CN102602452A - 用于检测机动车辆的非手动驾驶状况的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于操作车辆的驾驶辅助系统的方法，该车辆具有动力转向系统(3)，其中所述驾驶辅助系统利用可手动驱动的转向组件(5)作用于真实的转向系统(13)，为了能够检测目前是否处于非手动驾驶状态，例如，为了能够在转向修正中重置驾驶辅助系统，提出与真实的转向系统(13)同时，运行转向系统模型(1)，该转向系统模型(1)从实际第一转向系统信号(12)生成估计的转向系统信号(10)，比较估计的转向系统信号(10)与第二实际转向系统信号(9)的不同。

Description

用于检测机动车辆的非手动驾驶状况的方法

技术领域

本发明涉及一种用于操作具有动力转向系统的车辆的驾驶辅助系统的方法，其中所述驾驶辅助系统作用于具有能够手动启动的转向组件的真实的转向系统。

背景技术

这样的转向系统以一种公知方式来传递方向盘的旋转动作，所述方向盘例如通过转向轴以旋转固定的方式连接至齿条转向传动装置的小齿轮、连接至齿条转向传动装置的齿条，齿条因此轴向位移且通过转向联动装置旋转机动车辆的一个或多个车轮，所述转向连动装置与一个或多个轮架连接。

具体地，在电动动力转向系统(电动助力转向，EPAS)的情况下，某种程度上必须通过齿条转向传动装置在小齿轮和齿条间传递很高的扭矩，当然，这也可以适用于液压动力转向系统(HPAS)或者混合形式(EHPAS)。必须在小齿轮和齿条间传递的扭矩通常随着最大转向角的增加而增加，即，随着齿条从中心位置沿齿条的轴向末端方向逐渐地轴向位移而增加。

机动车辆还逐渐配备所谓的驾驶员辅助系统或者控制组件，例如，车道保持辅助(lane keeping assistance)为驾驶员提供保持车道的帮助。例如，可以通过相应的控制组件、通过振动方向盘通知驾驶员车辆即将离开车道的预警。

使用上述驾驶员辅助系统还可能影响转向，即动力转向系统自身，也就是说，实际上独立地或自动地转向。但是，在这种情况下，驾驶员很可能不会注意到这种干涉。当然，驾驶员辅助系统的转向纠正是十分需要的。如果驾驶员要将双手都脱离方向盘，即能手动操作的转向组件，或者只使用手指松散地转向，即实际上的非手动，所述驾驶辅助系统仍然执行分别检测的转向纠正，即在这个程度上将独立转向。当现行的批准用于道路交通的车辆的使用的德国法规不允许使用自动驾驶仪时，这种独立转向或者这种对检测到的驾驶员辅助系统上的诸如自动驾驶仪的部件的请求作出反应的独立转向行为，超越了所谓的“线控转向(steer-by-wire)”，即纯电动转向。

发明内容

因此本发明的目的在于提供一种用于操作驾驶辅助系统方法，其可以用简单方式测定目前是否处于非手动驾驶状态，藉此使驾驶辅助系统可以在分别检测到的驾驶状态的基础上在其请求的转向修正中重置。

根据本发明，通过以下所述的用于操作驾驶辅助系统的方法达到所述目的，其中与真实的转向系统同时运行转向系统模型，该转向系统模型从实际第一转向系统信号生成估计的转向系统信号，比较估计的转向系统信号与第二实际转向系统信号的不同。

因此所述方法有利地至少包含至少以下步骤：

-同时运行理论转向系统模型及真实的转向系统，

-从真实的转向系统中收集第一和第二实际转向系统信号，

-将第一实际转向系统信号馈给转向系统模型且将第二实际转向系统信号馈给比较单元，

-通过第一实际转向系统信号在转向系统模型中生成估计的转向系统信号，

-将生成的估计的第二转向系统信号馈给比较单元，及

-比较生成的估计的第二转向系统信号与第二实际转向系统信号的不同。

总之，根据本发明的方法确保能够检测非手动驾驶状态，其中，如果检测到非手动驾驶状态，最好相对于其转向修正重置驾驶辅助系统的要求。因此有利地避免了车辆实质上的独立转向，即自动驾驶仪的作用。

在可能的改进中，所述动力转向系统实施为电动转向系统(EPAS)，当然，其并不限于此。HPAS、EHPAS或者其他改进同样是可行的。

在本发明的理解中，如果收集动力转向系统的致动器的位置信号作为第一实际转向系统信号是有利的。例如，致动器可以制成包含EPAS电机、传动装置及相关电子设备的单元，其本身是公知的，因此更多细节在此不再赘述。该位置信号传送到转向系统模型。如果从扭力杆传感器中收集实际的扭矩信号作为第二实际转向系统信号也是有利的。所述扭力杆传感器可以优选地设置在转向杆上传递给齿条的小齿轮区域，且其作用实质上是公知的，因此更多细节在此不再赘述。显然，本发明利用现有的或者在任何情况下是可开发的信号的收集和评价，其中主要或完全省掉成本高昂的外部传感器装置是可行的。在这种程度上，通过举例的方式提及的可以收集和评价的信号也并不限于所述的信号。

重要的是采用转向系统模型由第一实际转向系统信号生成与实际的第二转向系统信号相对应的转向系统信号。为了这个目的，相应的路径储存在转向系统模型中。

例如，所述理解可以是动态弹簧/质量振子(spring/mass oscillator)的数值或分析模型，在该模型中弹簧反映转向系统的扭力杆(扭力杆传感器)且扭转质量反映方向盘(或与此相关的转向杆)。由于模型中的弹簧的位置激发发生在其开口端，所以也可以称为足点激发系统(foot-point-excitedsystem)。使用该足点激发转向系统模型就可以确定估计的转向系统信号的概况，与实际的第二转向系统信号同时确定尤其有利。说明的单质量振子模型(single-mass oscillator model)的情况应只视为非常简单的示例。更多复杂的模型结构同样是可行的，例如考虑到损耗变量(阻尼，摩擦)等具有更多自由度。

如果第二实际的转向系统信号是，例如，由扭力杆传感器收集的扭矩，则与其对应的估计的扭矩，即期待的扭矩，例如在足点激发转向系统模型中生成。

估计的或者计算的扭矩馈给比较单元，测定的或者实际的扭矩也馈给比较单元。所述比较单元允许检查所述信号的部分或者完全一致性。所述比较可以在时域或者频域中执行。例如，所述比较可以与瞬时值相关联，但也与概况、固定或者滑动的信号部分或者两个比较变量的衍生变量相关联。在时域内，特别适合信号的幅度比较。在频域内，例如FFT(快速傅里叶转换)系数可做方便比较。信号的振幅概况和相位也能方便地用于比较。实施信号的相关性分析或者统计学分析也尤其适合。此处用于比较两个来自计算的转向模型和测定的转向系统的瞬时信号的方法应理解为仅仅是示例性的。

如果在比较单元中检测到两个比较信号之间形成任何区别，即如果检测到信号不同，能够确定目前不是非手动状态。

另一方面，如果没有检测到形成区别，即用所选的比较方法不能检测出区别，换句话说，如果信号间没有区别或者检测到比较信号相对一致时，则适当地预测是非手动驾驶状态。

如果检测或者预测到非手动驾驶状态，驾驶辅助系统的可能必要的转向修正或者控制组件的驱动可以重置。

因此，本发明优选地允许检测非手动驾驶状态。当然，通过与所述优选步骤类似的方法还可以检测出目前不是非手动驾驶状态。但是，任何情况下，最好在非手动驾驶的状态下重置驾驶辅助系统可能需要的转向修正。

应该注意的是权利要求中分别限定的特征相互能以任何所需的技术上适当的方式组合且呈现本发明进一步的完善。说明书具体结合附图另外描述和详细说明了本发明。

附图说明

以下参照附图中描述的示例性的实施例更加详细地说明本发明的进一步的优势细节和效果，附图中：

图1是与转向系统模型同时运行的真实的转向系统的示意图。

具体实施方式

图1首先以基本视图表示一种公知的、真实的机动车辆转向系统13。转向系统13例如装配有简化表示成致动器3的电动动力转向系统(EPAS)，所述致动器3以公知的形式作用于转向系统1的齿条4。所述致动器3包括EPAS电机、传动装置和相应的电子件，这在目前是公知的。设置在柱6底端的小齿轮8与齿条4啮合。可手动操作的转向组件5设置在柱6的另一端，转向组件5例如实施为方向盘5。另外，扭力杆传感器7设置在小齿轮8和柱6之间。扭力杆7形成传感器，即可以收集扭矩信号的扭力杆传感器7。转向过程中扭力杆旋转。旋转角度是转向力矩的一种量度标准。基本上，具有动力转向系统的真实的转向系统13的操作方法是公知的，因此更多细节此处不再赘述。

真实的转向系统13具有多个传感器，利用这些传感器可接受和馈给转向系统信号，例如，馈给机动车辆的控制单元。机动车辆还可以具有能够根据需要进行转向修正的驾驶辅助系统，实际上驾驶员自身并不想能够感知该转向修正。但是，可以提供能够提醒驾驶员某些情况的控制组件。因此对于驾驶辅助系统来说，辅助驾驶员保持在正确的车道而使即使有留意到可能的转向修正是可行的。然而，控制组件还能提醒驾驶员机动车辆离开车道的风险。这可以例如利用如方向盘上产生触觉可感知的震动作为警示的可能性通过视觉、听觉和/或触觉完成。

如果驾驶员没有将手放在方向盘上而产生非手动驾驶的情况，按照本发明的理解，非手动驾驶还能发生在用个别手指在方向盘上松散转向的情况下，所述车辆将通过自动驾驶仪控制，因为驾驶辅助系统将进行独立的转向运动。

本发明在这里开始发挥作用，其中检测目前是否处于非手动驾驶状态，从而使驾驶辅助系统或者控制组件在其转向修正中重置。

为了这个目的，与真实的转向系统13同时，运行理论转向模型1，其中至少一个实际的转向系统信号馈给转向模型1。

在所示的示例性实施例中，第一实际转向信号12即致动器3的位置信号12馈给所述转向模型1。还有利地收集第二实际转向系统信号9并馈给比较单元2。该第二实际转向系统信号9例如是扭力杆传感器7的信号。

在转向模型1中，馈给转向模型1的第一实际转向系统信号1转换成与第二实际转向系统信号9相应的估计的转向系统信号10。在这个程度上，例如实际的位置信号12生成估计的或者期待的扭矩贡献10。为了这个目的，转向模型1例如实施为弹簧/质量振子(spring/mass oscillator)。所述产生的估计的转向系统信号10，即例如估计的扭矩10或者其概况，馈给比较单元2。

比较单元2允许检查比较信号9和10的部分或者全部一致性。如果在比较单元2中检测到两个比较信号9和10间有任何区别，即如果检测到信号是不同的，可以确定目前不处于非手动驾驶状态。

另一方面，如果检测到的区别消失，即用所选的比较方法不能再检测到区别，换句话说比较信号9和10是相同的或者如果检测到比较信号9和10相对一致，可以适当预测是非手动驾驶状态。

本发明基于这样的事实：模型主要组成现实的(数学)抽象表示。在这种程度上，真实的或者估计的或者计算的信号可能并不总是绝对相同。相反，比较信号9和10具有区别，尽管在某种程度上在数学上可忽略，因此尽管存在区别，本发明还能认定一致性，即相对一致性。

然而，还可以想到，在比较单元2中储存有限的区别，以便在不再能检测出相对一致性但是应该适当预测为非手动驾驶状态时，仍能预测出非手动驾驶状态。此处有限的区别与数学上可忽略的区别相对应或者可以在向上的方向不同。在特殊情况下数学上可忽略的区别的值被定为有限区别的最低值。如果在比较单元2中检测到比较信号9和10有相对较大的区别，该区别比数学上可忽略的区别大但是处于可预定的有限区别之内，也可以预测为非手动驾驶状态。但是，如果在比较单元2中检测到比较信号9和10有相对较大的区别且所述区别也处于所述可预定的有限区别之外，即也大于所述数学上可忽略的区别，则不能预测为非手动驾驶状态。

如果发现的区别与有限的区别相同但是与数学上可忽略的区别不同，这种情况可以有利地指定成非手动或者驾驶员转向驾驶状态的两种情况中的一种。

Claims (6)

1.一种用于操作车辆的驾驶辅助系统的方法，该车辆具有动力转向系统(3)，其中所述驾驶辅助系统利用可手动驱动的转向组件(5)作用于真实的转向系统(13)，其特征在于，与真实的转向系统(13)同时，运行转向系统模型(1)，该转向系统模型(1)从实际第一转向系统信号(12)生成估计的转向系统信号(10)，比较估计的转向系统信号(10)与第二实际转向系统信号(9)的不同。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至少包含以下步骤：

-同时运行理论转向系统模型(1)及真实的转向系统(13)，

-从真实的转向系统(13)中收集第一实际转向系统信号(12)和第二实际转向系统信号(9)，

-将第一实际转向系统信号(12)馈给转向系统模型(1)且将第二实际转向系统信号(9)馈给比较单元(2)，

-通过第一实际转向系统信号(12)在转向系统模型(1)中生成估计的转向系统信号(10)，

-将生成的估计的第二转向系统信号(10)馈给比较单元(2)，及

-比较生成的估计的第二转向系统信号(2)与第二实际转向系统信号(9)的不同。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将动力转向系统(3)的位置信号(12)传送到转向系统模型(1)作为第一实际转向系统信号(12)。

4.根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，将扭力杆传感器(7)的扭矩信号(9)传送到比较单元(2)作为第二实际转向系统信号(9)。

5.根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，在比较单元(2)中生成信号(11)，当在比较单元(2)中检测到对比信号(9，10)相对一致时，所述信号(11)确定非手动驾驶状态。

6.根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，在比较单元(2)中生成信号(11)，当在比较单元(2)中检测到对比信号(9，10)间的区别处于预定的有限区别内时，所述信号(11)确定非手动驾驶状态。

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