CN108569329A - 用于自动车辆的转向控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于自动或半自动车辆的转向控制系统，包括转向输入装置，所述转向输入装置能够由驾驶员操作，用于在手动转向模式下提供对车辆的转向控制。还包括至少一个自动转向组件，所述自动转向组件用于在自动转向模式下提供对车辆的转向控制。进一步包括多个车轮，所述车轮在过渡转向模式期间由所述转向输入装置和所述至少一个自动转向组件的混合输出进行控制。

Description

用于自动车辆的转向控制系统和方法
相关申请的交叉引用
本专利申请要求2017年3月10日提交的序列号为62/469867的美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请通过引用全部并入本申请中。
技术领域
本申请总体上涉及用于驾驶车辆的转向系统，更具体而言，涉及配备在自动车辆中的转向系统。
背景技术
车辆现在配备有3级和4级自动功能。然而，消费者可能有时还想自己驾驶车辆。因此，希望在行驶的同时安全直观地管控从自动驾驶模式过渡到手动驾驶模式。
发明内容
根据本发明的一个方面，一种用于自动或半自动车辆的转向系统包括转向输入装置，所述转向输入装置能够由驾驶员操作，用于在手动转向模式下提供对车辆的转向控制。还包括至少一个自动转向组件，所述自动转向组件用于在自动转向模式下提供对车辆的转向控制。进一步包括多个车轮，所述车轮在过渡转向模式期间由所述转向输入装置和所述至少一个自动转向组件的混合输出进行控制。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于自动或半自动车辆的从自动转向模式向手动转向模式过渡的方法。所述方法包括在所述自动转向模式下利用至少一个自动转向组件控制多个车轮。所述方法还包括在过渡转向模式下利用所述至少一个自动转向组件和由驾驶员操作的转向输入装置的混合输出所述多个车轮。
从下面结合附图所进行的描述中，上述以及其他优点和特征将变得更加清楚。
附图说明
被认为是本发明的主题在本说明书结尾处的权利要求书中特别地被指出来，并清楚地要求保护。本发明前述以及其他特征和优点从下面结合附图所进行的详细描述中变得清楚。在附图中：
图1是说明用于自动车辆的转向过渡系统的框图；
图2是说明自动车辆多种转向控制模式的示意图；
图3示意性地示出根据本发明一个方面的控制模块中过渡转向模式；
图4示意性地示出包含在根据本发明另一个方面控制模块中的过渡转向模式。
具体实施方式
图1一般性示出了与自动车辆转向系统相关联的系统和方法。该转向系统包括线控转向组件，该线控转向组件将转向输入装置(例如方向盘)电连接到车轮致动器。自动车辆配备有包括自动转向的自动或半自动驾驶模式，自动转向由一个以上车载系统控制，例如车载系统为高级驾驶辅助转向(Advanced Driving Assist Steering,ADAS)。控制系统可以包括一个以上控制器和处理器，控制器和处理器可以相互集成到一起，用以存储和接收数据、过程计算结果和执行指令。在自动转向模式下，不需要驾驶员通过转向输入装置提供转向控制。在驾驶员期望重新取得对车辆的转向控制的情况中，提交某个提示，使转向控制过渡回给驾驶员。完整的驾驶员转向控制可以被称为车辆的“手动转向模式”。
从自动转向模式到手动转向模式的过渡，在被称为“过渡转向模式”的情形下，由于与该车辆关联有若干动态因素，必须在想到很多考虑因素的情况下进行处置。例如，必须考虑相对于实际车轮角位置对转向输入装置的角位置。而且，车辆速度影响这种过渡。除了车辆的物理特点，还可以分析各种道路状况，以有利于安全过渡。为了执行从自动转向模式到手动转向模式的安全且直观的过渡，此处描述并在图中示出的实施例利用了传递函数，该传递函数确定过渡模式可否安全完成以将车辆切换到自动转向模式。在某些实施例中，这种确定还包括安全和准确地评估驾驶员意图和准备就绪接管控制。传递函数与驾驶员意图和准备就绪评估之间的相互关系绘制在图1中。
图1示意性地示出了诸如传感器等检测设备10，检测设备10接收来自各种部件和/或系统的输入。在图示实施例中，检测设备接收与驾驶员准备就绪评估信息有关的输入12和由车辆16产生的车辆动态信号14。检测设备10处理这些信息，并确定代表计算出来的转换成车辆16的手动转向模式的适合性的置信度水平。该置信度水平被输入到控制模块18中，控制模块18用传递函数进行编程，跟踪并控制车辆16的整体目标转向角度19。传递函数接收由驾驶员手动提供的转向输入20和来自至少一个自动转向组件22的机器控制输入。传递函数处理所接收的输入并输出车辆16的目标转向角度19。从本申请描述中可以明白的是，传递函数18控制过渡转向模式，以管理从自动转向组件到手动转向模式的过渡。
下面参见图2，利用出现的线控转向技术，来自于驾驶员输入的侧向控制指令和来自于车载路径控制系统的侧向控制指令是完全独立的，但是为了逐步地从自动转向模式向手动转向模式过渡，这些侧向控制指令可以混合起来。在某些实施例中，反过来亦可。这种混合过渡由图示从自动转向模式向手动转向模式的逐步过渡限定。如图所示，过渡模式30位于被许可进行自动转向的范围31内。虽然图示为具有线性过渡，但应该理解，混合过渡模式将是非线性逐步进行的。所公开的包含混合过渡的过渡模式将允许在车辆的各种使用情况下对车辆进行更直观的操作，同时保证功能安全和舒适。
术语“混合过渡”是手动转向模式的发展，手动转向模式在该过渡模式期间增加。如图所示，在过渡模式的开始32处，总车辆转向控制中的0％被分配给驾驶员。在过渡模式30期间，总车辆转向控制中被分配给驾驶员的百分比增加，同时自动转向组件22的转向控制百分比减少。如上面讨论的那样，这种增加可以遵循线性斜率、非线性曲线或二者的组合。在过渡模式30期间，一个以上转向控制分析系统—诸如具有传递函数的检测设备10和/或控制模块18—接收与向手动转向模式过渡的安全性有关的数据，以评价完成向手动转向模式的过渡是否可被允许。如果该(诸)系统确定完成向手动转向模式的过渡不被允许，则该系统通过返回到自动转向模式或者安全地使车辆完全停下来而停止这种过渡。如图所示，在过渡模式30完成之后并且在要求手动转向控制的驾驶范围50之前，可以设置缓冲范围40。如果需要的话，该缓冲范围40足以使车辆安全地停下来。
下面参见图3和图4，示意性地说明了和过渡模式30一起使用的控制算法实施例。如图3和图4中每幅图所示，示意性地说明了图2的过渡模式30。利用这些算法将来自驾驶员和自动系统的混合转向过渡输入变换为用于控制车轮致动器的指令输入。这些实施例采用相应算法，每个算法都包括传递函数，为了基于两个基本输入控制传输给车轮致动器的角度指令，传递函数模拟扭矩变换装置(例如离合器、差速器或行星齿轮组)的物理操作。图3中示出了采用离合器模型60的算法，图4张示出了差速器模型70。离合器模型和差速器模型分别指的是根据实验数据和物理知识确定的模型。
这些算法所采用的两个基本输入是由车载路径控制系统80计算出来的转向指令以及由于驾驶员在转向输入装置(例如方向盘)82上做出的动作而产生的转向指令。为提供这些输入可以采用各种传感器，例如包括车辆动态传感器、方向盘致动器传感器，以及车辆环境传感器84。算法的基本输出是用来使车辆的轮子产生角度的转向角度指令和/或目标侧向加速度。基于诸如车辆动态数据等其他辅助输入和转向传感器，该算法将计算出一个虚拟打滑度量，该虚拟打滑度量将被用于在过渡模式30期间混合这两个基本输入。该算法还将提供两个输入间的相关性估量，该相关性估量可被传感器融合系统用来评估驾驶员准备就绪取得手动控制。
本申请公开的实施例为借助于传递函数以安全、直观的方式将权限从车辆变换到驾驶员提供了解决方案。
虽然本发明只是结合数量有限的实施例进行了详细描述，但是很容易理解的是，本发明并不限于这些公开的实施例。相反，本发明可以经修改而包含之前没有描述过的任何数量的变型、改变、替换或等同布置，而这些变型、改变、替换或等同布置与本发明的精神和范围是相当的。此外，虽然描述了本发明的多种实施例，但是应该明白，本发明各方面可以只包括某些所描述的实施例。因此，本发明不应被视为受到前面描述的限制。

Claims (15)

1.一种转向控制系统，用于自动或半自动车辆，所述转向控制系统包括：
转向输入装置，所述转向输入装置能够由驾驶员操作，用于在手动转向模式下提供对车辆的转向控制；
至少一个自动转向组件，所述自动转向组件用于在自动转向模式下提供对车辆的转向控制；以及
多个车轮，在过渡转向模式期间由所述转向输入装置和所述至少一个自动转向组件的混合输出控制所述多个车轮。
2.根据权利要求1所述的转向控制系统，其中，所述混合输出包括所述车轮的目标转向角度，所述混合输出由存储在控制模块中的算法确定。
3.根据权利要求2所述的转向控制系统，其中，所述控制模块接收来自多个传感器的数据。
4.根据权利要求3所述的转向控制系统，其中，所述传感器中的至少一个检测与至少一个驾驶员准备就绪状态有关的信息。
5.根据权利要求3所述的转向控制系统，其中，所述传感器中的至少一个检测车辆动态信号。
6.根据权利要求3所述的转向控制系统，其中，所述传感器中的至少一个检测车辆环境状态。
7.根据权利要求1所述的转向控制系统，其中，所述混合输入由包含在控制模块中的算法确定，所述算法模拟离合器。
8.根据权利要求1所述的转向控制系统，其中，所述混合输入由包含在控制模块中的算法确定，所述算法模拟差速器。
9.根据权利要求1所述的转向控制系统，其中，所述混合输入由包含在控制模块中的算法确定，所述算法模拟行星齿轮组。
10.根据权利要求1所述的转向控制系统，其中，在所述手动转向模式所要求的范围之前，所述过渡转向模式结束。
11.一种从自动转向模式向手动转向模式过渡的方法，用于自动或半自动车辆，所述方法包括：
在所述自动转向模式下，利用至少一个自动转向组件控制多个车轮；以及
在过渡转向模式下，利用所述至少一个自动转向组件和由驾驶员操作的转向输入装置的混合输出控制所述多个车轮。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述混合输出由存储在控制模块中的算法确定。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述控制模块接收与至少一个驾驶员准备就绪状态相关联的数据。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述算法接收与车辆动态信号相关联的数据。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述算法接收与车辆环境状态相关联的数据。
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