CN103921645B - 在停放过程中促进车轮运动的悬挂控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制车辆的方法，包括确定路缘停放操作是否对车辆可行的步骤。如果路缘停放操作被视为不可行，则通知车辆的操作者路缘停放不可行。如果路缘停放操作被视为可行，则控制车辆的可驱动元件从而促进路缘停放操作。

Description

在停放过程中促进车轮运动的悬挂控制系统
技术领域
本发明总体上涉及一种车辆悬挂系统(vehicle suspension system)，具体涉及一种利用各种输入来促进在路缘上停放车辆的至少一部分的主动悬挂系统(activesuspension system)。
背景技术
在狭窄的街道上(如在一些较老的欧洲城市可找到的那种)，必然在车辆的一部分驻留在街道上并且车辆的一部分驻留在路缘(curb)上的情况下停放。然而，路缘停放操作会增加损坏车轮和轮胎的风险并且还会加快轮胎磨损。因此，需要在最小化或减小车轮和轮胎损坏的风险的同时促进路缘停放的系统和方法。
发明内容
本发明的实施例的一个方面，提供一种用于控制车辆的方法。该方法包括确定路缘停放操作是否对车辆可行的步骤。如果路缘停放操作被视为不可行，则通知车辆的操作者路缘停放不可行。如果路缘停放操作被视为可行，则控制车辆的可驱动元件从而促进路缘停放。
本发明的实施例的另一方面，提供一种用于控制车辆的系统。系统包括指示装置，该指示装置指示通过车辆车轮的中心并在车轮指向所在的方向上延伸的垂直面和限定邻近车轮的路缘的线之间的预先确定角度何时已经实现。
附图说明
在说明本发明的实施例的附图中：
图1是根据本发明的原理适合控制主动悬挂系统的车辆控制系统的示意图。
图2是根据本发明的原理可控制的主动悬挂系统的一个实施例的一部分的透视和示意图。
图3是根据本发明的原理可控制的主动悬挂系统的一部分另一实施例的透视和示意图。
图4是在执行路缘停放动作(curb parking maneuver)之前的车辆和邻近的路缘的示意图。
图5是图4所示的车辆轮胎和路缘的侧面示意图。
图6是用于控制根据本发明的一个实施例的主动悬挂系统的方法的流程图。
图7A是在执行路缘停放操作之前从邻近路缘的车辆的后面看到的示意图。
图7B是在执行路缘停放操作之后邻近路缘的车辆的图7A的视图。
具体实施方式
图1是配置为控制根据本发明的原理的主动悬挂系统45的车辆控制系统12的示意图。控制系统12包括设计为监测各种车辆参数和车辆外部的环境条件的一组车辆传感器。传感器组包括操作地联接至一个或多个系统控制模块从而实现传感器输入至控制模块的传输的各种类型的传感器。传感器组可以包括用于检测车辆环境的方面(例如，车辆的一部分距各个外部物体的距离)的单独的传感器或关联传感器的群组(例如雷达、激光雷达、激光扫描器或视觉/摄像系统)。
在一个实施例中，传感器组包含视觉系统26和雷达传感器22、激光雷达传感器24，或激光扫描器25从而获得关于在车辆的道路中或车辆101附近的潜在障碍物的远程信息。传感器组还提供主机车辆动态信息(host vehicle dynamics information)。可以在由传感器融合装置(sensor fusion means)44执行的传感器融合阶段中使用一个或多个物体检测系统，可以包括该传感器融合装置以确定每一个测量信号输入的有用程度，使得预碰撞感测控制器产生来自信号的组合的加权输出。
在一个实施例中，远程物体传感器18联接至中央控制器99(以下进行描述)。远程物体传感器18在其视场中存在物体的情况下生成物体信号。远程物体传感器18可以包括一个或许多传感器的组合，其中传感器包括雷达22、激光雷达24和视觉系统26。
视觉系统26可以由一个或多个摄像机、CCD或CMOS类型装置组成。如所示的那样，第一摄像机28和第二摄像机30可以形成视觉系统26。雷达22和激光雷达24都能够感测物体的存在和物体距车辆的距离。摄像机系统还能够检测物体距车辆的距离。作为选择，雷达22或激光雷达24可以用于检测检测区域中的物体并且视觉系统26可以用于确认在检测区域中物体的存在。
在本发明的另一实施例中，包括摄像机1和2的视觉系统可以单独地利用已建立的三角测量技术(triangulation techniques)确定物体的存在、物体距车辆的距离和相对于物体的速度以及可以包括面积、高度或宽度的物体的尺寸。在一个具体实施例中，摄像机是以超过50Hz运行的高速摄像机。适合的例子是能在广泛不同的照明和对比条件下运行的基于CMOS的高动态范围摄像机(CMOS-based high dynamic range camera)。
车辆动态检测器32还联接到控制器99。车辆动态检测器32生成指示车辆的动态条件的信号。车辆动态检测器32可以包含不同数量的传感器或传感器的组合，但在一个实施例中包括车轮速度传感器34、偏航率传感器36、水平传感器(level sensor)132(为了提供指示车辆是否是水平的的数据)以及方向盘角度传感器(SWA传感器)38。此外，纵向加速度传感器(未示出)也可以包括在车辆动态检测器32中。纵向加速度传感器可以对控制器99提供关于例如制动或减速这样的乘员驱动特性的一些指示。车辆动态条件还可以包括来自悬挂高度传感器的车辆保险杠高度。车辆动态检测器32的各种传感器可以包含到公知或适合的惯性测量单元(IMU)(未示出)中。
车轮速度传感器34可以是所属技术领域的技术人员公知的多种速度传感器之一。例如，适合的速度传感器可以包括在由控制器99均衡的每一个车轮处的传感元件。优选地，控制器将车轮速度转化为车辆的速度。适合类型的速度传感器34可以包括例如用在防抱死制动系统上的齿轮传感器。
偏航率传感器36可以提供车辆的重心周围的车辆的偏航率。偏航率测量车辆围绕垂直于道路的表面的轴线转动的趋势。尽管偏航率传感器可以位于重心处，但所属技术领域的技术人员将认识到偏航率传感器可以位于车辆的各个位置并且可以采用公知的方式通过偏航率传感器36的计算或通过在控制器99中的计算将其转化回到重心。
方向盘角度传感器38对控制器99提供方向盘角度信号。方向盘角度信号对应于机动车辆的手轮的方向盘角度。偏航率传感器36和车辆速度传感器34或方向盘转角传感器38单独地、或上述传感器的组合可以用于指示车辆的动力学。
全球定位系统(GPS)46还可以联接到控制器99。GPS 46系统响应于卫星生成车辆的车辆位置从而辅助车辆定位和导航。
附加的传感器包括(或可以包括)悬挂高度传感器134、转向扭矩传感器138、制动压力传感器140、轮胎压力传感器142以及根据需要的其它类型的传感器。关联传感器的群组(例如，道路条件传感器套件(road condition sensor suite)，其包括承担获取与车辆附近的道路表面的条件有关的数据的传感器)(未示出)可以包括多种不同类型的传感器，这取决于需要套件在给定的控制系统中完成的任务。
控制系统12还可以包括操作地联接至关联传感器(或传感器的群组)、联接至其它控制模块，和/或控制系统的其它元件的一个或多个控制模块(未示出)。这样的控制模块的示例包括中央控制器99(例如，车辆动态控制模块(VDCM))或类似的主控制器，以及包含在各种车辆子系统中的控制模块。控制器99可以是联接至存储器14的基于微处理器的控制器。存储器14所示为与控制器12分开的组件。然而，所属技术领域的技术人员将认识到存储器14可以包含到控制器12中。存储器14可以包含包括只读存储器、随机存取存储器、电可擦可编程序只读存储器和不失效存储器的各种类型的存储器。存储器14可以用于以所属技术领域公知的方式存储各种控制程序(control routine)、控制系统阈值和运行参数。
在这里公开的实施例中，控制器99可以包括硬件和软件的任何适合组合，并且不限于图1所示的示意描述。这包括但不限于作为独立模块的悬挂控制模块(如前所述)，和与一些其它车辆电子模块(例如，底盘控制模块)整合或组合的悬挂控制模块。应当理解的是尽管之前的说明针对液压和气动(或空气)悬挂实施例，但也可以使用其它类型的主动悬挂系统。
以所属技术领域的公知方式，控制器99接收来自各个传感器的输入、根据存储的控制逻辑或控制程序处理这些输入，并生成传输给各个可驱动控制系统元件或传输给控制这样的可驱动元件(例如，主动悬挂系统的元件(图1中总体上标出为45))的适合的下级或较低级别控制模块的控制信号。这里使用的术语“可驱动元件(actuatable element)”指响应于来自车辆操作者的输入和/或来自车辆控制器或其它适合来源的指令可调整从而以受控制和期望的方式影响各种车辆特性和参数的车辆元件。可驱动元件的一些示例是可被调整以控制悬挂行程(suspension travel)、悬挂高度、悬挂阻尼力和悬挂刚度的主动悬挂系统的元件。如有需要，可以通过专用控制模块完成各种具体的控制功能，或者可以通过整合到例如控制器这样的更加集中的控制器中的一个或多个专用子程序或模块完成这些控制功能。例如，主动悬挂系统的控制可以通过专用悬挂控制模块完成，而不是通过控制器完成。控制系统12还可以包括各种可驱动单独元件和影响例如行驶平顺性(rideperformance)、操控特性和各种安全设备、驾驶员辅助和乘客警报特征(未示出)这样的特征的各种子系统的元件。
本发明的实施例主要侧重于主动悬挂系统的控制，其中如悬挂行程、悬挂高度、悬挂阻尼力和悬挂刚度这样的特征在驱动响应时间足够短以容许响应于在停放动作过程中遇到的车辆和外部条件来实现悬挂系统控制的情况下是实时可调整的。悬挂驱动适应于利用前述提到的感测系统确定的车辆和外部条件。
这里描述的主动悬挂系统和控制方法的实施例可以用于在需要车辆的一部分被停放在街道路缘上(即，路缘停放操作)的停放动作过程中控制车辆的部分的高度。在这里所示的示例性实施例中，主动悬挂系统45接收来自一个或多个来源(例如控制器99或专用主动悬挂控制模块)的信息，并利用该信息主动并独立地控制每一个单独车轮处的车辆高度以及在停放动作过程中的其它有关参数。以下说明涉及一种主动悬挂系统，其能够独立于车辆的其它部分提高和降低车辆的一个或多个部分并且能够调整每一个单独车轮处的悬挂的阻尼和弹簧特性，所有都响应于接收自控制器或传感器的控制信号。换句话说，可想到的主动悬挂系统包括例如包含液压、电力和/或机械装置的主动悬挂系统，以及控制在单独拐角基础上(即，四个拐角独立受控制车辆高度)的车辆高度、在逐轴(axle-by-axle)基础上(即，前轴和后轴车辆高度)的车辆高度或整个车辆的单一车辆高度的主动悬挂系统。这里描述的主动悬挂系统12的实施例可以与拖拉机拖车、商用和非商用卡车、休闲车(RV)、运动型多用途车(SUV)、交叉型车辆(cross-over vehicle)、客车以及任何其它机动车一起使用。
主动悬挂系统45还可以直接连接到遍及整个车辆的任何多种传感器、装置、组件、模块和其它输入源。这些包括速度传感器、纵向和横向加速度传感器、激光、雷达、激光雷达和超声波传感器、巡航控制模块(cruise control module)、制动模块、燃料管理系统、视觉系统、导航系统、远程信息技术单元(telematics units)、以及可以提供与主动悬挂系统45的运行有关的信息的任何其它适合的输入源。
应当理解的是上面提到的各种输入源可以包含在软件或硬件中，它们可以是独立装置或者它们可以整合到例如车辆电子模块这样的其它装置中。此外，除了与控制器99、专用主动悬挂控制器(未示出)和/或主动悬挂系统的直接元件是可连接的以外，输入源可以通过通信总线等等连接，以列举出几种可能性。
如所属技术领域公知的那样，主动悬挂可以用于通过响应于来自VDCM 99或其它车辆控制模块的输入而调整悬挂阻尼和/或弹簧刚性特性来改善行驶。因此，图2和3所示的实施例可以看作是在垂直方向可移动的单一车辆车轮的表示。
图2是包含可以根据本发明的原理控制的主动悬挂系统的一个实施例的车辆的一个车轮的示意图。在该具体的实施例中，主动悬挂系统12包括VDCM或专用悬挂控制模块99、车架或车身部分22(簧载质量)、下和上控制臂24、26(非簧载质量)、减震器或阻尼器28、空气弹簧30、空气配件(air fitting)(未示出)以及车辆高度传感器34。车辆高度传感器34联接至VDCM或悬挂控制器99，并且可以通过监测上控制臂26的位置测量车辆的高度，其中上控制臂26和下控制臂24一齐移动。在一个实施例中，车辆高度传感器34包括霍尔效应元件(Hall-effect element)和机械连杆40，并且使由上控制臂26中的运动导致的该连杆的线性运动转化为传感器的转动运动。可以使用其它类型的车辆高度传感器，因为霍尔效应实施例只是一个示例。
为了对车辆高度作出改变，悬挂控制模块99控制空气压缩机(未示出)，空气压缩机的输出与空气配件(未示出)和空气弹簧30流体连通。在图2所示的实施例中，随着空气弹簧30中的空气体积增加和减少，空气弹簧的轴向拉伸也会增加和减少。通过该方式，空气弹簧30和阻尼器28(或任何其它适合的空气驱动或流体驱动驱动器)控制下控制臂24(非簧载质量)和车身部分22(簧载质量)之间的距离，相应地控制在车辆的相关拐角处的车辆高度。
图3是包含可以根据本发明的原理控制的主动悬挂系统的另一个液压驱动实施例的车辆的一个车轮的示意图。在该表示中，车辆的车身的质量由簧载质量11表示。由非簧载质量13表示的车轮通过控制臂15连接到车辆车身11。车身11通过主动悬挂系统支承在非簧载车轮质量13上，其中主动悬挂系统包括控制臂15、弹簧19、阻尼器21和与弹簧19和阻尼器21相串连起作用的一定体积的液压流体17。控制器99或另一个适合的悬挂控制器控制进出驱动器17(例如，液压驱动器)的流体流Q，由此悬挂力(suspension force)和车辆的部分的高度可以得到控制。车轮的非簧载质量13由道路表面23支承，轮胎偏转在图3中由弹簧25表示。VDCM或悬挂控制模块99根据所属技术领域公知的原理对悬挂的所示部分提供控制指令。
应当理解的是，根据例如特定驱动器或系统需要的响应时间、需要从特定驱动器或系统得到的力的等级和其它有关要求这样的因素，主动悬挂系统的元件和驱动器以及负责车辆高度控制的任何系统或驱动器(如果与悬挂系统分开)可以是液压的、气动的、电力的或以其它方式可驱动的。
术语“驱动器”概括地指可以用于提高和/或降低车辆的高度的任何类型的悬挂组件——气动、液压、机械、电力或其它方式的。术语“非簧载质量”总体上指悬挂在悬挂系统的下面的车辆的质量的部分(其总体上包括车轮、车轮轴承、制动盘控制臂(brake rotorscontrol arm)等等)。并且术语“簧载质量”总体上指支承在悬挂系统的上面的车辆的质量的部分(其总体上包括车身、车架、内部组件等等)。
车辆高度和水平设置以下统称为“车辆高度”。应当理解的是实际车辆高度设置可以变化，并且这里描述的系统和方法可以与能够控制、调整或操纵车辆高度的任何类型的车辆悬挂系统一起使用，并且不限于出于说明的目的在这里提供的具体实施例。
术语“内部车辆输入”概括地包括由车载传感器、装置、组件、模块等等提供并且与在车辆本身的条件中存在的一个或多个条件有关的任何输入。内部车辆输入的一些示例包括：车辆速度、车辆加速度(例如，横向或纵向加速度)、方向盘角度、接收自IMU的车辆俯仰(pitch)、滚转(roll)或偏航信息、变速器或齿轮设置(例如，停车、空挡、驱动、倒挡等等)、制动状态、悬挂系统状态、轮胎压力数据等等。前面的内部车辆输入示例的列表并非详尽无遗的，当然，还可以使用其它的。典型地，内部车辆输入通过通信总线或其它通信网络从适合的传感器或其它装置发送至控制器99或发送至另一个控制模块(例如专用悬挂控制模块)。通过控制器99评价和/或处理该输入从而对例如主动悬挂系统生成适合的控制指令。
在一个实施例中，内部车辆输入包括来自安装在车辆上并安置为测量道路表面之上的车辆的高度的高度传感器的数据。在一具体实施例中，如图4所示，高度传感器90安装在最接近关联车辆车轮的车辆101的每一个拐角。这些传感器中的每一个安置为测量关联车轮驻留的表面之上的车辆的高度。
在一具体实施例中，内部车辆输入包括来自配置为测量每一个轮胎的压力的轮胎压力传感器142(图1)的数据。该数据包含轮胎中轮胎压力的测量值或者计算或估计轮胎压力所根据的信息。此外，还可以以这里描述的方式通过控制器99利用任何多种其它内部车辆输入确定建议的路缘停放操作的可行性并促进停放操作的执行。
“外部车辆输入”概括地包括与车辆的外面的物体、条件、周边、环境等等有关并且可以通过车载传感器、装置、组件、模块等等确定的任何输入。外部车辆输入的一些示例包括如由激光、雷达、激光雷达或超声波传感器提供的涉及车辆的周围环境(例如，附近的车辆和其它物体的距离和速度，等等)的信息这样的项目。在这样的信息的一个示例中，安装在车辆101周围的一个或多个视觉、激光、雷达、激光雷达和/或超声波传感器感测附近的车辆和其它物体的存在、位置、距离等等。该信息可以以外部车辆信息的形式提供至控制器99或提供至另一个适合的悬挂或车辆高度控制模块。还可以使用其它类型的外部车辆输入。
参照图5，在一具体实施例中，外部车辆输入包括距邻近路缘的道路表面的路缘(车辆的一部分将要停放于其上)的估计或测量的高度HC和/或可以通过控制器99、通过悬挂控制器或通过另一个处理装置计算路缘高度估计所根据的数据。可以利用位于车辆上的适合位置的适合传感器装置(例如雷达或视觉系统)估计或测量该高度HC。路缘高度HC(与车轮尺寸有关)影响车轮爬上路缘的能力以及促使车轮提高至路缘上所需要的功率。
再次参照图4和5，在一具体实施例中，外部车辆输入还包括路缘C的上边缘和最接近路缘的前车轮200之间的估计水平距离D，或者可以通过控制器99、通过悬挂控制器或通过另一个处理装置计算该距离所根据的数据。该参数影响车轮必须行驶从而达到路缘的上部或水平部分的距离。可以利用位于车辆上的适合位置的适合传感器装置估计或测量该距离。
参照图4，在一具体实施例中，外部车辆输入包括路缘C和最接近路缘的后车轮209之间的估计水平距离D2，或者可以通过控制器99、通过悬挂控制器或通过另一个处理装置计算该具体所根据的数据。连同尺寸D和以下描述的方式，可以利用该信息生成限定路缘边界的部分相对于车辆的定位的路缘线L的表示。
在确定路缘停放操作是否可行时，重要的是首选确定邻近车辆(C2)的空间包层(space envelope)的尺寸和构造。在一具体实施例中，外部车辆输入包括车辆和另一车辆(例如图4中的车辆205)、树(例如图4中的树207)或车辆前方或沿最靠近路缘的车辆的一侧的任何其它物体之间的间隔的估计(或控制器99用于生成估计可用的数据)。这样的外部物体相对于车辆的位置限定了“包层”的尺寸和构造，其中在该“包层”的范围内可以执行停放动作。更具体地，这些距离确定在停放动作过程中可用于车辆向前和向侧向移动到路缘上的空间的量。可以以所属技术领域公知的方式利用位于车辆上的适合位置的适合传感器装置估计或测量车辆和距车辆预先确定距离内驻留的物体之间的这些距离。这样的数据或距离估计可以从雷达传感器、激光雷达传感器、视觉系统或沿车辆放置的任何其它适合的传感器获得从而检测这样的外部物体。此外，还可以以这里描述的方式通过控制器99利用任何多种其它外部车辆输入确定建议的路缘停放操作的可行性并促进停放操作的执行。
图6表示用于控制例如系统12这样的主动悬挂系统从而促进在路缘上停放车辆的一部分的各种方法。
在步骤300中，路缘停放功能由用户激活，由此警示控制器99将要开始路缘停放动作。这可以通过位于车辆乘客舱中的按钮或其它激活装置完成。该激活会优先于正常主动悬挂控制和(可选择地)为了停放动作的目的的其它有关车辆控制和/或控制协议。控制器99然后执行旨在确定建议的路缘停放操作的可行性以及——如果停放操作被视为可行——促进停放操作的执行的步骤和/或协议。在一具体实施例中，在路缘停放动作过程中，可驱动车辆元件的控制由主要车辆或悬挂控制程序的专门的模块或子程序管理。为了使建议的路缘停放操作被视为可行，在路缘上必须存在可用的足够尺寸的空间包层从而容纳车的一部分，以及足够尺寸的空间包层从而允许车到可用路缘空间上的动作(即，必须存在邻近车辆的和在路缘上的足够的开放空间从而允许路缘停放和在路缘上的停放位置中放置车辆的一部分所需要的车辆动作)。
在步骤310中，之前描述的各种传感器元件用于获取有关建议的路缘停放操作的可行性的外部和内部车辆输入。例如，控制器99接收能够计算可用于车辆进行动作和停放的的包层尺寸信息。作为一个输入，远程地(在车辆接触路缘之前)或通过车辆轮胎接触路缘来确定路缘高度HC。
在一个具体实施例中，车辆车轮和路缘之间的接触通过检测讨论中的车轮的悬挂力中的干扰进行检测。在另一个具体实施例中，车辆车轮和路缘之间的接触通过检测由车轮路缘接触导致的、车轮对驱动扭矩的阻力的突然增加进行检测。
在一个具体实施例中，路缘高度和其它有关的外部车辆输入通过适合配置和放置的车辆传感器远程地检测(即，在车轮和路缘之间的物理接触之前检测)。可以利用位于车辆上的适合位置的适合传感器装置(例如雷达、激光雷达等等)估计或测量例如从车辆到路缘和围绕车辆的其它物体的距离以及与车辆相关的路缘和其它物体的位置这样的特征。
在步骤320中，控制器99处理各种输入从而确定建议的路缘停放操作的可行性。例如，给定车轮尺寸、由主动悬挂系统可实现的最大车辆高度和其它有关的因素，利用控制器逻辑评价路缘高度HC，以评价车轮爬上路缘的可行性。
还收集各种其它输入从而辅助确定(连同已知的参数)在路缘上停放的可行性。例如，利用车轮尺寸(其是已知的)、相对于轮轴的路缘检测传感器的空间定位(已知的)、估计的路缘高度(来自传感器数据)、车轮悬挂的最大垂直行程(已知的)、路缘高度与车轮直径之比和其它有关的因素，控制器可以利用公知技术生成将首先接触路缘的车轮的部分的估计以及车轮必须行驶至接触路缘的距离的估计(假定路缘的基底没有伸出足够远以在路缘的上部接触车轮之前接触车轮)。控制器还可以利用这样的信息计算讨论中的车辆车轮试图爬上路缘是否可行。在一组给定的停车条件的前提下，对于车轮试图爬上讨论中的位置处的路缘是不现实或不期望的情况，系统可以配置为警示车辆的操作者该情况。控制器可以保持和/或利用例如数据库、查找表格、数组、运算法则等等这样的适合数据结构从而确定在对车辆没有潜在损坏的情况下对于车辆停放在路缘上而言路缘高度HC是否太高。如果发现路缘高度太高，则通过指示灯或其它适合的装置警示驾驶员。
在步骤330中，当确定建议的路缘停放操作可行时，控制器99确定路缘停放操作的最佳可驱动元件参数，用于控制车辆的停放相关可驱动元件。例如，在一个实施例中，控制器利用各种输入计算前或后车轮的最佳接近角θ从而在路缘停放过程中辅助防止车轮和轮胎损坏。如果假设路缘C沿车辆将要停放的路缘的部分是直的，则这些距离可以用于生成限定路路缘边界的线L的估计或表示。这里所使用的术语“车轮平面”指通过车辆车轮的中心并且在车轮指向所在的方向上延伸的垂直面。车轮平面的示例是如图4所示的平面WP。因此，控制器可以配置为检测并指示通过车辆车轮的中心并且在车辆指向所在的方向上延伸的垂直面和限定邻近车轮的路缘的线之间的预先确定的角度何时已经实现。参照图4，可以通过控制器99或另一个适合的悬挂控制器利用位置和距离信息计算由车轮平面WP与通过路缘线L的垂直面V(图5)的相交形成的角度θ(这里称为“接近角”)。可以通过简单地转动方向盘改变该角度，由此改变车轮平面WP的定向。在后车轮正接近路缘的例子中，转动方向盘还可以通过重新定向车辆来调整后车轮平面WP和垂直面V之间的角度θ。
在一个实施例中，角度θ保持在至少15度的数值。已经发现，当角度θ下降到低于15度时，最靠近路缘的车轮的一侧将趋向于在爬升操作之前和/或在爬升操作过程中沿路缘过度地刮擦，可能损坏车轮。影响接近角θ的另一个因素是在停放动作过程中可用于车辆向前移动的空间。当接近角降低时，在车辆前面需要更多空间用于停放动作。然而，在车辆前面和路缘上存在相对小的空间的情况下，在停放动作过程中与向前相比车辆必须更多地侧向移动(即，沿车辆“Y”轴具有更大分量)。当角度θ增大时，在停放动作过程中与向前相比车辆更多地侧向移动，由此需要车辆前面的相对较少空间。
利用车轮尺寸(已知的)、估计的路缘高度(根据传感器数据测量的或计算的)和车辆在停放过程中可以插入的估计的尺寸包层(根据传感器数据测量或计算的)作为输入，可以由控制器或由悬挂控制模块计算车辆拐角距路缘和其它有关因素的距离、给定组停放参数的最佳接近角θOPT。该接近角可以传达给驾驶员，然后驾驶员可以相对于路缘线L对齐前或后车轮方向从而达到最佳接近角θOPT。此外，可以在车辆乘客舱中提供指示装置并且该指示装置可以联接到方向盘传感器和配备用于在停放过程中使反馈传输给驾驶员的控制器，从而辅助驾驶员保持最佳接近角直到车轮已经完成爬升路缘。可以由控制器保持和/或利用例如数据库、查找表格、数组、运算法则等等这样的适合的数据结构确定对于给定组停放条件的最佳接近角。
在一具体实施例中，车辆包含能够自动实现最佳接近角θOPT的控制器增强转向系统(controller-augmented steering system)。在该系统中，来自控制器的指令调整方向盘角度从而在路缘停放过程中实现并保持期望的角度θOPT。控制器还可以操作地联接至车辆发动机(或联接至发动机控制器)从而使轮胎压力信息可以在路缘停放动作过程中用于控制由发动机产生的动力，以辅助使轮胎压力保持在期望的范围内。此外，该自动控制模式使角度θOPT能够得到动态调整，从而辅助使轮胎压力保持在期望的范围内。例如，期望响应于轮胎压力自动并连续地调整转向角使得轮胎正面地接近路缘从而减小刮擦轮胎的侧壁的风险。作为选择地，车辆控制系统可以配置为在路缘停放操作过程中对驾驶员提供触觉反馈(tactile feedback)。例如，可以通过利用车辆位置测量值计算当前车辆位置以及完成停放任务所需要的期望轨迹。改变操作车辆需要的动力转向的力气，因此对车辆操作者提供反馈。当确定操作者正在期望的轨迹内转向车辆时，需要的力气降低，并且当确定操作者正在期望的轨迹之外转向车辆时，需要的力气增加。操作者可以感觉方向盘处的转向力气的增加和减少，提供操作者他正在控制中的保证。美国第5,742,141号专利文献(其内容作为整体以参考的方式结合于此)公开了如上所述的自主和半自主停放系统，包括可以包含在本发明的实施例中的元件、子系统和/或方法。
在一个具体实施例中，车辆包含公知的主动转向系统900(图1)。如所属技术领域公知的那样，控制主动转向系统的控制器根据驱动条件发布改变转向比的指令，从而提高车辆的操纵性能和方向稳定性。当车辆正以相对较高的速度移动时，转向比增加从而减小在较高速度时的响应，由此增强车辆控制。在本发明的实施例中，可以控制主动转向系统以便辅助驾驶员在转动方向盘的过程中实现并保持期望的接近角。例如，转向比可以增加从而在路缘停放动作过程中当试图保持最佳接近角时能够提供通过驾驶员的车辆车轮方向的更加精确的控制。在停放方案中，可以调整转向比以便需要较少的转动以移动前车轮锁至锁住。
在步骤340，在路缘停放操作的准备中，控制器控制各种元件(例如，主动悬挂系统的可驱动元件)从而实现计算的最佳参数，以便促进路缘停放操作。例如，可以控制车辆的可驱动元件以便在路缘停放操作过程中调整车辆的部分的高度。在一个实施例中，期望在与路缘接触之前提高车辆(或车辆的一个或多个部分)的高度。
在一个实施例中，在前或后车轮攀上路缘之前，控制器接收关于接近即将攀上路缘的前车轮的道路表面之上的车辆车身的初始高度H1的数据。控制器还接收关于来自一个或多个适合地放置和配置的传感器的路缘高度HC的数据，如前所述。
参照图5，在一种模式的操作中，在车辆爬上路缘之前，通过主动悬挂系统(或适合控制车辆距地面的高度的另一个车辆系统)和/或车辆高度控制系统调整整个车辆车身(即，最接近车轮位置的所有四个拐角处)至街道或车轮驻留所在的表面之上的高度Hp。在一个具体模式的操作中，Hp至少等于(H最小+HC)，其中H最小＝主动悬挂系统或高度控制系统可达到的道路表面之上的最小或最低车辆高度，HC＝由传感器数据测量或估计的路缘高度。在另一具体模式的操作中，Hp＝H最大，主动悬挂系统或高度控制系统可达到的道路表面之上的最大或极大车辆高度。在另一具体实施例中，仅最接近路缘的前车轮或后车轮附近的车辆拐角(即，在停放操作过程中旨在爬上路缘的第一车轮)在爬上路缘之前提高到高度Hp。增加车辆或将要停放的车辆的部分的高度在悬挂系统中提供“游隙(slack)”或空间，使攀上路缘的车轮能够以以下描述的方式在爬上路缘的过程中并响应于车轮上由路缘施加的压力以受控制的方式朝向车辆车身提高。在车轮爬上路缘之前提高整个车辆的高度辅助路缘停放操作过程中使车辆保持在水平状态。系统可以配置为对控制器99提供来自传感器元件和/或可驱动元件的反馈，用于在停放操作过程中对可驱动元件动态调整控制指令。
在一个具体控制模式中，车辆车轮处的悬挂系统分为两个控制区域。一个控制区域包含在路缘停放操作过程中计划首先攀上路缘的车轮(例如，图4中的车轮200)以及与第一车轮对角线设置的车轮(图4中的车轮201)。第二控制区域包含相对于彼此对角线设置的剩下的车轮(图4中的车轮199和209)。正好在第一车轮攀上路缘之前，通过向下延伸各个车轮提高第二控制区域的车轮(图4的车轮199和209)处的车辆的部分的高度。结果，在路缘爬升过程中，第一控制区域中的车轮和地面之间的接触力降低，由此促进路缘的爬升。如上所述路缘爬升过程中降低地面和第一车轮之间的接触力还降低了在路缘攀上过程中提高第一车轮所需要的悬挂系统力。这降低了提高车轮所需要的悬挂系统驱动的强度，辅助使悬挂系统元件驱动对车辆乘员的影响最小化。此外，该控制模式帮助降低驱动器的功率和带宽要求。
在特定控制模式中，当车辆高度已经提高到车辆高度控制系统可实现的最大水平处或附近的数值时，可以配置车辆转向使得允许车辆车轮转动通过与当车辆高度较低时所允许的角度相比较大的角度。在一具体实施例中，车辆高度提高至控制车辆高度的系统可实现的最大高度的10％或更少范围内的高度。当车辆高度在该范围内时，前车轮(例如图4中所示的199和200)的转角会增加。在其中在较低车辆高度下转向角受到封装问题(packaging issue)限制而当车辆高度提高时不需要如此限制的车辆设计中，转向可以构造为较大的车轮转动。例如，如果车辆的转向由于封装问题在任何方向不能转弯超过25度，通过提高行驶高度(ride height)，例如，提高6英寸，可以为转向机构提供额外间隙以转弯，例如，在任何方向达到30度。因此，提高车辆高度之后，在前车轮接触路缘之前前车轮的转动角度会增大。这然后将允许在路缘停放动作过程中转弯半径的明显减小。在一个实施例中，在接触路缘之前整个车辆的高度提高至预先确定高度。在一具体实施例中，通过控制车辆高度的系统，车辆高度提高至车轮上方超过车轮直径d的2％的距离H2。
在步骤350中，车轮200(即，爬上路缘的第一车轮)与路缘C接触。
在步骤360中，在车轮200接触路缘C之后以及车轮开始爬上路缘之前，调整主动悬挂系统的控制模式从而提供当车轮正爬上路缘时期望的响应。
在一种控制模式中，当车轮200接触路缘C时并且在爬上路缘之前，控制器接收来自安装到车轮或与车轮操作地通信的一个或多个轮胎压力传感器的轮胎压力数据。车轮和路缘之间的接触产生提高的轮胎压力条件，该提高的轮胎压力条件由传感器检测到并传输至VDCM或悬挂控制器。当轮胎爬上路缘时该提高的压力条件将通常持续。当通知提高的轮胎压力条件时，VDCM或悬挂控制器对讨论中的车轮处的悬挂和/或高度控制元件发送控制信号。该控制信号导致当车轮爬上路缘时悬挂朝向车辆提高车轮。轮胎压力读数用于确定和调整与车轮正爬上路缘的速率的相关的车轮提高的速率，使得当车轮正攀上路缘时，轮胎压力保持在预先确定范围内的一个数值。因此，当车轮正攀上路缘时响应于车轮的轮胎压力而提高车轮，并且从而使轮胎压力保持在预先确定范围内的一个数值。在一个实施例中，预先确定范围是当轮胎驻留在水平道路表面上时经受的轮胎压力的正常范围。控制器接收来自轮胎压力传感器的持续数据流并生成一系列持续控制指令从而以所述方式控制车轮处的悬挂，以便当车轮爬上路缘时使轮胎压力保持在预先确定范围内。
车轮朝向车辆提高直到位于最接近车轮的位置的车辆高度传感器指示提高的车轮处路缘之上的车辆高度是Hp-HC。在第一车轮攀上路缘之前使整个车辆设定为高度Hp的实施例中，因为响应于爬升运动逐渐地提高车轮，在车轮攀上路缘时车辆可以保持在实质上水平状态，并且当车轮已经达到路缘的上部时应当是水平或实质上水平。悬挂力的因此产生的降低还辅助降低车辆车身运动的强度和对车辆乘员的打扰。该操作还保持其中车轮正在爬上路缘的车辆的拐角处的车辆支承，辅助降低由于与路缘接触产生的车轮损坏的风险。
在步骤370中，车轮200继续爬升到路缘C的上部。然后可以为第二车轮(例如，最靠近路缘的后车辆车轮209)重复步骤340-370。图7A表示在路缘停放动作之前邻近路缘C的车辆。图7B表示在完成路缘停放动作之后邻近路缘C的车辆。
在另一个控制模式中，从顺序中删除步骤320，并且没有远程检测路缘，而是通过与车轮接触检测路缘。在该实施例中，在车轮和路缘接触之前不计算最佳接近角θOPT。然而，产生于车轮和路缘之间的接触的轮胎压力改变可以如前所述用于在车轮角度的手动或自动调整过程中提供反馈。
例如，车辆可以包含当车轮接触路缘时允许控制器停止车辆的向前运动的装置(例如，操作地联接至车辆变速器)。然后，对于车轮的手动调整，可以提供指示器装置，其通知转动车轮的驾驶员向哪个方向转动车轮，从而实现期望的接近角，和/或当最佳接近角θOPT已经实现时，通知在什么时间控制器释放车辆，使车辆能够继续路缘停放动作。
在其它实施例中，除了轮胎压力之外(或作为轮胎压力的替换)的其它车辆参数可以输入至控制器99用于制定悬挂控制指令。
在一具体实施例中，控制器99操作地联接至车辆的元件(例如，变速器和/或发动机)从而使控制器能够在给定方向使车辆的运动中断，前提是在该方向的运动过程中，车辆接近至外部物体的预先确定距离范围内。这辅助防止停放过程中与这样的物体的无意碰撞。
应当理解的是本发明的各个实施例的前述说明仅出于说明的目的。正因如此，这里公开的各种结构和操作特征允许多种修改，其中多种修改中的任何一种都不背离权利要求书限定的本发明的范围。

Claims (21)

1.一种用于控制车辆的主动悬挂系统以使车辆的一部分驻留在街道上并且车辆的一部分驻留在路缘上的方法，其特征在于，包含以下步骤：
确定路缘停放操作是否对车辆可行；
如果路缘停放操作被视为不可行，则通知车辆的操作者路缘停放不可行；以及
如果路缘停放操作被视为可行，则控制主动悬挂系统的可驱动元件从而促进路缘停放。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定路缘停放操作是否可行的步骤包含确定邻近车辆的空间包层的尺寸和结构的步骤。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定路缘停放操作是否可行的步骤包含确定车辆将要停放的路缘的高度的步骤。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，确定路缘的高度的步骤包含以车辆车轮接触路缘的步骤。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，确定路缘的高度的步骤包含在车辆接触路缘之前检测路缘的步骤。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制主动悬挂系统的可驱动元件的步骤包含计算促进路缘停放需要的车辆的参数的最佳数值的步骤。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，计算各种车辆参数的最佳数值的步骤包含计算车辆车轮朝向路缘的接近角。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，控制主动悬挂系统的可驱动元件的步骤包含在计算朝向路缘的车辆车轮的接近角之后，当车轮爬上路缘时执行并保持接近角的步骤。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制主动悬挂系统的可驱动元件的步骤包含控制可驱动元件从而在路缘停放操作过程中调整车辆的部分的高度的步骤。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在路缘停放操作过程中控制车辆的部分的高度的步骤包含在接触路缘之前提高车辆的至少一部分的高度的步骤。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在接触路缘之前提高车辆的至少一部分的高度的步骤包含在爬上路缘之前提高最接近离路缘最近的车轮的车辆拐角的高度至预先确定的高度的步骤。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，提高车辆的至少一部分的高度的步骤包含提高车辆高度至车轮上方超过车轮直径的2％的水平的步骤。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在接触路缘之前提高车辆的至少一部分的高度的步骤包含在接触路缘之前提高整个车辆的高度至预先确定的高度的步骤。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，提高整个车辆的高度至预先确定的高度的步骤包含提高整个车辆的高度至至少等于(H最小+HC)的高度Hp的步骤，其中H最小是车辆高度控制系统可达到的道路表面之上的最小或最低车辆高度，并且HC等于路缘的估计高度。
15.根据权利要求13的方法，其特征在于，提高整个车辆的高度至预先确定的高度的步骤包含提高整个车辆的高度至等于车辆高度控制系统可达到的道路表面之上的最大车辆高度的高度的步骤。
16.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包含在提高车辆的至少一部分的高度的步骤之后，在前车轮接触路缘之前增大车辆的前车轮的转动角度的步骤。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，在接触路缘之前提高车辆的至少一部分的高度的步骤包含在爬上路缘之前提高最接近离路缘最近的车轮的车辆拐角的高度至预先确定的高度的步骤。
18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一控制区域包含在路缘停放操作过程中计划首先攀上路缘的第一车轮和与第一车轮对角线设置的第二车轮，第二控制区域包含相对于彼此对角线设置的剩下的车轮，并且其中在路缘停放操作过程中控制车辆的部分的高度的步骤包含在攀上路缘之前提高最接近第二控制区域的车轮的车辆的部分的高度的步骤。
19.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制主动悬挂系统的可驱动元件的步骤包含以下步骤，控制负责提高第一车辆车轮以攀上路缘的可驱动元件，从而当车轮正攀上路缘时响应于车轮的轮胎压力提高车轮，并且以便使轮胎压力保持为在预先确定范围内的数值。
20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制主动悬挂系统的可驱动元件的步骤包含以下步骤：
在车轮攀上路缘之前，提高整个车辆的高度至车轮所驻留的表面之上的初始高度Hp；以及
在车轮攀上路缘的过程中，朝向车辆提高车轮直到在提高的车轮处、路缘之上的车辆高度等于Hp-HC，其中HC等于路缘的高度。
21.一种控制车辆的系统，其特征在于，所述系统用于实施权利要求1-20中任一项所述的方法，并且所述系统包含指示装置，所述指示装置指示通过车辆车轮的中心并在车轮所指向的方向上延伸的垂直面和限定邻近车轮的路缘的线之间的预先确定的角度何时已经实现。
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