CN111655566A - 在制动时通过动力转向进行轨迹偏移补偿的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于机动车辆的动力转向系统的方法，该方法将由计算机控制的用于补偿在该车辆制动时的车辆的轨迹偏移的扭矩传递给转向件，该方法在第一步骤(22)中根据在制动(20)时激活该方法的请求计算粗略转向扭矩(32)，其考虑了车辆的速度(30)、该车辆的偏航角(24)以及表示由转向件施加到转向轮(28)上的力的信号。

Description

在制动时通过动力转向进行轨迹偏移补偿的方法

技术领域

本发明涉及一种在机动车辆的制动期间通过该车辆的动力转向系统补偿路线偏移的办法，以及一种包括实施这种补偿方法的装置的动力转向系统。

背景技术

一些机动车辆包括由计算器控制的动力转向系统，该动力转向系统包括在使车辆转向时产生力或扭矩的马达，其取决于由传感器测量的由驾驶员施加在方向盘上的驾驶员所意图的扭矩，以便提供转向轮的枢转所需的力的一部分。

特别的，动力转向系统可以包括由计算器控制的一个或更多个电动马达，从而生成可以以不同方式施加在转向柱或转向箱上的马达扭矩。

此外，在车辆的制动期间，由于车辆的不对称性，这种制动可能产生力，该力倾向于在一侧或另一侧造成车辆的偏移。

特别地，由于每个车轮的制动系统的操作上的不同，或者施加在其上的控制压力的不同，车轮的制动能力在车辆的两侧上可能略有不同。

由于制造的分散性，底盘的几何形状或包括弹簧和减震器的悬架系统的操作可能在车辆的一侧和另一侧上也有细小的偏差。

车辆的质量和该车辆装载的质量也可能具有不同的分布，特别是在该车辆的一侧上有一个驾驶员，或者乘客没有装载在另一侧的情况下。

车辆的制动期间中的偏移还取决于所使用的前部底盘和后部底盘的类型，一些几何形状的底盘对这些偏移比其它形状的底盘更敏感。

这些不同原因可能导致车辆在制动期间的偏移，所述偏移通常会在突然制动或高速制动时增大。特别地，高速(例如高于100km/h的速度)时的紧急制动可能会导致车辆的偏移，所述偏移通过产生一种丧失转向准确性和丧失安全感的感觉而使驾驶员受到惊吓。

驾驶员然后应该在方向盘上施加力来矫正路线，这会增加不适的压力，尤其是在紧急情况下。

发明内容

本发明尤其旨在避免现有技术的这些缺点。

为此，本发明提供了一种用于机动车辆的动力转向系统的方法，该方法在转向件上生成由计算器控制的扭矩，以用于在所述车辆的制动期间补偿车辆的路线的偏移，该方法表征为，从在制动期间激活所述方法的请求开始，在第一步骤中，所述方法考虑所述车辆的速度、所述车辆的偏航速率以及表示由所述转向件施加在转向轮上的力的信号来计算原始矫正扭矩。

这种补偿方法的一个优点在于，以简单且经济的方式，在不增加车辆中任何装备的情况下，使用可获得的信号，第一步骤通过考虑偏航速率和由转向轮施加在转向箱上的力的变化，来推导出路线偏移的大小和所需的原始矫正扭矩。

第二步骤允许通过在错误方向上施加的矫正来避免偏移现象的放大，以保护该原始矫正扭矩。由动力转向件至少部分地抵抗路线偏移所产生的力是自动获得的，这使驾驶员安心并提高安全性。

根据本发明的补偿方法可以进一步包括一个或更多个以下特征，这些特征可以组合在一起。

有利地，激活请求使用包括关于所述车辆的操作的信息的源自所述车辆的车载网络的外部信号和所述动力转向系统的内部的信号来建立所述激活请求。

有利地，所述第一步骤由第一映射建立了取决于由所述转向件施加的力的第一矫正扭矩，以便减小该施加的力。

有利地，第一步骤由第二映射建立了取决于偏航速率的第二矫正扭矩。

有利地，偏航速率被滤波以便削弱一些频率。

有利地，所述第一步骤由第三映射建立了取决于所述偏航速率的导数的第三矫正扭矩，以便减小所述偏航速率的导数。

在这种情况下，有利地，在使用所述方法进行第三映射之前，所述方法对偏航速率的导数执行滤波。通过这种滤波，消除了该信号中的一些不期望的频率。

有利地，所述方法考虑了车辆的速度以建立第一矫正扭矩、第二矫正扭矩和第三矫正扭矩。这种考虑允许建立取决于车辆的速度的变化的动态矫正。

有利地，原始矫正扭矩通过系数来加权，所述系数取决于从激活请求起所度过的时间段。该系数在0和1之间变化。

以这种方式，所述方法允许设定施加补偿方法的时间段。事实上，在偏移现象持续超过2或3秒的情况下，所述方法可优选地逐渐停用功能，以便不干扰驾驶员。

更具体地，与制动相关的偏移现象，其可能仅持续有限的时间，因为在发生100km/h的强制动的情况下，车辆速度在制动的2秒之后变成约30km/h，并且车辆在制动的约3秒之后停止。由于路线偏移现象在低车辆速度时并不危险，所以出于与驾驶员所感知的驾驶的品质有关的原因，可优选的是限制补偿方法的动作。

有利地，在第二步骤中，所述方法通过向原始矫正扭矩设定极限而计算出了由动力转向系统施加的安全矫正扭矩。

在这种情况下，有利地，所述安全矫正扭矩通过向所述原始矫正扭矩设定上限和下限来建立，所述上限和下限每个取决于由所述转向件施加的力的信号的电平和符号。

此外，有利地，所述上限或下限每个包括在与由所述转向件施加的力的方向相反的方向上的用于矫正扭矩的特定数值电平，以及在相同方向上的低于用于矫正扭矩的所述特定数值电平的数值电平。以这种方式，避免了使所述偏移放大的相同方向上的强矫正。

本发明的另一个目标是一种用于机动车辆的动力转向系统，其包括实施包括前述特征中任一项的补偿方法的装置。

附图说明

参考附图，阅读下文作为示例提供的描述，将更好地理解本发明并且其它特点和优点将变得更加清楚。

图1示出了实施根据本发明的实施补偿方法的机动车辆转向件的示意图。

图2是展示该补偿方法的操作的框图。

图3是展示作为由转向件所施加力的函数的原始矫正扭矩的多条曲线的映射；并且，

图4展示出了该方法的第二步骤的操作原理。

具体实施方式

图1展示出了转向箱2，其包括横向设置在车辆中的齿条，该转向箱的每个端部通过拉杆4连接至前轮毂6，以便使其枢转，从而确保车辆的转向。

配备有由驾驶员操纵的方向盘8的转向柱(该转向柱连接至箱2)包括用于感测由驾驶员施加在所述柱上的力的传感器10，其构成用于测量驾驶员的意图的装置。

电驱动件12包括在转向箱2上产生辅助扭矩的电马达，所述辅助扭矩加到由驾驶员在方向盘8上产生的力。替代地，电驱动件12可以包括并行工作的多个独立驱动系统，以便在这些驱动件中的一个发生失效的情况下实现一定冗余来确保安全。

计算器16接收由力传感器10输出的信号以及关于车辆14的操作的不同信息，以建立传递至电驱动件12的扭矩设定点，以便将该辅助扭矩施加在转向箱2上。

反过来，计算器16通过由此执行的不同测量结果来计算表示由转向件2施加在转向轮6上的力的信号，该信号由此被用于建立电驱动件12的扭矩设定点。

图2展示出了在初始步骤20中，在进行制动期间用于估计路线偏移的功能，其导致构建了用于激活补偿方法的请求的信号。特别地，路线偏移估计功能使用传递关于所述车辆的操作的不同信息的源自所述车辆的车载网络的外部信号和动力转向件的内部的信号。

特别地，路线偏移的估计可以通过检测高的车辆速度和强制动来建立，路线偏移的估计例如通过施加在车轮的制动器上的制动扭矩或者通过由惯性单元指示的强的负纵向加速度来测量。偏移估计还可以通过来自车辆的稳定控制功能(称为《ESP》，表示《电子稳定程序》)的信号来提供。

在这种情况下，存在路线偏移的显著风险，并且偏移估计功能向矫正扭矩计算功能18发送处于电平1的信号，请求其计算路线矫正。

在第一步骤22中，矫正扭矩计算功能18执行由转向件28施加的力的信号的接收和对应于车辆相对于竖直轴线的旋转速度的车辆的偏航速率24的信号的接收，其由惯性单元提供，所述惯性单元尤其被设置成用于车辆的稳定控制功能的操作，并且所述矫正扭矩计算功能随后执行该偏航速率的导数26的计算。应该注意的是，偏航速率取决于转向轮的倾斜以及车辆的线速度。

有利地，原始偏航速率被滤波以衰减一些频率。

之后，第一步骤22包括根据由转向件28施加的力计算第一矫正扭矩，根据车辆的偏航速率24计算第二矫正扭矩，并且根据该偏航速率的导数计算第三矫正扭矩。这三个计算的扭矩相加以便形成原始矫正扭矩32。

取决于由转向件28施加的力的矫正扭矩通过取决于该力信号的第一映射来计算，所述力信号可以包括例如根据车辆的速度的设定，以最佳地调节该矫正扭矩。

在直线中，由转向件28施加的力为零，从而实现由驾驶员通过保持方向盘进行补偿的偏移，该偏移通过该力的上升来检测，取决于该力的矫正扭矩将趋向于减小以辅助驾驶员。

图3展示了映射，其包括作为由转向件28所施加的力的函数的三条曲线62、64、66，所述曲线提供了取决于该力60的矫正扭矩。

第一曲线62在达到转向力阈值之前不提供矫正扭矩，并且然后在矫正中快速上升，其在之后稳定在稍微增加的数值处。第二曲线64提供了直接与转向力成正比的矫正扭矩。第三曲线66提供了在转向力28的起始处具有竖直切线的矫正扭矩，并且然后提供了逐渐减小直至截止于稍微增加的数值的斜率。

对于第一曲线62，在由转向件28施加的力有一些上升之后，我们获得了延迟矫正；对于第二曲线64，获得了即时成比例矫正；对于第三曲线66，获得了从该力的开始时显著地开始的早期矫正。这些不同曲线展示出了变得越来越侵入性的矫正。

取决于偏航速率的矫正扭矩通过取决于该偏航速率信号的第二映射来计算。由导数计算26提供的偏航速率24的导数被滤波，以便削弱一些频率并且获得在第三映射中使用的信号，所述第三映射提供了取决于该导数的矫正扭矩。

如果路线偏移没有被取决于由转向件28施加的力的矫正扭矩完全补偿，那么就获得了增加的偏航速率24，从而使取决于该偏航速率的第二矫正扭矩精确化。

偏移补偿可以依次操作，在这种情况下，应该通过矫正该速率的变化来维持恒定的偏航速率。

偏航速率的导数26检测偏航速率24的变化，考虑该变化允许通过限制该偏航速率的变化来稳定车辆。以这种方式，我们试图维持恒定的偏航速率24。

特别地，在原始矫正扭矩32上以总体的方式或者在这些矫正扭矩中的每一个上以独立的方式，可以根据车辆的速度调节不同的矫正扭矩。这些调节允许获得适于车辆的每种速度的原始矫正扭矩32，因为制动期间车辆偏移现象的严重性随着该速度增加。

考虑车辆的速度还允许在制动期间以动态方式减小原始矫正扭矩。制动期间减低的速度减小了车辆的偏移的大小，动态矫正考虑了该减小，以便减小该矫正并避免对驾驶员过于侵入性的偏移补偿。

原始矫正扭矩通过系数23来加权重，所述系数取决于自激活请求起所度过的时间段。该系数在0和1之间变化。

第二步骤34包括接收原始矫正扭矩32以及由转向件28施加的力的信号，以建立安全矫正扭矩36。

安全矫正扭矩36的符号必须赋予与偏移的方向相反的力以矫正偏移，以便避免该矫正扭矩使偏移现象放大。

取决于由转向件28施加的力的信号，图4在水平轴(包括定向为向右的正方向)上展示出了形成原始矫正扭矩32的饱和度(包括定向为向上的正方向)的上限40和下限42。这两个正方向在相同的方向上适用于车辆。

上限40和下限42两者相对于曲线的中心点O对称。

关于对正数值定范围的上限40，当由转向件28施加的力为负时，或者稍微低于第一阈值44a为正时，该上限处于高正向电平48a。在第一阈值44a和靠近的第二阈值46a之间，上限40线性降低，并且然后，超过该第二阈值时，该上限处于低正向电平50a。

对称地，关于对负数值定范围的下限42，当由转向件28施加的力为正时，或者稍微高于第一阈值44b为负时，该下限为高负向电平48b。在第一阈值44b和靠近的第二阈值46b之间，下限42线性增加，并且然后，低于该第二阈值时，该下限处于低负向电平50b。

以这种方式，当安全矫正扭矩处于与由转向件28施加的力相反的方向时，确保安全矫正扭矩36具有被高电平48a、48b饱和的值，或者当安全矫正扭矩处于相同的方向时，确保安全矫正扭矩具有被低电平50a、50b饱和的值，这避免了会显著放大路线偏移的误差。

通过使用车辆中存在的部件和传感器，仅利用一些软件插件，我们就以可靠且经济的方式获得了路线偏移补偿，这保障了驾驶安全并让驾驶员放心。

Claims (13)

1.一种用于机动车辆的动力转向系统的方法，该方法在转向件(2)上生成由计算器(16)控制的扭矩，以用于在所述车辆的制动期间补偿车辆的路线的偏移，其特征在于，从在制动期间激活所述方法的请求(20)开始，在第一步骤(22)中，所述方法考虑所述车辆的速度(30)、所述车辆的偏航速率(24)以及表示由所述转向件施加在转向轮(28)上的力的信号来计算原始矫正扭矩(32)。

2.根据权利要求1所述的补偿方法，其特征在于，所述方法的激活请求(20)使用包括关于所述车辆的操作的信息的源自所述车辆的车载网络的外部信号和所述动力转向系统的内部的信号来建立所述激活请求。

3.根据权利要求1或2所述的补偿方法，其特征在于，所述第一步骤(22)由第一映射建立了取决于由所述转向件(28)施加的力的第一矫正扭矩，以便减小该施加的力。

4.根据前述权利要求中任一项所述的补偿方法，其特征在于，所述第一步骤(22)由第二映射建立了取决于所述偏航速率(24)的第二矫正扭矩。

5.根据权利要求4所述的补偿方法，其特征在于，所述偏航速率(24)被滤波以便削弱一些频率。

6.根据权利要求4或5所述的补偿方法，其特征在于，所述第一步骤由第三映射建立了取决于所述偏航速率的导数(26)的第三矫正扭矩以便减小所述偏航速率的导数。

7.根据权利要求6所述的补偿方法，其特征在于，在使用所述方法以进行所述第三映射之前，所述方法执行对所述偏航速率的导数(26)的滤波。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的补偿方法，其特征在于，所述方法考虑所述车辆的速度(30)以建立所述第一矫正扭矩、第二矫正扭矩和第三矫正扭矩。

9.根据前述权利要求中任一项所述的补偿方法，其特征在于，所述原始矫正扭矩(32)由取决于从所述激活请求起所度过的时间段的系数(23)来加权。

10.根据前述权利要求中任一项所述的补偿方法，其特征在于，在第二步骤(34)中，所述方法通过向所述原始矫正扭矩(32)设定极限来计算由所述动力转向系统施加的安全矫正扭矩(36)。

11.根据权利要求10所述的补偿方法，其特征在于，所述安全矫正扭矩(36)通过对所述原始矫正扭矩(32)设定上限(40)和下限(42)来建立，所述上限和下限中的每个取决于由所述转向件(28)施加的力的信号的电平和符号。

12.根据权利要求11所述的补偿方法，其特征在于，所述上限(40)或下限(42)每个包括在与由所述转向件(28)施加的力的方向相反的方向上的用于矫正扭矩的特定数值电平(48a，48b)，以及在相同方向上的低于用于矫正扭矩的所述特定数值电平(48a，48b)的数值电平(50a，50b)。

13.一种用于机动车辆的动力转向系统，其特征在于，所述动力转向系统包括实施根据前述权利要求中任一项所述的补偿方法的装置。

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