻和在称为《峰值结束时刻》的时刻(其表征其中导数下降到所述阈值以下的时刻)之后预定持续时间的第二参考时刻的时间极限(位于所述图1和2中的横坐标上)处计算界定(如图1和2中的纵坐标)并表征落差H的致动力F_action的信号的高值和低值。以替换且基本上等价的方式，第一参考时刻和第二参考时刻可以对应于分别地在发生转向回正时的平均时刻(亦即对应于导数峰值的(时间)中心的时刻)之前和之后每个达预定持续时间的时刻。

此外，优选地从通过测量随着且当使用转向机构1时(例如(且优选地)在每次转向回正15时)被连续操作的干摩擦力R_{mes_1}、R_{mes_2}…R_{mes_n}而构造并随时间推移而刷新的经验摩擦模型21中执行评估干摩擦F_dry、R_dry的步骤(b)。

有利地，因此在转向机构1的使用过程中且更全局地在车辆的(当前)使用过程中自动地更新用于评估摩擦的模型21，使得所述模型21永久性再适应于转向机构1在其中操作的条件的演进且特别是温度或老化(磨损)条件的演进。

通过这样使用被周期性地更新的演进摩擦模型21而不是将通过在工厂中执行的单次原始校准而获得的常数或不变曲线图，本发明允许在任何给定时刻t评估干摩擦以如实地反映转向机构1中的摩擦的真实(固有地非恒定)状态，无论所述摩擦状态是什么。

因此增加了本方法的准确度。

优选地，评估干摩擦的步骤(b)包括获取一系列表征点的子步骤(b1)，在其期间针对致动力F_action在转向机构的操作期间连续地采取的多个不同值测量相应摩擦值，以便凭经验获得一系列有区别的表征点P₁、P₂、...P_n，其每个将干摩擦的测量值R_{mes_1}、R_{mes_2}…R_{mes_n}关联到表示致动力F_{action_1}、F_{action_2}、...F_{action_n}的测量值，然后是构造经验摩擦模型21的子步骤(b2)，在其期间，根据由所述一系列所述表征点形成的散点图而在组成所述一系列表征点的表征点P₁、P₂、...P_n之间建立相关定律L。

如上文所指示的，可以在转向回正15期间有利地获取表征点。

有利地，通过根据在致动力的不同(有区别)值下获取的点的散点图而不是基于单个校准点来创建摩擦模型21，获得模型21，其凭经验地覆盖宽操作范围，并且其因此而如实地给出在给定时刻t的与每个所考虑致动力(每个致动扭矩)F_action(t)相对应的干摩擦F_dry的水平的信息，无论所述所考虑的致动力的强度是什么。

特别地，在干摩擦的评估中，因此将可以考虑到这样的事实，即干摩擦R_dry的值在实践中是致动力(致动扭矩)F_action的递增函数。

在这里再次地，本发明因此使得可以在确定干摩擦时且因此从而在确定拉杆力时增加准确度。

有利地，可以以这样的方式在转向机构1的操作期间迭代地刷新获取表征点的步骤(b1)和构造模型21的步骤(b2)，即，使得能够构造模型的学习过程是进行中过程，其使得因此可以使所述模型随时间推移而以滚动的方式演进(其中，新获取的表征点逐渐地替换最旧的表征点，并且因此修改相应的相关定律L)。

以指示的方式，可以在一方面的至少5个表征点或者甚至至少10个表征点P₁、P₂、...P_n与另一方面的50或甚至100个表征点之间包括所述一系列表征点P₁、P₂、...P_n的尺寸。

表征点的样本因此将具有足够显著的尺寸以创建可靠且典型的模型21，即使在准时地发生错误测量的情况下。

如上文详述的，优选地在转向回正15期间获取表征点P₁、P₂、…P_n，表征点P₁、P₂、…P_n处的摩擦值R_{mes_1}、R_{mes_2}…R_{mes_n}的测量结果是从表示致动力F_action的信号的落差H(且更特别地从半落差H/2)获得的。

优选地，以相对于所述一系列表征点P₁、P₂、…P_n的内插(例如多项式)曲线或回归曲线的形式来建立相关定律L。.

特别优选地，如图3中所示，例如用最小二乘法通过对所述一系列表征点P₁、P₂、…P_n的线性回归来获得相关定律L。

因此可以快速地且通过仅调用适度的计算能力而获得特别地表示干摩擦的真实行为的模型21。

此外，将注意到的是使用连续相关定律L(其定义和有效性范围通过外推而扩展超过在模型21的构造中使用的单独表征点)有利地使得可以将干摩擦值R_dry的估计与在时刻t测量(或计算)的致动力F_action(t)的任何值相关联，并且这包括当致动力的所述值位于所述单独表征点所覆盖的范围之外时。

根据本发明，所述方法包括计算拉杆力F_tie-rod的步骤(c)，其包括：在其期间计算表示拉杆的表达式22的求和子步骤(c1)，其中，所述表达式涉及致动力F_action和干摩擦力F_dry的代数和：F_action+F_dry＝F_cond+F_assist+F_dry；以及滤波的子步骤(c2)，在其期间应用低通滤波器23，以便能够(至少)当在转向机构的转向回正15的时刻计算所述表达式时使所述表达式22的结果平滑化。

事实上，由于在真实固体之间的接触时存在并非无穷大的结合硬度，然后实际干摩擦在转向回正15期间并未不连续地演进，亦即所述实际干摩擦并未瞬时地从正值变成相反的负值(或者反之亦然)，而是相反地顺从公认地快速但仍然连续的过渡的动态。

现在，在这里用与转向机构1的移动速度的符号成比例的表达式来对所述干摩擦F_dry进行建模。

在实践中，非常准确地已知的辅助马达2的速度、亦即所述辅助马达2的轴13的旋转角速度可以视为表示移动速度的值。

测量转向机构的移动速度的符号(并因此实际上反映辅助马达的轴13的旋转方向)的信号本质上是二元的(速度的符号是正的或负的)。

结果，如果通过离散采样而以数值形式大致上获得或处理所述信号则将以所述信号的二元值的瞬时切换的形式来感知转向机构1的移动速度的符号变化，其中，所述切换因此将在其中速度通过零的时刻之后立即在刷新信号的时刻瞬时地发生。

有利地，此类瞬时切换将具有在摩擦的评估中且因此从而在拉杆力的计算中引入不连续性(峰值)的效果。

在这里，有利地，添加低通滤波器23使得可以在测量转向机构的移动速度的符号的信号中人为地引入动态限制，其中，所述动态限制作用于符号变化的二元感知(并因此作为对其的补充)从而当符号改变时在因此被滤波的所述信号中产生连续过渡，其中，所述连续过渡再现回正现象的真实物理动态。

换言之，低通滤波器23允许恢复摩擦的回正的累进性，使得此回正可以被管理根据本发明的方法的计算器感知到，因此避免了处理方法从其本身产生会在没有任何真实材料原因的情况下在摩擦的峰值中(且因此在拉杆力的峰值中)错误地反映出的不连续性。

具体地，如在图2中可以清楚地看到的，尽管低通滤波23并不是绝对完美的，因为所述滤波可能在计算出的拉杆力F_tie-rod中留下轻微的残余干扰24(阻尼峰值)，但是在转向回正15的时刻，所述低通滤波23仍然使得能够保持所述残余干扰24的振幅很好地处于真实拉杆力与致动力F_action之间的观察到的差以下，亦即所述低通滤波使得能够以图形方式永久地保持计算出的拉杆力曲线(在图2中以点线方式出现)比表示致动力F_action的曲线(在图2中用混合线方式示出)更多地接近于真实拉杆力曲线(在同一图2中用实线方式示出)。

相反地，将注意到的是在不存在滤波的情况下，计算出的拉杆力曲线在转向回正15的时刻可能具有峰值，其将所述曲线比表示致动力的曲线更远地远离真实拉杆力曲线移动，这意味着在这种情况下计算出的拉杆力值F_tie-rod将(暂时地)甚至比在简单地认为所述拉杆力值等于致动力值F_action的情况下更不那么可靠。

因此可以观察到的是根据本发明使用低通滤波器23允许在所有情况下以比先前已知的方法可以实现的高得多的准确度来确定计算出的拉杆力F_tie-rod，并且这包括在转向回正15的临界时刻。

更全局地，值得注意的是根据本发明将一方面的干摩擦的考虑在内与另一方面的低通(峰值阻尼)滤波器23的使用进行组合的事实使得能够可以使通过计算而估计的拉杆力尽可能接近于真实拉杆力，并且在所有情况下保持此接近度(曲线之间的此内聚)，包括(特别是)在转向回正区域15(在其中滤波器允许显著地衰减反应移动速度的符号的原始信号的不连续性的效果)的附近。

优选地，如图4中所示，低通滤波将在表达式22的计算(c1)的上游且甚至在干摩擦F_dry的计算(其在于将速度的符号乘以干摩擦值R_dry)的上游对表示转向机构1的移动速度的符号的信号进行干预，因此特别地允许直接地在相关信号(速度的符号)中“在源头处”恢复连续过渡的动态，作为表达式22的《输入》。

然而，还可以进一步在下游操作此低通滤波23，例如针对从乘积导出的干摩擦信号F_dry且甚至可能针对表达式22，在后者的计算(c1)之后，亦即作为所述表达式22的《输出》。

优选地，包括在0.05s与0.5s之间、并且优选地在0.1s(100毫秒)与0.3s(300毫秒)之间、例如基本上等于0.15s(150毫秒)的低通滤波器23的时间常数。

有利地，这些数量级基本上对应于干摩擦的真实切换动态的特性持续时间，亦即如在转向回正15期间观察到的所述干摩擦的连续过渡的特性持续时间。

低通滤波器23因此将能够再现逼真的人为动态，接近于真实的过渡动态。

此外，在计算拉杆力的步骤(c)期间，优选地还可以考虑到粘性摩擦力F_visq，其影响转向机构1的移动，并且其与所述转向机构的移动速度成比例。

虽然此项粘性摩擦F_visq的贡献相对于致动力F_action和干摩擦F_dry的贡献而言并不突出，而是相反地是相当辅助性的，但其考虑仍然允许进一步改善拉杆力F_tie-rod的计算准确度。

具体地，可以以形式来表示此粘性摩擦，其中，R_visq是粘性摩擦系数，并且其中，表示转向机构的移动速度。

粘性摩擦系数R_visq可以通过测试活动而预定并以图表形式存储在管理本方法的计算器的非易失性存储器中。

例如，可以通过时间导数计算从能够测量方向盘3的角位置、齿条6的线性位置或辅助马达的轴13的角位置的位置传感器来计算移动速度。

以类似方式，在计算拉杆力的步骤(c)期间，还将可以考虑到施加于转向机构1的惯性力

在这里再次地，虽然这是其贡献相对于致动力F_action和干摩擦F_dry的贡献而言大体上相当辅助性的项，但其考虑仍将允许进一步改善拉杆力F_tie-rod的计算准确度。

具体地，可以通过产生转向机构的已知(可移动)质量M与所述转向机构的瞬时加速度的乘积来计算所述惯性力，其中，可以例如通过计算速度的导数来获得所述加速度。

在实践中，由于辅助马达2的惯性比转向机构1的其它活动构件(诸如齿条6)的惯性大得多，所以作为第一(逼真)近似将可以仅考虑辅助马达2的轴13的质量和加速度以便评估惯性力

最终，将优选地由：给定表示拉杆力的表达式22，其中：

—F_tie-rod，拉杆力

—F_cond驾驶员力，

—F_assist助力，

—F_dry干摩擦，其中其中，R_dry是干摩擦的值，并且其中表示转向机构的移动速度的符号，

—F_visq粘性摩擦，其中其中，R_visq是粘性摩擦系数，并且其中，表示转向机构的移动速度。

-惯性力，其取决于转向机构的活动质量M和所述转向机构的瞬时加速度

如上文所指示的，优选地从模型21获得干摩擦值R_dry，并且其优选地是致动力的递增函数(其通常遵循上述回归线L)：

将注意到的是上述表示拉杆力的表达式对应于动态的基本原理到转向机构1的端点的应用。

还应注意的是此表达式22的突出项(因此其自己足以获得表示真实拉杆力的结果(作为第一近似)是致动力(F_assist+F_cond)和干摩擦力F_dry。

当然，分配给根据本发明的方法的功能可以由适当的计算模块且更特别地由辅助定律12应用模块、(表征点的)获取模块16、模型构造模块(相关定律L的计算模块)17以及摩擦评估模块18(应用因此定义的相关定律L在任何时刻且针对致动力C_action(t)的任何值来估计相应摩擦值R_dry(t))、拉杆力F_tie-rod计算单元19以及低通滤波(或《滤波器》)模块23执行。

上述模块中的每一个可以由电子电路、电子卡、计算器(计算机)、可编程逻辑控制器或优选地被布置成以(离散)数字形式处理本方法所需的信号的任何其它等价装置形成。

每个上述模块可以呈现由其电子组件的线路布置定义的物理控制机构和/或优选地通过计算机编程定义的虚拟控制机构。

当然，本发明还同样地涉及任何数据介质，其可被计算机读取且包含当所述介质被计算机读取时允许执行根据本发明的方法的计算机程序代码元件。

其还涉及一种动力转向系统，包括由包括上述模块中的全部或一部分的管理模块控制的动力转向机构1，并且因此能够实现根据本发明的方法。

其还涉及装配有此类动力转向系统的汽车，特别地具有转向轮9、10，其可能也是驱动轮。

最后，应注意的是可以容易地将利用一般地在动力转向系统内可用的信号的根据本发明的方法广义化至任何动力转向系统，包括通过改装许多现有动力转向系统(通过其计算器的仅仅重编程)。

当然，本发明绝不局仅限于上文所述的实施例，本领域的技术人员特别地能够将上述特性中的任一个隔离或自由地组合在一起或者用其等价物代替。

Claims (8)

1.一种用于确定称为《拉杆力》的力(F^tie-rod)的方法，所述拉杆力表示在所考虑时刻由车辆的环境(20)施加于装备所述车辆且至少被辅助马达(2)操纵的动力转向机构(1)上的力，所述方法包括：

确定致动力的步骤(a)，在其期间确定在所考虑时刻施加于转向机构(1)上的致动力(F_action)，使得所述致动力从由辅助马达(2)施加于转向机构(1)上的助力(F^assist)和/或由车辆的驾驶员施加于所述转向机构(1)上的驾驶员力(F^cond)得到，

评估干摩擦的步骤(b)，在其期间评估在所考虑时刻施加于转向机构上的干摩擦力(F_dry、R_dry)，

计算拉杆力F^tid-rod的步骤(c)，其包括：在其期间计算表示拉杆力的表达式(22)的求和子步骤(c1)，其中，所述表达式涉及致动力(F_action)和干摩擦力(F_dry)的代数和；以及滤波的子步骤(c2)，在其期间应用低通滤波器(23)，以便能够当在转向机构的转向回正(15)的时刻计算所述表达式时使所述表达式(22)的结果平滑化。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于

所述低通滤波器(23)的时间常数被包括在0.05s与0.5s之间且优选地在0.1s与0.3s之间。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于

根据在转向机构的转向回正(15)期间观察到的致动力(F_action)的下降(H)来评估干摩擦力(F_dry、R_dry)。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于

评估干摩擦的步骤(b)从经验摩擦模型(21)执行，所述经验摩擦模型(21)通过测量随着且当使用转向机构1例如在每个转向回正15时被连续操作的干摩擦力R_{mes_1}、R_{mes_2}…R_{mes_n}而构造并随时间推移而刷新。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于

评估干摩擦的步骤(b)包括获取一系列表征点的子步骤(b1)，在其期间针对致动力(F_action)在转向机构的操作期间连续地采取的多个不同值而测量相应摩擦值，以便凭经验地获得一系列有区别的表征点(P₁、P₂、、...P_n)，其每个将干摩擦的测量值(R_{mes_1}、R_{mes_2}…R_{mes_n})关联到表示致动力(F_{action_1}、F_{action_2}、…F_{action_n})的测量值；然后是构造经验摩擦模型(21)的子步骤(b2)，在其期间，根据由所述一系列所述表征点形成的散点图而在组成所述一系列表征点的表征点(P₁、P₂、…P_n)之间建立相关定律L。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于

在计算拉杆力的步骤(c)期间，还考虑到粘性摩擦力(F_visq)，其影响转向机构的移动，并且其与所述转向机构(1)的移动速度成比例。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于

在计算拉杆力的步骤(c)期间，还考虑到施加于转向机构(1)上的惯性力

8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于

优选将由：给定表示拉杆力的表达式(22)，其中：

—F^tie-rod拉杆力，

—F^cond驾驶员力，

—F^assist助力，

—F_dry干摩擦，其中其中，R_dry是干摩擦的值，优选地从模型获得且优选地是致动力的递增函数：R_dry＝f(F_assist+F_cond)，并且其中，表示转向机构(1)的移动速度的符号，

—F_visq粘性摩擦，其中其中，R_visq是粘性摩擦系数，并且其中，表示转向机构(1)的移动速度，

—惯性力，其取决于转向机构(1)的活动质量M和所述转向机构(1)的瞬时加速度