具有受操控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的機(jī)動車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制裝置的制作方法

本發(fā)明涉及機(jī)動車輛的受操控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的領(lǐng)域，例如電動輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)或電動控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(“steer by wire(線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng))”)。

背景技術(shù)：

電動輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在現(xiàn)有機(jī)動車輛中非常普遍的設(shè)備。該設(shè)備幾乎不消耗能量，并且除了輔助駕駛員操縱方向盤這一固有功能之外，該設(shè)備與所述車輛的各種系統(tǒng)進(jìn)行通信以及互相作用，所述各種系統(tǒng)例如為剎車系統(tǒng)或穩(wěn)定性控制系統(tǒng)(ESC即Electronic Stability Control(電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)))。

這些不同的系統(tǒng)依賴于車輛中存在的大量傳感器，例如速度傳感器或距離傳感器。這些傳感器允許實現(xiàn)不同的所提出功能，所述不同的所提出功能可例如為自動停車或者跨越白線指示。

為了預(yù)防在中速或高速的路線中(例如在二級公路網(wǎng)上或者在高速公路網(wǎng)上)的事故，當(dāng)過大的偏航(lacet)動力學(xué)已經(jīng)發(fā)生在所述車輛的動力學(xué)中時，ESC對所述過大的偏航動力學(xué)的結(jié)果產(chǎn)生影響。這種過大的偏航動力學(xué)可與駕駛員的壓力相關(guān)聯(lián)，該壓力造成所述駕駛員在方向盤上的不當(dāng)動作。這種狀況可發(fā)生在突然急轉(zhuǎn)彎、想要避開車行道上的障礙物、駕駛員打瞌睡尤其是駕駛員在高速公路上打瞌睡、或者造成駕駛員急打方向盤同時旋轉(zhuǎn)速度大于實際需要的旋轉(zhuǎn)速度的任何狀況中。

可以看到，這樣的狀況很容易促使所述車輛發(fā)生轉(zhuǎn)彎，或者促使所述車輛以兩個車輪著地而導(dǎo)致翻轉(zhuǎn)。

此處提出更早地參與到導(dǎo)致事故風(fēng)險的過程中，同時阻止所述駕駛員通過在方向盤上的過度動作觸發(fā)具有風(fēng)險的狀況，而不阻止所述駕駛員達(dá)到使所述駕駛員在所遇到的狀況中能夠操縱其車輛的服務(wù)提供等級。尤其是，未提出使電動輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)按照小基準(zhǔn)設(shè)計，因為這將被駕駛員視為車輛的缺陷，該缺陷阻止所述駕駛員在無事故風(fēng)險的受控狀況中按照所期望方式駕駛所述車輛。

文件FR2906519描述了一種預(yù)防過度轉(zhuǎn)彎的方法，該方法除了電動輔助電動機(jī)施加輔助轉(zhuǎn)矩還預(yù)先設(shè)置施加例如粘滯類型的剎車轉(zhuǎn)矩。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在該背景下，本發(fā)明旨在提供一種具有受操控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的機(jī)動車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制裝置，所述裝置包括獲取所述車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的方向盤的角速度的獲取部件，其特征在于，所述控制裝置還包括獲取表示所述車輛相對于地面的速度的值的獲取部件，并且還包括用于根據(jù)所述角速度以及根據(jù)所述表示所述車輛相對于地面的速度的值將所述車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的輔助電動機(jī)的功率控制成限定值的部件。

用于調(diào)節(jié)所述電動機(jī)的功率的部件可基于從具有兩個輸入項的功率限制表格中提取的值調(diào)節(jié)所述功率，所述兩個輸入項是所述方向盤的旋轉(zhuǎn)速度以及所述車輛相對于地面的速度?？紤]到用于獲取目標(biāo)值的兩個輸入項，使用3D制圖學(xué)(cartographie 3D)。

所述控制裝置可構(gòu)造用于根據(jù)所述角速度以及根據(jù)所述表示所述車輛相對于地面的速度的值逐漸地控制所述功率，并且遵循預(yù)先確定的調(diào)節(jié)值。

所述電動機(jī)的功率的減小幅度可根據(jù)所述車輛的靜態(tài)穩(wěn)定性系數(shù)限定。

本發(fā)明還涉及一種包括如上文所展示的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制裝置的機(jī)動車輛。

附圖說明

通過閱讀本發(fā)明僅作為示出實施例的示例給出的詳細(xì)說明和附圖將更好地理解本發(fā)明，本發(fā)明的其它目的、特征、細(xì)節(jié)和優(yōu)點將更加清楚，在所述附圖中：

-圖1是示出了不包括本發(fā)明的系統(tǒng)的示意圖。

-圖2是示出了包括本發(fā)明的系統(tǒng)的示意圖。

-圖3示出了隨著所述方向盤的旋轉(zhuǎn)速度的變化而變化的根據(jù)本發(fā)明的裝置的激活。

-圖4示出了隨著所述車輛的穩(wěn)定性參數(shù)的變化而變化的所述裝置的設(shè)計基準(zhǔn)。

-圖5示出了隨著所述車輛相對于地面的速度的變化而變化的根據(jù)本發(fā)明的裝置的激活。

具體實施方式

在圖1中，示出了本發(fā)明要加入到的系統(tǒng)的架構(gòu)。該架構(gòu)實施在汽車中，并且該示意圖示出了該汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。駕駛員致動方向盤100。該方向盤將所述駕駛員的命令傳送到電動輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的計算機(jī)110并且該計算機(jī)致動電動輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)120。發(fā)動機(jī)120是用于給轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的作用力(改變車輪定向)提供輔助的電動機(jī)，所述駕駛員通過方向盤的動作經(jīng)由所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向柱在所述發(fā)動機(jī)的輔助作用下使車輪轉(zhuǎn)動，從而使所述車輛向左或向右轉(zhuǎn)彎。

在圖2中，示出了該背景下的本發(fā)明的實施。所示的實施例使用獲取方向盤的角速度的獲取部件130。該部件130可例如包括方向盤角位置傳感器以及對由所述傳感器測量出的值進(jìn)行求導(dǎo)的求導(dǎo)部件。

所示的實施例還使用獲取或估計所述車輛相對于地面的速度的獲取或估計部件，例如獲取車輪速度的獲取部件140。該部件140依賴于CAN總線(“Controller Area Network(控制器局域網(wǎng)絡(luò))”，即網(wǎng)絡(luò)或者現(xiàn)場總線CAN)中已經(jīng)可用的功能。

部件130和140將相應(yīng)的信息傳送到方向盤動力學(xué)控制計算機(jī)150，所述方向盤動力學(xué)控制計算機(jī)可從輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的計算機(jī)110分開或者作為輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的計算機(jī)的一部分。所述方向盤動力學(xué)控制計算機(jī)150基于由部件130和140傳送的信息決定是否同意限制由電動輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的計算機(jī)110生成的以電動輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)120為目的地的命令。

在圖3中，示出了(在計算機(jī)150中)隨著例如借助于部件130獲取的方向盤角速度的變化而變化的方向盤動力學(xué)控制的激活。在橫坐標(biāo)上，以度每秒為單位表示所述方向盤的旋轉(zhuǎn)速度，從0度每秒至1260度每秒。在縱坐標(biāo)上，示出了方向盤動力學(xué)控制功能的激活百分比，即幅度，所述方向盤動力學(xué)控制計算機(jī)150對由電動輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的計算機(jī)110發(fā)射的以電動輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)120為目的地的命令按照所述幅度產(chǎn)生影響。

示出了三個區(qū)域。從0度每秒至360度每秒，示出了稱作“對于客戶的舒適區(qū)域”的區(qū)域，附圖標(biāo)記為1000。當(dāng)方向盤速度為0度每秒時，所述方向盤動力學(xué)控制的激活比率為零，然后所述激活比率逐漸地增加直到達(dá)到50％的值，對于所述方向盤速度為360度每秒附近的值的情況，所述激活比率達(dá)到50％。但對于方向盤旋轉(zhuǎn)速度的值較小的情況，該功能還可保持處于監(jiān)測而不參與的狀態(tài)，激活比率保持0％并且僅從一個角速度閾值起變成正值。

在附圖標(biāo)記為1010的在360度每秒至850度每秒之間的第二區(qū)域中，所述方向盤動力學(xué)控制的激活比率繼續(xù)不斷增加，然后接近并穩(wěn)定在100％的值。此處該領(lǐng)域稱作“對于客戶的較高方向盤動力學(xué)領(lǐng)域”，例如對應(yīng)于運動模式的駕駛或者對應(yīng)于可能引起事故的狀況。在超過850度每秒時，所述方向盤的旋轉(zhuǎn)速度是特別急劇的，并且此處認(rèn)為簡單地給出了僅在車輛測試時可用的范圍，該范圍的附圖標(biāo)記為1020。在這些測試過程中，所述方向盤動力學(xué)控制激活至100％。

在圖4中，示出了隨著目標(biāo)車輛的變化而變化具體地隨著所述目標(biāo)車輛的幾何學(xué)的變化而變化的所述方向盤動力學(xué)控制的設(shè)計基準(zhǔn)元素。

因此，在橫軸上，示出了所述車輛的靜態(tài)穩(wěn)定性系數(shù)SSF(“Static Stability Factor”)。該系數(shù)適用于單體寬敞型小車輛和四門轎車，并且有利于對于具有高翻轉(zhuǎn)傾向的車輛的風(fēng)險的管理。所述系數(shù)例如通過輪距寬度(與所述車輛的寬度有關(guān))與所述車輛的重心高度之間的比值計算出。按照慣例，所述比值被除以二以得到SSF。

在橫軸上，示出了從1至2變化的系數(shù)SSF。因此，對于值為1的情況，所述車輛的寬度等于該車輛的重心高度的兩倍。對于SSF值為2的情況，所述車輛的寬度等于該車輛的重心高度的四倍。因此，越遠(yuǎn)離左側(cè)朝向所述示意圖的右側(cè)移動，所考慮的車輛越失去翻轉(zhuǎn)靈敏度和得到偏航動力學(xué)靈敏度。

在縱軸上，示出了隨著所述車輛的SSF的變化而變化的所述方向盤動力學(xué)控制的激活百分比。對于從SSF值為1至SSF值為1.2(附圖標(biāo)記為2000的區(qū)域)的情況，對于根據(jù)實施例的這種車輛，同意強(qiáng)烈地激活所述方向盤動力學(xué)控制，并且按照慣例，所述激活值被確定成100％。然后對于SSF值在1.2至1.4之間(附圖標(biāo)記為2010的區(qū)域以及超出區(qū)域)的情況，所述激活強(qiáng)烈地減小，并且所述值從100％逐漸下降到20％。然后當(dāng)SSF值在1.4至2之間(附圖標(biāo)記2020的區(qū)域)增加時，選擇使所述值逐漸地下降，以及更緩慢地從20％下降至0％。在所述示意圖上，在區(qū)域2010與2020之間的邊界選擇成對應(yīng)于50％的激活值。

在圖5中，示出了隨著所述車輛的由車輪速度估計的水平速度的變化而變化的所述方向盤動力學(xué)控制的激活，對于方向盤的旋轉(zhuǎn)速度是給定的以及恒定的情況。

對于在0至由制造商確定的第一速度v₁之間的較低的水平速度(附圖標(biāo)記為3000的區(qū)域)的情況，所述方向盤動力學(xué)控制完全停用，使得施加在發(fā)動機(jī)120上的功率不變，所述功率由所述方向盤的旋轉(zhuǎn)速度等效地表達(dá)。

然后，當(dāng)車輪速度增加時，對于在由制造商確定的第一水平速度v₁與由制造商確定的第二水平速度v₂之間的速度(附圖標(biāo)記為3010的區(qū)域)的情況，所述控制逐漸激活。在所示的實施例中，所述逐漸的激活按照斜率線性地進(jìn)行，該斜率根據(jù)客戶用于所考慮車輛模型的使用制造知識來調(diào)節(jié)。提供給發(fā)動機(jī)120的電功率小于僅基于方向盤旋轉(zhuǎn)速度提供的電功率。該電功率僅等效于所述方向盤的旋轉(zhuǎn)速度的一部分(減小的那部分)。

在第二預(yù)先確定速度v₂與第三預(yù)先確定速度v₃(附圖標(biāo)記為3020的區(qū)域)之間，所述方向盤動力學(xué)控制保持激活并且具有恒定的幅度，使得提供給發(fā)動機(jī)120的電功率恒定。

最后，在第三預(yù)先確定速度v₃與第四預(yù)先確定速度v₄(附圖標(biāo)記為3030的區(qū)域)之間，所述方向盤動力學(xué)控制可重新逐漸地停用，例如按照斜率線性地停用，該斜率根據(jù)客戶用于所考慮模型的已知使用確定。

對于超出第四預(yù)先確定速度v₄的情況，所述方向盤動力學(xué)控制的激活比率可重新例如通過所述制造商的選擇而完全停用(附圖標(biāo)記為3040的區(qū)域)。提供給發(fā)動機(jī)120的功率等于對應(yīng)于所述方向盤的旋轉(zhuǎn)速度的功率。該功率也可低于、等于或不同于從區(qū)域3000中獲取的功率。

圖3所示的曲線可根據(jù)所述車輛相對于地面的速度不同而采用不同的形式。同樣地，圖5所示的曲線可根據(jù)所述方向盤的旋轉(zhuǎn)速度不同而采用不同的形式。該實施例使用具有兩個輸入項的表格，所述兩個輸入項是所述方向盤的旋轉(zhuǎn)速度以及相對于道路的速度。所述表格中指示的值是提供給發(fā)動機(jī)的電功率值。

該功能的參與是自動的并且由斜率以及由所述功能的調(diào)節(jié)等級管理，這使得對于所述駕駛員來說是透明的。

該系統(tǒng)的特征在于，該系統(tǒng)僅需要對于電動輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行的軟件演變而不需要硬件演變，例如安置新的傳感器。該系統(tǒng)的特征還在于，該系統(tǒng)未侵入到駕駛員操控模式中，所述駕駛員操控模式可例如為穩(wěn)定性控制系統(tǒng)(ESC)的演變。然而，所提出的解決方案具有在所提供的服務(wù)與所帶來的安全性之間的優(yōu)良折衷。所述解決方案對于所述駕駛員來說是透明的并且能夠給所述駕駛員帶來按照圖3和圖5所示的曲線參數(shù)操控所述方向盤動力學(xué)控制功能的較大可能性。

明確指出，所述方向盤動力學(xué)控制計算機(jī)150能夠僅以獨立于相對于地面的速度的方式在所述方向盤的旋轉(zhuǎn)速度范圍上激活所述功能和以獨立于所述方向盤的旋轉(zhuǎn)速度的方式在相對于地面的速度的范圍上激活所述功能。

本發(fā)明并不限于所示的實施例，而是擴(kuò)展到在權(quán)利要求的保護(hù)范圍中的所有變型。尤其是，本發(fā)明可為使用電動控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng))的實施例。