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通過監測由轉向助力電動機提供的扭矩的轉向回正的檢測方法以及應用所述方法評估摩擦與流程

2023-06-03 00:58:12


本發明涉及用於管理動力轉向裝備車輛的方法的一般領域,並且特別是機動車輛。

它更特別地涉及考慮到動力轉向機構中的摩擦力。



背景技術:

在一些動力轉向系統管理方法中,更普遍地在用於控制車輛路徑的某些方法中,檢測轉向回正可能是有用的,或者甚至是必不可少的,也就是說方向盤在車輛駕駛員的作用下的旋轉方向的改變。

為了這個目的,有可能監測方向盤的旋轉角速度,以便檢測所述旋轉速度的符號改變。

然而,為了允許通過這樣的方法足夠可靠地檢測轉向回正,並且更特別是為了防止例如由方向盤的輕微振蕩引起的「誤報」產生,有必要確保由所述方向盤形成的角位移振幅,在兩個相反的旋轉方向中的每一個上,接近轉向回正點的那個角位移振幅比一些預定的、相對較高的檢測閾值大。

但是,方向盤為了達到並越過這樣的檢測閾值而所需要的時間可能相當長,這往往限制了用於檢測所述轉向回正的方法的精確度和反應性。

此外,需要了解方向盤的角速度,例如從所述方向盤的角位置測量,在某些情況下可強制增加專用傳感器,這增加了轉向系統的尺寸和重量以及用於其製造的成本。



技術實現要素:

分配給本發明的目的因此旨在克服上述缺點,並提供一種新的動力轉向系統管理方法,既簡單又實施起來便宜,這使得能快速且可靠的檢測轉向回正。

分配給本發明的目的是通過一種用於管理動力轉向系統的方法的手段來達到的,所述動力轉向系統包括至少一個旨在輸出輔助力的輔助馬達,所述方法的特徵在於它包括轉向回正檢測步驟(a),在該步驟中獲取稱為「馬達扭矩信號」的信號,其代表通過輔助馬達輸出的輔助力,然後評估所述馬達扭矩信號的時間導數,然後將所述馬達扭矩信號的時間導數與預定的變化閾值進行比較以檢測導數峰值,導數峰值大於所述預定的變化閾值,指示所述動力轉向系統的轉向方向的反轉。

有利的是,代表由輔助馬達提供的輔助力的信號監測,例如對應於施加給所述輔助馬達的轉矩設定值或對應於由所述輔助馬達的軸施加在轉向機構上的扭矩的實際測量值的信號監測,更具體地是由這樣的信號的時間導數所採取的瞬時值的監測,使得能夠快速而可靠地檢測任何轉向回正,無論限制性檢測閾值的使用是否與方向盤的角位移的振幅相關。

事實上,發明人已經發現,在轉向回正的過程中,也就是說當駕駛員連續地左轉,然後右轉(或反之亦然),會觀察到通過輔助馬達輸出的輔助(扭矩)力非常快、幾乎是瞬時降低(絕對值),其中所述降低導致代表所述輔助(扭矩)力的信號的時間導數的峰值。

輔助力的高振幅的這種突然變化由如下的事實造成:當操作轉向系統,更具體的是輔助馬達時,當在轉向構件的位移(局部)極值時(也就是說當經歷轉向回正時),從輔助馬達輔助在第一方向(例如向左)上的轉向操作的第一輔助狀態過渡到馬達輔助在第二相反方向(在上述的例子中向右)上的轉向操作的第二輔助狀態,必然會觀察到轉向構件的位移方向的切換(反轉)。

現在,實際上,由於與轉向機構的內摩擦的阻抗力,這往往與轉向操作相反,其符號與轉向構件的位移符號(更具體地是與位移速度的符號)相反。

總而言之,就其本身而言,該輔助力具有驅動功能,也就是說所述的輔助力往往由司機根據需要在考慮轉向的方向上驅動轉向構件移位,抵抗該阻抗力,包括由於內摩擦的力。

在任何情況下,轉向角的操作方向的切換,以及因此轉向構件的位移方向的切換,一方面幾乎同時導致第一阻力分量的消失,歸因於摩擦,其在轉向回正之前在第一方向(按照慣例向左)上反抗轉向構件的移位,並且在另一方面出現了新的(第二)阻抗力分量,也歸因於摩擦,但在符號上與第一阻力分量相反,並且這次在轉向回正之後在與第一方向相反的第二方向(向右)上反抗轉向構件的位移。

摩擦的存在,更特別是當反轉所述轉向方向時摩擦的作用方向的反轉導致滯後現象,該滯後現象在轉向方向的反轉期間體現為阻抗力的降低(絕對值),因此體現為輔助力的降低,該輔助力由輔助馬達輸出以反抗(並克服)所述阻抗力。

實際上,所述降低更精確地對應於第一阻力分量(第一摩擦力分量)和上述第二阻力分量(第二摩擦力分量)的累加(代數積累,通過考慮相反的符號)。

馬達扭矩信號的時間導數的計算因此有利地允許突出歸因於轉向回正的所述馬扭矩信號的任何快速降低,因此檢測所述轉向回正。

也將有利地注意,馬達扭矩信號的時間導數的監測,除了提供轉向回正的快速檢測之外、方便濾波操作使得消除由於影響馬達扭矩信號質量的噪音的誤報風險,如將在下文中詳述的。

最後,馬達扭矩信號有利地構成系統可用的信號,,並且該信號可很容易地利用在全部動力轉向系統中,例如以設定點的形式,設定點由輔助定律發展並應用到輔助馬達上,從而簡化本發明的實施。

附圖說明

通過閱讀下面的描述以及使用由純粹說明性和非限制性的方式提供的附圖,本發明的其它目的、特徵和優點將進一步詳細地呈現,其中:

圖1以時序圖示出了方向盤的角位置的演變(或等價地,通過考慮驅動機構的減速比,輔助馬達的軸的角位置的演變)以及在一些連續的轉向回正過程中的馬達扭矩信號的演變。

圖2以時序圖示出了由圖1的馬達扭矩信號的時間導數所採取的值。

圖3是根據時序圖示出了在由轉向回正導致的扭矩下降(絕對值)的時刻,表示圖1的扭矩信號的曲線的放大視圖。

圖4以方框圖示出了根據本發明的方法操作。

具體實施方式

本發明涉及一種用於管理動力轉向系統1的方法。

所述動力轉向系統1包括至少一個輔助馬達2,目的是輸出輔助力C輔助。

能夠無差別地考慮任何類型的輔助馬達2,更特別是任何類型的雙向輔助馬達。

特別的,本發明可應用於旋轉輔助馬達2,用於施加扭矩型輔助力C輔助,以及應用於線性輔助馬達2,用於施加牽引型或壓縮型輔助力C輔助。

此外,所述輔助馬達2例如可以是液壓的,或者優選是電動的(使用電動馬達,使得特別更容易植入和執行所述馬達,以及產生和管理該有用信號)。

在特別優選的方式中,所述輔助馬達2將是旋轉型馬達,例如是「無刷」型。

另外,以公知的方式(但未示出),動力轉向系統1優選地包括方向盤,通過它車輛駕駛員可旋轉驅動轉向柱,轉向柱通過小齒輪接合滑動地安裝在轉向套管內的轉向齒條,該轉向套管固定於車輛的底盤上。

該轉向齒條的端部優選地分別連接到偏航可操縱短軸上,短軸上安裝有車輛的轉向(並且優選為驅動)輪,以便齒條在套管內的平移位移引起所述轉向輪的轉向角改變(也就是說偏航方向)。

輔助馬達2可接合轉向柱,例如通過蝸輪蝸杆減速器,或甚至通過滾珠螺杆式驅動機構或經由與轉向柱的小齒輪分開的驅動小齒輪直接接合轉向齒條(從而形成所謂的「雙齒輪機構」的轉向機構)。

如圖4所示,應用到輔助馬達2的力設定值(或更優選為扭矩設定值)CMOT,以使所述馬達幫助駕駛員操縱轉向系統1,取決於存儲在計算器(這裡是輔助定律3的應用模塊)的非易失性存儲器中的預定的輔助定律,其中所述輔助定律可根據各種參數調整所述力設定值CMOT,例如由駕駛員對方向盤施加的方向盤扭矩C方向盤、車輛(縱向)速度V車輛、方向盤的角位置θ方向盤等。

根據本發明,該方法包括轉向回正檢測步驟(a)。

該轉向回正檢測步驟(a)允許檢測轉向回正4,也就是說方向的變化,該方向是車輛駕駛員(主動地)致動方向盤,其中該變化的目的在於並具有從向左的轉向位置切換到向右的轉向位置的效果,其中向左是駕駛員施加力拉動方向盤向左,其中向右是駕駛員施加力拉動方向盤向右,或反之亦然。

這樣連續的轉向回正4在圖1中清楚可見,其中虛線曲線示出了隨方向盤的角位置θ方向盤的時間的演變,從而使得當駕駛員連續地操縱方向盤向右,然後向左,然後再次向右等,出現了所述方向盤的旋轉方向的交替(這解釋為本文所代表的方向盤角位置的曲線具有類似於正弦曲線的形狀)。

應當指出的是,在圖1的優選實施例中,代表轉向角配置的方向盤的角位置θ方向盤實際上是以等效的方式根據輔助馬達2的軸5的角位置表示。

事實上,代表轉向角的空間配置的任何位置測量,以及因此方向盤的角位置可適於本發明的說明和實施目的。

在這種情況下,連接輔助馬達的軸5與方向盤的運動聯動的機械減速比,建立了馬達的軸的角位置和方向盤的角位置之間的關係。

在圖1的實施例中,減速比約為26,並且放在縱坐標上的角度刻度對應於驅動軸的機械千度(103度),驅動軸向後和向前運動大約在-3600度(驅動軸角的)和3600度(驅動軸角的)之間交替變化,其對應於方向盤的角位移約+/-139度。

還將注意的是,以公知的方式,所述輔助馬達2的軸5的角位置可由「解析器」型的相對位置傳感器來提供,在此有利地與輔助馬達2串聯集成。

角位置的這種測量選擇,相對於本發明的原理不受限制的選擇解釋為如果需要的話也有可能最初表達在「電角度」型單元中的所述角位置,其考慮到解析器的定子極的數量,而不同於在「機械角度」中。

根據本發明,在轉向回正檢測步驟(a)期間,獲得稱為「馬達扭矩信號」的信號,該信號代表由輔助馬達2輸出的輔助力C輔助(更特別地代表扭矩,在這種情況下是通過所述輔助馬達提供的電磁轉矩)。

優選地,用於所述轉向回正檢測步驟(a)的馬達扭矩信號是由應用到輔助馬達2的力或扭矩設定值CMOT構成,或者甚至由實際上從輔助馬達2輸出的力或扭矩C輔助的測定值構成。

實際上,在考慮車輛壽命的情況下,應用到輔助馬達2的設定值CMOT以及實際上是由所述輔助馬達2提供的輔助力C輔助的值是非常接近的,或者甚至是相等的,使得這兩個信號可以同樣方式用在本發明的框架內。

優選地,這就是為什麼,並且為了描述方便,將有可能在下面將馬達扭矩信號同化為應用到輔助馬達2的力設定值(扭矩設定值)CMOT。

此外,應當注意的是,力設定值CMOT信號和/或實際上是由馬達輸出的輔助力測量C輔助信號具有的優點是能夠並且可很容易地用於動力轉向系統中。

特別的,應用到輔助馬達的力設定值信號CMOT必然是永久公知的,因為所述信號系統地構成應用模塊的輸出數據,該應用模塊應用動力轉向系統的輔助定律3。

因此,利用這個設定值信號CMOT只需要非常簡單的實施。

就其本身而言,如果需要的話,如果所述輔助馬達通過力傳感器(並且更特別地通過合適的電磁扭矩傳感器)串聯配備,有關實際上由輔助馬達2輸出的輔助力C輔助(或扭矩)的測量的信息可通過所述輔助馬達2本身(或更特別地由集成到所述馬達的控制器)給出。

輔助力C輔助的測量當然可以是可替代地通過任何其它適當的外部力(或扭矩)傳感器來獲得,例如附接至輔助馬達2的軸5上的扭矩傳感器。

根據實施所述方法的可能變型,將有可能考慮為「馬達扭矩信號」,代表由輔助馬達2輸出的輔助力C輔助、施加在轉向齒條上的牽引或壓縮力(縱向、沿所述齒條的平移軸線)。

這樣的信號例如可由測量齒條的變形的應變儀提供,或者通過任何其它適當的力傳感器來提供。

通常,對於(純粹)根據本發明的轉向回正檢測來說,實際上有可能利用為「馬達扭矩信號」,任何信號其值對摩擦的反轉是敏感的,也就是說任何信號其值受施加在轉向系統上的全部或一部分(內)摩擦影響,使得所述信號在轉向回正時(以及因此在所述摩擦反轉時)經受可察覺的變化(這裡為降低)。

此外,應當注意的是,考慮到輔助馬達2與轉向齒條之間的傳動比,可能一般地以馬達扭矩形式或者以齒條等效線性力形式表示馬達扭矩信號CMOT,而不改變本發明的一般原則。

因此,通過舉例的方式,圖1的馬達扭矩信號CMOT,其在所述圖1中與扭矩(以Nm表示)是同質的,為了表示方便和僅僅通過慣例可因此轉化為等效線性力形式,以牛頓表示,並且更準確地以千牛頓表示,如圖2或圖3所示。

此外,雖然不排除與模擬信號工作,特別是模擬馬達扭矩信號CMOT,但會優選地使用一種或多種數位訊號,特別是數字馬達扭矩信號CMOT。

根據本發明,在已經獲得馬達扭矩信號CMOT之後,評估所述馬達扭矩信號的時間導數(在此通過圖4中的導數模塊6)。

實際上,為此目的,有可能應用任何推導方法,使得能夠確定每個時間單位的馬達扭矩信號CMOT的變化(也就是說表示所述信號的曲線斜率),例如在通過預定的充分限制的時間間隔(採樣周期)而分隔的兩個時刻之間。

對於信息來說,所述採樣周期(也叫「採樣間隔」)可能包括在0.5ms和10ms之間。

在評估了馬達扭矩信號的時間導數之後,則將所述馬達扭矩信號的時間導數與預定的變化閾值S峰值進行比較,在這裡通過比較模塊8,以檢測導數峰值7,其大於所述預定的變化閾值,表示轉向角方向的反轉。

如上文所述,並且如在圖1中清楚可見的,在一個變型中由於摩擦的伴隨逆轉而出現了轉向回正4,在這種情況馬達扭矩信號CMOT絕對值的降低(該值變得接近零)。

所述降低具有相對顯著的高度H(在圖1的實施例中是2.5N.m的馬達扭矩信號的範圍)以及相對短的持續時間(通常小於半秒,並且例如包括在100ms和300ms之間)。

所述降低因此由馬達扭矩信號CMOT的陡坡挫折來區分,在圖1中清晰可見,並且因此表現為導數峰值7形式的馬達扭矩信號的時間導數的顯著且突然增加,如圖2所示。

因而本發明人已發現,可識別通過導數峰值7表示的轉向回正4,因為它們具有比斜率閾值大的值,稱為「變化閾值」S峰值,也就是說所述導數峰值滿足:

通常情況下,特別是在圖2的實施例中,轉向回正4的特性的馬達扭矩信號的時間導數峰值7(或更具體地,相當於力的時間導數的峰施加在齒條rack)包含在大於30kN/s的稱為「峰範圍」的範圍內,並且在這種情況下,範圍是從30kN/s到65kN/s,更特別是從35kN/s到50kN/s。

預定的變化閾值S峰值可因此選擇為低於或等於預期的峰值範圍,並且特別可等於或接近所述範圍的下限。例如,峰值變化閾值S峰值可在本文中設定為30kN/s。

根據實現的優選可能性,其可在自己的權利中構成發明,在轉向回正檢測步驟(a)期間,在這種情況下通過使用圖4中的過濾模塊9,通過定時稱為「峰值保持時間」的持續時間d峰值來進行峰值選擇性過濾,在此期間,如果峰值保持時間大於或等於預定的最小持續時間閾值d峰值,在越過所述變化閾值S峰值並通過指示轉向回正4之後,馬達扭矩信號的時間導數保持在變化閾值S峰值之上。

換言之,可得出結論:如果馬達扭矩信號的時間導數一方面滿足越過變化閾值S峰值(也就是說馬達扭矩信號的所述時間導數具有大於最小斜率值的值,如上所述)以及另一方面保持上述變化閾值S峰值持續至少等於上述持續時間閾值d0的時間的雙重條件,則有轉向回正4。

有利的是,該過濾是轉向回正4的識別中的附加預防措施,只要所述過濾允許區分真正對應於轉向回正4的所述導數峰值7以及由背景噪聲造成的噪聲導數峰值10(圖2),該背景噪聲幹擾所述馬達扭矩信號CMOT。

實際上,由於噪聲在馬達扭矩信號CMOT中產生了隨機和快速波動,不排除偶爾所述噪聲會引起在所述信號中出現變化(斜率),其中所述變化將大於變化閾值S峰值,並因而可能被誤解為轉向回正,應僅基於包括計算時間導數的第一檢測準則來解釋。

然而,發明人已經發現,基本是周期性現象的噪聲則有半周期特徵,其嚴格地低於馬達扭矩信號的降低持續時間。

因為由噪聲引起的噪聲導數峰值的持續時間基本上等於所述噪聲的半周期(在半周期期間,噪聲在各個最小和最大振蕩之間單調地增加,或者相反單調地減小,或者反之亦然),因此能夠根據補充所述第一準則的第二準則可通過排除(噪聲10)導數峰值來分離代表實際的轉向回正的相關導數峰值7,該(噪聲10)導數峰值具有嚴格低於這樣的轉向回正4的典型持續時間的持續時間。

在這種情況下,例如可設置最小持續時間d0閾值為包括在30ms和40ms之間的值,其對應於觀察到的噪聲典型的最大半周期(而由轉向回正引起的降低持續時間等於或大於100ms)。

具體地,過濾模塊9可包括峰值檢測鎖存器,其一方面在比較模塊8和另一方面在時鐘的雙重依賴下放置,該時鐘測量當所述比較模塊8已檢測到越過變化閾值S峰值時所經過的時間,使得只要兩個累積條件相結合確認有轉向回正峰值7,所述鎖存器就返回檢測信號(峰值識別信號)。

此外,根據實施的優選可能性,其可在自己的權利中構成發明,不管轉向回正檢測步驟(a)的性質,根據本發明的方法可包括摩擦評估步驟(b),該步驟包括獲取稱為「致動力信號」的信號C致動,該信號代表由駕駛員和由輔助馬達共同施加在動力轉向系統上的總致動力(並且更特別是總致動扭矩),並通過摩擦評估模塊11由分別在轉向回正4之前和之後的所述致動力信號C致動所採取的兩個值之間的差ΔC致動評估抵抗動力轉向系統的轉向運動的摩擦力F。

換句話說,該方法包括摩擦評估步驟(b),在此期間摩擦由在通過步驟(a)檢測的轉向回正期間發生的致動力信號C致動的下降ΔC致動來評估摩擦力。

實際上,對於如上文詳述的相同理由來說,為了解釋在轉向回正的情況下馬達扭轉矩信號CMOT的下降H,更一般地,由於摩擦力的符號反轉,轉向回正4也導致致動力信號C致動的下降ΔC致動。

就絕對值而言,此外還可能的是以基本上等效的方式,並且不改變本發明的原理來由單獨的馬達扭矩信號CMOT(如所述信號由應用到馬達的設定值或由馬達輸出的電磁扭矩來提供,如上文所提到的)評估摩擦F,並且更特別地由單獨的所述馬達扭矩信號CMOT(而不是由總的致動力信號C致動)分別在轉向回正之前和之後採取的兩個值之間的差來評估,也就是說由已經在上文提到的下降高度H來評估。

然而,為了獲得影響轉向系統的摩擦現象的更準確和更完整的評估,為了計算下降的高度,優選使用包括作用在運動連接上的摩擦,其在轉向系統內儘可能長和完整,並且這一點是為了考慮到在其中摩擦可能產生,因而忽略了儘可能少的內摩擦源的轉向系統段的最大可能數量。

換句話說,優選的是收集在區域中的力信號,所述區域位於離各運動連接儘可能遠的上遊,該運動連接包括在一方面轉向系統的上遊致動器元件(即分別為駕駛員和輔助馬達)以及另一方面下遊影響構件(拉杆和轉向輪)之間,使這些信號包括抵抗轉向的操作的最大的摩擦,並且例如包括在一個或多個關注的致動器(多個致動器)的整個運動連接下遊中產生的所有摩擦。

此外,還優選考慮總致動力信號,其不僅考慮到輔助電機2的貢獻,而且考慮到駕駛員的手動貢獻。

事實上,這樣的致動力信號的下降(絕對值)因此代表了影響轉向機構的摩擦,無論是在其「機動化」部分(輔助馬達、減速器、齒條...)以及在其(全部或部分)「手動」部分,其也稱為「司機」部分(方向盤、轉向柱、齒輪/齒條連接...)。

由於這些原因,優選地形成了致動力信號C致動,如圖4所示,由一方面代表由駕駛員施加到方向盤上的方向盤扭矩C方向盤的方向盤扭矩信號以及另一方面馬達扭矩信號CMOT的總和來形成。

有利的是,會注意到,方向盤扭矩C方向盤和馬達扭矩CMOT信號在大部分動力轉向系統內的任何時刻已經是可用的,並且由此可容易地利用,從而簡化了本發明的實施。

例如,方向盤扭矩信號CMOT可對應於由適當的方向盤扭矩傳感器獲得的方向盤扭矩C方向盤的測量值,所述適當的方向盤扭矩傳感器例如為測量位於方向盤和轉向柱之間的扭力杆的彈性變形的磁扭矩傳感器。

這樣的方向盤扭矩信號CMOT允許有利地考慮出現在所述扭力杆的下遊的所有摩擦,並且特別地,所述摩擦在齒條和緊固到轉向柱的下段上的小齒輪之間的連接中產生。

就其本身而言,適合該應用的馬達扭矩信號CMOT可通過上述的任何適當的方式來獲得。

因此,將注意到,當馬達扭矩信號CMOT旨在量化下降的高度時(在摩擦評估步驟(b)期間),並且不只檢測轉向回正(在檢測步驟(a)期間),不管事實是單獨使用所述馬達扭矩信號CMOT或與方向盤扭矩信號組合使用以形成總的致動力信號C致動,將優選相對於輔助馬達2儘可能遠的位於上遊來收集所述馬達扭矩信號CMOT,並因此將優選包括應用於所述輔助馬達的設定值,或包括由所述輔助馬達輸出的電磁扭矩的測量,如上文所述。

此外,不管是否是用於量化摩擦的信號(馬達扭矩信號CMOT,或優選為致動信號C致動),摩擦的評估需要從所述信號提取由所述信號在緊接轉向回正之前或緊接轉向回正之後所採取的值,也就是說更特別地在緊接導數峰值7之前或緊接導數峰值7之後,這是為了隨後計算所述兩個值之間的差(下降高度)。

這就是為什麼根據本發明的方法優選使用資料庫,使得在存儲器中存儲不同值的歷史,該不同值由用來在記錄周期上量化摩擦的信號(馬達扭矩信號CMOT或優選為致動信號C致動)連續採用,將選擇該記錄周期高於有關轉向回正4的下降的預期持續時間。

因此,有可能在導數峰值7已確定後回到信號的歷史,以便知道在發生所述導數峰值之前的時刻的所述信號值。

有利的是,為了避免存儲器空間不必要的消耗,該資料庫將在滾動的記錄周期上不斷刷新,以便在所考慮的時刻只保持可有效地用於在所述考慮的時刻計算摩擦的信息。

對於信息來說,該記錄周期可包括在0.5s(500ms)和1s之間,優選等於500ms。

優選地,並且如圖3和4所示,摩擦評估步驟(b)包括識別峰值開始時刻t開始,其對應於馬達扭矩信號的時間導數在變化閾值S峰值之上通過的時刻,識別峰值結束時刻t結束,其對應於馬達扭矩信號的時間導數在所述變化閾值S峰值之下下降的時刻,然後確定值C致動(t1)是什麼,稱為「轉向回正之前的致動力值」,其由致動力信號在第一參考時刻t1所採用,該第一參考時刻t1等於峰值開始時刻t開始或在其之前,確定值C致動(t2)是什麼,稱為「在轉向回正之後的致動力值」,其由致動力信號在第二參考時刻t2所採用,該第二參考時刻t2等於峰值結束時刻t結束或在其之後,然後由計算轉向回正之後的致動力值C致動(t2)與轉向回正之前的致動力值C致動(t1)之間的差來評估摩擦,也就是說:

ΔC致動=|C致動(t2)-C致動(t1)|

更特別的,考慮到上文提到的滯後現象,可認為在所考慮的時刻(也就是說在考慮的轉向回正4的時刻)影響轉向系統操作的摩擦力F等於轉向回正之後的致動力值與轉向回正之前的致動力值之間的半差,即:F=ΔC致動/2。

有利的是,使用馬達扭矩信號CMOT的時間導數以及涉及由所述導數確定的導數峰值7的開始t開始和結束t結束的時間參考,使得當發生轉向回正4時能夠精確地檢測到該時刻,因而提高了致動力信號下降的特性評估的可靠性和準確性。

通過在由峰值開始和結束時刻計算的並且其構架儘可能地接近實際轉向回正4(並因此是致動力信號的下降)的參考時刻t1,t2測量致動力,本發明允許精確地確定正好在所述轉向回正之前和正好在所述轉向回正之後什麼是致動力C致動的精確值。

因此避免了在測量中的任何延遲或近似,否則其可導致要考慮致動信號的值,該值不代表下降的實際高度,因為所述值是在暫時離所述下降很遠的測量點而測量的。

因而本發明使得有可能以反應的且可靠的方式評估摩擦F,因為所述發明大大減少了錯誤和緩慢的來源,其到目前為止破壞了基於監測方向盤的角位置的摩擦評估方法。

根據實施的一種可能性,可選擇任意匹配第一參考時刻t1與峰值開始時刻t開始(也就是說設置t1=t開始),和/或互補或替代地選擇匹配第二參考時刻t2與峰值結束時刻t結束(也就是說寫下t2=t結束)。

然而,根據第二種可能性,第一參考時刻t1優選地嚴格選擇為在峰值開始時刻t開始之前(t1t結束),所述第二參考時刻滯後所述峰值結束時間一延遲值δ2(也就是說:t2=t結束+δ2)。

對於信息來說,提前值δ1優選地包括在20ms和100ms之間,並且例如基本上等於50ms(50毫秒)。

對於信息來說,所述延遲值δ2優選地包括在20ms和100ms之間,並且例如基本上等於50ms(50毫秒)。

換言之,在其上計算所考慮的信號(在本文中是致動力信號)的下降的高度ΔC致動的時間間隔[t1;t2]優選是變寬的,並且這優選在兩面,無論是延遲還是提前。

相對於由峰值開始和結束時刻所限定的總間隔的測量間隔的這種變寬,其中所述變寬優選地表示為至少10ms(提前以及延遲),並且對於優先實施例為50ms(提前以及延遲:δ1=δ2=50ms),允許確保在第一參考時刻t1和第二參考時刻t2之間過去的持續時間(也就是說t2-t1)實際上大於或等於(並且如果適當正好大於)歸因於轉向回正,並因此歸因於摩擦的信號(完全)下降的實際持續時間。

因此,根據本發明的方法允許保證致動力信號的極端值很好地測量而不是截斷所述下降的一部分,致動力信號的極端值對應於所述信號的整個下降高度,是轉向回正的特徵。

此外,但是,提前值δ1和延遲值δ2保持比一些預定的最大展寬的閾值要相對低,被選擇使得由於轉向回正,第一參考時刻t1和第二參考時刻t2保持在過渡域的直接時間附近(下降域的附近),在所述過渡的「邊界」域中,在邊界域的相關信號值幾乎相對於由在過渡限制的所述信號所採用的值保持恆定(在邊界域中的所述值的演變例如包含在低於或等於下降高度的10%、5%,或甚至低於或等於下降高度的1%)的幅度範圍內。

在這裡,由於這樣的事實,在可歸因於摩擦反轉的下降的域的外部,馬達扭矩信號CMOT以及致動力信號C致動比在所述下降過程中的變化慢得多,提供的低變寬(前進δ1和δ2是通常低於200毫秒或甚至100毫秒,優選每等於50毫秒的延遲)允許保持第一參考時刻t1和第二參考時刻t2在下降域的直接時間附近,在所述下降的「邊界」域中,在邊界域的相關信號值幾乎相對於由在下降限制處的所述信號所採用的值保持恆定。

因此,在第一參考時刻t1和第二參考時刻t2採用的信號值的測量,也就是說相對於可歸因於摩擦的下降既不太早也不太晚,準確地反映了在所述下降的範圍所考慮的致動力的實際值C致動(或相應為馬達扭矩信號CMOT)。

最終,根據本發明的方法因此允許基本上測量下降的高度,其對應於針對摩擦的整個貢獻,而且僅僅針對摩擦的貢獻。

因此,所述方法有利地使得能夠獲得影響關注時刻的轉向系統的實際摩擦F的幾乎實時、可靠、準確以及定期更新的測量值,而公知的方法無法這樣做,公知的方法基於摩擦的相當粗略的近似,由摩擦的預先建立的理論模型而產生。

應當指出的是,根據本發明實施的變型,不是分別由峰值開始時刻t開始和峰值結束時刻t結束計算第一參考時刻t1和第二參考時刻t2,有可能由單一的峰值時刻表徵導數峰值7,其例如可對應於峰值開始時刻或峰值結束時刻或位於所述峰開始和結束時刻中間的平均時刻,然後任意地在所述單個峰值時刻的任一側設定第一參考時刻t1和第二參考時刻t2,以便在間隔中包括這樣限定的信號下降的預期特性的持續時間;例如,有可能考慮第一參考時刻位於單個峰值時刻之前的100ms,並且第二時刻在所述單個峰值時刻之後的200ms。

當然,參考時刻t1,t2的這種選擇不影響上述的摩擦評估的一般原則。

此外,無論該定義是否用於第一參考時刻t1和第二參考時刻t2,致動力信號C致動(和/或馬達扭矩信號CMOT)的記錄周期允許暫時在存儲器中保存所述信號的值,該信號用於在所考慮的時刻評估摩擦,該記錄周期當然比包括在第一參考時刻和第二參考時刻之間的時間間隔[t1;t2]的寬度更大,並且更特別地比增加了延遲值δ2和提前值δ1的下降的預期最大持續時間更大。

此外,根據本發明的方法優選地包括驗證步驟(c),在其中之一是檢查,本文中是在圖4的驗證模塊12中,無論在下列條件中實施的一個或多個條件是否滿足,優選以累積的方式:方向盤的旋轉速度低於或等於預定方向盤速度閾值方向盤的角加速度小於或等於預定的方向盤加速度閾值車輛的偏航角速度的演變或車輛的橫向加速度γ的演變根據方向盤的取向角θ方向盤位於基本上是線性域之內。

處理方向盤的旋轉速度的情況,該旋轉速度必須小於或等於接近於零的方向盤速度閾值並且例如約5度/秒,允許驗證車輛位置的生活狀況是與轉向回正兼容的,通過確保方向盤的角速度在推定的轉向回正的時刻位於零附近。

事實上,在實際轉向回正期間,方向盤速度在方向盤的反轉點(尖)一定變成零。相反地,不存在方向盤速度越過零排除了轉向回正的情況。

就其本身而言,處理方向盤的角加速度的情況允許僅當方向盤加速時進行摩擦評估,並且因此轉向機構的構件動作的加速是很低的,例如低於或等於100度/s2,也就是說只有當慣性力時是不存在或可忽略不計的。

因此,我們要確保,在摩擦評估期間,轉向機構的應力狀態很好的代表摩擦現象,且只有摩擦現象,而不受慣性力的出現而變形,使得通過測量馬達扭矩CMOT和/或通過測量致動力C致動來發覺和量化該應力狀態。

車輛的偏航角速度的演變,或者等同的車輛橫向加速度γ的演變的線性狀態,取決於方向盤的取向角θ方向盤是同等的,以確保車輛不處於失去抓地力的情況,並且更特別地要麼在轉向過多的情況要麼在轉向不足的情況。

事實上,失去抓地力(輪胎在路面上損失抓地力)將導致車輪和拉杆施加在齒條上的、抵抗輔助馬達的阻抗力下降,這將進而導致由輔助馬達輸出的力相應減少,其中所述減少與內摩擦F的作用沒有聯繫,並因此會歪曲那些摩擦F的評估。

為了檢查線性狀態,可特別能夠使用在不同的生活狀況(乾燥天氣、溼滑路面等)下的測試活動和與相應最大容許偏航率或相應最大允許加速度相關聯期間設立的經驗規律,方向盤的每個角位置在方向盤的多個不同預定角位置中。

因此,可考慮在線性域中,也就是說在允許可靠評估摩擦的生活狀況下,如果在所考慮的時刻測量的方向盤的角位置中(或等效地輔助馬達的軸的角位置),車輛的偏航角速度或橫向加速度γ(其例如可由電子穩定控制系統ESP提供,或者由制動輔助系統防抱死制動系統提供)低於最大允許值。

最終,根據本發明的摩擦評估的有效實現可有利地進行同時實現幾種情況,在這種情況下例如高達四種情況(或更多),即處理導數峰值的最小保持時間d峰值的情況、處理方向盤的角速度的情況、處理方向盤的角加速度的情況,和/或處理橫向動力學的線性情況(偏航角速度或橫向加速度γ)。

反之,沒有實現任何這些情況可抑制摩擦的評估,因為所述評估被認為是鑑於在所考慮的時刻的車輛的生活狀況是不相干的。

這樣檢查冗餘,使得能夠排除可疑的情況,因此只保留摩擦的可靠評估,鑑於可能影響它的不同的不穩定性,這顯著提高了根據本發明的方法的穩健性。

此外,變化閾值S峰值,和/或如果合適的話,提前值δ1和延遲值δ2的峰值保持最小持續時間d0閾值和/或提前值δ1和延遲值δ2優選根據方向盤的角加速度來調整。

換句話說,本發明允許動態地更新用於檢測轉向回正和/或摩擦評估的設定,這取決於不同的參數,例如方向盤的角加速度並且這是為了在每種情況下優化該方法的可靠性以及反應性。

事實上,可很容易理解,例如馬達扭矩信號CMOT(相應的致動力信號C致動)下降的持續時間儘可能短,其斜率(其時間導數)在方向盤的操縱很快時高得多。

因此,例如當駕駛員緊跟反方向操作而執行快速轉向操作時,使得方向盤的相對高的角加速度應用在對應於所述轉向回正的零速度點的兩側,能夠增加變化閾值S峰值的值,以更好地去除噪聲,同時保持了檢測具有陡坡的下降的可能性。

可替代地或補充地,也有可能或甚至期望的,當方向盤增加角加速度時減少了峰值保持最小持續時間閾值d0,以不冒險排除相當短的然而代表轉向回正的峰值。

類似地,可替代地或補充地,在這種情況下也可考慮減少用於限定第一參考時刻t1和第二參考時刻t2的提前值δ1和/或延遲值δ2,在此獲取致動力C致動的極值允許估算下降的高度。

實際上,因為操縱方向盤時越快,下降時間越短,有可能在較窄的時域中構架整個下降而不冒截斷下降高度的風險。

有利的是,減少保持峰值d0和/或提前值δ1和/或延遲值δ2的最小時間閾值允許加速執行該方法,並且因此優化了其反應性而沒有不利地影響其可靠性。

更一般地,適應於根據車輛的生活狀況和/或方向盤的動態實時檢測轉向回正和/或摩擦評估,允許優化該方法的性能,並且使該方法尤其是通用的。

當然,本發明還涉及同樣地構造或編程用於實現根據本文上述的任一特徵和變型的方法的動力轉向管理模塊。

所述管理模塊可包括,並且更特別地可能聚集在同一套管內,一個和/或另一個(和可能所有的)模塊用於應用輔助定律3,用於計算導數6、過濾9、評估摩擦11和驗證條件12,如上所述。

上述模塊的每一個可由電子電路、電子電路板、計算器(計算機)、可編程控制器或任何其它等效裝置來形成。

上述模塊的每一個可具有物理控制結構,基於它的電子元件的布線結構,和/或優選地由計算機編程定義的虛擬控制結構。

當然,本發明還涉及同樣地由計算機可讀的並包含電腦程式代碼單元的任何數據介質,當計算機讀取所述介質時能執行根據本發明的該方法。

最後,應注意的是,根據本發明的方法,它利用通常在動力轉向中可用的信號,該方法可容易地推廣到所有的動力轉向系統,包括改型許多現有的動力轉向系統,通過簡單地重新編程其計算器。

當然,此外本發明不限於上文描述的實施方式,本領域中的技術人員特別能夠將任一前述特徵分離或自由組合在一起,或甚至替代等同物。

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