保障配备有电动动力转向系统的机动车辆的后车轮控制的安全性的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于保障对机动车辆的后车轮的控制的安全性的方法，该机动车辆配备有一个电动动力转向系统，该方法包括：使用一个马达角度传感器至少测量(101)或计算(102)电动动力转向马达的角位置，以及使用一个方向盘角度传感器至少测量(103)或计算(104)方向盘的角位置，其特征在于，该方法进一步包括：使用该马达角度传感器至少计算(105)该方向盘的角位置；至少将使用该方向盘角度传感器测量出的该方向盘的角位置与使用该马达角度传感器计算出的所述方向盘的角位置进行比较(111，112，113)；以及如果这种比较(111，112，113)的结果大于一个预定阈值(TRIG)则发送一个警报信号。
【专利说明】保障配备有电动动力转向系统的机动车辆的后车轮控制的安全性的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及配备有四个可转向车轮和一个电动动力转向系统的机动车辆。
【背景技术】
[0002]常规来说，这种类型的车辆的后车轮是根据对前车轮的控制、也就是根据对所述机动车辆的方向盘的控制而转向的。
[0003]典型地，存储在该车辆的存储器中的一种参考模型在输出端包括随着以下输入的变化而变化的后车轮转向角和后车轮转向速度的值:
[0004]-所述机动车辆的方向盘的角位置(或转向角)的测量值，以及
[0005]-该方向盘的旋转速度。
[0006]还可以提出该参考模型在其输入端包括该车辆的移动速度。
[0007]该参考模型的输出端处的值被转化成一个后车轮转向控制信号。
[0008]出于安全原因，与驾驶员意愿相对应的方向盘角位置的测量值必须特别可靠。
[0009]目前，转向角传感器允许对机动车辆方向盘的角位置和旋转速度的测量具有良好的测量水平、并且因此具有第一级的安全性。
[0010]然而，某些电气故障或机械故障不能由这种类型的传感器直接检测到，从而产生了希望降低的风险。
[0011]在当前情况下，提出通过冗余度来降低故障风险。
[0012]可以通过使用第二方向盘角度传感器来提供全部的冗余度。然而，这种解决方案产生了不可忽略的成本增加以及在集成方面的限制。
[0013]如果只使用一个单一的方向盘角度传感器，可以通过例如添加另一个微处理器来提供所述传感器的一些部分的冗余度。然而，尽管这种解决方案的成本增加比先前的解决方案的更合理，但它没有提供针对所述传感器的机械故障的任何保护(例如，如果在传感器的安装中存在机械游隙)。
【发明内容】
[0014]本发明的目的是通过提出一种简单且便宜的解决方案来克服这些缺点。
[0015]为此，根据本发明的多个目的中的第一目的，本发明涉及一种用于保障对机动车辆的后车轮的控制的安全性的方法，该机动车辆配备有一个电动动力转向系统并且配备有一个后车轮转向装置，该后车轮转向装置可以由一个控制指令激活，
[0016]该方法包括
[0017]一个确定步骤，该确定步骤包括以下多个步骤，这些步骤在于:
[0018]-测量或计算以下各项中的至少一个值:电动动力转向马达的角位置、速度以及角加速度，以及
[0019]-测量或计算以下各项中的至少一个值:方向盘的角位置、速度以及角加速度。
[0020]本发明本质上的特征在于，该确定步骤进一步包括以下一个步骤，该步骤在于使用该马达角度传感器计算以下各项中的至少一个值:该方向盘的角位置、速度以及角加速度；
[0021]该方法进一步包括以下这些步骤中的至少一个步骤，这些步骤在于:
[0022]-将使用该方向盘角度传感器测量出的方向盘的角位置与使用该马达角度传感器计算出的所述方向盘的角位置进行比较；
[0023]-将使用该方向盘角度传感器计算或测量出的方向盘的旋转速度与使用该马达角度传感器计算或测量出的所述方向盘的旋转速度进行比较；以及
[0024]-将使用该方向盘角度传感器计算或测量出的方向盘的角加速度与使用该马达角度传感器计算或测量出的所述方向盘的角加速度进行比较；以及
[0025]一个误差检测步骤，该误差检测步骤在于:
[0026]-如果这些比较步骤中的至少一个比较步骤的结果大于一个对应的预定阈值，则发送一个警报信号。
[0027]由于这些特征，可以用该车辆中已经存在的设备提供所希望的冗余度。
[0028]在一个实施例中，该方法进一步包括在接收到该警报信号时的来自以下步骤中的至少一个步骤:
[0029]-激活一个视觉和/或听觉警报装置的一个步骤；以及
[0030]-保障对这些后车轮的控制的安全性的一个步骤，该步骤包括以下步骤中的至少一个步骤:
[0031]-通过将这些后车轮锁定在它们在检测到误差之时所具有的角位置中、或者通过致使这些后车轮转向至一个预定位置来使这些后车轮的控制指令失效，以及
[0032]-使对该后车轮转向装置的控制失效。
[0033]通过激活一个视觉和/或听觉警报，有可能例如警告驾驶员或该警报信号可能被发送至的控制中心。
[0034]通过使这些后车轮的控制指令失效，有可能限制这些后车轮的转向。
[0035]通过使对该后车轮转向装置的控制失效，有可能防止这些后车轮进一步转向。
[0036]在一个实施例中，该方法包括对该警报信号进行处理的一个步骤，该步骤包括以下步骤中的至少一个步骤:
[0037]-在第一类型处理中，当一台计算机接收到该警报信号的第一前沿时执行使对这些后车轮的控制失效的步骤；
[0038]-在第二类型处理中，如果该警报信号的持续时间大于一个阈值则执行使对这些后车轮的控制失效的步骤；
[0039]-在第三类型处理中，如果该警报信号的频率大于一个阈值则执行使对这些后车轮的控制失效的步骤；以及
[0040]-在第四类型处理中，使对这些后车轮的控制失效的步骤是该第二类型处理和第三类型处理的组合。
[0041]如果当一台计算机接收到该警报信号的第一前沿时发生这种执行，则可以提供高反应性的操作，并且一旦该阈值被超过就能够触发该警报。
[0042]如果当该警报信号的持续时间大于一个阈值时发生这种执行，则可以限制任何的人为因素。
[0043]如果当该警报信号的频率大于一个阈值时发生这种执行，则可以检测到其他误差。
[0044]优选地，警报信号处理类型的选择是基于车辆的移动速度和/或基于方向盘的转向角作出的。
[0045]例如，在高速(大于一个参考值)时，可以提供第一类型处理。在低速(低于另一个参考值)时，可以提供第二、第三或第四类型处理。
[0046]在一个实施例中，用于该误差确定步骤的预定阈值是一个可变值，该可变值至少取决于以下各项中的一个值:该机动车辆的移动速度、这些前车轮的转向角、该马达角度传感器的采样频率以及该方向盘角度传感器的采样频率。
[0047]因此，可以基于车辆的运行条件而保障该车辆的安全性。
[0048]在一个实施例中，该方法进一步包括对该方向盘角度传感器的这些测量值进行过滤的一个步骤以及对该动力转向马达角度传感器的这些测量值进行过滤的一个步骤。
[0049]在一个实施例中，对于一个安装在管柱上的动力转向系统而言，使用该马达角度传感器时来计算方向盘的角位置至少是基于该动力转向马达的转数与该管柱的转数之间的齿轮减速比进行的。
[0050]在一个实施例中，根据一个预定的曲线图来实施这些后车轮朝向该预定位置的转向。
[0051]根据其多个目的中的另一个目的，本发明还涉及一种计算机程序，该计算机程序包括用于当在该车辆的一台计算机上执行所述程序时执行如上文限定的方法的这些步骤的多个程序代码指令。
【专利附图】
【附图说明】
[0052]通过精读参照附图以说明性且非限制性实例的方式提供的以下说明，本发明的其他特征和优点将明显更加清楚，在附图中:
[0053]-图1示出了根据本发明的方法的一个实施例，并且
[0054]-图2A、图2B和图2C根据任意时间单元以同步的方式示出了方向盘传感器信号和马达传感器信号的变化(图2A)、这两种信号的比较结果的变化(图2B)以及警报信号的变化(图2C)。
【具体实施方式】
[0055]在此参照以常规方式配置有一个用于使前车轮转向的装置的机动车辆，该机动车辆值得注意地包括一个方向盘和一个方向盘角度传感器。
[0056]该方向盘角度传感器测量103方向盘的角位置(在下文中称为“方向盘角度”)。
[0057]—台计算机被用来基于所述方向盘的角位置测量值随着时间的变化来计算104方向盘的旋转速度(在下文中称为“方向盘速度”)。
[0058]按照一般规则，详细的测量值和/或计算值可以被记录在一个计算机存储器中。
[0059]该计算机还可以基于这些计算出的角旋转速度的值随时间的变化来计算方向盘的角加速度。
[0060]可替代地，取决于选择的方向盘角度传感器，可以测量出方向盘速度和/或方向盘的角加速度。
[0061]该机动车辆还具有四个可转向的车轮。因此，该机动车辆具有一个后车轮转向装置，该后车轮转向装置是已知的并且在此将不进行描述。从该前车轮转向装置发出的一个控制信号以常规方式对该后车轮转向装置进行控制。
[0062]典型地，这种类型的车辆的后车轮是根据对前车轮的控制(也就是根据所述机动车辆的方向盘)以及根据所述车辆的移动速度来加以控制的。
[0063]该机动车辆还配备有一个电动动力转向系统，该电动动力转向系统包括一个马达和一个马达角度传感器。该动力转向装置可以被同样好地安装在管柱上、安装在齿条上、或者安装在小齿轮上。
[0064]对于这些后车轮的控制而言，提供了确定一定数目的值的一个步骤100，将在以下描述这些值。
[0065]该马达角度传感器测量101该动力转向马达的角位置(在下文中称为“马达角度”)。
[0066]一台计算机被用来基于马达角度测量值随着时间的变化来计算102该马达的旋转速度(在下文中称为“马达速度”)。该计算机还可以基于这些计算出的马达速度值随时间的变化来计算该动力转向马达的角加速度。
[0067]可替代地，取决于所选择的马达角度传感器，可以测量出马达速度和/或该马达的角加速度。
[0068]优选地，提供了对该方向盘角度传感器的测量值进行过滤的一个步骤106以及对该马达角度传感器的测量值进行过滤的一个步骤107。
[0069]使用马达角度传感器进行测暈和计算
[0070]由此，提供了一个步骤101，该步骤在于使用一个马达角度传感器至少测量所述机动车辆的电动动力转向马达的角位置。
[0071]可替代地或组合地，该马达角度传感器可以被用来测量101所述机动车辆的电动动力转向马达的旋转速度或角加速度。
[0072]如果该马达的角位置的测量值被发送至一台计算机，则可以提出使用该马达角度传感器来计算102所述机动车辆的电动动力转向马达的旋转速度或角加速度。
[0073]使用方向盘角度传感器进行测暈和计算
[0074]以与测量马达角度相类似的方式提供了一个步骤，该步骤在于使用一个方向盘角度传感器至少测量103所述机动车辆的方向盘的角位置。
[0075]可替代地或组合地，该方向盘角度传感器可以被用来测量103所述机动车辆的方向盘的旋转速度或角加速度。
[0076]如果该方向盘的角位置的测量值发送至一台计算机，则可以提出使用该方向盘角度传感器来计算104所述机动车辆的方向盘的旋转速度或角加速度。
[0077]冗余度
[0078]有一种数学关系式(即，函数)将方向盘的角位置与马达角度相关联。给定马达角度的值时，因此有可能计算出方向盘的角位置的值。
[0079]因此，可以使用通过使用该马达角度传感器计算102或测量101出的马达角度值(例如)基于该动力转向马达的转数与管柱的转数(对于一种安装在管柱上的动力转向系统而言)之间的齿轮减速比、借助于已知的算法来计算105该方向盘的角位置。
[0080] 比较
[0081 ] 为了确定以下各项之间的任何误差
[0082]-使用方向盘角度传感器测量103或计算104出的该方向盘的角位置(或对应的速度和角加速度)的值，以及
[0083]-使用马达角度传感器计算105出的该方向盘的这个角位置(或对应的速度和角加速度)的值，
[0084]提供了一个比较步骤110。
[0085]比较步骤110包括以下这些步骤中的至少一个步骤，这些步骤在于:
[0086]-将使用方向盘角度传感器测量103出的方向盘的角位置与使用马达角度传感器计算105出的所述方向盘的角位置进行比较111 ；
[0087]-将使用该方向盘角度传感器计算104或测量103出的方向盘的旋转速度与使用该马达角度传感器计算105出的所述方向盘的旋转速度进行比较112 ;以及
[0088]-将使用该方向盘角度传感器计算104或测量103出的方向盘的角加速度与使用该马达角度传感器计算105出的所述方向盘的角加速度进行比较113。
[0089]然后提供了一个误差检测步骤120，该步骤在于如果这些比较步骤中的至少一个比较步骤的结果(典型地是该结果的绝对值)大于一个预定阈值TRIG则发送一个警报信号。根据该误差检测是基于位置、速度还是角加速度，提供一个对应的TRIG阈值。
[0090]可以提出用于该误差检测步骤的预定阈值TRIG是一个可变值。例如，该值可以取决于该机动车辆的移动速度、这些前车轮的转向角、该马达角度传感器的采样频率和/或该方向盘角度传感器的采样频率。
[0091]如果没有检测到误差，则提出根据对这些前车轮的控制来进行对这些后车轮的控制。
[0092]如果检测出一个或多个误差，则优选地提供发送一个警报信号的一个步骤。
[0093]在接收到该警报信号时，可以提供激活一个视觉和/或听觉警报装置(例如仪表板上的一个指示灯)的步骤130。
[0094]另外或替代性地，有可能提供保障对这些后车轮的控制的安全性的一个步骤140，该步骤包括以下步骤中的一个步骤:
[0095]-通过将这些后车轮锁定在它们在检测到误差之时所具有的角位置中、或者通过致使这些后车轮转向至一个预定位置来使这些后车轮的控制指令失效141，以及
[0096]-使对后车轮转向装置的控制失效142。
[0097]预定位置可以是例如在0°的参考位置，在该位置中这些后车轮与该车辆的纵向轴线平行。
[0098]可以取决于例如这些后车轮的实际位置与所述预定位置之间的差异和/或取决于该车辆的移动速度而根据一个预定的曲线图、也就是根据一个预定的旋转速度来使这些后车轮朝向该预定位置转向。
[0099]在该保障安全性步骤140之前，可以提供一个警报信号处理步骤150。
[0100]例如，在第一类型处理151中，当一台计算机接收了该警报信号的第一前沿时执行保障对这些后车轮的控制的安全性的步骤。
[0101]还可以提出在第二类型处理152中，如果该警报信号的持续时间T_err大于一个阈值T_th则执行保障对这些后车轮的控制的安全性的步骤。
[0102]还可以提出在第三类型处理153中，如果该警报信号的频率大于一个阈值，例如如果在一个预定时间段内该警报信号的前沿的数目大于一个预定阈值TF_th(优选是基于该警报信号的第一前沿)则执行保障对这些后车轮的控制的安全性的步骤。
[0103]在第四类型处理154中，还可以提供第二类型处理152与第三类型处理153的组口 ο
[0104]可以例如基于该车辆的移动速度和/或基于该方向盘的转向角以预定的方式或以动态的方式作出对信号处理类型的选择。
[0105]运作
[0106]图2Α示出了根据任意时间单元，从方向盘传感器获得的信号S103与从马达传感器获得的信号S101的同步变化。
[0107]这两个信号是同相的直到出现一个误差ERR，该误差对应于这两个测量值或计算值之间的相位偏离(相位差)。
[0108]在图2Β中，与图2Α同步，该比较步骤在于从一个信号中减去另一个信号，在这种情况下是S101-S103。
[0109]如果这两个信号S101和S103是同相的并且具有相同的值，则它们的差为零(图2Β的区域Α)。然而，可能存在不同形式的测量噪声(图2Β的区域Β)。
[0110]在误差ERR之后，这两个信号之间的差异的量可以在很大程度上变化(图2B的区域C)。
[0111]因此，作出与一个阈值TRIG的比较。一旦这两个信号S101和S103的比较结果超过了阈值TRIG，并且只要该比较结果保持大于这个阈值，就触发一个警报信号T_err，在这种情况下是一个方波。
[0112]因此，在该警报信号的第一锯齿脉冲E1处存在一个第一前沿F1。
[0113]该警报信号的、在这种情况下是第一触发脉冲E1的持续时间T_err可以与一个阈值T_th进行比较。这种比较的结果可以确定是否执行激活一个视觉和/或听觉警报装置的步骤130，以及是否执行保障对这些后车轮的控制的安全性的步骤140。
[0114]在当前情况下，在图2C的任一实例中，该警报信号的第一触发E1的或第二锯齿脉冲E2的持续时间低于阈值T_th，并且这些后车轮以常规方式被控制。然而，第三锯齿脉冲E3的持续时间大于阈值T_th，并且执行步骤130和140中的至少一个步骤。
[0115]还可以提出如果在一个预定时间段内该警报信号的前沿的数目、在这种情况下为三个(E1 —个，E2 一个，并且E3 —个)大于一个阈值TF_th(优选是基于该警报信号的第一前沿)则执行步骤130和140中的至少一个步骤。
[0116]可以提供其他实施例，例如通过计算该警报信号的这些不同的锯齿脉冲E1、E2、E3的持续时间，以及通过将这个累计总数与一个阈值进行比较。如果该累计总数大于这个阈值，则执行步骤130和140中的至少一个步骤。
【权利要求】
1.一种用于保障对机动车辆的后车轮的控制的安全性的方法，该机动车辆配备有一个电动动力转向系统并且配备有一个后车轮转向装置，该后车轮转向装置可以由一个控制指令激活， 该方法包括 一个确定步骤(100),该确定步骤包括以下多个步骤,这些步骤在于: -使用一个动力转向马达角度传感器测量(101)或计算(102)以下各项中的至少一个值:电动动力转向马达的角位置、速度以及角加速度，并且 -使用一个方向盘角度传感器测量(103)或计算(104)以下各项中的至少一个值:方向盘的角位置、速度以及角加速度， 其特征在于 该确定步骤(100)进一步包括以下一个步骤，该步骤在于使用该马达角度传感器计算(105)以下各项中的至少一个值:该方向盘的角位置、速度以及角加速度； 该方法进一步包括 -一个比较步骤(110)，该比较步骤包括以下这些步骤中的至少一个步骤，这些步骤在于: -将使用该方向盘角度传感器测量出的该方向盘的角位置与使用该动力转向马达角度传感器计算出的所述方向盘的角位置进行比较(111); -将使用该方向盘角度传感器计算或测量出的该方向盘的旋转速度与使用该动力转向马达角度传感器计算或测量出的所述方向盘的旋转速度进行比较(112);以及 -将使用该方向盘角度传感器计算或测量出的该方向盘的角加速度与使用该动力转向马达角度传感器计算或测量出的所述方向盘的角加速度进行比较(113);以及一个误差检测步骤(120)，该误差检测步骤在于: -如果这些比较步骤(111，112，113)中的至少一个比较步骤的结果大于一个对应的预定阈值(TRIG)，则发送一个警报信号。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括在接收到该警报信号时的以下步骤中的至少一个步骤: -激活一个视觉和/或听觉警报装置的一个步骤(130);以及-保障对这些后车轮的控制的安全性的一个步骤(140)，该步骤包括以下步骤中的至少一个步骤: -通过将这些后车轮锁定在它们在检测该误差之时所具有的角位置中、或者通过致使这些后车轮转向至一个预定位置来使这些后车轮的控制指令失效(141)，以及-使对该后车轮转向装置的控制失效(142)。
3.如以上权利要求中任一项所述的方法，包括对该警报信号进行处理的一个步骤(150)，该步骤包括以下步骤中的至少一个步骤: -在第一类型处理(151)中，当一台计算机接收到该警报信号的第一前沿(Fl)时执行使对这些后车轮的控制失效的步骤； -在第二类型处理(152)中，如果该警报信号的持续时间(T_err)大于一个阈值(T_th)则执行使对这些后车轮的控制失效的步骤； -在第三类型处理(153)中，如果该警报信号的频率大于一个阈值则执行使对这些后车轮的控制失效的步骤；以及 -在第四类型处理(154)中，使对这些后车轮的控制失效的该步骤是该第二类型处理(152)和第三类型处理(153)的组合。
4.如权利要求3所述的方法，其中对警报信号处理(151，152，153，154)的类型的选择是基于该车辆的移动速度和/或基于该方向盘的转向角作出的。
5.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中用于该误差确定步骤(120)的该预定阈值是一个可变值，该可变值至少取决于以下各项中的一个值:该机动车辆的移动速度、这些前车轮的转向角、该马达角度传感器的采样频率以及该方向盘角度传感器的采样频率。
6.如以上权利要求中任一项所述的方法，进一步包括对该方向盘角度传感器的这些测量值进行过滤的一个步骤(106)以及对该马达角度传感器的这些测量值进行过滤的一个步骤(107)。
7.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中对于一个安装在管柱上的动力转向系统而言，使用该马达角度传感器对该方向盘的角位置的计算(102)至少是基于该动力转向马达的转数与该管柱的转数之间的齿轮减速比进行的。
8.如权利要求2至7中任一项所述的方法，其中根据一个预定的曲线图来实施这些后车轮朝向该预定位置的转向。
9.一种计算机程序，包括用于当在该车辆的一台计算机上执行所述程序时执行如以上权利要求中任一项所述的方法的这些步骤的多个程序代码指令。
【文档编号】B62D5/04GK104428191SQ201380037031
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年6月12日 优先权日:2012年6月14日
【发明者】G·帕格斯利, A·布鲁诺, S·法金, S·卡利斯特, J·乌特 申请人:雷诺两合公司