CN107848509A - 用于在路面上积水打滑时辅助驾驶员的方法 - Google Patents

用于在路面上积水打滑时辅助驾驶员的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于在车辆所行驶的路面上积水打滑时辅助驾驶员的方法和装置,其中根据至少一个行驶动态参量检查是否存在积水打滑,在识别到积水打滑的情况下,在后轮制动器(42、46)上执行用于方向改变的干预措施,其中根据驾驶员转向需求来设定制动压力。

Description

用于在路面上积水打滑时辅助驾驶员的方法
技术领域
本发明涉及一种用于在车辆所行驶的路面上积水打滑时辅助驾驶员的方法,其中根据至少一个行驶动态(行驶动力学)参量检查是否存在积水打滑。本发明还涉及一种用于执行这种方法的装置。
背景技术
积水打滑或水漂现象导致能在车辆的相应轮胎与路面之间传递的力减小。特别是可以减小侧偏力或侧向力。尽管强烈回转方向盘车辆也几乎不或仅有限地执行转向,或者执行主要由于例如侧风或路面倾斜造成的转向。由驾驶员设定的转向角不再相应于车辆的运动。车辆在极端情况下不能转向并可能迅速陷入失控。
现代机动车具有驾驶员辅助系统或驾驶员安全系统,例如用于横向稳定的行驶动态调节的电子稳定控制系统(ESC)和用于纵向稳定的防抱死系统(ABS)和牵引力控制系统(TCS),这些系统在危急的情况下以辅助驾驶员的方式干预并实现:将机动车转换到行驶动态方面稳定的状态。例如,在ESC干预下,通过有针对性地制动各个车轮来防止车辆滑移。
已知的ESC系统中的调节干预在积水打滑的情况下受限于旨在减小车辆速度的发动机干预和制动干预。如果两个前轮由于积水打滑而不再能传递横向力或侧偏力,则不能借助于前轮转向实现转向或设定方向。
从文献DE 10 2013 008 943 A1中已知一种用于在湿滑路面情况下辅助驾驶员的方法,其中通过监控车辆的转向系统的运行参量的时间上的变化来确定是否存在打滑。
发明内容
因此本发明的目的是,在出现积水打滑或水漂现象期间可以使车辆转向。进而还说明一种用于执行这种方法的装置。
上述目的根据本发明通过一种根据权利要求1所述的方法以及一种根据权利要求16所述的装置实现。
本发明的基本思想是,在识别到积水打滑的情况下,为了实现车辆的方向控制而执行用于修正行驶方向(方向改变)的干预措施。这种干预措施根据本发明通过设定后轮制动器上的制动压力来实现,其中根据驾驶员转向需求来设定制动压力。
本发明的有利的设计方案是从属权利要求的主题。
本发明基于如下考虑,当行驶在积水打滑的路面上时驾驶员对方向盘的旋转几乎不或根本不影响车辆的行驶。车辆继续直行或由于外部干扰而转动,而驾驶员不能主动地施加影响。在这种情况下,前轮强烈地减速,特别是当前轮没有被驱动时,通常减速到转速为零。被驱动的车轮也可能空转。打滑调整器、如TCS的目的是在这种情况下将车轮转速与实际的车辆速度相平衡,并从车轮速度的受干扰的车轮转速传感器信号中尽可能精确地推测出车辆速度。出于安全技术方面的原因期望的是,即使存在积水打滑的情况也保持车辆是可控的或可转向的。但是这由于上述原因而无法借助于前轮实现。
如迄今已认识到的,在这种情况下能通过后轮实现车辆的转向或方向改变,这是因为在已至少部分地排挤出水的前轮的轮迹中行驶的后轮还可以将力传递到路面上。可以通过在后轮制动器上的有针对性的干预措施使车辆转向。
在两侧都出现积水打滑的情况下(两个前轮都表现出积水打滑现象),优选执行有针对性的干预措施用于方向改变。
在右后轮上建立的制动力矩产生车辆向右的转动,对应于方向盘沿顺时针方向转动。在左后轮上建立的制动力矩产生车辆向左的转动,对应于方向盘沿逆时针方向转动。因此有利的是,在驾驶员期望向左转向时,在左后轮制动器上设定制动压力或建立制动力矩,在驾驶员期望向右转向时,在右后轮制动器上设定制动压力或建立制动力矩。相应的制动力矩的施加导致车辆转弯,由此可以使车辆转向。
优选根据设定的方向盘角度确定驾驶员转向需求。在此优选考虑车辆的当前速度和/或转向角特性曲线。从中计算出车辆的期望的转动,然后再从中计算出理论制动力矩,并进而计算出待设定的制动压力。优选地,设定的转向角越大,则在相应地车轮上设定的压力也越大。优选是成比例的关系。
在优选的实施形式中,借助于环境传感器、例如摄像机的评估从行车道的识别中得出方向需求。按照另一优选的实施形式,考虑设定的方向盘角度和由环境传感器确定的方向需求,例如将两者按比例组合。
在本方法的优选的变型中,附加地制动两个后轮。与用于修正行驶方向的干预措施叠加的附加的制动如此实现,使得在两个后轮制动器上建立制动压力,其中在右侧和左侧的后轮制动器之间设定制动压力差。通过该制动压力差产生转弯力矩,并进而产生车辆的转动,用于修正行驶方向。优选从车辆的期望转动中计算出制动压力差。特别优选地,与针对单独制动的车轮所描述的计算类似地实现上述计算。
特别优选地,仅当后轮的力传递潜力是足够的(小的纵向打滑)的情况下,才进行两个后轮的附加的制动。
在本发明的一有利的实施形式中,如果由于驾驶员的制动操作已在后轮制动器中存在制动压力,则通过在后轮之一上减小制动压力进行用于方向改变的干预措施。在左后轮上减小制动压力产生车辆向右侧的转动,对应于方向盘沿顺时针方向转动。在右后轮上减小制动压力产生车辆向左侧的转动,对应于方向盘沿逆时针方向转动。
在优选的实施形式中,在执行本方法期间监控后轮的打滑。如果被制动的后轮的打滑或打滑量超过规定的阈值,则限制或减小压力建立,以便避免后轮的抱死。特别优选地根据已知的ABS调节系统执行该打滑调节。
如果至少一个前轮的打滑和/或两个前轮上的平均的打滑位于规定的范围之外,则优选认为识别到积水打滑或水漂现象。当两个前轮的打滑都位于规定的范围之外,则认为识别到两侧的积水打滑。这可以通过将打滑量与阈值比较实现,或者也可以规定负的和/或正的阈值。
在具有后轮驱动的车辆中,在积水打滑情况下由于水的波浪阻力在两个前轮上都发生强烈的制动打滑。在具有前轮驱动的车辆中,如果驾驶员持续踏压加速器踏板,则可能产生强烈的驱动打滑。
优选地,如果一个前轮表现出大的制动打滑而另一车轮表现出大的驱动打滑,则认为识别到积水打滑现象。特别优选地,如果在一个前轮上识别到超过规定的阈值的正的打滑,而在另一前轮上识别到低于规定的阈值的负的打滑,则识别到积水打滑现象。
行驶动态参量有利地包括至少一个车轮转速传感器的信号。特别是,将配设给前轮的车轮转速传感器的信号与配设给后轮的车轮转速传感器的信号相比较可以确定前轮的打滑。
在具有后轮转向系统的车辆中,在识别到积水打滑的情况下,优选使后轮转向系统不起作用。在安装有主动的后轮转向系统的车辆中,在典型的行驶运行状态下,在车速大于80km/h时,后轮以与前轮相同的方向转向。这通常导致,随着速度的增加,转向对于驾驶员变得更加间接,车辆反应更加缓慢,因此可以更加精确地控制车辆。对于类似的方向盘偏转,在更高的速度范围中转弯半径也越大。
在存在积水打滑的情况下,当前轮不能建立横向力或仅能建立非常小的横向力且因此无助于使车辆转向时,这对于行驶方向具有如下不利的后果:如果仅使后轮转向,则车辆因此会沿错误的方向转动。例如,驾驶员向右转向,而车辆向左行驶。因此在识别到积水打滑时,后轮绝对不能进行偏转。为此在第一变型中,使后轮转向系统不起作用,后轮优选正直取向(在识别到积水打滑的情况下,后轮上的车轮转向角持续设定为零)。然后可以通过有针对性的制动干预措施进行用于方向改变的干预措施。
在具有后轮转向系统的车辆中,代替制动干预措施另选地驱控后轮转向系统,在与转向方向相反的方向上调节后轮。在这种情况下,用于方向改变的干预措施包括调节转向系统,除此之外还优选的是,不在后轮上设定不同的制动压力。
在优选实施形式中,在识别到积水打滑的情况下,前轮的车轮转向角被限制在规定阈值,特别优选地限定为2°至3°。这优选可以在大小数值方面实现,即在两侧规定相同的阈值。
在此优选在修正干预期间在转向轮上设定反向力矩。以这种方式使转向系统在一定程度上变得沉重。有利地,反向力矩的值为约2Nm至3Nm。
本发明的优点特别是,在识别到积水打滑或水漂现象时,通过在后轮制动器上的有针对性的制动干预使车辆实现方向控制,由此可以防止事故和危险情况。
通过限制前轮上的车轮转向角防止了,当在大的转向输入情况下前轮重获附着时车辆陷入滑移。通过使转向系统变硬防止了驾驶员过强地转向输入。
附图说明
根据附图详述本发明的实施例。在强烈示意性的附图中:
图1示出用于在路面上积水打滑时辅助驾驶员的方法的优选实施例的流程图;
图2示出用于执行辅助驾驶员的方法的装置的优选实施形式;
图3示出带有作用力的机动车。
在所有的附图中,相同的部件设有相同的附图标记。
具体实施方式
在图1中以流程图的形式示出的用于在存在积水打滑时辅助驾驶员的方法的优选实施例中,在流程块2中检查是否存在积水打滑。为此检查前轮上的车轮转速传感器的信号。如果该信号示出强烈的打滑、特别是在后轮驱动的车辆中示出负的打滑以及在前轮驱动的车辆中示出正的打滑,就是说,如果在没有制动的情况下两个前轮打滑的相应值超过规定的阈值,则认为识别到积水打滑。在两种情况下,出现的打滑产生明显可测量的加速度变化,并由于出现水的波浪阻力而使车辆显著减速。
存在强烈的打滑情况导致,在前轮和路面之间仅能以小的程度或根本不能传递能用以调节车辆方向的侧偏力或横向力。车辆不能转向并进而不可控制。
本发明的目的是,在这种情况下允许制动辅助的方向控制并随之使得驾驶员能够控制车辆。在决策框6中,本方法根据是否在流程块2中识别到存在积水打滑而不同地分支。如果未识别到积水打滑,则本方法在此分支到流程块2,其中再次检查是否存在积水打滑。
否则,在流程块10中借助于由驾驶员设定的方向盘角度确定驾驶员转向需求。由此确定理论制动力矩,该理论制动力矩要被设定在两个后轮制动器之一上。该理论制动力矩被换算为在相应的制动器上建立的制动压力。
在流程块14中,执行修正干预措施,该修正干预措施在此是制动干预。在向右的转向操纵时,在右后轮制动器上建立制动力矩,使得车辆向右转动。在向左的转向操纵时,在左后轮制动器上建立制动力矩,使得车辆向左转动。通过这些有针对性的制动干预措施,可以使车辆转向。在相应的后轮制动器中所施加的制动压力的最大值优选为10bar至20bar。通过限制所施加的制动压力,减小了后轮抱死的可能性。
在探测到驾驶员除了转向需求外还有制动需求的情况下,相应地在两个后轮制动器上设定制动压力差,使得同时进行车辆的制动并实现期望的转动。在任意情况下,当识别到积水打滑情况时,如果车辆处于临界速度范围中,优选高于60km/h,则在单侧或在两侧利用后轮的潜力来使车辆减速。
由于制动造成的减速,产生围绕俯仰轴的转矩,该转矩在前轮上产生沿法向力(FN)的方向的附加的力FZ,见根据图3的示例。在示出的示例中,以如下方式得到该附加力FZ
制动力FX=1000N
重心高度h=0.5m
前桥-重心间距lv=1.1m
后桥-重心间距lh=1.3m
无制动时的法向力FN=4000N
除了在无制动情况下的4000N法向力外,每个车轮还产生208N的附加力。由此在制动时每个前轮得到4208N的总力。该力升高适用于两个前轮。因此保证了更好地排挤水膜,并因此保证了前轮的更好的附着力以及车辆的更好的可转向性。
在图2中示意性示出用于执行上述方法的装置20。装置20包括具有控制和调节单元26的行驶动态调节器22,在控制和调节单元中以软件和/或硬件方式执行本方法。优选将本方法实现为计算机程序,该计算机程序被加载到控制和调节单元26的存储器中。
控制和调节单元26在信号输入侧与被配设给两个前轮的车轮转速传感器32、38连接,并与转向角传感器36连接。控制和调节单元26在信号输出侧与压力提供装置40连接,该压力提供装置按需求在被配设给左后轮的后轮制动器42中或被配设给右后轮的后轮制动器46中建立压力。
如果控制和调节单元26基于车轮转速传感器32、28的信号识别到强烈的打滑,则认为识别到积水打滑。控制和调节单元借助于由转向角传感器36得到的方向盘角度计算理论制动力矩,在左后轮制动器或右后轮制动器上建立该理论制动力矩。该理论制动力矩然后换算为要在相应的后轮制动器中建立的制动压力42、46。控制和调节单元26驱控优选也用于行车制动功能的压力提供装置40,以设定所述制动压力。
一旦识别到前轮又可以传递横向力且驾驶员可以通过转向系统控制车辆,就终止控制和调节单元26以上述方式执行的修正干预措施。
在控制和调节单元26中优选存储车辆模型,例如线性单辙模型。通过摄像机或光学传感器和/或其它传感器确定车辆速度向量v,并借助于车辆模型确定侧偏角β,从而可以相对于车辆速度向量确定前轮的角位置(车轮转向角)。
如果前轮的偏转角(车轮转向角)在大小方面超过规定的、正的阈值——该阈值有利地是2°至3°,则使转向系统变硬,这通过在EPS(Electronic Power Steering电子动力转向)上建立反向力矩实现。下面解释原因。如果在存在积水打滑时驾驶员通过方向盘或转向运动不再感觉到车辆对于其控制信号的反应,这是因为车辆不遵循驾驶员的转向需求,典型地由驾驶员进行过度的转向或产生过度的转向输入。这种情况必须阻止,这是因为不允许驾驶员利用强烈偏转的或打横的车轮来到具有高摩擦值的路面上。车辆在这种情况下获得强烈的转动冲量,使得ESP不再能阻止车辆的滑移。
在本发明的优选的实施形式中,前轮指向行驶速度向量v的方向。有利地如此在方向盘上设定反向力矩,使得前轮的取向尽可能接近行驶速度向量v的方向。一旦车辆来到高摩擦值处,就通过这种措施阻止车辆的突然的方向改变。为此需要确定车辆的侧偏角。特别优选地如此设定反向力矩,使得前轮的取向与行驶速度向量的方向的偏差小于规定的阈值。

Claims (16)

1.一种用于在车辆所行驶的路面上积水打滑时辅助驾驶员的方法,其中根据至少一个行驶动态参量检查是否存在积水打滑,其特征在于,在识别到积水打滑的情况下,在后轮制动器(42、46)——特别是正好一个后轮制动器——上执行用于方向改变的干预措施,其中根据驾驶员转向需求来设定所述后轮制动器上的制动压力。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在存在向左的驾驶员转向需求时在左后轮制动器(42)上建立制动压力,在存在向右的驾驶员转向需求时在右后轮制动器(46)上建立制动压力。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在存在向左的驾驶员转向需求时在右后轮制动器(42)上减小制动压力,在存在向右的驾驶员转向需求时在左后轮制动器(46)上减小制动压力。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其特征在于,借助于由驾驶员设定的方向盘角度和/或借助于环境传感器确定驾驶员转向需求。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,由方向盘角度计算待设定的制动压力。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,与设定的方向盘角度成比例地计算待设定的制动压力。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法,其特征在于,为所述用于方向改变的干预措施叠加用于使车辆制动的在两后轮上的附加的制动干预措施。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法,其特征在于,如果至少一个前轮的打滑和/或两个前轮的平均打滑位于规定的范围之外,则认为识别到积水打滑。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法,其特征在于,特别是仅当在两侧识别到积水打滑时,特别是如果两个前轮的打滑位于规定的范围之外,则执行所述干预措施。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法,其特征在于,所述行驶动态参量包括来自至少一个车轮转速传感器(32、38)的信号。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法,其特征在于,在具有后轮转向系统的车辆中,在识别到积水打滑时使所述后轮转向系统不起作用。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法,其特征在于,在具有后轮转向系统的车辆中,在识别到积水打滑时代替在后轮制动器上的干预措施驱控后轮转向系统,其中朝与驾驶员转向需求相反的侧设定后轮的车轮调节角。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法,其特征在于,在识别到积水打滑时,前轮的车轮调节角被限制到规定的阈值。
14.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,在识别到积水打滑时借助于主动的转向力辅助在方向盘上设定相对于驾驶员转向力矩的反向力矩。
15.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,如此设定所述反向力矩,使得前轮的取向与行驶方向的偏差小于规定的阈值。
16.一种用于在积水打滑时辅助驾驶员的装置(20),其包括具有控制和调节单元(26)的行驶动态调节器(22),该装置用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。
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