用于基于根据转向盘角度和横摆角速度计算转向盘的目标速度的可逆性功能确定设定点转矩的方法

摘要

本发明涉及一种用于确定车辆的动力助力转向系统的转向盘的设定点转矩的方法，所述设定点转矩使得可以确定由控制电机直接或间接施加在转向盘上的电机转矩，并且所述设定点转矩至少由可逆性功能确定，该可逆性功能被设计用于使转向盘的转向盘角度趋向车辆将遵循呈直线形式的轨迹的转向盘角度，所述可逆性功能包括第一步骤，在该第一步骤中根据转向盘角度确定转向盘的目标速度，其特征在于目标速度也是车辆的横摆角速度的函数。

说明书

技术领域

本发明涉及电动助力转向系统领域，并且更特别地，涉及一种用于确定车辆的电动助力转向系统的转向盘的设定点转矩的方法。

背景技术

车辆的转向系统的目的是允许驾驶员控制车辆的轨迹。轨迹由车辆随时间占据的一组连续位置来描述。车辆轨迹是依赖于可以被测量或计算的一组参数的曲线。所述参数根据施加在车辆上以便产生移动的力的状态而变化。力的状态在下文中将被称为车辆的动态情况。

通过改变车辆的轮的取向的角度，驾驶员作用于车辆的动态状况的参数，从而改变车辆的轨迹。轮的取向的角度特别地与转向盘的角度(下文中称为“转向盘角度”)关联。驾驶员通过在转向盘上施加力(在下文中称为“转向盘转矩”)来改变转向盘角度。

一般而言，转向系统包括几个元件，包括所述转向盘、齿条和各自连接到拉杆的两个轮。齿条是允许通过拉杆操纵轮(即，允许改变轮的取向的角度)的零件。齿条允许将转向盘角度方面的变化传递到车辆的轮的取向。

一种电动助力转向系统包括计算机，该计算机特别地确定在操纵转向盘时将由驾驶员感受到的转矩，以下称为设定点转矩。

一般而言，设定点转矩由几个功能(优选地为3个功能)的总和确定。功能允许确定设定点转矩的一部分。

例如，阻尼功能允许基于转向盘的旋转速度(以下称为“转向盘速度”)来确定设定点转矩的一部分。

控制功能允许基于施加在齿条上的力来确定设定点转矩的一部分。

可逆性功能允许确定允许将转向盘角度带“到中心”(即，趋向车辆执行直线轨迹的转向盘角度(以下称为“中心角度”))的设定点转矩的一部分。换句话说，可逆性功能允许带回转向盘，使得车辆执行直线轨迹。例如，当离开环形交叉路口时，这个功能特别有用。在这种情况下，驾驶员握住转向盘以便转动，然后他放开转向盘，使得转向盘“自然地”回到中心。

已知通过首先根据转向盘角度确定转向盘的目标速度来实行可逆性功能。当转向盘角度背离中心角度时，目标速度较高，并且当转向盘角度接近中心角度时，目标速度降低。因此，转向盘首先迅速回到中心角度，然后减速，直到到达中心角度。

目标速度的这种确定的缺点是它基于静态信息，即转向盘角度，而没有考虑车辆的动态情况。因此，给定角度下的目标速度是相同的，而与车辆动力学和路面的类型无关。这样做时，目标速度可能不适应车辆的动态情况，从而导致驾驶员的不自然的驾驶感受。

最后，当设定点转矩确定时，计算机由于控制电机而将转向盘转矩伺服控制为设定点转矩。控制电机施加电机转矩，使得转向盘转矩等于设定点转矩。

在机械式电动助力转向系统中，转向盘和齿条之间存在通常由转向柱构成的机械连杆。然后，控制电机通过在齿条上或转向柱上施加电机转矩，将电机转矩间接施加到转向盘上。

线控式电动助力转向系统包括两个机动化装置。测量或计算转向盘角度，使得操纵电机通过齿条改变车辆的轮的取向。然后，控制电机直接在转向盘上施加电机转矩，以便特别地使驾驶员意识到齿条的惯性，也就是说齿条的重量。

发明内容

本发明旨在通过提出一种用于确定车辆的动力转向系统的转向盘的设定点转矩的方法来改善驾驶员的驾驶感受，所述设定点转矩允许确定由控制电机直接或间接施加在转向盘上的电机转矩，所述设定点转矩至少由可逆性功能确定，该可逆性功能旨在使转向盘的转向盘角度趋向车辆执行直线轨迹的转向盘角度，所述可逆性功能包括第一步骤，在第一步骤中根据转向盘角度确定转向盘的目标速度，其特征在于目标速度也是车辆的横摆角速度的函数。

横摆角速度表示车辆围绕竖直轴线(也就是说，法向于车辆执行该轨迹的平面的轴线)的旋转的速度。

根据本发明，目标速度基于静态信息转向盘角度并且基于动态信息横摆角速度。因此，目标速度考虑了车辆的动态情况，使得驾驶员的驾驶感受是自然的。

换句话说，对于相同的转向盘角度，转向盘角度返回到中心角度的目标速度将根据横摆角速度更快或不那么快。因此，当驾驶员放开转向盘以使其回到中心角度时，转向盘速度适配于车辆的横摆角速度。

根据本发明的一个特征，第一步骤包括确定阶段，在该确定节段中，根据车辆的横摆角速度、等效增益和车辆的纵向速度来计算等效转向盘角度。

车辆的纵向速度对应于沿着所述车辆的延伸轴线形成的车辆的轨迹的速度。

更具体地说，等效转向盘角度由以下公式计算：

其中：A

因此，等效转向盘角度由车辆的横摆角速度和纵向速度确定。

根据本发明的一个特征，确定阶段包括当车辆的纵向速度为零时允许避免执行除以0的保护。

根据本发明的一个特征，等效增益取决于车辆的纵向速度。

随着车辆的纵向速度改变等效增益允许提高转向盘角度和等效转向盘角度之间的一致性。事实上，车辆的动态情况取决于车辆的速度(不足转向梯度、气动升力等)。

例如，根据以下关系，等效增益取决于不足转向梯度：

K

其中：L：车辆轴距，K：不足转向梯度，V

根据本发明的一个特征，第一步骤包括合并(fusion)阶段，在该合并阶段中，根据等效转向盘角度和转向盘角度确定最终转向盘角度。

因此，目标速度的确定是根据最终转向盘角度进行的，最终转向盘角度包括转向盘角度的信息并且通过等效转向盘角度包括横摆角速度的信息。

根据本发明的一个特征，最终转向盘角度取决于合并增益。

更具体地说，最终转向盘角度由以下公式计算：

A

其中A

利用上述公式，合并增益对称地加权转向盘角度和等效转向盘角度。在这样做时，最终转向盘角度保持可靠的值。

合并增益允许提出来自转向盘角度或等效转向盘角度的信息。

根据本发明的一个特征，合并增益根据车辆的纵向速度而变化。

因此，很容易调整合并增益，以便考虑车辆的动态情况。

根据本发明的一个特征，合并增益在0和1之间变化。

合并增益是无量纲的幅值。

因此，当合并增益接近1时，来自转向盘角度的信息是占优势的，而当合并增益接近0时，来自等效转向盘角度的信息是占优势的。

根据本发明的一个特征，该确定方法包括第二步骤，在该第二步骤中根据目标速度确定可逆性功能的设定点转矩。

可逆性功能的设定点转矩对应于设定点转矩，或者如果设定点转矩由多个功能确定，则仅对应于所述设定点转矩的一部分。

附图说明

由于以下通过非限制性示例给出并参考附图进行解释的描述，将更好地理解本发明，该描述涉及根据本发明的实施例，在附图中：

图1是允许确定电机转矩的算法的逻辑图；

图2是根据本发明的允许确定设定点转矩的根据图1的逻辑图的一部分；

图3是根据本发明的可逆性功能的第一步骤的逻辑图。

具体实施方式

本发明涉及一种用于确定车辆的动力转向系统的转向盘的设定点转矩C

以本身已知的方式，所述动力转向系统包括转向盘，该转向盘允许驾驶员通过在所述转向盘上施加称为转向盘转矩C

随后，所考虑的动力转向系统是机械式电动助力转向系统。然而，当然，本发明也可以涉及线控式电动助力转向系统。

因此，转向盘优选安装在转向柱上，在车辆上以旋转的方式被引导，并且借助于转向小齿轮啮合在转向齿条上，该转向齿条本身在紧固到所述车辆的转向壳体中以平移的方式被引导。

优选地，所述转向齿条的端部各自连接到转向拉杆，该转向拉杆联接到转向盘的转向节(分别为左轮和右轮)，使得齿条的纵向平移位移允许改变被转向的轮的转向角(偏航角)。转向角至少部分地由转向盘的角度(在下文中称为转向盘角度A

此外，被转向的轮可以优选地也是驱动轮。

动力转向系统还包括控制电机，该控制电机旨在提供电机转矩C

控制电机将优选地为具有两个操作方向的电动电机，并且优选地为无刷类型的旋转电动电机。

控制电机可以在适当的情况下通过齿轮减速器类型的减速器接合在转向柱本身上以形成称为“单小齿轮”机构的机构，或者在距所述转向小齿轮一定距离处，借助于与允许转向柱接合在齿条上的转向小齿轮不同的第二小齿轮直接接合在转向齿条上，从而形成称为“双小齿轮”机构的机构，或者借助于与所述齿条的对应螺纹配合的滚珠螺杆直接接合在转向齿条上。

图1表示允许确定电机转矩C

更具体地，算法包括设定点转矩C

设定点转矩C

为了让驾驶员感受到设定点转矩C

在TFC伺服控制步骤期间，确定由控制电机直接或间接施加在转向盘上的电机转矩C

因此，控制电机的目的是将驾驶员施加在转向盘上的转向盘转矩C

设定点转矩C

TTG生成步骤包括允许确定设定点转矩C

TTG生成步骤包括允许确定设定点转矩C

TTG生成步骤包括可逆性功能F

可逆性功能F

更具体地，第一步骤E1包括确定阶段P1，在该确定阶段中通过以下公式计算等效转向盘角度A

其中：A

等效增益

另外，为了在纵向速度V

然后，第一步骤E1包括合并阶段P2，在该合并阶段中根据以下公式确定最终转向盘角度A

A

其中A

合并增益G取决于车辆的纵向速度V

最后，在计算阶段P3，由最终转向盘角度A

可逆性功能F

TTG生成步骤将第一部分C

当然，本发明不限于附图中描述和表示的实施例。由此,在不脱离本发明的保护范围的情况下，变化仍然是可能的，特别是从各种元件的构成的角度来看或通过技术等同物的替代。