CN107792164B - 用于转向管理的滑移辅助 - Google Patents

Abstract

控制车辆转向系统包括确定执行操纵所需的齿条的齿条位置。确定允许达到所需转向角的最小速度。增加车辆的速度到所确定的最小速度。移动齿条到所需的齿条位置。

Description

用于转向管理的滑移辅助

技术领域

本发明涉及一种车辆系统和方法，并且更具体地，涉及一种用于转向管理的滑移辅助的系统和方法。

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。可以预期的是，车辆将执行与停车相关联的转向操纵。然而，当不能实现预期的转弯半径时问题会出现。这种减弱的转向系统性能可能使自主车辆以与假设全功能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使某些转向操纵不可行，特别是当车辆静止并且转向负荷高时。

发明内容

根据本发明，提供一种系统，包含计算装置，该计算装置包括处理器和存储器，存储器存储可由处理器执行以实现以下内容的指令：

确定移置车辆的转向齿条所需的齿条力；

确定来自转向致动器的可用的齿条力；并且

当可用的力小于所需的力时，发起车辆运动；并且

当车辆在运动中时激活致动器。

根据本发明的一个实施例，其中指令进一步包括实现以下内容的指令：

确定车辆速度和所需的齿条力之间的关系。

根据本发明的一个实施例，其中指令进一步包括实现以下内容的指令：

将车辆速度和齿条力之间的关系确定为具有上限范围和下限范围的条带，其中条带在上限范围和下限范围之间的延展取决于包括道路表面特性的环境因素。

根据本发明的一个实施例，其中指令进一步包括实现以下内容的指令：

从可用的齿条力和条带的交点选择目标车辆速度；

增加车辆速度到目标车辆速度；并且

当车辆速度至少达到目标车辆速度时，激活致动器。

根据本发明的一个实施例，其中指令进一步包括实现以下内容的指令：

响应于致动器的激活而检查转向齿条的位移；并且

当未检测到位移时增加车辆速度。

根据本发明的一个实施例，其中指令进一步包括实现以下内容的指令：

确定在第一车辆速度下随齿条位置变化的移置齿条所需的齿条力；

确定在第一车辆速度下可用的齿条力的可实现的齿条位置；

使车辆达到第一车辆速度；并且

移动转向齿条到可实现的位置；并且

当可用的齿条力不足以实现所需转向齿条位置时，增加车辆速度。

根据本发明的一个实施例，其中指令进一步包括实现以下内容的指令：

确定执行操纵所需的齿条的齿条位置；

确定允许达到所需的齿条位置的最小速度；

增加速度到所确定的最小速度；并且

移动齿条到所需的齿条位置。

根据本发明的一个实施例，其中指令进一步包括实现以下内容的指令：

对车辆施加扭矩矢量，以诱导在所需转动方向上的横摆运动。

根据本发明的一个实施例，其中指令进一步包括实现以下内容的指令：

通过对车轮施加不均匀的驱动扭矩来产生扭矩矢量。

根据本发明的一个实施例，其中指令进一步包括实现以下内容的指令：

通过对车轮施加不均匀的制动扭矩来产生扭矩矢量。

根据本发明，提供一种控制车辆转向系统的方法，该方法包含：

确定执行操纵所需的齿条的齿条位置；

确定允许达到所需转向角的最小速度；

增加速度到所确定的最小速度；并且

移动齿条到所需的齿条位置。

根据本发明的一个实施例，进一步包含：

确定车辆速度和所需的齿条力之间的关系。

根据本发明的一个实施例，进一步包含：

将车辆速度和齿条力之间的关系确定为具有上限范围和下限范围的条带，其中条带在上限范围和下限范围之间的延展取决于包括道路表面特性的环境因素。

根据本发明的一个实施例，进一步包含：

从可用的齿条力和条带的交点选择目标车辆速度；

增加车辆速度到目标车辆速度；并且

当车辆速度至少达到目标车辆速度时，激活致动器。

根据本发明的一个实施例，进一步包含：

响应于致动器的激活而检查转向齿条的位移；并且

当未检测到位移时增加车辆速度。

根据本发明的一个实施例，进一步包含：

确定在第一车辆速度下随齿条位置变化的移置齿条所需的齿条力；确定在第一车辆速度下可用的齿条力的可实现的齿条位置；

使车辆达到第一车辆速度；并且

移动转向齿条到可实现的位置；并且

当可用的齿条力不足以实现所需转向齿条位置时，增加车辆速度。根据本发明的一个实施例，进一步包含：

确定执行操纵所需的齿条的齿条位置；

确定允许达到所需的齿条位置的最小速度；

增加速度到所确定的最小速度；并且

移动齿条到所需的齿条位置。

根据本发明的一个实施例，进一步包含：

对车辆施加扭矩矢量，以诱导在所需转动方向上的横摆运动。

根据本发明的一个实施例，进一步包含：

通过对车轮施加不均匀的驱动扭矩来产生扭矩矢量。

根据本发明的一个实施例，进一步包含：

通过对车轮施加不均匀的制动扭矩来产生扭矩矢量。

根据本发明，提供一种控制车辆转向系统的方法，该方法包含：确定移置车辆的转向齿条所需的齿条力；

确定来自转向致动器的可用的齿条力；并且

当可用的力小于所需的力时，发起车辆运动；并且

当车辆在运动中时激活致动器。

根据本发明的一个实施例，进一步包含：

确定车辆速度和所需的齿条力之间的关系。

根据本发明的一个实施例，进一步包含：

将车辆速度和齿条力之间的关系确定为具有上限范围和下限范围的条带，其中条带在上限范围和下限范围之间的延展取决于包括道路表面特性的环境因素。

根据本发明的一个实施例，进一步包含：

从可用的齿条力和条带的交点选择目标车辆速度；

增加车辆速度到目标车辆速度；并且

当车辆速度至少达到目标车辆速度时，激活致动器。

根据本发明的一个实施例，进一步包含：

响应于致动器的激活而检查转向齿条的位移；并且

当未检测到位移时增加车辆速度。

根据本发明的一个实施例，进一步包含：

确定在第一车辆速度下随齿条位置变化的移置齿条所需的齿条力；

确定在第一车辆速度下可用的齿条力的可实现的齿条位置；

使车辆达到第一车辆速度；并且

移动转向齿条到可实现的位置；并且

当可用的齿条力不足以实现所需转向齿条位置时，增加车辆速度。

根据本发明的一个实施例，进一步包含：

确定执行操纵所需的齿条的齿条位置；

确定允许达到所需的齿条位置的最小速度；

增加速度到所确定的最小速度；并且

移动齿条到所需的齿条位置。

根据本发明的一个实施例，进一步包含：

对车辆施加扭矩矢量，以诱导在所需转动方向上的横摆运动。

根据本发明的一个实施例，进一步包含：

通过对车轮施加不均匀的驱动扭矩来产生扭矩矢量。

根据本发明的一个实施例，进一步包含：

通过对车轮施加不均匀的制动扭矩来产生扭矩矢量。

附图说明

图1是包括具有在第一方向上的前轮的示例性转向系统的车辆的示意图；

图2是具有在第二转向方向上的前轮的图1的车辆和转向系统的示意图；

图3是示例性齿轮齿条式转向器装置的透视图；

图4是转向齿条力随车辆速度变化的示例性图；

图5是用于使车辆转向的逻辑的示例性流程图，该逻辑采用车辆运动以补充在减弱模式下操作的转向致动器；

图6是转向齿条力随方向盘角度变化的示例性图；

图7是接近可以通过平行停车进入的停车位的示例性车辆的示例性图示。

具体实施方式

引言

系统包括计算装置，该计算装置包括处理器和存储器。存储器存储可由处理器执行的指令。根据某些指令，计算装置被编程为确定移置车辆的转向齿条所需的齿条力。计算装置被进一步被编程为确定来自转向致动器的可用的齿条力。计算装置被进一步编程为，当可用的力小于所需的力时，发起车辆运动。计算装置被进一步编程为当车辆在运动中时激活致动器。

相对取向和方向(例如，上部、下部、底部、向后、前部、后部、背部、外部、内部、向内、向外、横向、左、右)在本说明书中阐述不作为限制，而是为了方便读者想象所描述的结构的至少一个实施例。这样的示例性取向是从就座在驾驶员座椅上的乘员的角度(面向仪表板)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——每个车轮14通常具有安装在其上的轮胎——连接到转向系统12。转向系统12可以部分地直接连接到车辆10结构，例如车辆10车身或车辆10车架或子车架，所有这些结构都是公知的。转向系统12还可以部分地连接到车辆10前悬架，该前悬架通常包括下控制臂(未示出)。车辆10还包括后轮16，每个也通常包括轮胎，后轮16可以附接到后桥18。后桥18可以通过后悬架(未示出)连接到车辆10结构的后部，例如车辆10车身或车辆10车架或子车架的后部。在供选择的结构中，例如具有独立后悬架，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。后悬架和车轮安装件对于目前描述的转向系统不是关键的。

齿轮齿条式转向器20被包括作为转向系统12的一部分。转向器20包括小齿轮22和齿条24，如图3最佳所示。转向致动器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和转向致动器26连接到下转向柱28。方向盘30和上转向柱32可以在完全自主车辆中被省略。齿条位移换能器或传感器34可以部分地连接到齿条24，用于测量齿条24的横向位移。齿条位移传感器34可以是以与小齿轮22相关联的旋转传感器的形式，因为齿条24的位移将随着小齿轮22的旋转线性地变化。传感器34可以用于确定齿条24的位移和齿条24的位移速度。

在齿条24的相对端处的内拉杆球头节36可以将拉杆38可枢转地连接到齿条24。外拉杆球头节40可以将拉杆38可枢转地连接到转向系统12的左侧上的左转向节42和连接到转向系统12的右侧上的右转向节44。转向节42和44可以各自分别通过悬架球节头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)。控制臂构成前悬架的一部分并且连接到车辆结构。左转向节42可以具有在左侧外拉杆球头节40和悬架球头节46之间延伸的左转向臂48。右转向节44可以具有在右侧外拉杆球头节40和悬架球头节46之间延伸的右转向臂50。车轮轴承52被安装到转向节42和44中的每一个。主轴54通过每个轴承52可旋转地支撑，允许主轴54相对于转向节42和44的旋转。主轴54各自可旋转地固定到前轮14中的一个。

下转向柱28的旋转枢转转向节42、44和车轮14。下转向柱28的旋转通过小齿轮22和齿条24的接合横向地移置齿条24。齿条24的横向位移移置拉杆38，拉杆38围绕球头节46枢转转向节42和44的转向臂48和50。转向节42、44可以另外通过以已知的方式安装到上控制臂(未示出)或安装到支柱总成(未示出)的上球头节可枢转地支撑。车轮14响应于转向节转向臂48、50的位移而围绕球头节46枢转。图1示出了在第一方向上的车轮14和转向系统12，其中车轮14在直前方向上用于以直线驾驶车辆10。图2示出了在第二方向上的车轮14和转向系统，其中车轮14在左转弯方向上用于以左指向弧来驾驶车辆10。内侧或左侧车轮14被示出为以与图1的直前位置成角度α定位。图1中的左侧或内侧车轮14具有0°的转向角α。图2中的右侧车轮的角度可以小于左转的左侧车轮的角度，因为外侧轮胎将追踪比内侧轮胎稍微大的半径以避免轮胎侧偏运动。转向角α的这种变化是已知的，并且可以通过如已知的示例性阿克曼联动装置来提供。转向角α与齿条24的横向位移一起随联动装置的几何结构而直接变化。

当车辆静止时，静态转向负荷或转向负荷可能非常高。车辆10的整个重量由车轮14和16支撑。当车辆10具有位于前端的驱动马达或马达时，前轮14可以比后轮16更加重地加载。车辆不移动时车轮的枢转或转向导致车轮的轮胎在由车轮接合的路面上的一些侧偏运动或拖动。橡胶对水泥界面可能具有高的摩擦系数，并不罕见地接近于1的值。枢转或转向车轮14需要通过齿条24移置转向臂48和50。从齿条20移动臂48和50且枢转车轮14所需的力被识别为齿条力。可用的齿条力取决于可用的致动器扭矩。齿条力与致动器扭矩一起根据小齿轮22转动相对于齿条24位移的比而大体上线性地变化。

车载计算机56(供选择地称为控制器或电子控制单元(“ECU”))可以电力地连接到致动器26和换能器34中的每一个。ECU 56选择性地允许致动器选择性地连接到电源。ECU56可以直接连接到致动器26或者可以间接地连接到致动器26。示例间接连接是将ECU 56连接到功率继电器(未示出)，该功率继电器连接到致动器26。这种功率继电器可以是以数字功率继电器或固态继电器的形式，固态继电器结合有离散电子元件，包括晶体管或机电继电器。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存在致动器26变得损害的情况下操纵车辆的能力(尽管是潜在地减弱的能力)。转向致动器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下的操作。例如，致动器26可以包括具有两组独立绕组的电动马达。来自马达的轴可以驱动地连接到小齿轮22。在全功能或规则或正常操作模式下，两组绕组可以被通电，并且可以用于向下转向柱28供应扭矩。在减弱的操作模式下，只有一组绕组是可操作的，并且致动器26仅能够提供在正常操作模式下可用的扭矩的一半。

供选择地，致动器26可以包括每个连接到ECU且从ECU接收指示的两个独立电动马达。每个马达可以具有自己的一组绕组。总的来说，致动器26可以具有两组绕组。

另外供选择地，冗余可以是以重叠互补系统(未示出)的形式，其中需要来自每个系统的致动器的扭矩以实现全转向辅助扭矩，并且单独的致动器由ECU 56协调以操作为单个整体致动器。

示例性致动器26具有为相对高辅助环境(例如静态停车和以高方向盘角速率的高横向加速转弯)提供足够的扭矩辅助能力的大小。当在减弱的或跛行回家的操作模式下操作时，执行这种操纵的能力可能受到限制。示例性跛行回家的操作模式可以包含仅使用马达中的一个。供选择的跛行回家的操作模式可以包含以减少的功率水平使用两个马达。在任一情况下，在减弱的操作模式下调整方向盘位置的可用功率被减少。

ECU 56包括用于自主操作车辆10的程序设计，例如，如已知的虚拟驾驶员58。为了本公开的目的，自主模式(即虚拟驾驶员58的自主操作)被定义为其中车辆10的推进、制动和转向中的每一个由虚拟驾驶员58控制、在半自主模式下虚拟驾驶员58控制车辆10推进、制动和转向中的一个或两个。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，包括在此所公开的操作。

ECU 56的存储器也存储数据。数据可以包括从各种装置收集的收集到的数据。通常，收集到的数据可以包括可以由包括传感器的任何数据收集装置30收集的和/或从这样的数据计算出的任何数据。示例性收集装置30可以包括换能器34、致动器26、横向加速度传感器57和自主驾驶传感器(例如雷达传感器、激光雷达传感器、视觉传感器等)。前述示例不旨在限制。可以使用其他类型的数据收集装置来向ECU 56提供数据。数据还可以包括从收集到的数据和从其他计算出的数据在ECU 56中计算出的计算数据。

ECU 56的存储器存储通过各种通信机制接收到的数据。ECU 56可以被配置用于在车辆网络(例如以太网网络或控制器局域网(“CAN”)总线等等)上通信，和/或用于使用其它有线或无线协议(例如蓝牙，低功耗蓝牙或无线保真(WiFi))。ECU 56还可以具有到车载诊断连接器(例如OBD-II连接器)的连接。通过CAN总线、OBD-II，以太网和/或其他有线或无线机制，ECU 56可以将消息传送到车辆中的各种装置和/或从各种装置接收消息，各种装置是例如控制器、致动器、传感器、开关等，如本文所讨论的。尽管为了便于说明，ECU 56在图1和图2中被示为单个ECU，但是应当理解的是，ECU 56实际上可以包括一个或多个计算装置并且在此描述的各种操作可以由一个或多个计算装置(例如，比如已知的车辆部件控制器和/或专用于系统12的计算装置)来执行。

用于自主驾驶的虚拟驾驶员58发送使车辆12以一定速度遵循路径曲率的致动请求。当转向系统是全功能的并且转向致动器26具有适当大小时，可用的路径曲率在低车辆速度下主要通过转向系统几何结构被限制，并且在高车辆速度下主要通过车辆动态稳定性性能被限制。

对于虚拟驾驶员58，知道转向致动器26的正常或全能力以及在减弱的模式下操作的转向致动器26的更有限的能力以允许执行比如平行停车的操纵是期望的。通常，如上所述，转向致动器26以其正常模式下操作，车辆停车操纵受到转向系统几何结构和相关联的车辆转向半径的限制，而不是转向致动器26的扭矩限制。然而，在减弱的操作模式下执行这种操纵可以相反地由致动器26的降低能力来限制。与致动器26在减少的功率或减弱的操作模式下操作时能够提供的扭矩相比，执行这种操纵可能需要来自致动器26的更多的扭矩。

转向系统12和转向致动器26处理这种操纵的能力可以通过诱导低速(例如每小时5公里或更少)车辆运动(有时称为“滑移”)来辅助。这种车辆运动可以减少轮胎对路面侧偏运动，相对于车辆静止情况下枢转转向节和车轮所需的齿条力，相应地减小了枢转转向节42、44和车轮14所需的齿条力。这种转向系统滑移辅助的管理在下面进行描述。过程

在图4所示的示例性操作中，转向系统12通过将车辆速度增加到高于速度Va来补偿来自致动器26的可用的扭矩的损失。图4是移置转向齿条24所需的转向齿条力随车辆速度变化的示例性图。移置转向齿条24所需的齿条力的示例性下限范围60随车辆速度变化而减小。移置转向齿条24所需的齿条力的示例性上限范围62大体上平行于齿条力的下限范围60并且也随速度变化而减小。图4所示的车辆速度范围低，如可能与低速停车操作有关。下限范围60和上限范围62可以都以高于零的力的值到达平台(未示出)。

图4——包括范围60和62以及它们之间的间隙——提供了取决于许多因素的更复杂关系的简化的二维表示。这些因素可以包括(例如但不限于)例如车轮14的转动或枢转的大小、环境温度、路面上的水分量、表面是否铺好、如果铺好则路面表面材料、和轮胎的特性之类的变量。可以通过改变上述环境变量的大小并且通过加上或减去附加因子来增加或减少间隔的大小。范围60和62以及车辆速度和所需齿条力之间的相关联关系可以基于车辆10和转向系统12的计算机模型来确定，并且可以供选择地通过对车辆10和转向系统12检测仪表装置以测量齿条力和转向角α以及车辆速度来确定。确定范围60和62允许确定移置转向齿条24所需的齿条力。

致动器可完全操作时来自致动器26的可用的全部或正常的齿条力F2的值由水平线64示出。在减弱的状态下来自致动器26的可用的减少力F1由水平线66示出。图4示出了与最大可用的齿条力F2相比的车辆速度和转向齿条力之间的示例性关系。ECU 56可以确定来自转向致动器26的可用的扭矩和因此可用的齿条力。ECU 56可以至少确定致动器26是在正常模式下还是减弱模式下操作，并且做出这样的确定，确定来自致动器26的可用的扭矩和相关联的齿条力。

在致动器26的正常操作下，致动器26可以产生达到力F2的齿条力。在正常操作期间，如图4所示，转向系统致动器扭矩能力产生超过所有条件下所有车辆速度的最大预期齿条力62的齿条力F2。在F2的齿条力可用于转向时，不需要控制车辆速度以使转向节和车轮枢转来改变转向角α。在减弱的操作模式下，转向致动器26可以仅产生用于达到F1的齿条力的足够的扭矩。

减弱的操作可能由任何数量的原因引起，包括例如但不限于转向系统致动器26的部分故障、供应给转向系统致动器的部分功率损失和转向系统的过热，特别是致动器26的一个马达或多个马达。在减弱的操作模式下，致动器26可能不具有足够的扭矩能力以产生足以使所有操作条件下的车轮14枢转的齿条力，特别是如果车辆10不移动。

如图4所示，线66在Va的车辆速度值处与线60相交，并在Vb的车辆速度处与线62相交。根据条件，致动器26可能不能够提供足够的扭矩和齿条力以允许转向车辆10低于速度Vb。为了当可用的齿条力小于所需的齿条力时发起操纵，发起车辆运动。为了完成操纵，特别是停车操纵，车辆速度可以与转向角α和相关联的齿条位置协调以允许被转向的车轮14枢转。当ECU 56被提供以指示影响线60和62之间的间隙的条件的数据时，可以进一步调节车辆速度以优化性能，并且在可能的情况下在Va和Vb之间的速度下使用致动器。

转向控制也可以基于动态响应。例如，可以将最大可用的致动器力施加到齿条24，并且然后可以增加车辆速度直到转向角α开始改变。当检测到转向角α的变化时，调节车辆速度以实现所需转向角α和齿条位移。

在图5中，逻辑图或流程图67提供了如何执行上述方法的示例性图示。逻辑在开始框68发起。在框70，可以从包括车辆速度传感器(未示出)的传感器和可以用于估算执行操纵的齿条的所需大小和来自致动器26的可用的齿条力的传感器(包括，例如齿条位移换能器、横向加速度传感器和与致动器相关联的电流传感器)收集数据。

在过程框72，使用来自框70的数据确定所需的转向齿条力和可用的转向齿条力。决策框74评估并且确定可用的齿条力是否大于所需的齿条力。如果是，则致动器26被激活以根据过程框76进行所需转动或操纵，并且逻辑然后在结束框78结束。如果否，则过程框80可以确定目标车辆速度，示例性目标车辆速度为Va。

车辆速度然后可以根据过程框82增加到目标车辆速度。致动器26然后可以被激活以执行转弯或操纵。决策框86可以使用来自传感器34的数据检查齿条24的运动，以确定车轮14中的至少一个是否相对于球头节46枢转。如果是，则逻辑67的过程框88指导转弯或操纵的完成，随后在结束框90终止逻辑67。如果车轮14不枢转，则逻辑67检查以确定所施加的齿条力是否小于可用的齿条力。如果是，则齿条力被设定为等于可用的齿条力(例如F1)，并且逻辑67然后回到决策框86以确定车轮14是否枢转。如果所施加的齿条力不小于可用的齿条力，则车辆速度以第一速度增量增加，并且逻辑67循环回到决策框86以确定车轮14是否已经枢转。如果不是，则逻辑循环通过决策框92，并且再次以一增量增加车辆速度。速度的增加可能受到速度变化对车辆10的位置的影响的限制。另外，车辆运动可以在向前或向后的方向上。图4的车辆速度的水平轴线可以被解释为低车辆速度的绝对值。

第二种解决方案可以通过关注影响线60和62的齿条力值的因素中的一个来补充上述内容，该因素是车轮14的角度α或齿条24的位置。图6示出了随方向盘角度α变化的齿条力的变化，其中第一车辆速度大于零。方向盘角度α可以等同于基于转向系统12的几何结构的齿条24的位置。图6的第一(上限)线98示出了当全部齿条力Fmax(相当于图4的F2)可用时随车轮14从等于–Pmax的第一角度α枢转到等于Pmax的第二角度α的静态转向力。第二(下限)线100示出了当全部齿条力–Fmax可用时随车轮14从等于Pmax的第一角度α枢转到等于–Pmax的第二角度α的静态转向力。当致动器26在其减弱的操作模式下操作时，它仅可以提供Fmax/2的可用的减少齿条力，该齿条力可以等于图4的F2/2和F1中的每一个。为了将最大齿条力限制为低于Fmax/2的可用的齿条力或高于-Fmax/2的可用的齿条力，目标可实现的转向角α的最大值可能不超过对应的方向盘角度，其中线98和100分别通过表示Fmax/2和-Fmax/2的齿条力的水平线相交。考虑到由车轮14的有限角位移施加的横向运动或转弯限制，可以产生用于车辆10的停车路径或轨迹。这种限制是由在可实现的角度α和可用的齿条力的可实现的齿条位置内工作造成的，该可实现的齿条位置不超过需要齿条力大于来自致动器26的可用的减少负荷的位移。线98和100的箭头表示转向运动的示例性相对方向。线98和100各自表示由车辆10以大于零的速度移动的动力学产生的恢复力。如果在第一车辆速度下无法完成操纵，则车辆速度可能会增加。

根据图6操作的转向系统还可以首先确定执行操纵所需的齿条24的齿条位置。ECU然后可以确定允许到达所需的齿条位置的车辆10最小速度。车辆10的速度可以增加到所确定的最小速度。齿条24可以移动到所需的齿条位置。

第三种解决方案可以进一步补充上述内容。扭矩矢量——如已知的允许车辆10的差速器向每个车辆10车轮提供变化量的动力——可以用来诱导或增强车辆横向运动。扭矩矢量可以因此通过施加不均匀的车轮扭矩分布来产生。这种不均匀的车轮扭矩分布可以通过向车辆10的相对侧上的驱动轮提供不均匀的驱动扭矩分布以在车辆10的相对侧上产生不均匀的驱动力来产生。扭矩矢量可以通过将不均匀的车轮制动应用施加到车轮14和16来增强。每个车轮14、16可以具有施加到其上的不同的制动应用，在车辆10的相对侧上产生不均匀的制动力。

至少对于低速停车操纵，不均匀驱动力和不均匀制动力的组合可以比单独地驱动扭矩调制或制动扭矩调制在产生横摆诱导力矢量方面更有效。扭矩矢量可以供选择地使用不均匀的制动应用并且以未调节的方式向车轮提供驱动扭矩来产生。不均匀的制动应用允许驱动扭矩在车辆10的一侧上提供驱动力，并在车辆10的另一侧上提供制动力。如箭头106和108所示的这种不均匀的侧向力减小了所需的转向齿条力和转向车辆10所需的来自致动器26的相关联的扭矩。图6示出了自主车辆10正在操纵以并行停放在车辆102和104之间的空间中一个示例。如图6中施加的扭矩矢量产生比右侧驱动力108更大的左侧驱动力106。通过控制在四个车轮14、16中的每一个处的扭矩分布，自主车辆10可以产生有助于控制转弯和横向运动的横摆旋转。

结论

已经公开了一种用于使用车辆运动来减少具有减弱的操作模式的转向致动器所需的转向力的示例性系统和方法。

如本文所使用的，副词“大体上”是指形状、结构、测量值、数值、时间等可能偏离精确描述的几何形状、距离、测量值、数值、时间等，因为材料、加工、制造、数据传输、计算速度等方面有缺陷。

关于本说明书中对ECU的引用，计算装置(比如本文所讨论的那些)通常各自包括由一个或多个计算装置(比如上面识别的那些)可执行并且用于实施上述过程的框或步骤的指令。例如，上面所讨论的过程框被体现为计算机可执行指令。

通常，所描述的计算系统和/或装置可以使用任何数量的计算机操作系统，包括但并不限于以下的版本和/或变体：福特

应用程序、应用程序链接/智能装置链接中间软件、Microsoft

操作系统、Microsoft

操作系统、Unix操作系统(例如，加利福尼亚红木滩的甲骨文公司发售的

操作系统)、纽约阿蒙克市的国际商业机器公司发售的AIX UNIX操作系统、Linux操作系统、加利福尼亚库比蒂诺的苹果公司发售的Mac OSX和iOS操作系统、加拿大滑铁卢的黑莓公司发售的黑莓OS以及谷歌公司和开放手机联盟开发的安卓操作系统、或由QNX软件系统提供的

汽车信息娱乐平台。计算装置的示例包括，但不限于，车载车辆计算机、计算机工作站、服务器、台式机、笔记本电脑、便携式电脑、或手持式电脑、或一些其他计算系统和/或装置。

计算装置通常包括计算机可执行的指令，其中指令可以通过比如上面所列的那些的一种或多种计算装置来执行。计算机可执行的指令可以从计算机程序来编译或解读，计算机程序使用多种程序设计语言和/或技术建立，这些语言和/或技术包括但不限于Java^TM、C、C++、Matlab、Simulink、Stateflow、Visual Basic、Java Script、Perl、HTML等中单独一个或结合。这些应用程序中的一些可以在虚拟机(例如Java虚拟机、Dalvik虚拟机等等)上编译和执行。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，从而执行一个或多个过程，包括一个或多个在此所述的过程。这样的指令和其它数据可以使用多种计算机可读介质存储和传送。计算装置中的文件通常是存储在计算机可读介质(例如存储介质、随机存取存储器等)上的数据的集合。

计算机可读介质(也称为处理器可读介质)包括参与提供计算机(例如通过计算机的处理器)可读的数据(例如指令)的任何非暂时性(例如有形的)介质。这样的介质可以采取许多形式，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，例如光盘或磁盘以及其他持续内存。易失性介质可以包括例如动态随机存取存储器(DRAM)，其典型地构成主存储器。这样的指令可以通过一个或多个传输介质来传送，包括同轴电缆、铜线和光纤，包括包含连接到ECU的处理器的系统总线的线。计算机可读介质的普遍形式包括，例如软盘(floppy disk)、柔性盘(flexible disk)、硬盘、磁带、任何其它磁性介质、CD-ROM(光盘只读存储器)、DVD(数字化视频光盘)、任何其它光学介质、穿孔卡片、纸带、任何其它具有孔排列模式的物理介质、RAM(随机存取存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电可编程只读存储器)、FLASH-EEPROM(闪速电可擦除可编程只读存储器)，任何其它存储芯片或内存盒，或任何其它计算机可读的介质。

数据库、数据储存库、或在此所描述的其它数据存储器可以包括用于存储、访问和检索多种数据的各种类型的机制，包括层次数据库、文件系统中的文件集、专用格式的应用数据库、关系数据库管理系统(RDBMS)等。每个这样的数据存储器通常包括在使用例如上述提到的那些之一的计算机操作系统的计算装置内，并且通过网络以各种方式中的任意一种或多种进行访问。文件系统可以从计算机操作系统访问，并且可以包括以多种格式存储的文件。RDBMS除了使用用于创建、存储、编辑和执行存储过程的语言之外，通常使用结构化查询语言(SQL)，例如以上提到的过程化SQL(PL/SQL)语言。

在一些示例中，系统元件可以被实施为在一个或多个计算装置(例如，服务器、个人电脑等)上的计算机可读指令(例如，软件)、存储在与此相关的计算机可读介质(例如，磁盘、存储器等)上。计算机程序产品可以包含存储在计算机可读介质上用于执行在此所述的功能的这样的指令。

在附图中，相同的附图标记表示相同的元件。此外，这些元件中的一些或全部可以被改变。至于在此所述的过程、系统、方法、启发等，应当理解的是，虽然这些过程的步骤等已被描述成根据一定的有序序列发生，但是这样的过程可以实施为以不同于在此所述顺序的顺序来执行所述步骤。进一步应当理解的是，某些步骤可以同时执行，其它步骤可以增加，或在此所述的某些步骤可以省略。换言之，提供在此的过程的描述目的在于说明某些实施例，而不应以任何方式被解释为限制权利要求。

因此，应当理解的是，上述说明书旨在说明而不是限制。除了提供的示例，在阅读上述说明书的基础之上许多实施例和应用是显而易见的。本发明的范围不应参照上述说明书来确定，而是应该参照所附权利要求连同这些权利要求所享有的全部等效范围来确定。可以预见和预期未来的发展将会发生在在此所讨论的技术领域，且所公开的系统和方法将被结合到这些未来的实施例中。总之，应当理解的是，本发明能够进行修改和变化并且仅通过以下权利要求来限制。

在权利要求中使用的所有术语旨在被给予它们如本领域技术人员所理解的通常含义，除非在此作出明确相反的指示。特别是单数冠词比如“一”，“该”，“所述”等的使用应被理解为叙述一个或多个所示元件，除非权利要求中叙述了明确相反的限制。

提供摘要以允许读者快速弄清此技术公开的本质。提交该摘要的情况下，应理解其不用于解释或限制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，为了精简本公开的目的，不同的特征被集合在不同的实施例中。这种公开的方法不应被解释为反映所要求保护的实施例需要比在每项权利要求中清楚叙述的更多的特征的意图。相反，如以下权利要求反映的那样，发明主旨在于少于单一公开的实施例的所有特征。因此，以下权利要求以此方式结合到具体实施方式中，而每条权利要求自身作为单独要求保护的主题。

Claims (16)

1.一种控制车辆转向系统的方法，所述方法包含：

确定移置车辆的转向齿条所需的齿条力；

确定来自转向致动器的可用的齿条力；并且

当所述可用的齿条力小于所述所需的齿条力时，确定目标车辆速度，增加车辆速度到所述目标车辆速度；并且

当所述车辆至少达到所述目标车辆速度时激活所述致动器。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包含：

确定车辆速度和所述所需的齿条力之间的关系。

3.如权利要求2所述的方法，进一步包含：

将车辆速度和齿条力之间的关系确定为具有上限范围和下限范围的条带，其中所述条带在所述上限范围和所述下限范围之间的延展取决于包括道路表面特性的环境因素。

4.如权利要求3所述的方法，进一步包含：

从所述可用的齿条力和所述条带的交点选择目标车辆速度。

5.如权利要求4所述的方法，进一步包含：

响应于所述致动器的激活而检查所述转向齿条的位移；并且

当未检测到位移时增加所述车辆速度。

6.如权利要求2所述的方法，进一步包含：

确定执行操纵所需的齿条位置；

确定允许达到所述所需的齿条位置的最小速度；

增加车辆速度到所确定的所述最小速度；并且

移动所述齿条到所述所需的齿条位置。

7.如权利要求2所述的方法，进一步包含：

对所述车辆施加扭矩矢量，以诱导在所需转动方向上的横摆运动。

8.如权利要求7所述的方法，进一步包含：

通过对车轮施加不均匀的驱动扭矩来产生所述扭矩矢量。

9.如权利要求8所述的方法，进一步包含：

通过对所述车轮施加不均匀的制动扭矩来产生所述扭矩矢量。

10.如权利要求1所述的方法，进一步包含：

确定在第一车辆速度下随齿条位置变化的移置所述齿条的所述所需的齿条力；

确定在所述第一车辆速度下所述可用的齿条力的可实现的齿条位置；

使所述车辆达到所述第一车辆速度；并且

移动所述转向齿条到所述可实现的齿条位置；并且

当所述可用的齿条力不足以实现所需转向齿条位置时，增加所述车辆速度。

11.如权利要求1所述的方法，进一步包含：

确定执行操纵所需的齿条位置；

确定允许达到所述所需的齿条位置的最小速度；

增加车辆速度到所确定的所述最小速度；并且

移动所述齿条到所述所需的齿条位置。

12.如权利要求1所述的方法，进一步包含：

对所述车辆施加扭矩矢量，以诱导在所需转动方向上的横摆运动。

13.如权利要求12所述的方法，进一步包含：

通过对车轮施加不均匀的驱动扭矩来产生所述扭矩矢量。

14.如权利要求13所述的方法，进一步包含：

通过对所述车轮施加不均匀的制动扭矩来产生所述扭矩矢量。

15.一种控制车辆转向的计算装置，所述计算装置被编程为执行如权利要求1-14中任一项所述的方法。

16.一种控制车辆转向的系统，包含计算装置，所述计算装置包括处理器和存储器，所述存储器存储可由所述处理器执行以实现以下内容的指令：

确定移置车辆的转向齿条所需的齿条力；

确定来自转向致动器的可用的齿条力；并且

当所述可用的齿条力小于所述所需的齿条力时，确定目标车辆速度，增加车辆速度到所述目标车辆速度；并且

当所述车辆至少达到所述目标车辆速度时激活所述致动器。

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