车辆底盘部件的控制方法和车辆底盘部件与流程

本发明涉及一种用于控制车辆底盘部件的方法，其中底盘部件的控制器连续根据产生时钟频率产生用于底盘部件的执行器的多个分别包含一个控制值的控制请求，车辆的总线系统连续根据传输时钟频率向执行器传输由控制器产生的控制请求，执行器从每个传输的控制请求的控制值与底盘部件的实际调节值中计算出用于底盘部件的设定调节值，并根据计算出的设定调节值调节底盘部件。本发明还涉及一种用于车辆的底盘部件。

背景技术：

车辆用于相对于可通行的地面运动、大多相对于行车道如街道运动。因此每个车辆都具有所谓的底盘，底盘设计为用于将车辆的重力以及由车辆产生并造成车辆移动的力和力矩导入地面和/或吸收相应的来自地面的反作用力和反作用力矩。

通常每个底盘都包括一个车架、多个安装在车架上并可围绕车辆的横轴以及部分地围绕垂直于横轴的横摆轴转动的车轮，以及多个为车轮配设的、通常为电控制的传感器和/或执行器。执行器被设计用于对车轮施加力和/或力矩，例如驱动系统和制动系统，或用于吸收作用在车轮上的力和/或力矩，例如弹性悬架系统。

由此底盘在车辆的行驶安全性和车辆乘员的行驶舒适性方面是至关重要的。相应地力求，进一步优化底盘部件并使底盘部件彼此更好地协调，以便即使在极端的行驶条件下以及对于没有经验的车辆驾驶员也能保证行驶安全性和行驶舒适性。

文献de4305155a1公开了一种用于底盘部件的控制系统，即车辆的制动系统。该控制系统包括计算单元和与计算单元连接的执行器，该执行器被配设给车辆的车轮制动器。计算单元把车辆行驶情况分类并根据行驶情况的种类形成用于所选的执行器的调节信号，以便对相应的车轮制动器施加制动压力。通过所述制动系统减小了制动路程和制动时的轮辙偏移量并以这种方式改善了车辆的稳定性。

在所谓的主动的底盘中，车辆的控制器根据行驶情况自主地控制底盘的执行器，以便对抗车辆的不利的运行状态或保证车辆的某种期望的、可能情况下可由驾驶员选择的驾驶行为。

文献de102012202684a1相应地公开了一种用于控制车辆的底盘部件的方法，即车轮驱动装置和车轮制动器。在该方法中，当底盘的由传感器检测到的与稳定性相关的运行参数超过预先规定的激活阈值时，车辆车轮被施加驱动力矩和/或制动力矩。通过可变地调整控制策略来改善车辆的稳定性，其中根据行驶状况降低激活阈值和/或提高控制干预的强度和/或梯度。

但是在上述方法中只有在超过激活阈值时才能实现自动化的控制干预。尽管根据行驶状况动态地调节激活阈值，但是稳定化的控制干预因此可能延迟。因此力求基于对即将到来的行驶状况的预测动态地调整底盘。

文献wo2005/08752a1公开了一种这样的方法和相应的用于使车辆的反应适配于驾驶员力争达到的驾驶机动、例如转弯行驶的装置。从由驾驶员设定的、底盘部件的调节参量的设定值中识别出力争达到的驾驶机动，在示例中该设定值是设定转向角。从底盘部件的调节参量的实际值出发，模拟车辆对于所设置的设定值的反应并自动地设定底盘的适宜的侧倾力矩分布。换句话说就是，与预测相匹配地防备性地改变车辆的底盘特性并进而改变驾驶行为。

现代的车辆包括中央总线系统，控制器、传感器和执行器与该中央总线系统导电连接。中央总线系统根据特定的传输协议向控制器传输由传感器连续产生的传感器信号，并从控制器向执行器传输由控制器产生的、包括从传感器信号中计算出的控制值的控制请求。执行器从所传输的控制值中计算出相应的设定调节值，并将对应的底盘部件从底盘部件的实际值出发调节到计算出的设定值。

但是，总线系统、传感器、控制器和执行器可能分别具有不同的时钟频率。换句话说，在很多情况下总线系统的传输时钟频率、控制器的产生时钟频率和执行器的计算时钟频率不相同。由于缺乏同步性，也由于操作滞后期/反应期、不同的产生持续时间和计算持续时间，以及当在总线系统中由干扰造成控制请求丢失时，都可能造成底盘部件的非预期的调节过程。

例如尽管在执行器中均匀地产生相应的控制请求，但是由控制器持续提供的、控制值的时间变化曲线也可能导致对底盘部件的跳跃性调节，这对行驶安全性和行驶舒适性有害。在这方面要注意的是，调节过程的具有2ms的短暂持续时间的非连续性都可以被车辆驾驶员感知，且被认为是令人不愉快的或烦人的。

技术实现要素：

因此本发明的目的是，提供一种控制车辆底盘部件的方法，该方法在前述情况下也确保对底盘部件的改善的时间上的调节过程。本发明的目的还包括，提供一种用于车辆的底盘部件，该底盘部件具有改善的时间上的调节过程。

本发明的一个主题是一种用于控制车辆底盘部件的方法，在该方法中，底盘部件的控制器连续地根据产生时钟频率产生多个分别包含一个控制值的、对于底盘部件的执行器的控制请求，车辆的总线系统连续地根据传输时钟频率向执行器传输由控制器产生的控制请求，执行器从传输的每个控制请求的控制值和底盘部件的实际调节值中计算出用于底盘部件的设定调节值并根据计算出的设定调节值调节底盘部件。所提出的方法可以例如由车辆的转向系统用于围绕横摆轴调节转向车轮。控制器在此可以由转向角传感器或转向力矩传感器形成，执行器可以包括用于调节转向车轮的电机。

在根据本发明的方法中，执行器在两个先后彼此紧接着传输的控制请求之间计算出至少一个中间调节值。该至少一个中间调节值为执行器实现了，对相应的底盘部件从底盘部件的实际调节值开始多步地、至少两步地调节至计算出的底盘部件的设定调节值。

在优选的实施形式中，执行器在两个先后紧接着传输的控制请求之间连续地根据一个计算时钟频率计算多个中间调节值。由执行器计算出的中间调节值越多，就可以越均匀地、即越平滑地调节与执行器对应的底盘部件。

在一个非常有利的实施形式中，执行器在每个计算周期时长中都计算出一个中间调节值。由此实现了对应的底盘部件的调节过程的最大可能的均匀性、即尽可能好的平滑性。

在另外的实施形式中，控制器为每个所产生的控制请求规定确定的步数，执行器在两个先后紧接着传输的控制请求之间计算出最多如同为传输的控制请求规定的步数一样多的中间调节值。换句话说，控制器可以确定待由执行器计算的中间调节值的个数，由此影响由执行器操纵的底盘部件的时间上的调节过程。

在优选的实施形式中，执行器借助于内插、特别是借助于线性内插在实际调节值与设定调节值之间计算中间调节值。内插提供了一种用于确定中间值的广泛使用且成熟的方法。相应的内插算法易于实现和实施。

在一个实施形式中，执行器的计算时钟频率高于总线系统的传输时钟频率。这是通常的情况，与在无中间调节值的情况下仅借助于由总线系统传输的控制请求相比可以更加平滑地调节由执行器操纵的底盘部件。

在另外的实施形式中，控制器规定的步数小于传输周期时长与计算周期时长的商。该商相当于最多可能的中间调节值的个数。小于所述商的步数导致在传输下一个控制请求之前就达到了设定调节值。执行器的这个行为也可以被称为快速内插。

在另选的实施形式中，控制器规定的步数等于或大于传输周期时长与计算周期时长的商。等于所述商的步数导致，当传输下一个的控制请求时，就是说，正好与传输周期时长相匹配地达到设定调节值。执行器的这种内插行为可以被称为线性内插。

大于所述商的步数阻止直到传输下一个控制器请求为止达到设定调节值，就是说，底盘部件的实际调节值在这个时刻还没有达到所要求的设定调节值。因此执行器的这种行为被称为慢速内插。

在有利的实施形式中，总线系统的传输周期时长是执行器的计算周期时长的整数倍，特别是，控制器规定步数等于传输周期时长与计算周期时长的商。在这种情况下，在两个彼此相继的控制请求之间得到底盘部件的特别简单的线性调节行为。

本发明的主题还包括一种车辆的底盘部件，该底盘部件具有可连接在车辆总线系统上的控制器和可连接在车辆总线系统上的执行器，该控制器设计为，连续地根据产生时钟频率产生多个分别包含一个控制值的控制请求，该执行器设计为，从借助于总线系统传输的每个控制请求的控制值和底盘部件的实际调节值中计算出用于底盘部件的设定调节值，并根据计算出的设定调节值调节底盘部件。底盘部件可以是例如转向系统，该转向系统包括作为控制器的转向角传感器或转矩传感器和作为执行器的电机。

在根据本发明的底盘部件中，执行器设计为，在两个先后彼此紧接着传输的控制请求之间计算至少一个中间调节值，特别是通过根据本发明的方法进行计算。以这种方式设计的执行器实现了对底盘部件的均匀的、即平滑的调节，由此实现了车辆的高的行驶安全性并为车辆乘员实现了高的行驶安全性。

附图说明

根据附图中的实施形式示意性示出本发明并参照附图进一步说明本发明。在此：

图1示出在根据现有技术的方法中控制值和设定调节值的时间变化曲线图；

图2示出在根据本发明的方法的一个实施形式中设定调节值的第一时间变化曲线图；

图3示出在根据本发明的方法的实施形式中设定调节值的第二时间变化曲线图；

图4示出在根据本发明的方法的实施形式中设定调节值的第三时间变化的线图；

图5示出在根据本发明的方法的实施形式中设定调节值的第四时间变化曲线图；

图6示出在根据本发明的方法的实施形式中设定调节值的第五时间变化曲线图；

图7示出在根据本发明的方法的实施形式中设定调节值的第六时间变化曲线图。

附图标记列表：

10曲线图

11纵坐标

12横坐标

13线性函数

20(随时间变化的)控制值

21(随时间变化的)设定调节值

22中间值

23传输周期时长

24计算周期时长

25步数

30曲线图

31纵坐标

32横坐标

40曲线图

41纵坐标

42横坐标

50曲线图

51纵坐标

52横坐标

60曲线图

61纵坐标

62横坐标

70曲线图

71纵坐标

72横坐标

80曲线图

81纵坐标

82横坐标

具体实施方式

下面所描述的方法由车辆的底盘部件实施。该底盘部件、例如车辆的转向系统包括可连接在车辆的总线系统上的控制器。控制器设计为，连续地根据产生时钟频率产生多个分别包括一个控制值的控制请求。底盘部件还包括可连接在车辆总线系统上的执行器。该执行器设计为，由借助于总线系统传输的每个控制请求的控制值和底盘部件的实际调节值计算出用于底盘部件的设定调节值，并根据计算出的设定调节值调节底盘部件。

图1示出在根据现有技术的方法中控制值20和设定调节值21的时间变化曲线图10。在曲线图10中在纵坐标11上仅以象征性的单位记录由控制器通过总线系统传输的控制值20或由执行器从中计算出的调节值21，而在横坐标12上记录时间变化。为了清楚起见，示出了线性变化13。

与线性变化13相比一方面可看出，控制值20具有——除了由于总线系统的分立的传输周期而不可避免的跳跃外——线性的时间变化。另一方面还可以看到，由执行器计算出的设定调节值21一者自然同样也具有跳跃点，再者还偏离于控制值20的所要求的线性时间变化。后者是由于在总线系统的传输时钟周期与执行器的计算时钟周期之间缺乏同步性以及由于总线系统中的控制请求的丢失和操作滞后期。

图2示出在根据本发明的方法的一个实施形式中设定调节值21的第一时间变化曲线图30。在曲线图30中在纵坐标31上仅以象征性的单位记录控制值20或调节值21，在横坐标32上以毫秒(ms)为单位记录时间变化。如从曲线图30中可以看到的，总线系统的传输周期23的时长/持续时间是5ms。而执行器的计算周期24的持续时间是1ms。

由此总线系统的传输周期时长23是执行器的计算周期时长24的整数倍，传输周期时长23与计算周期时长24的商是5。由控制器产生并通过总线系统传输的控制请求具有值为0的步数。相应地，执行器在设定调节值21的这个时间变化中计算出0个中间值，设定调节值21跳跃式地跟随控制值20。

在曲线图30中示出的设定调节值21的时间变化是根据本发明的方法的临界情况/极限情况，通过该临界情况可以实现设定调节值21的如现有技术中的那样的时间变化。

图3示出在根据本发明的方法的实施形式中设定调节值21的第二时间变化曲线图40。在曲线图40中，在纵坐标41上仅以象征性的单位记录控制值20或调节值21，在横坐标42上以毫秒为单位记录时间变化。如从曲线图40中可以看到的，总线系统的传输周期23的持续时间为5ms。而执行器的计算周期24的持续时间是1ms。

由此总线系统的传输周期时长23是执行器的计算周期时长24的整数倍，传输周期时长23与计算周期时长24的商是5。由控制器产生并通过总线系统传输的控制请求具有值为3的步数25。由此，控制器规定的步数25小于传输周期时长23与计算周期时长24的商。

执行器相应地在三个计算周期时长24中分别计算出一个中间值22，其中在三个计算周期时长24后并因此在传输下一个控制请求之前实现了相当于控制值20的设定调节值。执行器的这种行为可以被称为快速内插并避免了在图2中示出的跳跃式时间变化。

图4示出在根据本发明的方法的实施形式中设定调节值21的第三时间变化曲线图50。在曲线图50中，在纵坐标51上仅以象征性的单位记录控制值20或调节值21，在横坐标52上以毫秒为单位记录时间变化。如从曲线图50中可以看到的，总线系统的传输周期23的持续时间为5ms。而执行器的计算周期24的持续时间是1ms。

由此总线系统的传输周期时长23是执行器的计算周期时长24的整数倍，传输周期时长23与计算周期时长24的商是5。由控制器产生并通过总线系统传输的控制请求具有值为5的步数25。由此控制器规定的步数25等于传输周期时长23与计算周期时长24的商。

执行器相应地在五个计算周期时长中分别计算出一个中间值22，其中在五个计算周期时长24后并在传输下一个控制请求时达到相当于控制值20的设定调节值。执行器的这种行为可以被称为线性内插，并最佳地近似于控制值20的原始的线性时间变化。

图5示出在根据本发明的方法的实施形式中设定调节值21的第四时间变化曲线图60。在曲线图60中，在纵坐标61上仅以象征性的单位记录控制值20或调节值21，在横坐标62上以毫秒为单位记录时间变化。如从曲线图60中可以看到的，总线系统的传输周期23的持续时间为5ms。而执行器的计算周期24的持续时间是1ms。

由此总线系统的传输周期时长23是执行器的计算周期时长24的整数倍，传输周期时长23与计算周期时长24的商是5。由控制器产生并通过总线系统传输的控制请求具有值为7的步数25。由此控制器规定的步数25大于传输周期时长23与计算周期时长24的商。

相应地，执行器基于7个计算周期时长24分别计算一个中间值22，其中在计算周期时长24之后，即在传输下一个控制请求之后才可能达到相当于控制值20的设定调节值。因此在五个计算周期时长24之后达到的、与预期的设定调节值有偏差的调节值被作为用于执行器的跟随下一个控制请求的计算的实际值。执行器的这种行为可以被称为慢速内插。

图6示出在根据本发明的方法的实施形式中设定调节值21的第五时间变化曲线图70。在曲线图70中，在纵坐标71上仅以象征性的单位记录控制值20或调节值21，在横坐标72上以毫秒(ms)为单位记录时间变化。如从曲线图70中可以看到的，总线系统的传输周期23的持续时间为5ms。执行器的计算周期24的持续时间是1ms。

由此总线系统的传输周期时长23是执行器的计算周期时长24的整数倍，传输周期时长23与计算周期时长24的商是5。所示的时间变化与在图4中示出的时间变化的不同之处在于，控制值20的变化率减半。

图7示出在根据本发明的方法的实施形式中设定调节值21的第六时间变化曲线图80。在曲线图80中，在纵坐标81上仅以象征性的单位记录控制值20或调节值21，在横坐标82上以毫秒(ms)为单位记录时间变化。如从曲线图80中可以看到的，总线系统的传输周期23的持续时间为5ms。而执行器的计算周期24的持续时间是1ms。

由此总线系统的传输周期时长23是执行器的计算周期时长24的整数倍，传输周期时长23与计算周期时长24的商是5。由控制器产生并通过总线系统传输的控制请求具有值为3的步数25。由此存在与在曲线图30中所示相同的快速内插。

然而与在图3中所示的时间变化不同的是，在从时刻25ms起再次按常规传输具有控制值20的控制请求之前，在此例如由于总线系统的干扰而在时刻10ms与25ms之间缺少三个控制请求。通过快速内插相应地缓和了时刻25处的大跳跃。

根据本发明的方法的重要优点是，控制器通过在步数25方面改变控制请求可以确定执行器的内插行为，以便适当地考虑车辆当前的行驶状况。以这种方式促使执行器通过计算中间调节值22灵活地对控制请求所包含的控制值20的可能的不连续性进行内插，以此实现了相应柔和地调节由执行器操纵的底盘部件。这伴随着车辆安全性的改善和行驶舒适性的提高。