CN105015616A - 一种车道偏离驾驶辅助的动力转向控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车道偏离驾驶辅助的动力转向控制方法。该方法包括如下几阶段：根据车辆速度、车辆偏离道路的程度计算方向盘目标转向方向和角度，确定转向辅助的目标；根据驾驶员的转向操作与方向盘目标转向方向和角度的关系，确定助力增益系数；助力部产生一个大小等于驾驶员转向力乘以助力增益系数的助力力矩，通过助力耦合装置施加在转向器上，辅助驾驶员转向。助力增益系数的确定方法为：当驾驶员的转向与目标方向一致时，助力增益系数大于正常的助力增益，并当转向角接近目标转向角时，助力增益系数逐渐减小到正常助力增益；当驾驶员转向与目标转向相反时，转向初始阶段的助力增益系数小于正常助力增益，一段时间后逐渐增加到正常助力增益。

Description

一种车道偏离驾驶辅助的动力转向控制方法

技术领域

本发明涉及车辆安全技术领域，具体而言，涉及车辆在偏离预定车道时的转向辅助控制方法。

背景技术

当车辆由于非驾驶员的主观意图而偏离车道行驶时，为防止或减轻由于偏离车道产生的危害，车道偏离辅助装置在报警的基础上，还在车辆的转向装置上主动施加额外的转向力或转向角等辅助转向操作，帮助驾驶员将车辆纠正回预定的车道。

现有车道偏离辅助装置在主动施加辅助转向操作时，通常有两种方式。第一种方式：检测到车辆偏离车道，在转向装置上主动施加使车辆回到预定车道的扭矩或转角等辅助转向操作。当检测到驾驶员有转向或制动操作时，停止施加辅助转向操作。第二种方式：在第一种方式的基础上，即使驾驶员有转向或制动操作，仍主动施加辅助转向扭矩或转角，直至检测到辅助转向操作与驾驶员操作意图有明显冲突时，停止辅助转向操作。

对于上述两种方式，存在如下问题：

1.由于交通工况的复杂性，车道偏离辅助装置难以准确、完整地识别车辆可安全行驶区域，在主动施加辅助转向操作使车辆回到预定车道的同时，可能发生其他意外事故，例如与车道中的其它物体碰撞。

2.当检测到驾驶员有操作意图，或驾驶员的操作意图与辅助转向操作冲突时，退出转向辅助操作的决策方法忽略了驾驶员在紧急工况下以及条件反射的原因使驾驶员误转向操作(即转向操作使车辆加剧偏离车道)的可能性，不能降低因驾驶员误转向操作引起的危害。

3.额外施加的辅助转向操作驱动方向盘突然转动，使驾驶员感到不自然，增加了驾驶员的心理负担。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术手段存在的不足，设计一种利用动力转向装置的转向辅助控制方法，并可以方便地集成到现有动力转向控制装置中。

本发明的基本思想是，当发生车道偏离事件时，车道偏离辅助系统不在转向机构上主动施加转向力，而是根据驾驶员的转向操作决定动力转向装置的助力增益，通过降低或增加转向操作阻力，使驾驶员的转向操作有利于降低由车道偏离造成的损害。

本发明的车道偏离驾驶辅助的动力转向控制方法，包括：通过车道识别技术检测到车辆即将偏离车道，而驾驶员没有转向、转向灯等表明其转向意图的操作，判断车辆发生车道偏离事件。此时系统发出警报，激活车道偏离驾驶辅助模式，并计算使车辆回到车道的目标转向方向和目标转向角度。利用驾驶员转向检测装置(方向盘力/角度传感器)检测驾驶员在接收到警报后的转向操作。根据驾驶员的转向操作与目标转向方向及角度的关系改变动力转向装置的助力增益。

当驾驶员的转向操作方向与目标转向方向一致时，动力转向装置的助力增益大于车道偏离驾驶辅助不激活时的助力增益，即在相同的驾驶员转向输入和车速下，由动力转向装置施加到车辆转向机构的助力力矩大于车道偏离驾驶辅助不激活时的助力力矩。通过增大助力增益，从而减小驾驶员转向阻力，加快驾驶员朝减小车道偏离的方向转向的操作速度。

为提高驾驶员在向目标方向转向时的转向角度接近目标转向角度的程度，在转向角度接近目标转向角度时，助力增益逐渐减小到车道偏离驾驶辅助不激活时的助力增益值。

当驾驶员的转向操作方向与目标转向方向相反时，动力转向装置的助力增益小于车道偏离驾驶辅助不激活时的助力增益，即在相同的驾驶员转向输入和车速下，由动力转向装置施加到车辆转向机构的助力力矩小于车道偏离驾驶辅助不激活时的助力力矩。通过降低助力增益，从而增加驾驶员转向阻力，降低驾驶员朝加剧车道偏离的方向转向的操作速度。这样当驾驶员意识到自己的误转向操作时，转向到目标角度的时间可缩短。

当驾驶员的转向操作与目标转向方向相反时，有两种可能性：一种是驾驶员的误操作，另一种是驾驶员主观偏离车道，如换道操作。对于第一种情况，驾驶员能够较快意识到转向错误，并转而执行正确的转向操作。对于第二种情况，为避免增加驾驶员在主观偏离车道时的转向负荷，动力转向装置的助力增益随时间逐渐增加到车道偏离驾驶辅助不激活时的助力增益值。

通过本发明，驾驶员的转向操作与辅助转向控制无冲突，驾驶员对车辆的行驶方向具有唯一的控制权。但通过改变动力转向装置的助力增益，提高驾驶员朝减小车道偏离方向的转向响应速度，并降低由于驾驶员的误操作导致的风险，同时引导驾驶员产生合适的转向角度，降低车辆在回到预定车道过程中驾驶员的操作负荷。

附图说明

图1为根据本实施方式的车道偏离转向辅助系统的示意图

图2为本发明方法的实施例的控制流程

图3为驾驶员输入的转向方向与目标转向方向一致时的助力增益

图4为驾驶员输入的转向方向与目标转向方向相反时的助力增益

具体实施方式

下面将参考附图说明本发明的实施例。在本实施例中，动力转向装置为电动助力转向系统(简称EPS)，由EPS控制器(6)、助力部(5)(具体而言，在本实施例中为助力电机)、力/角度传感器(2)和助力耦合装置(3)构成。在车道偏离驾驶辅助未激活时，EPS控制器(6)通过力/角度传感器(2)检测驾驶员的输入力矩Td，助力增益K等于根据车速等车辆自身行驶状态确定的Ka(Ka>0)，即Ka为正常工况的助力增益，与车辆在道路上的位置信息无关。EPS控制器(6)驱动助力部(5)，使助力部(5)产生助力力矩Ta，Ta的大小表示为：

Ta＝K*Td    (式1)

助力耦合装置(3)将驾驶员输入到方向盘(1)的力矩Td和助力部(5)产生的助力力矩Ta相加后，驱动转向器(4)，转向器(4)的输出端直接驱动转向拉杆，使车轮转向。由助力耦合装置(3)输入到转向器(4)的转向力矩Ts表示为：

Ts＝Td+Kc*Ta    (式2)

在上式中，Kc为助力部(5)的输出力矩Ta经助力耦合装置(3)输出到转向器(4)时的放大倍数。

当车道偏离预警与辅助控制器(7)检测到车辆发生车道偏离事件，首先通过声、光、振动等对驾驶员进行警告。并根据车速、车辆距道路中心的距离以及车辆前进方向相对道路方向的角度，计算目标转向方向和目标转向角度Xd，并输入到EPS控制器(6)。此时EPS控制器(6)处于车道偏离驾驶辅助激活模式。EPS控制器(6)通过力/角度传感器(2)检测驾驶员的操作。

EPS控制器(6)处于车道偏离驾驶辅助激活模式时，当检测到驾驶员的转向方向与目标转向方向一致时，助力增益K的变化模式如S1所示。在驾驶员转向的开始阶段，助力增益K等于Ka1(Ka1>Ka)。当转向角度从小于目标转向角Xd的位置接近目标转向角度Xd时，助力增益K由Ka1逐渐减小到Ka。EPS控制器(6)控制助力部(5)产生按式1计算的助力力矩Ta，经助力耦合装置(3)施加到转向器(4)上。

EPS控制器(6)处于车道偏离驾驶辅助激活模式时，当检测到驾驶员的转向方向与目标转向方向相反时，助力增益K的变化模式如S2所示。在驾驶员转向的开始阶段，助力增益K等于Ka2(Ka2<Ka),经过时间T1后，助力增益K逐渐增加到Ka。EPS控制器(6)控制助力部(5)产生按式1计算的助力力矩Ta，经助力耦合装置(3)施加到转向器(4)上。

本发明通过参照附图并以电动助力转向EPS为实施例进行说明，该说明为示范性的，具有所属技术领域的公知常识的技术人员通过该说明进行的等同替换的变化也包括在本发明公开的技术特征内。

Claims (3)

1.一种车道偏离驾驶辅助的动力转向控制方法，其特征在于：

车道偏离驾驶辅助装置检测到车辆在非驾驶员主观变道意图下偏离车道时，激活车道偏离驾驶辅助。根据车辆的速度、车辆距道路中心的距离以及车辆行驶方向相对道路方向的角度计算方向盘目标转向方向和转向角度；

检测驾驶员的转向操作信息，包括驾驶员操作方向盘的转向力和方向盘转角，比较驾驶员的转向操作与所述方向盘目标转向方向和转向角度的关系，确定助力增益系数；

助力部产生一个大小等于驾驶员转向力乘以助力增益系数的助力力矩，所述助力力矩经助力耦合装置放大后施加在转向器上，辅助驾驶员转向。

2.根据权利要求1所述的车道偏离驾驶辅助的动力转向控制方法，其特征在于所述经助力耦合装置放大的助力部产生的助力力矩和驾驶员产生的转向力共同构成输入到转向器的力矩。

3.根据权利要求1所述的车道偏离驾驶辅助的动力转向控制方法，其特征在于获取所述助力增益系数的方法为：

车道偏离驾驶辅助未激活时，助力增益系数为根据车速等车辆的自身运行条件确定的正常助力增益，与车辆在道路中的位置信息无关；

在车道偏离驾驶辅助激活条件下，当驾驶员的转向方向与所述方向盘目标转向方向相同时，此时助力增益系数大于所述的正常助力增益，并随着方向盘转向角度从小于方向盘目标转向角度的位置接近方向盘目标转向角度，助力增益系数逐渐减小，直至最终达到正常助力增益。

在车道偏离驾驶辅助激活条件下，当驾驶员的转向方向与所述方向盘目标转向方向相反时，此时助力增益系数小于所述的正常助力增益，并随着时间逐渐增加助力增益系数，直至最终达到正常助力增益。