CN107776664B - 确定可用的动态转弯半径 - Google Patents

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Abstract

一种系统，包括包含处理器和存储器的计算设备。存储器存储可由处理器执行的指令。一个指令是确定车辆的转向系统驱动器的性能转变到减弱的操作模式。另一个指令是确定适应于减弱的操作模式的车辆速度和路径曲率的可操纵包络。另一个指令是针对路径曲率选择包络内的车辆速度。

Description

确定可用的动态转弯半径
技术领域
本发明总体涉及一种用于确定可用的动态转弯半径的系统和相关方法。
背景技术
自主车辆转向控制至少部分地依赖于基于对转向系统的预定输入的预期车辆响应。预期车辆将能够以特定车辆速度执行特定曲率的转弯。然而，当不能实现预期的转弯半径时会出现问题。这种减弱的转向系统性能可能导致自主车辆以与假设完全功能的转向系统的控制系统命令不一致的方式执行。减弱的转向性能可能降低曲率，曲率是转向半径的倒数，车辆可以以特定车辆速度适应该曲率。
发明内容
根据本发明，提供一种系统，包括包含处理器和存储器的计算设备，所述存储器存储可由所述处理器执行以实施以下操作的指令：
确定车辆的转向系统驱动器的性能转变到减弱的操作模式；
确定适应于所述减弱的操作模式的车辆速度和路径曲率的可操纵包络；以及
针对路径曲率选择所述包络内的车辆速度。
根据本发明的一个实施例，其中所述指令还包括：
检测所述车辆的横向加速度并根据横向加速度确定包络。
根据本发明的一个实施例，其中所述指令还包括：
确定用于转向齿条的多个位移速率的多个包络。
根据本发明的一个实施例，其中所述指令还包括：
检测车辆的横向加速度；
检测齿条力；
确定所述横向加速度和所述齿条力之间的函数关系；以及
根据所述横向加速度和所述齿条力之间的所述函数关系确定所述包络。
根据本发明的一个实施例，其中所述指令还包括：
确定与转向齿条驱动地啮合的小齿轮的旋转位移与齿条位移之间的函数关系；
确定与所述小齿轮的旋转速度相关联的最大可用驱动器扭矩；
通过所述小齿轮的所述旋转位移与所述齿条位移之间的所述函数关系以及与所述小齿轮的所述旋转速度相关联的所述最大可用驱动器扭矩来确定所述包络。
根据本发明的一个实施例，其中所述驱动器包括驱动地连接到小齿轮的电动马达。
根据本发明的一个实施例，其中所述驱动器包括冗余电线圈，其中在正常操作模式下两个线圈可被通电，并且在所述减弱的操作模式下仅一个线圈可用。
根据本发明的一个实施例，其中包络包括作为界限的方程的线，所述方程设定车辆速度平方乘以曲率等于恒定横向加速度。
根据本发明的一个实施例，其中多个包络是针对多个横向加速度值确定的。
根据本发明的一个实施例，其中所述指令还包括：
确定车辆路径中的预期曲率；
确定当前车辆速度；以及
当所述当前车辆速度超过所选择的车辆速度时，转换到所选择的车辆速度。
附图说明
图1是包括具有第一方位的前轮的示例性转向系统的车辆的示意图；
图2是车辆和具有第二转向方向的前轮的图1的转向系统的示意图；
图3是示例性齿条和小齿轮转向传动装置的透视图；
图4是限定速度和曲率限制的可操纵包络的示意曲线图；
图5是用于确定速度和曲率包络的示例性流程图；
图6是示出所公开系统的示例性性能的车辆路线的示例性曲线图。
具体实施方式
引言
示例性系统包括包含处理器和存储器的计算设备。存储器存储可由处理器执行的指令，使得计算机被编程以确定车辆的转向系统驱动器的性能转变到减弱的操作模式。计算机还被编程为确定适应于减弱的操作模式的车辆速度和路径曲率的可操纵包络(envelope)。计算机还被进一步编程以针对路径曲率选择包络内的车辆速度。
在本说明书提出的相对方位和方向(例如上、下、底部、后部、前、后、背部、外侧、内侧、内部、外部、侧部、左、右)不是限制性的，而是为了便于读者想象出所描述的结构的至少一个实施例。这样的示例性方向是从坐在驾驶员座椅中面向仪表板的乘客的视角来看。
示例性系统元件
图1示出了具有示例性转向系统12的示例性车辆10。前轮14连接到转向系统12，每个前轮14通常具有安装在其上的轮胎。转向系统12可以部分地直接连接到诸如车辆10车身或车辆10车架或副车架的车辆10结构，所有这些都是众所周知的。转向系统12还可以部分地连接到车辆10前悬架，其通常包括下控制臂(未示出)。车辆10还包括可以附接到后桥18的后轮16，每个后轮16通常也包括轮胎。后桥18可以通过后悬架(未示出)连接到诸如车辆10车身或车辆10车架或副车架的后部这样的车辆10结构的后部。在替代的构造中，例如具有独立的后悬架，可以不包括后桥，并且后轮16可以通过车轮轴承安装到后悬架转向节。后悬架和车轮安装部对于目前描述的转向系统不是关键的。
作为转向系统12的一部分，包括齿条和小齿轮转向传动装置20。转向传动装置20包括小齿轮22和齿条24，如图3最佳所示。转向驱动器26通过下转向柱28驱动地连接到小齿轮22。方向盘30可以通过上转向柱32和转向驱动器26连接到下转向柱28。在完全自主的车辆中可以省略方向盘30和上转向柱32。齿条位移传感器或感应器34可以部分连接到齿条24，用于测量齿条24的横向位移。齿条位移传感器34可以是与小齿轮22相关联的旋转传感器的形式，因为齿条24的位移将随小齿轮22的旋转而线性变化。小齿轮上的齿数与齿距决定了与转向齿条驱动地啮合的小齿轮22的旋转位移与齿条24的位移之间的函数关系。传感器34可用于确定齿条24的位移和齿条24的位移速度。
在齿条24的相对端处的内部拉杆球接头36可以将拉杆38可枢转地连接到齿条24。外部拉杆球接头40可以将拉杆38可枢转地连接到转向系统12左侧的左转向节42和转向系统12右侧的右转向节44。转向节42和44可以分别通过悬架球接头46可枢转地连接到左下控制臂(未示出)和右下控制臂(未示出)。控制臂包括前悬架的一部分并且连接到车辆结构。左转向节42可以具有在左侧外部拉杆球接头40和悬架球接头46之间延伸的左转向臂48。右转向节44可以具有在右侧外部拉杆球接头40和悬架球接头46之间延伸的右转向臂50。车轮轴承52安装到每个转向节42和44。心轴54由每个轴承52可旋转地支撑，允许心轴54相对于转向节42和44旋转。心轴54各自可旋转地固定在前轮14之一。
下转向柱28的旋转使转向节42、44和车轮14枢转。下转向柱28的旋转通过小齿轮22和齿条24的啮合横向地位移齿条24。齿条24的横向位移移动拉杆38，该拉杆38使转向节42和44的转向臂48和50围绕球接头46枢转。转向节42、44可以以已知方式另外由安装到上控制臂(未示出)或支柱组件(未示出)的上球接头可枢转地支撑。车轮14响应于转向节转向臂48、50的位移而围绕球接头46枢转。图1示出了处于第一方向的车轮14和转向系统12，其中车轮14处于直线向前方向，用于直线驱动车辆10。图2示出了第二方向的车轮14和转向系统，其中车轮14处于左转弯方向，用于在左向弧中驱动车辆10。内侧或左侧车轮14被示出为与图1的直线向前位置定位成角α。图1中的左侧或内侧车轮14具有0°的角度α。图2中右侧车轮的角度可小于左转弯的左侧车轮的角度，因为外侧轮胎将通过比内侧轮胎稍大的半径，以避免轮胎摩擦。转向角的这种变化是本领域已知的，并且可以由已知的示例性阿克曼连杆(Ackerman linkage)提供。
可替代地称为控制器或电子控制单元(“ECU”)的车载计算机56可以电连接到驱动器26和传感器34中的每一个。ECU 56选择性地允许驱动器选择性连接到电力源。ECU 56可以直接连接到驱动器26或者可以间接地连接到驱动器26。示例的间接连接是连接ECU 56到与驱动器26连接的功率继电器(未示出)。这种功率继电器可以是数字功率继电器的形式，或者结合包括晶体管或机电继电器的分立电子元件的固态继电器。这种继电器或继电器开关的设计在本领域中是已知的。电源可以包括电池、交流发电机和直流马达发电机。
转向系统12必须提供一些冗余以保持在驱动器26受损的情况下操纵车辆的能力(尽管有可能是减弱的能力)。转向驱动器26可以被配置为提供这样的冗余以允许车辆在减弱的转向模式中的操作。作为示例，驱动器26可以通过包括具有两组单独的线圈的电动马达来提供这样的冗余。
马达的轴可以驱动地连接到小齿轮22。在完全功能的或常规的或正常的操作的模式或正常运行模式中，两组线圈可以被通电，并且可以用于给下转向柱28提供扭矩。在示例性的减弱的操作模式或减弱的运行模式中，只有一组线圈可以是可操作的，并且驱动器26仅能够提供常规操作模式中可用的一半的扭矩。在减弱的操作模式中，驱动器26可以仅提供一半功率，或者可能稍微小于一半功率的有限功率，或者可能稍微多于或少于一半功率的故障功能模式功率。当来自驱动器26的功率的可用量减小时，转向系统12的能力也降低。
可替代地，驱动器26可以包括两个单独的电动马达，每个电动马达连接到ECU并且接收来自ECU的指示。每个马达可以具有提供上述冗余的其自己的一组线圈。总的来说，驱动器26可以具有两组线圈。
另外可替代地，冗余可以是重叠互补系统(未示出)的形式，其中需要来自每个系统的驱动器的扭矩以实现完全转向辅助扭矩，并且单独的驱动器由ECU 56协调以作为单个集成驱动器操作。
示例性驱动器26的尺寸被设计成为相对较高的辅助环境提供足够的扭矩辅助能力，例如静态停车和具有高方向盘角速率的高横向加速度的转弯。当以减弱或跛行回家的操作模式操作时，执行这种操纵的能力可能受到限制。示例性的跛行回家操作模式可以包括仅使用一个马达。替代的跛行回家操作模式可以包括以降低的功率级使用两个马达。在任一情况下，在减弱的操作模式中可用于调节方向盘位置的功率降低了。
ECU 56包括用于自主操作车辆10的程序设计，例如已知的虚拟驾驶员58。ECU 56包括至少一个电子处理器和相关联的存储器。存储器包括一种或多种形式的计算机可读介质，并且存储可由处理器执行的指令，指令用于执行各种操作，包括这里公开的操作。
ECU56的存储器也存储数据。数据可以包括从各种设备采集的采集数据。通常，采集的数据可以包括由含传感器的任何数据采集设备30收集的和/或从这样的数据计算的任何数据。示例性数据采集的设备30可以包括传感器34、驱动器26、横向加速度传感器57和诸如雷达传感器、激光雷达传感器、视觉传感器等的自主驾驶传感器。前述实施例不是限制性的。可以使用其他类型的数据采集设备来向ECU 56提供数据。数据还可以包括从采集数据和其他计算数据在ECU 56中计算出的计算数据。
ECU56的存储器存储经由各种通信机制接收的数据。ECU 56可以被配置用于在诸如以太网网络或控制器局域网(“CAN”)总线等的车辆网络上的通信，和/或用于使用其它有线或无线协议，例如
Figure BDA0001381487050000061
、低功耗
Figure BDA0001381487050000062
或WiFi(无线局域网)进行通信。ECU 56还可以具有到诸如OBD-II(车载诊断装置-II)连接器的车载诊断连接器的连接。ECU 56可以通过CAN总线、OBD-II、以太网和/或其他有线或无线机制向车辆中的各种设备传送消息和/或从各种设备(如本文所述的，例如控制器、驱动器、传感器、开关等等)接收消息。尽管为了便于说明，ECU 56被示为图1和图2中的单个ECU，但是应当理解，ECU 56实际上可以包括一个或多个计算设备并且这里描述的各种操作可以由一个或多个计算设备执行，例如诸如已知的车辆部件控制器和/或专用于系统12的计算设备。
用于自主驾驶的虚拟驾驶员58发送使车辆10遵循一定速度下的路径曲率的驱动请求。当转向系统完全功能并且转向驱动器26适当地调节时，可用的路径曲率和车辆速度受到车辆动态稳定性性能的限制。当超过车辆动态限制时，车辆10的轮胎可能会打破路面的牵引力，并且可能导致车辆10在路面上横向滑动。
虚拟驾驶员58希望知道转向驱动器26的常规或全部能力以及转向驱动器26在减弱模式下操作的更有限的能力，以允许安全地执行诸如高横向加速度操纵和高方向盘角速率操纵这样的操纵。通常，如上所述，当转向驱动器26在其正常模式下操作时，车辆操纵受限于车辆动态限制而不是转向驱动器26的限制。然而，在减弱的操作模式中执行这种操作会改为由驱动器26降低的能力来限制。这样的操纵的执行可能需要来自驱动器26的更多的扭矩，该扭矩比驱动器26在其以降低的功率或减弱的操作模式操作时所能提供的扭矩更多。
转向系统12和转向驱动器26处理这种操纵(包括具有高横向加速度和/或高转向齿条位移速度的操纵)的能力，是通过计算来确定操纵限制包络而建立，该包络如那些对于车辆转向系统12的图4中曲线图60所示的。包络62、64、66、68、69包括针对指定齿条速率的每个曲线左侧和下方的速度和曲率值。操纵限制包络62、64、66、68、69根据可用的齿条位移速率来定义速度和曲率的性能限制，并且依赖于来自驱动器26的可用扭矩而定义可用齿条位移速率。在更高的车辆横向加速度下移动齿条24需要更大的齿条力，并且因此需要更大的驱动器扭矩。箭头70指向增加转向齿条速率的方向。随着转向速率的增加的曲率减小示出了增加转向齿条速率或速度导致处于其减弱模式的驱动器26适应更大的曲率的能力的降低。也就是说，当驱动器26的性能降低时，车辆10将不能快速地转向或改变车道。可用的转弯曲率随着转向速率的增加以及可用车辆速度的增加而减小。
可以计算用于减弱的操作模式或正常操作模式的说明的示例性包络62、64、66、68、69。为常规或正常操作模式和减弱的操作模式提供包络允许虚拟驾驶员58在转向驱动器26以减弱的性能模式操作时降低车辆10的速度以执行转向操纵，并且当驱动器26的性能的改变确定时，在这种操纵期间进一步允许虚拟驾驶员58从在正常操作模式中操作到减弱的操作模式的安全地转变。
操纵限制包络可以使用方程(方程1)：Vx 2ρ|max＝βvβmTm,max(ωm)，其中：
Vx＝车辆10的前进速度；
ρ＝曲率(1/转弯半径)；
Tm,max＝根据马达速度(ωm)的来自驱动器26的最大可用扭矩；
ωm＝马达转速，受ECU 56控制的参数；
βm＝通过小齿轮22的中心和小齿轮22的齿与齿条24的齿之间的接合部之间的有效扭矩臂长度可以确定的齿条负荷和马达扭矩之间的动态函数关系；以及
βv＝车辆横向加速度Ay和转向齿条负荷Fr之间的函数关系，并且通过基于车辆和转向系统的设计参数的计算机建模和用仪表化车辆对这种模型的测试验证来确定该函数关系，或者使用用于诸如齿条力Fr、Ay的值的实时数据以及根据Ay计算Fr和通过估计道路摩擦和前轮竖直负荷确定用于Fr饱和的值进行关系的实时生成来确定该函数关系。
如图4所示，示例性限制包络被绘制为表示以1/米为单位的曲率ρ的随以公里每小时为单位的车辆速度或速率Vx变化的多个曲线，以米/秒为单位的齿条24的每个位移速率或齿条速度或转向速率针对一条线，齿条速度随驱动器马达转速ωm的线性函数变化。这种线性函数可以是小齿轮22的中心与小齿轮22的齿与齿条24的齿之间的啮合部之间的有效扭矩臂长度。如上所述，最大可用扭矩Tm,max也随驱动器马达转速ωm而变化。驱动器马达扭矩Tm,max与马达转速ωm的关系可以从马达供应商处获得，或者可以通过测试来确定，也可以通过计算机建模然后可以通过测试确认。可以在常规的或完全功能模式和减弱的模式或操作模式中的每一个中为驱动器26确立Tm,max的值。
方程1可以如下所示导出。基于沿曲率ρ的弧度以速度Vx行进的车身的向心加速度之间的已知关系，横向车辆加速度Ay的值等于曲率ρ乘以车辆速度Vx的平方。重新定义为方程(方程2)：Ay＝Vx 2ρ。横向车辆加速度Ay也等于如上所述的齿条力Fr的函数，并且可以以方程(等式3)表示：Ay＝βvFr。可以根据如上所述的驱动器马达扭矩Tm计算齿条力Fr，并且可以以方程(方程4)表示：Fr＝βmTm(ωm)。扭矩Tm也可以以已知方式通过驱动器26马达的电流消耗的函数来确定，或者通过在驱动器26和小齿轮22之间结合扭矩传感器来确定。将方程4的齿条力Fr代入方程3得到(方程5)Ay＝βvβmTm(ωm)。将方程2和5的横向加速度Ay的值等同得到(方程6)：Vx 2ρ＝βvβmTm(ωm)。方程1可以通过使用最大可用驱动器扭矩值Tm,max代替方程6中马达速度ωm处的扭矩Tm来达到(方程1)：Vx 2ρ|max＝βvβmTm,max(ωm)。
图5中示出了说明与上述描述一致的包络的生成和使用的流程图71。流程图71是可以存储在ECU 56中的计算机程序和处理逻辑的示例。计算机程序71由开始框72开始。指示来自马达或驱动器26的马达的可用最大扭矩辅助Tm,max的减弱的或其他异常限制大小的数据被提供给数据框73中的ECU 56或由ECU 56确定。在处理框74中可以处理这样的数据，以在给定减小可用的最大扭矩Tm,max的情况下确定可用的最大齿条力Fr,max。指示感测到的横向加速度Ay和感测或计算到的转向齿条负荷Fr的同时发生的数据被提供给数据框75中的ECU 56或由ECU 56确定。处理框76可以使用Ay和Fr的数据值，包括Ay和Fr的值的变化，以确立Ay和Fr之间的关系βv。在已经确立了函数关系βv之后，过程框76可以使用来自过程框74的最大可用齿条力Fr,max的值来确立驱动器26可以支撑的最大横向加速度Ay,max的值。过程框77确立具有随着车速Vx变化的曲率ρ的包络，例如使用Ay,max和方程2的示例性包络62、64、66、68、69并且存储这样的包络作为数据。判定框78确定驱动器26何时在其减弱的操作模式下操作。框78可以使用ECU诊断代码或一些诊断算法来确定驱动器26是处于正常还是减弱模式。当驱动器26不在其减弱的操作模式下操作时，逻辑返回并继续检查减弱的模式操作。可替代地，逻辑可以返回逻辑的较早部分来更新包络。当确定驱动器26以减弱的模式操作时，过程框79确定预期的车辆路径曲率ρ。来自上述自主车辆传感器的数据可以用于确定预期车辆路径曲率ρ。框79还可以由于操作模式改变而修改预期车辆路径曲率。程序继续到从可用包络中进行选择的过程框80。在选择了包络并且曲率已知时，在过程框81中选择合适的选定速度。在替代配置中，逻辑可以在确定驱动器26是否以其减弱的模式操作之前确定预期的曲率路径。在这种配置中，当驱动器操作模式被评估后，逻辑可以至少更新预期曲率的值。程序然后在末端框82处终止。可替代地，程序可以继续循环通过处理框79至81以应对附加的转弯，并且响应于与诸如车辆关闭的所选参数相关联的信号而终止。
过程
在示例性操作中，如图6最佳所示，转向系统12补偿来自驱动器26的可用扭矩的损失。图6示出了具有转向系统12在三个相应操作条件下操作的车辆10的三个路径的二维笛卡尔坐标表示：
1.第一弧形路径84，车辆10沿第一弧形路径84以第一速度Vx1行驶，Vx1可替代地标记为测量的或当前速度，驱动器26完全起作用并提供完整的转向扭矩；
2.第二弧形路径86，车辆10沿第二弧形路径86继续以第一速度Vx1行驶，驱动器26以减弱的模式操作，减弱的模式从点88开始，提供减弱的扭矩大小；以及
3.第三弧形路径90，车辆10沿第三弧形路径90最初以第一速度Vx1行驶，驱动器26以减弱的模式操作，减弱的模式从点88开始并且提供减弱的扭矩大小，并且ECU将车辆10速度转变到第二或选定的速度Vx2。
路径84示出了当车辆10以第一速度Vx1行驶时需要转向系统12完全功能以使车辆10保持在路径84上的第一示例性车辆路径。通过以第一速度Vx1执行这样的操纵而产生的第一横向加速度Ay1需要比驱动器26在减弱的操作模式下能够提供的更多的转向扭矩Tm来维持。在采用图5逻辑的系统中，速度和曲率包络由过程框77产生。驱动器26通过判定框78被确定为不在减弱的模式下操作。
路径86示出了当驱动器26在点88处开始以减弱的模式操作时表示车辆10的路径的第二示例性车辆路径。如果车辆10继续以第一速度Vx1行驶，则转向系统12不再能够提供足够的扭矩Tm以将车辆10保持在路径84上。驱动器26不能提供足够的扭矩Tm以能够维持第一横向加速度Ay1。从点88开始，速度保持在第一速度Vx1，路径86的曲率偏离路径84，改变为与驱动器26在其减弱的性能模式下可持续的第二横向加速度Ay2相关联的较小的曲率。如果路径84代表铺设道路，则如果保持第一速度Vx1并且驱动器26以其减弱的模式操作，则车辆10将离开铺设道路。路径86示出了如果逻辑71不可用可能发生的情况。
路径90示出了符合图5的逻辑的与本公开一致的转向系统12的操作。因为驱动器26以其完全功能的或常规的操作模式操作，所以路径90与路径84重合，直到点88。在点88处，驱动器26以其减弱的模式开始操作。ECU 56接收指示在驱动器26的操作中这样变化的数据，并且确定已经发生了从驱动器26正常操作模式到减弱的操作模式的转变。根据过程框79确定预期路径曲率。如上所述，确立目标路径84的数据可以由自主车辆传感器和包括地图数据和GPS(全球定位系统)数据的附加数据向ECU 56提供。ECU 56选择或计算适合于来自驱动器26的减弱的可用扭矩和目标路径84的预期曲率的适当的控制包络。一旦已经确定了包络和曲率，并且根据图5的过程框81，ECU 56选择适合于在给定路径84的曲率ρ的目标路径84上保持车辆10的第二速度Vx2。可以由ECU 56选择低于第二速度Vx2的转变速度，以使得车辆10经由包括路径90的一部分的转变路径返回到目标路径84。转变路径由路径90与路径84的偏差示出。转变路径可以包括大于路径84曲率的曲率，因此需要小于第二速度Vx2的转变速度。当转变完成时，ECU根据与减弱的操作模式相关联的性能包络来操作转向系统12。路径90与路径84的偏差可能降低到观察者基本上不可能察觉的大小。这种偏差最小化可以通过虚拟驾驶员使驱动器26进入减弱模式和选择合适的包络并且达到使车辆10保持在路径84上的速度之间的时间最小化来实现。
结论
已经公开了一种用于使用具有减弱的操作模式的驱动器的示例性系统和方法。
如本文所使用的，副词“基本上”是指形状、结构、测量、数量、时间等可能偏离精确描述的几何形状、距离、测量、数量、时间等，这是因为材料、加工、制造、数据传输、计算速度等存在缺陷。
关于在本说明书中对ECU的引用，诸如本文讨论的计算设备通常各自包括可由一个或多个计算设备(诸如上述那些)执行并且用于执行上述过程的框或步骤的指令。例如，上面讨论的过程框被体现为计算机可执行指令。
通常，计算系统和/或装置描述为可以采用任意数量的计算机操作系统，包括但决不限于各种版本和/或各种变体的福特同步(Ford
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)操作系统、AppLink/智能设备连接中间件、
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操作系统、微软
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操作系统、Unix操作系统(例如由加利福尼亚州的红木海岸甲骨文公司发行的
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操作系统)、由纽约阿蒙克国际商用机器公司发行的AIX UNIX系统、Linux操作系统、Linux操作系统、由加利福尼亚州的苹果公司发行的Mac OS X以及iOS操作系统、由加拿大滑铁卢黑莓公司发行的黑莓OS以及由谷歌公司和开放手机联盟开发的Android操作系统或由QNX软件系统公司提供的
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车辆信息娱乐平台。计算设备的示例包括但不限于车载计算机、计算机工作站、服务器、桌面、笔记本电脑、便携式电脑或掌上电脑或一些其他的计算系统和/或设备。
计算设备通常包括计算机可执行指令，其中该指令可以由一个或多个例如上述类型的计算设备执行。计算机可执行指令可以由计算机程序编译或解释，计算机程序采用多种编程语言和/或技术创建，这些编程语言和/或技术包括但并不限于单独地或组合的JavaTM、C、C++、Matlab、Simulink、Stateflow、Visual Basic、Java Script、Perl、HTML等。这些应用中的一些可以在诸如Java虚拟机，Dalvik虚拟机等虚拟机上被编译和执行。通常，处理器(例如微处理器)例如从存储器、计算机可读介质等接收指令，并且执行这些指令，由此完成一个或多个程序，包括这里所描述的一个或多个程序。这样的指令或其他数据可以采用各种计算机可读介质存储和传送。计算设备中的文件通常是存储在诸如存储介质、随机存取存储器等的计算机可读介质上的数据的集合。
计算机可读介质(也简称为处理器可读介质)包括任意非暂时性(例如有形的)的参与提供数据(例如指令)的介质，该数据可以由计算机(例如计算机处理器)读取。这样的介质可以采用多种形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。非易失性介质可以包括例如光盘或磁盘或其他永久性存储器。易失性介质可以包括例如典型地构成主存储器的动态随机存取存储器(DRAM)。这样的指令可以通过一种或多种传输介质，包括同轴线缆、铜线和光纤，包括构成耦合到ECU的处理器的系统总线的导线。计算机可读介质的常规形式包括，如软盘、柔性盘、硬盘、磁盘、任何其他磁性介质、CD-ROM(光盘只读存储器)、DVD(数字视频光盘)、任何其他光学介质、穿孔卡片、纸带、具有孔图案的任何其他物理介质、RAM(随机存取存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器)、FLASH-EEPROM(闪速电可擦除可编程只读存储器)、任何其他存储器芯片或盒，或者任何其他计算机可读取的介质。
数据库、数据仓库或本发明所公开的其他数据存储可以包括用于存储、访问和检索各种数据的各种机构，该数据包括分层数据库、系统文件的文件组、具有专有格式应用程序的应用数据库、关系数据库管理系统(RDBMS)等。每一个这样的数据库存储通常包括在采用了例如上述之一的计算机操作系统的计算设备内，并且通过网络以任意一种或多种方式被访问。文件系统可以从计算机操作系统访问，并且包括以多种形式存储的文件。除了用于创建、存储、编辑、执行存储程序的语言，RDBMS通常采用结构化查询语言(SQL)，例如前面所述的PL/SQL语言。
在一些示例中，系统元件是在一个或多个计算设备(例如服务器、私人电脑等)上实施的计算机可读指令(例如软件)，该指令存储在与此相关(例如盘、存储器等)的计算机可读介质上。计算机程序产品可以包括这样存储于计算机可读介质用于实施上述功能的指令。
在附图中，相同的附图标记表示相同的元件。而且，这些元件中的一些或全部都可以改变。关于这里所述的介质、过程、系统、方法、启发式等，应理解的是虽然这样的过程等的步骤描述为按照一定的顺序排列发生，但这样的过程可以采用以这里描述的顺序之外的顺序完成的描述的步骤实施操作。进一步应该理解的是，某些步骤可以同时执行，可以添加其他步骤，或者可以省略这里所述的某些步骤。换言之，这里的过程的描述提供用于说明某些实施例的目的，并且不应该以任何方式解释为限制权利要求。
相应地，应理解的是上面的描述的目的是说明而不是限制。在阅读上面的描述时，除了提供的示例外许多实施例和应用都是显而易见的。本发明的范围应参照所附权利要求以及该权利要求所享有的全部等同范围而确定，而不是参照上面的说明而确定。可以预期的是这里所讨论的领域将出现进一步的发展，并且所公开的系统和方法将可以结合到这样的未来的实施例中。总之，应理解的是本发明能够进行修正和变化，并且仅由所附权利要求限定。
在权利要求中所使用的所有术语旨在给予其应被本领域的技术人员理解为其最简单和最常用的意思，除非在这里做出了明确的相反的指示。特别地，单数冠词“一”、“该”、“所述”等的使用应该理解为表述一个或多个所示元件，除非作出了与此相反的明确限制。
摘要提供容许读者快速确定技术公开的实质。应该理解的是其不是用于解释或限定权利要求的范围或含义。此外，在前述具体实施方式中，可以看出在各种实施例中将各种特征组合在一起，其目的为更流畅地说明所要公开的内容。然而，该公开方法不应被解释为反映所要求保护的实施例需要比每项权利要求中所明确记载的更多特征的意图。相反地，如下面的权利要求所反映的，发明性的主题在于少于单个公开的实施例的全部特征。因此，下面的权利要求书在此结合到具体实施方式中，且每一权利要求都依靠其自身作为单独的要求保护的主题。

Claims (14)

1.一种控制车辆转向系统的系统，所述系统包括包含处理器和存储器的计算设备，所述存储器存储可由所述处理器执行以实施以下操作的指令：
确定车辆的转向系统驱动器的性能转变到减弱的操作模式，在所述减弱的操作模式中，最大可用驱动器扭矩降低；
基于降低的最大可用驱动器扭矩确定适应于所述减弱的操作模式的车辆速度和路径曲率的可操纵包络；
确定用于转向齿条的多个位移速率的多个包络；
针对路径曲率选择包络和所选择的包络内的车辆速度；以及
控制车辆以实现所选择的车辆速度。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述指令还包括：
检测所述车辆的横向加速度；
检测齿条力；
确定所述横向加速度和所述齿条力之间的函数关系；以及
根据所述横向加速度和所述齿条力之间的所述函数关系确定所述包络。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述指令还包括：
确定与转向齿条驱动地啮合的小齿轮的旋转位移与齿条位移之间的函数关系；
确定与所述小齿轮的旋转速度相关联的最大可用驱动器扭矩；以及
通过所述小齿轮的所述旋转位移与所述齿条位移之间的所述函数关系以及与所述小齿轮的所述旋转速度相关联的所述最大可用驱动器扭矩来确定所述包络。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述驱动器包括冗余电线圈，其中在正常操作模式下两个线圈可被通电，并且在所述减弱的操作模式下仅一个线圈可用。
5.一种控制车辆转向系统的方法，所述方法包括：
确定车辆的转向系统驱动器的性能转变到减弱的操作模式，在所述减弱的操作模式中，最大可用驱动器扭矩降低；
基于降低的最大可用驱动器扭矩确定适应于所述减弱的操作模式的车辆速度和路径曲率的可操纵包络；
确定用于转向齿条的多个位移速率的多个包络；
针对路径曲率选择包络和所选择的所述包络内的车辆速度；以及
控制车辆以实现所选择的车辆速度。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括：
检测车辆的横向加速度并且根据所述横向加速度确定所述包络。
7.根据权利要求5所述的方法，还包括：
检测所述车辆的横向加速度；
检测齿条力；
确定所述横向加速度和所述齿条力之间的函数关系；以及
根据所述横向加速度和所述齿条力之间的所述函数关系确定所述包络。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括：
确定与转向齿条驱动地啮合的小齿轮的旋转位移与齿条位移之间的函数关系；
确定与所述小齿轮的旋转速度相关联的最大可用驱动器扭矩；以及
通过所述小齿轮的所述旋转位移与所述齿条位移之间的所述函数关系以及与所述小齿轮的所述旋转速度相关联的所述最大可用驱动器扭矩来确定所述包络。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述驱动器包括驱动地连接到所述小齿轮的电动马达。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述驱动器包括冗余电线圈，其中在正常操作模式下两个线圈可被通电，并且在所述减弱的操作模式下仅一个线圈可用。
11.根据权利要求5所述的方法，其中所述包络包括作为界限的方程的线，所述方程设定车辆速度平方乘以曲率等于恒定横向加速度。
12.根据权利要求11所述的方法，其中针对多个横向加速度值确定多个包络。
13.根据权利要求5所述的方法，还包括：
确定车辆路径中的预期曲率；
确定当前车辆速度；以及
当所述当前车辆速度超过所述所选择的车辆速度时，转换到所述所选择的车辆速度。
14.一种被编程为执行权利要求5-13中任一项所述方法的计算设备。
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