CN105365817A - 影响车辆的运动动力学的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种使用至少一个主动运动动力学控制装置影响车辆的运动动力学的方法，其中通过至少一个环境传感器确定在车辆的行驶方向上可能存在的障碍物，确定由于确定的障碍物导致的车辆的驾驶员发起防撞操作的可能性，以及在防撞操作之前根据确定的可能性设置运动动力学控制装置的特定的行为。

Description

影响车辆的运动动力学的方法和装置

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的影响车辆的运动动力学的方法以及涉及一种影响车辆的运动动力学的装置。

目前的车辆具有大量主动运动动力学控制装置以便在行驶过程中辅助车辆的驾驶员，以及以便通常改善车辆的乘员的安全性也改善车辆的乘员的舒适性。例如，作用于车辆的制动器的电子稳定程序(ESP)和主动制动助力器是已知的。此外，在转向系统领域内，机电动力转向系统(EPAS)抑或主动前桥转向系统(AFS[主动前轮转向系统])是已知的。对于车轮悬挂，例如半主动的和以无级变速的方式控制的阻尼系统(CCD)、主动弹簧系统、主动轧制系统、可切换的稳定器和依赖负载的行驶水平控制系统的使用是已知的。另外，内燃发动机、电动机、电子差速器、扭矩矢量差速器、主动离合器以及自动和双级离合器变速器用于传动系的范围内，凭借它们还可以主动地影响车辆的运动动力学。

通常以这样的方式调节以上通过举例的方式提到的系统：它们在驾驶舒适性和运动动力学之间提供良好的折中。另外，目前大多数的这些系统能够使它们自身适应特定的驾驶情况(自适应系统)。例如，如果车辆的驾驶员执行紧急制动操作，CCD系统的行为可以被自动设置为更紧急阻尼以便实现可能的最短的制动距离——以驾驶的舒适性为代价。同样地，例如如果驾驶员进行突然的避障操作，也就是突然改变车道，CCD系统的行为可以以同样的方式被设置为“紧急”，以便以这样的方式在该特定的驾驶操作期间实现车辆在道路上的较好的位置，这也是以驾驶舒适性为代价的。

另外，以上所述的大多数的系统具有干预阈值。这就是说当测量的或计算的值超出预定的阈值时发生干预。这些阈值的水平是系统的极度过早的干预和系统预期的辅助之间的折中。

另外，车辆的驾驶员可以停用以上的一些系统例如ESP，或者它的设置是可变的，例如CCD系统的阻尼的硬(有动感的)或软(舒适的)驱动或者使用主动车轮悬挂系统增加/或降低车身的离地距离。

例如，如果车辆的驾驶员开始防撞操作，例如紧急制动操作或突然的避障操作，如上所述可能是这样的情况：主动运动动力学控制装置未处于执行相应操作的最佳状态。另外，在已知的自适应系统中，首先特定的驾驶操作的检测是必需的，其在各自的系统的行为可以适应驾驶操作之前花费时间。

DE102009047360A1公开了一种当超出预定阈值时使用控制车辆的姿态角和/或横摆率并触发自动驱动操作的车辆控制器来影响在避障操作过程中的车辆的横向动力学的方法。在这样的情况下，相对于障碍物监测驾驶情况并且取决于情况的分类进行不同的干预。

DE10118707A1公开了一种阻止机动车辆碰撞的方法，其中使用车辆特定的定位系统检测车辆前方的障碍物，由定位数据确定碰撞可能性，以及根据碰撞可能性干预初步措施例如制动系统的预加应力，以便加速可能的更晚发起的车辆的制动。

DE102005003274A1说明了一种当车辆在碰撞前采取避障措施时用于避免或降低碰撞的结果的方法和装置。通过环境传感器检测障碍物以及确定关于障碍物的数据。另外，基于障碍物的数据和关于车辆的数据确定有助于辅助避障过程的车辆的减速，以及相应地使车辆减速。

此外，DE102011054340A1公开了一种为可能与第二车辆碰撞的第一车辆提供最佳防撞路径的系统和方法。第一车辆获得了用于制动和用于防撞操作的转向的适当的变量。

DE102011054344A1提供了使用组合的自动制动和转向的车辆防撞和警告系统。

WO2005/080133A1公开了一种当障碍物接近时具有转向系统和制动系统以及辅助由车辆驾驶员发起的避障操作的车辆的事故躲避系统。为此目的，该系统确定最佳避障轨道和/或自动紧急制动过程。

此外，日本公告JP03113514A说明了一种用于包含动力转向系统的自推进车辆的驱动控制装置。

JP07242164A公开了一种车辆的自动制动装置。

针对该背景技术，本发明以使车辆的运动动力学行为在车辆由于障碍物进行防撞操作的情况下最佳化为基础。改进的运动动力学行为意在避免与障碍物可能的碰撞。

通过具有权利要求1的特征的方法和通过具有权利要求7的特征的装置实现此目标。本发明的进一步特别有利的改进由从属权利要求公开。

应当注意的是以下说明书中分别详细说明的特征可以以任何技术上适当的方式彼此结合并进一步公开本发明的改进。

根据本发明，在使用至少一个主动运动动力学控制装置影响车辆的运动动力学的方法中，通过至少一个环境传感器例如光学传感器、超声波传感器或雷达传感器确定在车辆的行驶方向上可能存在的障碍物，例如固定的物体或其它车辆。然后以使用环境传感器确定的数据为基础确定由于确定的障碍物导致的车辆的驾驶员发起防撞操作的可能性。根据该可能性在实际的防撞操作之前设置运动动力学控制装置的具体行为。因此，车辆的运动动力学行为尤其可以在由于障碍物的车辆进行防撞操作的情况下可以最佳化。由于改进的运动动力学行为，与障碍物可能的碰撞将比如果运动动力学控制单元的行为没有改变时更有可能避免。由于在发起防撞操作之前已经进行了根据本发明的该改变，而不是仅在已经检测到这样的操作后才进行该改变，车辆的最佳驾驶行为从一开始并在整个防撞操作过程中就已经获得。

根据本发明的改进的一个优势，根据车辆与障碍物碰撞的可能性确定由于确定的障碍物导致的车辆驾驶员发起防撞操作的可能性。例如，可以从车辆与障碍物的距离和接近速度确定与障碍物的碰撞可能性。如果车辆与障碍物的碰撞可能性非常高，那么很可能车辆的驾驶员将通过例如执行突然的转向操作和/或紧急制动操作来发起防撞操作。因此，可以例如通过车辆与障碍物的碰撞可能性超出特定的阈值这样的事实来获得发起防撞操作的可能性。在这样的情况下，根据本发明已经进行了有关运动动力学控制装置的事先准备好的测量，也就是说运动动力学控制装置可以设置为达到带来更好的防撞操作的车辆的运动动力学行为的效果，也就是说甚至在防撞操作之前执行。根据本发明，仅当障碍物存在时使用运动动力学控制装置改变车辆的运动动力学行为。

在本发明的意义内，根据本发明的一个有利改进，防撞操作包含避障操作和制动操作二者。因而，在两种情况下都可以提高车辆的运动动力学行为。根据本发明有利的是这两种操作之间的特定的差别是不必要的。

本发明的进一步有利的改进提供了如果由于确定的障碍物导致的车辆的驾驶员发起防撞操作的可能性超出预先定义的阈值，则可以设置在车辆的行为范围内的运动动力学控制装置的行为在就运动动力学而言是更有反应性的车辆行为的方向内改变，就运动动力学而言，运动动力学控制装置的行为是稳定的但就车辆行为而言是很少有反应性的(“舒适的”行为)，车辆的行为事实上缺少稳定性但就运动动力学而言更具有反应性为(“有动感的”行为)。因而，车辆在突然避障操作的情况下在横向方向可以更快速地加速，以及在紧急制动操作的情况下可以更快速地减速。

根据本发明进一步有利的改进，如果由于确定的障碍物导致的车辆的驾驶员发起防撞操作的可能性超出预先定义的阈值，则运动动力学控制装置的干预阈值降低，从该干预阈值开始，运动动力学控制装置参与车辆的驾驶行为。这就确保了运动动力学控制装置在防撞操作过程中尽可能早地参与车辆的驾驶行为，因此车辆可以以可控的方式对突然的加速——例如在转向、线性加速或减速过程中——作出反应。

本发明的又一有利改进提供了如果驾驶员已经停用运动动力学控制装置，如果由于确定的障碍物导致的车辆的驾驶员发起防撞操作的可能性超出预先定义的阈值，则启用所述运动动力学控制装置。这样总是可以确保车辆可以进行可控的防撞操作。

根据本发明的另一方面，一种装置包含至少一个用于影响车辆的运动动力学的主动运动动力学控制装置、至少一个用于确定在车辆的行驶方向可能存在的障碍物例如固定的物体或另一车辆的环境传感器——例如光学传感器或雷达传感器，以及用于执行如上所述的由其中一个改进所要求的方法的控制单元。

根据本发明，主动运动动力学控制装置被理解为是车辆内的系统，凭借它在行驶过程中可以主动影响车辆的运动动力学，例如电子稳定程序(ESP)、主动制动助力器、机电动力转向系统(EPAS)、主动前桥转向系统(AFS[主动前轮转向系统])、半主动的和以无级变速的方式控制的车轮悬挂阻尼系统(CCD)、主动车轮悬挂弹簧系统、主动轧制系统、可切换的稳定器和依赖负载的驾驶水平控制系统。此外，也可以用内燃发的机、电动机、电子差速器、扭矩矢量差速器、主动离合器以及自动和双级离合器变速器主动影响行驶过程中的车辆的运动动力学。

在以下不被理解为是限制方式的本发明的示例性实施例的说明中可以发现本发明的进一步的特征和优势。

示例性车辆配备有用于检测在它的相对接近的环境中的物体的环境传感器。这样的传感器包含例如雷达传感器、超声波传感器或激光雷达传感器以及照相机、红外照相机或主动红外照相机，也就是说具有红外光源的红外照相机。可以在车辆的前面区域设置一个或多个这些传感器以便它们在车辆的行驶方向进行检测。同样地，还可以在车辆上设置在车辆的行驶方向进行检测的实体立镜操作的传感器。为了检测车辆的相对接近的环境，另外还可以想到的是使用，除了上述传感器之外或替代上述传感器，在两个或更多个位于车辆附近的车辆之间传输数据的无线电传感器(车辆至车辆通信)或另外使用车辆基础设施通信，其中车辆彼此不直接通信而是与中心的固定数据传输点的中间连接通信。

车辆还配备一个或多个上面已经提到的用于影响车辆的运动动力学的运动动力学控制装置以及配备用于执行根据本发明的方法的控制装置。

那么如果车辆接近障碍物——例如固定的物体或另一车辆，其中障碍物位于车辆的行驶方向上而且车辆正以比障碍物高的速度行驶，则环境传感器或车辆上设置的传感器检测和确定车辆前方的障碍物。取决于接近的速度和车辆与障碍物的距离，控制装置确定碰撞可能性。假设碰撞可能性已经很高。这种情况下，车辆的驾驶员将发起防撞操作是非常有可能的，例如突然的避障操作和/或紧急制动操作。因而控制装置以这样的方式设置车辆的运动动力学控制装置：它们对这样的防撞操作展现出最佳的行为，以便在这样的情况下也可能辅助驾驶员。

特别地，在即将发生的防撞操作的情况下，可以进行下面的关于运动动力学控制装置的设置：

a)制动：

-如果驾驶员已经停用ESP，则启用它，

-以这样的方式改变ESP的设置：它给防撞操作的执行提供较大的支持或最大的支持；

-降低ESP干预阈值以便带来较早的支持，和/或

-如果ESP需要制动压力的增加，则给制动器预加应力以便给制动系统带来更快的反应。

b)转向：

-通过EPAS增加转向辅助，因此驾驶员的更快的转向是有可能的，

-如果驾驶员已经停用该辅助，则启用EPAS的转向不足/转向过度辅助，

-降低EPAS转向不足/转向过度干预阈值以便在较早时间获得辅助，

-如果驾驶员已经停用EPAS，则启用EPAS的横摆阻尼，

-设置AFS的最佳转向传动比，因此驾驶员可以更容易进行更快的转向，

-如果驾驶员已经停用AFS的转向不足/转向过度辅助，则启用AFS的转向不足/转向过度协助，和/或

-降低AFS转向不足/转向过度干预阈值以便在较早时间获得协助。

c)车轮悬挂：

-CCD：

-增加阻尼以便使道路附着力最佳化(以舒适性为代价)，

-增加阻尼以便在防撞操作过程中降低车辆的侧倾运动(以舒适性为代价)，

-在开始防撞操作的时候在后桥方向改变侧倾扭矩以便增加车辆的机动性，和/或

-在防撞操作过程中在前桥方向改变侧倾扭矩以便增加车辆的稳定性。

-主动弹簧悬挂和依赖负载的行驶水平控制：降低车辆的重心因此车辆在突然的转向操作过程中侧倾到不那么明显的程度，

-主动弹簧悬挂和主动侧倾控制：在前和后桥上分配侧倾扭矩，以便

-通过在开始防撞操作的时候在后桥方向改变侧倾扭矩来增加车辆的机动性，和/或

-通过在防撞操作过程中在前桥方向改变侧倾扭矩来增加车辆的稳定性。

-可切换的稳定器：连接稳定器因此车辆在突然的转向操作过程中侧倾到不那么明显的程度。

d)传动系：

-改变传动系内的驱动器的设置以便

-在开始防撞操作的时候增加车辆的机动性，和/或

-在防撞操作过程中增加车辆的稳定性。

随后，车辆驾驶员看到车辆行驶方向上的障碍物并评估与障碍物的碰撞可能性为高。然后驾驶员发起防撞操作。使用车辆中的驱动器——例如转向系统、传动系、制动器等，驾驶员的输入——例如转向角度、油门踏板的位置、制动踏板位置等使得车辆开始反应，例如在于横摆率增加和车辆加速或减速。根据本发明，已经被设置的运动动力学控制装置辅助驾驶员以最佳的方式进行防撞操作。

车辆的运动通常通过车辆运动触感器连续测量，例如横摆率、俯仰速度、侧倾速度、纵向加速度、横向加速度、垂直加速度、车轮速度、车轮悬挂系统的弹簧动程等。

以上所描述的本发明的方法和用于影响车辆的运动动力学的装置不受此处所描述的实施例的限制，而是还包含相同作用的进一步的实施例。特别地，环境传感器的类型和数量以及运动动力学控制装置的类型和数量不受此处所描述的示例性实施例的限制。

Claims (7)

1.一种使用至少一个主动运动动力学控制装置影响车辆的运动动力学的方法，其中通过至少一个环境传感器确定在车辆的行驶方向上可能存在的障碍物，

其中

-确定由于所述确定的障碍物导致的车辆的驾驶员发起防撞操作的可能性，以及

-在所述防撞操作之前根据所述确定的可能性设置所述运动动力学控制装置的特定的行为。

2.根据权利要求1所述的方法，

其中

根据所述车辆与所述障碍物的碰撞的可能性确定由于所述确定的障碍物导致的车辆的驾驶员发起防撞操作的可能性。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

其中

所述防撞操作包含避障操作和制动操作。

4.根据前述任一项权利要求所述的方法，

其中

如果由于所述确定的障碍物导致的所述车辆的驾驶员发起防撞操作的可能性超出预先定义的阈值，则可以设置在车辆的行为范围内的所述运动动力学控制装置的行为在就运动动力学而言是更有反应性的车辆行为的方向上改变，就运动动力学而言，所述运动动力学控制装置的行为是稳定的但就车辆行为而言是很少有反应性的，车辆的行为事实上缺少稳定性但就运动动力学而言更具有反应性。

5.根据前述任一项权利要求所述的方法，

其中

如果由于所述确定的障碍物导致的所述车辆的驾驶员发起防撞操作的可能性超出预先定义的阈值，则所述运动动力学控制装置的干预阈值降低，从所述干预阈值开始，所述运动动力学控制装置参与所述车辆的驾驶行为。

6.根据前述任一项权利要求所述的方法，

其中

在驾驶员已经停用所述运动动力学控制装置的情况下，如果由于所述确定的障碍物导致的所述车辆的驾驶员发起防撞操作的可能性超出预先定义的阈值，则启用所述运动动力学控制装置。

7.一种装置，它包含至少一个用于影响车辆的运动动力学的主动运动动力学控制装置、至少一个用于确定在所述车辆的行驶方向上可能存在的障碍物的环境传感器、以及尤其用于执行根据前述任一项权利要求所述的方法的控制单元。