偏航率信号偏移计算的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于计算偏航率信号的偏移的方法，其中，所述方法包括下列步骤：a.在时间t内观察齿轮角度信号p、至少一个车轮速度信号w以及偏航率信号y；b.如果齿轮角速度信号p低于阈值pmax，并且车轮速度信号w低于阈值wmax，并且偏航率信号y低于阈值ymax，则开始等待时间t1；c.如果在时间t1之后，信号p、w和y仍低于它们的阈值，则开始计算在时间t2内的偏航率偏移yo，其中，在时间t2内获得平均偏航率ya；d.如果在t2期间，信号p、w和y仍低于它们的阈值，则平均偏航率ya作为偏航率偏移yo被存储；e.如果信号p、w和y仍低于它们的阈值，则继续进行至步骤c，如果信号p、w和y中的至少一个超过各自的阈值，则继续进行至步骤a。
【专利说明】偏航率信号偏移计算
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于计算由机动车辆中的偏航率传感器(yaw rate sensor)所提 供的偏航率信号的偏移的方法。
【背景技术】
[0002]偏航率是车辆绕其垂直轴的运动的角速度。驾驶员辅助系统使用偏航率例如来 将由于曲线的半径和车速引起的角速度与实际偏航率比较。与期望的偏航率的任何偏离 (deviation)可能是由于驾驶员失去控制，如果可能的话，可以通过辅助系统来校正驾驶员 失去控制。
[0003]偏航率传感器因此是现代车辆中的重要传感器。
[0004]在用于道路车辆的电动辅助转向系统的控制中，偏航传感器能够用于控制转向系 统。简单的功能可以是将转向系统的中心位置(车辆在该中心位置应直线行驶)与在这种情 况下应该为零(0)的实际偏航率比较。
[0005]通常，尤其是在上述的实施中，期望获知车辆中的偏航率传感器的偏移。偏移被定 义为在车辆静止时偏航率传感器信号与0的偏离。
[0006]德国文献DE19919860C2描述了一种通过将静止时所期望的和所测量的偏航率信 号之间的差与在车辆移动时偏航率信号中的各个差比较来计算转向角度传感器信号的偏 移的方法。在车辆使用期间，无法精确地确定偏航率传感器随时间变化的偏移及该偏移的变化。
[0007]在德国专利公开DE4130142A1中公开了一种用于计算转向角传感器的偏移的系 统。仅仅在感测到较高车辆速度和较小转向角度时开始该计算。然后该系统假定车辆直线 行驶。没有公开偏航率信号传感器的精确偏移计算。
[0008]从US4，470，124可知，可以在平均偏航率信号值的基础上来计算偏航率传感器的 偏移。偏航率信号在正值与负值之间变化。实际上，随时间变化的该平均值应为零。与平 均的偏航率为零的偏离作为传感器偏移被采用。这个方法不是非常精确。此外，具有在偏 航率信号中执行基于温度的偏移补偿的一些方法。然而，偏移不仅受温度影响，而且受例如 老化和其他因素影响。
[0009]从欧洲专利EP1264749B1可知补偿车辆偏航率测量系统，其中，该系统具有偏航 率传感器并且从偏航率传感器的信号中过滤信号的低频部分。仅仅在经过滤的信号在预定 的时间段内不超过预定量的时间段，该系统被补偿。在车辆静止或者沿着直线方向上行驶 时这些条件适用。没有公开关于用来确定车辆的停止的装置和方法。
【发明内容】
[0010]因此，本发明的一个目的是提供一种用于高精度地确定车辆中的偏航传感器信号 的偏移的方法，尤其是提供一种用于在使用车辆期间反复地确定偏移的方法。
[0011]这个目的通过具有权利要求1的特征的方法来实现。[0012]在包括控制单元、电动的或辅助的齿轮齿条转向器的汽车电子系统中实施该方法，该电动的或辅助的齿轮齿条转向器具有生成齿轮角速度信号P的转向或齿轮角度传感器、生成至少一个车轮速度信号W的与至少一个车轮相关联的车轮速度传感器以及生成偏航率信号I的偏航率传感器，该方法包括下列步骤:
[0013]a.在时间t内观察齿轮角度信号P、至少一个车轮速度信号w以及偏航率信号y ；
[0014]b.如果齿轮角速度信号P低于阈值pmax，并且车轮速度信号w低于阈值wmax，并且偏航率信号I低于阈值ymax，则开始等待第一时间段tl ；
[0015]c.如果在第一时间段tl之后，信号p、w和y仍低于它们的阈值，则在阈值第二时间段t2期间开始计算偏航率偏移yo，其中，在这个第二时间段t2期间获取平均偏航率ya ；
[0016]d.如果在第二时间段t2期间，信号p、w和y仍低于它们的阈值，则所获取的平均偏航率ya作为偏航率偏移yo被存储；
[0017]e.如果信号p、w和y仍低于它们的阈值，则进行到步骤C，如果信号p、w和y中的至少一个超过各自的阈值，则进行到步骤a。
[0018]在优选的实施例中，可以在阈值第三时间段t3中断在步骤e之后的偏移计算方法的进行。换言之，如果信号P、W和y仍低于它们的阈值，则在阈值第三时间段t3后继续进行步骤c和/或如果信号p、w和y中的至少一个超过各自阈值，则在阈值第三时间段t3后继续进行步骤a。
[0019]这个方法使控制单元能够在车辆处于使用中时反复地并且高精度地确定偏航率偏移yo，因此考虑了温度漂移等。每当这三个信号在至少是第一时间段和第二时间段的总和tl+t2的时间t低于它们各自的阈值时，执行该值yo的重新计算。
[0020]如果需要的话，可对信号P、w和y进行滤波。
[0021]可以存在多于一个的车轮速度传感器。在这种情况下，信号w是车轮速度的总和，例如，同一车轴的两个车轮的车轮速度的总和，或者四个车轮速度的总和。在这种情况下，阈值wmax是车轮速度的总和的上限。
[0022]限值或阈值pmax、wmax以及pmax的适合值可以是:
[0023]pmax=20 度 / 秒(dps),优选地，IOdps ；
[0024]Wmax=L O 转 / 分钟(rpm),优选地,0.5rpm ；以及
[0025]ymax=20度/秒(dps),优选的是IOdps,更优选的是ldps。
[0026]在本说明书的上下文中，术语“度(degree)”指角度，即整个圆的1/360，而不是温度。
[0027]第一时间段tl可以是I秒，第二时间段t2可以是0.1秒。在本说明书的上下文中，术语“tl”指第一时间段并且术语“t2”指第二时间段。第三时间段段可以是I秒或10秒。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]下面根据附图更详细地描述本发明的示例性实施例，其中:
[0029]图1以图形表不地不出了具有电子转向系统和传感器的机动车辆；
[0030]图2示出了具有可适用的阈值或限值和有代表性的时间间隔的随时间变化的一组传感器信号的曲线。【具体实施方式】
[0031]图1以图形形式示出了具有四个车轮、四个车轮速度传感器1、齿轮角度传感器2以及偏航率传感器3的机动车辆。车辆配备有具有转向轴4和齿轮箱5的转向系统。在转向轴4的上端保持方向盘6并且在转向轴下端保持转向齿轮(未不出)。电动伺服电机和适当的转向齿轮与齿轨7的齿啮合，使得在转动方向盘6时，齿轨7在其轴向方向上被移动。横拉杆(track rod)附接至齿轨7的两端并且连接至转向节(未示出),该转向节反过来带动转向的车轮。方向盘6的转动从而以已知的方式使得转向的车轮转动。
[0032]机动车辆以通常已知的方式配备有包括控制单元(E⑶)的电子系统。电动的或辅助的齿轮齿条转向器、车轮速度传感器1、转向或齿轮角度传感器2以及偏航率传感器3连接至控制单元并且作为电子系统的一部分。
[0033]在使用中，转向或齿轮角度传感器2生成模拟或数字的齿轮角速度信号P，车轮速度传感器I生成至少一个车轮速度信号w，并且偏航率传感器3生成偏航率信号y。
[0034]图2示出了具有可适用的阈值或限值和有代表性的时间段tl和t2的随时间t变化的一组传感器信号？、《和7的曲线。阈值被归一化为由虚线L表示的任意值。对于每个信号，如上所述地设置L的值。
[0035]现在，在使用中，时间连续地流逝并且E⑶监控传感器信号p、w和y。这是如上所述的方法步骤a。
[0036]—旦三个信号p、w和J下降至由图2中的线L表示的它们各自的阈值pmax、wmax和ymax以下，则E⑶继续进行如上所述的步骤b，即，E⑶等待一时间段tl并且继续监控信号P、w和y ο
[0037]如果在tl期间这些信号仍然在它们的阈值以下或者没有超过它们的相等的阈值，则ECU继续进行步骤C。在这个步骤中，ECU继续监控信号p、w和y并且此外选择信号I并且对信号I取平均，以生成在时间段t2期间的平均偏航率ya。如果在t2期间这些信号仍然在它们的阈值以下或者没有超过它们的相等的阈值，则ECU继续进行至步骤d。值ya然后被假定为是不受外部影响干扰的有效值并且因此能够将ya作为偏航率信号偏移的非常精确的值，记作yo。如根据本发明所测量的，这个值的精确度甚至可以是每秒I度或者更好。
[0038]然而，如果信号P、w或y中仅仅一个信号超过阈值，则由于不利的外部影响使ya误差太大，所以删除ya并且该方法返回步骤a。
[0039]如果，在过了 t2之后，这些信号仍然在它们的阈值以下或者没有超过它们的阈值，则该方法可以再直接前进至步骤c并且计算新的值ya。
[0040]在图2的示例中，示出了在时间间隔A期间和时间间隔B期间信号p、w和y小于阈值(示出为L)。时间间隔A长于第一和第二时间段的总和tl+t2。因此，基于时间段A期间的平均偏航率信号来计算偏航率信号y的偏移值yo。时间间隔B比第一和第二时间段的总和tl+t2短。因此,在时间间隔B期间，不计算偏航率的偏移值。
[0041]利用这个方法，一旦外部条件良好就能够确定该偏移yo。能够将外部影响考虑在内。可能必须详细地解释的其中一个影响是齿轮角速度P。对这个值设定上限pmax意思是能够消除偏航率误差，该偏航率误差甚至在停止期间通过转动方向盘并从而转动车辆的车轮仍能够出现，这会导致车辆的偏航移动。
[0042]因此，利用如上所述的方法非常精确地确定偏移值。反复地执行这个计算使该系统能够补偿在机动车辆的使用过程中一定经常并且在几秒内的短时间量级内和在几分钟或甚至几小时内的较长时间量级内出现的温度变化等。
【权利要求】
1.一种用于计算偏航率信号(y)的偏移的方法，所述偏航率信号由机动车辆中的偏 航率传感器(3)提供，所述方法在汽车电子系统中实施，所述汽车电子系统包括控制单元 (ECU)、电动的或辅助的齿轮齿条转向器、生成齿轮角速度信号(p)的转向或齿轮角度传感 器(2)、生成至少一个车轮速度信号(w)的与至少一个车轮相关联的车轮速度传感器(I)以 及生成偏航率信号(y)的偏航率传感器(3)，其特征在于，所述方法包括下列步骤:a.在时间(t)内观察所述齿轮角度信号(p)、所述至少一个车轮速度信号(w)以及所述 偏航率信号(y)；b.如果所述齿轮角速度信号(P)低于阈值p_，并且所述车轮速度信号(W)低于阈值 Wfflax,并且所述偏航率信号(y)低于阈值y_，则开始等待第一时间段tl ；c.如果在所述第一时间段tl之后，所述信号p、w和y仍低于它们的阈值，则开始计算 在阈值第二时间段t2期间的偏航率偏移(yo)，其中，在这个第二时间段t2期间获得平均偏 航率(ya)；d.如果在t2期间，所述信号p、w和I仍低于它们的阈值，则所述平均偏航率(ya)作为 所述偏航率偏移(yo)存储在所述ECU中；e.如果所述信号p、w和y仍低于它们的阈值，则继续进行至步骤C，如果所述信号p、w 和I中的至少一个超过各自的阈值，则继续进行至步骤a。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述信号P、w和/或y通过低通滤波器进 行过滤。
3.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于设置多于一个的车轮速度传感 器并且所述信号w是车轮速度的总和。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述阈值定义为所述车轮速度的总和 的上限。
5.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于p_=20度/秒。
6.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于Pmax=IO度/秒。
7.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于Wmax=L0转/分钟。
8.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于Wmax=0.5转/分钟。
9.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于y_=20度/秒。
10.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于y_=0.1度/秒。
11.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于所述第一时间段tl是至少I 秒和/或所述第二时间段t2是至少0.1秒。
【文档编号】B62D6/00GK103459238SQ201180069800
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2011年3月31日 优先权日:2011年3月31日
【发明者】伊姆雷·塞派希, 伊姆雷·拜纽, 米克洛斯·奥拉尼, 绍博尔奇·多拉 申请人:蒂森克虏伯普利斯坦有限公司