專利名稱：用于在轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)中改善行駛舒適性的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1、 4、 6和8前序部分所述的用于在 使汽車轉(zhuǎn)向時給駕駛員提供支持的方法以及一種按權(quán)利要求ll前序部 分所述的相應(yīng)的裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代現(xiàn)車通常配有在轉(zhuǎn)向時給駕駛員提供支持的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) (伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng))。已知的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括調(diào)整裝置比如電動機(jī)或 液壓泵，借助于該調(diào)整裝置向轉(zhuǎn)向系統(tǒng)施加支持力矩，該支持力矩降 低了應(yīng)該由駕駛員施加的轉(zhuǎn)向力。所述支持力矩的大小取決于當(dāng)前的 行駛狀況，尤其取決于轉(zhuǎn)向角或者說轉(zhuǎn)向盤角度及行駛速度。所述支 持力矩通常由控制儀按照預(yù)先給定的轉(zhuǎn)向特征來調(diào)節(jié)。
除了所述的在轉(zhuǎn)向時減少力消耗的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)之外，從現(xiàn)有技 術(shù)中也公開了這樣的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，這些轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在特殊的行駛狀況中向 所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)施加附加的調(diào)整扭矩，用于促使駕駛員改變轉(zhuǎn)向盤位置。 這些系統(tǒng)也稱為駕駛員轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)。比如LKS-系統(tǒng)(LKS: Lane Keeping Support (車道輔助保持))也屬于這些系統(tǒng)，這種LKS-系統(tǒng) 有助于駕駛員將汽車保持在行車道上。
LKS-系統(tǒng)通常包括環(huán)境傳感裝置，比如視頻系統(tǒng)，利用該視頻系 統(tǒng)可以確定車道的走向以及汽車在車道中的相對位置或者可以識別可 能存在的障礙。只要汽車的運(yùn)動軌道大致相當(dāng)于車道走向，這些系統(tǒng) 在正常的行駛狀態(tài)中就不激活。在這種情況下，僅僅向轉(zhuǎn)向系統(tǒng)施加 伺服力矩。但是如果汽車的運(yùn)動軌道從由車道走向預(yù)先給定的最佳的 運(yùn)動軌道上偏離太多或者存在著其它危險(xiǎn)狀況，那么該系統(tǒng)就產(chǎn)生附 加的調(diào)整扭矩，該調(diào)整扭矩可以被駕駛員通過觸覺感知并且向其指出， 他必須如何操縱轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以便將汽車保持在行車道中或者說使汽車具 有拐彎機(jī)動性。在轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動太小時，駕駛員比如感覺到轉(zhuǎn)向力的下 降，由此他自動地以更大的幅度使轉(zhuǎn)向盤打彎。相反，在轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動 太大時，該系統(tǒng)則提高作用在轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力，由此駕駛員則繼續(xù) 將轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)入零位中，只要他想這樣做。在每次對所述駕駛員轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)向干預(yù)時，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的 獨(dú)特的轉(zhuǎn)向性能都被改變，也就是說駕駛員在轉(zhuǎn)向盤上突然感覺到一 個不同的反作用力。該不同的轉(zhuǎn)向感覺對駕駛員來說不習(xí)慣，并且尤 其在駕駛員不想一同執(zhí)行所建議的轉(zhuǎn)向運(yùn)動時可能起干擾作用。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)，不過這種轉(zhuǎn)向 輔助系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向干預(yù)對駕駛員來說顯著更加舒適并且由此顯著改善了 行駛舒適性。
該任務(wù)按本發(fā)明通過在權(quán)利要求1、 4、 6、 8和11中所說明的特 征得到解決。本發(fā)明的其它設(shè)計(jì)方案是從屬權(quán)利要求的主題。
本發(fā)明的一個重要方面在于，如此對附加要求的調(diào)整扭矩進(jìn)行調(diào) 整，使得其在汽車轉(zhuǎn)向時不會過度影響且尤其不會干擾駕駛員。為此， 所要求的扭矩如下面所描述的一樣優(yōu)選在其絕對值和/或其動態(tài)性方面 受到限制
按照本發(fā)明的第一實(shí)施方式，將所述附加的調(diào)整扭矩的梯度限制 在一個預(yù)先給定的最大值上。由此尤其避免可能對駕駛員來說不舒服 的扭矩突變。由此可以顯著改善轉(zhuǎn)向舒適性。
所述最大值優(yōu)選取決于所要求的調(diào)整扭矩的數(shù)值，其中最大的梯 度在調(diào)整扭矩較大的情況下優(yōu)選小于在調(diào)整扭矩較小時。也就是說， 所述附加的調(diào)整扭矩越大，該調(diào)整扭矩上升或者說下降得越緩慢，用 于向駕駛員提供對所述附加的扭矩進(jìn)行補(bǔ)償?shù)目赡苄?，如果他期望?此。梯度限制優(yōu)選只有在所述梯度大于一個預(yù)先給定的閾值時才激活。
所述最大的梯度在所述調(diào)整扭矩的梯度為正和負(fù)時可以選擇為不 同的大小的。
按照本發(fā)明的第二實(shí)施方式，將在由駕駛員施加的駕駛員手動扭 矩和附加的調(diào)整扭矩之間的差值限制在一個預(yù)先給定的最大值上。由 此防止作用于轉(zhuǎn)向盤的力太高，太高的力在駕駛員不想一同執(zhí)行所建 議的轉(zhuǎn)向運(yùn)動時會給其帶來干擾。畢竟所述附加的調(diào)整扭矩僅僅應(yīng)該 引起駕駛員的反應(yīng)并且使其加快作出反應(yīng)，而不是給其造成干擾。所 述調(diào)整扭矩的數(shù)值因此只有在駕駛員也一同執(zhí)行所述轉(zhuǎn)向運(yùn)動時才允 許增加。
上面提到的在所述駕駛員手動扭矩和調(diào)整扭矩之間的差值的限制優(yōu)選僅僅在所述調(diào)整扭矩的數(shù)值超過一個預(yù)先給定的閾值時才被激 活。在調(diào)整扭矩很小時對駕駛員的影響相當(dāng)小。
按照本發(fā)明的第三實(shí)施方式，如果調(diào)整扭矩大于一個預(yù)先給定的 閾值，所述駕駛員手動扭矩具有不同于所述調(diào)整扭矩的符號，所述駕 駛員手動扭矩的數(shù)值超過預(yù)先給定的閾值并且所述駕駛員手動扭矩乘 以其梯度所得到的乘積大于零，那么將所述調(diào)整扭矩限制在一個預(yù)先 給定的最大值上。用這種方法，可以在駕駛員不想一同執(zhí)行所建議的 轉(zhuǎn)向運(yùn)動并且他要對所要求的調(diào)整扭矩作出反應(yīng)時快速降低所要求的 調(diào)整扭矩。
在前面提到的比如也借助于函數(shù)比如死區(qū)函數(shù)
(Toten-Zone-Funktion )進(jìn)行計(jì)算時可以降^(氐所述駕-駛員手動扭矩的 梯度，用于避免突變。
按照本發(fā)明的第四實(shí)施方式，如果調(diào)整扭矩試圖使轉(zhuǎn)向盤沿一個 特定的方向運(yùn)動并且所述轉(zhuǎn)向盤已沿著所述扭矩的方向超過一個預(yù)先 給定的速度，那么降低所要求的調(diào)整扭矩。通過這種方式可以避免令 人不舒服的或者說"無情的"轉(zhuǎn)向運(yùn)動。
此外，也可以將所述駕駛員手動扭矩的數(shù)值加上所述調(diào)整扭矩的 數(shù)值后得到的總和限制在一個預(yù)先給定的最大值上。由此避免因太高 的轉(zhuǎn)向力使駕駛員過度疲勞并且在轉(zhuǎn)向時喪失阻力感覺。
出于安全原因也優(yōu)選將所述調(diào)整扭矩的最大值限制在一個預(yù)先給 定的數(shù)值上。


下面借助于附圖示范性地對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)解釋。其中 圖l是汽車中的駕駛員輔助系統(tǒng)的主要部件的示意性框圖； 圖2是作用在轉(zhuǎn)向盤上的力和力矩；
圖3是按照本發(fā)明的第一實(shí)施方式的用于在轉(zhuǎn)向干預(yù)時改善轉(zhuǎn)向 舒適性的主要方法步驟；
圖4是按照本發(fā)明的第二實(shí)施方式的用于在轉(zhuǎn)向干預(yù)時改善轉(zhuǎn)向 舒適性的主要方法步驟；
圖5是按照本發(fā)明的第三實(shí)施方式的用于在轉(zhuǎn)向干預(yù)時改善轉(zhuǎn)向 舒適性的主要方法步驟；
圖6是按照本發(fā)明的第四實(shí)施方式的用于在轉(zhuǎn)向干預(yù)時改善轉(zhuǎn)向舒適性的主要方法步驟；
圖7是按照本發(fā)明的第五實(shí)施方式的用于在轉(zhuǎn)向干預(yù)時改善轉(zhuǎn)向 舒適性的主要方法步驟。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了駕駛員轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)的主要部件的示意性框圖，該駕 駛員轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)在駕駛員使其汽車轉(zhuǎn)向時向其提供支持。該轉(zhuǎn)向輔 助系統(tǒng)包括控制儀1，該控制儀1對用于監(jiān)控當(dāng)前行駛狀態(tài)的傳感裝置 5的不同的傳感器信號進(jìn)行處理。所述傳感裝置5可以比如包括車輪轉(zhuǎn) 速傳感器、轉(zhuǎn)向角度傳感器、或者在使用LKS-系統(tǒng)的情況下也包括環(huán) 境傳感裝置。此外，所述控制儀1與對由駕駛員施加的轉(zhuǎn)向力進(jìn)行測 量的駕駛員手動扭矩傳感器6相連接。
在正常行駛狀態(tài)中，所述控制儀l產(chǎn)生伺服力矩Mu，借助于轉(zhuǎn)向 調(diào)節(jié)器(Lenksteller )將該伺服力矩Mu施加到汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2上(在 此將轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)合并在方塊2中)。在特定的行駛狀況中 汽車比如從最佳的運(yùn)動軌道上偏離太多，在這樣的行駛狀況中所述控 制儀1或者外部的裝置比如汽車調(diào)節(jié)器產(chǎn)生一個附加的調(diào)整扭矩Ms (所要求的調(diào)整扭矩)。該調(diào)整扭矩Ms而后與所述伺服力矩Mu—起 施加到所迷轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2上。由此產(chǎn)生不自然的轉(zhuǎn)向力，該轉(zhuǎn)向力可以 被駕駛員通過觸覺所感知并且向駕駛員指出，他必須如何操縱轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)以便將汽車保持在其行車道上或者說使汽車具有拐彎機(jī)動性。通常 僅僅如此設(shè)計(jì)所述附加的轉(zhuǎn)向力的尺度，使得其可以由駕駛員進(jìn)行過 量調(diào)節(jié)。
附加的調(diào)整扭矩Ms的施加對駕駛員來說可能令人驚訝或者令人 不舒服。因此，為了不致于過度影響轉(zhuǎn)向性能，在此建議，借助于單 獨(dú)的裝置7優(yōu)選軟件算法按大小和當(dāng)前的行駛狀況來限制所述附加的 調(diào)整扭矩Ms或者在其它方面對其進(jìn)行調(diào)整。而后將經(jīng)過調(diào)整的調(diào)整扭 矩Ms，在節(jié)點(diǎn)3上加到所述伺服力矩Mu上。由此產(chǎn)生的伺服力矩用 Mu，來表示。
圖2示出了作用在轉(zhuǎn)向盤4上的力和力矩。 一方面，轉(zhuǎn)向盤阻力 矩或者說復(fù)原力矩Mt起作用，該轉(zhuǎn)向盤阻力矩或復(fù)原力矩ML試圖使 所述轉(zhuǎn)向盤4回到零位。這個力矩Ml由所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2的機(jī)械的轉(zhuǎn)向 力和改動的伺服力矩Mu，產(chǎn)生。另一方面，由駕駛員施加的這里用MF來表示的駕駛員手動扭矩在起作用。
所要求的調(diào)整扭矩Ms原則上可以在其絕對值和/或其動態(tài)性方面 受到限制。下面借助于圖3到圖7對用于限制所述調(diào)整扭矩Ms的不同 方法進(jìn)行詳細(xì)解釋。用于對所要求的調(diào)整扭矩Ms進(jìn)行限制或者說調(diào)整 的算法優(yōu)選與所述要求調(diào)整扭矩Ms的裝置分開實(shí)現(xiàn)。
圖3示出了一種方法的主要的方法步驟，利用該方法將所要求的 調(diào)整扭矩Ms的梯度限制在預(yù)先給定的最大值上。在此，在步驟10中 首先檢查，所述調(diào)整扭矩Ms的梯度是否超過預(yù)先給定的閾值SW1。 如果是，那就在步驟11中確定所要求的調(diào)整扭矩Ms的數(shù)值。然后在 步驟12中將所述調(diào)整扭矩Ms的(上升的或下降的)梯度限制在最大 值Maxl上。
所述最大的梯度Maxl優(yōu)選取決于所述調(diào)整扭矩Ms的數(shù)值，其中 所述最大的梯度Maxl在調(diào)整扭矩Ms較大的情況下優(yōu)選小于在調(diào)整扭 矩Ms較小時。由此與較小的調(diào)整扭矩Ms相比原則上以較慢的速度(以 在數(shù)值上較小的梯度)施加較大的調(diào)整扭矩Ms。通過這種方式尤其避 免駕駛員因轉(zhuǎn)向干預(yù)而惱怒和受驚。此外，由此向駕駛員提供足夠的 時間用于對這種扭矩作出反應(yīng)并且必要時對其進(jìn)行補(bǔ)償，如果他期望 如此。
圖4示出了一種方法的主要的方法步驟，利用該方法將在所述駕 駛員手動扭矩Mr和所要求的調(diào)整扭矩Ms之間的差值限制在預(yù)先給定 的閾值上。該功能只有在所要求的調(diào)整扭矩Ms大于預(yù)先給定的閾值 SW2時才起作用。
因此在步驟13中首先檢查，所要求的調(diào)整扭矩Ms的數(shù)值是否大 于所述閾值SW2。如果是，那就在步驟14中詢問，所述駕駛員手動扭 矩MF (由駕駛員手動扭矩傳感器6進(jìn)行測量)和所述調(diào)整扭矩Ms的 差值是否超過一個閾值SW3。如果是，那就將所述調(diào)整扭矩Ms限制 在最大值Max2上。由此防止作用在所述轉(zhuǎn)向盤4上的力太高，如果駕 駛員不想一同執(zhí)行所建議的轉(zhuǎn)向運(yùn)動，那么他就必須對所述太高的力 進(jìn)行補(bǔ)償。畢竟所要求的調(diào)整扭矩Ms僅僅應(yīng)該引起駕駛員的反應(yīng)并且 使其加快作出反應(yīng)，而不是給其造成干擾。
圖5示出了一種方法的主要的方法步驟，利用該方法可以在駕駛 員反向轉(zhuǎn)向時快速降低所述調(diào)整扭矩Ms。在這種情況下，首先在步驟16中檢查，所要求的調(diào)整扭矩Ms是否超過預(yù)先給定的閾值SW5。如 果是，那就在步驟17中詢問，所述駕駛員手動扭矩Mp和所述調(diào)整扭 矩Ms是否具有不同的符號。在其它情況下則結(jié)束該方法。在符號不同 時(也就是說駕駛員反向控制)則在步驟18中詢問，所述駕駛員手動 扭矩是否超過預(yù)先給定的閾值SW6。如果是，則在步驟19中在所述駕 駛員手動扭矩Mf及其梯度grad (MF)上形成乘積并且確定，這個乘 積是否大于零。在其它情況下也結(jié)束該方法。如果在步驟19中的結(jié)果 是肯定的(是)，則在步驟20中將所述調(diào)整扭矩Ms限制在最大值Max3 上。
圖6示出了一種功能，利用該功能可以將所述調(diào)整扭矩Ms限制在 預(yù)先給定的最大值上，如果轉(zhuǎn)向盤已經(jīng)沿所要求的調(diào)整扭矩Ms的方向 進(jìn)行運(yùn)動。為此在步驟21中檢查，轉(zhuǎn)向角速度vl和調(diào)整扭矩Ms是否 指向相同的方向。如果是，那就在步驟22中詢問，所述轉(zhuǎn)向角速度vl 是否超過預(yù)先給定的閾值SW8。如果是，那就將所述調(diào)整扭矩設(shè)置為 確定的數(shù)值max4 (步驟23 )。
圖7示出了一種方法，利用該方法可以將所述調(diào)整扭矩Ms限制在 預(yù)先給定的數(shù)值上，如果所述駕駛員手動扭矩和所述調(diào)整扭矩的總和 超過預(yù)先給定的閾值。為此在步驟24中首先檢查，所述駕駛員手動扭 矩Mr和所述調(diào)整扭矩Ms的總和的數(shù)值是否超過預(yù)先給定的閾值 SW9。如果是，那就在步驟25中將所述總和設(shè)置為預(yù)先給定的最大值 max5。所述調(diào)整扭矩Ms由此相應(yīng)i也得到降4氐。
權(quán)利要求
1. 用于在使汽車轉(zhuǎn)向時給駕駛員提供支持的方法，其中，產(chǎn)生伺服力矩(MU)和附加的調(diào)整扭矩(MS、MS’)，所述調(diào)整扭矩(MS、MS’)可以附加地施加到汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(2)上，用于促使駕駛員改變轉(zhuǎn)向盤位置，其特征在于，將所述調(diào)整扭矩(MS’)的梯度限制在預(yù)先給定的最大值(Max1)上。
2. 按權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述最大值(Maxl) 取決于所述調(diào)整扭矩(Ms)的數(shù)值。
3. 按權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述最大值(Maxl) 對于正的和負(fù)的梯度來說具有不同的大小。
4. 用于在使汽車轉(zhuǎn)向時給駕駛員提供支持的方法，其中，產(chǎn)生伺 服力矩(Mu)和附加的調(diào)整扭矩(Ms、 Ms，)，所述調(diào)整扭矩(Ms、 Ms，)可以依賴于行駛狀況附加地施加到汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(2)上，用 于促使駕駛員改變轉(zhuǎn)向盤位置，其特征在于，將在由駕駛員施加的駕 駛員手動扭矩(MF)和所述調(diào)整扭矩(Ms，)之間的差值限制在預(yù)先 給定的最大值(Max2)上。
5. 按權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，只有在所述調(diào)整扭矩 (Ms)的數(shù)值超過預(yù)先給定的閾值(SW2)時才限制所述差值。
6. 用于在使汽車轉(zhuǎn)向時給駕駛員提供支持的方法，其中，產(chǎn)生伺 服力矩(Mu)和附加的調(diào)整扭矩(Ms、 Ms，)，所述調(diào)整扭矩(Ms、 Ms，)可以依賴于行駛狀況附加地施加到汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(2)上，用 于促使駕駛員改變轉(zhuǎn)向盤位置，其特征在于，如果所要求的調(diào)整扭矩(Ms)大于閾值(SW4)，所述駕駛員手動扭矩(MF)具有不同的符 號，所述駕駛員手動扭矩(MF)的數(shù)值超過了預(yù)先給定的閾值(SW5) 并且所述駕駛員手動扭矩(MF)和其梯度的乘積大于零，那么將施加 到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(2 )上的調(diào)整扭矩(Ms，)限制在預(yù)先給定的最大值(Max3 ) 上。
7. 按權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，用死區(qū)函數(shù)來降低所 述駕駛員手動扭矩(MF)的梯度。
8. 用于在使汽車轉(zhuǎn)向時給駕駛員提供支持的方法，其中，產(chǎn)生伺 服力矩(Mu)和附加的調(diào)整扭矩(Ms、 Ms，)，所述調(diào)整扭矩(Ms、 Ms，)可以依賴于行駛狀況附加地施加到汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(2)上，用于促使駕駛員改變轉(zhuǎn)向盤位置，其特征在于，如果所述調(diào)整扭矩(Ms，) 試圖使轉(zhuǎn)向盤(4)沿特定的方向運(yùn)動并且所述轉(zhuǎn)向盤(4)已沿著所 述扭矩(Ms)的方向超過預(yù)先給定的速度，那么降低所述調(diào)整扭矩 (Ms，)。
9. 按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對所述駕 駛員手動扭矩(MF)加上所要求的調(diào)整扭矩(Ms)的總和進(jìn)行限制， 如果所述總和的數(shù)值超過預(yù)先給定的閾值。
10. 按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將施加 在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上的調(diào)整扭矩(Ms，)的最大數(shù)值限制在預(yù)先給定的數(shù)值上。
11. 用于在使汽車轉(zhuǎn)向時給駕駛員提供支持的裝置，包括控制儀 (1)，該控制儀(1)產(chǎn)生伺服力矩(Mu)和附加的調(diào)整扭矩(Ms、Ms，)，所述調(diào)整扭矩(Ms、 Ms，)可以依賴于行駛狀況附加地施加到 汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(2)上，用于促使駕駛員改變轉(zhuǎn)向盤位置，其特征在 于，所述控制儀(l)包括一種算法，該算法按照上面所要求保護(hù)的方 法之一來限制或調(diào)整所要求的調(diào)整扭矩(Ms)并且產(chǎn)生改動的調(diào)整扭 矩(Ms，)。
12. 按權(quán)利要求ll所述的裝置，其特征在于，設(shè)置了駕駛員手動 扭矩傳感器(5)，利用其可以測量所述駕駛員手動扭矩(Mf)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在使汽車轉(zhuǎn)向時給駕駛員提供支持的方法，其中，產(chǎn)生一個伺服力矩(M_U)以及一個附加的調(diào)整扭矩(M_S)，該調(diào)整扭矩(M_S)可以附加地施加到汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(2)上，用于促使駕駛員改變轉(zhuǎn)向盤位置。由所述附加要求的調(diào)整扭矩(M_S)引起的轉(zhuǎn)向干預(yù)可以設(shè)計(jì)得顯著更舒適，如果將所述調(diào)整扭矩(M_S’)的梯度限制在一個最大值(Max1)上。
文檔編號B60W30/12GK101443227SQ200780017064
公開日2009年5月27日 申請日期2007年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月12日
發(fā)明者D·魯比亞 申請人:羅伯特.博世有限公司