用於在自動發動機啟動過程中減少轉向柱急動的系統的製作方法

2024-01-20 04:14:15

本發明涉及一種用於減少在機動車輛的內燃發動機一經重啟時在轉向柱上產生的急動的系統，該機動車輛裝配有電動或電動液壓轉向並且裝配有自動發動機停機/重啟系統。

本發明更具體地涉及用於在自動發動機停機/重啟序列中的自動停機之後的內燃發動機自動啟動階段的轉向輔助策略。

本發明還涉及裝配有內燃發動機並且裝配有發動機停機/重啟系統的機動車輛。

背景技術：

為了減少來自機動車輛的內燃發動機或熱力發動機的汽車汙染以及氣體排放物，在所述車輛中安裝了消耗優化系統。這些系統中最有名且最有效的一者是當車輛例如在紅燈臨時停車時用於使發動機自動停機/重啟的系統。因此，當車輛接近停止階段並且其速度下降並降至低於約10km/h的量級的限定閾值時，該自動停機/重啟(或「停機-及-啟動」)系統自動使發動機停止運行。此後，一旦有來自駕駛者的諸如在加速器踏板或離合器踏板上的壓力的輸入，則發動機無需來自點火鑰匙或點火按鈕的輸入而自動重啟。內燃發動機的所述自動重啟是使用啟動器來執行的，該啟動器請求來自包括電池的電流源的電流湧入。

在本文的其餘部分中，發動機的「自動停機」或「自動重啟」應理解為是由該自動停機/重啟或「停機-及-啟動」系統命令的發動機停機/重啟序列。

同樣，「車載網絡」應理解為是通向機動車輛的有線網絡的電源。

在自動停機階段過程中，車輛的某些舒適或安全功能被維持或可以被維持，例如空調或動力轉向輔助。

然而，所述轉向輔助是由與啟動器共享同一電流源的電動機提供的。因此，所述電動機的操作和因此的轉向輔助在自動發動機重啟過程中可能受到啟動器運行的影響。

確切地，當啟動器請求電流湧入時，這導致了車載網絡可見的電壓降，這因此影響了電動動力轉向電機，尤其是在對於輔助存在高需求的運行點處。根據圖3，所需的轉向輔助轉矩40根據方向盤角度41而變化。對轉向輔助的需求對於接近末端終止點B-、B+的方向盤位置而言更大。

在初始發動機一經啟動時同樣產生這種現象，由此在與發動機啟動相關的轉向輔助方面存在不足/降低。然而，在初始啟動中，當駕駛者轉動點火鑰匙或按壓啟動按鈕時，因為預先在發動機停機時沒有提供轉向輔助，於是駕駛者感覺不到任何後續的所述轉向柱的緊固。確切地，轉動方向盤所需的努力最初在沒有任何動力轉向輔助的情況下是高的，然後當發動機啟動時由於轉向輔助變得可用而使轉動方向盤所需的努力降低。

伴隨發動機自動停機之後的自動重啟的情況是不同的：如果轉向輔助在自動發動機停機階段過程中受到維持，則駕駛者很有可能經歷兩種不同類型的負面感受：

-轉向柱在自動重啟階段過程中的緊固，

-方向盤在自動重啟過程中的急動。這是因為，當發動機啟動時，轉向系統被設計成擺正車輪，這意味著將這些車輪與車輛的車身對齊。如果當發動機停機時所述車輪是轉向的，則使所述車輪重新對齊的這個階段可能導致相當猛烈的急動。

用於使轉向柱的緊固感受最小化的一種解決方案是減少在自動發動機停機階段過程中的輔助。

公開號JP-A1 2010173417因此披露了在自動停機階段過程中通過給轉向輔助施加增益係數使轉向輔助減小。

一個缺點在於，該增益是恆定的並且無論方向盤在停止時的轉向條件如何以及車輛的環境如何都會被施加。

在熱力發動機重啟過程中方向盤急動的感受公認地較弱，但感受的減少並非最佳。確切地，當在自動發動機停機過程中減小轉向輔助時存在若干參數需要被納入考慮，這些參數尤其包括車輪的轉向角，這在限定輔助的最佳水平方面是關鍵參數。與車輛環境相關的其他參數也需要給予考慮。

技術實現要素：

本發明的目的是減輕這些缺點，並且本發明的主題是用於在自動發動機停機/啟動序列中的自動發動機停機階段過程中減小轉向輔助的策略。

本發明的主題更具體地由一種控制機動車輛內燃發動機的動力轉向輔助的方法來表徵，該機動車輛包括：

-自動發動機停機/重啟系統，

-包括控制單元的電動或電動液壓動力輔助轉向系統，

其特徵在於，該方法在自動停機/重啟系統的自動發動機停機階段過程中允許比飽和值小的轉向輔助水平，該飽和值小於額定轉向輔助值，所述水平被設計成在自動發動機重啟階段過程中受到維持。

額定轉向輔助值指的是動力轉向需要的輔助量以便根據車輛的速度來提供例如很大程度上充足的電力。

有利地，轉向輔助在自動發動機重啟之前的發動機停機階段過程中減小。

一方面，轉向輔助被維持成使得駕駛者在所述自動停機階段過程中不受困擾。

另一方面，在所述自動發動機停機階段過程中的輔助水平小於飽和值，該飽和值自身小於額定值，允許了在自動重啟過程中具有較不頻繁產生的網絡電壓降。

在發動機停機階段過程中維持轉向輔助水平因此可以減少發動機一經自動重啟時(尤其是當方向盤角度不為0時)的急動，並且飽和水平可以確保輔助水平在啟動階段過程中的連續性而無視車載網絡的電壓降。

根據本發明的其他特徵：

-該飽和值在自動重啟之前的自動發動機停機階段過程中迭代確定。

有利地，飽和值貫穿自動發動機停機階段來迭代確定，從而考慮影響轉向輔助水平的參數中的變化，從而在發動機的自動重啟過程中獲得最優的轉向輔助值。

用於確定轉向輔助轉矩的飽和值的計算模型是根據車輛模型及其技術特性以及其包括電池的附件來設想的。所述計算模型在預先的驗證和測量活動中進行驗證。然後該計算模型被記錄在所述車輛的計算單元的存儲器中

-該方法允許在低於車輛速度閾值時該轉向輔助轉矩小於該輔助飽和值。

有利地，當車輛速度低於速度閾值時轉向輔助水平被保持低於飽和值。轉向輔助水平在自動發動機停機階段過程中保持低於確定的飽和值，直到車輛達到速度閾值，從而不對駕駛者造成困擾。確切地，即便當發動機停止時，尤其是當車輛在下坡路上時，車輛也可以移動並且獲取一定的速度。超過所述速度閾值，則轉向輔助水平遵循根據包括車輛速度的不同參數為轉向輔助推薦的值。

-轉向輔助飽和值是根據方向盤角度來確定的。

有利地，飽和值是根據方向盤角度來確定的。確切地，當方向盤朝其末端終止點轉向時，所需要的轉向輔助水平非常高，並且在自動重啟之後的車輪重新對齊可能伴有猛烈的急動。

-當方向盤朝末端終止點轉動時，該飽和值降低。

-當方向盤朝末端終止點轉動超過方向盤角度閾值時，飽和值降低。

有利地，當方向盤朝末端終止點轉向超過一定的方向盤角度閾值時飽和值降低，並且小於所述飽和值的轉向輔助水平相應地降低，使得駕駛者在從所述方向盤角度閾值開始向前轉向中感覺到沉重，並且因此在發動機停機的階段過程中將較少傾向於將方向盤朝末端終止點轉向。因此，在自動重啟時所需的轉向輔助將較小並且如果真的發生的話將一點兒也不受網絡電壓降的影響。駕駛者在自動停機/重啟系統的自動停機和重啟階段過程中將不會感覺到任何不便或急動。

-飽和值是根據車輛溫度來確定的。

有利地，轉向輔助飽和值是根據車輛溫度來確定的，所述溫度是在從包括電池的電源系統可用的電壓中的重要因素。可用電壓直接影響轉向輔助飽和值。

-飽和值是根據在列表中所包括的各種參數來確定的，該列表包括電池的大小和在前車橋組件上的負載。

有利地，飽和值是通過考慮在列表中的各種參數來精確地確定的，該列表包括電池的大小和在車輛的前車橋組件上的質量。某些參數來源於測量並且合併到控制單元的存儲器中。

飽和值是根據包括電池電量和前車橋組件上的負載的這些車輛參數來計算的，從而使駕駛者在自動發動機重啟過程中的感覺最小化。因此，電池電量越高，飽和值越接近額定轉向輔助值、或者甚至比所述額定值高。如果在前車橋組件上的負載將會很高，則還重要的是提供更大的轉向輔助。

-該方法包括以下步驟：

-考慮運行參數的值，這些值來源於測量，

-根據包括車輛溫度的測量參數值以及寫到存儲器的參數值來確定該轉向輔助飽和值。

-確定該額定轉向輔助。

-在該轉向輔助的飽和值與額定值之間進行比較並且考慮將這兩個值中的較小者作為該飽和值。

-確定該轉向輔助值。

-在直到自動重啟的自動停機階段過程中並且直至達到該車輛運轉速度閾值為止，將轉向輔助維持小於飽和值。

附圖說明

圖1是在包括自動停機/重啟系統和動力轉向輔助系統的機動車輛的縱向截面中的示意圖。

圖2是表明根據本發明的方法的各個步驟的流程圖。

圖3是表明根據方向盤角度所需的轉向輔助的曲線。

圖4是表明根據溫度可用的電流電壓的曲線。

具體實施方式

以下說明涉及縱向軸線X。

為了有助於理解閱讀部分，相同的物體或具有相同功能且標記在不同附圖中的物體保持相同的參考號。

如在圖1中所描繪的，機動車輛100包括在頂端處由方向盤21控制的轉向柱20，該方向盤由駕駛者(未描繪)握持。所述轉向柱連接至動力轉向輔助，該動力轉向輔助包括由控制單元11控制的電動或電動液壓動力轉向電機12。所述動力轉向電機可以安排在柱20上或轉向柱的齒條15上、或者在電動泵單元的情況下遠距離定位。

機動車輛100包括內燃發動機或熱力發動機13以及旨在減少汙染物氣體和燃料消耗的自動停機和重啟或「停機-及-啟動」系統。因此，例如，當車輛臨時停車時或者當所述車輛減速以停車並且低於速度閾值時，該自動停車和重啟系統可以允許熱力發動機根據特定的自動停機條件來自動停機。然後該自動停車和重啟系統可以允許在所述停機之後例如由於車輛駕駛者作出的輸入而允許發動機自動重啟，所述輸入被包括在動作列表中，該動作列表包括在加速器踏板或在車輛具有手動變速器的情況下在離合器踏板上的壓力。

控制單元11連接至測量裝置，這些測量裝置包括用於感測電池19的充電的裝置22、用於感測車輛的發動機13及控制單元11自身的溫度的裝置23、感測所述發動機的運行的裝置24、測量所述車輛的速度的裝置16、還以及感測方向盤角度的裝置17。使用各種不同的測量，所述控制單元11能夠將命令遞送至動力轉向電機12以便修改轉向輔助。

為了不在發動機的自動停機過程中對駕駛者造成困擾，轉向輔助維持貫穿熱力發動機13的自動停機階段，直到自動重啟。確切地，轉向輔助的缺失結合熱力發動機的切斷可能使駕駛者不能理解車輛如何行為表現。

然而，由於由啟動器18對電流湧入的請求，在自動重啟時，在車輛車載網絡中感知到電壓降。動力轉向電機12不再具有足夠的可用能量，可能不能供應額定輔助來避免轉向柱20的緊固或車輪返回至中性或擺正對齊位置的可能急動。駕駛者則可能感覺到不愉悅的感受。

為了減輕由於由動力轉向電機12所經歷的電壓降而導致的轉向柱緊固，解決方案可以是指定電池或結合特定的電源部件；因此，所述解決方案對於它們所提供的舒適度而言是昂貴的。

當方向盤21朝末端終止點轉向時，對於動力轉向輔助的需求更大。確切地，圖3在縱坐標軸上表明了根據橫坐標軸上的方向盤角度41所要求的轉向輔助轉矩40；所述輔助轉矩快速地且基本上拋物線地從對應於0°的方向盤角度的中性位置朝轉向角度末端終止點B-、B+增加。所述轉向輔助轉矩與用於使所述車輪從轉向位置朝中性位置返回的車輪返回力相關聯。所述力基本上取決於車輛的前車橋組件的架構、在所述前車橋組件30上的質量以及前車輪31的轉向角。

在自動重啟時在轉向柱中的猛烈急動因此易於被駕駛者感覺到，尤其是當車輪在所述自動發動機停機階段過程中大程度轉向時。確切地，在重啟時，車輪自然地從轉向位置返回至中性位置，從而引起方向盤在相同方向上返回。車輪朝末端終止點B-或B+轉向得越遠，則車輪的這種運動就更猛烈。使車輪返回至中性位置所需的努力表現為方向盤21處的急動，這由駕駛者感覺得到。

為了減輕所述方向盤返回急動，一種解決方案是鎖定轉向柱。然而，這種解決方案如果沒有滿足所有條件則可能引起潛在的轉向鎖定，並且這與轉向柱的功能安全性的需求不兼容。

本發明的目的因此是在自動發動機停機階段過程中尤其在極端的轉向鎖定點處將轉向輔助的水平減少至最佳水平。轉向輔助貫穿自動發動機停機階段保持可用，但是保持低於飽和值。所述飽和值被限定成使得在自動重啟時的電壓降在自動停機階段過程中提供的轉向輔助的水平上具有很少的影響或沒有影響，從而減輕易於由駕駛者感覺到的可能的轉向緊固或轉向急動。

為了維持最大的駕駛者舒適度，所述飽和值在不同的運行點處不同。所述飽和值因此在需要高輔助轉矩的點處減小，這是當車輪尤其朝末端終止點高度轉向時的情況。

所述飽和值小於額定轉向輔助值，並且因此駕駛者在發動機停機時隨著使方向盤朝末端終止點轉向時易於感覺到漸增的緊固。因此當發動機自動停機時，所述駕駛者被鼓勵不要使車輪過量轉向。當發動機自動重啟時用於抗衡急動所需的動力轉向輔助電流消耗將因此減少。車載網絡的電壓降因此不太有可能引起駕駛者任何的不愉悅的感受。

如圖3中所表明的，當方向盤轉向達到所述末端終止點B-、B+時，轉向輔助40可以從方向盤角度閾值35減小至達到例如所需的轉向輔助的60％。根據其他實施例，轉向輔助還可以從接近方向盤角度0°點的點均勻地減小直到所述末端終止點、或者可以恆定並等於從所述方向盤角度閾值開始向前的最大輔助值。

當發動機自動重啟時，其中車輪沒有轉動至完全鎖定，由前車輪31重新對齊引起的方向盤急動不太明顯，並且將轉向輔助保持在飽和水平因此可以更進一步地減少所述方向盤急動的水平。

所述轉向輔助飽和值是通過考慮車輛參數和來源於瞬時測量的值來修改的。

用於確定飽和值的計算模型是根據車輛類型來設想的，考慮了所述車輛的技術特性及其附件(包括電池19和電力線路25)以及所述車輛的運行參數。最佳輔助水平是通過以下考慮來評估的：

-對車輛特定的多個參數，這些參數來自列表，該列表至少包括：在車輛的前車橋組件30上的質量、作為方向盤21的角度的函數的在前車橋組件30上的負載和啟動器18的特性、底盤的元件的內部摩擦的特性，這些元件包括車橋組件、轉向柱20和轉向齒條15，

-來源於與車輛有關的瞬時測量的多個參數，這些參數來自列表，該列表包括與車輛相關的參數，包括車輛溫度，

-以及與車輛的運行相關聯的多個參數，這些參數來自列表，該列表包括車輛速度、前車橋組件的轉向角以及直接影響轉向輔助的運行的參數，例如，電池19的充電，尤其是在電池與動力轉向電機12之間的線路25的老化。電池充電以及所述電池19和電力線路25的壽命可以直接影響動力轉向電機的運行並且因此影響轉向輔助所維持的水平。因為可用電功率中的一些被分配用於這種維持，電池或線路老化得越多，則維持的輔助水平將越低，從而為啟動器保留最少的可獲得功率值。

根據圖2，根據所述計算模型的計算是在自動發動機停機階段過程中執行的，以便確定轉向輔助飽和值和因此可用於發動機自動重啟的轉向輔助。這種計算貫穿自動發動機停機階段通過對所述參數的新的測量來迭代地重複。

用於控制轉向輔助的系統因此包括：

-感測方向盤角度的裝置17，

出於優選，如在圖3中表明的，轉向輔助需求根據方向盤角度基本上拋物線地變化。方向盤朝末端終止點B-、B+轉向得越遠，則轉向輔助就需要越高。根據本發明，所述轉向輔助保持小於飽和值，並且所述飽和值隨方向盤角度的增加而降低。所述飽和值可以從方向盤角度0點或從方向盤角度閾值開始向前均勻降低。在到達末端終止點時，在輔助中的減小例如可以達到對於轉向輔助的需要的40％。

-感測車輛速度的裝置16，

-感測電池19的充電的裝置22，

-感測和確定車輛溫度的裝置23，

-以及感測發動機的運行的裝置24。

來源於測量的值被發送至計算單元11以便確定轉向輔助飽和值。

車輛溫度來源於估算，該估算考慮了來自發動機13和控制單元11的溫度測量。為此，感測裝置23優選地包括被安排在發動機13處和控制單元11中的溫度傳感器，並且還需要發動機運行傳感器24。所測量的溫度值然後被發送至控制單元11以便合併到用於確定溫度的模型中，該模型的結果是車輛溫度值，所述值被需要溫度值的所有車輛系統納入考慮。

預先執行了驗證活動，以便將來源於根據運行參數的列表的計算模型的結果聯繫起來並且以便確定：

-多個點，在自動發動機重啟之時方向盤急動一旦超過這些點就被認為不可接受。根據給定的方向盤角度，發動機的重啟使車輪31重新對齊，並且所述重新對齊力的水平可以因此在方向盤處進行測量。通過與用於表徵動力轉向控制法則相同的方式，根據不同的轉向角來測量用於使前車輪返回至中性或擺正對齊位置的負載。這些測量的值可以根據不同的方向盤角度來確定防止急動的轉向輔助最小水平，該急動在發動機的自動重啟過程中對於駕駛者而言是可接受的。所考慮的參數包括方向盤角度、方向盤轉矩、車輛溫度、以及車輛在前車橋組件上的質量。

-可用於電池19的模型的最小電壓的值。所述最小可用電壓值根據車輛的前車橋組件的質量、底盤元件(例如轉向柱和轉向齒條)的內部摩擦、車輛溫度、方向盤角度以及駕駛者轉矩來確定輔助轉矩的最小水平。

在驗證過程中考慮的參數列表包括在前車橋組件上的質量、車輛溫度、方向盤角度和電池電壓值。

因此，例如，為了評估車輛模型的前車橋組件30的質量參數的影響，將考慮在前車橋組件上具有最小負載的相同模型的車輛。然後通過添加以50kg為一級的附加負載來使前車橋組件上的質量增加，例如直到該質量達到在車輛的那種模型類型中使用的最重傳動系的前車橋組件的質量，從而使得計算模型可以對於車輛的那個模型的整個範圍進行驗證。

為了將根據溫度參數的計算模型的結果聯繫起來，總體上在三個溫度點處執行驗證活動：

--40℃的最小溫度，其中車輛設置在冷室中。

-外部為23℃的額定溫度。

-+40℃的最大溫度，其中車輛設置在熱風道中。

控制單元11內部估算的溫度優選地由訪問計算機的內部變量的計算機工具讀取。

車輛溫度在動力轉向系統的運行中是重要參數。例如，根據圖4，該圖表明了根據車輛溫度42在電池19的端子處可用的電流電壓43，所述電壓從在-40℃的量級的負溫度下的最小值直線地增加直至對於在40℃的量級的正溫度下的電壓最大值Vmax，並且保持恆定並等於所述最大值。所述最小可用電壓值是在確定可用的最小轉向輔助轉矩時的一個因素。動力轉向電機12因此能夠提供根據溫度以相同比例變化的轉向輔助轉矩。

計算模型考慮了根據方向盤角度和前車橋組件上的質量而在轉向輔助需求方面的變化。驗證步驟包括測試，該測試包括鎖定對鎖定操作，從而考慮在末端終止點之間的方向盤角度的整個範圍，車輛被放置在已知或最大抓握的表面上，例如乾燥地面或具有石英填充硬瀝青的地面上。駕駛者轉矩通過合併到動力轉向中的轉矩傳感器來測量。

飽和值A是通過計算模型來確定的。轉向輔助轉矩值是根據圖2中表明的方法來確定的；所述方法包括以下步驟：

-通過在車輛中的測量裝置來考慮運行參數的值，這些值來源於測量(17e、16e、24e、23e)，這些測量裝置包括：

-感測方向盤負載的裝置(未描繪)，

-測量車輛速度V的裝置16，

-感測發動機的運行的裝置24，

-感測車輛周圍的溫度的裝置23。

方向盤負載、車輛速度、發動機運行狀態和外部溫度的測量值於是被發送至控制單元11。

-根據測量參數的值以及寫入到存儲器40的參數的值(例如車輛的前車橋組件的質量)來確定30轉向輔助飽和值A。

-確定31額定轉向輔助值B。

-將車輛速度V與速度閾值S進行比較32。

-在轉向輔助的飽和值A與額定值B之間進行比較33並且考慮將這兩個值中的較小者作為飽和值。因此，如果飽和值A的計算值低於額定輔助值B，則轉向輔助轉矩將不超過飽和值A。在替代方案中，轉向輔助轉矩將不超過額定轉向輔助值B。

-在低於車輛運轉速度閾值S時，確定34在自動停機階段過程中的轉向輔助轉矩的值小於飽和值。高於速度閾值S時，轉向輔助轉矩可以超過飽和值而保持低於額定轉向輔助值。

確切地，當發動機停機時，車輛然而能夠運轉，尤其是當車輛在下坡路上時並且能夠獲得一定的速度V。超過所述速度閾值S，則認為車輛處於運轉階段中，並且轉向輔助的水平返回至根據包括車輛速度和轉向柱轉矩的參數的測量來計算的輔助轉矩的額定水平。發動機停機時車輛運轉的速度然而相對較低，並且當車輛速度V超過閾值S時，出於駕駛者安全的原因，優選地使轉向輔助的水平返回至額定值。

對於車輛速度V低於所述閾值S，轉向輔助的水平保持低於飽和水平，並且在這個階段過程中將不鼓勵駕駛者使車輪轉向。該速度閾值有利地被設置相對較低，例如為5km/h。以此方式，駕駛者不太有可能在任何潛在的低速車輛操作中經受任何障礙。該方法僅在自動停機中變得激活。超過所述速度閾值S，輔助水平返回至最佳的輔助水平。

對所述速度閾值的驗證例如是通過在下坡路上而沒有啟動熱力發動機的車輛來進行的。確切地，該車輛能夠獲得速度，並且進行檢查以確保在0km/h時限定的飽和值在所述速度閾值保持有效，從而執行必要的操作。5km/h的閾值因此被驗證用於應用飽和值。

實現了本發明的目的：貫穿自動發動機停機階段維持了轉向輔助，並且本方法防止了在發動機自動重啟時可能影響轉向輔助的任何電功率不足(其可能導致方向盤急動)。

本發明不限於以上闡述的實施例，並且本領域技術人員因此將知道如何進行與本發明結合使用所必須的修改。

例如，對於某些類型的機動車輛，轉向輔助在自動發動機停機階段過程中可能低於飽和值，所述飽和值根據由驗證測試的裝置限定的曲線來降低並且獨立於來自列表的值中的至少一者，該列表包括通過例如根據圖4考慮在動力轉向電機的端子處可用的最小電壓值的車輛溫度、方向盤角度和前車橋組件上的質量。這種解決方案於是可以減小控制單元中的計算存儲器的大小以及所述控制單元上的計算負擔。