CN105691450B - 汽车的安全转向力辅助系统及其动作方法 - Google Patents

汽车的安全转向力辅助系统及其动作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种汽车的安全转向力辅助系统及其动作方法，其包括：传感器模块，用于测量与前方车辆之间的车间距离；电动助力转向系统(Motor Driven Power Steering)模块，使马达工作来改变针对方向盘的转向力；以及控制模块，当以任意的柔性转向模式行驶过程中被输入紧急制动信号并且制动距离比所述车间距离长时，所述控制模块控制所述电动助力转向系统模块，以增加所述转向力。

Description

汽车的安全转向力辅助系统及其动作方法
技术领域
本发明涉及一种汽车的安全转向力辅助系统及其动作方法，更加详细地，行驶过程中前方出现障碍物或前方车辆时，改变针对方向盘的转向力，从而防止车辆碰撞。
背景技术
一般情况下，最近上市的车辆上设有利用马达等驱动器电动操作方向盘的电动助力转向系统(下面称为MDPS(Motor Driven Power Steering))装置，这样的MDPS与现有的转向装置不同，不利用液压，而是采用借助马达动力来辅助(assist)转向力的方式。
为此，MDPS由通过ECU控制而产生动力的马达、通过马达旋转的蜗轴(Worm-Shaft)及与其啮合的蜗轮(Worm Wheel)构成，将蜗轮(Worm Wheel)旋转力传递至齿轮箱侧，从而辅助转向力，通过判断路面状况和行驶环境来调整上述马达的转向力水平。
这样的MDPS根据车辆运行环境来改变方向盘的沉重感，从而向驾驶者提供各种各样的转向感，为了实现这样的功能，可以具有柔性转向系统(Flex-Steering Device)。
根据施加于方向盘的负荷，柔性转向系统分为施加普通的负荷的普通(Nomal)模式、施加小于普通模式的负荷而减轻方向盘的转向感的舒适(Comfort)模式以及施加大于普通模式的负荷而使方向盘的转向感变重的运动(Sport)模式。
另一方面，随着MDPS马达的转向力的增加，施加于方向盘的负荷变小，从而提高方向盘的转向感，驾驶者容易操作方向盘。
运动模式可用于在高速或直线道路等环境下实现高速行驶的情况，舒适模式可用于在城市道路、曲线道路或者停车时实现低速行驶的情况。
在上述现有的柔性转向系统中，设有选择开关，供驾驶者选择上述的三种模式中的一种，从而通过驾驶者的操作，执行指定模式。
最近，开始研究了用于事先防止在以柔性转向模式行驶过程中仅靠制动器的制动难以防止的碰撞事故的技术。
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于提供一种汽车的安全转向力辅助系统，在行驶过程中前方出现障碍物或者前方车辆时改变针对方向盘的转向力，从而防止车辆碰撞。
解决问题的手段
本发明的汽车的安全转向力辅助系统包括：传感器模块，用于测量与前方车辆之间的车间距离；电动助力转向系统(Motor Driven Power Steering)模块，使马达工作来改变针对方向盘的转向力；以及控制模块，当以任意的柔性转向模式行驶过程中被输入紧急制动信号并且判断为预测制动距离比所述车间距离长时，所述控制模块控制所述电动助力转向系统模块，以增加所述转向力。
本发明的汽车的安全转向力辅助系统的动作方法包括以下步骤：判断是否发生紧急制动；当发生所述紧急制动时，计算预测制动距离；通过比较所述预测制动距离和所述车间距离，判断是否能够预测到与前方车辆碰撞；当判断为能够预测到与所述前方车辆碰撞时，判断设于方向盘的紧急转向按钮是否开启；以及当所述紧急转向按钮处于开启时，对电动助力转向系统模块进行执行相对于当前运行中的任意柔性转向模式下行一级的柔性转向安全模式的控制，从而增加针对所述方向盘的转向力。
发明效果
根据本发明的汽车的安全转向力辅助系统及其动作方法，具有以下优点：在以设定的柔性转向模式行驶的过程中，如果产生有与障碍物或者前方车辆导致的紧急制动对应的紧急制动信号，则基于前方车辆的速度以及自车的速度计算预测制动距离，如果判断为预测制动距离比车间距离长，则增加针对方向盘的转向力，使得驾驶者容易操作方向盘，从而能够防止与前方车辆碰撞。
另外，根据本发明的汽车的安全转向力辅助系统及其动作方法，具有以下优点：如果判断为预测制动距离比车间距离短，则减少针对方向盘的转向力，防止自车脱离行驶车道，从而能够防止与在相邻于行驶车道的相邻车道中行驶的车辆发生碰撞。
附图说明
图1是示出本发明实施例的汽车的安全转向力辅助系统的构成的框图。
图2是示出本发明实施例的汽车的安全转向力辅助系统的动作的图。
图3是示出本发明实施例的汽车的安全转向力辅助系统的动作的图。
图4是示出本发明实施例的汽车的安全转向力辅助系统的安全转向角度范围的图。
图5是示出基于车间距离以及车速的车辆碰撞时间的图。
图6是示出本发明实施例的柔性转向运行模式中设定有安全模式的状态的图。
图7是示出本发明实施例的汽车的安全转向力辅助系统的动作方法的流程图。
具体实施方式
参照附图以及后面详细说明的实施例即可明确本发明的优点及特征、以及实现这些的方法。但是，本发明并不限定于下面说明的实施例，能够以不同的各种方式实现本发明，这些实施例只是使得本发明的公开更加完整，并向本发明所属技术领域的具有通常技术知识的技术人员完整地告知发明范围，通过权利要求书的记载来定义本发明。在整个说明书中相同的附图标记表示相同的构成要素。
在没有其他定义的情况下，本说明书中使用的所有术语(包括技术以及科学性术语)可以理解为本发明所属技术领域的具有通常技术知识的技术人员共同理解的意思。而且，在没有明确地特别限定的情况下，一般使用的词典中定义的术语不应该被理想化或者过于解释。
图1是示出本发明实施例的汽车的安全转向力辅助系统的构成的框图。
参照图1，本发明实施例的汽车的安全转向力辅助系统包括激光传感器模块100、摄像传感器模块120、显示模块130、MDPS模块140以及控制模块150。
在实施例中，说明了分开构成激光传感器模块100以及摄像传感器模块120的情况，但是，可以以一个传感器模块构成，对此不加以限定。
激光传感器模块100在设定的角度范围内朝向车辆前方发送任意的信号，并接收从前方车辆反射的信号，从而测量上述前方车辆的车速以及与自车之间的车间距离。
摄像传感器模块120可以拍摄包括上述前方车辆的图像。
即，摄像传感器模块120可以拍摄前方图像，以计算上述前方车辆的位置、宽度以及前方车辆与自车的角度。
摄像传感器模块120可以包括至少一个摄像传感器，对此不加以限定。
显示模块130根据控制模块150的控制，显示对应于从控制模块150输入的安全转向角度范围的转向引导线，除此之外也可以显示各种信息，对此不加以限定。
激光传感器模块100、摄像传感器模块120以及显示模块130是整合式模块，例如可以用作AVM(All-round View Monitoring：全方位监控)系统，对此不加以限定。
MDPS模块140可以增加或减少针对上述方向盘的转向力。
一旦选择了任意的柔性转向模式，例如普通模式、舒适模式以及运动模式中的一种，则控制模块150对应于该选择，控制MDPS模块140改变方向盘的转向力。
控制模块150包括：在输入用于防止与上述前方车辆碰撞的驾驶者的紧急制动、即紧急制动信号时，基于车辆速度，计算预测制动距离的第一计算部152；比较判断上述预测制动距离是否比从激光传感器模块100测量输入的车间距离短的判断部154；当上述预测制动距离比上述车间距离长时，计算安全转向角度范围的第二计算部156；以及至少在上述安全转向角度范围内改变MDPS模块140的转向力的控制部158。
当输入紧急制动信号时，第一计算部152将自车的车速以及前方车辆的车速中的至少一个应用于设定的距离算法中，从而计算预测制动距离。
判断部154相互比较上述预测制动距离和上述车间距离，如果上述预测制动距离比上述车间距离长，则向第二计算部156传输比较结果，如果上述预测制动距离比上述车间距离短，则向控制部158传输比较结果。
当从上述判断部154传输上述预测制动距离比上述车间距离长的比较结果时，第二计算部156检测包含在上述图像中的上述前方车辆的位置、宽度、纵横速度以及与前方车辆的角度中的至少一个，基于上述检测出的值，计算安全转向角度范围。
上述安全转向角度是在驾驶者旋转方向把手时能够避开与前方车辆碰撞的方向盘的最低旋转角度。
控制部158通过控制增加MDPS模块140针对方向盘的转向力，使方向盘至少在由第二计算部156计算出的上述安全转向角度范围内容易旋转。
另外，当由判断部154判断为上述预测制动距离比上述车间距离短时，控制部158通过以维持或者减少的方式控制MDPS模块140的转向力，防止车辆轻易脱离行驶车道，预防车辆碰撞。
参照图2，在汽车的安全转向力辅助系统中，在行驶过程中紧急制动、即接收到紧急制动信号时，控制模块150比较车间距离和预测制动距离，通过控制成增加针对方向盘的转向力，使得驾驶者容易旋转方向盘，避免与前方车辆碰撞。
即，如图2的(a)所示，在接收到紧急制动信号，且传输有由激光传感器模块100测量的车间距离ds时，控制模块150基于自车的车辆速度，计算预测制动距离pds。
这时，如果预测制动距离pds比车间距离ds长，则控制模块150控制MDPS模块140，增加针对方向盘的转向力，从而驾驶者能够以较小的力量迅速旋转方向盘。
即，控制模块150的第二计算部156计算安全转向角度范围，并进行控制，使得方向盘的旋转通过驾驶者迅速调整到上述安全转向角度范围内，从而如图2的(b)所示那样能够避免与前方车辆碰撞。
在避开上述前方车辆之后，控制模块150减少MDPS模块140的转向力或者维持对应于柔性转向模式的转向力，从而防止与从后方接近或者在侧面行驶的车辆之间出现二次碰撞。
与图2不同，图3示出预测制动距离pds比车间距离ds短时的动作。
参照图3，在接收到紧急制动信号，并且传输有由激光传感器模块100测量的车间距离ds时，控制模块150基于自车的车辆速度，计算预测制动距离pds。
这时，如果预测制动距离pds比车间距离ds短，则控制模块150控制MDPS模块140，减少针对方向盘的转向力。
即，控制模块150通过减少针对方向盘的转向力，防止紧急制动时方向盘轻易旋转，由此防止车辆脱离行驶车道，防止与相邻的车辆碰撞。
图4是示出本发明的汽车的安全转向力辅助系统中的安全转向角度范围例子的图。
图4示出基于从车辆拍摄的图像来检测前方车辆的位置、角度以及车宽，从而显示方向盘能够旋转的安全转向角度范围。
即，如图4所示，显示部可以显示上述安全转向角度范围(车辆之间的角度+自车车宽/2×总转向比例)。θ1′是对应于θ1的转向角度，θ2′是对应于θ2的转向角度，θ3′是对应于自车车宽的1/2的转向角度。
其中，参照图5以及图6，在车辆的智能锁系统中，即使装在车辆内部的智能锁控制单元中智能锁接收器与汽车内置天线的当前的车间距离较远，如果速度不同，则碰撞预测时间t1、t2会更快。
因此，检测纵向和横向的碰撞预测时间，从而找到安全的安全转向角度范围。
图6所示的安全模式是只有在检测到碰撞预测或者紧急制动的条件下变更执行，安全模式的下行进入是，只有在设置紧急转向按钮，并开启紧急转向按钮的情况下执行，对于普通模式、舒适模式以及运动模式，根据驾驶者的驾驶风格，操作指定的开关来变更。
即，若在紧急制动之后，预测到车辆的碰撞，则在当前运行中的柔性转向运行模式中执行车辆方向的安全模式，从而增加转向力，若在紧急制动之后，未预测到车辆的碰撞，则在当前运行中的柔性转向运行模式中执行上行方向的安全模式，从而减少转向力。
图7是示出本发明的汽车的安全转向力辅助系统的动作方法的流程图。
参照图7，汽车的安全转向力辅助系统的控制模块150在车辆的制动器进行动作时判断是否为紧急制动(S110)。
当判断为紧急制动时，控制模块150基于由激光传感器模块100以及摄像传感器模块120测量的与前方车辆之间的车间距离以及速度，计算预测制动距离(S120)，比较上述预测制动距离和上述车间距离，判断是否能够预测到与前方车辆碰撞(S130)。
在判断为能够预测到与前方车辆碰撞时，控制模块150向驾驶者发出警报声音，使驾驶者认识危险，维持或变更上述警报声音(S140)。
另外，控制模块150判断设在方向盘上的紧急转向按钮是否开启(S150)，如果上述紧急转向按钮处于开启，则向柔性转向安全模式下行一级(S160)，增加转向力，并返回S130的步骤。
这时，如果在S130步骤中判断为不能预测到与上述前方车辆碰撞，则控制模块150向柔性转向安全模式上行一级(S170)，减少转向力，并判断当前的车辆速度是否为危险速度(S180)。
之后，如果车辆速度不是危险速度，则控制模块150继续运行柔性转向运行模式(S190)。
以上所记载的“包括”、“构成”或者“具有”等术语在没有特别记载相反内容的情况下，表示可以内置对应的构成要素，应该解释为还可以包括其他构成要素，并不是排出其他构成要素。
以上，图示并说明了本发明的优选实施例，但是本发明并不限定于上述特定的实施例，在不脱离权利要求书中限定的本发明主旨的范围内，本发明所属技术领域的具有通常技术知识的技术人员当然可以进行各种变形实施，不应该与本发明的技术构思或展望分开理解这些变形实施方式。

Claims (11)

1.一种汽车的安全转向力辅助系统，包括：
传感器模块，包括摄像传感器模块，用于通过拍摄包含前方车辆的前方图像，测量与所述前方车辆之间的车间距离；
电动助力转向系统模块，使马达工作来改变针对方向盘的转向力；以及
控制模块，当以任意的柔性转向模式行驶过程中被输入紧急制动信号并且判断为预测制动距离比所述车间距离长时，所述控制模块控制所述电动助力转向系统模块，以增加所述转向力，
所述控制模块计算能够避免与前方车辆碰撞的安全转向角度范围；
所述控制模块包括：
第一计算部，基于车辆速度，计算所述预测制动距离；
判断部，比较所述预测制动距离和所述车间距离来进行判断；
第二计算部，当判断为所述预测制动距离比所述车间距离长时，该第二计算部基于根据包括在所述前方图像中的所述前方车辆的车宽以及所述车间距离计算的与所述前方车辆的纵横速度以及角度，计算所述安全转向角度范围；以及
控制部，使所述转向力至少在所述安全转向角度范围内增加。
2.根据权利要求1所述的汽车的安全转向力辅助系统，其中，
所述汽车的安全转向力辅助系统还具有显示模块，该显示模块根据所述控制模块的控制，显示对应于所述安全转向角度范围的转向引导线。
3.根据权利要求1所述的汽车的安全转向力辅助系统，其中，
所述第一计算部基于所述车间距离和所述车辆速度计算所述前方车辆的车速，并根据所述前方车辆的车速和所述车辆速度的速度变化量计算所述预测制动距离。
4.根据权利要求1所述的汽车的安全转向力辅助系统，其中，
所述传感器模块还包括：
激光传感器模块，向所述前方车辆发送激光信号，并根据接收到的激光信号测量与所述前方车辆的车间距离。
5.根据权利要求1所述的汽车的安全转向力辅助系统，其中，
所述控制部增加所述电动助力转向系统模块的转向力，以使所述方向盘在所述安全转向角度范围内容易转向。
6.根据权利要求1所述的汽车的安全转向力辅助系统，其中，
当所述判断部的判断结果是所述预测制动距离比所述车间距离短时，所述控制部进行维持或减少所述电动助力转向系统模块的转向力的控制。
7.一种汽车的安全转向力辅助系统的动作方法，包括以下步骤：
判断是否发生紧急制动；
当发生所述紧急制动时，基于由传感器模块测量到的车间距离和车辆速度计算预测制动距离；
通过比较所述预测制动距离和所述车间距离，判断是否能够预测到与前方车辆碰撞；
当判断为能够预测到与所述前方车辆碰撞时，判断设于方向盘的紧急转向按钮是否开启；以及
当所述紧急转向按钮处于开启时，进行执行相对于当前运行中的柔性转向模式下行一级的柔性转向安全模式的控制，从而增加针对所述方向盘的电动助力转向系统模块的转向力，
在增加所述电动助力转向系统模块的转向力的步骤中，计算能够避免与前方车辆碰撞的安全转向角度范围，并使所述转向力至少在所述安全转向角度范围内增加；
其中，通过拍摄包含前方车辆的前方图像来测量与所述前方车辆之间的车间距离；
比较所述预测制动距离和所述车间距离；以及
当所述预测制动距离比所述车间距离长时，基于根据包括在所述前方图像中的所述前方车辆的车宽以及所述车间距离计算的与所述前方车辆的纵横速度以及角度，计算所述安全转向角度范围。
8.根据权利要求7所述的汽车的安全转向力辅助系统的动作方法，其中，
在所述碰撞的判断步骤中，当所述预测制动距离比所述车间距离长时，预测为发生碰撞。
9.根据权利要求7所述的汽车的安全转向力辅助系统的动作方法，其中，
在所述碰撞的判断步骤之后，还包括以下步骤：
当所述预测制动距离比所述车间距离短时，变更为相对于所述柔性转向模式上行一级的柔性转向安全模式。
10.根据权利要求9所述的汽车的安全转向力辅助系统的动作方法，其中，
所述汽车的安全转向力辅助系统的动作方法还包括以下步骤：
在上行一级所述柔性转向安全模式之后，判断所述车辆速度是否为危险速度；以及
当所述车辆速度不是所述危险速度时，进行维持所述柔性转向运行模式的变更。
11.根据权利要求7所述的汽车的安全转向力辅助系统的动作方法，其中，
在所述紧急转向按钮的是否开启判断步骤之后，
当所述紧急转向按钮未开启时，维持所述柔性转向运行模式。
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