CN101346270A - 用于控制机动车辆后轮的转向角的方法和设备 - Google Patents
用于控制机动车辆后轮的转向角的方法和设备 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种设备，该设备包括用于执行控制法则的装置(4)和用于感知从该法则中获得的后转向角的定值以将该角度控制在该定值的装置(5)。根据本发明，所述设备还包括用于监视代表控制法则的输入变量(SWA_n、VS_n、VSS_n)的信号的装置(6)，该装置适于指示这些变量中任一个的当前值的差错并且用该变量的可靠的在前值(SWA_nm1、VS_n m1、VSS_n m1)来替代该当前值。当出现持久差错时，用后转向角的安全计算模式来替代该控制法则。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于控制机动车辆的后转向轮的转向角的方法，所述机动车辆包括由方向盘调节的前转向轮的轴和后转向轮的轴，沿着该后转向轮的轴、按照根据输入变量的控制法则来引导后轮的转向角，所述输入变量至少包括方向盘旋转角度和车辆速度。本发明还涉及一种用于实施该方法的设备。本发明还涉及一种配备有这种设备的机动车辆。
背景技术
从2003年12月8日提交的法国专利申请2864001中获知了这种方法和这种设备。其能够引导“四转向轮”机动车辆的后轮的转向角，该机动车辆包括由两个前轮的轴支撑的底盘，这两个前轮的轴的转向角是由车辆驾驶员操纵的方向盘和两个后轮的轴来调节的，这两个后轮的轴的转向角是由例如电动机的致动器来调节的，所述致动器是由用于执行这个角度的控制法则的编程标准计算机至少根据前轮转向角和车辆速度来控制的。
如果控制法则的这些输入变量取了有差错的值，则借助于控制法则而确定的后转向角的定值也会发生差错。可以设想在最差的情况下，可能造成驾驶员无法控制车辆，因此造成对驾驶员及其可能的乘客的危险情形。因此安装能够消除该危险的装置是合适的。
发明内容
本发明的确切的目的在于提供用于使得上述控制方法安全的装置。
本发明的目的还在于提供这种安全控制方法，该安全控制方法适用于配备有包括信号分配总线的局域通信网的机动车辆，所述信号特别是代表由该方法实施的控制法则的输入变量的信号。
通过一种用于控制机动车辆后轮的转向角的方法而达到了本发明的所述目的以及将通过阅读以下描述而变得明显的其他目的，所述机动车辆包括由方向盘控制其转向角的前转向轮的轴和后转向轮的轴，沿着该后转向轮的轴、按照根据输入变量的控制法则来引导后轮的转向角，所述输入变量至少包括方向盘旋转角度和车辆速度，其特征在于，检测所述输入变量中的至少一个的差错值的出现，以及用该变量的可靠在先值来替代该差错值。
通过用能够适当地代表所考虑变量的实际当前值的最近的有效在先值来替代当前差错值，能够通过控制法则而产生不受所检测差错影响的后转向角的正确值。
根据本发明的其他特征：
-如果差错值的产生持续了大于预定持续时间的持续时间，则用后转向角的安全计算模式来替代由控制法则定义的后转向角计算模式；
-所述安全计算模式将后转向角逐渐地引至零；
-所述方法在配备有局域通信网的车辆中被实施，所述局域通信网包括用于以采样数字数据的形式分配所述输入变量中的至少一些的总线，当检测到所述数字数据之一的当前采样的差错值时，用所述数据的可靠在先采样来替代该当前采样以借助于控制法则来计算后转向角；
-将所述总线上可用的数据的当前采样值与指示其在该总线上无效或缺席的值进行比较，并且因而调节指示所述无效或所述缺席中任一个的标志的值；
-在采样时期内，测量车辆速度梯度(gradient)，将该梯度与该梯度的预定极限值相比较，并且因而调节指示可能超出该极限值的标志的值；
-测量方向盘旋转角度的梯度，将该梯度与该梯度的预定极限值相比较，并且因而调节指示可能超出该极限值的标志的值；
-所述梯度的测量是延迟的；
-所述输入变量之一是由车辆行进方向构成的，检验例如在所述总线上读出的该变量与车辆状态(前进或后退或甚至是静止)的一致性，并且因而调节指示该变量的当前采样可能出差错的标志的值；
-保持上述标志中任一个处于指示有关输入变量在大于预定持续时间的持续时间内出差错的状态，借助于安全计算模式来计算后转向角。
为了实施根据本发明的方法，本发明提供了一种设备，该设备包括适于执行控制法则的装置和用于感知从该法则得出的后转向角定值以将该角度控制在该定值的装置，其特征在于，该设备包括用于监视代表控制法则的输入变量的信号的装置，其适于指示这些变量中任一个的当前值的差错并且用该变量的可靠在先值来替代该当前值。
所述设备的其他特征如下：
-所述用于执行控制法则的装置包括用于执行后转向角的安全计算模式的装置；
-所述设备还包括状态管理装置，其用于感知由信号监视装置对差错的检测，和由该监视装置递送的涉及车辆速度和行进方向的安全信号，从而向所述用于执行控制法则的装置递送关于车辆状态(静止、前进或后退)的可靠信息，这适于确保由所述用于执行控制法则的装置对该控制法则的适当选择；
-所述信息还被递送给所述监视装置，该监视装置包括用于检验与车辆行进方向有关的变量与所述信息的一致性的装置。
附图说明
参考附图，通过阅读下面的描述，本发明的其他特征和优点将变得明显，其中：
-图1是根据本发明的用于控制后转向角的设备的框图；
-图2是图1的框图中的“状态管理”模块的功能图；和
-图3、4和5分别是说明根据本发明方法的、检测并校正方向盘旋转角度、车辆速度和车辆行进方向的当前值中的差错的流程图。
具体实施方式
参考图1，根据本发明的优选实施例，引入了配备有局域数据通信网的机动车辆，例如通常集成到最新概念的机动车辆中的CAN网络。这种网络特别包括与标号为2的不同传感器和计算机互连的总线1。如已知的那样，传感器向计算机(也称为电子控制单元UCE)提供代表介入管理的量值的采样数字信号，所述管理例如是由这些计算机、例如发动机组的车辆功能组件、悬挂装置或车轮防抱死刹车装置来进行的。
根据本发明的设备以专用的或与其他车辆组件共享的数字计算机3的形式集成至这个***中。这个计算机被正常地编程以执行后转向角的一个或多个控制法则4。在这一点上可以参考上述法国专利申请2864001以了解本发明中使用的控制法则的特征。当然，这个参考是说明性的而非限制性的。
从控制法则中得出被递送给致动器(未示出)的伺服装置5的转向定值，所述伺服装置适于根据定值角度值来机械地调节车辆后轮的转向角。如在上文所述，这种致动器可以由以位置和/或功率被伺服的电动机构成。
计算机3连接到总线1以从该总线获得代表控制法则4的输入变量的当前采样数字值的信号。如上文所述，这些变量至少包括方向盘旋转角度和车辆速度。这些变量被现有技术中已知的测量或计算装置置于所述总线上。在本发明中，这些变量还有利地包括车辆行进方向。这个变量根据车辆前进或后退或甚至是静止而取三个不同的值。如后文所述，根据车辆是前进还是后退，根据车辆的速度大小，这个信息能够在参数上不同地激活控制法则。
根据本发明的一个特征，分别代表车辆的方向盘角度、速度和行进方向的总线1上可用的信号在被用于执行后转向角控制法则的装置4考虑之前首先在用于监视这些信号的模块6中被处理。施加于这些信号的处理将在下面结合图3至5详细描述。
在图1中，还示出了信号处理模块6，其向由配备有根据本发明的设备的车辆构成的***的“状态管理”模块7递送与车辆的行进方向和速度有关的信息并且向其指示在该模块中处理的信号中检测出的所有差错。图2的框图详细说明了模块7的功能。模块7识别车辆的当前运转状态，该车辆可以后退(状态＝-1)、静止(状态＝1)、慢速(状态＝2)或快速(状态＝3)前进。借助于所提供的信号，它检测这些不同状态之间的转移，图2中用指示所检测的转移的箭头显示了该转移：检测到停止、检测到前进、检测到后退、高速、低速。
模块7将这个状态信息递送给用于执行控制法则的装置4、电动机的伺服装置5和信号监视模块6。这个状态信息使得装置4能够选择适合于所检测到的状态的控制法则。因此，后转向角控制策略在前进和后退时是不同的，以及在快速前进和慢速前进时也是不同的。如下文所述，在适用控制法则的输入变量中的至少一个中检测到持续差错的情况下，“降级”但安全的后转向角计算模式被执行装置4选择。
如图5详细所示，由模块7递送的状态信息也由信号监视模块6使用以控制由总线1递送的与车辆行进方向有关的信号演变一致性。这种控制能够通过检测该信息中的差错来保护该信息，所述差错是由于其演变与***状态可能不一致而造成的。
现在参考图3的流程图以详细说明由信号处理模块实施的策略的步骤，实施所述步骤是为了检测总线1上读取的方向盘角度值的当前采样中可能的差错的出现，以及校正或抵偿该差错。
当在网络CAN的总线1上出现与方向盘角度有关的变量Av_CAN的每个当前采样SWA_n时(步骤a)，模块6将其与指示该总线上与该变量有关的可用信息的缺席或无效的值进行比较(步骤b)。如果该测试的结果是肯定的，则将标志或“旗标”SWACANDefault_Detected设为1并且用紧接在其之前的序号(n-1)的采样SWA_nm1来替代当前采样SWA_n(步骤c)。在相反的情况下，代表例如总线上读取的方向盘角度Av_CAN的的采样SWA_n是有效的，并且将上述标志设为或确认为0(步骤d)。
SWA_sensor_deg称为方向盘角度值，其例如由方向盘角度传感器来检测，待由计算机3的其他块使用。在步骤e，使得该值等于该值的序号为nm1的在前采样的值。
设想在车辆正常行驶条件下考虑紧接在其之前的采样是非常合理的，方向盘角度因而在由方向盘角度传感器递送的信号的采样频率时期缓慢地演变，这个时期通常大约是10ms。
另外，能够经过实验而确立方向盘角度不能以超过1600°/s的速度而变化。一旦超过该值就意味着出现了影响读取该角度读取的差错。在步骤f，通过比较采样时刻nm1与n之间的方向盘角度变化梯度的绝对值与认为是最大的极限值，来测试这个有效条件。由于上面给出的采样时期是10ms，该极限值因而是16°，即1600°/s。梯度测量相对于上次计算机3的置零而例如延迟了5s，以避免在计算机启动和苏醒阶段检测到大于该极限值的梯度，其中在所述启动和苏醒阶段由于计算机状态改变而造成值跃变，这会导致有误的差错检测。
在超出这个极限值的情况下，标志SWAGradientDefaultDetected被设为1，并且方向盘角度SWA_Sensor_deg的序号为nm1的在前采样在随后的块中被考虑在内(步骤g)。在相反的情况下，这个标志保持为0并且总线上可用的当前采样SWA_n在接下来的计算中被考虑在内(步骤h)。在步骤i，保护随后由控制法则执行装置4使用的SWA_Sensor_deg的值和SWA_n的值。
现在参考图4的流程图以详细描述检测测量车辆速度时可能发生的差错以及校正或补偿该差错的过程的步骤。该过程基本上类似于上面参考图3所描述的过程，其涉及方向盘角度。
当在网络CAN的总线1上出现车辆速度的当前值VitesseVehicule_CAN的每个采样VS_n时(步骤a)，模块6将其与指示该采样的无效或缺席的值相比较(步骤b)。如果该测试的结果是肯定的，则“旗标”VSCANDefault_Detected被设为1，并且用紧接在其之前的采样VS_nm1来替代当前采样VS_n(步骤c)。在相反的情况下，代表例如在总线上读取的车辆速度VitesseVehicule_CAN的采样VS_n是有效的，并且上述标志被设为或确认为0(步骤d)。
将VS_kmh称为以kmh计的车辆速度值，其例如由适合于该测量的传感器来检测，待由计算机3的其他块使用。在步骤e，使得该值等于该值的序号为nm1的在前采样的值。
这个替代是由与方向盘角度的上述观测相类似的观测来证实的，车辆速度在这里是20ms的采样时期期间通常变化非常小。
另外，经过实验而确立了车辆速度在这20ms期间不能改变超过1kmh。一旦超出该值就表示发生影响读取该速度的差错。在步骤f，通过将这个极限值与采样时刻nm1与n之间的速度变化梯度的绝对值相比较，来测试这个有效条件。梯度测量相对于上次计算机3的置零而例如延迟5s。
在超出这个极限值的情况下，标记VSGradientDefaultDetected被设为1，并且速度的序号为nm1的在前采样VS_kmh_nm1在计算机的其他块中被考虑在内(步骤g)。在相反的情况下，该标志保持为0并且总线上可用的当前采样VS_n在接下来的计算中被考虑在内(步骤h)。在步骤i，保护随后由控制法则执行装置4使用的VS_kmh的值和VS_n的值。
现在参考图5的流程图以描述在总线1上可用的、与车辆行进方向有关的信息的差错检测和校正的过程。
应当指出，有必要在这点上安排可靠的信息。实际上，后转向角的控制策略在前进和后退的情况下是十分不同的。如果“行进方向”信息突然有差错地从对应于前进的值变成对应于后退的值，其中车辆速度不为零，则后转向角的定值也突然从当前值跃变为明显不同的值，因为两个不同的控制法则已经被连续调用以计算这些值。所得出的后转向角度的跃变可能对车辆驾驶员带来困难。
为了预防该危险，根据本发明，***状态管理模块7向信号监视模块6递送与***状态有关的信息，以使得该信号监视模块能够确保“行进方向”信息的值与例如由模块6确定的***状态演变一致。
在图2所示的状态图中，明显地，为了使得慢速或快速前进工作模式变成后退工作模式，所述***必须应当经过“车辆静止”状态。由模块6接收的“行进方向”信息应当与由模块7确立的***状态一致，如同其演变那样。
图5的流程图说明了这个一致性的检验过程。
首先，如针对方向盘角度和车辆速度那样，如果总线上读取的行进方向信息VSS_n缺席或取代表其无效的值，标志VSSCANDefaultDetected被设为1。在相反的情况下，其被设为零(参见步骤a至d)。根据该情况，采样VSS_nm1或VSS_n被看作是信息SensDeMarche_CAN，该信息随后作为代表例如总线上读取的车辆行进方向的信息而被考虑在内。
然后在车辆的三种可能状态(前进、后退、车辆停止)中检查与由模块7递送的有关这个状态的信息与由总线递送的信息SensDeMarche_CAN所产生的信息的可能的一致性或不一致性。
因此，在步骤e，探测这样一种情况的发生：其中信息SensDeMarche_CAN指示了前进，而例如由状态管理模块7所看到的***却处于对应于后退的状态-1。当检测到这种情况时，标志VehicleSpeedSignFaultDetected被设为1(步骤f)。当没发生这种情况时，该标志保持为零并且转至步骤g，在步骤g中探测这样一种情况的发生：其中信息SensDeMarche_CAN指示了后退，而例如由模块7编码(参见图2)的车辆状态大于或等于2(车辆慢速或快速前进)。当发生这种情况时，标志VehicleSpeedSignFaultDetected被设为1(步骤h)。当没发生这种情况时，该标志保持为零并且转至这样情况：其中SensDeMarche_CAN取指示车辆静止的值，而与车辆当前速度有关的信息VS_kmh对于该速度而指示非零值(步骤i)，这是因为这个速度大于或等于相对较低的阈值，例如20km/h。当发生这种情况时，上述标志变成1(步骤j)，而没发生这种情况时该标志保持为零(步骤k)。
由于执行了这三个一致性测试，为随后的计算保护了代表车辆行进方向的变量，其等于VSS_n或VSS_nm1，如同图5的流程图中的上面的步骤c和d所显示的那样。
因此，由模块6使之有效的三个后转向角控制法则输入变量被该法则的执行装置4考虑在内，从而一方面选择适用的法则，另一方面执行该法则。
在这点上，根据本发明的另一特征，如果上述标志中的任一个在被认为异常长(例如50ms)的持续时间内保持为1，这表示控制法则输入变量中的至少一个出现了持久差错，这会使得借助于这些法则而计算的转向角值出错，则用该转向角的“降级的”但安全的计算模式来代替它们，其将该转向角逐渐地引至零。因此暂时地失去了通常从该角度的值的适当调节中获得的益处，但是这种失去由于车辆安全增益而得到补偿。
显然，当介入后转向角计算的输入变量中的一个或多个出现短暂差错时，本发明能够很好地保障后转向角的计算，并且因而在它们出现持久差错的情况下保障车辆性能。
Claims (15)
1.一种用于控制机动车辆后轮的转向角的方法，所述机动车辆包括由方向盘来调节的前导向轮的轴和后导向轮的轴，沿着该后导向轮的轴、按照根据输入变量的控制法则来引导后轮的转向角，所述输入变量至少包括所述方向盘的旋转角度(SWA_Sensor_deg)和所述车辆的速度(VS_kmh)，其特征在于，检测所述输入变量中的至少一个的差错值的出现，并且用所述变量的可靠的在前值来替代所述值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述差错值的产生所持续的持续时间大于预定持续时间，则用所述角度的安全计算模式来替代由所述控制法则所定义的所述后转向角的计算模式。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述安全计算模式将所述后转向角逐渐引至零。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，该方法是在配备有局域通信网的车辆中被实施的，所述局域通信网包括用于以采样数字数据(SWA_n、VS_n、VSS_n)的形式来分配所述输入变量中的至少一些的总线(1)，其特征在于，当检测到所述数字数据之一的当前采样的差错值时，用所述数据的可靠的在前采样(SWA_nm1、VS_nm1、VSS_nm1)来替代所述采样，以借助于所述控制法则来计算所述后转向角。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述总线(1)上可用的所述数据的当前采样的值与指示其在所述总线(1)上的无效或缺席的值相比较，并且因此调节指示所述无效或所述缺席中的任一个的标志的值。
6.根据权利要求4和5中任一项所述的方法，其特征在于，在采样时期内，测量车辆速度的梯度、比较所述梯度与所述梯度的预定极限值，以及因此调节指示可能超出所述极限值的标志的值。
7.根据权利要求4至5中任一项所述的方法，其特征在于，在采样时期内，测量方向盘旋转角度的梯度、比较所述梯度与所述梯度的预定极限值，以及因此调节指示可能超出所述极限值的标志的值。
8.根据权利要求6和7中任一项所述的方法，其特征在于，对所述梯度的所述测量被延迟。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的方法，其中，所述输入变量之一是由所述车辆的行进方向构成的，其特征在于，检验例如在所述总线上读取的所述变量(SensDeMarche_CAN)与所述车辆的状态的一致性，所述车辆的状态是前进或后退或静止，并且因此调节指示所述变量的当前采样中的可能差错的标志的值。
10.根据权利要求4至9中任一项所述的方法，其特征在于，当所述标志中的任一个在大于预定持续时间的持续时间内保持处于指示相关输入变量出差错的状态时，借助于所述安全计算模式来计算所述后转向角。
11.一种用于实施根据权利要求1至10中任一项所述的方法的设备，包括适于执行所述控制法则的装置(4)和用于感知从所述法则中获得的后转向角的定值以将所述角度控制在所述定值的装置(5)，其特征在于，所述设备包括用于监视代表所述控制法则的输入变量的信号的装置(6)，该装置(6)适于指示所述变量中任一个的当前值的差错并且用所述变量的可靠的在前值来替代所述当前值。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，用于执行所述控制法则的所述装置(4)包括用于执行所述后转向角的安全计算模式的装置。
13.根据权利要求11和12中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括状态管理装置(7)，该状态管理装置用于感知由用于监视信号的所述装置(6)对差错的检测和由所述装置(6)递送的与所述车辆的速度和行进方向有关的安全信号，以向用于执行所述控制法则的所述装置(4)递送关于车辆状态的可靠信息，所述车辆状态是静止、前进或后退，其能够确保由用于执行所述控制法则的所述装置(4)对所述控制法则的适当选择。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述信息还被递送给用于监视的所述装置(6)，该装置包括用于检验有关车辆行进方向的变量(SensDeMarche_CAN)与所述信息的一致性的装置。
15.一种配备有根据权利要求11至14中任一项所述的设备的机动车辆。
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