CN106794859A - 具有受操控转向系统的机动车辆的转向系统控制装置 - Google Patents

具有受操控转向系统的机动车辆的转向系统控制装置 Download PDF

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CN106794859A CN201580055497.XA CN201580055497A CN106794859A CN 106794859 A CN106794859 A CN 106794859A CN 201580055497 A CN201580055497 A CN 201580055497A CN 106794859 A CN106794859 A CN 106794859A
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C·卡西耶
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Abstract

本发明涉及一种具有受操控转向系统的机动车辆的转向系统控制装置，所述装置包括获取所述车辆的转向系统的方向盘(100)的角速度的获取部件(130)，其特征在于，所述控制装置还包括获取表示所述车辆相对于地面的速度的值的获取部件(140)，并且还包括用于根据所述角速度以及根据所述表示所述车辆相对于地面的速度的值将所述车辆的转向系统的辅助电动机(120)的功率控制成由所述控制装置限定的值的部件(150)。

Description

具有受操控转向系统的机动车辆的转向系统控制装置
技术领域
本发明涉及机动车辆的受操控转向系统的领域，例如电动辅助转向系统或电动控制转向系统(“steer by wire(线控转向系统)”)。
背景技术
电动辅助转向系统是在现有机动车辆中非常普遍的设备。该设备几乎不消耗能量，并且除了辅助驾驶员操纵方向盘这一固有功能之外，该设备与所述车辆的各种系统进行通信以及互相作用，所述各种系统例如为刹车系统或稳定性控制系统(ESC即ElectronicStability Control(电子稳定性控制系统))。
这些不同的系统依赖于车辆中存在的大量传感器，例如速度传感器或距离传感器。这些传感器允许实现不同的所提出功能，所述不同的所提出功能可例如为自动停车或者跨越白线指示。
为了预防在中速或高速的路线中(例如在二级公路网上或者在高速公路网上)的事故，当过大的偏航(lacet)动力学已经发生在所述车辆的动力学中时，ESC对所述过大的偏航动力学的结果产生影响。这种过大的偏航动力学可与驾驶员的压力相关联，该压力造成所述驾驶员在方向盘上的不当动作。这种状况可发生在突然急转弯、想要避开车行道上的障碍物、驾驶员打瞌睡尤其是驾驶员在高速公路上打瞌睡、或者造成驾驶员急打方向盘同时旋转速度大于实际需要的旋转速度的任何状况中。
可以看到，这样的状况很容易促使所述车辆发生转弯，或者促使所述车辆以两个车轮着地而导致翻转。
此处提出更早地参与到导致事故风险的过程中，同时阻止所述驾驶员通过在方向盘上的过度动作触发具有风险的状况，而不阻止所述驾驶员达到使所述驾驶员在所遇到的状况中能够操纵其车辆的服务提供等级。尤其是，未提出使电动辅助转向系统按照小基准设计，因为这将被驾驶员视为车辆的缺陷，该缺陷阻止所述驾驶员在无事故风险的受控状况中按照所期望方式驾驶所述车辆。
文件FR2906519描述了一种预防过度转弯的方法，该方法除了电动辅助电动机施加辅助转矩还预先设置施加例如粘滞类型的刹车转矩。
发明内容
在该背景下，本发明旨在提供一种具有受操控转向系统的机动车辆的转向系统控制装置，所述装置包括获取所述车辆的转向系统的方向盘的角速度的获取部件，其特征在于，所述控制装置还包括获取表示所述车辆相对于地面的速度的值的获取部件，并且还包括用于根据所述角速度以及根据所述表示所述车辆相对于地面的速度的值将所述车辆的转向系统的辅助电动机的功率控制成限定值的部件。
用于调节所述电动机的功率的部件可基于从具有两个输入项的功率限制表格中提取的值调节所述功率，所述两个输入项是所述方向盘的旋转速度以及所述车辆相对于地面的速度。考虑到用于获取目标值的两个输入项，使用3D制图学(cartographie 3D)。
所述控制装置可构造用于根据所述角速度以及根据所述表示所述车辆相对于地面的速度的值逐渐地控制所述功率，并且遵循预先确定的调节值。
所述电动机的功率的减小幅度可根据所述车辆的静态稳定性系数限定。
本发明还涉及一种包括如上文所展示的转向系统控制装置的机动车辆。
附图说明
通过阅读本发明仅作为示出实施例的示例给出的详细说明和附图将更好地理解本发明，本发明的其它目的、特征、细节和优点将更加清楚，在所述附图中：
-图1是示出了不包括本发明的系统的示意图。
-图2是示出了包括本发明的系统的示意图。
-图3示出了随着所述方向盘的旋转速度的变化而变化的根据本发明的装置的激活。
-图4示出了随着所述车辆的稳定性参数的变化而变化的所述装置的设计基准。
-图5示出了随着所述车辆相对于地面的速度的变化而变化的根据本发明的装置的激活。
具体实施方式
在图1中，示出了本发明要加入到的系统的架构。该架构实施在汽车中，并且该示意图示出了该汽车的转向系统。驾驶员致动方向盘100。该方向盘将所述驾驶员的命令传送到电动辅助转向系统的计算机110并且该计算机致动电动辅助转向系统的发动机120。发动机120是用于给转向系统的作用力(改变车轮定向)提供辅助的电动机，所述驾驶员通过方向盘的动作经由所述转向系统的转向柱在所述发动机的辅助作用下使车轮转动，从而使所述车辆向左或向右转弯。
在图2中，示出了该背景下的本发明的实施。所示的实施例使用获取方向盘的角速度的获取部件130。该部件130可例如包括方向盘角位置传感器以及对由所述传感器测量出的值进行求导的求导部件。
所示的实施例还使用获取或估计所述车辆相对于地面的速度的获取或估计部件，例如获取车轮速度的获取部件140。该部件140依赖于CAN总线(“Controller Area Network(控制器局域网络)”，即网络或者现场总线CAN)中已经可用的功能。
部件130和140将相应的信息传送到方向盘动力学控制计算机150，所述方向盘动力学控制计算机可从辅助转向系统的计算机110分开或者作为辅助转向系统的计算机的一部分。所述方向盘动力学控制计算机150基于由部件130和140传送的信息决定是否同意限制由电动辅助转向系统的计算机110生成的以电动辅助转向系统的发动机120为目的地的命令。
在图3中，示出了(在计算机150中)随着例如借助于部件130获取的方向盘角速度的变化而变化的方向盘动力学控制的激活。在横坐标上，以度每秒为单位表示所述方向盘的旋转速度，从0度每秒至1260度每秒。在纵坐标上，示出了方向盘动力学控制功能的激活百分比，即幅度，所述方向盘动力学控制计算机150对由电动辅助转向系统的计算机110发射的以电动辅助转向系统的发动机120为目的地的命令按照所述幅度产生影响。
示出了三个区域。从0度每秒至360度每秒，示出了称作“对于客户的舒适区域”的区域，附图标记为1000。当方向盘速度为0度每秒时，所述方向盘动力学控制的激活比率为零，然后所述激活比率逐渐地增加直到达到50％的值，对于所述方向盘速度为360度每秒附近的值的情况，所述激活比率达到50％。但对于方向盘旋转速度的值较小的情况，该功能还可保持处于监测而不参与的状态，激活比率保持0％并且仅从一个角速度阈值起变成正值。
在附图标记为1010的在360度每秒至850度每秒之间的第二区域中，所述方向盘动力学控制的激活比率继续不断增加，然后接近并稳定在100％的值。此处该领域称作“对于客户的较高方向盘动力学领域”，例如对应于运动模式的驾驶或者对应于可能引起事故的状况。在超过850度每秒时，所述方向盘的旋转速度是特别急剧的，并且此处认为简单地给出了仅在车辆测试时可用的范围，该范围的附图标记为1020。在这些测试过程中，所述方向盘动力学控制激活至100％。
在图4中，示出了随着目标车辆的变化而变化具体地随着所述目标车辆的几何学的变化而变化的所述方向盘动力学控制的设计基准元素。
因此，在横轴上，示出了所述车辆的静态稳定性系数SSF(“Static StabilityFactor”)。该系数适用于单体宽敞型小车辆和四门轿车，并且有利于对于具有高翻转倾向的车辆的风险的管理。所述系数例如通过轮距宽度(与所述车辆的宽度有关)与所述车辆的重心高度之间的比值计算出。按照惯例，所述比值被除以二以得到SSF。
在横轴上，示出了从1至2变化的系数SSF。因此，对于值为1的情况，所述车辆的宽度等于该车辆的重心高度的两倍。对于SSF值为2的情况，所述车辆的宽度等于该车辆的重心高度的四倍。因此，越远离左侧朝向所述示意图的右侧移动，所考虑的车辆越失去翻转灵敏度和得到偏航动力学灵敏度。
在纵轴上，示出了随着所述车辆的SSF的变化而变化的所述方向盘动力学控制的激活百分比。对于从SSF值为1至SSF值为1.2(附图标记为2000的区域)的情况，对于根据实施例的这种车辆，同意强烈地激活所述方向盘动力学控制，并且按照惯例，所述激活值被确定成100％。然后对于SSF值在1.2至1.4之间(附图标记为2010的区域以及超出区域)的情况，所述激活强烈地减小，并且所述值从100％逐渐下降到20％。然后当SSF值在1.4至2之间(附图标记2020的区域)增加时，选择使所述值逐渐地下降，以及更缓慢地从20％下降至0％。在所述示意图上，在区域2010与2020之间的边界选择成对应于50％的激活值。
在图5中，示出了随着所述车辆的由车轮速度估计的水平速度的变化而变化的所述方向盘动力学控制的激活，对于方向盘的旋转速度是给定的以及恒定的情况。
对于在0至由制造商确定的第一速度v1之间的较低的水平速度(附图标记为3000的区域)的情况，所述方向盘动力学控制完全停用，使得施加在发动机120上的功率不变，所述功率由所述方向盘的旋转速度等效地表达。
然后，当车轮速度增加时，对于在由制造商确定的第一水平速度v1与由制造商确定的第二水平速度v2之间的速度(附图标记为3010的区域)的情况，所述控制逐渐激活。在所示的实施例中，所述逐渐的激活按照斜率线性地进行，该斜率根据客户用于所考虑车辆模型的使用制造知识来调节。提供给发动机120的电功率小于仅基于方向盘旋转速度提供的电功率。该电功率仅等效于所述方向盘的旋转速度的一部分(减小的那部分)。
在第二预先确定速度v2与第三预先确定速度v3(附图标记为3020的区域)之间，所述方向盘动力学控制保持激活并且具有恒定的幅度，使得提供给发动机120的电功率恒定。
最后，在第三预先确定速度v3与第四预先确定速度v4(附图标记为3030的区域)之间，所述方向盘动力学控制可重新逐渐地停用，例如按照斜率线性地停用，该斜率根据客户用于所考虑模型的已知使用确定。
对于超出第四预先确定速度v4的情况，所述方向盘动力学控制的激活比率可重新例如通过所述制造商的选择而完全停用(附图标记为3040的区域)。提供给发动机120的功率等于对应于所述方向盘的旋转速度的功率。该功率也可低于、等于或不同于从区域3000中获取的功率。
图3所示的曲线可根据所述车辆相对于地面的速度不同而采用不同的形式。同样地，图5所示的曲线可根据所述方向盘的旋转速度不同而采用不同的形式。该实施例使用具有两个输入项的表格，所述两个输入项是所述方向盘的旋转速度以及相对于道路的速度。所述表格中指示的值是提供给发动机的电功率值。
该功能的参与是自动的并且由斜率以及由所述功能的调节等级管理，这使得对于所述驾驶员来说是透明的。
该系统的特征在于，该系统仅需要对于电动辅助转向系统进行的软件演变而不需要硬件演变，例如安置新的传感器。该系统的特征还在于，该系统未侵入到驾驶员操控模式中，所述驾驶员操控模式可例如为稳定性控制系统(ESC)的演变。然而，所提出的解决方案具有在所提供的服务与所带来的安全性之间的优良折衷。所述解决方案对于所述驾驶员来说是透明的并且能够给所述驾驶员带来按照图3和图5所示的曲线参数操控所述方向盘动力学控制功能的较大可能性。
明确指出，所述方向盘动力学控制计算机150能够仅以独立于相对于地面的速度的方式在所述方向盘的旋转速度范围上激活所述功能和以独立于所述方向盘的旋转速度的方式在相对于地面的速度的范围上激活所述功能。
本发明并不限于所示的实施例，而是扩展到在权利要求的保护范围中的所有变型。尤其是，本发明可为使用电动控制转向系统(线控转向系统)的实施例。

Claims (4)

1.一种具有受操控转向系统的机动车辆的转向系统控制装置，所述装置包括获取所述车辆的转向系统的方向盘(100)的角速度的获取部件(130)，其特征在于，所述控制装置还包括获取表示所述车辆相对于地面的速度的值的获取部件(140)，并且还包括用于根据所述角速度以及根据所述表示所述车辆相对于地面的速度的值将所述车辆的转向系统的辅助电动机(120)的功率控制成由所述控制装置限定的值的部件(150)。
2.根据权利要求1所述的控制装置，用于控制所述电动机(120)的功率的部件(150)基于从具有两个输入项的功率限制表格提取的值调节所述功率，所述两个输入项是所述方向盘的旋转速度以及所述车辆相对于地面的速度。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置，所述控制装置构造用于根据所述角速度以及根据所述表示所述车辆相对于地面的速度的值逐渐地控制所述功率。
4.一种机动车辆，所述机动车辆包括根据权利要求1至3中任一项所述的转向系统控制装置。
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