用于检测转向系统中的扰动变量的方法、以及用于机动车辆的转向系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于检测转向系统(10)中的扰动变量的方法，该转向系统包括转向柱(16，18)和机电转向辅助设备(24)，其中，感测转向系统(10)的至少一个变量。藉由包括至少该变量的数学状态空间模型来对转向系统(10)的至少一部分(20)进行建模。藉由卡尔曼滤波器估计转向系统(10)中的至少一个扰动变量，该扰动变量导致不期望的转向激励。卡尔曼滤波器使用转向系统(10)的状态空间模型，以便估计扰动变量。本发明专利技术进一步涉及一种转向系统(10)。

Method for detecting disturbance variables in steering system and steering system for motor vehicles

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测转向系统中的扰动变量的方法、以及用于机动车辆的转向系统本专利技术涉及一种用于检测转向系统中的扰动变量的方法，并且涉及一种用于机动车辆的转向系统。从现有技术已知具有带机电转向辅助设备的转向系统的机动车辆，其中，机电转向辅助设备可以提供力矩，以便由此辅助机动车辆的驾驶员进行转向运动。机电转向辅助设备可以被实施为动力转向系统。在机动车辆、尤其是转向系统操作期间，扰动的出现为机动车辆的驾驶员带来不期望的转向感觉，因为出现不期望的转向激励，例如机电转向辅助设备的、尤其所使用的是马达的基于摩擦的扰动和/或所使用的转向系统的、通常例如转向齿轮的例如经由车轮来自道路的基于摩擦的扰动。在现有技术中，这些扰动变量根本无法被感测到，或者只可以在一大笔开支的情况下(藉由相当大量的传感器)被感测到。例如，基于摩擦的扰动变量无法经由驱动侧或输出侧上的传感器感测到。在此已经证明不利的是：对扰动变量的感测和补偿仅在一定程度上是可能的，并且另外对可以感测到的扰动变量进行的补偿是成本高的，这是因为尤其必须使用非常大数量的传感器来检测不同的扰动影响。本专利技术的目的是提供一种用于机动车辆的转向系统以及一种用于检测扰动变量的方法，通过该方法可以容易地且成本有效地感测扰动变量。根据本专利技术，该目的实现是通过一种用于检测转向系统中的扰动变量的方法，其中，所述转向系统具有转向柱和机电转向辅助设备，所述方法包括以下步骤：-感测所述转向系统的至少一个变量，-藉由至少包括所述变量的数学状态空间模型对所述转向系统的至少一部分进行建模，以及-藉由卡尔曼滤波器估计所述转向系统中的至少一个扰动变量，所述扰动变量产生不期望的转向激励，其中，所述卡尔曼滤波器使用所述转向系统的状态空间模型来估计所述扰动变量。本专利技术的基本概念是：藉由数学状态空间模型估计作用在转向系统上的扰动变量，使得不必由传感器对所述变量进行直接感测，而对于所有扰动变量，这种直接感测在任何情况下都是不可能的。因此，可以消除用于众多传感器的对应的成本，并且同时可以更精确地确定总体扰动，这是因为对无法被传感器感测到的扰动变量进行了估计。在这个方面，可以更准确地确定作用在转向系统上的扰动变量。藉由卡尔曼滤波器估计的至少一个扰动变量尤其是无法被传感器感测到的变量和/或无法被测量器材感测到的变量。提供了至少一个扰动变量可能因此不藉由所设置的传感器进行确定，而是仅可以被估计。换言之，藉由卡尔曼滤波器估计的至少一个扰动变量不是状态变量。至少一个扰动变量是摩擦力矩、源于道路并且例如作用在转向齿条的力、和/或例如转向齿条处的摩擦力。相比之下，一个或多个旋转角度、一个或多个旋转角速度、例如转向齿条的一个或多个行程值、和/或一个或多个速度是实际上与至少一个扰动变量不同的状态变量。一个方面提供的是，补偿单元使用所估计的所述至少一个扰动变量来藉由补偿变量补偿与所述扰动变量相对应的扰动。这使得可以相应地主动补偿与扰动变量相关联的不期望的转向激励，使得为车辆的驾驶员提供了改善的转向感觉。相应地消除以其他方式出现的不期望的转向激励，使得这些转向激励可以不再被车辆的驾驶员感知到。由于改善了驾驶感觉，相应地提高了操作舒适性。因此，还可以提高安全性，例如，因为可以补偿在行进经过坑洼等地时导致方向盘脱落的扰动。特别地，该补偿变量是能够通过该机电转向辅助设备为了补偿与该扰动变量相对应的扰动而提供的附加的力矩。因此，提供补偿对应估计的扰动、尤其是与扰动相对应的扰动变量的附加的力矩。可以通过在任何情况下均存在的机电转向辅助设备相应地提供附加的力矩，使得不需要附加的部件来有效地补偿出现的不期望的转向激励。根据另一个方面，补偿单元包括频率相关的滤波器和/或特性图，所述频率相关的滤波器和/或特性图能够被调节以便在补偿所估计的扰动变量期间同时产生所期望的转向感觉。相应地，可以确定状态相关补偿变量，所述状态相关补偿变量藉由可相应地调节的滤波器和/或特性图进行计算。特别地，感测所述机动车辆的至少一个测量变量并将其用于确定所述补偿变量。藉由还可以藉由传感器测量的机动车辆的测量变量，可以因此根据机动车辆的对应的测量变量来调节补偿变量。例如，所述机动车辆的至少一个测量变量用于调节所述频率相关的滤波器和/或特性图。因此，为了确定补偿变量，补偿单元不仅可以使用所估计的扰动变量，还可以使用机动车辆的至少一个测量变量以及之前测量的转向系统的测量变量。特别地，所述机动车辆的至少一个测量变量是车辆速度和/或转向变量。转向变量可以是被相应地感测到的转向角度、转向角速度、和/或转向角加速度。因此，转向变量例如与车辆的驾驶员执行的转向运动相关联。替代地或另外地，考虑了车辆速度以便调节滤波器和/或特性图。可以因此根据转向变量和车辆速度，并且还根据所确定的扰动变量来确定补偿变量。根据一个实施例，藉由所述数学状态空间模型来对所述转向系统的至少包括所述机电转向辅助设备的下部部分进行建模。此下部部分足以能够估计出现的并且由于道路、机电转向辅助设备和/或转向齿轮的基于摩擦的干扰而出现的扰动变量。特别地，所述转向系统的下部部分包括所述转向系统中设置在指配给所述转向柱的传感器下方的所有部件。因此，可以估计源于道路或对应的实施方式的扰动。尤其可以区分这些扰动与出现在驱动侧的扰动。根据另一个方面，所述至少一个变量包括所述转向系统的旋转角度、所述机电转向辅助设备的马达旋转角度、所述机电转向辅助设备的力矩、和/或所述转向柱的力矩。这四个变量可以全部用于数学状态空间模型，以估计对应的扰动变量。在此背景下，不同变量可以在由卡尔曼滤波器形成的观测器的对应的状态空间模型中用作输入变量。转向系统的旋转角度例如是转向系统的下部区域的旋转角度，该旋转角度是在转向系统中设置的扭力杆下方测量的。通常，转向系统的旋转角度可以是转向柱的旋转角度。例如在转向系统的旋转角度和转向柱的力矩的情况下，变量可以是测量变量。另外，例如在针对机电转向辅助设备的力矩的情况下，变量可以根据测量变量间接确定。机电转向辅助设备的力矩可以间接地确定、确切地说藉由机电转向辅助设备的电动马达的电流来确定。被认为是测量变量的变量均共同具有以下事实：这些测量变量藉由指配给转向系统的相应指配的传感器测得，其中，对应的传感器不适用于确定估计的扰动变量本身。在这个方面，没有附加的传感器用于直接感测扰动变量或指配给扰动变量的扰动。替代地，藉由卡尔曼滤波器和在任何情况下均存在的传感器估计对应的扰动变量或扰动。另外，本专利技术涉及一种用于机动车辆的转向系统，所述转向系统具有转向柱、机电转向辅助设备、传感器，所述传感器被指配给所述转向柱并且被配置成感测所述转向柱的力矩和旋转角度。所述机电转向辅助设备包括马达，所述马达具有被配置成感测所述马达的马达旋转角度的角位置编码器。另外，所述转向系统包括调节器，所述调节器被配置成确定所述机电转向辅助设备的力矩，其中，所述调节器还被配置成藉由卡尔曼滤波器确定在所述转向系统中的可能产生不期望的转向感觉的扰动变量。因本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测具有转向柱(16，18)和机电转向辅助设备(24)的转向系统(10)中的扰动变量的方法，所述方法包括以下步骤：/n-感测所述转向系统(10)的至少一个变量，/n-藉由包括至少所述变量的数学状态空间模型对所述转向系统(10)的至少一部分(20)进行建模，以及/n-藉由卡尔曼滤波器估计所述转向系统(10)中的至少一个扰动变量，所述扰动变量产生不期望的转向激励，其中，所述卡尔曼滤波器使用所述转向系统(10)的所述状态空间模型来估计所述扰动变量。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170921 DE 102017121952.81.一种用于检测具有转向柱(16，18)和机电转向辅助设备(24)的转向系统(10)中的扰动变量的方法，所述方法包括以下步骤：
-感测所述转向系统(10)的至少一个变量，
-藉由包括至少所述变量的数学状态空间模型对所述转向系统(10)的至少一部分(20)进行建模，以及
-藉由卡尔曼滤波器估计所述转向系统(10)中的至少一个扰动变量，所述扰动变量产生不期望的转向激励，其中，所述卡尔曼滤波器使用所述转向系统(10)的所述状态空间模型来估计所述扰动变量。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所估计的所述至少一个扰动变量被补偿单元(36)使用来藉由补偿变量补偿与所述扰动变量相对应的扰动。


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述补偿变量是附加的力矩，所述力矩能够通过所述机电转向辅助设备(24)提供，以便补偿与所述扰动变量相对应的扰动。


4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述补偿单元(36)包括频率相关的滤波器和/或特性图，所述频率相关的滤波器和/或特性图能够被调节以便产生所期望的转向感觉。


5.如权利要求2至4之一所述的方法，其特征在于，所述机动车辆的至少一个测量变量被感测并且被用于确定所述补偿变量。


6.如权利要求4和5所述的方法，其特征在于，所述机动车辆的所述至少一个测量变量被用于调节所述频率相关...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·法施扎德，A·路恩根，
申请(专利权)人：ZF汽车业德国有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE