用于车辆转向的控制的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于控制转向系统（100）中的反馈扭矩促动器（130）的方法，转向系统包括所述反馈扭矩促动器和辅助促动器（140），该方法包括用于反馈扭矩控制的以下方法步骤：‑借助于传感器对至少一个输入信号的测量，‑从上述输入信号对转向角度的确定，‑转向角度的上述输入信号到目标转向盘扭矩的变换，以及‑经由闭环电流控制对所述反馈扭矩促动器的控制以获得所述目标转向盘扭矩，且根据本发明专利技术，给予上述辅助促动器很高的增益，从而导致在此辅助促动器上轮轴中的扭矩如此低以至于转向盘扭矩接近于上述目标转向盘扭矩，由此获得可接受的转向感。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于车辆转向的控制的方法
本专利技术涉及一种用于控制转向系统中的反馈扭矩促动器的方法，该转向系统包括所述反馈扭矩促动器和辅助促动器。本专利技术还涉及一种用于控制转向系统中的反馈扭矩促动器的系统和对应装置。
技术介绍
重型车辆和农业车辆（诸如，例如牵引车）需要大的转向辅助水平。因此，现今的辅助促动器主要是液压辅助驱动的（因为液压具有高功率密度的事实）。那意味着，如果一个人为了诸如例如车道保持辅助（LKA）功能想要比标准的液压辅助阀产生的可控性更大的可控性，可能在液压促动器上添加电气辅助促动器。这意味着，当现今的客车仅需要电气辅助促动器时，将存在两个辅助促动器，以用于解决全部控制问题（例如用于LKA的可控性和动力辅助两者）。具有串联的两个辅助促动器意味着通常需要使用串联的两个扭力杆（用于测量扭矩柱），这造成的事实是，相比于仅一个扭力杆，柱刚度变为其刚度的大约一半。因为驾驶员在车辆开始转动之前将不得不扭转柱，所以弱的柱在控制上给予差的响应。似乎这是不够的，扭矩传感器是昂贵的。带有动力辅助的一组完全不同的问题是辅助和扰动的矛盾。如果存在高辅助，驾驶员将具有强的噪声抑制但过轻的转向，这将给予糟糕的转向感。在另一个方面，具有低辅助，驾驶员将以噪声抑制为代价具有良好的扭矩积累和良好的转向感，即，驾驶员将具有遭受扭矩操纵、反冲（诸如，来自例如坑洞的力，其通常将通过转向系统传递且将转向盘“踢”开某个角度）和其他扰动（其典型地范围从来自诸如例如纵向车辙这样不平坦的道路表面的振动到由差的车轮平衡引起的振动）的转向。用于重型车辆、建造设备和牵引车的当前技术发展水平的转向系统和转向感遭受上述问题。为了利用较简单的系统解决具有良好反馈、良好响应和可控性（例如用于LKA）的问题，我们提出一种基于以下原理的新的系统设计和新的控制方法，其包括用于反馈扭矩控制的以下方法步骤：-借助于传感器对至少一个输入信号的测量，-根据上述输入信号对转向角度的确定，-转向角度的上述输入信号到目标转向盘扭矩的变换，以及-经由闭环电流控制对所述反馈扭矩促动器的控制以获得所述目标转向盘扭矩，且给予上述辅助促动器很高的增益，该增益造成的事实是，在此辅助促动器上的轮轴中的扭矩如此低以至于转向盘扭矩接近于上述目标转向盘扭矩，由此获得可接受的转向感。所述方法步骤使得可能仅使用一个单扭力杆。此外，它给予驾驶员无扰动的转向反馈。
技术实现思路
为了产生解决方案来补救上述问题，提出：-液压促动器分派任务以具有如此高的辅助（升压曲线的高增益），使得在液压扭矩辅助促动器上的扭矩很低。目标在于移除尽可能多的外部扭矩（来自车轮力）。因此，任何扰动已在液压扭矩辅助促动器上移除。-电气反馈扭矩促动器分派任务以产生设想的转向感。因为在反馈扭矩促动器下柱状轮轴中现在不存在扭矩（因为液压辅助促动器移除它们），所以转向感完全通过请求辅助来产生，该辅助对应于即刻需要（由于转向感的缘故）的目标转向扭矩。使用基于转向角度和车辆速度的数学模型产生转向感。现在，由于该事实可能的是，如果你基于转向角度和车辆速度知道你想要的转向扭矩，就不存在对于扭力杆的需要且不存在扭力杆扭矩传感器。你想要从数学模型获得的扭矩可通过标准的马达电流控制从电动马达直接控制。为了控制例如用于LKA的转向角度，控制电气促动器的位置（相对于转向角度的目标值）。总之，这些是本专利技术的优点：-扰动消除（诸如例如扭矩操纵、反冲和其他扰动）。-带有扭矩积累、直前位置和转向盘回正性的良好的转向感。-高的柱刚度（由于仅一个扭力杆），由于转向盘和负重轮之间的挠曲较小从而造成较好的车辆响应。-低成本（由于缺少一个扭力杆扭矩传感器）。-对于转向角度控制的可控性（通过诸如例如LKA的功能）。此目的利用根据权利要求1的特征部分的用于控制车辆的转向系统的方法获得。定义促动器转向反馈扭矩促动器是可用来影响转向盘扭矩或转向盘角度或转向角度的促动器。辅助促动器是可用来作为伺服辅助使得在所述辅助促动器上的轮轴中的扭矩小于在促动器下的扭矩的促动器。通过升压曲线控制来进行伺服辅助，其中升压曲线是随所述辅助促动器上的轮轴中的扭矩而变的关于辅助的水平的非线性增益。促动器是机械地或由ECU操作的系统或机构，且将能量源（典型地，电流、液压流体压力或气动压力）转变成运动、力或扭矩。车辆状态状态限定为平移或转动的位置、速度或加速度或从这些前述状态派生的状态（诸如例如车辆滑移角度，车辆滑移角度是车辆局部x轴和车辆速度矢量之间的角度）。转向角度是转向系统中影响车辆的横向加速度或弧度的角度，其在转向系统中某处测量。这样的转向角度可为：-前轮角度。-铰接式车辆的铰接角度。-在后轮转向车辆的情况下的后轮转向角度。-在全轮转向车辆的情况下的前轮角度和后轮角度的组合。扭力杆扭矩是通过使用传感器测量的扭矩，该传感器对在转向柱中某处安装的特定扭力杆的扭转灵敏。转向盘扭矩是由驾驶员施加于转向盘的扭矩。此转向盘扭矩通常与扭力杆扭矩接近。驾驶员扭矩等于转向盘扭矩。电气结构信号总线是其上可读取和/或传送信号的传送通道。例如，输入信号可为由驾驶员经由转向盘施加的扭矩的测量（在转向盘和车轮之间某处测量）或从此量派生的信号。ECU是用来读取模拟传感器信号和数字信号的电气控制单元，其可访问例如信号总线，执行任何类型的运算（诸如，例如经由发送的模拟或数字信号或通过直接控制例如来自马达控制级的电动机，执行控制任务和使促动器促动）。控制理论可控性描述外部输入在有限的时间间隔中将系统的内部状态从任何初始状态改变到任何其他最终状态的能力。变换限定为使用一个或多个输入值来产生一个或多个输出值的的数学函数或查找表。转向盘扭矩测量是在转向柱或转向盘中测量的扭矩，或是在转向齿条中测量的力乘以转向齿条和转向盘之间的扭矩比率。频率混合是两个信号在频域中的加权和，使得信号中的一个由某个滤波器过滤且另一个由互补滤波器过滤。频率混合的示例是在两个信号中的一个上使用线性一阶低通滤波器且在另一个上使用线性一阶高通滤波器，且将两个滤波器的结果加在一起。互补滤波器是使得互补滤波器和与它互补的滤波器的和是遍及整个频率范围的滤波器。车辆动态车辆模型是将负重轮角度和车辆速度变换到多个车辆偏转状态和/或车辆横向状态（即，车辆偏转率和加速度、车辆横向速度和加速度以及车身侧滑角度）的数学模型。转向感扭矩参考发生器是转向感控制概念，其中目标转向盘扭矩在参考发生器中计算，且然后此参考转向盘扭矩用来促动转向反馈促动器至此参考扭矩。参考发生器子功能横向加速度反馈扭矩是对应于车辆的横向加速度的由驾驶员感知的扭矩。轮胎摩擦扭矩是轮胎和道路之间的摩擦或此摩擦的模型。转向系统摩擦或摩擦扭矩是转向系统的联动装置的部分的摩擦或此摩擦的模型。阻尼扭矩出现是由于轮胎和转向系统的阻尼或此阻尼的模型。回正性扭矩来自转向系统的几何形状或转向系统的模型。这些扭矩成分可与车辆速度相关。扭矩成分也可经由数学模型计算或经由车辆或转向系统中的传感器感测。目标转向盘扭矩是横向加速度反馈扭矩、上述轮胎摩擦扭矩、摩擦扭矩、阻尼扭矩和回正性扭矩的和。目标转向盘扭矩的部分从不同扭矩部分的数学模型计算。横向加速度扭矩根据自行车模型计算，该自行车模型使用车辆速度和转向角度作为输入且给予横向加速度作为输出。横向加速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制转向系统（100）中的反馈扭矩促动器（130）的方法，其特征在于以下事实，所述方法包括用于反馈扭矩控制的以下步骤：‑借助于传感器对至少一个输入信号的测量，‑从上述输入信号对转向角度的确定，‑转向角度的上述输入信号到目标转向盘扭矩的变换，以及‑经由闭环电流控制对所述反馈扭矩促动器的控制以获得所述目标转向盘扭矩，使得转向盘扭矩接近于上述目标转向盘扭矩，由此获得可接受的转向感。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.18 SE 1630093-11.一种用于控制转向系统（100）中的反馈扭矩促动器（130）的方法，其特征在于以下事实，所述方法包括用于反馈扭矩控制的以下步骤：-借助于传感器对至少一个输入信号的测量，-从上述输入信号对转向角度的确定，-转向角度的上述输入信号到目标转向盘扭矩的变换，以及-经由闭环电流控制对所述反馈扭矩促动器的控制以获得所述目标转向盘扭矩，使得转向盘扭矩接近于上述目标转向盘扭矩，由此获得可接受的转向感。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于以下事实，辅助促动器（140）放置在所述反馈扭矩促动器（130）之下，且给予所述辅助扭矩促动器很高的增益，从而导致的事实是在此辅助促动器上的柱状轮轴（135）中的扭矩如此低以至于所述转向盘扭矩接近于上述目标转向盘扭矩，由此获得可接受的转向感。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于以下事实，所述柱状轮轴（135）中的低扭矩由给予很低的后倾角或甚至负的后倾角的低作用力的前轮悬架获得，从而导致的事实是所述柱状轮轴（135）中的扭矩如此低以至于所述转向盘扭矩接近于上述目标转向盘扭矩，由此获得可接受的转向感。4.根据权利要求1、权利要求2和权利要求3所述的方法，其特征在于以下事实，所述柱状轮轴（135）中的低扭矩由带有根据权利要求2的高增益的辅助促动器和根据权利要求3的给予很低的后倾角或甚至负的后倾角的低作用力的前轮悬架两者获得，从而导致的事实是所述柱状轮轴（135）中的所述扭矩如此低以至于所述转向盘扭矩接近于上述目标转向盘扭矩，由此获得可接受的转向感。5.根据权利要求1、权利要求2、权利要求3或权利要求4所述的方法，其特征在于，通过使用用于计算待添加到所述目标转向盘扭矩的补偿扭矩的数学模型，将所述柱状轮轴（135）中的扭矩补偿从所述柱状轮轴（135）中的理想零扭矩的偏离，由此获得闭环电流控制以获得所述目标转向盘扭矩，使得获得良好的转向感。6.一种反馈扭矩促动器控制装置，至少包括转向系统（100）中的反馈扭矩促动器（130）和柱状轮轴（135），其特征在于，所述装置包括用于至少一个输入信号的测量的至少一个传感器、用以准备所述至少一个输入信号以用于不同种类的控制器的输入的变换和控制单元、用于控制反馈扭矩的器件以及用于将转向角度限定到目标转向盘扭矩的器件，所述装置还包括用于确定可能的反馈扭矩误差的器件、用...

【专利技术属性】
技术研发人员：H维尔弗斯，
申请(专利权)人：感知公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE