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1. CN107000742 - Understeer and oversteer detector for a motor vehicle

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[ ZH ]
用于机动车辆的转向不足和转向过度检测器


技术领域
本发明涉及诸如机动车辆的车辆的动态行为的分析和管理的大体领域。
背景技术
本发明更具体地涉及一种用于检测能够识别转向不足或转向过度情形的抓地力(grip)失去的情形的方法(也就是说,其中车辆的前轮轴的失去抓地力导致转向不足的失去抓地力的情形和/或相应地其中车辆的后轮轴的失去抓地力导致转向过度的失去抓地力的情形)。
已知监视车辆的行为以便能够检测失去抓地力的情形的发生,例如以便允许装备车辆的动力转向系统自动调停以便校正车辆的转向不足行为,其允许改善在转弯时车辆的路面控制并且因此改善所述车辆的占用者的安全性和其他路面用户的安全性。
然而,这种监视的实现方式有时是复杂的,因为一般需要对车辆增加专门用于收集有用动态信息的传感器,这增加确保车辆的行为的监视的设备的成本、总体尺寸和重量。
另外,监视过程一般利用可能相对长且复杂的计算,其在一些情况下可能影响所述监视过程的反应性或可靠性。
发明内容
因此,赋予本发明的目标旨在解决上述缺点并且提出了一种用于检测车辆的失去抓地力的情形的新方法,其实施起来是简单且廉价的,同时允许车辆的行为的准确、快速且可靠诊断。
赋予本发明的目标借助于一种用于检测被提供有由方向盘操作的转向系统的车辆的失去抓地力的情形的方法来实现,所述方法的特征在于其包括评估失去抓地力的第一指示的步骤(a),该步骤包括计算表示车辆的偏航率的驾驶参数相对于表示方向盘的角度位置的变量的偏导数作为失去抓地力的第一指示。
换言之,本发明有利地提出了使用车辆的偏航率相对于方向盘的角度位置(或(方向盘角度))的偏导数,也就是说短时间内偏航率的基本变化与在相同短时间内考虑的方向盘的角度位置的对应基本变化之间的比率,作为车辆的行为(在抓地力方面)的指示,并且更具体地,作为表征以及因此检测转向不足或转向过度行为的发生(失去抓地力的特性)的手段。
有利地,本发明人发现实际上在方向盘的角度(实际)位置、偏航率与抓地力的情形之间存在相关性,并且能够以图形方式以占有表示作为方向盘的角度位置(作为横坐标)的函数的偏航率(作为纵坐标)的相同参考系内的不同区域的场的形式表达和区分车辆的抓地力和失去抓地力的情形。
表征车辆的抓地力的情形的变化发生的界限并且更具体地表征转向不足或转向过度行为的发生的条件的这些图形场的边界遵循能够有利地由它们的切线表征的轮廓(通常为直线),切线在这种情况下对应于在上述参考系中考虑的点处偏航率相对于方向盘的角度位置的偏导数的值。
由这样的偏导数形成的(第一)指示的计算和研究因此允许可靠性地建立车辆在给定时刻所处的场,其提供关于所述车辆的抓地力的情形的信息。
以特别有利的方式,由本发明提出的分析,即,根据偏航率相对于方向盘的角度位置的偏导数对抓地力的情形的评估,在实践中允许容易地检测失去抓地力的情形,并且更具体地提前识别在重大失去抓地力之前的预测性和过渡性条件的发生。
该方法因此允许在合适的情况下自动地并且尤其是在车辆仍然可控制时提早地决定合适反应,其旨在允许车辆恢复抓地力,或者更简单地,旨在防止所述车辆失去抓地力(或者可能地,防止所述车辆失去更多抓地力),并且在车辆仍然可控制时自动地对动力转向系统应用该反应以直接地并且自动地校正转向设备的配置以便重获抓地力或优选在战术上警告驾驶员从而鼓励所述驾驶员他自己校正车辆的路径以避免、停止或补救失去抓地力。
因此增强了车辆的占用者的安全性。
另外,方法的运行速度和可靠性通过以下事实得到加强:第一指示(也就是说偏导数)的计算和分析涉及简单数学表达式以及在任何动力转向设备内直接可获得的或可容易地确定的数据(偏航率、方向盘角度)。
根据本发明的方法因此可以简单地、有效地且以较低成本被实现。
附图说明
在阅读仅仅为了说明性且非限制性目的提供的以下描述以及参考附图后,本发明的其他目标、特性和优点将显而易见,在附图之中:
图1示意性地图示了在转向不足情形的发生和过程期间方向盘的角度位置和偏航率的时间演变。
图2示意性地图示了在转向过度情形中的车辆的方向盘的角度位置、偏航率以及横向加速度的时间演变,通过根据驾驶员是加重转向、将方向盘返回到其中央位置还是反转向以恢复抓地力来区分几种情形。
图3以类似于图2的示图的示图示意性地图示了在具有后轮轴(回转)的失去抓地力的转向过度情形中的车辆的方向盘的角度位置、偏航率以及横向加速度的时间演变。
图4在表示作为方向盘的角度位置(作为横坐标)的函数的偏航率(作为纵坐标)的四象限参考系内图示了与车辆的不同抓地力情形(并且更具体地为不同的转向过度和转向不足情形)相关联的场。
具体实施方式
本发明涉及一种用于检测车辆的失去抓地力的情形的方法,所述车辆被提供有转向系统,并且更优选地是由方向盘操作的动力转向系统。
更具体地,本发明涉及一种用于在转弯期间(或更一般地,在转向系统的转向操纵期间)检测失去抓地力的情形的方法,也就是说,通常是一种用于检测转向不足情形或转向过度情形的方法。
当然,本发明还涉及一种旨在实现这种方法的估计设备,为电子电路、电子板、计算器(计算机)、可编程逻辑控制器、或任何其他等效设备的类型。
应当指出,这种估计设备可以呈现通过其电子部件的布线限定的物理控制结构和/或优选地通过适当的计算机编程限定的虚拟控制结构。
以本身已知的方式,动力转向系统可以包括方向盘,其被安装在转向柱上并且其允许驾驶员借助于优选包括转向齿条的转向机构来改变车辆的方向盘(其此外优选为驱动轮)的转向角度(也就是说偏航取向),所述转向轨(优选沿横向于车辆的横向方向)可滑动地被安装在转向壳体(其本身被固定到车辆的框架)中并且其致动被链接到承载所述方向盘的短轴的转向横拉杆。转向柱将优选借助于驱动小齿轮啮合在齿条上。
动力转向系统还将包括辅助电机,优选为电力辅助电机,其被布置为在合适的情况下借助于蜗轮类型的减速器和蜗杆减速器在转向机构上施加操作力,并且更具体地为操作扭矩,其中所述操作力或操作扭矩根据预定义辅助条例来确定。
辅助电机(并且在合适的情况下其减速器)能够具体地被布置为接合在转向柱其本身上,以便优选地形成被称为(单小齿轮)机构的机构,或者被接合在与转向柱分开的转向齿条上,以优选形成被称为(双小齿轮)机构的机构。
根据本发明,该方法包括评估失去抓地力的第一指示P1的步骤(a),所述步骤包括计算表示车辆的偏航率的驾驶参数相对于表示方向盘的角度位置的变量α的如下偏导数作为失去抓地力的第一指示:
表示方向盘的角度位置或(方向盘角度)的变量α能够从在实践中表示(并且更具体地成比例于或甚至等于)转向机构的(瞬时)转向角度并且因此表示(并且更具体地成比例于或甚至等于)转向机构的(瞬时)角度位置的任何变量中选择。
在实践中,并且在以下内容中,所述变量α将因此优选被同化为方向盘的角度位置。
所述变量α能够通过允许确定转向机构的(实际)绝对位置并且更具体地方向盘的绝对角度位置或者以等效的方式辅助电机的杆的绝对角度位置或齿条的绝对位置的任何合适的手段来提供。
因此能够考虑借助于能够例如被放置在方向盘处、在转向柱处、或在转向齿条处的位置传感器来测量角度位置α。
根据另一优先可能性,方向盘的角度位置α将从辅助电机的杆的角度位置的测量结果来获得,测量结果可以例如借助于优选集成到所述辅助电机的(解析器)类型传感器来执行。
根据该其他可能性,能够例如应用(角度查找)类型的确定功能,例如在由申请人提交的专利申请FR-2 992 937中描述的那个,并且根据其通过在一方面所述相对位置测量结果与另一方面通过车辆的动态行为的研究获得的方向盘的绝对位置的估计之间的连续观察的偏差的加权平均获得的校正项(偏移)被添加到辅助电机的杆的相对多圈位置的测量结果。
此外,能够确定并使用表示并且更具体地成比例于或甚至等于车辆的(瞬时)偏航率的任何量作为表示车辆的(瞬时)偏航率的驾驶参数并且其演变可相当于并且优选等同于所述偏航率的演变。
为方便起见,因此除非另行陈述,能够将驾驶参数与在以下内容中的偏航率同化。
因此,根据优先实现方式可能性,其偏导数被计算的驾驶参数将是在给定时刻的车辆的偏航率的测量结果或估计,其可以例如通过(ESP)类型的电子路径稳定系统来提供。
第一指示则将在严格意义上被写为:
根据另一可能性,其偏导数被计算的所述驾驶参数能够为方向盘的理论角度位置(或(理论方向盘角度)),根据阿克曼α Ackermann 的角度获得的α theoretical ,也就是说,方向盘(以及因此轮)的角度位置,其将在不存在漂移的情况下对应于在给定时刻观察到的车辆的动态行为。
更具体地,根据该其他可能性,将得到:
其中,
V是车辆的(纵向)速度,
R是车辆的路径的瞬时曲率半径。
阿克曼的角度(也就是说,在认为没有轮胎的漂移的情况下车轮的偏航角度)被写为:
其中, L 表示车辆的轴距。
方向盘的对应理论角度则为:
其中,D是(本文中通常经由转向柱和所述转向柱啮合在其上的齿条)将方向盘链接到轮的运动链的运动缩放因子。
最后,因此得到:
由于理论方向盘角度α theoretical 在此成比例于偏航率所以所述理论方向盘角度的演变,尤其是关于方向盘的(实际)角度位置α的演变,能够提供关于所述偏航率关于方向盘的(实际)角度位置α的演变的信息。
以这种方式,对应偏导数并且因此,从所述理论角度位置α theoretical 计算的第一指示P1能够在本发明的范围内被用作实质上等效于偏导数并且等效于在严格意义上从偏航率获得的第一指示P1。
换言之,可以认为:
有利地,采集方向盘α以及(瞬时)驾驶参数的(瞬时)角度位置α theoretical 以及刷新失去抓地力的第一指示P1的计算能够实质上例如根据实质上包括在1ms与100ms之间的采样时间段(刷新时间段)T samp (其将对应于包括在10Hz与1kHz之间或甚至更多的刷新频率)被实时执行。
在实践中,偏导数可以通过执行一方面在(优选通过对应于采样时间段T samp 的持续时间分开的)两个接近的连续时刻t1与t2之间的驾驶参数的基本变化与另一方面在两个相同时刻t1与t2之间的方向盘的角度位置α的对应基本变化的商来计算:
其中优选t2-t1=T samp
以特别有利的方式,通过方向盘的角度位置α计算对应于表示偏航率的驾驶参数的偏导数的第一指示P1使得能够定义转向过度和转向不足情形的非常简单的识别准则,其将通过参考图4的图形来更好地理解。
所述图4表示四象限参考系,其横坐标轴对应于方向盘的角度位置((方向盘角度))α,并且其纵坐标轴对应于车辆的偏航率
为便于描述,基点将与该参考系相关联并且因此与象限相关联,南北轴对应于(在增大的偏航率的方向上贯穿的)纵坐标轴,并且东西轴对应于横坐标轴(在增大的方向盘角度的方向上贯穿的)。
在该参考系中,车辆的不同抓地力情形以占有不同(非交叠但是邻接)的区域的场的形式出现。
更具体地,将有如下区分:
-正常抓地力场,被标记为N0,其对应于其中车辆以正常且可预测的方式通过在对应的转弯中接合而不失去抓地力对转向操作做出反应的情形;
-转向不足场,被标记为(针对(转向不足-1))US-1,其在图形上对应于位于东北象限中的下东-北-东三角形;
-转向过度场,被标记为(针对(转向过度))OS,其包括两个子场,即,一方面,被标记为OS-1的具有“减少转向”的第一转向过度子场,其对应于转向过度情形,其中驾驶员在(对应于直线的)其中心位置的方向上操作方向盘以便减小方向盘角度α并恢复抓地力,并且其在图形上对应于上北-北-东三角形;以及另一方面,被标记为OS-2的第二转向过度子场,其对应于具有反转向的转向情形,其中驾驶员致动方向盘以便将车轮定向在与转弯相反的方向上(也就是说,其中,驾驶使方向盘角度的符号反向),并且其在图形上对应于西北象限的矩形。
应当指出,该图形具有实质上对称外观(相对于其原点O),因为与右转弯情形相关联的每个场具有对应于左转弯情形的同系场。
这些图形场的边界L1、L2(也被称为(分界线))表征车辆的抓地力的情形的变化发生的界限,并且更具体地表征转向不足或转向过度行为的发生的条件。
因此,通过检测是否正在靠近、达到和/或超过这些边界中的一个,能够确定失去抓地力的情形的迫近或有效发生。
另外,提出的方法有利地允许诊断失去抓地力的情形的性质,也就是说,精确地量化失去抓地力的类型,具体地是通过在转向不足与转向过度之间进行区分,并且在合适的情况下,在维持或加重转向的简单转向过度、具有(减少转向)的转向过度以及具有反转向的转向过度之间进行区分,如下文中更详细地描述的。
在这种情况下,上述场的分界线L1、L2遵循轮廓,在本文中通常为直线,其可以有利地由它们的切线表征,所述切线在本文中通常表示所述直线的斜率。
现在,实际上,所述切线的取向,也就是说标记分界线L1、L2的直线的斜率在这种情况下对应于偏航率相对于方向盘的角度位置的偏导数的值,也就是说,在给定时刻由第一指示P1获取的在上述参考系中考虑的点处的值。
所述第一指示P1因此可以具体地构成转向不足和/或转向过度的(瞬时)指示或(估计)。
优选地,该方法包括转向不足诊断步骤(b),在转向不足诊断步骤(b)期间将失去抓地力的第一指示P1的值与预定转向不足阈值Threshold_US进行比较,并且如果第一指示P1的值小于所述转向不足阈值Threshold_US,则断定为转向不足情形(其可以为预测对应于转向不足的迫切风险的存在的转向不足的情形或有效转向不足情形)。
换言之,能够设置为转向不足条件,也就是说,设置为必须必要地被验证使得可以推断处于转向不足情形的条件:
在图形上,所述转向不足阈值Threshold_US将对应于(本文中位于N-E象限中的)将正常场N0与转向不足场US-1分开的第一分界线L1的斜率。
在这种情况下,所述第一分界线L1与横坐标轴的正部分正割,并且表示N-E象限中的增大的仿射函数,使得转向不足场US-1对应于位于所述正常场N0之下的三角形区域,并且更具体地对应于包含在横坐标轴与所述第一分界线L1之间的区域。
应当指出,如果第一指示P1是根据理论方向盘角度α theoretical 计算的,而非在严格意义上直接根据偏航率来计算所述第一指示P1,则转向不足条件可以以等效方式设置为如下形式:
其中Threshold_US'对应于转向不足阈值。
应当注意,分别与偏航率和理论方向盘角度α theoretical 相关联的转向不足阈值Threshold_US和Threshold_US'可以优选地根据车辆的速度被动态(实质上实时)调节。
更一般地,如图4中表示的对应于车辆的不同抓地力情形的场的映射可以因此是演变的,并且其轮廓(在这种情况下在所述场之间的边界L1、L2的轮廓)可以根据车辆的(线性)速度而被修改。
仍然在改善根据本发明的方法的准确性和可靠性的背景下,分别与偏航率和理论方向盘角度α theoretical 相关联的转向不足阈值Threshold_US和Threshold_US'可以优选地根据由驾驶员施加在方向盘上的方向盘扭矩被调节,可能除了它们根据车辆的速度的调节之外,以便考虑在方向盘的角度位置与转向机构的剩余部分的实际角度位置之间以及更具体地在方向盘的角度与车轮的转向角度之间的偏移效应,其中,所述偏移效应由转向机构的弹性变形并且更具体地由被放置在方向盘与转向柱之间以便测量方向盘扭矩的扭力杆的弹性扭转变形诱发。
换言之,转向不足阈值Threshold_US、Threshold_US'可以具体地考虑转向机构的硬度(在经历的力与对应变形之间的比率)并且更具体地考虑方向盘扭矩传感器的扭力杆的硬度。
此外,应当注意,为了达到转向不足情形的有效发生的结论,除了偏导数P1与转向不足阈值Threshold_US、Threshold_US'的比较准则之外,还将能够考虑一个或多个其他补充准则/标准,例如在表示在一方面方向盘的实际角度位置与另一方面方向盘的理论角度位置之间存在的偏差的转向不足率的在给定时刻的值,因为方向盘的所述理论角度位置应当对应于车辆的动态情形(例如关于所述车辆的轮的测量的速度)。
这样的转向不足率可以例如以在由申请人提交的国际申请WO-2010/070229中描述的方式来计算。
应当注意,在时间上,通过第一指示P1对转向不足的检测有利地允许在车辆归因于前轴的抓地力的重大失去而变得难以控制或甚至不可控制之前提早地检测转向不足情形。
实际上,参考图1,能够示意性地将转向不足情形的过程分解成三个连续时间段,即:
-正常行为的第一时间段TU-1,其中偏航率实质上类似于方向盘角度α增大,其指示车辆在接合转弯移动中对转向移动做出反应(也就是说,方向盘角度的加重),
-之后转向不足进入的第二时间段TU-2,在其期间偏航率的曲线弯曲,其指示所述偏航率不再与方向盘角度α成比例地增大并且车辆因此不再如它先前那样有效地对转向操纵做出反应,其还导致施加在车轮上的自对准扭矩的退化,
-之后最终失去抓地力的第三时间段TU-3,在其期间偏航率减小,甚至当方向盘角度α继续增大时,其指示车辆的前轴的(停转),其中,车辆转弯越来越少,尽管驾驶员越来越多地增加转弯。
现在,转向不足阈值Threshold_US的通过第一指示P1(也就是说,通过上述偏导数)的超过精确地发生在第二时间段TU-2的时刻,并且更具体地在转向不足进入的所述第二时间段TU-2的开始,也就是说在任何重大失去抓地力之前,并且在车辆仍然可控制时。
该巧合因此允许很早地检测到转向不足的风险的出现。
此外,根据可以构成成熟发明并且可以尤其以转向不足诊断步骤(b)的备选或补充方式实现的优选特性,根据本发明的方法包括转向过度诊断步骤(c),在其期间将失去抓地力的第一指示P1的值与第一预定转向过度阈值Threshold_OS_1进行比较,并且如果第一指示P1的值大于所述第一转向过度阈值Threshold_OS_1,则断定为转向过度情形(其可以为对应于转向过度的迫切风险的存在的预测性转向过度情形或有效转向过度情形)。
换言之,能够设置为转向过度条件,也就是说设置为必须必要地被验证使得可以推断转向过度情形发生的条件:P1>Threshold_OS_1。
第一转向过度阈值Threshold_OS_1可以有利地通过在转向系统和/或车辆的开发测试期间在工厂中或车间中的设置来固定。
另外,以与以上关于转向不足阈值Threshold_US描述的方式类似的方式,第一转向过度阈值Threshold_OS_1可以优选地根据车辆的速度和/或根据由驾驶员在方向盘上施加的方向盘扭矩被动态(实质上实时)调节。
在图形上,所述转向过度阈值Threshold_OS_1将对应于(本文中位于N-E象限中的)将正常场N0与转向过度场OS并且更具体地与实质上与转向不足场US-1相反的相对于参考系的二等分线(二等分线用在图4中的混合线来表示)的具有(减少转向)的转向过度子场OS-1分开的第二分界线L2的斜率。
例如,所述第二分界线L2与纵坐标轴的正部分正割,并且表示N-E象限中的增大的仿射函数,使得转向过度场OS以及更具体地具有(减少转向)OS-1的转向过度子场对应于位于所述正常场N0之上的三角形区域,并且更具体地对应于包含在纵坐标轴与所述第二分界线L2之间的区域。
这里再次地,以及为了检测转向不足,对具有偏(非时间)导数的第一指示P1的使用有利地允许对转向过度情形的提早检测。
参考图2和图3,实际上能够示意性地将转向过度情形的过程分解成三个连续的时间段,即:
-首先,正常行为的第一时间段TO-1,其中(由所述图2和图3中的实线表示的)偏航率以实质上类似于方向盘角度α的方式增大,其指示车辆通过接合转弯移动并且正常地保持所述转弯移动来如实地对转向移动做出反应(也就是说,方向盘角度的加重),
-之后转向过度进入的第二时间段TO-2,在其期间偏航率开始比方向盘角度α进一步增大,其指示车辆倾向于对转向操纵反应过度,也就是说,所述车辆倾向于关于其自身(关于其偏航轴)旋转以便采用一般比驾驶员期望的更弯曲的转弯路径,
-之后最终失去抓地力的第三时间段TO-3,在其期间偏航率通过从方向盘角度α发散而快速增大,同时,在这种情况下横向加速度γ lat 继续以相对低的值下降或保持,其指示车辆的后轴的(停转),车辆开始回转。
现在,转向过度阈值Threshold_OS_1的通过第一指示P1(也就是说,通过上述偏导数)的超过精确地发生在第二时间段TO-2的时刻,并且更具体地在转向过度进入的所述第二时间段的开始,也就是说在任何重大失去抓地力之前,并且在车辆仍然可控制时。
该巧合因此允许很早地检测到转向过度的风险的出现(并且以合适的方式来处置)。
此外,正如针对转向不足情形的检测可能的情况,为了达到转向过度情形的有效发生的结论,除了偏导数P1与转向过度阈值Threshold_OS_1的比较准则之外,还将能够考虑一个或多个其他补充准则,例如在表示在方向盘的实际角度位置与方向盘的理论角度位置之间存在的偏差的转向不足率(分别地,转向过度率)的在给定时刻的值,使得方向盘的所述理论角度位置应当对应于车辆的动态情形(例如关于所述车辆的轮的测量的速度)。
如先前指示的,这样的转向不足(或转向过度)率可以例如以在由申请人提交的国际申请WO-2010/070229中描述的方式来计算。
为了信息目的,应当注意,通过简单的方便性,图2和图3已经通过考虑车辆的绝对速度(也就是说,以地球参考系表示的车辆的重心的速度向量的范数)在所描述的转弯期间恒定来建立。
还应当注意,在转向过度进入的第二时间段TO-2期间,在这里对应于在被附接到车辆的参考框架中(使得所述离心力将例如通过将为车载的并且将测量在所述车辆的横向(左右)方向上取向的横向加速度分量的加速度计感测到)的离心力的(相对)感觉的车辆的横向加速度γ lat 可能(相对于偏航率)减小,尽管在固定地球参考系中考虑的车辆的重心的离心(绝对)加速度归因于漂移的现象(也就是说,归因于被称为(方位角)的非零角度出现在车辆的纵向方向与表示在地球参考系中的所述车辆的重心的绝对速度向量的方向之间的现象)而增大。
此外,将观察到转向过度情形(在时间上)的演变可以非常强烈地取决于方向盘角度α(在时间上)的演变,也就是说,实际上取决于驾驶员的反应,和/或如果有的话,作用于转向系统上的自动路径稳定系统的反应。
实际上,如果在转向过度进入情形TO-2中,驾驶员保持或加重他的转向(也就是说,在转弯的方向上增大方向盘角度α),如图2和图3中通过对应于长虚线中跟踪的方向盘角度曲线的情景(α1)表示的,则转向过度情形将倾向于恶化并且朝向失去抓地力演变(图3中的时间段TO-3),在其期间偏航率快速增大同时横向加速度γ lat 减小。
如果,相反,驾驶员(通过将方向盘朝向其中央位置返回)(减少转向),如由对应于图2和图3中的用短虚线的曲线的情景(α2)图示的,或者甚至如果驾驶员在(通过与路径转弯方向相反的方向上将方向盘转动到中心位置之外,以便将车轮定向在与路径转弯的方向相反的方向上)反转向,如对应于图2和图3的点曲线的情景(α3)图示的,则能够使得车辆重获抓地力,其允许获得稳定(而非转向过度的恶化),也就是说,车辆的控制的恢复。
具体地,这样的稳定导致在横向加速度γ lat 再次增大时偏航率(其逐渐下降)的下降,如图2的第二时间段TO-2的最后图示的并且还如图3的时间段TO-3上的为了在视觉上将(具有恢复抓地力的)这样的稳定与(具有失去抓地力的)相反结果进行比较提供的水印示出的。
考虑在转向过度情形中的车辆的行为的总体演变上的方向盘角度的演变的重大发生率,可以尤其有用的是识别和区分这些不同的转向过度情景,和/或感知随时间在这些不同情景之间的车辆的演变。
为了这个目的,该方法优选地包括诊断具有转向减少(也就是说,具有(减少转向))OS-1、α2的转向过度情形的步骤(d),其中,所述步骤(d)包括将失去抓地力的第一指示P1的值与预定第二转向过度阈值Threshold_OS_2进行比较,计算对应于表示偏航率的驾驶参数相对于车辆的横向加速度γ lat 的偏导数的失去抓地力的第二指示并且之后将该第二指示P2的值与第三预定转向过度阈值Threshold_OS_3进行比较,并且如果累积地第一指示P1的值大于第二转向过度阈值Threshold_OS_2并且第二指示P2的值大于第三转向过度阈值Threshold_OS_3,则断定具有转向减少OS-1、α2的转向过度情形发生。
换言之,诊断具有减少转向的转向过度要求同时满足以下两个条件:
如以上针对第一转向过度阈值描述的,第二转向过度阈值Threshold_OS_2和/或第三转向过度阈值Threshold_OS_3可以优选地根据车辆的速度和/或根据由驾驶员在方向盘上施加的方向盘扭矩被动态(实质上实时)调节。
横向加速度γ lat 可以通过任何合适的手段来获得,并且具体地可以通过车载加速度计(并且因此附接到车辆的参考框架)来测量,或者通过另一车载系统(例如防抱死制动系统ABS)来提供,或者甚至根据车辆的其他动态参数来计算。
对应于第二指示P2的偏导数可以通过执行一方面在(优选通过对应于采样时间段的持续时间分开的)两个接近的连续时刻t1与t2之间的驾驶参数的基本变化与另一方面在两个相同时刻t1与t2之间的车辆的横向加速度γ lat 的对应基本变化的商来计算。
此外,还应当注意,作为变型,如关于第一指示P1的计算描述的,理论方向盘角度α theoretical 还能够代替偏航率来使用,以便通过相对于横向加速度γ lat 的偏导来计算第二指示P2,也就是说可以考虑并且可以执行该导数值P2与相应地调整的第二转向过度阈值(以及分别地第三转向过度阈值)的比较。
此外,为了改善转向过度情形的诊断的准确性,该方法优选包括诊断具有反转向OS-2、α3的转向过度情形的步骤(e),其包括将失去抓地力的第一指示P1的值与预定第二转向过度阈值Threshold_OS_2(以上已经提到的第二阈值)进行比较,计算对应于表示偏航率的驾驶参数相对于车辆的横向加速度γ lat 的偏导数的失去抓地力的第二指示P2(以上已经提到的第二指示P2),并且之后将该第二指示P2的值与第三预定转向过度阈值Threshold_OS_3(以上已经提到的第三阈值)进行比较,并且将方向盘的旋转速度和偏航率的各自的符号进行比较,并且之后如果累积地第一指示P1的值大于第二转向过度阈值Threshold_OS_2、第二指示P2的值大于第三转向过度阈值Threshold_OS_3、并且方向盘的旋转速度的符号与偏航率的符号相反,则断定具有反转向OS-2、α3的转向过度情形发生。
换言之,诊断具有反转向的转向过度要求同时满足以下三个条件:
并且
并且
其实际上相当于将符号的相反的条件添加到用于在以上提到的步骤(d)期间识别具有减少转向的转向过度的两个条件。
最后,该方法优选地能够实现所有上述诊断步骤,所述方法将有利地允许取决于满足的条件的数量来准确地操作在具体地包括如下的几个预定情形之中对失去抓地力的情形的选择性识别:(由步骤(b)的条件表征的)转向不足情形、(由步骤(c)的条件表征的)维持或加重转向的转向过度情形、(由步骤(d)的条件表征的)减少转向的转向过度情形、或者最终(由步骤(e)的条件表征的)具有反转向的转向过度情形。
换言之,根据本发明的方法将允许检测转向不足和转向过度情形两者,并且甚至在合适的情况下,在几种类型(子种类)的转向过度情形之间进行区分。
此外,还应当注意,为了完成转向过度情形的检测和分析,该方法还可以包括诊断具有如表示在图3的时间段TO-3上的失去抓地力的转向过度情形(车辆倾向于开始回转)的步骤(f)。
这样的具有失去抓地力的转向过度情形将例如通过同时满足以下三个条件来限定:
偏航加速度严格地为正。
并且后车轮的滑动的时间导数是正的,滑动等于在一方面在车辆的纵向速度V vehicle 与被链接到车轮的旋转ω的车轮的外周的速度V wheel 之间的差与另一方面车辆的纵向速度之间的比率:
并且abs(torque_steeringwheel)<THRESHOLD_Torque,由驾驶员施加在方向盘上的被称为(方向盘扭矩)的扭矩的绝对值小于预定扭矩阈值。所述方向盘扭矩值通常能够通过任何适当的扭矩传感器测量,任何适当的扭矩传感器例如测量被放置在方向盘与转向柱之间的扭力杆的变形的磁性传感器。
此外,计算第一指示P1的步骤(a)将在表示方向盘的角度位置的变量α的变化在给定时刻为零(或实质上为零,也就是说,在绝对值上,小于接近于零的预定低阈值)时优选被抑制。
该条件抑制构成安全测量,其有利地允许避免在其中的特别情况下通过偏导数对第一指示P1的计算中的发散性(不连续性)的发生。
根据第一可能性,该抑制可以导致在给定时刻暂停对第一指示P1的计算的刷新,并且考虑所述指示P1可以例如保持其最新值直到新的刷新是可能的。
根据另一可能性,该方法可以(在变化实质上为零时)暂时切换到辅助方法,使得能够通过另一过程来评估转向过度或转向不足情形,例如根据在由申请人提交的国际申请WO-2010/070229中描述的方法,其提出了通过计算在根据车辆的动态确定的理论方向盘角度与实际方向盘角度之间的比率来确定转向过度率。
无论条件抑制的形式是什么,用于决定这样的抑制的触发的低阈值可以在工厂或车间中的开发期间被设置,并且可以具体地取决于特定于该车辆并且特定于诸如轴距的转向机构的参数、在方向盘与转向齿条之间的缩放因子、等等。
此外,优选地,在时间上借助于低通滤波器或借助于验证滤波器对对应于表示所述方向盘的角度位置的变量α的信号、对应于表示偏航率的第一驾驶参数的信号、和/或对应于第一指示P1的信号进行滤波,验证滤波器检查所关注的信号是否在大于预定维持阈值(持续时间阈值)的持续时间内保持远小于预定上限(也就是说,所述验证滤波器确保所述信号已经被连续地维持在所述上限之下至少等于维持阈值的持续时间,所述上限对应于最大许可阈值(或(上限))使得所述信号能够被使用在特定于该方法的计算中)。
在任一情况下,滤波具有如下效果:防止归因于数字噪声的快速变化的干扰例如通过产生将由时域导数峰引起的假阳性使第一指示P1的计算或对所述第一指示P1的值的利用失真。
当然,本发明还涉及一种动力转向系统,其包括由能够实现根据本发明的方法的管理模块控制的动力转向机构。
本发明还涉及装备有这样的动力转向系统的机动车辆,其尤其具有方向盘(其也可能是驱动轮)。
最终,本发明还涉及这样的一种数据介质,其可由计算机读取并且包含计算机程序的代码单元,其确保当所述介质由计算机读取时运行根据以上描述的特性中的任一个所述的方法。
当然,本发明无论如何不限于以上描述的仅有实施例,本领域技术人员具体地能够自由地将上述特性中的任意分离或组合在一起或利用等价要件替代它们。