CN102421645A - 用于执行车辆驾驶稳定性的闭环或开环控制的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于执行车辆的驾驶稳定性的开环和闭环控制以及用于避免与位于交通车道内的物体碰撞的方法和设备。此外，本发明涉及闭环驾驶稳定性控制器。根据本发明的用于执行车辆的驾驶稳定性的开环和闭环控制以及用于避免与位于交通车道内的物体碰撞的方法具有下述步骤：基于环境信号确定是否存在驾驶动态方面的紧急情况，特别是即将发生的碰撞，如果存在驾驶动态方面的紧急情况，则计算回避路径，基于多个输入变量，确定用于车辆的各个制动器的压力，并且激活驾驶动态调节器的准备措施，特别是如果存在驾驶动态方面的紧急情况，则动态切换闭环控制参数。所述设备和所述闭环驾驶稳定性控制器适于执行所述方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于执行车辆驾驶稳定性的开环或闭环控制以及用于避免与位于车道中的物体碰撞的方法，包括步骤：
基于环境信号确定是否存在驾驶动态方面的紧急情况，特别是即将发生的碰撞，
如果存在驾驶动态方面的紧急情况，则计算回避路径，
基于多个输入变量确定用于车辆的各个制动器的压力。
本发明还涉及一种用于执行驾驶稳定性的闭环控制以及用于避免碰撞的具有闭环驾驶稳定性控制器的设备，所述控制器包括用于获取输入变量和用于定义车辆的各个制动器中的干预的装置，并且具有传感器系统，其感测车辆环境并且发射和接收雷达信号或激光探测或测距(lidar)信号，或接收视频信号。
背景技术
感测车辆环境的传感器系统被理解为包括雷达传感器、激光探测或测距传感器、基于视频或基于照相机的融合传感器或其它光学传感器。传感器可以通过关注的车辆来发射和接收信息，或者通过车辆到车辆的通信或车辆到基础设施的通信来获得信息。此外，可以将描述车辆的环境的信号通过卫星支持和导航支持的系统传递给基础设施或后面的车辆。
特别地，所述方法和所述设备用于通过选择性干预车辆的各个制动器来提供附加的扭矩，结果是增加车辆的驾驶平稳性并且避免碰撞位于车道内的物体。特别地，术语闭环驾驶稳定性控制操作包括，如下面所述的用于影响车辆的驾驶行为的要素。优选地，包括：防滑制动控制器(ABS)，其在制动过程中防止各个车轮锁定；牵引控制器(ASR)，其防止从驱动轮的旋转；电子制动力分配(EBV)，其执行车辆的前轴和后轴之间的制动力比率的闭环控制；以及偏航力矩的闭环控制器(GMR)，其保证当行驶通过弯路时具有稳定的驾驶状态。
德国公开专利申请195 15 048 A1公开了一种偏航力矩闭环控制器，其中测量或确定车辆的转向角、驾驶速度、偏航角速度和横向加速度的值，其中基于数学参考模型根据转向角和驾驶速度确定参考或设置点偏航速度，并且其中确定车辆的实际偏航角速度和参考或设置点偏航角速度值之间的差别值。基于所述差别值，计算用于定义制动压力的扭矩变量，其通过车辆的制动来生成附加的偏航力矩。DE 195 15 048 A1的内容是本发明的一部分。
利用转向扭矩辅助系统，将已经与闭环驾驶稳定性控制相兼容的转向请求传递给驱动器(WO2002/074638)。利用有源前轮转向系统的致动器，车轮转向角可以被设置用于执行独立于驾驶员的驾驶动态辅助(DE102004060053 A1，PC/EP2004050859)。在这种情况下，没有设置不对应于驾驶员预定义的方向请求的过程。
环境检测系统，例如“长距离雷达”，检测行驶方向中的物体。目前其用作用于驾驶员的车辆间距离控制的舒适功能(DE 102005031854A1)，但是其还提供检测物体的危险靠近的可能性。在其它已知的系统中，雷达已经用在低速度范围内以检测危险靠近并且然后在物体前面使当地制动。其它系统通过适当的环境传感器系统，例如雷达传感器系统、激光探测或测距传感器系统和视频传感器系统(WO2004/085220A1)检测与物体碰撞的危险，警告驾驶员，启动自动局部制动，并且最终通过自动全制动根据与物体碰撞的剩余时间来减速，以阻止碰撞或至少减轻碰撞。其它系统涉及在最初事故之后进行测量(WO2005/047066A1，EP0976627A1)。
WO2007/031580 A1公开了一种用于预测在道路交通上移动的物体的移动轨线的方法。此外，公开了一种用于预测在道路交通上移动的物体的移动轨线的以及适于执行所述方法的设备。DE 103 31 556提出了一种用于预测车辆的移动轨线以防止碰撞的方法和设备，其中所述方法仅考虑这样的轨线用于轨线预测，在所述轨线中，由于制动干预和转向干预的结合，发生在车辆的车轮处的力处于对应于可以从车轮传送到道路的最大力的范围内。根据进一步计算的轨线来执行自动制动和/或转向干预。
在最初介绍的闭环驾驶稳定性控制器或偏航力矩控制器的闭环控制策略包括一系列折中，其保证一方面尤其是用于最好的驾驶情况的非常好的车辆稳定性，另一方面，还阻止闭环驾驶稳定性控制器过早地干预或过度地干预，这样可能导致容忍的驾驶动态中的限制或导致失去闭环控制的舒适性。特别地关于通过车辆可以实现的驾驶动态，对闭环驾驶稳定性控制器提出较高的要求以保证干预不会导致“运动型”驾驶风格的减少。特别地，必须按下述方式来设置驾驶动态控制器的闭环控制阈值：避免不正确的闭环控制操作，其中不正确的闭环控制操作可能由于公路倾斜和在赛道或山路上的运动转向指示(prescription)而发生。
作为加宽闭环驾驶稳定性控制器的闭环控制阈值或通过闭环驾驶稳定性控制器有意按时间顺序延迟干预车辆的制动或转向的结果，在紧急情况中可能发生驾驶动态问题，所述驾驶动态问题应该通过穷尽所有可能的非常早的干预而避免。
此处，紧急情况是非稳态驾驶状态，在极端的情况下，车辆不再遵从驾驶员。闭环驾驶稳定性控制操作的功能因此向车辆提供，在这种情况的物理限制中，驾驶员所期望的驾驶行为。
发明内容
本发明基于开发用于执行车辆的驾驶稳定性的闭环或开环控制的方法和设备，以保证闭环驾驶稳定性控制操作能够在紧急情况中更早地或更强烈地干预，并且通过闭环驾驶稳定性控制操作，还可以避免与位于交通车道内的物体的碰撞。
根据本发明，通过激活驾驶动态调节器的准备措施的进一步步骤来实现这个目的，特别是当存在驾驶动态方面的紧急情况时，动态切换闭环控制参数。
此外，在接收传感器系统的信号并且随后估计是否存在驾驶动态方面的紧急情况，特别是即将发生的碰撞的装置中实现所述目标，其中当存在驾驶紧急情况时，所述装置按已知的方式计算回避路径，并且当存在驾驶紧急情况时，闭环驾驶稳定性控制操作通过在闭环控制参数上动态地切换来采取准备措施。
根据本发明，紧急情况因此是不稳定并且危险的驾驶状态，在极端的情况下，车辆不再遵从驾驶员和/或感测与物体的碰撞。根据本发明的闭环驾驶稳定性控制操作的功能因此，在这种情况的物理限制中，为车辆提供驾驶员所期望的驾驶行为和/或迫使车辆沿轨线运行以阻止碰撞。
本发面的重要思想是执行具有环境传感器系统的驾驶动态调节器的网络。所述网络允许，在危险和紧急情况中，将闭环驾驶稳定性控制器更大地配置为“稳定性”的方向而降低舒适性。在这种情况下，闭环驾驶稳定性控制器或环境传感器系统基于已知的环境信息确定当前的驾驶情况是否是危险和/或紧急的。如果驾驶情况的估计已经表示存在危险和/或紧急情况，在即将发生的危险情况之前作为准准备措施可能已经主动动态地切换闭环驾驶稳定性控制操作的多个闭环控制参数。此处，闭环驾驶稳定性控制器的敏感度在车辆的至少一个驾驶状态中受环境传感器系统的至少一个信号的影响。此处，危险情况可能是即将发生的紧急回避机动性。
基于回避路径或所期望的轨线或设置点轨线，优选地计算车辆的设置点偏航速度，并且车辆的设置点偏航速度能够用于驾驶稳定性的闭环控制。驾驶动态调节器将根据期望的轨线计算的所述设置点偏航角速度和测量的实际偏航角速度进行比较，其中将确定的差别值馈送给计算单元，在计算单元中计算扭矩变量，其用于定义通过车辆制动器生成附加偏航扭矩的压力，附加的偏航扭矩将测量的偏航角速度增加到表示回避路径或希望路径的设置点偏航角速度。
替代根据期望的轨线计算的设置点偏航率，在具有自动可调整前轮转向的车辆中，可以计算车辆的设置点转向角，其可以用于执行驾驶稳定性的闭环控制和用于避免碰撞。因此，将设置点转向角与确定的实际转向角进行比较，其中将检测差别值馈送到计算单元，在计算单元中计算调整变量，所述调整变量用于定义通过车辆的有源转向系统在车轮处设置的转向角，所述系统将确定的实际转向角馈送给表示期望的轨线的设置点转向角。
在本发明的一个特殊的实施方式中，仅当驾驶员同样通过至少部分地采用这个过程来触发时，预先定义迫使车辆进入期望的轨线的设置点偏航率，这就是说，驾驶员至少必须在第一个转向阶段转到正确的方向，并且例如，不是完全被动的行为或甚至转向相反的方向。
用于具有至少四个车轮的车辆的闭环驾驶稳定性控制器，具有生成偏航速度信号的至少一个传感器，生成横向加速度信号的至少一个传感器，生成转向角信号或转向角速度信号的至少一个传感器，生成车轮的旋转运动信号的至少一个车轮速度传感器。此外，闭环驾驶稳定性控制器具有ABS控制系统和牵引控制系统和GMR控制系统。控制系统连接到传感器，其中GMR控制系统或闭环驾驶稳定性控制器连接到环境传感器系统。在闭环驾驶稳定性控制器中提供计算单元，例如，车辆模型，其中确定基于模型的摩擦系数，其输出信号(μ)被馈送到计算单元或车辆模型，并且因此在偏航角速度
的设置点值的计算中进行考虑。
所以，如果确定在狭小空间内的危险和/或紧急情况(例如回避操纵)，则闭环驾驶稳定性控制器尽可能早和强地干预，提供的优势是准备措施包括降低闭环控制阈值或参数。例如，用于回避轨线或期望轨线的设置点偏航速度的指示处确定的摩擦系数，特别是在相反的转向阶段，可以被修改作为参数。相比于实际估计的摩擦系数，降低最大摩擦系数，就是说，例如不是μ＝1.0，而在具有较高摩擦系数的路上仅允许最大值μ＝0.7或0.8。这种摩擦系数的限制直接地降低最大偏航角速度或偏航率，并且因此还有车辆的最大横向动态。特别是在相反转向操纵的情况下，这导致非常早的和强(hard)的GMR干预，其很大程度抑制车辆背部偏离航向。
降低摩擦系数的方法通常导致强GMR干预，并且因此导致车辆动态的限制以及导致极其稳定的驾驶行为。在这种情况下，设置点偏航率可能基于轨线发生并且可能如之前的基于驾驶员请求(驾驶员的转向角)发生。两种方法基本上可行并且非常有效地限制车辆动态。
所以，如果确定在狭小空间内的紧急情况(例如回避操纵)，闭环驾驶稳定性控制器尽可能早和强地干预，提供的优势是准备措施包括降低干预延迟时间，特别地降至零。
所以，当确定在狭小空间内的紧急情况(例如回避操纵)时，闭环驾驶稳定性控制器尽可能早和强地干预，提供的进一步优势是准备措施采取通过驾驶员预定义的转向角计算的航向控制组件的开环或闭环控制的形式。在这种情况下，考虑绝对的转向角和转向角速度。
所述方法的有利实施方式还限定了，在所述准备措施中包括对制动进行预充电。
用于执行驾驶稳定性的闭环控制以及用于避免碰撞的设备有利地体现为其具有闭环驾驶稳定性控制器的方式，其包含用于获取输入变量以及用于定义车辆的各个制动中的干预的装置，以及传感器系统，其感测车辆的环境并且其发射和接收雷达信号或激光探测或测距信号或接受视频信号。所述设备有利地定义为，装置接收传感器系统的信号并且随后估计是否存在驾驶动态方面的紧急情况，特别是即将发生的碰撞，当存在驾驶紧急情况时，所述装置按已知的方式计算回避路径，以及当存在驾驶紧急情况时，闭环驾驶稳定性控制操作通过在闭环控制参数上的动态切换采取准备措施。
此外，用于具有至少四个车轮的车辆的执行所述方法的闭环驾驶稳定性控制器体现为以下方式，闭环驾驶稳定性控制器具有生成偏航速度信号的传感器，生成横向加速度信号的传感器，生成转向角度的传感器，生成车轮的旋转移动信号的车轮速度传感器，以及连接到传感器的ABS控制系统和牵引控制系统和GMR控制系统，其中GMR控制系统有利地连接到环境传感器系统。
本发明的其他优势、特定特征及有利发展根据下面的示例性实施方式的说明和从属权利要求产生。
附图说明
图1示出了具有作为驾驶员的指示出现的轨线10的车辆12的回避操纵的实例。
具体实施方式
车辆12具有例如，在DE 195 15 048 A1中介绍的以及已知其基本功能的偏航力矩控制器。在这种情况下，例如在交通拥塞的末端的障碍物由14表示，由18表示车辆12的车道并且由20表示回避车道。车辆12装备有至少一个自身已知的环境传感器16，并且其感测车辆的环境。环境传感器的信号或环境操作传感器的融合信号被馈送到装置或计算单元，所述计算单元被包含在GMR控制器中，相比于DE 195 15 048 A1中介绍的偏航力矩控制器来修改所述GMR控制器。计算单元接收传感器系统的信号并且参考潜在危险来估计他们，即，是否存在驾驶动态方面的紧急情况，特别是与障碍物14的即将发生的碰撞。如果存在驾驶动态方面的紧急情况，通过计算作为回避路径的最佳设置点轨线22，基于多个输入变量确定用于车辆的各个制动器的压力以及通过在闭环控制参数上动态地切换来开始GMR控制器的准备措施。在闭环控制参数上动态地切换包括减少闭环控制阈值。在这种情况下，增加放大率并且减少干预延迟时间。优先地，将干预延迟时间降低至零。此外，准备措施采用具有航向控制组件的开环或闭环控制的形式，通过驾驶员预定义的转向角来计算驾驶员(pilot)控制分量，其中具有驾驶员控制分量的开环或闭环考虑绝对的转向角和转向角速度。此外，准备措施包括对制动器进行预先充电。
在GMR控制器的计算单元中，基于回避路径来计算能够用于驾驶稳定性的闭环控制的车辆的设置点偏航速度。在这种情况下，将设置点偏航角速度与测量的实际偏航角速度进行比较，其中将检测的差别值馈送到计算扭矩变量的计算单元，所述扭矩变量用于定义通过车辆的制动器生成附加偏航力矩的压力，其中附加偏航力矩将测量的偏航角速度馈送到表示回避路径22的设置点偏航角速度。附加地或替代地，可以基于回避路径来计算车辆的设置点转向角，其中所述设置点转向角能够用于驾驶稳定性的闭环控制。将所述设置点转向角与确定的实际转向角进行比较，其中将检测的差别值馈送到计算调整变量的计算单元，所述调整变量用于定义通过车辆的有源转向系统在车轮处设置的转向角，并且所述有源转向系统将确定的实际转向角馈送到表示回避路径22的设置点转向角。
Claims (15)
1.一种用于执行车辆驾驶稳定性的开环或闭环控制以及用于避免与位于车道内的物体碰撞的方法，包括步骤：
基于环境信号确定是否存在驾驶动态方面的紧急情况，特别是即将发生的碰撞，
如果存在驾驶动态方面的紧急情况，则计算回避路径，
基于多个输入变量，确定用于车辆的各个制动器的压力，其特征在于进一步包括步骤：
激活驾驶动态调节器的准备措施，特别是如果存在驾驶动态方面的紧急情况，则动态切换闭环控制参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述准备措施包括降低闭环阈值。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述准备措施包括增加放大率。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的方法，其特征在于，所述准备措施包括减少干预延迟时间。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述干预延迟时间降低为零。
6.根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其特征在于，所述准备措施采用具有驾驶员控制分量的开环或闭环控制的形式，通过由驾驶员预定义的转向角来计算所述驾驶员控制分量。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，具有驾驶员控制分量的开环或闭环控制考虑绝对转向角度和转向角速度。
8.根据权利要求1至7中的一项或多项所述的方法，其特征在于，所述准备措施包括对制动器进行预充电。
9.根据权利要求1至7中的一项或多项所述的方法，其特征在于，基于回避路径计算车辆的设置点偏航速度，并且所述车辆的设置点偏航速度能够用于驾驶稳定性的闭环控制。
10.根据权利要求1至9中的一项或多项所述的方法，其特征在于，将设置点偏航角速度与测量的实际偏航角速度进行比较，其中将确定的差别值馈送给计算单元，在计算单元中计算扭矩变量，其用于定义通过车辆制动器生成附加偏航扭矩的压力，所述附加偏航扭矩将测量的偏航角速度增加到表示回避路径的设置点偏航角速度。
11.根据权利要求1至7中的一项或多项所述的方法，其特征在于，基于回避路径来计算能够用于执行驾驶稳定性的闭环控制的车辆的设置点转向角。
12.根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其特征在于，将设置点转向角与确定的实际转向角相比较，其中将检测的差别值馈送给计算单元，在计算单元中计算调整变量，所述调整变量用于定义通过车辆的有源转向系统在车轮处设置的转向角，以及该方法将确定的实际转向角馈送到代表回避路径的设置点转向角。
13.一种用于执行驾驶稳定性的闭环控制以及用于避免碰撞的具有闭环驾驶稳定性控制器的设备，其包含用于获取输入变量以及用于定义车辆的各个制动器中的干预的装置，并且具有传感器系统，所述传感器系统感测车辆的环境并且发射和接收雷达信号或激光探测或测距信号，或接收视频信号，其特征在于，所述装置接收传感器系统的信号并且随后估计是否存在驾驶动态方面的紧急情况，特别是即将发生的碰撞，
其中当存在驾驶方面的紧急情况时，所述装置按已知的方式计算回避路径，当存在驾驶方面的紧急情况时，闭环驾驶稳定性控制操作通过动态地切换闭环控制参数来采取准备措施。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述装置基于回避路径来计算车辆的设置点偏航速度，所述设置点偏航速度能够用于驾驶稳定性的闭环控制。
15.一种用于具有至少四个车轮的车辆的闭环驾驶稳定性控制器，包括：生成偏航速度信号的传感器，生成横向加速度信号的传感器，生成转向角信号的传感器，生成车轮的旋转运动信号的车轮速度传感器，以及连接到所述传感器的ABS控制系统、牵引控制系统以及GMR控制系统，其特征在于，所述GMR控制系统连接到环境的传感器系统。
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| TR01 | Transfer of patent right |
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