CN105313958A - 用于具有前轮转向装置的双辙机动车的倒车辅助系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的一个方面涉及一种用于具有前轮转向装置的双辙机动车的倒车辅助系统，其用于沿后退方向驶回之前沿前进方向手动行驶的行驶路段。所述倒车辅助系统在驶回期间至少允许机动车的自动转向并且设置用于：对于在前进行驶中走过的行驶路段的不同位置，根据两个后轮经过的路程在相应的位置处分别确定表征在前进行驶中车辆纵轴线的定向的第一参量的值。优选地将其存储在数据存储器中并且随后在倒车行驶中又将该值读出并且用于前轮转向装置的控制。对于在倒车行驶中走过的行驶路段的不同位置根据两个后轮经过的路程在相应的位置分别确定表征定向的第二参量的值。将第一参量的值与第二参量的值相比较以及根据所述比较来控制前轮转向装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于具有前轮转向装置的双辙机动车的倒车辅助系统，所述倒车辅助系统用于在倒车行驶期间借助于机动车的至少自动转向沿后退方向驶回之前沿前进方向手动行驶的行驶路段。在此优选地规定，在倒车行驶期间不仅自动地实现车辆的横向引导(转向)，而且也由车辆自动地实施纵向引导。
背景技术
特别是在弯曲的狭窄处的倒车行驶被许多驾驶员归为令人不愉快的驾驶任务。为了简化该驾驶任务已知基于倒车行驶摄像机和/或后方的距离传感器的辅助系统。
虽然存在这些辅助机构，但是车辆引导、特别是横向引导(也就是转向)和纵向引导(例如还有在由于牵引力距而导致的过高倒车行驶速度时的制动)仍是驾驶员的任务。在此，正是在弯曲的狭窄处存在与静态障碍物碰撞的危险。
倒车辅助系统允许驾驶员使得其车辆自动地在横向引导方面并且可选择地在纵向引导方面在与在沿前进方向手动行驶时相同的路线上但是现在沿后退方向重新驶回最后沿前进方向所行驶的路段(例如最后100米)。例如在停车、挂倒挡以及在驾驶员侧操作相应的操作元件之后触发自动倒车行驶。
与静态障碍物碰撞的危险通过倒车辅助系统消除，只要倒车行驶的轨迹曲线与前进行驶的轨迹曲线高准确度地一致。通过自动承担转向以及可选择地附加地调节车辆的倒车行驶速度减轻驾驶员的负担并且可以使得驾驶员的注意力完全放在对后方的交通区域的监控上。
为了想要精确地倒退地再现手动沿前进方向之前行驶过的路线，可以将在手动前进行驶中基于借助于测距法检测的数据(通过检测行驶速度、转向角和/或偏转率传感器)按照相应预定的路径增量存储数据记录，所述数据记录作为x-y坐标描述相应的位置并且描述车辆的相应的与角度有关的定向。
在驶回时同样可以在行驶路段的与在之前数据检测时相同的位置处通过测距确定车辆的位置和定向并且在相对于位置和/或定向存在偏差时通过调节器如此再控制转向，使得该偏差在进一步的驶回之后被最小化。
测距法方案的缺点在于，由于多个(非线性的)转向影响因素的不足够的可建模性在实际中在位置和定向确定中出现误差，所述转向影响因素例如为：
-与方向有关的非线性转向角传递函数，
-由于不同的复位力在转入(Einlenkung)和转出(Auslenkung)之间的区别(在前进行驶时的转入相当于在倒车行驶时的转出(并且反之亦然))，
-与温度有关的转向刚度，
-延迟(亦即转向角对所要求的转向角变化的反应的持续时间)，
-在倒车行驶时的最大转向速度(与伺服电机有关)，以及
-前轮半径的区别，
所述误差在较长的倒车行驶路段之后引起相对于手动前进行驶的轨迹曲线的显著偏差并且因此危害到倒车行驶辅助功能。
用于确定车辆纵轴线的定向的所测量的偏转率的积分基于典型低的倒车行驶速度和与之关联的由于噪音和偏置问题的测量值小的变化同样可能导致不可接受的不准确性。
发明内容
本发明的任务在于，提出一种改善的倒车辅助系统以及一种相应的方法，所述倒车辅助系统和方法用于以沿前进方向手动行驶的轨迹曲线的改善的可再现性来自动驶回。
该任务通过各独立权利要求的特征解决。有利的实施形式在从属权利要求中描述。
本发明的第一方面涉及一种用于具有前轮转向装置的双辙机动车的倒车辅助系统，所述倒车辅助系统用于沿后退方向驶回之前沿前进方向手动行驶的行驶路段。倒车辅助系统在驶回期间至少允许机动车的自动转向，优选地，倒车辅助系统也允许自动纵向引导，其中，在倒车行驶期间自动调节或控制速度。
所述倒车辅助系统设置用于：对于在前进行驶中走过的行驶路段的不同位置，根据其中一个后轮在前进行驶中经过的路程和另一个后轮在前进行驶中经过的路程在相应的位置处分别确定表征在前进行驶中车辆纵轴线的定向的第一参量的值。
表征的第一参量例如是与位置有关的参量，该与位置有关的参量说明在前进行驶期间对于所述其中一个后轮自从一个参考点经过的路程和所述另一个后轮自从相同的参考点经过的路程的不同位置的路程差。例如该参量正好就是该路程差。前车轮的经过的路程的测量值也可以包含到该第一参量中。
为了确定说明路程差的参量可以在前进行驶期间对于不同位置确定所述其中一个后轮自从一个参考点经过的路程和所述另一个后轮自从相同的参考点经过的路程并且对于路程的各个位置将所述两个后轮的这些经过的路程相减。备选地，说明路程差的参量例如也可以在不知道自从所述参考点(直至相应的位置)经过的路程的情况下计算，其方法是例如增量的路程差仅仅对于当前行驶路段增量基于所述两个后轮经过的路程以该行驶路段增量计算并且该增量的路程差累加为至今的路程差。
优选地，表征在前进行驶中车辆纵轴线的定向的第一参量的计算值(具有与相应位置的配置关系地)存储在数据存储器中并且随后在倒车行驶中又将这些值由数据存储器读出并且用于前轮转向装置的控制。但是也可以想到的是，取而代之地例如在前进行驶期间对于不同位置确定所述其中一个后轮自从一个参考点经过的路程和所述另一个后轮自从相同的参考点经过的路程并且将这些路程值存储在数据存储器中并且在倒车行驶中才使用这些存储的路程值，以便那时才计算表征在前进行驶中车辆纵轴线的定向的第一参量的值。首先提到的可能性节省存储空间，因为在该情况下对于行驶路段的存储的位置不必存储用于两个车轮的路程值并且取而代之地存储表征定向的参量(例如路程差)的值。
按照本发明，对于在倒车行驶中走过的行驶路段的不同位置，根据所述其中一个后轮经过的路程和所述另一个后轮经过的路程在相应的位置分别确定表征定向的第二参量的值。根据所述两个后轮的经过的路程典型地相应地形成涉及前进行驶的第一参量和涉及倒车行驶的第二参量。第一参量例如是在前进行驶期间所述两个后轮自从一个参考点的路程差；涉及倒车行驶的第二参量例如是所述两个后轮自从相同的参考点在倒车行驶期间测量的路程差。沿前进方向经过的路程评估为正的，而沿后退方向经过的路程评估为负的，从而在确定对于倒车行驶的值时，相应路程的在倒车行驶中经过的部分相应地减小相应路程的相应在前进行驶中经过的部分(也就是说自从反向点又降低每个后轮的累加的路程)。自然也可以想到的是，沿前进方向经过的路程评估为负的，而沿后退方向经过的路程评估为正的。
表征在前进行驶中车辆纵轴线的定向的第一参量用作为用于表征在倒车行驶中车辆纵轴线的定向的第二参量的值的比较值：在倒车行驶期间对于行驶路段的不同位置分别比较在相应的位置表征在前进行驶中车辆纵轴线的定向的第一参量的值与在相同的位置表征在倒车行驶中车辆纵轴线的定向的第二参量的值；以及根据所述比较来控制前轮转向装置。例如可以确定第二与第一参量的正确位置的值的偏差，并且根据该偏差驱控前轮转向装置。基于计算的偏差可以如此匹配前轮转向装置，从而调节该偏差并且因此车辆在倒车行驶期间的定向遵循车辆在前进行驶期间的定向。
有利的是，通过表征定向的第一参量的之前存储的值的内插来确定在相应位置处表征定向的第一参量的用于比较的相应值。对此的背景在于，为了降低存储要求可以不对于行驶路段的所有可分辨的位置存储数值，而是因此优选仅仅对于一定的网格点位置存储数值。在倒车行驶中在相应当前位置处第一参量的值可以轻易地由在两个或更多个网格点位置处的第一参量的存储的值来内插。例如在两个网格点位置之间的任意中间位置处的值可以通过基于在所述两个网格点位置处的所述两个值的线性内插来确定。
本发明基于如下构思，即，基于所述两个后轮经过的路程能够给出关于车辆纵轴线的与位置有关的定向的结论；例如其方法是，确定后轮的与位置有关的路程差。在前进行驶方面关于车辆纵轴线的定向的信息那么可以用作对于倒车行驶的与位置有关的参考并且基于在该与位置有关的参考与在倒车行驶中描述定向的值之间的比较来实现调节。
由此可以在自动驶回时高度一致地自动跟踪之前沿前进方向手动行驶的轨迹曲线；亦即前进行驶的轨迹曲线和倒车行驶的轨迹曲线具有高度一致性。
如已经说明的那样，优选地，对于不同位置将表征在前进行驶中车辆纵轴线的定向的第一参量的值存储在数据存储器中，并且在倒车行驶期间将表征在前进行驶中车辆纵轴线的定向的第一参量的存储的值又从数据存储器读出以用于比较。优选地，在确定的位置处用于比较的值基于数据存储器中的值来内插。
此外优选地，表征在前进行驶中车辆纵轴线的定向的第一参量是说明所述两个后轮在前进行驶中路程的差的参量，而表征在倒车行驶中车辆纵轴线的定向的第二参量是说明所述两个后轮在倒车行驶中路程的差的参量。
在前进行驶期间，有利地对于不同位置确定其中一个后轮自从一个参考点经过的路程以及另一个后轮自从相同的参考点经过的路程。
在倒车行驶期间，在该情况下对于不同位置确定所述其中一个后轮自从相同的参考点经过的路程以及所述另一个后轮自从相同的参考点经过的路程。
在路程的确定中，相应地将沿前进方向经过的(子)路程评估为正的(或负的)而将沿后退方向经过的(子)路程评估为负的(或正的)。在倒车行驶期间确定相应经过的路程时，那么相应路程的沿后退方向经过的部分减少了相应在前进行驶中直至反向点所经过的路程。例如在前进行驶期间从一个参考点出发直至反向点为后轮胎测量了50米的路程或者对车轮传感器的相应数量的脉冲进行计数。如果车辆又驶回，那么该路程在倒车行驶期间又减少自从反向点经过的路程(例如在确定位置时为5米)，并且得出的路程(50米-5米＝45米)等于在倒车行驶期间在相应位置处的路程。如果例如经过的路程以车轮传感器的计数的脉冲数量的形式示出(亦即累加的脉冲相应于经过的路程)，那么例如在沿前进方向的前进行驶中随着确定出新的脉冲而相应地提高所计数的脉冲的数量，而在沿后退方向行驶中在反向点之后随着确定出新的脉冲而相应地降低所计数的脉冲的数量(或反之亦然)。
按照本发明的倒车辅助系统优选包括调节器，该调节器用于按照表征在前进行驶中车辆纵轴线的定向的第一参量来调节表征在倒车行驶中车辆纵轴线的定向的第二参量。
例如可以在倒车行驶中确定：所述两个后轮的路程差是否与在前进行驶中的同一个位置的路程差一致。假如不一致，那么所述两个路程差的区别例如与一个适合的因子(例如大约转向传动比的值)相乘，并且该结果用于控制转向，例如该结果作为校正值累加到预控制值上(或者由预控制器提供的理论转向角)，预控制器提供该预控制值。借助于调节器的这样的比例部分(P部分)可以校正在倒车行驶期间车轴的错误定向。
优选地，调节器也包括积分部分(I部分)。该积分部分用于在倒车行驶期间如果车辆脱离该轨迹曲线那么将车辆重新朝前进行驶的轨迹曲线的方向转向，从而车辆随后重新在该轨迹曲线上运动。
校正的车辆定向的品质对于倒车辅助系统的功能性是特别重要的。如果该品质例如在90°转弯的倒车行驶之后错误例如仅仅为1°，那么车辆的侧面位置在随后30米的进一步的直线倒车行驶路程之后相对于在先行驶位置偏移大约0.5米，这在狭窄处是不可接受的。
优选地，所述倒车辅助系统设置用于，确定所述两个后轮经过的路程，其方法是，检测通过设置在所述两个后轮上的车轮传感器触发的脉冲并且特别是按照所述两个后轮分开地计数。例如确定配置给其中一个后轮的车轮传感器的脉冲的数量以及配置给另一个后轮的传感器的脉冲的数量。在此对于后轮的每次车轮旋转通过相应的车轮传感器触发多个脉冲，例如每次旋转96个脉冲。自从参考点计数的脉冲数量于是相应于相应的车轮自从所述参考点经过的路程。脉冲可以通过与相应因子的相乘而换算为以米为单位的路程；但是优选省去这样的换算。
脉冲层面的分析处理能实现脉冲校正，其中，为路程测量确定无效的脉冲并且所述无效的脉冲例如在计数时不被考虑。
典型地同样即使在最大转向回转时内转弯后轮的速度(并且因此也就是内转弯后轮所经过的路程)也为外转弯后轮的速度(并且因此也就是外转弯后轮所经过的路程)的70％之上。
这表示：在小的速度值时，在其中一个后轮的传感器也触发了一个脉冲之前，实际上由另一个后轮的传感器不能接连触发两个(或甚至更多)脉冲。
因为脉冲的分析处理以确定的时间分辨率实现(例如每10毫秒)，所以这可能在较高速度的情况下发生，而不存在无效的脉冲。在较高的行驶速度的情况下例如可以在狭窄的转弯中发生：一个后轮以确定的时间间隔(例如10毫秒)触发两个脉冲，然而另一个后轮在该时间间隔中不输出脉冲。
该情况然而可以在非常低的速度的情况下出现，例如在制动为停止状态或也在起动时；在这些情况下，车轮的传感器传感轮的不利的位置同样可能导致多个脉冲。邻近于车辆的制动过程结束(例如在反向点中)或者邻近于出发之前可能发生的是，车辆完全短时地沿另一行驶方向运动，由此在不利的齿圈位置的情况下，由一个后轮传感器也许触发附加的新的脉冲(从而由一个后轮传感器触发了接连总共两个脉冲，而由另一个后轮传感器没有触发一个脉冲)。邻近于车辆的制动过程结束在反向点，例如一个车轮可能短时沿后退方向运动并且由此触发一个附加的脉冲。而且邻近于起动之前，如果一个车轮短时相反于起动方向运动，那么可能触发一个附加的脉冲。
特别是在倒车行驶开始之前这不利地起作用，因为一个多余的脉冲根据车轮传感器结构例如可能导致在确定路程差中的误差，该误差大约相应于关于车辆纵轴线的定向1°的误差。该误差随后对于在较长的倒车行驶路段中的调节将引起在横向位置中的显著误差。
那么有利的是，在低速的情况下监控所述两个后轮脉冲的在时间上的到达并且对其进行可信度测试，其中，例如一个车轮的新脉冲不被计数在内，直至相应另一个后轮提供一个脉冲。
优选地，倒车辅助系统为了确定无效的脉冲设置用于确定：在确定出由其中一个后轮的车轮传感器所触发的一个脉冲之前是否确定出由另一个后轮的车轮传感器所触发的多于一个脉冲。
倒车辅助系统因此优选如此设置，使得在确定了：在确定出由其中一个后轮的车轮传感器所触发的一个脉冲之前而确定出由另一个后轮的车轮传感器触发的多于一个脉冲的情况下，不对由所述另一个后轮的车轮传感器触发的超出于一个脉冲的一个或多个脉冲进行计数。
但是上述的对无效脉冲的确定和/或对无效脉冲的不计数优选仅仅在小数值的车辆速度的情况下实现；例如小于(或小于等于)小的正边界速度VG1(例如VG1在0.3公里/小时至1.2公里/小时的范围中)并且(在数值方面)大于(或大于等于)小的负边界速度VG2(例如VG1在-0.2公里/小时至-1.0公里/小时的范围中)的速度。相应小的速度的存在因此优选由该系统检测，并且仅仅在满足该速度条件的情况下发生错误脉冲的隐去(Ausblenden)。
为了在倒车行驶期间控制前轮转向装置(除了上述调节器的输出信号之外)可以应用关于在前进行驶期间方向盘转角的信息。
优选地，因此倒车辅助系统设置用于在前进行驶期间对于行驶路段的不同位置分别得知方向盘转角；并且基于此对于所述行驶路段的不同位置存储方向盘转角值；以及在倒车行驶期间基于存储的方向盘转角值控制前轮转向装置。
有利的是，不仅预控制机构设置用于在倒车行驶时基于存储的方向盘转角值来预控制前轮转向装置，而且如上所述的调节器设置用于按照表征在前进行驶中车辆纵轴线的定向的第一参量来调节表征在倒车行驶中车辆纵轴线的定向的第二参量。
在前进行驶的路程的各个位置处测量方向盘转角。有利的是，不将相应在一个确定位置处测量的方向盘转角值对于该位置存储在数据存储器中。取而代之地，优选作为用于行驶路段的相应位置的方向盘转角值将经延迟校正的方向盘转角值存储在数据存储器中。在相应位置处相应存储的延迟校正的方向盘转角值相应于在行驶路段的沿前进方向相对于相应位置较早的位置处的方向盘转角(或者至少基于该方向盘转角)。
由此可以考虑在方向盘转角的变化与前车轮的定向的引起的变化之间的延迟。
对于车辆的经过的轨迹曲线决定性的同样是转向的前车轮的定向。但是不直接测量车轮角，而是测量方向盘转角。所述两个转向的前车轮可以根据单辙模型综合为一个车轮。如果方向盘转角变化，但是那么具有一定时间延迟(Latenz)地实现该车轮的角的所引起的变化。该延迟典型地依赖于：何等强烈地程度转向，以及是转入还是转出。
在前进行驶的相应位置处(也就是网格点，前进行驶的数据存储在这些网格点处)优选不存储对于相应当前位置的相应当前测量的方向盘转角，而是优选存储如下这样的方向盘转角值，该方向盘转角值在时间上滞后了假设的延迟时间(亦即实现回顾在过去测量的方向盘转角值)。因此对于相应的位置(亦即对于相应的网格点，值存储在该相应的网格点处)存在经延迟校正的值，该经延迟校正的值在相应的位置反映轨迹曲线的实际走向。
在前进行驶期间优选周期地以确定的位移间隔或时间间隔(例如每20厘米行驶路段或者每0.25秒)或者例如也在转向角变化了多于一个预定值时，如下值：
-行驶路段的当前位置S；
-特别是经延迟校正的转向角；
-当前车辆速度；以及
-表征纵向方向的定向的第一参量的当前值(例如所述两个后轮的经过的路程的当前差)
存储在数据存储器中。数据优选存储在环存储器中。因此提供关于一定的经过的行驶路段距离例如最后100米的相应信息。
在倒车行驶中可以借助于前进行驶的相应位置(网格点)的存储的(以及如上所述的经延迟校正的)方向盘转角值的内插确定在倒车行驶的每个路程位置(那么也就是对于在前进行驶的网格点位置之间的位置)的方向盘转角值。前车轮的实际车轮角但是现在同样具有相对于方向盘转角的延迟，该延迟由于典型更小的行驶速度和不同的转向驱控(现在借助于转向马达而不是通过手动)一般不同于前进行驶阶段的延迟。通过倒车行驶速度可以由延迟确定如下路程间隔，对实际轨迹曲线负责的方向盘转角值在当前方向盘转角滞后了该路程间隔。为了调整预控制值优选不将内插的值用于当前倒车行驶位置，而是对于如下位置内插方向盘转角，该位置沿后退方向相对于当前倒车行驶位置前移了该路程间隔(亦即沿后退方向看进行预测)。
那么在倒车行驶期间在行驶路段的相应位置处，基于在沿后退方向相对于相应位置较晚的位置处的方向盘转角值(预)控制前轮转向装置。那么涉及具有相对于实际位置的位置前移的方向盘转角值的预测。特别是基于多个存储的方向盘转角值通过在沿后退方向相对于相应的位置较晚的位置处方向盘转角值的内插来相应确定对于相应位置的方向盘转角值。
与延迟校正无关地，在前进行驶与倒车行驶之间转向传动函数(Lenkübertragungsfunktion)的差还可以通过一个不变的因子来建模，该因子典型地为接近1。
相应地，将前轮转向装置的控制所基于的方向盘转角值在控制之前与一个因子相乘，该因子考虑到在前进行驶与倒车行驶之间转向传动的区别。在此优选地涉及一个在0.9至1.3之间的范围内的因子，例如一个在1.0至1.1之间的值。
应该指出，上述基于方向盘转角信息的控制及其有利的实施方案也可在没有对后轮经过的路程的上述分析处理的情况下应用。用于具有前轮转向装置的双辙机动车的相应的倒车辅助系统，所述倒车辅助系统用于在倒车行驶期间借助于机动车的至少自动转向沿后退方向驶回之前沿前进方向手动行驶的行驶路段，所述倒车辅助系统设置用于：在前进行驶期间对于行驶路段的不同位置分别得知方向盘转角，并且基于此存储用于行驶路段的不同位置的方向盘转角值，并且在倒车行驶期间基于存储的方向盘转角值控制前轮转向装置。
优选地，在前进行驶期间对于行驶路段的不同位置分别得知车辆速度(例如通过经由车辆数据总线由另一控制装置接收相应值)并且将其存储，如这已经在之前阐明的那样。倒车辅助系统优选设置用于，按照理论纵向速度在驶回期间自动调节车辆的纵向速度。为此例如设有纵向速度调节器，其中应用理论速度作为指令参量。在倒车行驶期间在各个位置处按照在前进行驶期间在相应位置处存储的车辆速度设置相应理论速度的数值，只要相应额定速度的数值小于速度边界值(例如-3公里/小时)的数值，并且否则在相应的位置处按照相应理论速度的数值设置速度边界值的数值。速度边界值例如处于-1公里/小时至-10公里/小时的范围中(负值在此相应于沿后退方向的速度)。
倒车行驶速度于是可以按照对于驾驶员舒适的值(例如-3公里/小时)自动调节，因为驾驶员在前进行驶中以小于+3公里/小时的速度向前行驶。在这样的子路段中那么相应地降低倒车行驶速度、特别是也短时停止，以便可以考虑在向前行驶期间原地(imStand)的转向。
在数据存储器中存储的速度值那么可以用于，在倒车行驶中在相同的位置处倒车行驶速度不超过前进行驶的相应速度值。由经调节的倒车行驶速度也可以确定为了对在车辆后方的测量到的对象作出反应所需要的停止距离。
有利的是，倒车辅助系统应用环境传感装置特别是基于超声波的距离系统的环境信息：如果在倒车行驶中在车辆之后由环境传感装置探测到障碍物，此时存在碰撞的危险(例如在低于确定的最小距离的情况下)，那么车辆自动制动并且在该障碍物之前保持安全距离。而且在车辆在倒车行驶中由具有前进行驶的存储的数据的行驶路段区域驶出之前，优选将车辆制动。
在整个驶回期间驾驶员优选可以过调(übersteuern)制动器、车辆驱动装置以及横向引导装置(转向装置)。在过强地手动干预到转向装置中的情况下关断辅助功能，同样在离开倒挡时关断辅助功能。
第二方面涉及一种用于具有前轮转向装置的双辙机动车在倒车行驶期间借助于机动车的至少自动转向沿后退方向驶回之前沿前进方向手动行驶的行驶路段的方法。
对于在前进行驶中走过的行驶路段的不同位置根据其中一个后轮在前进行驶中经过的路程和另一个后轮在前进行驶中经过的路程在相应的位置处分别确定表征在前进行驶中车辆纵轴线的定向的第一参量的值。此外，对于在倒车行驶中走过的行驶路段的不同位置根据所述其中一个后轮经过的路程和所述另一个后轮经过的路程在相应的位置处分别确定表征在倒车行驶中车辆纵轴线的定向的第二参量的值。此外在倒车行驶期间对于行驶路段的不同位置分别比较在相应的位置处表征在前进行驶中车辆纵轴线的定向的第一参量的值与在相同的位置处表征在倒车行驶中车辆纵轴线的定向的第二参量的值；以及根据该比较来控制前轮转向装置。
根据本发明的第一方面的用于按照本发明的倒车辅助系统的上述实施方式以相应的方式也适用于根据本发明的第二方面的按照本发明的方法。按照本发明的方法的在此处没有明确描述的有利实施例相应于按照本发明的倒车辅助系统的所述的有利的实施例。
附图说明
以下参照附图根据一个实施例描述本发明。图中：
图1示出两个后轮L和R的示例性的经过的路程；
图2示出一个按照本发明的倒车辅助系统的转向控制的实施例；
图3示出根据一个例子在倒车行驶中的延迟校正；以及
图4示出用于确定路程差dSRL的一个实施例的方框图。
具体实施方式
图1示出了在前进行驶中驶过右转弯和随后沿后退方向倒车行驶时两个后轮R和L的示例性的经过的路程。所述两个后轮R和L的经过的路程作为实线示出；虚线相应于后轮轴的中心的轨迹曲线。在路程位置S0＝0假定右后轮经过的路程SR、左后轮L经过的路程SL以及右后轮R与左后轮L经过的路程的路程差dSRL＝SR-SL为零。路程位置S0在此相应于参考点，经过的路程参照该参考点(也就是说由参考点S0开始测量经过的路程)。在沿前进方向走过右转弯时左后轮L比右后轮R经过更大的路程。在沿前进方向路程位置S1产生负的路程差dSRL＝SR-SL。在反向位置S2，路程差dSRL＝SR-SL的数值还继续增大。
在反向位置S2之后，沿后退方向附加经过的路程部分(亦即附加于沿前进方向直至反向位置S2经过的路程)在确定整个(自从参考点S0)经过的路程SR和SL中负地计算。如果相应车轮R或L的路程以相应车轮R或L的车轮传感器的确定的脉冲的数量的形式测量，那么用于确定数量的相应计数器在确定前进行驶中的脉冲时(亦即直至反向点S2)向上计数，而在在确定倒车行驶中的脉冲时(亦即自从反向点S2)向下计数。
假如在前进行驶中的转向角等于在倒车行驶中的转向角，那么在倒车行驶中在位置S3＝S1处的路程差dSRL＝SR-SL等于在前进行驶中在位置S1处的路程差dSRL。
但是假如在倒车行驶中的转向角相对于在前进行驶中的转向角具有误差，在前进行驶的位置S1处与倒车行驶的位置S3＝S1的路程差是不同的。这是在图1中的情况。在此，在倒车行驶中转向角的数值相比于前进行驶过小，从而倒车行驶在位置S3＝S1的路程差dSRL＝SR-SL不同于前进行驶在位置S1的路程差dSRL。
在前进行驶在当前位置(例如S1)处的路程差dSRL与倒车行驶在相同位置(例如S3＝S1)处的路程差dSRL之间的误差信号可以用于调节。
图2示出了用于按照本发明的倒车辅助系统的转向控制的一个实施例。转向控制的下述方框中的多个、特别是路程差dSRL的计算、内插以及调节器优选以软件实现。
转向控制包括方框1，该方框用于基于左车轮的车轮传感器的脉冲的计数器读数NL以及右车轮的车轮传感器的脉冲的计数器读数NR计算后轮路程的路程差dSRL。计数器读数NL以及NR描述相应的车轮传感器的所计数的脉冲的数量。计算的路程差dSRL根据开关位置或者馈入到求差方框3中或者馈入到环存储器方框2中。
在前进行驶(开关位置a)的情况下，将当前计算的路程差dSRL对于确定的行驶路段位置S(例如每20厘米行驶路段)周期性地在环存储器方框2中依照所属的路段位置S进行存储。
在倒车行驶(开关位置b)的情况下，将当前计算的路程差dSRL作为在相应当前行驶路段位置S路程差的实际值dSRL,ist与在相应当前行驶路段位置S路程差的理论值dSRL,soll相比较。
在倒车行驶中，优选通过基于路程差dSRL的存储的值内插在相应当前行驶路段位置S的值产生在相应当前行驶路段位置S路程差的理论值dSRL,soll，因为仅仅对于确定的网格点位置而不是对于所有行驶路段位置在环存储器方框2中存储有数值。为此必要的内插器6在图2中处于存储器方框2之后。
在倒车行驶的情况下确定：所述两个后轮在倒车行驶时的当前路程差dSRL,ist是否与在前进行驶中在同一个行驶路段位置S处的路程差dSRL,soll一致。为此在方框3中确定在前进行驶的路程差dSRL,soll的内插值与路程差的当前值dSRL,ist之间的区别或误差E＝dSRL.soll-dSRL,ist。误差E与适合的因子P(优选大约为转向传动比)相乘；这相当于调节器的比例部分。借助于调节器的比例部分校正在倒车行驶期间车辆纵轴线的错误定向。调节器的比例部分的信号与再下面讨论的预控制器的输出信号在方框4中相加。此外设有积分器I，该积分器确定在行驶路段上路程差的误差E的积分值，以便在倒车行驶中在离开前进行驶的轨迹曲线时又将车辆转向前进行驶的轨迹曲线的方向。
通过调节器的比例部分的信号、调节器的积分部分的信号以及预控制器的信号的叠加产生转向信号LW，该转向信号用于在倒车行驶时控制电动助力转向装置(EPS-electricpowersteering)的马达，从而车辆在倒车行驶时在没有驾驶员干预的情况下自动地控制转向。转向信号LW例如是用于EPS的转向角预定值。代替转向角信号作为用于EPS的转向信号，例如也可以将马达力矩预定值用作为用于EPS的转向信号，该转向信号预定用于EPS的电机的要调节的马达力矩。在该情况下例如设有另一方框，特别是另一调节器，该另一调节器将转向角预定值变换为适合的马达力矩预定值。
对于在倒车行驶期间的预控制，此外，在前进行驶中周期性地将转向角LWist在延迟校正之后与行驶路段位置S的相应值保存在环存储器方框10中。为了简化本发明的阐述，将环存储器方框2和10表示为不同的方框。但是优选地应用一个共同的环存储器11，在该共同的环存储器中在前进行驶中周期性地分别存储行驶路段S的值、经延迟校正的转向角、行驶速度v以及当前路程差dSRL。
不是对于当前位置S存储当前测量的转向角值LWist，而是存储经延迟校正的方向盘转角值，其中，在当前位置处的该存储的经延迟校正的方向盘转角值相应于在行驶路段的沿前进方向相比于相应位置较早的位置处的方向盘转角。为了延迟校正设有延迟方框11，该延迟方框进行当前转向角值LWist的相应的延迟。由此可以考虑在转向角值LWist的变化与前车轮的定向的引起的变化之间的时间延迟。在存储在先行驶数据的位置S处于是不存储当前测量的转向角LWist而是存储过去了当前延迟时间的转向角LWist。延迟方框11的延迟优选是可变的并且例如与何等强烈地转向或者是转入还是转出有关。
在倒车行驶中，借助于在内插器13中的内插、特别是通过线性内插经由存储的转向角值确定转向角LWsoll的值，该其用作对于当前位置S的预控制值。但是前车轮的实际车轮角现在同样具有相对于如下方向盘转角的延迟，该延迟由于典型较小的行驶速度和不同的转向驱控(现在借助于转向马达而不是通过手动)一般不与前进行驶阶段的延迟相同。为了调节预控制值优选在当前倒车行驶位置处不应用内插值，而是内插一个如下位置的方向盘转角，该位置沿后退方向相对于当前倒车行驶位置S前移了相应于后退阶段的延迟的行驶路段。
产生的转向角值LWsoll在方框12中与接近1的因子相乘，该因子补偿在前进行驶与倒车行驶之间转向传动函数的区别。
在倒车行驶中该延迟校正在图3中借助一个例子示意地示出。各水平线相应于行驶路段在前进行驶和倒车行驶中的位置值S。在网格点位置Si和Si+1进行转向角值的存储(在此然而沿前进方向借助于延迟方框11延迟校正)。假定，车辆在倒车行驶中当前位于在位置Sakt。假如在当前位置Sakt在倒车行驶中作为预控制值LWsoll应用这样的值，该值等于在前进行驶的相同位置处内插的转向角值，那么产生如下问题，即对于车辆定向重要的车轮角在延迟时间dTR之后才被调节。但是在该延迟时间dTR中车辆已经继续行驶了路程dSR＝v·dTR。在往返行驶的定向重要的位置之间因此总是产生该差。为了补偿该效应可以将用于内插的行驶路段位置正好提前该路程dSR。那么对于当前位置Sakt应用预控制值LWsoll，该预控制值内插在沿后退方向相对于当前位置Sakt较晚的位置Sakt*处(亦即在沿前进方向相对于当前位置Sakt较早的位置Sakt*处)。
在图4中示出了用于在方框1中基于左车轮的车轮传感器的脉冲的计数器读数NL以及右车轮的车轮传感器的脉冲的计数器读数NR计算后轮路程的路程差dSRL的一个实施例。计数器信号NL以及NR例如是所述两个车轮传感器的脉冲的计数器信号，该计数器信号由行驶动态控制装置确定并且通过车辆总线传输给倒车辅助系统的控制装置。在此例如涉及16位信号，该信号在溢出之后又跳回到值0。在方框21和22中确定每个时间间隔(例如每10毫秒)计数器读数NL的变化dNL或者计数器读数NR的变化dNR。在低速的情况下，该变化dNL或者dNR典型地为0或1。计数器读数的变化值dNL、dNR在方框23或24中累加。在此，根据在前进行驶中行车方向信号R在方框23或24中将相应的值dNL、dNR添加至当前计数器读数SL、SR并且在倒车行驶中在方框23或24中将相应的值dNL、dNR从当前计数器读数SL、SR减去。
计数器读数SL、SR相应于左或右后轮的经过的路程。计数器读数SL、SR例如在发动机起动时设置为零，从而经过的路程例如参照在发动机起动时的参考点。计数器23和24优选作为无符号的32位计数器以软件实现并且可以在路径增量为例如2.7厘米的情况下典型地本身不溢出。考虑在计数器读数NL和NR中可能的溢出。
此外设有可信度测试方框25，该可信度测试方框确定车轮传感器的无效的脉冲，并且使得该无效的脉冲在计数时在方框23或24中不被考虑。可信度测试方框25仅仅在低数值的车辆速度的情况下有效并且于是可以在一个或多个无效脉冲的情况下禁止在方框23或24中的计数；例如在小于(或小于等于)小的正边界速度VG1(例如VG1处于0.3公里/小时至1.2公里/小时的范围中)以及(在数值方面)大于(或大于等于)小的负边界速度VG2(例如VG1处于-0.2公里/小时至-1.0公里/小时的范围中)的速度的情况下。因此在可信度测试方框25中也分析处理车辆速度v。在存在具有小的数值的速度(这在较高的行驶速度的情况下可能出现)的背景下例如在狭窄的(eng)转弯可能出现的是，在固定的时间间隔(例如10毫秒)中其中一个车轮传感器提供两个脉冲，而另一车轮传感器不输出脉冲。然而在该情况下不存在无效的脉冲。在比例如+/-1公里/小时更高的速度的情况下典型地不再出现无效的脉冲。
此外，在方框25中借助行驶方向信号R检测是否发生行驶方向改变。对此的背景在于，在行驶方向改变时绝对有2个脉冲接连由其中一个车轮传感器提供，而另一车轮传感器不提供脉冲，并且在此不存在无效的脉冲。其中一个脉冲源自前进行驶而另一脉冲源自倒车行驶。在该情况下，其中一个后轮的两个脉冲应在计数器23或24中计数。在行驶方向改变时将方框25复位，从而该方框忘记可能之前在前进行驶中已经确定过一个脉冲；在倒车行驶中的紧接着的脉冲因此不被识别为无效的脉冲。
借助值dNL、dNR在方框25中确定：在探测到由其中一个后轮的车轮传感器所触发的一个脉冲之前是否探测到由另一个后轮的车轮传感器所触发的多于一个脉冲。假如在可信度测试方框25中确定了：在探测到由其中一个后轮的车轮传感器所触发的一个脉冲之前而探测到由另一个后轮的车轮传感器所触发的多于一个脉冲，那么在方框23或24中不对由所述另一个后轮的车轮传感器所触发的超出于一个脉冲的一个或多个脉冲一同进行计数。为了在方框23或24中禁止考虑相应于无效的脉冲的值dNL或dNR，那么在该情况下将误差信号ErL(假如左车轮传感器的一个或多个脉冲是无效的)或误差信号ErR(假如右车轮传感器的一个或多个脉冲是无效的)设置为1，所述误差信号由方框23或24询问。
相应的行驶路段位置S(如在图4中所示)优选确定为所述两个确定的后轮位移SR、SL的算术平均值，亦即S＝(SR+SL)/2。
Claims (18)
1.用于具有前轮转向装置的双辙机动车的倒车辅助系统，所述倒车辅助系统用于在倒车行驶期间借助于机动车的至少自动转向沿后退方向驶回之前沿前进方向手动行驶的行驶路段，所述倒车辅助系统设置用于：
-对于在前进行驶中走过的行驶路段的不同位置(S)，根据其中一个后轮(R)在前进行驶中经过的路程(SR)和另一个后轮(L)在前进行驶中经过的路程(SL)在相应的位置(S)处分别确定表征在前进行驶中车辆纵轴线的定向的第一参量的值；
-对于在倒车行驶中走过的行驶路段的不同位置(S)，根据所述其中一个后轮(R)经过的路程(SR)和所述另一个后轮(L)经过的路程(SL)在相应的位置分别确定表征在倒车行驶中车辆纵轴线的定向的第二参量的值；
-在倒车行驶期间对于行驶路段的不同位置(S)分别比较：
-在相应的位置(S)处表征在前进行驶中车辆纵轴线的定向的第一参量(dSRL,soll)的值与
-在相同的位置处表征在倒车行驶中车辆纵轴线的定向的第二参量(dSRL,ist)的值；以及
-根据所述比较来控制前轮转向装置。
2.根据权利要求1所述的倒车辅助系统，其中，所述倒车辅助系统设置用于，
-在前进行驶期间对于不同的位置(S)在数据存储器(2、11)中存储表征在前进行驶中车辆纵轴线的定向的第一参量的值；以及
-在倒车行驶期间将存储的表征在前进行驶中车辆纵轴线的定向的第一参量的值又从数据存储器(2、11)读出。
3.根据上述权利要求之一所述的倒车辅助系统，其中，
-表征在前进行驶中车辆纵轴线的定向的第一参量是说明在前进行驶中所述两个后轮(R、L)的路程(SR、SL)的差的参量；以及
-表征在倒车行驶中车辆纵轴线的定向的第二参量是说明在倒车行驶中所述两个后轮(R、L)的路程(SR、SL)的差的参量。
4.根据上述权利要求之一所述的倒车辅助系统，其中，所述倒车辅助系统设置用于，
-在前进行驶期间对于不同的位置确定其中一个后轮(R)的自从一个参考点经过的路程(SR)以及另一个后轮(L)自从相同的参考点经过的路程(SL)；
-在倒车行驶期间对于不同位置确定所述其中一个后轮(R)自从相同的参考点经过的路程(SR)以及所述另一个后轮(L)自从相同的参考点经过的路程(SL)，其中，将沿前进方向经过的路程部段定为正值或负值，而沿后退方向经过的路程部段相应定为负值或正值。
5.根据上述权利要求之一所述的倒车辅助系统，所述倒车辅助系统包括调节器(P、I)，该调节器用于按照表征在前进行驶中车辆纵轴线的定向的第一参量(dSRL,soll)来调节表征在倒车行驶中车辆纵轴线的定向的第二参量(dSRL,ist)。
6.根据权利要求5所述的倒车辅助系统，其中，所述调节器包括积分部分(I)。
7.根据上述权利要求之一所述的倒车辅助系统，其中，所述倒车辅助系统设置用于，通过脉冲的检测、特别是通过按照所述两个后轮(R、L)对脉冲的分开计数来确定所述两个后轮(R、L)经过的路程(dNR、dNL)，所述脉冲通过设置在所述两个后轮上的车轮传感器触发。
8.根据权利要求7所述的倒车辅助系统，其中，所述倒车辅助系统设置用于确定无效的脉冲。
9.根据权利要求8所述的倒车辅助系统，其中，所述倒车辅助系统设置用于按照所述两个后轮(R、L)分开地对脉冲进行计数，并且在计数时不考虑无效的脉冲。
10.根据权利要求8或9所述的倒车辅助系统，其中，为了确定无效的脉冲，所述倒车辅助系统设置用于确定：在确定出由其中一个后轮(L、R)的车轮传感器所触发的一个脉冲之前是否确定出由另一个后轮(R、L)的车轮传感器所触发的多于一个脉冲。
11.根据权利要求10所述的倒车辅助系统，其中，所述倒车辅助系统设置用于，当确定了在确定出由所述其中一个后轮(L、R)的车轮传感器所触发的一个脉冲之前而确定出由所述另一个后轮(R、L)的车轮传感器所触发的多于一个脉冲的情况下，将由所述另一个后轮(R、L)的车轮传感器所触发的超出于所述一个脉冲的一个或多个脉冲评估为无效的脉冲。
12.根据上述权利要求之一所述的倒车辅助系统，其中，所述倒车辅助系统设置用于，
-在前进行驶期间对于所述行驶路段的不同位置分别得知方向盘转角(LWist)；
-基于此对于所述行驶路段的不同位置存储方向盘转角值；以及
-在倒车行驶期间基于所存储的方向盘转角值控制所述前轮转向装置。
13.根据权利要求12所述的倒车辅助系统，其中，所述倒车辅助系统包括：
-调节器(P、I)，所述调节器用于按照表征在前进行驶中车辆纵轴线的定向的第一参量(dSRL,soll)来调节表征在倒车行驶中车辆纵轴线的定向的第二参量(dSRL,ist)；以及
-预控制机构(11、10、12)，用于在倒车行驶时基于存储的方向盘转角值来预控制前轮转向装置。
14.根据权利要求12至13之一所述的倒车辅助系统，其中，所述倒车辅助系统设置用于：
-作为对于所述行驶路段的不同位置(S)的方向盘转角值存储经延迟校正的方向盘转角值，其中，在所述相应位置(S)处相应的存储的经延迟校正的方向盘转角值相应于在所述行驶路段的沿前进方向相对于所述相应位置较早的位置处的方向盘转角或者基于该方向盘转角。
15.根据权利要求12至14之一所述的倒车辅助系统，其中，所述倒车辅助系统设置用于：
-在倒车行驶期间在所述行驶路段的相应位置处，基于在沿后退方向相对于相应的位置较晚的位置处的方向盘转角值控制所述前轮转向装置；以及
-该方向盘转角值特别是基于多个存储的方向盘转角值通过在沿后退方向相对于相应位置(Sakt)较晚的位置(Sakt*)处内插方向盘转角值来相应确定。
16.根据上述权利要求之一所述的倒车辅助系统，其中，所述倒车辅助系统设置用于，将前轮转向装置的控制所基于的方向盘转角值(LWsoll)在控制之前与一个因子、特别是与在0.9至1.3之间的范围内的因子相乘，该因子考虑到在前进行驶与倒车行驶之间转向传动的区别。
17.根据上述权利要求之一所述的倒车辅助系统，其中，所述倒车辅助系统设置用于：
-在前进行驶期间对于行驶路段的不同位置(S)分别得知车辆速度并且将其存储在数据存储器中；
-按照理论纵向速度在驶回期间自动调整车辆的纵向速度；以及
-在倒车行驶期间在所述行驶路段的各个位置处按照在相应的位置处所存储的车辆速度设置相应的额定速度的数值，只要相应额定速度的数值小于速度边界值的数值，并且否则在相应的位置处按照速度边界值的数值设置相应额定速度的数值。
18.用于具有前轮转向装置的双辙机动车在倒车行驶期间借助于机动车的至少自动转向沿后退方向驶回之前沿前进方向手动行驶的行驶路段的方法，所述方法包括如下步骤：
-对于在前进行驶中走过的行驶路段的不同位置(S)根据其中一个后轮在前进行驶中经过的路程(SR)和另一个后轮在前进行驶中经过的路程(SL)在相应的位置处分别确定表征在前进行驶中车辆纵轴线的定向的第一参量的值；
-对于在倒车行驶中走过的行驶路段的不同位置根据所述其中一个后轮经过的路程(SR)和所述另一个后轮经过的路程(SL)在相应的位置处分别确定表征在倒车行驶中车辆纵轴线的定向的第二参量的值；
-在倒车行驶期间对于行驶路段的不同位置分别比较：
-在相应的位置处表征在前进行驶中车辆纵轴线的定向的第一参量(dSRL,soll)的值与
-在相同的位置处表征在倒车行驶中车辆纵轴线的定向的第二参量(dSRL,ist)的值；以及
-根据所述比较来控制前轮转向装置。
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