CN102803032A - 用于改变车辆的轨迹的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于改变车辆的轨迹的方法，其中所述车辆包括转向机构，所述转向机构包括手动转向装置、至少一对接地啮合构件以及它们之间的机械互连件，其特征在于下述步骤：将制动力施加到所述接地啮合构件中的至少一个，使得车辆的轨迹改变；以及同时抑制由机械互连件导致的转向装置扰动。

Description

用于改变车辆的轨迹的方法和系统
技术领域
本发明涉及改变车辆的轨迹的方法和系统，其中所述车辆包括转向机构，所述转向机构包括手动转向装置、至少一对接地啮合构件以及手动转向装置和所述接地啮合构件之间的机械互连件。
背景技术
许多主动安全功能旨在改变车辆未来轨迹，原因在于诸如避免冲撞、车行道偏离或者获得适当的车道位置。轨迹的改变可以通过转向轮角度的改变来完成，这正是驾驶员在驾驶车辆时所做的。
因此，车辆的轨迹可能因诸如从车辆的期望的未来轨迹的偏离的非期望情形而被改变。换言之，本发明适用于所谓的操作期间车辆的车道保持。可以基于车辆相对于交通车道(或道路边缘)的位置、方向和/或方位来确定表现意外车道偏离的当前驾驶情景。此外，存在被配置用于诸如通过使用视觉系统监视车道标记来监视车辆前方的交通车道的路线的已知系统。车道保持支持系统优选地被配置成：仅在其中在诸如车辆前方的交通车道的路线、道路上的其他车辆以及车辆的预测驾驶行为的所有输入数据的分析之后认为将这样的引导力供给到转向装置是适当的情况下，才提供这样的引导力。
施加到转向装置上的引导力，如果抵抗驾驶员施加到转向装置上的力，则是阻力性的；或者如果作用在与驾驶员施加到转向装置上的力相同的方向上，则是支持性的，因此例如降低了例如由驾驶员在操作转向装置时体验为阻力的、作用在车轮上的摩擦力等的效果。在车辆的情况下，转向装置正常由常规的方向盘构成。然而，本发明也适用于其它转向装置，诸如操纵杆、滑动头或者用于使车辆转向的任何其他合适的转向装置。例如，在转向装置是方向盘的情况中，引导力将显现为施加到方向盘上的引导力矩。
在许多国家/地区中，存在限制施加到转向装置的容许引导力的法律要求。根据已知方法，施加到方向盘的引导力矩在干预期间被自动限定到容许界限。然而，由于该干预可能没有执行到预期程度，所以这样的自动限定可能导致干预不成功。
发明内容
本发明的一个目的是要实现用于改变车辆的轨迹的方法，该方法为操作期间进一步改善的安全性创造了条件，尤其是在对转向装置引导力的量存在预定义的限制的情况下。
该目的通过权利要求1中限定的方法来实现。因此，其可以通过下述步骤来实现：将制动力施加到所述接地啮合构件中的至少一个，使得改变所述车辆的轨迹，并且同时抑制由机械互连件导致的转向装置扰动。
术语“接地啮合构件”包括装配有轮胎的车轮，但是也可以涵盖其他类型的接地啮合构件，诸如履带。
制动力优选地借助于差分制动力而被施加到所述一对接地啮合构件。
因此，可以通过差分制动来改变车辆轨迹，其中通过将制动压力施加到单个车轮或车轮对(诸如同一侧的前后车轮)来生成纵向力。结果得到的纵向力在车辆重心周围生成力矩，由此改变车辆轨迹。
对于前轴上的差分制动的现有技术方案的问题在于，扰动力矩被引入转向系统中，这使车轮角度转向。结果是，前轴侧滑角度被引入，这导致横向力。这种力可以发生作用，使得车辆重心周围的横向力和纵向力的合成力矩在相同方向反作用或作用。这两个可选方式中哪一个是真实情况取决于前悬架的实际设计。在任何情况下，所获得的方向盘角度的确切量取决于驾驶员是否将手放在方向盘上，以及哪一个转向角度是驾驶员所允许的。换言之，横向加速度(或横摆角速率)和制动压力(或车轮制动力矩)之间的传递函数的环路增益取决于实际车辆前悬架和驾驶员两者。
通过同时抑制由机械互连件导致的转向装置扰动的发明步骤，引入转向系统中的扰动力矩的问题得到缓解。
根据示例实施例，该方法包括下述步骤：接收指示当前驾驶情境的信号；基于驾驶情境信号而确定是否期望通过使所述至少一个接地啮合构件制动来改变车辆的轨迹，以避免不期望的情况；以及如果是，则自动地将制动力施加到所述至少一个接地啮合构件。因此，也可以按另外的方式来改变车辆的轨迹，以使所述至少一个接地啮合构件制动。一个这样的另外的方式是通过经由转向机构进行转向来改变车辆的轨迹。例如，将引导力施加到转向装置，用于改变车辆的轨迹。优选地，在驾驶员转向操作期间施加引导力。优选地，所施加的引导力是仅支持性的，即其被限制到使驾驶员仍然有使车辆转向的全部权限这样的程度。然而，该系统可以被配置成控制车辆，并且在车道保持的情况下，使其返回到原来车道内的安全位置。
优选地，不期望的情形表现为从车辆的预测的期望未来轨迹偏离的预测偏离。
根据又一示例实施例，该方法包括下述步骤：通过使驾驶员转向感觉与机械连接件的影响无关来抑制由机械互连件导致的所述转向装置扰动。因此，本实施例为使硬件(机械连接件)与转向感觉分离而创造了条件。换言之，该实施例为应用独立(硬件独立)的转向感觉创造了条件。
根据又一示例实施例，该方法包括通过以下来抑制由机械互连件导致的所述转向装置扰动：接收指示转向机构中的转向角度和/或转向力矩的信号；确定转向角度是否将导致转向装置扰动；确定是否期望施加抵抗由转向角度和/或转向力矩导致的转向装置扰动的力；以及如果是，则生成对应的信号给作动器，所述作动器被构造用于把这样的抵抗力施加到转向机构。
优选地，通过测量转向机构中的扭力杆的扭曲度(twist)来确定转向力矩。更准确地说，第一角度传感器被布置在扭力杆的第一端部处并且第二角度传感器被布置在扭力杆的第二端部(与第一端部相对)处。可以基于扭力杆的相对角运动(扭曲度)和扭力杆的刚度来确定转向力矩。根据替代方式，可以使用一个或若干应变仪。
这样的方法可以经由电子动力辅助系统(EPAS)来执行，所述EPAS包括控制功能件，以下称为基准生成器，该基准生成器被配置成确定要施加到方向盘的期望的力矩，使得向驾驶员提供期望的转向感觉。换言之，基准生成器描述额定车辆。
因此，转向装置和地之间存在机械连接，而在操作期间由机械连接导致的固有的转向感觉被消除或者至少被抑制。换言之，在操作期间连续确定引导力，使得驾驶员体验到转向装置中的期望的感觉，而不是由机械连接导致的固有的转向感觉。
当基准生成器用于转向系统控制时，则扰动力矩会自动得到补偿，并且因此不会产生前轴侧偏角(slip angle)，并且因此没有横向力。因此从环路中有效地移除悬架几何形状和驾驶员两者的影响。因此，制动功能成为更加可预测的处理。
因此，根据又一示例性实施例，该方法包括下述步骤：基于施加到转向装置的所确定的期望引导力，向车辆的驾驶员提供期望的转向感觉。优选地，该方法包括下述步骤：将所确定的引导力经由所述作动器而施加到转向装置。从实现的观点来看，明智的是，如果实际力矩低于针对所确定的转向感觉的期望力矩，则经由作动器来添加引导力矩，并且如果实际力矩高于针对所确定的转向感觉的期望力矩，则经由作动器来取消引导力矩。
根据又一示例性实施例，该方法包括下述步骤：接收指示车辆状态的至少一个信号；以及基于所述至少一个车辆状态信号而确定引导力。优选地，该方法包括下述步骤：确定用于改变车辆的未来轨迹的引导力的值和方向。可以确定引导力的值，用于辅助驾驶员改变车辆的未来轨迹。
根据又一示例性实施例，该方法包括下述步骤：将所确定的引导力与界限值相比较；以及如果所确定的引导力超过界限值，则将制动力施加到所述至少一个接地啮合构件，使得车辆的轨迹改变。
界限值可以代表EPAS由于法律要求或内部安全要求而可以添加的最大容许力矩。优选地，经由转向机构来执行车辆的轨迹的改变，并且只有当达到这样的界限时，才使用制动器来增加车辆重心周围的力矩，由此对改变车辆轨迹做贡献，或者替代地，完全接管转向。
比如说，我们想要把车辆向右转向并且悬架几何形状正如一种类型的卡车。那么我们将会使车辆的右手侧的车轮制动。我们将得到重心周围的力矩，使车辆沿顺时针方向转动。在没有基准生成器功能件的情况下，右前轮将得到向右的扰动角度。在具有基准生成器功能件的情况下，该扰动角度将会被消除，导致通过制动的更加可预测的转向。
根据另一示例性实施例，该方法包括下述步骤：将施加到转向装置的引导力限制到界限值或以下。因此，除了通过制动的转向以外，还可以借助于转向机构来获得转向效果。
根据又一示例性实施例，该方法包括下述步骤：基于至少一个转向装置引导力操作模型而确定引导力。优选地，该方法包括下述步骤：在操作期间持续地确定引导力；持续地将所确定的引导力施加到转向装置；以及如果达到转向装置力矩的界限值，则修改/中断所确定的引导力。
优选地，所述至少一个引导力操作模型包括至少一个期望转向特性参数。优选地，所述至少一个期望的转向特性参数包括下列各项中的至少一项：转向装置移动的减震、轮胎摩擦力、转向装置对中间位置的自对准以及转向装置和车轮之间的机械连接中的摩擦力。尤其是，所述至少一个期望的转向特性参数包括至少横向加速度和/或横摆角速率，并且该方法包括修改和/或消除横向加速度和/或横摆角速率的影响的步骤。
通过制动的转向将对车辆施以横向加速度(或横摆角速率)，这将导致真实的车辆行为和由基准生成器功能件中的车辆模型估计的行为之间的偏差。这种偏差将在方向盘中产生将抵抗通过制动的转向而工作的力矩。为了避免之，在通过制动的转向期间，需要使所测量的横向加速度(或横摆角速率)分离。替代地，由于我们知道通过制动的转向将产生多大的重心周围的力矩，所以可以补偿方向盘中的此力矩。
通过使用车辆的估计惯量，制动引起的转向所导致的期望的横向加速度(横摆角速率)将产生在车辆重心周围的期望力矩。如果卡车宽度已知，则可以根据车辆重心周围的期望力矩来计算制动力。
此外，为了能够知晓车辆重心周围的力矩的大小，制动器有条件获得制动器的制动因子的良好的估计值，因而可有助于此。制动因子使制动压力与制动力矩相关，并且可以随例如速度、制动压力、温度和污染而变化。
本发明的又一目的是要实现一种用于改变车辆的轨迹的系统，所述系统为操作期间的进一步改善的安全性创造条件，尤其是在对引导力的量没有预定义的界限的情况下。
这一目的通过权利要求17中限定的系统来实现。因此，其通过用于改变车辆的轨迹的系统来实现，其中所述车辆包括转向机构，所述转向机构包括手动转向装置、至少一对接地啮合构件以及它们之间的机械互连件，其特征在于，所述系统包括：用于将制动力施加到所述接地啮合构件中的至少一个以使得改变车辆的轨迹的机构；以及用于抑制由机械互连件导致的转向装置扰动的机构。
根据示例实施例，用于抑制转向装置扰动的所述机构包括：用于检测转向机构中的转向角度和/或转向力矩的装置；用于确定转向角度和/或转向力矩是否将导致转向装置扰动并生成对应的信号的装置；以及被布置成接收所述信号并且作为响应把抵抗所述扰动的力施加到所述转向机构的作动器。优选地，测量传递的转向装置引导力，并将其与所估计的期望转向装置引导力相比较，其中通过使用反馈控制器，通过调整所述引导力的量，将所传递的转向装置引导力调整为与期望的转向装置引导力基本上相同。
根据又一示例实施例，所述系统包括下述装置，该装置用于接收指示当前驾驶情境的信号；基于所述驾驶情境信号而确定是否期望通过制动来改变车辆的轨迹；以及生成对应的制动力信号给用于施加制动力的所述装置。
根据又一示例实施例，用于确定是否期望改变车辆的轨迹的所述装置被配置用于生成信号给用于控制转向机构的装置。
根据进一步的示例实施例，所述系统包括用于基于所确定的期望引导力来向车辆的驾驶员提供期望转向感觉的装置。
进一步的优选实施例及其优点从下面的描述、附图和权利要求中显现出。
附图说明
将参照附图中所示的实施例更加详细地描述本发明，在附图中：
图1示意性示出用于执行根据一个实施例的发明方法的系统；
图2-3示出通过制动而使车辆转向的两个不同示例；以及
图4示意性示出根据一个实施例的发明方法的工作流程。
具体实施方式
下面针对卡车中的应用来描述本发明。然而，本发明不应被视为限于卡车，而是也可以应用于其他车辆，诸如轿车。图1示意性示出用于执行根据一个实施例的控制方法的系统1。系统1包括机械转向机构2，机械转向机构2可以是常规型。机械转向机构2包括方向盘形式的转向装置3、车轮形式的至少一个接地啮合构件4以及方向盘3和车轮4之间用于从方向盘3将转向信号传送到车轮4的机械连接件5。
方向盘3被布置在车辆乘员车厢内，并且由车辆的驾驶员手动操作来使车轮4转向。转向机构2包括从方向盘3向下延伸到液压动力辅助系统(HPAS)7的转向联动装置6，HPAS 7用于使转向联动装置6中的角旋转经由转向构件8转换成线性移动。转向联动装置6包括电动转向齿轮。HPAS可以为常规型，包括液压缸(未示出)和扭力杆(未示出)。转向构件8的相对的两端被联接到左右车轮4，并且被配置成响应于来自方向盘3的转向信号而使车轮4转动。
系统1进一步包括作动器9，以支持转向角的调整。作动器9优选由电动马达构成。作动器9向转向组件提供引导力，并且更具体地是引导力矩或者辅助力矩，用于辅助驾驶员使方向盘转向。可以将电动马达布置在转向机构2中的转向柱(steering column)周围，其中磁场直接作用在转向柱上。替代地，可以将电动马达布置在转向柱近旁并且经由机械联动装置而作用于转向柱上，优选经由小齿轮。
系统1进一步包括力矩测量装置10，所述力矩测量装置10用于测量由驾驶员向方向盘施加的手动力矩。力矩测量装置10为弹性构造，并且优选包括扭力杆。换言之，经由扭力杆来测量方向盘角度。更具体地，电动转向齿轮包括所述扭力杆。
系统1进一步包括电子动力辅助转向(EPAS)系统11。EPAS 11包括调节环路12，所述调节环路12被配置成实现无力矩转向。调节环路12被配置成接收指示方向盘3中的当前转向力矩的输入信号。该输入信号从力矩测量装置10接收。基本上，调节环路12被配置成将信号输出到作动器9，使得实现所述无力矩转向。
调节环路12包括具有滤波器功能的控制器或调节器27。滤波器功能可以基于目前车辆的转向动力学的逆模型。此外，调节器27可以被配置成减少模型中的错误并减少扰动和测量噪音，以便减少系统内不稳定性风险。
调节器27被配置成接收指示要经由电动马达施加到转向机构的力矩的信号，并响应于该信号而产生输出信号。调节环路12进一步包括电动马达控制装置28，所述电动马达控制装置28被配置成从调节器27接收指示力矩的输出信号，并且向电动马达产生具有对应的电流值的信号。根据替代方式，调节器27和电动马达控制装置28被组合在单个控制器中。
EPAS进一步包括控制功能件13，以下称为基准生成器，该基准生成器13被配置成确定要施加到方向盘的期望的力矩，以便向驾驶员提供期望的转向感觉。换言之，基准生成器描述了额定车辆。
此外，基准生成器13操作连接到调节环路12，并输出指示期望的转向力矩的信号。该调节环路被配置成将期望的转向力矩与实际的、当前的转向力矩进行比较，并且持续使输出信号适应于作动器，使得将期望的转向力矩传送至驾驶员。换言之，控制作动器，使得其施加来自基准生成器的期望的力矩值和转向组件中的当前实际力矩之间的力矩差，使得将实际力矩控制成基本上等于期望的力矩。
基准生成器13包括至少一个转向装置引导力操作模型，并且在图1的示例中为多个引导力操作模型14、15、16、17、18。引导力操作模型优选包括数学模型。按照实现转向装置中的期望的转向感觉的方式来设计模型。因此，对于不同的车辆类型和/或对于不同的期望的转向感觉，可以按不同的方式来设计模型。
此外，模型包括至少一个期望的转向特性参数。更具体地，每个模型被配置成基于至少一个输入19而为一个期望的、预定的转向特性参数产生引导力矩值T。换言之，转向特性参数是影响操作参数的引导力。每个模型包括数学函数，其中力矩值被确定为输入的值的函数，参见图1中函数的图示示例。
由模型得出的各个力矩值被总计为力矩和，其形成基准生成器的输出20。根据所示的实施例，基准生成器包括关于下列转向特性参数的模型：车辆横向加速度、转向装置移动的减震、轮胎摩擦力、转向装置对中间位置的自对准以及转向装置和车轮之间的机械连接中的摩擦力。
输入到基准生成器的信号包括指示驾驶员的转向意图的至少一个信号，诸如方向盘角度(δ)和方向盘角度的变化速率(dδ/dt)。根据方向盘角度的替代方式，指示转向意图的信号可以是电动马达角度或车轮角度。根据方向盘角度的变化速率的替代方式，指示转向意图的信号可以是电动马达角度的变化速率或车轮角度的变化速率。
输入到基准生成器的信号包括指示车体运动的至少一个信号，诸如横向加速度(Ay)和/或横摆角速率(yaw rate)。这样的车体运动可以通过布置在车辆中的传感器感测到。
车辆横向加速度模型14优选接收指示当前横向加速度的信号作为输入信号。根据优选示例，车辆横向加速度是最重要的转向特性参数。
减震模型15表现用于实现期望的转向感觉的当前转向速度和引导力矩值之间的预定关系。因此，减震模型15优选接收指示方向盘速度(方向盘位置的变化速率)的信号。根据图1中所示示例性函数，对于方向盘速度的小输入值，力矩值显著地增大。此外，对于方向盘速度的较大的输入值，力矩值增大非常小。换言之，曲线变平。减震模型15优选是纯静态映射。从减震模型输出的力矩值被配置成作用在与当前方向盘速度相反的方向上。减震模型优选被设计成使得合成力矩对于较高方向盘速度为较小且对于较小方向盘速度为较大。以此方式，减震力矩与正常驾驶期间的方向盘角度速度成比例，并且在停车或规避期间被限制到最大值。
因此，车辆横向加速度模型14和减震模型15彼此链接。
自对准模型17表现用于实现期望的转向感觉的当前方向盘角度和引导力矩值之间的预定关系。转向装置对中间位置自对准意味着主动返回，即释放的方向盘返回到中央设置。自对准模型17优选接收指示方向盘角度的信号和指示车辆速度的信号作为输入信号。车辆速度输入信号的目的是能够以在高速假设期间减少自对准力矩的方式来调整与当前车辆速度的期望对准力矩。
关于摩擦模型16、18，期望方向盘内有一定量的摩擦感。例如，中心操作(on-centre handling)期间期望库伦摩擦力，以便实现用于小方向盘角度偏移的期望的力矩建立。此外，在驾驶长弯道时也期望库伦摩擦力，使得减少转向力，其中驾驶员可以将方向盘“搁置”在摩擦力上。
轮胎模型16包括表现轮胎模型的滞后曲线。优选地，模型16是未滚动的轮胎关于转向力矩的动态模型。方向盘角度和力矩之间的关系通过物理关系给出，其中依据方向盘的差分角以及橡胶元件由于滚动的轮胎而引起的扭转和松弛来建模各个橡胶元件的偏转。得到的模型因而产生具有增加中的车辆速度和恒定的方向盘角度频率的滞后效应。
本发明方法为取消由实际转向机构导致的、表现为驾驶员的额定摩擦感的方向盘中的实际摩擦效应并代之以对方向盘施加期望的阻力力矩而创造了条件。因此，硬件(机械转向机构)与摩擦转向感觉分离。换言之，本发明创造了应用独立的(硬件独立的)摩擦转向感觉的条件。
轮胎摩擦模型16和机械连接摩擦模型18原则上彼此相似。轮胎摩擦模型16表现轮胎和地之间的摩擦，而机械连接摩擦模型18表现上部的方向盘转向柱组件中的摩擦。因此，机械连接摩擦模型18中的摩擦系数高于轮胎摩擦模型16中的摩擦系数。轮胎摩擦模型16优选接收指示方向盘角度的信号和指示车辆速度的信号。机械连接摩擦模型18优选接收指示方向盘角度的信号。
根据摩擦模型18的示例，将方向盘角度δ的值乘以刚度K，刚度K对应于以Nm/Rad为单位的集中弹簧刚度。将结果得到的值输入到拉普拉斯算子s。所导出的方向盘角度信号，即与刚度K相乘的方向盘角度速度被用于具有抗积分饱和功能(anti windup functionality)的积分函数，通过积分界限和拉普拉斯变换(transformator)的逆变换来指示。选择界限值，以便将摩擦力矩限定到期望的最大和最小值。提及的抗积分饱和功能旨在一旦达到积分界限就停止积分。方向盘角度δ和输出的力矩值之间的关系被示意性示出于图1中的框18中。
转向特性模型14、15、16、17、18优选被设计成使得在不同驾驶情境中不同的转向特性参数优先于其他转向特性参数。根据一个示例，在高速驾驶期间，将横向加速度配置成优先于其他转向特性参数。根据又一示例，在低速驾驶期间，将转向系统摩擦和轮胎摩擦配置成优先于其他转向特性参数。不论车辆速度如何，减震力矩都同等起作用。根据又一示例，在以高速和低速之间的中等速度间隔驾驶期间，将自对准配置成优先于其他转向特性参数。
本发明关注于用于在操作期间辅助车辆的驾驶员的方法。根据优选实施例，该控制方法被配置成允许对行进期间车辆的驾驶员所体验的转向特性进行控制。换言之，该控制方法被配置成通过方向盘来向操作员提供转向感觉(或者转向灵敏度或触觉反馈)。
关于摩擦感觉，根据示例实施例，该方法包括基于表现转向角度的输入来确定期望的阻力力矩。通过确定实际转向角的方向(顺时针或逆时针)并且立即在相同方向上施加力矩，可以有效地消除转向机构中的摩擦效果。
系统1进一步包括车道保持控制功能件形式的安全功能件21。车道保持控制功能件21被配置成避免从车辆的意图期望的未来轨迹偏离。车道保持功能件是已知的，将不在这里详细描述。车道保持控制功能件21被配置成预测是否期望对车辆转向装置的引导力，使得基于当前驾驶情境来避免意外的车道偏离。更具体地，车道保持控制功能件21接收指示当前驱动情境的至少一个输入33，并且作为响应，确定输出力矩值25。
车道保持控制功能件21包括车道监视系统33，优选包括摄像机。车道监视系统33产生指示当前车道位置的信号。车道保持控制功能件21进一步接收指示所需车道位置的信号(未示出)，并且可能接收指示车辆速度的信号(未示出)。
车道保持控制功能件21被配置成基于所需车道位置和车辆速度来确定(计算)横向加速度值。换言之，当车辆接近弯道时，计算横向加速度的值，用于使车辆在弯道期间维持在期望的车道中。车道保持控制功能件21产生指示转向机构2的对应力矩值的输出信号25。
根据一个示例，依据来自安全功能件21的输出信号25来控制转向机构2，使得车辆的轨迹在车道保持控制功能件21判定为必要时相应地改变。
根据图1中所示示例，将来自车道保持控制功能件21的输出力矩值25和来自基准生成器13的输出力矩值20总计为总力矩值26，其指示要施加于方向盘3的期望的转向力矩。调节环路12接收总期望力矩值26。
因此，该系统被配置成决定是否消除所述多个期望的转向特性参数中的至少一个的引导力贡献，使得预测的总引导力足以避免所述干预期间的不期望情况。优选在车道保持操控期间总是消除摩擦效果16、18。在所述将制动力施加到所述至少一个接地啮合构件期间，修改和/或消除横向加速度的效果(模型14中)和/或横摆角速率的效果。
本发明可以被应用于包括具有多个轮轴的牵引车和拖车的卡车中。诸如承载商用车辆的重型马达车辆正常地被设计有不同的制动机构40，例如车轮制动器(即盘式制动器)42、43、44、45、液力减速器和马达制动器。
安全功能件21进一步被配置用于将所确定的引导力与界限值进行比较。如果所确定的引导力超过界限值，则将信号发送至制动机构40，制动机构40被配置用于施加制动力给所述至少一个接地啮合构件，使得车辆的轨迹改变。界限值可以代表EPAS由于法律要求或内部安全要求而可以添加的最大容许力矩。因此，如果达到这样的界限，则使用制动器42、43、44、45来增加车辆重心周围的力矩，由此有助于改变车辆轨迹，或者替代地，完全接管转向。
制动系统40包括制动控制器41和所述多个制动装置42、43、44、45，所述制动控制器41被配置成接收所述制动信号。每个制动装置42、43、44、45被配置成独立地制动所述车轮中的一个。制动控制器41被配置成生成制动信号给所述多个制动装置42、43、44、45中的至少一个，以改变车辆的轨迹。
制动机构40优选是电子控制的气压制动机构。制动控制器40形成计算机化控制单元，所述计算机化控制单元被布置成在牵引车和拖车(未示出拖车的制动)制动之间以合适的方式分布可用的制动压力。此分布功能有时被称为“制动适应功能”或者在牵引车和拖车之间被称为“联接力控制”。借助于这样的功能，可以获得牵引车内以及牵引车和拖车之间的高度的制动相容性或者制动平衡。换言之，制动适应功能的目的是要在牵引车内以及牵引车和拖车之间以最佳方式分布制动压力。
为了控制牵引车和拖车的制动平衡，所谓的“制动器因子”或者“制动增益”被用作制动器控制单元的输入参数。可以将通常表示为Bf的制动器因子定义为对于给定轮轴的所接收到的制动力矩和所施加的制动缸压力之间的关系，即
Bf＝Tbrake/Pcyl    [Nm/杆/轴]
其中Tbrake表示所考虑的轴的所接收到的制动力矩，并且其中Pcyl指示所述轴的所施加的制动缸压力。通过确定代表车辆的每个轴的制动器因子Bf的值，可以操作控制单元，以实现以上的制动适应功能。更准确地说，可以对某个轮轴执行测试，其中在制动期间，测量所施加的制动压力Pcyl(即借助于对应的刹车片而作用于车轮制动盘的压力)，同时也测量自由滚动的轴的迟滞。也可以借助于加速计来获得表示该迟滞的值。通过测量迟滞，可以计算代表制动力矩Tbrake的值。当计算制动力矩Tbrake时，必须补偿某些因素，诸如空气阻力和滚动阻力。通过使用制动力矩Tbrake和制动压力Pcyl的值，可以使用上述关系来计算制动器因子Bf。
当驾驶员已经请求辅助制动，即利用引擎制动或减速器的制动时，可以进一步完成轴的制动。如果以与驾驶员已从辅助制动器请求的相同量的制动力，按照从前到后的次序来使每个轴制动，则可以得到每个轴的制动器因子，而不使驾驶员感到扰动。通过把轴的制动器因子除以二，可以得到每个车轮的制动器因子的估计值。
因此，可以将制动器因子Bf视为代表制动器的效率的值。而且，低制动器因子可以例如指示制动器中可能的故障。例如，制动的接触区域可能会被污垢或铁锈污染，这意味着将需要调节。
图2和图3示出了通过制动使车辆转向的两个不同示例。通过将制动压力施加到单个车轮或车轮对(诸如同一侧的前后车轮)来生成纵向力。结果得到的纵向力在车辆重心周围生成力矩，由此改变车辆轨迹。图2和图3指示两种情况，其中我们想把车辆转向右侧。然后我们将使车辆的右手侧上的车轮制动。我们将得到围绕重心、使车辆沿顺时针方向转动的力矩。图2公开了一种情况，其中施加制动以使车辆转向，但没有经由转向机构的转向，即车轮相对于车辆的纵向方向没有改变角度。图2公开了一种情况，其中施加制动以使车辆转向，并且另外也使转向机构转向，即车轮相对于车辆的纵向方向改变角度。
图4公开了控制方法的实施例的流程图。该方法始于框401。该方法包括下述步骤：接收403指示当前驾驶情境的信号；以及基于驾驶情境信号来确定是否期望通过制动使所述至少一个接地啮合构件制动来改变车辆的轨迹，以避免不期望的情况。如果确定应当通过使所述至少一个接地啮合构件制动来改变车辆的轨迹，则在下一步骤405中将制动力施加到所述至少一个接地啮合构件。同时，抑制由机械互连件导致的转向装置扰动。
图5公开了控制方法的实施例的流程图。该方法始于框501。该方法包括下述步骤：接收503指示当前驾驶情境的信号；以及基于该驾驶情境信号来确定是否期望通过影响转向机构来改变车辆的轨迹，以避免不期望的情况。如果确定应当通过转向来改变车辆的轨迹，则在下一步骤505中把转向力施加到转向装置。同时，抑制由机械互连件导致的转向装置扰动。然后该方法移至比较507转向装置引导力与界限值；以及如果引导力超过该界限值，则将制动力施加到所述至少一个接地啮合构件，用于改变车辆的轨迹。同时，抑制由机械互连件导致的转向装置扰动。尤其是，用于确定转向感觉(上面已经描述)的模型中横向加速度的效果被抑制，并且优选在所述通过制动的转向期间被消除。
如果在步骤403中制动力被预测为是非期望的，则该方法直接回到开始401(或501)。同样地，如果在步骤507中所预测的引导力没有超过界限值，则该方法直接回到开始501。此外，继续重复该方法。
优选地通过测量方向盘的偏转来确定转向角度。替代地，可以通过测量车轮角度或者机械转向机构中转向车轮和接地啮合车轮之间的任何地方来确定转向角度。
虽然上面已经针对车道保持描述了本发明，但本发明也适用于其他主动安全功能，诸如其他路径校正功能，诸如侧风(side wind)补偿或冲撞避免(诸如紧急车道辅助，ELA)。换言之，将车道引导调节系统集成到EPAS中。以相同方式，可以将进一步的功能集成到根据本发明的示例性方法中。
为了进一步增加车辆的驾驶稳定性，转向系统可以包括驾驶动态调节器，所述驾驶动态调节器独立于驾驶员的转向愿望来调整已转向的车轮。
基准生成器13和调节环路12(包括控制器27、28)优选地用软件实现。
车辆横向加速度的值可以从测量的车辆横摆角速率估算出。

Claims (26)

1.一种用于改变车辆的轨迹的方法，其中，所述车辆包括转向机构，所述转向机构包括手动转向装置、至少一对接地啮合构件以及所述手动转向装置和所述接地啮合构件之间的机械互连件，所述方法的特征在于下述步骤：将制动力施加到所述接地啮合构件中的至少一个接地啮合构件以使得所述车辆的轨迹改变；以及同时抑制由所述机械互连件导致的转向装置扰动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于下述步骤：接收指示当前驾驶情境的信号；基于所述驾驶情境信号确定是否期望通过制动所述至少一个接地啮合构件来改变所述车辆的轨迹，以避免不期望的情况；以及如果是，则自动地把所述制动力施加到所述至少一个接地啮合构件。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述不期望的情况表现为与所述车辆的预测的期望未来轨迹的预测偏离。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过使驾驶员转向感觉与机械连接件的影响分离，来抑制所述由机械互连件导致的所述转向装置扰动。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过下述步骤来抑制由所述机械互连件导致的所述转向装置扰动：接收指示所述转向机构中的转向角度和/或转向力矩的信号；确定所述转向角度是否将导致转向装置扰动；确定是否期望施加力来抵抗由所述转向角度和/或转向力矩导致的所述转向装置扰动；以及如果是，则生成对应的信号给作动器，所述作动器被布置成把这样的抵抗力施加到所述转向机构。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于下述步骤：基于施加到所述转向装置的所确定的期望引导力，向所述车辆的驾驶员提供期望的转向感觉。
7.根据权利要求5和6所述的方法，其特征在于下述步骤：经由所述作动器把所确定的引导力施加到所述转向装置。
8.根据权利要求6或7的方法，其特征在于下述步骤：接收指示车辆状态的至少一个信号；以及基于所述至少一个车辆状态信号来确定所述引导力。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于下述步骤：确定用于改变所述车辆的未来轨迹的所述引导力的值和方向。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于下述步骤：将所确定的引导力与界限值相比较；以及如果所确定的引导力超过所述界限值，则把所述制动力施加到所述至少一个接地啮合构件，使得所述车辆的轨迹改变。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于下述步骤：把施加到所述转向装置的所述引导力限制到所述界限值或以下。
12.根据权利要求6-11中任一项所述的方法，其特征在于下述步骤：基于至少一个转向装置引导力操作模型来确定所述引导力。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述至少一个引导力操作模型包括至少一个期望转向特性参数。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述至少一个期望转向特性参数至少包括横向加速度和/或横摆角速率，并且所述方法包括下述步骤：在把所述制动力施加到所述至少一个接地啮合构件期间，修改和/或消除所述横向加速度和/或横摆角速率的影响。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述转向装置包括方向盘，并且所述引导力形成施加到所述方向盘的引导力矩。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于下述步骤：把制动压力施加到至少一个制动器上，所述至少一个制动器被配置成制动所述接地啮合车轮中的所述至少一个。
17.一种用于改变车辆的轨迹的系统，其中，所述车辆包括转向机构(2)，所述转向机构(2)包括手动转向装置(3)、至少一对接地啮合构件(4)以及它们之间的机械互连件(5)，所述系统的特征在于包括：用于把制动力施加到所述接地啮合构件(4)中的至少一个以使得所述车辆的轨迹改变的机构(40、41、42、43、44、45)；以及用于抑制由所述机械互连件导致的转向装置扰动的机构(12)。
18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，用于抑制转向装置扰动的所述机构(12)包括：用于检测所述转向机构中的转向角度和/或转向力矩的装置(10)；用于确定所述转向角度和/或转向力矩是否将导致转向装置扰动并生成对应的信号的装置(27、28)；以及作动器(9)，所述作动器(9)被布置成接收所述信号并且作为响应把抵抗所述扰动的力施加到所述转向机构(2)。
19.根据权利要求17或18所述的系统，其特征在于，所述系统包括用于接收指示当前驾驶情境的信号、基于所述驾驶情境信号确定是否期望通过制动来改变所述车辆的轨迹以及生成对应的制动力信号给用于施加制动力的所述装置(40、41、42、43、44、45)的装置(21)。
20.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，用于确定是否期望改变所述车辆的轨迹的所述装置(21)被配置用于生成信号给用于控制所述转向机构的装置(11)。
21.根据权利要求17-20中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统包括用于基于所确定的期望引导力来向所述车辆的驾驶员提供期望的转向感觉的装置(12、13)。
22.一种用于改变车辆的轨迹的系统，其中，所述车辆包括转向机构，所述转向机构包括手动转向装置、至少一对接地啮合构件以及所述手动转向装置和所述接地啮合构件之间的机械互连件，其中所述系统包括：用于把制动力施加到所述接地啮合构件中的至少一个以使得所述车辆的轨迹改变的机构；以及用于抑制由所述机械互连件导致的转向装置扰动的机构。
23.根据权利要求22所述的系统，其中，所述用于抑制转向装置扰动的机构包括：用于检测所述转向机构中的转向角度和/或转向力矩的控制功能件；用于确定所述转向角度和/或转向力矩是否将导致转向装置扰动并生成对应的信号的控制功能件；以及作动器，所述作动器被布置成接收所述信号，并且作为响应把抵抗所述扰动的力施加到所述转向机构。
24.根据权利要求22或23所述的系统，其中，所述系统包括用于接收指示当前驾驶情境的信号、基于所述驾驶情境信号确定是否期望通过制动来改变所述车辆的轨迹以及生成对应的制动力信号给所述的用于施加制动力的机构的控制功能件。
25.根据权利要求24所述的系统，其中，用于确定是否期望改变所述车辆的轨迹的所述控制功能件被配置用于生成信号给用于控制所述转向机构的控制器。
26.根据权利要求22-25中任一项所述的系统，其中，所述系统包括用于基于所确定的期望引导力而向所述车辆的驾驶员提供期望的转向感觉的作动器。
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