用于修改方向盘角度的具有人工位置迟滞的线控转向系统的制作方法

1.本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的控制道路车辆的线控转向系统的方法，并涉及一种根据权利要求15的前序部分的用于道路车辆的线控转向系统。


背景技术：

2.在机电动力转向机构中，转向轴与方向盘连接，以供驾驶员操作。所述转向轴通过小齿轮与转向齿条耦接。转向齿条杆与机动车辆的转向齿条和转向轮相连接。转向轴的旋转通过小齿轮引起转向齿条的轴向位移，所述小齿轮以防转矩的方式连接到转向轴。通过驱动电动电机，辅助力被施加到转向机构上。设置在车辆内的传感器用于检测方向盘的运动和转矩。计算机模块计算出由电动电机施加的辅助转矩的量。
3.方向盘和小齿轮之间的机械连接具有顺应性，如果在转向柱上施加转矩，这将导致转向装置和小齿轮之间的角度差异。这种顺应性在方向盘相对于小齿轮的旋转运动中被注意到是一种迟滞分量，该迟滞分量取决于施加在转向柱上的转矩。
4.在线控转向系统中，方向盘和转向齿条以及可转向的车轮之间没有机械连接，转向运动是由位置控制的车轮致动器实现的，所述车轮致动器的参考位置是基于方向盘角度的。如果车轮致动器和方向盘之间的连接被模拟和处理为“无限刚性”，那么与电动助力转向系统相比，驾驶员在驾驶感觉上会有明显的差异，特别是在高动态转向操纵中以及在方向盘围绕非中心方向盘位置快速正弦移动时。


技术实现要素：

5.因此，本发明的目的是提供一种控制道路车辆的线控转向系统的方法以及线控转向系统本身，所述线控转向系统能产生类似电动辅助动力转向系统的转向感觉。
6.这一目的是通过一种控制具有权利要求1的特征的机动车辆的线控转向系统的方法以及具有权利要求15的特征的机动车辆的线控转向系统来实现的。
7.因此，提供了一种控制道路车辆的线控转向系统的方法，其中，所述线控转向系统包括与转向轴耦接的方向盘，用于转动可转向的车轮的车轮致动器，用于检测转向轴的旋转的轴传感器，以及控制单元，控制单元用于根据轴传感器检测的信号计算车轮致动器的操作信号，并且，其中，所述方法包括以下步骤：
8.通过所述轴传感器确定实际方向盘角度；
9.通过应用人工迟滞来修改实际方向盘角度，所述人工迟滞在实际方向盘角度和修改后的方向盘角度之间产生偏移量，以模仿机电式动力转向机构的行为；以及
10.根据修改后的方向盘角度，计算用于所述车轮致动器的电机转矩请求。
11.由此产生的转向感觉类似于机电动力转向系统，因此，对驾驶员来说很舒适。
12.优选地，与实际方向盘角度相比，人工迟滞只能导致相等或更大的修改后的方向盘角度。如果修改后的方向盘角度与实际方向盘角度的方向(符号)始终相同，则是有利的。换言之，修改后的方向盘角度的数值变化与实际方向盘角度的数值变化之间的符号是不相
反的。
13.在一个优选的实施方案中，所述偏移量受最大偏移量的限制，所述偏移量由人工扭转率参数定义，所述人工扭转率参数描述实际方向盘角度和偏移量之间的线性关系。最大偏移量取决于与车辆速度有关的参数。
14.优选地，对于实际方向盘角度的绝对值从0
°
到预定的终点值v1，偏移量为零。
15.特别是，终点值v1位于绝对实际方向盘角度的0
°
至15
°
之间的范围内。
16.优选地，所述最大偏移量从终点值线性增加至最大方向盘角度。
17.如果在转向到锁止位置的过程中，所述偏移量从实际偏移量减小到零偏移量，这是有利的。
18.所述减少量是可调整的。
19.更为优选的是，在达到零偏移量后，所述零偏移量被用作在方向盘转动到更大的绝对实际方向盘角度的过程中的实际偏移量。
20.优选地，在转动回中心的过程中，所述偏移量的绝对值增加至实际最大偏移量。
21.所述增加的特征是可调整的。
22.优选的是，一旦达到最大偏移量，当返回时，所述实际最大偏移量被用作返回到终点值的其余转向操作的实际偏移量。
23.此外，提供了一种用于道路车辆的线控转向系统，所述线控转向系统包括车轮致动器和控制单元，所述控制单元计算车轮致动器的操作信号，其中，所述控制单元被设计为执行上述方法。优选地，车轮致动器通过齿条齿轮装置操作齿条，所述齿条是前轮轴的一部分。优选的是，控制单元包括位置控制器，所述位置控制器根据齿条的实际位置或估计位置，和请求的齿条位置，计算电机转矩请求，其中，请求的齿条位置取决于修改后的方向盘角度。
附图说明
24.本发明的优选实施方案将参照附图进行描述。
25.图1是机动车辆的线控转向系统的示意图；以及
26.图2示出了人工位置迟滞对方向盘角度的影响的示意图。
27.图1是线控转向系统1的示意图，所述线控转向系统1设有与转向装置3连接的转向轴2。转向装置3和车轮4之间没有机械连接。车轮致动器5通过齿条齿轮装置7操作齿条6，所述齿条是前轮轴8的一部分。所述前轮轴8具有两个用于车轮4的拉杆9，其中只勾画出一个车轮4。
具体实施方式
28.当驾驶员操作转向装置3时，转向轴2旋转，这由轴传感器检测，所述轴传感器未在图中示出。当车辆启动时，控制单元10从轴传感器检测到的信号中计算出用于车轮致动器5的操作信号。通过用所述操作信号操作齿条6，前轮轴8侧向移动且车轮4转动。转向装置3上的反馈转矩主要根据转向装置3(转向轴)的位置来计算，并根据车辆和车轮致动器5的操作条件进行修改。所述反馈转矩通过反馈致动器11施加到转向轴2上，由此操作人员可以识别转向装置3的反馈。
29.控制单元10包括位置控制器，所述位置控制器根据齿条6的实际(测量)位置和请求的齿条位置计算电机转矩请求。因此，车轮致动器5跟随参考位置信号。请求的齿条位置取决于方向盘角度α。为了模仿机电动力转向机构，通过应用人工迟滞来修改方向盘角度α，这分别在方向盘角度和请求的齿条位置中产生了偏移量。由此，车轮致动器的运动落后于方向盘的运动，这与机电动力转向机构的行为相似。偏移量的实际值、偏移量的增加和衰减都是可以被适配的，并且是可调的。
30.偏移量是在实际方向盘角度α和修改后的方向盘角度α之间产生的，所述修改后的方向盘角度α在位置控制器中被用来代替实际方向盘角度α，以计算请求的齿条位置。
31.图2示出了根据绝对实际方向盘角度α，绘制的包括偏移量的绝对修改后的方向盘角度α
mod
。方向盘从0度转向到360度，然后进行重复操作，每一次迭代都有不同的增加率和衰减率：从360度转向100度，然后从100度转向360度(只是为了示出在转入和转出时不同形状值的影响)。重复几次后，方向盘从360度转回0度。虚线仅用于参考目的。箭头代表转向方向。它们标志着相关的依赖关系。
32.偏移量是一种迟滞，所述迟滞只能导致修改后的方向盘角度a的绝对值等于或大于实际方向盘角度α的绝对值，并且修改后的方向盘角度的符号与实际方向盘角度的符号相同。偏移量不能导致实际方向盘角度α的数值变化和修改后的方向盘角度α
mod
的数值变化之间的符号相反。
33.在从方向盘的正前方中心位置(绝对实际方向盘角度为零)转向锁止位置(360
°
)的过程中，偏移量为零，这意味着方向盘角度未被修改。
34.在从锁止位置转向回中心位置的过程中，偏移量的绝对值增加至实际最大偏移量。
35.偏移量增加的特征是可以调整的。四个不同的实例示出了偏移量的增加情况。在这些例子中，最大偏移量是在实际方向盘角度α位于200
°
和260
°
之间时达到的。一旦达到最大偏移量，实际最大偏移量被用作返回v1的其余转向操作的实际偏移量。
36.最大偏移量是由人工扭转率参数定义的，该人工扭转率参数描述了实际方向盘角度α和从预定的终点值v1开始的偏移量之间的线性关系。方向盘的正前方中心位置(绝对实际方向盘角度为零)和终点值v1之间的范围被称为“死区”。在死区范围内，最大偏移量为零，因此，修改后的方向盘角度α
mod
等于实际方向盘角度α。从起始值v1开始，最大偏移量根据人工扭转率参数呈线性增加。最大偏移量可以被与车辆速度有关的参数所影响。
37.如果在从锁止位置转向回中心位置的过程中，转向方向被改变(转向锁止位置而不是中心位置)，所述偏移量从最大偏移量减小到零偏移量，在图2的示例中，在实际方向盘角度α为300
°
左右时达到零偏移量。偏移量逐渐减少的特征是可调整的，与偏移量的增加无关。在四个不同的示例中示出了减少情况。一旦达到零偏移量，所述偏移量则被用作方向盘转到更大的绝对角度时的实际偏移量。换言之，修改后的方向盘角度α
mod
等于实际方向盘角度α。