CN103889824A

CN103889824A - 用于确定转向装置的齿条力的方法和转向装置

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Publication number: CN103889824A
Application number: CN201280051220.6A
Authority: CN
Inventors: R·格罗伊尔; T·沃纳; J·施特雷克尔
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH; ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2011-11-15
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2032-09-10
Also published as: CN103889824B; JP6396213B2; US20140230533A1; DE102011055339A1; DE102011055339B4; US9272732B2; WO2013072087A3; JP2014533220A; WO2013072087A2

Abstract

本发明涉及一种用于确定用于车辆转向装置（2）的齿条力（FR）的方法（21），其中，根据表征实际车轮转向角（δ_RW）或车轮转向角（δ_RW）额定值的转向角参数确定齿条力（FR）。为了提出一种用于确定齿条力（FR）的方法（21），借助该齿条力可这样产生额定转向力矩，使得驾驶员可获得舒适的转向感觉并且该转向装置仍为驾驶员提供尽可能真实的关于车辆运动状态的反馈，建议，所述方法（21）包括：确定表征转向装置（2）的一个轴上的侧向力（F_yv）的参数；并且根据该侧向力确定齿条力（FR），其中，齿条力（FR）的确定包括借助具有比例-微分-传递特性的信号处理元件（35）的过滤。

Description

用于确定转向装置的齿条力的方法和转向装置

技术领域

本发明涉及一种用于确定车辆转向装置的齿条力的方法，在该方法中，根据表征实际车轮转向角或车轮转向角额定值的转向角参数确定齿条力。本发明还涉及一种用于这种转向装置的控制和/或调节装置以及相应的转向装置。

背景技术

在现代的转向装置中，例如在一种电助力转向***（EPS）或一种线控转向***（SbW）中确定额定转向力矩。根据额定转向力矩调节转向装置的转向器件、例如方向盘上的转向力矩，以便在车辆转向时支持由驾驶员施加的力，或者抵抗由驾驶员施加的力。已知根据齿条力来求得额定转向力矩。

由DE102009002706A1已知一种用于确定作用到转向传动机构上的力的方法。在该方法中，由于借助直接作用于转向传动机构上的力来直接确定所述力，所以该力可包含由所行驶车道的特性引起的干扰。例如车道的不平度、车辙或横向倾斜可引起这种干扰。如果借助包含干扰的力确定额定转向力矩，则在许多情况下产生使驾驶员感觉不舒适的转向感觉。

发明内容

本发明的任务在于提出一种用于确定齿条力的方法，借助该齿条力可确定额定转向力矩，使得驾驶员可获得舒适的转向感觉并且该转向装置仍为驾驶员提供尽可能真实的关于车辆运动状态的反馈。该任务通过根据权利要求1的方法、根据权利要求21的控制和/或调节装置和根据权利要求23的转向装置来解决。

根据一种优选的实施方式规定一种开头所提类型的用于确定齿条力的方法，该方法包括：确定表征转向装置的一个轴上的侧向力的参数，并且根据该侧向力确定齿条力，并且齿条力的确定包括借助具有比例-微分-传递特性的信号处理元件的过滤。侧向力是这样的参数，其包含关于车辆当前运动状态的信息，但仍在很小程度上包含由车道特性引起的上述干扰。借助信号处理元件进一步减少所述干扰。因此通过所述方法可确定齿条力，借助该齿条力可产生额定转向力矩，该额定转向力矩一方面可被感觉为舒适并且另一方面包含关于车辆行驶状态的重要反馈，从而驾驶员能够直观且快速地识别关键的行驶情况。

转向角参数优选为测得的转向装置的车轮转向角或可用于计算当前车轮转向角的测量参数。作为替换方案，转向角参数也可是驾驶员方向盘角度、既方向盘的旋转角度，优选可将驾驶员方向盘角度换算为相应的车轮转向角。也可想到，将车轮转向角额定值用作转向角参数，所述额定值例如可表征希望的车轮转向角，应根据其来调节转向装置。

优选信号处理元件是PDT1元件。PDT1元件可相对简单地实现并且能够相当精确和可靠地产生齿条力。

本发明可简单地实现，如将所述信号处理元件的传递函数的至少一个系数、优选所有系数和/或信号处理元件的脉冲响应规定为恒定值。

该方法也可构造为自适应的，即至少一个系数在实施该方法期间变化。信号处理元件在此情况下用作自适应滤波器。

在此可想到，所述至少一个系数根据车辆速度或由其导出的参数来规定。

可规定，借助信号处理元件确定的中间参数与换算系数相乘。

在此特别优选根据车辆的横向加速度求出所述换算系数。车辆的横向加速度可以是模型化的横向加速度、其可在使用数学模型、如车辆模型的情况下被确定，或者可以是测得的横向加速度，其例如可由设置在车辆内或其上的加速度传感器检测到。在横向加速度增大时换算系数例如可减小。通过这种方式可确定更真实的齿条力值。

为了尤其是在特殊情况下（如过度转向、转向不足、μ***情况）可靠并且足够真实地确定齿条力，可规定，通过将偏差值与测得的车轮转向角相加改变测得的车轮转向角来校正齿条力。

有利的是，为了计算偏差值优选根据横摆角速度、车辆速度和自转梯度来确定模型化的转向角并且将其与测得的转向角比较。通过这种方式可识别特殊情况和/或基于该特殊情况校正齿条力。为了计算模型化的转向角例如可使用车辆模型的至少一个模型等式。

优选为了比较模型化的转向角与测得的转向角求出转向角差值。

特别优选在模型化的转向角或由其导出的参数与转向角差值具有不同符号时，识别车辆过度转向。一旦并且只要识别过度转向，就可校正齿条力，以便获得对于过度转向的特殊情况真实的齿条力值。

为了不仅为过度转向的特殊情况适配齿条力，而且也为μ***情况适配齿条力，可规定，根据模型化的转向角与测得的转向角的比较、优选根据转向角差值确定用于在车辆过度转向的情况下校正齿条力的第一校正值并且确定用于在μ***的情况下校正齿条力的第二校正值，并且将第一校正值和第二校正值之中的最大值用作偏差值。由此可为过度转向和μ***情况组合地适配齿条力。

优选当识别过度转向或偏差值至少等于规定的阈值时，产生不等于零的第一校正值。由此避免在过度转向的特殊情况下迅速停止时第一校正值迅速变化或跃变并且由此齿条力急剧改变其大小。更多地，在实际过度转向的特殊情况停止后对于过度转向的适配持续直到第一校正值减小到足够小的值。

可规定，当车辆速度至少等于速度最小值时，产生不等于零的偏差值。另外可规定，只有当未识别急弯行驶时才产生不等于零的第二校正值。

可规定，通过将另一偏差值与横向加速度或由横向加速度计算出的参数相加来改变所述横向加速度和/或参数。由此可特别精确和真实地计算例如用于转向不足的特殊情况的齿条力。

在此优选根据表示转向不足的特殊情况和/或转向不足的程度的信号、根据借助车辆模型计算出的横向加速度、根据计算出的横向加速度和测得的横向加速度的差值和/或根据检测到或求得的摩擦系数计算所述另一偏差值。

在本发明的另一种实施方式中规定，通过将齿条力乘以校正系数改变齿条力来校正齿条力。在此例如可在特殊情况下通过相应规定校正系数来减小齿条力的中间参数。

在此优选根据车辆的横向加速度来计算校正系数。通过这种方式可在转向不足的特殊情况下适配齿条力。在此可这样确定校正系数，其值随着转向不足的程度减小。

通过根据借助车辆模型求得的横向加速度和测得的横向加速度的横向加速度差值计算校正系数可实现齿条力的良好适配——其提供真实的齿条力值。

替换或补充地可规定，根据检测到或求得的摩擦系数计算校正系数。因为在摩擦系数减小时转向角和横向加速度之间的关系改变。转向角增加导致横向加速度增加直到从确定的转向角起达到饱和点，从该饱和点起转向角的进一步增加不会再导致横向加速度的进一步增加。当超过饱和点时，车辆转向不足。与在摩擦系数较大时相比，在摩擦系数相对小时饱和点对应较小的转向角。

根据本发明的另一种实施方式，设置用于车辆转向装置的控制和/或调节装置，所述控制和/或调节装置设立用于根据表征实际车轮转向角或车轮转向角额定值的转向角参数确定齿条力，其中，所述控制和/或调节装置设立用于确定表征转向装置的一个轴上的侧向力的参数，并且根据该侧向力确定齿条力，并且齿条力的确定包括借助具有比例-微分-传递特性的信号处理元件的过滤。

优选所述控制和/或调节装置构造、优选被编程用于实施根据本发明的方法。

可设置计算机可读的存储介质，其例如可以是控制和/或调节装置的一部分。在该存储介质上可存储程序，该程序被这样设计，使得当该程序在控制和/或调节装置的处理器上运行时，所述控制和/或调节装置实施根据本发明的方法，该方法的示例性实施方式在此被说明。

根据本发明的另一种实施方式设置一种车辆转向装置，其包括控制和/或调节装置，所述控制和/或调节装置设立用于根据表征实际车轮转向角或车轮转向角额定值的转向角参数确定齿条力，其中，所述控制和/或调节装置是根据本发明的控制和/或调节装置。

附图说明

本发明的其它特征和优点由下述借助附图详细说明本发明示例性实施方式的说明给出。附图如下：

图1为具有用于实施本发明方法的控制和/或调节装置的转向装置；

图2至8为用于确定齿条力的方法的框图。

具体实施方式

图1中示出被称为控制器1的控制和/或调节装置，该控制和/或调节装置配置给转向装置2。在控制器1中设置具有处理器3的计算机（例如微型计算机或微控制器），处理器3经由数据导线4如总线***连接到存储元件5。通过信号导线6控制器1与马达7连接，由此可通过控制器1控制和/或调节马达7，马达7例如构造为电动马达并且通过传动机构8作用于扭杆9。在扭杆9上设置转向器件10、如方向盘，通过驾驶员操作转向器件10可借助它向扭杆9施加扭矩。

转向装置2还包括一个转向传动机构11，该转向传动机构例如构造为齿条式转向传动机构。但转向传动机构11也可构造为球循环式传动机构或者说球螺母式传动机构。在下面的说明中主要从齿条转向***出发，其中转向传动机构包括一个小齿轮12a和一个齿条12b。然而转向方式对于本发明而言并不重要。代替齿条转向***，图1所示的转向装置2例如可构造为球循环式转向***或单轮转向***。

转向传动机构11通过小齿轮12a和齿条12b在车辆的每一侧上与转向拉杆13连接，该转向拉杆与车轮14共同作用。

转向装置2还包括扭矩传感器15用于检测通过转向轴作用于转向***的转向力矩。根据图1中所示的实施例，为此借助扭矩传感器15来检测扭杆力矩tor_TB，该扭杆力矩相应于上述转向力矩。转向装置2还包括角度传感器16用于检测马达7的转子角度δ_Mes。转子角度δ_Mes相应于扭杆9的转动角并且因此相应于车轮14的转向角，因为马达7通过传动机构8与扭杆9连接并且扭杆通过转向传动机构11和转向拉杆13与车轮14连接。借助传感器15和16检测到的值被输入控制器1。

图1中示出的转向装置2是许多适合于实施根据本发明方法的转向装置的可能的实施方式之一。在另一种实施方式中，转向传动机构例如构造为球螺母式传动机构。根据另一种实施方式，也可这样设置马达7，使得该马达与扭杆9一起作用于设置在转向传动机构11中的小齿轮12a或直接——借助另一小齿轮——作用于齿条12b。

根据另一种实施方式，代替转子角度δ_Mes确定另一描述转向装置2的当前位置的参数或者说将该参数用于实施根据本发明的方法。例如可借助设置在扭杆9上的角度传感器确定转向角。转向装置2的当前位置还可借助设置在齿条12b上的传感器来检测。原则上在此可确定或使用许多已知参数。然而使用转子角度δ_Mes有以下优点：该转子角度δ_Mes可极其精确地确定并且在现代转向装置中常常已被提供。

另外，安装有转向装置2的车辆具有速度传感器17，借助该速度传感器17可检测车辆速度v。控制器1可获取由速度传感器17确定的速度v。车辆还具有横摆角速度传感器19用于检测横摆角速度控制器1可获取横摆角速度

横摆角速度传感器19可以是转向装置2或车辆行驶动态控制装置的一部分。另外，在车辆内或其上设置加速度传感器20用于检测横向加速度a_y,Mes。控制器1可读取由加速度传感器20检测到的横向加速度a_y,Mes的值。

图2示出一种用于确定齿条力FR的方法21的框图。该访法1例如可由控制器1实施。也就是说，存储元件5存储有一个程序，其这样被设计，使得当存储于存储元件5中的程序被处理器3执行时，计算机3执行方法21。方法21包括根据车辆模型27构造的第一函数模块23。第一函数模块23用于根据车辆速度v、自转梯度EG和转向角δ_RW计算模型化的横向加速度a_y,Mod和模型化的横摆角速度

自转梯度EG例如可被规定为恒定参数或根据例如汽车的运动状态变化。例如可根据车辆速度v和/或横向加速度a_y规定自转梯度EG。

车辆模型27例如可涉及线性单辙模型，该模型基于概念“横摆角放大系数”。该车辆模型包括下述模型等式：

\frac{\overset{\cdot}{Ψ}}{δ_{RW}} = \frac{v}{l_{F} + EG \cdot v^{2}}

a_{y} = \overset{\cdot}{Ψ} \cdot v

F_{yv} = m \cdot a_{y} \cdot \frac{l_{h}}{l_{v} + l_{h}}

在此参数l_F、l_h、l_v表示常数，其与车辆的几何形状和/或重心位置有关。具体而言，参数l_F为车辆轴距。l_h为车辆重心与后轴之间沿车辆纵向的距离。l_v为车辆重心与前轴之间沿车辆纵向的距离。因此l_F＝l_h＋l_v。

例如可使用这些模型等式计算横摆角速度以及横向加速度a_y的值。可规定，函数模块23分别具有滤波器，其用于过滤借助模型等式所确定的横向加速度和/或横摆角速度的值。

为了计算，例如可直接使用测得的转向角δ_Mes。但与此不同也可规定，首先通过加上一个或多个校正值来校正测得的转向角δ_Mes。为此目的在图2所示的本方法实施方式中，设置第一加法器29。代替测得的转向角δ_Mes也可使用其它转向角参数、如根据车轮转向角换算的驾驶员方向盘角度或车轮转向角的额定值或者说希望值。

此外，可通过加上至少一个另外的校正值A校正借助车辆模型27确定的横向加速度a_y。为此在所示实施方式中设置第二加法器31。在一种未示出的实施方式中不设置第二加法器31。

横向加速度a_y,Korr被输入换算函数模块32，该换算函数模块将横向加速度a_y,Korr换算为车轮前轴上的相应的侧向力F_yv。该力例如可以是侧面导向力。例如可使用上述车辆模型27进行换算。

第三函数模块33设立用于根据侧向力F_yv计算齿条力FF。因此将侧向力F_yv输入第三函数模块并且第三函数模块输出表征齿条力或相应于齿条力的值FF。第三函数模块33包括具有比例-微分-传递特性的信号处理元件，其例如可构造为PDT1元件35，PDT1元件35的传递函数如下：

G (s) = \frac{FF}{F_{yv}} = K_{p} \cdot \frac{1 + T_{v} \cdot s}{1 + T_{1} \cdot s}

参数K_p、T_v和/或T₁可以是常数或根据车辆速度v规定。参数K_p可根据轴传动比（齿条行程的变化和转向角δ_Mes、δ_RW、δ_Mod的变化之间的比值）来规定。

在一种未示出的实施方式中不存在换算函数模块32，横向加速度a_y,Korr直接输入给第三函数模块33。由于横向加速度a_y,Korr是表征侧向力F_yv的参数，所以也可由横向加速度计算出齿条力FF。例如基于上述车辆模型可得知横向加速度a_y,Korr和侧向力F_yv之间的比例关系。因此，在该不具有换算函数模块32的实施方式中，例如可这样选择参数K_p，使得PDT1元件35可直接由横向加速度a_y,Korr计算出齿条力FF。

在函数模块33中可设置第一乘法器37，该第一乘法器连接在PDT1元件35下游并且将由PDT1元件35输出的信号乘以系数F（a_y），并且该系数F（a_y）——根据方法21的具体方案——与由车辆模型27确定的横向加速度a_y,Mod或由加速度传感器20测量的横向加速度a_y,Mes有关。第一乘法器37使得计算出的齿条力FF在横向加速度a_y相对大时减小并且因此这样计算齿条力FF，使得可计算出相当接近传统的纯机械转向装置的转向力矩的额定转向力矩。优选规定，横向加速度a_y相对大时的系数F（a_y）小于横向加速度a_y相对小时的系数。

在最简单的情况下，齿条力FF作为值FI直接输入给第二乘法器39，该乘法器将齿条力FI乘以至少一个校正系数P_red，以确定合成的齿条力FR。该合成的齿条力FR例如可用于计算额定转向力矩。

代替将第三函数模块33的输出端与第二乘法器39直接连接，可在第三函数模块33和第二乘法器39之间加入联结元件41，该联结元件求出齿条力的中间值FI，其方式是：联结元件还考虑由另外的函数模块43、45计算出的齿条力值F1、F2。联结元件41可以以任何方式彼此关联值F1、F2、FF。可形成线性组合或根据车辆的运行模式选择一个值。例如可规定，借助第三函数模块33计算的齿条力FF用于汽车的行驶范围，即尤其是通常的前进行驶期间。相反，例如另外的函数模块43计算用于停车行驶情况的齿条力F1以及另一函数模块45说明对第二齿条力的影响，该影响通过与转向角相关的车辆抬起产生。与图2所示的视图不同，除了两个另外的函数模块43、45之外，还可设置其它的函数模块，以便更加精确地计算齿条力FI。函数模块33、41、43和45共同构成用于确定齿条力中间值FI的功能单元47。在一种未示出的实施方式中不设置第二乘法器39，因此中间值FI相应于合成的齿条力FR。

上面所描述的用于计算齿条力FR的方法特别适合于车辆这样的运动状态，在其中车辆模型27足够精确、尤其是可足够精确地计算横向加速度a_y,Mod。在这种标准情况下优选不借助加法器29、31将值加到相应参数δ_Mes或a_y,Mod上，并且加法器39将齿条力的中间值F1乘以值1，因此FI＝FR。

然而，为了也能够足够精确地计算用于特殊情况的齿条力，通过借助加法器29和/或31加上偏差值O1、O2和/或通过借助第二乘法器39乘以所述至少一个校正系数P_red来校正齿条力。这些特殊情况例如出现于车辆过度转向或转向不足时或尤其是出现于在制动时在车辆的左侧和右侧轮胎上分别产生不同的摩擦系数（μ***情况）。

图3示出方法21的函数模块49用于在过度转向的特殊情况下以及在μ***的特殊情况下的组合校正。这样构造第二函数模块25，使得该函数模块根据测得的横摆角速度车辆速度v以及自转梯度EG计算模型化的转向角δ_Mod。在函数模块25中也可使用车辆模型27的等式来计算模型化的转向角δ_Mod。

模型化的转向角δ_Mod输入给梯度限制器51，该梯度限制器限制模型化的转向角δ_Mod的斜率。在信号流中在梯度限制器51之后是第一低通滤波器53。第一低通滤波器53的输出端与第一减法器55的一个输入端连接。测得的转向角δ_Mes输入给第一减法器55的另一输入端，从而第一减法器求出由第一低通滤波器53输出的其斜率被限制并被过滤的模型化的转向角δ_Mod与测得的转向角δ_Mes的差值。模型化的转向角δ_Mod如上所述基于横摆角放大计算出并且属于车辆运动。

在正常的行驶情况下，角度δ_Mod至少基本上相应于测得的转向角δ_Mes。但在过度转向的情况下在所述角度δ_Mod、δ_Mes之间产生差值，使得借助减法器55计算出的差值表明是否存在过度转向情况。在横摆角速度为正并且差为正时或者两个参数（差和横摆角速度）为负时，存在过度转向。

第一低通滤波器53的输出端以及第一减法器55的输出端与第三乘法器57的输入端连接，第三乘法器的输出端连接到第一比较器元件59上，第一比较器元件检验由第三乘法器57产生的信号是否大于0。第一低通滤波器53输出端上的信号与横摆角速度具有相同的符号。因此，当由第三乘法器57产生的信号的值大于0时，则第一比较器单元59识别存在过度转向情况。与0的比较结果构成一个释放条件，其通过或门61被输入第四乘法器63，从而在第一比较器元件59识别由第三乘法器57产生的信号大于0时，第一减法器55输出端上的信号总是被输出到模块65上。

模块77、模块65之后的第五乘法器67以及第五乘法器67之后的第二低通滤波器69计算用于校正转向角δ_Mes的第一偏差O1。

偏差O1通过延迟元件71输入给绝对值生成器73。方法21可时间离散地工作并且借助时间离散地工作的信号处理装置来执行。在此情况下，延迟元件71可将值O1延迟时间离散的信号处理***的一个采样间隔。

绝对值形成器73的输出端与第二比较器元件75的输入端连接，第二比较器元件设立用于检验由绝对值形成器73确定的信号O1的绝对值是否大于特定阈值。当该值大于阈值时，则第二比较器元件75发出另一释放信号，该释放信号通过或门61到达第四乘法器63。

当由第三乘法器57计算出的值大于0时，第四乘法器63释放由第一减法器55产生的信号。当由第三乘法器发出的值再次回到零或负值时，则保持释放信号，只要信号O1的绝对值大于第二比较器元件75的阈值。由此避免信号O1时间曲线中和因此转向角δ_RW时间曲线中的不连续性。

模块65通过将由第一减法器55计算出的转向角差值乘以规定的放大系数来计算偏差值O1的中间值O1'。该放大系数可以是固定规定的或根据车辆速度v求出。另外可规定，模块65限制中间值O1'，并且该限制可考虑测得的转向角δ_Mes的符号与由第一减法器55确定的差值的符号。

为了为过度转向的特殊情况校正转向角δ_Mes，考虑由或门61逻辑关联的释放条件，即，模块65获得由第四乘法器63产生的值，以便为过度转向的特殊情况计算偏差O1的中间值O1'。

为了也能为μ***制动的特殊情况校正转向角δ_Mes，模块65也可直接获得由第一减法器55确定的角度差，也就是说不通过第四乘法器63联结。通过将角度差乘以固定规定或根据车辆速度v求出的系数可产生用于μ***情况的附加角度偏差。可根据该角度差考虑用于μ***情况的偏差。可规定，考虑附加的释放条件、如制动器操作和/或存在相对小的横摆角速度

和/或不存在急弯，并且只有当所有规定的释放条件都满足时，才产生用于μ***情况的偏差。

因此在模块65中根据为过度转向情况确定的第一值和为μ***情况确定的第二值计算出偏差O1的中间值O1'。例如可这样确定中间值O1'，即，始终将这两个值中较大的和/或绝对值较大的用作中间值O1'。可规定，只有当不存在急弯行驶SK时，第二值才获得不等于零的值。为此可向模块65输入表示急弯行驶的信号SK。

乘法器67将中间值O1'乘以一个释放条件。该释放条件确保只有在达到或超过最小速度时才产生不等于零的偏差值O1。为此设置特性场77，向其中输入速度v并且该特性场的输出端与乘法器67的一个输入端连接。最后，通过借助第二低通滤波器69过滤由第五乘法器67产生的信号，产生偏差O1。

图4示出用于计算另一偏差值O2函数模块，该偏差值用于校正转向角δ_Mes以便调整用于μ***的特殊情况的转向角。第二减法器81设立用于计算测得的横摆角速度和模型化的横摆角速度

之间的差值。模型化的横摆角速度例如可由模块23（参见图2）借助车辆模型27使用上面给出的模型等式求出。除法器83将两个横摆角速度和

之间的差值换算为相应于该差值的角度参数，其方式是，将横摆角速度差值除以速度v。连接在除法器83之后的换算元件85将由除法器83计算出的商数乘以规定的系数。

第六乘法器87的一个输入端与换算元件85的输出端连接。第六乘法器87的输出端通往限制器89的输入端，限制器89的输出端与第三低通滤波器91的输入端连接。第三低通滤波器91例如可以是PT1元件。

乘法器87的另一输入端连接到限制器93的输出端上。限制器93的输入端与第七乘法器95的输出端连接。第七乘法器95、限制器93和第六乘法器87确保只有在经由第七乘法器95输入端检验的释放条件都满足时才产生不等于0的偏差值O2。第一检验元件97只有在速度v至少等于规定的最小速度v_min时才向第七乘法器95的输入端输入不等于0的值。第二检验元件99确保只有在存在绝对值小的横摆角速度

时才通过产生不等于0的值O2进行校正。也就是说，第二检验元件99只有在测得的横摆角速度

小于等于规定的最大

时才向第七乘法器95的相应输入端输入不等于0的值。反相器101——其输入端被输入表示是否存在急弯行驶的信号并且其输出端与第七乘法器95的一个输入端连接——确保仅在不存在急弯行驶时才产生不等于0的值O2。最后，向第七乘法器95的另一输入端输入表示当前向前行驶的信号。因此，只有在车辆向前行驶时才产生不等于0的值O2。

由第二减法器81产生的横摆角速度差值

还被输入另一绝对值生成器103，该绝对值生成器的输出端与特性场105的输入端连接。特性场105的输出端与第七乘法器95的另一输入端连接。绝对值生成器103和特性场105与第七乘法器95、限制器93以及第六乘法器87共同确保值O2在横摆角速度差值增大时不会过陡地延伸。在一种未示出的实施方式中规定，向第七乘法器95的另一输入端输入表示当前存在μ***情况的信号。

图5示出用于计算参数O2的另一方法，在其中与图4不同，将转向角偏差Δδ规定为外部参数。该外部参数可由控制器1的另一函数或通过车辆的另一***或控制器、如车辆的行驶动态控制装置（如电子稳定程序ESP）生成。作为释放条件使用参数μ，其表明当前是否存在μ***情况。参数μ可由控制器1以适合的方式计算出或在外部、例如由行驶动态控制装置规定。乘法器87确保仅在存在μ***情况时才生成不等于0的参数O2。

图6示出也可以相应的方式、即借助相同的函数模块87、89、91——其也在图5示出——为过度转向情况校正转向角δ_Mes。向第六乘法器87的一个输入端输入转向角偏差Δδ，并且在另一输入端输入借助另一特性场107变换的信号OS。该信号OS表示车辆过度转向的程度。信号OS例如可以是百分比。信号OS可以以适合的方式由控制器1生成或可在外部、例如由行驶动态控制装置规定。滤波器91在此输出偏差值O1以便为过度转向的特殊情况加法校正转向角。

图7示出一种实施例，在其中在不考虑释放条件或信号OS的情况下确定偏差值O。转向角偏差Δδ由限制器89限制并由滤波器91过滤，以便形成偏差值O。在未示出的实施方式中不存在限制器89和/或滤波器91。也就是说，可想到将转向角偏差直接用作偏差值O（O＝Δδ）。

此外，可在特殊情况下以下述方式校正齿条力，即，通过系数P_red减小齿条力。为此目的如图2所示可借助第二乘法器39以系数P_red校正中间参数FI，以便形成合成的齿条力FR。系数P_red例如可以是百分数。在此情况下在系数P_red被输入第二乘法器39的输入端之前，可将该系数除以100。为了该除法在第二乘法器39的相应输入端之前设置相应的换算元件（在图2中未示出）。

例如可如图8所示确定系数P_red。函数模块111根据下述方法之一生成参数a_y,Offset。另一加法器113通过将参数a_y,Offset与模型化的横向加速度a_y,Mod相加求出校正的横向加速度a_y,Korr。与此不同，也可通过将参数a_y,Offset与测得的横向加速度a_y,Mes相加求出校正的横向加速度a_y,Korr。接着，借助另一特性场115——其特性曲线例如可具有单调下降的走向——将校正的横向加速度a_y,Korr换算为系数P_red的值。

在所示的实施方式中，函数模块111至少也根据外部信号uext来求出参数a_y,Offset，所述外部信号示出转向不足的特殊情况和/或表征转向不足的程度s。由此可为转向不足的情况校正齿条力。在一种未示出的实施方式中不设置外部信号uext。

在转向不足的特殊情况下也可借助横向加速度差值a_y,Mod－a_y,Mes校正齿条力。该横向加速度差值由借助车辆模型27确定的横向加速度a_y,Mod以及测得的横向加速度a_y,Mes求出。校正的横向加速度a_y,Korr由此产生：

a_y,Korr＝a_y,Mod＋（a_y,Mod－a_y,Mes）

校正的横向加速度a_y,Korr由图8所示的加法器113计算出。

另外可规定，横向加速度差值通过与放大系数相乘来放大。所述系数例如可根据横向加速度差值a_y,Mod－a_y,Mes本身来求出。在车辆轮胎和车道之间的摩擦较大时横向加速度差值至少近似为0，因为车辆模型27相对精确地描述车辆的实际运动状态。在摩擦系数较小时横向加速度差值的绝对值增大，因为车辆模型27获得的横向加速度a_y,Mod大于实际达到的横向加速度。通过考虑横向加速度差值或借助系数放大的横向加速度差值可使得齿条力FR比中间值FI更加真实。

此外可规定，根据摩擦系数μ确定校正偏差a_y,Offset。摩擦系数μ例如可由控制器1或由另一不同于控制器1的控制器、如分开的控制器计算出。可想到，基于计算出的齿条力FR与实际出现于转向装置2齿条上或转向装置2另一操作元件上的力之间的比较，确定摩擦系数μ。实际出现的力例如可借助力传感器或扭矩传感器来检测。

因此根据下述等式产生校正的横向加速度：

a_y,Korr＝a_y,Mod＋a_y,Offset

a_y,Offset=f(μ)

在此所述的实施例中，在使用车辆模型的模型等式——必要时随后进行过滤——的情况下所确定的值、尤其是横摆角速度、横向加速度和转向角被标记下标“Mod”。测量值、尤其是横摆角速度、横向加速度和转向角被标记下标“Mes”。对于既无“Mod”也无“Mes”的参数可使用测量值或借助模型等式计算出的值。

总之，本文所描述的方法21允许精确和可靠地计算尤其是用于行驶范围的齿条力FR。该方法21可通过改变各个参数很容易地适配具体车辆。此外，在本文所描述的方法中在车辆处于特殊情况中时仍可产生良好精度的齿条力FR。因此，借助方法21计算出的齿条力FR特别适合用作用于计算额定转向力矩的输入参数，应根据所述额定转向力矩调节实际转向力矩，从而尤其是在特殊情况下仍可向车辆驾驶员给出关于当前行驶情况的良好反馈。

Claims

1.用于确定用于车辆转向装置（2）的齿条力（FR）的方法（21），其中，根据表征实际车轮转向角（δ_RW）或车轮转向角（δ_RW）额定值的转向角参数确定齿条力（FR），其特征在于，所述方法（21）包括下述步骤：确定表征转向装置（2）的一个轴上的侧向力（F_yv）的参数；并且根据该侧向力确定齿条力（FR），其中，齿条力（FR）的确定包括借助具有比例-微分-传递特性的信号处理元件（35）的过滤。

2.根据权利要求1的方法（21），其特征在于，所述信号处理元件是PDT1元件（35）。

3.根据权利要求1或2的方法（21），其特征在于，所述信号处理元件（35）的传递函数的至少一个系数（K_p、T_v、T₁）、优选所有系数（K_p、T_v、T₁）被规定为恒定值。

4.根据上述权利要求之一的方法（21），其特征在于，至少一个系数（K_p、T_v、T₁）在实施该方法（21）期间变化。

5.根据权利要求4的方法（21），其特征在于，所述至少一个系数（K_p、T_v、T₁）根据车辆速度（v）或由车辆速度导出的参数来规定。

6.根据上述权利要求之一的方法（21），其特征在于，借助信号处理元件（35）确定的中间参数被乘以（37）换算系数（F(a_y)）。

7.根据权利要求6的方法（21），其特征在于，根据车辆的横向加速度（a_y）求出所述换算系数（F(a_y)）。

8.根据上述权利要求之一的方法（21），其特征在于，通过将偏差值（O1、O2）与测得的车轮转向角（δ_RW）相加（29）改变测得的车轮转向角（δ_RW）来校正齿条力（FR）。

9.根据权利要求8的方法（21），其特征在于，为了计算偏差值（O1），模型化的转向角（δ_Mod）优选根据横摆角速度

车辆速度（v）和自转梯度（EG）来确定（25）并且与测得的转向角（δ_Mes）比较。

10.根据权利要求9的方法（21），其特征在于，为了比较模型化的转向角（δ_Mod）与测得的转向角（δ_Mes），求出（55）转向角差值。

11.根据权利要求10的方法（21），其特征在于，在模型化的转向角（δ_Mod）或由其导出的参数与转向角差值具有不同符号时，识别出（57、59）车辆的过度转向。

12.根据权利要求9至11之一的方法（21），其特征在于，根据模型化的转向角（δ_Mod）与测得的转向角（δ_Mes）的比较（55）、优选根据转向角差值确定（65）用于在车辆过度转向的情况下校正齿条力的第一校正值，并且确定（65）用于在μ***的情况下校正齿条力的第二校正值，并且将第一校正值和第二校正值之中的最大值用作偏差值（O1）。

13.根据权利要求12的方法（21），其特征在于，只要识别出（57、59）过度转向或（61）偏差值（O1）至少等于规定的阈值（75），产生不等于零的第一校正值。

14.根据权利要求8至13之一的方法（21），其特征在于，当车辆速度（v）至少等于速度最小值时，产生不等于零的偏差值（O1）。

15.根据上述权利要求之一的方法（21），其特征在于，通过将齿条力乘以（39）校正系数（P_red）改变齿条力来校正齿条力。

16.根据权利要求15的方法（21），其特征在于，根据车辆的横向加速度（a_y）来计算校正系数（P_red）。

17.根据权利要求15的方法（21），其特征在于，根据借助车辆模型确定的横向加速度（a_y）和测得的横向加速度的横向加速度差值来计算校正系数（P_red）。

18.根据权利要求15至17之一的方法（21），其特征在于，根据检测到或确定的摩擦系数计算校正系数（P_red）。

19.用于车辆转向装置（2）的控制和/或调节装置（1），所述控制和/或调节装置设立用于根据表征实际车轮转向角（δ_RW）或车轮转向角（δ_RW）额定值的转向角参数确定齿条力（FR），其特征在于，所述控制和/或调节装置（1）设立用于：确定表征转向装置（2）的一个轴上的侧向力（F_yv）的参数；并且根据该侧向力确定齿条力（FR），其中，齿条力（FR）的确定包括借助具有比例-微分-传递特性的信号处理元件（35）的过滤。

20.根据权利要求19的控制和/或调节装置（1），其特征在于，所述控制和/或调节装置（1）设立用于实施根据权利要求1至18之一的方法（21）。

21.车辆转向装置（2），其包括控制和/或调节装置（1），所述控制和/或调节装置（1）设立用于根据表征实际车轮转向角（δ_RW）或车轮转向角（δ_RW）额定值的转向角参数确定齿条力（FR），其特征在于，所述控制和/或调节装置（1）根据权利要求19或20构造。