專利名稱：用于改變車輛的軌跡的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及改變車輛的軌跡的方法和系統(tǒng)，其中所述車輛包括轉向機構，所述轉向機構包括手動轉向裝置、至少一對接地嚙合構件以及手動轉向裝置和所述接地嚙合構件之間的機械互連件。
背景技術：
許多主動安全功能旨在改變車輛未來軌跡，原因在于諸如避免沖撞、車行道偏離或者獲得適當?shù)能嚨牢恢?。軌跡的改變可以通過轉向輪角度的改變來完成，這正是駕駛員在駕駛車輛時所做的。因此，車輛的軌跡可能因諸如從車輛的期望的未來軌跡的偏離的非期望情形而被 改變。換言之，本發(fā)明適用于所謂的操作期間車輛的車道保持?？梢曰谲囕v相對于交通車道(或道路邊緣)的位置、方向和/或方位來確定表現(xiàn)意外車道偏離的當前駕駛情景。此夕卜，存在被配置用于諸如通過使用視覺系統(tǒng)監(jiān)視車道標記來監(jiān)視車輛前方的交通車道的路線的已知系統(tǒng)。車道保持支持系統(tǒng)優(yōu)選地被配置成僅在其中在諸如車輛前方的交通車道的路線、道路上的其他車輛以及車輛的預測駕駛行為的所有輸入數(shù)據(jù)的分析之后認為將這樣的引導力供給到轉向裝置是適當?shù)那闆r下，才提供這樣的引導力。施加到轉向裝置上的引導力，如果抵抗駕駛員施加到轉向裝置上的力，則是阻力性的；或者如果作用在與駕駛員施加到轉向裝置上的力相同的方向上，則是支持性的，因此例如降低了例如由駕駛員在操作轉向裝置時體驗為阻力的、作用在車輪上的摩擦力等的效果。在車輛的情況下，轉向裝置正常由常規(guī)的方向盤構成。然而，本發(fā)明也適用于其它轉向裝置，諸如操縱桿、滑動頭或者用于使車輛轉向的任何其他合適的轉向裝置。例如，在轉向裝置是方向盤的情況中，引導力將顯現(xiàn)為施加到方向盤上的引導力矩。在許多國家/地區(qū)中，存在限制施加到轉向裝置的容許引導力的法律要求。根據(jù)已知方法，施加到方向盤的引導力矩在干預期間被自動限定到容許界限。然而，由于該干預可能沒有執(zhí)行到預期程度，所以這樣的自動限定可能導致干預不成功。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是要實現(xiàn)用于改變車輛的軌跡的方法，該方法為操作期間進一步改善的安全性創(chuàng)造了條件，尤其是在對轉向裝置引導力的量存在預定義的限制的情況下。該目的通過權利要求I中限定的方法來實現(xiàn)。因此，其可以通過下述步驟來實現(xiàn)將制動力施加到所述接地嚙合構件中的至少一個，使得改變所述車輛的軌跡，并且同時抑制由機械互連件導致的轉向裝置擾動。術語“接地嚙合構件”包括裝配有輪胎的車輪，但是也可以涵蓋其他類型的接地嚙合構件，諸如履帶。制動力優(yōu)選地借助于差分制動力而被施加到所述一對接地嚙合構件。
因此，可以通過差分制動來改變車輛軌跡，其中通過將制動壓力施加到單個車輪或車輪對(諸如同一側的前后車輪)來生成縱向力。結果得到的縱向力在車輛重心周圍生成力矩，由此改變車輛軌跡。 對于前軸上的差分制動的現(xiàn)有技術方案的問題在于，擾動力矩被引入轉向系統(tǒng)中，這使車輪角度轉向。結果是，前軸 側滑角度被引入，這導致橫向力。這種力可以發(fā)生作用，使得車輛重心周圍的橫向力和縱向力的合成力矩在相同方向反作用或作用。這兩個可選方式中哪一個是真實情況取決于前懸架的實際設計。在任何情況下，所獲得的方向盤角度的確切量取決于駕駛員是否將手放在方向盤上，以及哪一個轉向角度是駕駛員所允許的。換言之，橫向加速度(或橫擺角速率)和制動壓力(或車輪制動力矩)之間的傳遞函數(shù)的環(huán)路增益取決于實際車輛前懸架和駕駛員兩者。通過同時抑制由機械互連件導致的轉向裝置擾動的發(fā)明步驟，引入轉向系統(tǒng)中的擾動力矩的問題得到緩解。根據(jù)示例實施例，該方法包括下述步驟接收指示當前駕駛情境的信號；基于駕駛情境信號而確定是否期望通過使所述至少一個接地嚙合構件制動來改變車輛的軌跡，以避免不期望的情況；以及如果是，則自動地將制動力施加到所述至少一個接地嚙合構件。因此，也可以按另外的方式來改變車輛的軌跡，以使所述至少一個接地嚙合構件制動。一個這樣的另外的方式是通過經(jīng)由轉向機構進行轉向來改變車輛的軌跡。例如，將引導力施加到轉向裝置，用于改變車輛的軌跡。優(yōu)選地，在駕駛員轉向操作期間施加引導力。優(yōu)選地，所施加的引導力是僅支持性的，即其被限制到使駕駛員仍然有使車輛轉向的全部權限這樣的程度。然而，該系統(tǒng)可以被配置成控制車輛，并且在車道保持的情況下，使其返回到原來車道內(nèi)的安全位置。優(yōu)選地，不期望的情形表現(xiàn)為從車輛的預測的期望未來軌跡偏離的預測偏離。根據(jù)又一示例實施例，該方法包括下述步驟通過使駕駛員轉向感覺與機械連接件的影響無關來抑制由機械互連件導致的所述轉向裝置擾動。因此，本實施例為使硬件(機械連接件)與轉向感覺分離而創(chuàng)造了條件。換言之，該實施例為應用獨立(硬件獨立)的轉向感覺創(chuàng)造了條件。根據(jù)又一示例實施例，該方法包括通過以下來抑制由機械互連件導致的所述轉向裝置擾動接收指示轉向機構中的轉向角度和/或轉向力矩的信號；確定轉向角度是否將導致轉向裝置擾動；確定是否期望施加抵抗由轉向角度和/或轉向力矩導致的轉向裝置擾動的力；以及如果是，則生成對應的信號給作動器，所述作動器被構造用于把這樣的抵抗力施加到轉向機構。優(yōu)選地，通過測量轉向機構中的扭力桿的扭曲度(twist)來確定轉向力矩。更準確地說，第一角度傳感器被布置在扭力桿的第一端部處并且第二角度傳感器被布置在扭力桿的第二端部(與第一端部相對)處。可以基于扭力桿的相對角運動(扭曲度)和扭力桿的剛度來確定轉向力矩。根據(jù)替代方式，可以使用一個或若干應變儀。這樣的方法可以經(jīng)由電子動力輔助系統(tǒng)(EPAS)來執(zhí)行，所述EPAS包括控制功能件，以下稱為基準生成器，該基準生成器被配置成確定要施加到方向盤的期望的力矩，使得向駕駛員提供期望的轉向感覺。換言之，基準生成器描述額定車輛。因此，轉向裝置和地之間存在機械連接，而在操作期間由機械連接導致的固有的轉向感覺被消除或者至少被抑制。換言之，在操作期間連續(xù)確定引導力，使得駕駛員體驗到轉向裝置中的期望的感覺，而不是由機械連接導致的固有的轉向感覺。當基準生成器用于轉向系統(tǒng)控制時，則擾動力矩會自動得到補償，并且因此不會產(chǎn)生前軸側偏角(slip angle)，并且因此沒有橫向力。因此從環(huán)路中有效地移除懸架幾何形狀和駕駛員兩者的影響。因此，制動功能成為更加可預測的處理。因此，根據(jù)又一示例性實施例，該方法包括下述步驟基于施加到轉向裝置的所確定的期望引導力，向車輛的駕駛員提供期望的轉向感覺。優(yōu)選地，該方法包括下述步驟將所確定的引導力經(jīng)由所述作動器而施加到轉向裝置。從實現(xiàn)的觀點來看，明智的是，如果實際力矩低于針對所確定的轉向感覺的期望力矩，則經(jīng)由作動器來添加引導力矩，并且如果實際力矩高于針對所確定的轉向感覺的期望力矩，則經(jīng)由作動器來取消引導力矩。根據(jù)又一示例性實施例，該方法包括下述步驟接收指示車輛狀態(tài)的至少一個信號；以及基于所述至少一個車輛狀態(tài)信號而確定引導力。優(yōu)選地，該方法包括下述步驟確 定用于改變車輛的未來軌跡的引導力的值和方向?？梢源_定引導力的值，用于輔助駕駛員改變車輛的未來軌跡。根據(jù)又一示例性實施例，該方法包括下述步驟將所確定的引導力與界限值相比較；以及如果所確定的引導力超過界限值，則將制動力施加到所述至少一個接地嚙合構件，使得車輛的軌跡改變。界限值可以代表EPAS由于法律要求或內(nèi)部安全要求而可以添加的最大容許力矩。優(yōu)選地，經(jīng)由轉向機構來執(zhí)行車輛的軌跡的改變，并且只有當達到這樣的界限時，才使用制動器來增加車輛重心周圍的力矩，由此對改變車輛軌跡做貢獻，或者替代地，完全接管轉向。比如說，我們想要把車輛向右轉向并且懸架幾何形狀正如一種類型的卡車。那么我們將會使車輛的右手側的車輪制動。我們將得到重心周圍的力矩，使車輛沿順時針方向轉動。在沒有基準生成器功能件的情況下，右前輪將得到向右的擾動角度。在具有基準生成器功能件的情況下，該擾動角度將會被消除，導致通過制動的更加可預測的轉向。根據(jù)另一示例性實施例，該方法包括下述步驟將施加到轉向裝置的引導力限制到界限值或以下。因此，除了通過制動的轉向以外，還可以借助于轉向機構來獲得轉向效果O根據(jù)又一示例性實施例，該方法包括下述步驟基于至少一個轉向裝置引導力操作模型而確定引導力。優(yōu)選地，該方法包括下述步驟在操作期間持續(xù)地確定引導力；持續(xù)地將所確定的引導力施加到轉向裝置；以及如果達到轉向裝置力矩的界限值，則修改/中斷所確定的引導力。優(yōu)選地，所述至少一個引導力操作模型包括至少一個期望轉向特性參數(shù)。優(yōu)選地，所述至少一個期望的轉向特性參數(shù)包括下列各項中的至少一項轉向裝置移動的減震、輪胎摩擦力、轉向裝置對中間位置的自對準以及轉向裝置和車輪之間的機械連接中的摩擦力。尤其是，所述至少一個期望的轉向特性參數(shù)包括至少橫向加速度和/或橫擺角速率，并且該方法包括修改和/或消除橫向加速度和/或橫擺角速率的影響的步驟。通過制動的轉向將對車輛施以橫向加速度(或橫擺角速率)，這將導致真實的車輛行為和由基準生成器功能件中的車輛模型估計的行為之間的偏差。這種偏差將在方向盤中產(chǎn)生將抵抗通過制動的轉向而工作的力矩。為了避免之，在通過制動的轉向期間，需要使所測量的橫向加速度(或橫擺角速率)分離。替代地，由于我們知道通過制動的轉向將產(chǎn)生多大的重心周圍的力矩，所以可以補償方向盤中的此力矩。通過使用車輛的估計慣量，制動引起的轉向所導致的期望的橫向加速度(橫擺角速率)將產(chǎn)生在車輛重心周圍的期望力矩。如果卡車寬度已知，則可以根據(jù)車輛重心周圍的期望力矩來計算制動力。
此外，為了能夠知曉車輛重心周圍的力矩的大小，制動器有條件獲得制動器的制動因子的良好的估計值，因而可有助于此。制動因子使制動壓力與制動力矩相關，并且可以隨例如速度、制動壓力、溫度和污染而變化。本發(fā)明的又一目的是要實現(xiàn)一種用于改變車輛的軌跡的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)為操作期間的進一步改善的安全性創(chuàng)造條件，尤其是在對引導力的量沒有預定義的界限的情況下。這一目的通過權利要求17中限定的系統(tǒng)來實現(xiàn)。因此，其通過用于改變車輛的軌跡的系統(tǒng)來實現(xiàn)，其中所述車輛包括轉向機構，所述轉向機構包括手動轉向裝置、至少一對接地嚙合構件以及它們之間的機械互連件，其特征在于，所述系統(tǒng)包括用于將制動力施加到所述接地嚙合構件中的至少一個以使得改變車輛的軌跡的機構；以及用于抑制由機械互連件導致的轉向裝置擾動的機構。根據(jù)示例實施例，用于抑制轉向裝置擾動的所述機構包括用于檢測轉向機構中的轉向角度和/或轉向力矩的裝置；用于確定轉向角度和/或轉向力矩是否將導致轉向裝置擾動并生成對應的信號的裝置；以及被布置成接收所述信號并且作為響應把抵抗所述擾動的力施加到所述轉向機構的作動器。優(yōu)選地，測量傳遞的轉向裝置引導力，并將其與所估計的期望轉向裝置引導力相比較，其中通過使用反饋控制器，通過調(diào)整所述引導力的量，將所傳遞的轉向裝置引導力調(diào)整為與期望的轉向裝置引導力基本上相同。根據(jù)又一示例實施例，所述系統(tǒng)包括下述裝置，該裝置用于接收指示當前駕駛情境的信號；基于所述駕駛情境信號而確定是否期望通過制動來改變車輛的軌跡；以及生成對應的制動力信號給用于施加制動力的所述裝置。根據(jù)又一示例實施例，用于確定是否期望改變車輛的軌跡的所述裝置被配置用于生成信號給用于控制轉向機構的裝置。根據(jù)進一步的示例實施例，所述系統(tǒng)包括用于基于所確定的期望引導力來向車輛的駕駛員提供期望轉向感覺的裝置。進一步的優(yōu)選實施例及其優(yōu)點從下面的描述、附圖和權利要求中顯現(xiàn)出。


將參照附圖中所示的實施例更加詳細地描述本發(fā)明，在附圖中圖I示意性示出用于執(zhí)行根據(jù)一個實施例的發(fā)明方法的系統(tǒng)；圖2-3示出通過制動而使車輛轉向的兩個不同示例；以及圖4示意性示出根據(jù)一個實施例的發(fā)明方法的工作流程。
具體實施例方式下面針對卡車中的應用來描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明不應被視為限于卡車，而是也可以應用于其他車輛，諸如轎車。圖I示意性示出用于執(zhí)行根據(jù)一個實施例的控制方法的系統(tǒng)I。系統(tǒng)I包括機械轉向機構2，機械轉向機構2可以是常規(guī)型。機械轉向機構2包括方向盤形式的轉向裝置3、車輪形式的至少一個接地嚙合構件4以及方向盤3和車輪4之間用于從方向盤3將轉向信號傳送到車輪4的機械連接件5。方向盤3被布置在車輛乘員車廂內(nèi)，并且由車輛的駕駛員手動操作來使車輪4轉向。轉向機構2包括從方向盤3向下延伸到液壓動力輔助系統(tǒng)(HPAS) 7的轉向聯(lián)動裝置6，HPAS 7用于使轉向聯(lián)動裝置6中的角旋轉經(jīng)由轉向構件8轉換成線性移動。轉向聯(lián)動裝置6包括電動轉向齒輪。HPAS可以為常規(guī)型，包括液壓缸(未示出)和扭力桿(未示出)。轉向構件8的相對的兩端被聯(lián)接到左右車輪4，并且被配置成響應于來自方向盤3的轉向信號而使車輪4轉動。系統(tǒng)I進一步包括作動器9，以支持轉向角的調(diào)整。作動器9優(yōu)選由電動馬達構成。作動器9向轉向組件提供引導力，并且更具體地是引導力矩或者輔助力矩，用于輔助駕 駛員使方向盤轉向?？梢詫㈦妱玉R達布置在轉向機構2中的轉向柱(steering column)周圍，其中磁場直接作用在轉向柱上。替代地，可以將電動馬達布置在轉向柱近旁并且經(jīng)由機械聯(lián)動裝置而作用于轉向柱上，優(yōu)選經(jīng)由小齒輪。系統(tǒng)I進一步包括力矩測量裝置10，所述力矩測量裝置10用于測量由駕駛員向方向盤施加的手動力矩。力矩測量裝置10為彈性構造，并且優(yōu)選包括扭力桿。換言之，經(jīng)由扭力桿來測量方向盤角度。更具體地，電動轉向齒輪包括所述扭力桿。系統(tǒng)I進一步包括電子動力輔助轉向(EPAS)系統(tǒng)11。EPAS 11包括調(diào)節(jié)環(huán)路12，所述調(diào)節(jié)環(huán)路12被配置成實現(xiàn)無力矩轉向。調(diào)節(jié)環(huán)路12被配置成接收指示方向盤3中的當前轉向力矩的輸入信號。該輸入信號從力矩測量裝置10接收?；旧?，調(diào)節(jié)環(huán)路12被配置成將信號輸出到作動器9，使得實現(xiàn)所述無力矩轉向。調(diào)節(jié)環(huán)路12包括具有濾波器功能的控制器或調(diào)節(jié)器27。濾波器功能可以基于目前車輛的轉向動力學的逆模型。此外，調(diào)節(jié)器27可以被配置成減少模型中的錯誤并減少擾動和測量噪音，以便減少系統(tǒng)內(nèi)不穩(wěn)定性風險。調(diào)節(jié)器27被配置成接收指示要經(jīng)由電動馬達施加到轉向機構的力矩的信號，并響應于該信號而產(chǎn)生輸出信號。調(diào)節(jié)環(huán)路12進一步包括電動馬達控制裝置28，所述電動馬達控制裝置28被配置成從調(diào)節(jié)器27接收指示力矩的輸出信號，并且向電動馬達產(chǎn)生具有對應的電流值的信號。根據(jù)替代方式，調(diào)節(jié)器27和電動馬達控制裝置28被組合在單個控制器中。EPAS進一步包括控制功能件13，以下稱為基準生成器，該基準生成器13被配置成確定要施加到方向盤的期望的力矩，以便向駕駛員提供期望的轉向感覺。換言之，基準生成器描述了額定車輛。此外，基準生成器13操作連接到調(diào)節(jié)環(huán)路12，并輸出指示期望的轉向力矩的信號。該調(diào)節(jié)環(huán)路被配置成將期望的轉向力矩與實際的、當前的轉向力矩進行比較，并且持續(xù)使輸出信號適應于作動器，使得將期望的轉向力矩傳送至駕駛員。換言之，控制作動器，使得其施加來自基準生成器的期望的力矩值和轉向組件中的當前實際力矩之間的力矩差，使得將實際力矩控制成基本上等于期望的力矩?；鶞噬善?3包括至少一個轉向裝置引導力操作模型，并且在圖I的示例中為多個引導力操作模型14、15、16、17、18。引導力操作模型優(yōu)選包括數(shù)學模型。按照實現(xiàn)轉向裝置中的期望的轉向感覺的方式來設計模型。因此，對于不同的車輛類型和/或對于不同的期望的轉向感覺，可以按不同的方式來設計模型。此外，模型包括至少一個期望的轉向特性參數(shù)。更具體地，每個模型被配置成基于至少一個輸入19而為一個期望的、預定的轉向特性參數(shù)產(chǎn)生引導力矩值T。換言之，轉向特性參數(shù)是影響操作參數(shù)的引導力。每個模型包括數(shù)學函數(shù)，其中力矩值被確定為輸入的值的函數(shù)，參見圖I中函數(shù)的圖示示例。由模型得出的各個力矩值被總計為力矩和，其形成基準生成器的輸出20。根據(jù)所示的實施例，基準生成器包括關于下列轉向特性參數(shù)的模型車輛橫向加速度、轉向裝置移動的減震、輪胎摩擦力、轉向裝置對中間位置的自對準以及轉向裝置和車輪之間的機械連接中的摩擦力。輸入到基準生成器的信號包括指示駕駛員的轉向意圖的至少一個信號，諸如方向盤角度(S)和方向盤角度的變化速率(ds/dt)。根據(jù)方向盤角度的替代方式，指示轉向意圖的信號可以是電動馬達角度或車輪角度。根據(jù)方向盤角度的變化速率的替代方式，指示·轉向意圖的信號可以是電動馬達角度的變化速率或車輪角度的變化速率。輸入到基準生成器的信號包括指示車體運動的至少一個信號，諸如橫向加速度(Ay)和/或橫擺角速率(yaw rate)。這樣的車體運動可以通過布置在車輛中的傳感器感測到。車輛橫向加速度模型14優(yōu)選接收指示當前橫向加速度的信號作為輸入信號。根據(jù)優(yōu)選示例，車輛橫向加速度是最重要的轉向特性參數(shù)。減震模型15表現(xiàn)用于實現(xiàn)期望的轉向感覺的當前轉向速度和引導力矩值之間的預定關系。因此，減震模型15優(yōu)選接收指示方向盤速度(方向盤位置的變化速率)的信號。根據(jù)圖I中所示示例性函數(shù)，對于方向盤速度的小輸入值，力矩值顯著地增大。此外，對于方向盤速度的較大的輸入值，力矩值增大非常小。換言之，曲線變平。減震模型15優(yōu)選是純靜態(tài)映射。從減震模型輸出的力矩值被配置成作用在與當前方向盤速度相反的方向上。減震模型優(yōu)選被設計成使得合成力矩對于較高方向盤速度為較小且對于較小方向盤速度為較大。以此方式，減震力矩與正常駕駛期間的方向盤角度速度成比例，并且在停車或規(guī)避期間被限制到最大值。因此，車輛橫向加速度模型14和減震模型15彼此鏈接。自對準模型17表現(xiàn)用于實現(xiàn)期望的轉向感覺的當前方向盤角度和引導力矩值之間的預定關系。轉向裝置對中間位置自對準意味著主動返回，即釋放的方向盤返回到中央設置。自對準模型17優(yōu)選接收指示方向盤角度的信號和指示車輛速度的信號作為輸入信號。車輛速度輸入信號的目的是能夠以在高速假設期間減少自對準力矩的方式來調(diào)整與當前車輛速度的期望對準力矩。關于摩擦模型16、18，期望方向盤內(nèi)有一定量的摩擦感。例如，中心操作(on-centre handling)期間期望庫倫摩擦力，以便實現(xiàn)用于小方向盤角度偏移的期望的力矩建立。此外，在駕駛長彎道時也期望庫倫摩擦力，使得減少轉向力，其中駕駛員可以將方向盤“擱置”在摩擦力上。輪胎模型16包括表現(xiàn)輪胎模型的滯后曲線。優(yōu)選地，模型16是未滾動的輪胎關于轉向力矩的動態(tài)模型。方向盤角度和力矩之間的關系通過物理關系給出，其中依據(jù)方向盤的差分角以及橡膠元件由于滾動的輪胎而引起的扭轉和松弛來建模各個橡膠元件的偏轉。得到的模型因而產(chǎn)生具有增加中的車輛速度和恒定的方向盤角度頻率的滯后效應。本發(fā)明方法為取消由實際轉向機構導致的、表現(xiàn)為駕駛員的額定摩擦感的方向盤中的實際摩擦效應并代之以對方向盤施加期望的阻力力矩而創(chuàng)造了條件。因此，硬件(機械轉向機構)與摩擦轉向感覺分離。換言之，本發(fā)明創(chuàng)造了應用獨立的(硬件獨立的)摩擦轉向感覺的條件。輪胎摩擦模型16和機械連接摩擦模型18原則上彼此相似。輪胎摩擦模型16表現(xiàn)輪胎和地之間的摩擦，而機械連接摩擦模型18表現(xiàn)上部的方向盤轉向柱組件中的摩擦。因此，機械連接摩擦模型18中的摩擦系數(shù)高于輪胎摩擦模型16中的摩擦系數(shù)。輪胎摩擦模型16優(yōu)選接收指示方向盤角度的信號和指示車輛速度的信號。機械連接摩擦模型18優(yōu) 選接收指示方向盤角度的信號。根據(jù)摩擦模型18的示例，將方向盤角度δ的值乘以剛度K，剛度K對應于以Nm/Rad為單位的集中彈簧剛度。將結果得到的值輸入到拉普拉斯算子S。所導出的方向盤角度信號，即與剛度K相乘的方向盤角度速度被用于具有抗積分飽和功能(anti windupfunctionality)的積分函數(shù),通過積分界限和拉普拉斯變換(transformator)的逆變換來指示。選擇界限值，以便將摩擦力矩限定到期望的最大和最小值。提及的抗積分飽和功能旨在一旦達到積分界限就停止積分。方向盤角度δ和輸出的力矩值之間的關系被示意性示出于圖I中的框18中。轉向特性模型14、15、16、17、18優(yōu)選被設計成使得在不同駕駛情境中不同的轉向特性參數(shù)優(yōu)先于其他轉向特性參數(shù)。根據(jù)一個示例，在高速駕駛期間，將橫向加速度配置成優(yōu)先于其他轉向特性參數(shù)。根據(jù)又一示例，在低速駕駛期間，將轉向系統(tǒng)摩擦和輪胎摩擦配置成優(yōu)先于其他轉向特性參數(shù)。不論車輛速度如何，減震力矩都同等起作用。根據(jù)又一示例，在以高速和低速之間的中等速度間隔駕駛期間，將自對準配置成優(yōu)先于其他轉向特性參數(shù)。本發(fā)明關注于用于在操作期間輔助車輛的駕駛員的方法。根據(jù)優(yōu)選實施例，該控制方法被配置成允許對行進期間車輛的駕駛員所體驗的轉向特性進行控制。換言之，該控制方法被配置成通過方向盤來向操作員提供轉向感覺(或者轉向靈敏度或觸覺反饋)。關于摩擦感覺，根據(jù)示例實施例，該方法包括基于表現(xiàn)轉向角度的輸入來確定期望的阻力力矩。通過確定實際轉向角的方向(順時針或逆時針)并且立即在相同方向上施加力矩，可以有效地消除轉向機構中的摩擦效果。系統(tǒng)I進一步包括車道保持控制功能件形式的安全功能件21。車道保持控制功能件21被配置成避免從車輛的意圖期望的未來軌跡偏離。車道保持功能件是已知的，將不在這里詳細描述。車道保持控制功能件21被配置成預測是否期望對車輛轉向裝置的引導力，使得基于當前駕駛情境來避免意外的車道偏離。更具體地，車道保持控制功能件21接收指示當前驅動情境的至少一個輸入33，并且作為響應，確定輸出力矩值25。車道保持控制功能件21包括車道監(jiān)視系統(tǒng)33，優(yōu)選包括攝像機。車道監(jiān)視系統(tǒng)33產(chǎn)生指示當前車道位置的信號。車道保持控制功能件21進一步接收指示所需車道位置的信號(未示出)，并且可能接收指示車輛速度的信號(未示出)。
車道保持控制功能件21被配置成基于所需車道位置和車輛速度來確定(計算)橫向加速度值。換言之，當車輛接近彎道時，計算橫向加速度的值，用于使車輛在彎道期間維持在期望的車道中。車道保持控制功能件21產(chǎn)生指示轉向機構2的對應力矩值的輸出信號25。根據(jù)一個示例，依據(jù)來自安全功能件21的輸出信號25來控制轉向機構2，使得車輛的軌跡在車道保持控制功能件21判定為必要時相應地改變。根據(jù)圖I中所示示例，將來自車道保持控制功能件21的輸出力矩值25和來自基準生成器13的輸出力矩值20總計為總力矩值26，其指示要施加于方向盤3的期望的轉向力矩。調(diào)節(jié)環(huán)路12接收總期望力矩值26。 因此，該系統(tǒng)被配置成決定是否消除所述多個期望的轉向特性參數(shù)中的至少一個的引導力貢獻，使得預測的總引導力足以避免所述干預期間的不期望情況。優(yōu)選在車道保持操控期間總是消除摩擦效果16、18。在所述將制動力施加到所述至少一個接地嚙合構件期間，修改和/或消除橫向加速度的效果(模型14中)和/或橫擺角速率的效果。本發(fā)明可以被應用于包括具有多個輪軸的牽引車和拖車的卡車中。諸如承載商用車輛的重型馬達車輛正常地被設計有不同的制動機構40，例如車輪制動器(即盤式制動器)42、43、44、45、液力減速器和馬達制動器。安全功能件21進一步被配置用于將所確定的引導力與界限值進行比較。如果所確定的引導力超過界限值，則將信號發(fā)送至制動機構40，制動機構40被配置用于施加制動力給所述至少一個接地嚙合構件，使得車輛的軌跡改變。界限值可以代表EPAS由于法律要求或內(nèi)部安全要求而可以添加的最大容許力矩。因此，如果達到這樣的界限，則使用制動器42、43、44、45來增加車輛重心周圍的力矩，由此有助于改變車輛軌跡，或者替代地，完全接管轉向。制動系統(tǒng)40包括制動控制器41和所述多個制動裝置42、43、44、45，所述制動控制器41被配置成接收所述制動信號。每個制動裝置42、43、44、45被配置成獨立地制動所述車輪中的一個。制動控制器41被配置成生成制動信號給所述多個制動裝置42、43、44、45中的至少一個，以改變車輛的軌跡。制動機構40優(yōu)選是電子控制的氣壓制動機構。制動控制器40形成計算機化控制單元，所述計算機化控制單元被布置成在牽引車和拖車(未示出拖車的制動)制動之間以合適的方式分布可用的制動壓力。此分布功能有時被稱為“制動適應功能”或者在牽引車和拖車之間被稱為“聯(lián)接力控制”。借助于這樣的功能，可以獲得牽引車內(nèi)以及牽引車和拖車之間的高度的制動相容性或者制動平衡。換言之，制動適應功能的目的是要在牽引車內(nèi)以及牽引車和拖車之間以最佳方式分布制動壓力。為了控制牽引車和拖車的制動平衡，所謂的“制動器因子”或者“制動增益”被用作制動器控制單元的輸入?yún)?shù)?？梢詫⑼ǔ１硎緸锽f的制動器因子定義為對于給定輪軸的所接收到的制動力矩和所施加的制動缸壓力之間的關系，即Bf = Tbrake/Pcyl [Nm/ 桿 / 軸]其中Tbrake表示所考慮的軸的所接收到的制動力矩，并且其中Peyl指示所述軸的所施加的制動缸壓力。通過確定代表車輛的每個軸的制動器因子民的值，可以操作控制單元，以實現(xiàn)以上的制動適應功能。更準確地說，可以對某個輪軸執(zhí)行測試，其中在制動期間，測量所施加的制動壓力Pct1 (即借助于對應的剎車片而作用于車輪制動盤的壓力)，同時也測量自由滾動的軸的遲滯。也可以借助于加速計來獲得表示該遲滯的值。通過測量遲滯，可以計算代表制動力矩Tbrake的值。當計算制動力矩Itoake時，必須補償某些因素，諸如空氣阻力和滾動阻力。通過使用制動力矩Tbrake和制動壓力Pct1的值，可以使用上述關系來計算制動器因子Bf。當駕駛員已經(jīng)請求輔助制動，即利用引擎制動或減速器的制動時，可以進一步完成軸的制動。如果以與駕駛員已從輔助制動器請求的相同量的制動力，按照從前到后的次序來使每個軸制動，則可以得到每個軸的制動器因子，而不使駕駛員感到擾動。通過把軸的制動器因子除以二，可以得到每個車輪的制動器因子的估計值。因此，可以將制動器因子Bf視為代表制動器的效率的值。而且，低制動器因子可以例如指示制動器中可能的故障。例如，制動的接觸區(qū)域可能會被污垢或鐵銹污染，這意味
著將需要調(diào)節(jié)。 圖2和圖3示出了通過制動使車輛轉向的兩個不同示例。通過將制動壓力施加到單個車輪或車輪對(諸如同一側的前后車輪)來生成縱向力。結果得到的縱向力在車輛重心周圍生成力矩，由此改變車輛軌跡。圖2和圖3指示兩種情況，其中我們想把車輛轉向右偵U。然后我們將使車輛的右手側上的車輪制動。我們將得到圍繞重心、使車輛沿順時針方向轉動的力矩。圖2公開了一種情況，其中施加制動以使車輛轉向，但沒有經(jīng)由轉向機構的轉向，即車輪相對于車輛的縱向方向沒有改變角度。圖2公開了一種情況，其中施加制動以使車輛轉向，并且另外也使轉向機構轉向，即車輪相對于車輛的縱向方向改變角度。圖4公開了控制方法的實施例的流程圖。該方法始于框401。該方法包括下述步驟接收403指示當前駕駛情境的信號；以及基于駕駛情境信號來確定是否期望通過制動使所述至少一個接地嚙合構件制動來改變車輛的軌跡，以避免不期望的情況。如果確定應當通過使所述至少一個接地嚙合構件制動來改變車輛的軌跡，則在下一步驟405中將制動力施加到所述至少一個接地嚙合構件。同時，抑制由機械互連件導致的轉向裝置擾動。圖5公開了控制方法的實施例的流程圖。該方法始于框501。該方法包括下述步驟接收503指示當前駕駛情境的信號；以及基于該駕駛情境信號來確定是否期望通過影響轉向機構來改變車輛的軌跡，以避免不期望的情況。如果確定應當通過轉向來改變車輛的軌跡，則在下一步驟505中把轉向力施加到轉向裝置。同時，抑制由機械互連件導致的轉向裝置擾動。然后該方法移至比較507轉向裝置引導力與界限值；以及如果引導力超過該界限值，則將制動力施加到所述至少一個接地嚙合構件，用于改變車輛的軌跡。同時，抑制由機械互連件導致的轉向裝置擾動。尤其是，用于確定轉向感覺(上面已經(jīng)描述)的模型中橫向加速度的效果被抑制，并且優(yōu)選在所述通過制動的轉向期間被消除。如果在步驟403中制動力被預測為是非期望的，則該方法直接回到開始401 (或501)。同樣地，如果在步驟507中所預測的引導力沒有超過界限值，則該方法直接回到開始
501。此外，繼續(xù)重復該方法。優(yōu)選地通過測量方向盤的偏轉來確定轉向角度。替代地，可以通過測量車輪角度或者機械轉向機構中轉向車輪和接地嚙合車輪之間的任何地方來確定轉向角度。雖然上面已經(jīng)針對車道保持描述了本發(fā)明，但本發(fā)明也適用于其他主動安全功能，諸如其他路徑校正功能，諸如側風(side wind)補償或沖撞避免(諸如緊急車道輔助，ELA)。換言之，將車道引導調(diào)節(jié)系統(tǒng)集成到EPAS中。以相同方式，可以將進一步的功能集成到根據(jù)本發(fā)明的示例性方法中。為了進一步增加車輛的駕駛穩(wěn)定性，轉向系統(tǒng)可以包括駕駛動態(tài)調(diào)節(jié)器，所述駕駛動態(tài)調(diào)節(jié)器獨立于駕駛員的轉向愿望來調(diào)整已轉向的車輪?；鶞噬善?3和調(diào)節(jié)環(huán)路12 (包括控制 器27、28)優(yōu)選地用軟件實現(xiàn)。車輛橫向加速度的值可以從測量的車輛橫擺角速率估算出。
權利要求
1.一種用于改變車輛的軌跡的方法，其中，所述車輛包括轉向機構，所述轉向機構包括手動轉向裝置、至少一對接地嚙合構件以及所述手動轉向裝置和所述接地嚙合構件之間的機械互連件，所述方法的特征在于下述步驟將制動力施加到所述接地嚙合構件中的至少一個接地嚙合構件以使得所述車輛的軌跡改變；以及同時抑制由所述機械互連件導致的轉向裝置擾動。
2.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于下述步驟接收指示當前駕駛情境的信號；基于所述駕駛情境信號確定是否期望通過制動所述至少一個接地嚙合構件來改變所述車輛的軌跡，以避免不期望的情況；以及如果是，則自動地把所述制動力施加到所述至少一個接地嚙合構件。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述不期望的情況表現(xiàn)為與所述車輛的預測的期望未來軌跡的預測偏離。
4.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，通過使駕駛員轉向感覺與機械連接件的影響分離，來抑制所述由機械互連件導致的所述轉向裝置擾動。
5.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，通過下述步驟來抑制由所述機械互連件導致的所述轉向裝置擾動接收指示所述轉向機構中的轉向角度和/或轉向力矩的信號；確定所述轉向角度是否將導致轉向裝置擾動；確定是否期望施加力來抵抗由所述轉向角度和/或轉向力矩導致的所述轉向裝置擾動；以及如果是，則生成對應的信號給作動器，所述作動器被布置成把這樣的抵抗力施加到所述轉向機構。
6.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于下述步驟基于施加到所述轉向裝置的所確定的期望引導力，向所述車輛的駕駛員提供期望的轉向感覺。
7.根據(jù)權利要求5和6所述的方法，其特征在于下述步驟經(jīng)由所述作動器把所確定的引導力施加到所述轉向裝置。
8.根據(jù)權利要求6或7的方法，其特征在于下述步驟接收指示車輛狀態(tài)的至少一個信號；以及基于所述至少一個車輛狀態(tài)信號來確定所述弓I導力。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于下述步驟確定用于改變所述車輛的未來軌跡的所述引導力的值和方向。
10.根據(jù)權利要求8或9所述的方法，其特征在于下述步驟將所確定的引導力與界限值相比較；以及如果所確定的引導力超過所述界限值，則把所述制動力施加到所述至少一個接地嚙合構件，使得所述車輛的軌跡改變。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，其特征在于下述步驟把施加到所述轉向裝置的所述引導力限制到所述界限值或以下。
12.根據(jù)權利要求6-11中任一項所述的方法，其特征在于下述步驟基于至少一個轉向裝置引導力操作模型來確定所述引導力。
13.根據(jù)權利要求12所述的方法，其特征在于，所述至少一個引導力操作模型包括至少一個期望轉向特性參數(shù)。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其特征在于，所述至少一個期望轉向特性參數(shù)至少包括橫向加速度和/或橫擺角速率，并且所述方法包括下述步驟在把所述制動力施加到所述至少一個接地嚙合構件期間，修改和/或消除所述橫向加速度和/或橫擺角速率的影響。
15.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述轉向裝置包括方向盤，并且所述引導力形成施加到所述方向盤的引導力矩。
16.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于下述步驟把制動壓力施加到至少一個制動器上，所述至少一個制動器被配置成制動所述接地嚙合車輪中的所述至少一個。
17.一種用于改變車輛的軌跡的系統(tǒng)，其中，所述車輛包括轉向機構(2)，所述轉向機構(2)包括手動轉向裝置(3)、至少一對接地嚙合構件(4)以及它們之間的機械互連件(5)，所述系統(tǒng)的特征在于包括用于把制動力施加到所述接地嚙合構件(4)中的至少一個以使得所述車輛的軌跡改變的機構(40、41、42、43、44、45);以及用于抑制由所述機械互連件導致的轉向裝置擾動的機構(12)。
18.根據(jù)權利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，用于抑制轉向裝置擾動的所述機構(12)包括用于檢測所述轉向機構中的轉向角度和/或轉向力矩的裝置(10);用于確定所述轉向角度和/或轉向力矩是否將導致轉向裝置擾動并生成對應的信號的裝置(27、28)；以及作動器(9)，所述作動器(9)被布置成接收所述信號并且作為響應把抵抗所述擾動的力施加到所述轉向機構(2)。
19.根據(jù)權利要求17或18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括用于接收指示當前駕駛情境的信號、基于所述駕駛情境信號確定是否期望通過制動來改變所述車輛的軌跡以及生成對應的制動力信號給用于施加制動力的所述裝置(40、41、42、43、44、45)的裝置(21)。
20.根據(jù)權利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于，用于確定是否期望改變所述車輛的軌跡的所述裝置(21)被配置用于生成信號給用于控制所述轉向機構的裝置(11)。
21.根據(jù)權利要求17-20中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括用于基于所確定的期望引導力來向所述車輛的駕駛員提供期望的轉向感覺的裝置(12、13)。
22.—種用于改變車輛的軌跡的系統(tǒng)，其中，所述車輛包括轉向機構，所述轉向機構包括手動轉向裝置、至少一對接地嚙合構件以及所述手動轉向裝置和所述接地嚙合構件之間的機械互連件，其中所述系統(tǒng)包括用于把制動力施加到所述接地嚙合構件中的至少一個以使得所述車輛的軌跡改變的機構；以及用于抑制由所述機械互連件導致的轉向裝置擾動的機構。
23.根據(jù)權利要求22所述的系統(tǒng)，其中，所述用于抑制轉向裝置擾動的機構包括用于檢測所述轉向機構中的轉向角度和/或轉向力矩的控制功能件；用于確定所述轉向角度和/或轉向力矩是否將導致轉向裝置擾動并生成對應的信號的控制功能件；以及作動器，所述作動器被布置成接收所述信號，并且作為響應把抵抗所述擾動的力施加到所述轉向機構。
24.根據(jù)權利要求22或23所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括用于接收指示當前駕駛情境的信號、基于所述駕駛情境信號確定是否期望通過制動來改變所述車輛的軌跡以及生成對應的制動力信號給所述的用于施加制動力的機構的控制功能件。
25.根據(jù)權利要求24所述的系統(tǒng)，其中，用于確定是否期望改變所述車輛的軌跡的所述控制功能件被配置用于生成信號給用于控制所述轉向機構的控制器。
26.根據(jù)權利要求22-25中任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括用于基于所確定的期望引導力而向所述車輛的駕駛員·提供期望的轉向感覺的作動器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于改變車輛的軌跡的方法，其中所述車輛包括轉向機構，所述轉向機構包括手動轉向裝置、至少一對接地嚙合構件以及它們之間的機械互連件，其特征在于下述步驟將制動力施加到所述接地嚙合構件中的至少一個，使得車輛的軌跡改變；以及同時抑制由機械互連件導致的轉向裝置擾動。
文檔編號B60W10/184GK102803032SQ200980160180
公開日2012年11月28日 申請日期2009年6月29日 優(yōu)先權日2009年6月29日
發(fā)明者揚-英厄·斯文松, 約亨·波爾, 斯滕·拉恩赫爾特 申請人:沃爾沃拉斯特瓦格納公司