CN111989250B - 用于对包括有用于达到安全等级的限制器的线控转向系统进行控制的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于控制机动车辆的线控转向系统的方法，所述线控转向系统包括：作用在转向轮上并根据驾驶员的转向要求进行电子控制的转向致动器(3)；将道路的反作用力传递至方向盘的反馈致动器(2)；以及控制反馈致动器(2)的控制单元(5)，其中，提供了以下用于计算马达转矩(TFBA)的方法步骤：确定基本马达转矩(T基本)；提供作为转向功能的第一子组(8)的一部分的至少一个转向功能(9、10、11)；在第一限制器(13)中对所述至少一个转向功能(9、10、11)的输出值进行限制以达到预定的安全等级；借助于求和元件(19)中的所述至少一个转向功能的经限制的输出值来适应性调整基本马达转矩(T基本)；用通过求和元件(19)输出的作为结果的马达转矩(TFBA)致动反馈致动器(2)。

Description

用于对包括有用于达到安全等级的限制器的线控转向系统进 行控制的方法
技术领域
本发明涉及线控转向系统进行控制的方法，并且涉及线控转向系统。
背景技术
在线控转向系统中，转向轮的位置不与转向输入装置、例如方向盘直接联接。方向盘与转向轮之间的连接使用电信号。驾驶员的转向要求是通过转向角传感器发起的，并根据驾驶员的转向要求使用转向致动器来进行对转向轮的位置的控制。未提供与车轮的机械连接，因此在激活方向盘后不会向驾驶员提供直接的力反馈。然而，提供了相应地适配性反馈、例如在停车期间或在直线行驶期间的适配性反馈、在与车辆的反作用力适配并且根据车辆制造商而不同的转向转矩被期望作为力反馈的情况下的适配性反馈。当发生转弯时，反作用力作为作用在转向器上的横向力，反馈致动器以与转向方向相反的转矩形式对该横向力进行模拟。驾驶员会因此而感受预定义的转向感。为了模拟线控转向操作期间方向盘在道路上的作用力，有必要在方向盘或转向柱上提供反馈致动器(FBA)，该反馈致动器(FBA)会根据所需的反作用在转向手柄上产生转向感。所述转向感的提供对于车辆的可靠和安全控制的安全性至关重要。
发明内容
本发明的目的是提出下述改进的方法：该方法用于安全地提供用于机动车辆的线控转向系统的反馈致动器的转向感。
该目的通过本发明的用于机动车辆的线控转向系统进行控制的方法以及用于机动车的线控转向系统来实现。
因此，提供了用于控制机动车辆的线控转向系统的方法，线控转向系统包括：作用在转向轮上并根据驾驶员的转向要求进行电子控制的转向致动器；将道路的反作用力传递至方向盘的反馈致动器；以及控制反馈致动器的控制单元，其中，该方法包括以下用于计算马达转矩的方法步骤：
确定取决于驾驶状态以及位置的基本马达转矩；
提供作为转向功能的第一子组的一部分的至少一个转向功能；
在第一限制器中对所述至少一个转向功能的输出值进行限制以达到预定的安全等级；
借助于求和元件中的至少一个转向功能的经限制的输出值来适应性调整基本马达转矩；
用通过求和元件输出的作为结果的马达转矩致动反馈致动器。
该方法能够以某种方式确保由至少一个转向功能计算出的值使得马达转矩或复位转矩是安全的。在这种情况下，术语“安全”应理解为在自转向过程的范围内，反馈致动器不会被锁定或不会使转向手柄产生不期望的运动。
至少一个转向功能优选地具有用于提供转向阻尼、转向迟滞、以及/或者用于将方向盘复位至中心的转向功能。这些转向功能形成了常规机电转向系统的转向感。
有利的是，第一限制器根据选自包括下述各项参数的组中的至少一个参数来限制至少一个转向功能的输出值：车辆速度、反馈致动器的马达的角速度、由驾驶员在方向盘处施加的转矩、以及方向盘转向角。为此，限制器优选为相关参数的每个值存储最大允许的马达转矩。
然而，也可以这样进行设置，限制器将所述至少一个转向功能的输出值限制为经限制的基本马达转矩，其中，通过将上限值和下限值应用于基本马达转矩来计算经限制的基本马达转矩。在这种情况下优选地，根据车辆速度来计算上限值和下限值。
在提供了至少两个转向功能的情况下，这些转向功能的输出值未达到所规定的安全等级，则在将这些值在第一限制器中进行限制之前，将这些值结合到第一求和元件中。
还可以为转向功能的第二子组提供至少一个转向功能，其输出值被输入到求和元件中，以用于适应性调整基本马达转矩。如果此转向功能确定的输出值的安全等级过低，则可以提供另一限制器。
该目的还通过用于机动车辆的线控转向系统实现，该线控转向系统包括：作用在转向轮上并根据驾驶员的转向要求进行电子控制的转向致动器；将道路上的反作用力传递至方向盘的反馈致动器；以及控制反馈致动器的控制单元，其中，控制单元构造成执行前述的方法。
附图说明
下面参照附图更详细地说明本发明的两个优选实施方式。在附图中，相同或作用相同的部件由相同的附图标记表示。在附图中：
图1示出了线控转向系统的控制过程的框图；
图2示出了用于致动反馈致动器的马达转矩的创造性计算的框图；以及
图3示出了用于致动反馈致动器的马达转矩的第二创造性计算的框图。
具体实施方式
图1示出了线控转向系统的框图。安装在转向轴上的旋转角度传感器对通过使方向盘旋转而施加的驾驶员转向转矩T驾驶员进行感测。驾驶员转向转矩T驾驶员经由信号线1传递至反馈致动器2，该反馈致动器2用以将来自车道的反作用力传递至方向盘并且/或者用以表示转向力，从而为驾驶员提供有关车辆的转向行为以及驾驶行为的反馈。反馈致动器2根据旋转角传感器的信号以及其他输入变量、比如说例如车辆速度、横摆率等而经由信号线4来致动电转向致动器3，该转向致动器3控制转向轮的位置。转向致动器3经由转向齿条式转向齿轮和横拉杆以及其他部件间接地作用在转向轮上。转向系统的反馈特性通常借助于转向齿条力F载荷来确定，该力F载荷从经由底盘连接至车轮的横拉杆作用在转向齿条上。转向齿条力F载荷受到当前横向引导力的决定性影响。因此，当前转向齿条力F载荷中的很大一部分对应于横向加速度。然而，转向齿条力F载荷不仅由驾驶过弯时产生的横向力确定，而且当前行驶状况的多个其他变量也会影响转向齿条力F载荷。道路状况(不平整、腐烂、摩擦系数)就是这种其他变量的示例。
如图2所示，控制单元5计算提供转向感所需的马达转矩TFBA。马达转矩TFBA产生复位转矩，该复位转矩存在于方向盘处并抵消由驾驶员施加的转向感。
在这种情况下使用多种转向功能。马达转矩TFBA的计算基本上分为两个主要部分。在第一部分6中，基于旋转角α和车辆速度v确定基本马达转矩T基本。在计算中可以包括其他变量、比如说例如车辆的转向角和横向加速度。为此目的而提供并且取决于转向速度和车辆速度的基本曲线始终提供安全的基本马达转矩T基本，从而在方向盘处产生基本的转向感。
在第二部分7中，使用了多种转向功能来适配基本的转向感。为了给驾驶员提供线控转向系统中的常规转向感，在第一子组8中，提供了转向系统的用于提供阻尼的转向功能9，该转向功能对剧烈或突然的转向反作用和转向运动进行阻尼。另外，第一子组8优选地包括转向功能10，该转向功能10提供确定转向摩擦的转向迟滞(转向转矩-转向角)。在第一子组8中，可以提供另外的转向功能11，例如用于将方向盘复位到中心的功能等。第一子组8的转向功能的输出值被馈送至第一求和元件12。由于输出值不具有所需的安全等级，因此第一求和元件12的输出信号在第一限制器13中受到限制，以便达到所需的安全等级。在此，第一限制器13可以根据以下参数来限制第一求和元件12的输出信号：车辆速度、马达的角速度、驾驶员在方向盘处施加的转矩和/或方向盘角度。在此示出了根据车辆速度v进行的限制过程。第一限制器13由此确保由第一求和元件12施加的马达转矩在可允许的范围内，并且不可控制的马达转矩请求不会被传递到反馈致动器。为此，第一限制器13具有用于先前列出的参数的相应值的最大允许马达转矩。提供了取决于车辆速度的马达转矩限制。这些值可以是具有所需安全级别的测量值或估计值。借助于反馈致动器的最大允许复位转矩在方向盘上定义最大允许马达转矩。
此外，包含阻尼功能和限制器的第二子组14设置有转向功能15、16，转向功能15、16的输出值被组合在第二求和元件17中并且由第二限制器18限制。该第二限制器18根据车辆速度v和马达的角速度ω进行限制。
第三求和元件19将基本马达转矩T基本与第一限制器13的第一输出马达转矩和第二限制器18的第二输出马达转矩组合。还可以提供已经满足需求的安全等级并且还输入到第三求和元件19中的其他转向功能。第三求和元件19的输出信号是作为结果的马达转矩TFBA，其用于致动反馈致动器。
图3示出了本发明的第二实施方式，其中，与上述图2中的实施方式成对比地，进行了具有上限值和下限值的极限值计算。在此，极限值的计算在极限值计算单元20中根据车辆速度v进行。在计算单元21中，基本马达转矩T基本被限制为经计算的极限值。经限制的基本马达转矩T基本，限制被传递至第一限制器13，从而后者将第一子组8的信号限制为经限制的基本马达转矩T基本，限制。然后，将第一限制器13和第二限制器18的输出值以及最初计算出的基本马达转矩T基本输入到第三求和元件19中。因此可以确保，用于致动马达的作为结果的马达转矩具有所需的安全等级。

Claims (7)

1.一种用于控制机动车辆的线控转向系统的方法，所述线控转向系统包括：作用在转向轮上并根据驾驶员的转向要求进行电子控制的转向致动器(3)；将道路的反作用力传递至方向盘的反馈致动器(2)；以及控制所述反馈致动器(2)的控制单元(5)，其特征在于，提供了以下用于计算马达转矩(TFBA)的方法步骤，所述马达转矩(TFBA)用于驱动所述反馈致动器(2)的马达：
·确定取决于驾驶状态以及位置的基本马达转矩(T基本)；
·提供作为转向功能的第一子组(8)的一部分的至少一个转向功能(9、10、11)；
·在第一限制器(13)中对所述至少一个转向功能(9、10、11)的输出值进行限制以达到预定的安全等级；
·求和元件(19)将所述基本马达转矩(T基本)与所述第一限制器(13)的至少一个经限制的输出值组合来适应性调整所述基本马达转矩(T基本)以获得作为结果的马达转矩(TFBA)；
·用通过所述求和元件(19)输出的作为结果的马达转矩(TFBA)致动所述反馈致动器(2)；
所述至少一个转向功能(9、10、11)具有用于提供转向阻尼、转向迟滞、以及/或者用于将方向盘复位至中心的转向功能；所述第一限制器(13)根据选自包括下述各项参数的组中的至少一个参数来限制所述至少一个转向功能(9、10、11)的输出值：车辆速度(v)、所述反馈致动器的马达的角速度(ω)、由驾驶员在所述方向盘处施加的转矩、以及方向盘转向角(α)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于相关的所述参数的每个值，所述第一限制器(13)具有最大允许马达转矩。
3.根据前述权利要求1至2中的一项所述的方法，其特征在于，所述第一限制器(13)将所述至少一个转向功能(9、10、11)的输出值限制为经限制的基本马达转矩(T基本，限制)，其中，通过将上限值和下限值应用于所述基本马达转矩(T基本)来计算所述经限制的基本马达转矩(T基本，限制)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述上限值和所述下限值是根据车辆速度(v)来计算的。
5.根据前述权利要求1-2中的任一项所述的方法，其特征在于，提供至少两个转向功能(9、10、11)，在第一求和元件(12)的输出值在所述第一限制器(13)中被限制之前，所述至少两个转向功能(9、10、11)的输出值被组合在所述第一求和元件(12)中。
6.根据前述权利要求1-2中的任一项所述的方法，其特征在于，所述转向功能的第二子组(14)设置有至少一个转向功能(15、16)，所述至少一个转向功能(15、16)的输出值被输入到所述求和元件(19)中以用于适应性调整所述基本马达转矩(T基本)。
7.一种用于机动车辆的线控转向系统，所述线控转向系统包括：作用在转向轮上并根据驾驶员的转向要求进行电子控制的转向致动器(3)；将道路上的反作用力传递至方向盘的反馈致动器(2)；以及控制所述反馈致动器(2)的控制单元(5)，其特征在于，所述控制单元(5)构造成执行如前述权利要求1至6中的任一项所述的方法。
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