CN108791474A - 利用主动转向辅助系统产生适合于机动车辆的当前驾驶情况的最终辅助转向扭矩的方法 - Google Patents

利用主动转向辅助系统产生适合于机动车辆的当前驾驶情况的最终辅助转向扭矩的方法 Download PDF

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Abstract

本申请的主题涉及一种利用主动转向辅助系统(SAS)产生适合于机动车辆的当前驾驶情况(PDS)的最终辅助转向扭矩(AST)的方法，至少包括以下步骤：A)确定当前驾驶情况(PDS)；B)将确定的当前驾驶情况(PDS)分类为四个驾驶情况类别(DSC)的组中的至少一个；C)通过主动转向辅助系统(SAS)产生辅助转向扭矩(AST)，其中辅助转向扭矩(AST)的大小和/或时间曲线取决于当前驾驶情况(PDS)被分类为驾驶情况类别(DSC)中的哪一个而产生。

Description

利用主动转向辅助系统产生适合于机动车辆的当前驾驶情况 的最终辅助转向扭矩的方法
技术领域
本发明涉及一种用于利用主动转向辅助系统产生适合于机动车辆的当前驾驶情况的最终辅助转向扭矩的方法。
背景技术
从WO 2007/009850 A1已知具有用于机动车辆的辅助力辅助的转向设备，其具有转向致动器，利用该转向致动器可以将辅助扭矩施加到车辆的转向装置。提供用于确定与车道有关的信息项的车道识别系统、根据由车道识别系统获得的数据来计算参考转向角的参考模型、以及根据由转向致动器传递到转向装置的行驶状态确定辅助扭矩的变速器元件。变速器元件在这种情况下被设计为使得转向特性的零位置等于参考角并且基于车道随着参考转向角移位。因此，它是具有所谓滑动零位置的系统。
从WO 03/013940已知一种类似的系统。用于辅助转向手柄的特征曲线的零点也是根据车辆的当前运动数据与所获取或估计的环境数据之间的预先比较的位移的主题。
US 8,392,064 B2中公开了方法、系统和装置以及用于驾驶员的自动化辅助的设置。因此，提案涉及如何将人类驾驶员决策用作系统的自动决策的基础。
对于该现有技术，本发明的目的尤其在于，说明一种利用主动转向辅助系统来产生适合于机动车辆的当前驾驶情况的最终辅助转向扭矩的方法，其中，当驾驶员使用驾驶员辅助系统操作车辆时，驾驶员可感知并且由此感知到的转向扭矩被调整到令人愉快的程度。因此，目的是改善转向系统的反馈和/或驾驶员对转向系统的自动干预。
发明内容
该目的尤其涉及驾驶员辅助系统，但不涉及完全自主的车辆控制系统，其目标是使车辆尽可能自主地操作而不需驾驶员的动作。由此产生的另一目的在于解决目标冲突，这是由于转向辅助系统的要求和可能偏离的驾驶员的转向运动造成的。
这些目的通过一种具有权利要求1的特征的利用主动转向辅助系统来产生适合于机动车辆的当前驾驶情况的最终辅助转向扭矩的方法来实现。有利的实施例在从属权利要求中被指定。
此外，这些目的通过根据权利要求1至5的方法致动的转向辅助系统来实现。
本发明的主题是一种用于当驾驶员与驾驶员辅助系统交互或使用驾驶员辅助系统时将驾驶员可感知的或感知到的转向辅助扭矩调整到令人愉快的程度的方法。
如果驾驶员主动控制部分自动驾驶员辅助系统以保持自然转向感觉，则感知到的或可感知的辅助扭矩减小。然而，为驾驶员保持特定的最小转向辅助扭矩，以向他提供关于驾驶员辅助系统的转向辅助系统的正确活动的反馈。特别地，要指定一种解决方案，使得在转弯期间为驾驶员提供足够的辅助以克服横向运动。
为此目的，以下内容可能是合理的：
1.减少由自动辅助系统施加并且驾驶员在方向盘上感觉到的辅助转向扭矩。
2.启用驾驶员对转向系统的简单超驰，以简单的方式和可靠的过程将车辆的控制转交给驾驶员，或将控制返回给驾驶员。
3.此外，尽管驾驶员使用自动化或特别是部分自动化的辅助系统驾驶，但自然的转向感觉将提供给驾驶员。
4.以曲线形式提供转向辅助，以辅助驾驶员。
5.作为进一步的措施，当驾驶员减小驾驶员施加到方向盘的转向扭矩时，提供的是转向辅助扭矩缓慢增加。
6.最后，例如，如果驾驶员突然释放方向盘，则转向辅助扭矩增加。
在车辆中，可以安装行驶路径识别系统(例如前置摄像机)和电动辅助转向系统，以监控车辆的横向运动。这种系统被设计为辅助驾驶员，而不是以自动和完全自主的方式控制车辆。如果驾驶员在特定的时间范围内释放方向盘，则驾驶员甚至会受到这种系统的警告。
这些要求导致目标冲突，因为横向移动系统通常希望将车辆保持在行驶路径的期望中心线上，而相反驾驶员可以和/或期望致动另一个目的地。驾驶员应该感受到系统的辅助，而不会因为依赖于辅助系统而在车辆的控制期间中受到阻碍。这种车辆或辅助系统通常具有用于车辆的横向运动或横向加速度的传感器。这种用于车辆的横向运动/横向加速度的传感器估计车辆前方的道路的特性并且估计车辆相对于最佳行驶路径的偏差。控制功能基于传感器的这种信号来计算由电驱动转向系统施加的辅助转向扭矩。
由横向运动控制单元计算的扭矩的分量或一部分是基于车辆前方的道路的曲率，而相反，另一部分或另一分量基于车辆相对于最佳行驶路径的角度误差和/或横向偏移。在这种情况下，最佳行驶路径通常是要行驶的道路的中心线。
因此，结果是由横向运动控制单元从T(误差)和T(弯道)的总和中确定辅助转向扭矩(Tlat)。
分量T(误差)在这种情况下被理解为由已经存在的偏差(与期望的行驶路径的角度偏差和/或横向偏移)导致的辅助转向扭矩分量。辅助转向扭矩部分T(弯道)是由当前曲率(车辆前方的道路的弯曲)导致的转向扭矩部分。如果车辆位于理想的(期望的)行驶路径上，则辅助转向扭矩部分T(弯道)将因此导致车辆沿期望的行驶路径移动。由于已经存在的偏差误差(角度偏差和/或横向偏移)，附加部分T(误差)在这种情况下将为零。
为了在不同的驾驶情况下为驾驶员提供最佳的转向辅助，这样的系统必须区分或者能够区分不同的驾驶情况。有待区分的这些驾驶情况类别(DSC)是：
1.驾驶员没有进行动作的驾驶；
2.驾驶员在转向系统上进行轻微或微弱动作的驾驶；
3.驾驶员在与转向辅助系统实际提供的方向相反的方向上进行加强/强烈的动作的驾驶；
4.驾驶员在与主动转向辅助系统提供的相同方向进行强烈的动作的驾驶。后者特别在转向期间在驾驶员的辅助下驾驶通过弯道时发生。
关于点1，应该注意的是，横向运动控制单元的目标是在驾驶员没有参与的情况下基于具有尽可能小(即，最小)横向偏移的计算的(即，期望的)行驶路径移动车辆。
关于点2，如果驾驶员仅与系统(即方向盘)轻微或微弱地相互作用，则该系统为驾驶员提供引导的驾驶(即辅助驾驶)的感觉。这意味着驾驶员经由方向盘感受到辅助转向扭矩，这向驾驶员建议或迫使他在最佳行驶路径的方向上转向。
关于点3，应该注意的是，如果驾驶员的相互作用变得更强烈或更加强并且驾驶员主动地影响车辆的行驶路径，则基于误差信号减小转向辅助扭矩。如果驾驶员例如对横向运动控制系统的计算要求起作用，则该发生取决于驾驶员施加的转向扭矩的大小。如果驾驶员在与横向运动系统相同的方向转向，则辅助转向扭矩不会减小，以便为驾驶员提供最大可能的转向辅助。
在根据点4的情况下，辅助系统的转向扭矩分量(即由道路曲率导致的辅助转向扭矩)不会由于现有的驾驶员动作而减小，以在每个驾驶情况下创造较小的驾驶员施加转向扭矩的努力。用于应用所需总转向扭矩的驾驶员侧努力在这种情况下与驾驶员对横向运动控制系统的正常驾驶体验相比减少。
根据2014年1月发布的SAE标准J3016(2014年1月SAE国际的J3016)，为道路车辆定义了不同类别的驾驶自动化。其中定义了总共五个类别(类别0至类别5)。类别0代表“无自动化”；类别5代表完全驾驶自动化。本发明涉及与自动驾驶相关的所谓类别2(等级2)的改进。
具体地，本发明的特征在于一种利用主动转向辅助系统(SAS)来产生适合于机动车辆的当前驾驶情况(PDS)的最终辅助转向扭矩(AST)的方法，该方法包括至少以下步骤：
A)确定当前驾驶情况(PDS)；
B)将确定的当前驾驶情况(PDS)分类为四个驾驶情况类别(DSC)的组中的至少一个；
C)通过主动转向辅助系统(SAS)产生辅助转向扭矩(AST)，其中辅助转向扭矩(AST)的大小和/或时间曲线取决于当前驾驶情况(PDS)被分类为驾驶情况类别(DSC)的哪一个而产生。
使用这种方法，可以实现和/或完成放置在本发明上的任务和/或权利要求。
在根据本发明的方法的一个优选实施例中，四个驾驶情况类别(DSC)的组包括下文列出的驾驶情况类别(DSC)
1.在驾驶员没有对转向进行主动动作的情况下的当前驾驶情况；
2.在驾驶员对转向进行微弱动作的情况下的当前驾驶情况；
3.在驾驶员在与预期的总转向扭矩(TST)相反的方向上进行强烈动作的情况下的当前驾驶情况；
4.在驾驶员在与预期的总转向扭矩(TST)相同的方向定向的方向上对转向进行强烈动作的情况下的当前驾驶情况。
已经证明这样的分类是有利的，以便能够将转向辅助系统(SAS)的所需辅助转向扭矩(AST)关于其方向、大小和总体存在的大致的概述进行分类。
在本发明的另一个实施例中，确定当前驾驶情况(PDS)至少包括以下步骤：
1.确定为使机动车辆沿着预期的行驶路径(IDP)移动所需的所需总转向扭矩(TST)；以及
2.测量由驾驶员施加的当前转向扭矩(PST)。
在另一个有利的实施例中，根据本发明的方法包括产生辅助转向扭矩(AST)，其被执行为使得：
-一旦存在根据类别1的驾驶情况，辅助转向扭矩(AST)就被设定大小为使得机动车辆遵循预期的行驶路径；
-一旦存在根据类别2的驾驶情况，辅助转向扭矩(AST)就被设定大小为使得驾驶员感觉到获得所需的总转向扭矩(TST)所需的辅助转向扭矩(AST)的至少一个方向；
-一旦存在根据类别3的驾驶情况，由转向辅助系统(SAS)施加的辅助转向扭矩(AST)减小，由驾驶员施加的转向扭矩(PST)更强；
-一旦存在根据类别4的驾驶情况，辅助转向扭矩(AST)就被设定大小为使得辅助转向扭矩(AST)不会低于预定义的最小值，以给予驾驶员至少以下信息：转向扭矩辅助是激活的。最小值可以根据当前行驶速度和/或根据行驶路径的当前曲率而变化。
通过这些措施，实现了对各种驾驶情况类别(DSC)的辅助转向扭矩(AST)的大小、方向和存在的简单、实用且适当的分配。
本发明的另一个实施例的特征在于，为了确定所需的总转向扭矩(TST)，预期的行驶路径(IDP)的至少一个曲率和机动车辆与行驶路径的当前横向偏差和/或当前行驶路径与期望行驶路径的角度偏差被确定。使机动车辆沿着预期的行驶路径(IDP)移动所需的总转向扭矩(TST)包括由当前行驶路径(PDP)相对于预期的行驶路径(IDP)的偏差产生的转向扭矩部分和由预期的行驶路径(IDP)的曲率产生的转向扭矩部分。
附图说明
此外，本发明的目的通过具有权利要求6的特征的转向辅助系统来实现。下面将基于附图通过示例更详细地解释本发明。在附图中：
图1示出了流程图，基于该流程图解释了根据本发明的判定过程；
图2示意性地示出了车辆的行驶路线和由此产生的驾驶情况。
具体实施方式
本发明将被分类到2014年1月的SAE标准J3016的类别2(等级2)中；并且因此涉及部分自动化和/或部分自主车辆。
根据本发明的方法的方法顺序和/或单独的方法步骤通过示例示出为图1中的流程图。通过车道传感器100，确定期望的设定点行驶路径200(参考图2)的车道信息项。这样的车道信息项被转发到车道居中单元101。另一方面，驾驶员102通过转向扭矩传感器103上的转向扭矩ST作用。测量到的驾驶员转向扭矩104作为输出信号被输出，可选地与转向扭矩监控单元(未示出)互连。车道居中单元的确定结果是所需的总转向扭矩TST，总转向扭矩TST是为了在设定点行驶路径200上移动车辆或在其上引导车辆所需要的。驾驶员转向扭矩和所需的总转向扭矩被提供给驾驶员转向扭矩适配单元105。并行地，由转向扭矩传感器103测量的驾驶员转向扭矩104由转向扭矩传感器或相应的转向扭矩监控单元(未示出)提供给转向致动单元和/或转向调节单元106。
驾驶员转向扭矩适配单元105输出对应于例如由所需的总转向扭矩TST和驾驶员转向扭矩104之差构成的减小的转向扭矩的值。转向调节单元106至少输出一个对转向致动器107的控制/调节命令。此外，输出由驾驶员转向扭矩适配单元确定的为了使车辆在设定点行驶路径200上居中的用于减小的辅助转向扭矩需求的值。转向致动器的致动信号由这些值形成并且相应地被致动。
通过使用根据本发明的上述方法可以解决的驾驶情况通过基于图2的示例被解释为许多可能的驾驶情况中的一个。例如，设定点行驶路径200被示出为可由机动车辆300行驶的道路201的中心线。设定点行驶路径200具有行驶路径曲率，该行驶路径曲率在当前情况下在行驶方向202上向左弯曲，并且左侧弯道因此通过示例被示出。例如由其重心301表示的车辆300具有当前行驶方向PTD 202'，该行驶方向PTD 202'偏离了期望的(预期的)行驶方向，期望的(预期的)行驶方向在当前驾驶情况PDS中对应于设定点行驶路径200并且切向地施加到其上。预期的行驶路径IDP上的切线202'可以用作参考切线以确定当前偏差(角度偏差α、横向偏移t)。为了例如在行驶路径和车辆的俯视图中确定切线202”在预期的行驶路径200上的位置，可以使用车辆的重心301在设定点行驶路径200上的垂直投影。在预期的行驶路径IDP上由此产生的投影点被定义为接触点或切线202”。因此，通过比较切线202”与当前行驶方向202'，可以确定车辆(在当前状态下)相对于切线202”的横向偏移t和角度偏差α。因此，关于该切线202”，车辆300或其重心具有可确定的角度偏差α和可确定的横向偏移t。利用横向偏移t(这是距离)和角度偏差α的信息，可以计算出使车辆300从当前行驶路径(即，当前行驶方向202')返回到设定点行驶路径200所需的关于总转向扭矩TST的修正。
这可以例如通过根据图1的本发明的上述方法来执行。
为使车辆300返回到设定点行驶路径200而计算的所需辅助转向扭矩(AST)是否实际上由转向致动器107施加，根据本发明取决于将当前驾驶情况(PDS)分类为多样不同的(如在权利要求2中列出的)驾驶情况类别(DSC)。然后，可能的反应或无反应(即辅助转向扭矩(AST)相对于其大小和/或方向的可能应用)取决于当前驾驶情况PDS被归入哪个驾驶情况类别(DSC)。然后，由此确定是否通过转向致动器107施加辅助扭矩AST以及如果是通过转向致动器107施加辅助扭矩AST的程度。
总体而言，根据本发明的系统不应被理解为适用于车辆的全自动驾驶的转向系统。而是根据2014年1月的SAE标准J3016将其归为类别表的类别2(等级2)中。本发明涉及根据上述类别表的类别2的部分自主驾驶车辆或以部分自动的方式驾驶的车辆。该表规定了0到5类不同程度的自动化或自主的要求。类别0在这种情况下对应于完全没有辅助和自主单元的车辆。类别5涉及以完全自主的方式驾驶的车辆，其中除了打开和关闭车辆之外，驾驶员对车辆的驾驶操作没有影响选项。
上述SAE标准J3016的类别2以描述性的方式被定义如下：
通过驾驶员辅助系统的驾驶模式具体参与，使用关于驾驶环境的信息项以及期望人类驾驶员将执行动态驾驶状态的所有其余方面的任何一种类型的转向辅助或加速/制动辅助。
自动化系统提供了关于执行车辆的转向和加速/制动。人类驾驶员负责关于驾驶环境和/或车辆周围环境的观察。
人类驾驶员还负责作为动态驾驶干预的后备解决方案。仅少数驾驶模式被提供为系统性能数据(驾驶模式)。
附图标记列表
SAS 转向辅助系统
PDS 当前驾驶情况
IDP 预期的行驶路径
PDP 当前行驶路径
PST 当前驾驶员转向扭矩
DSC 驾驶情况类别
AST 辅助转向扭矩
TST 总转向扭矩
Tlat 横向移动控制单元
100 车道传感器
101 车道居中单元
102 驾驶员
103 转向扭矩传感器
104 驾驶员转向扭矩
105 驾驶员转向扭矩适配单元
106 转向调节单元
107 转向致动器
200 设定点行驶路径
201 道路
202 行驶方向
202' 当前行驶方向
202" 切线
300 机动车辆
301 重心
α 角
t 横向偏差

Claims (6)

1.一种利用主动转向辅助系统(SAS)产生适合于机动车辆的当前驾驶情况的最终辅助转向扭矩的方法，所述方法至少包括以下步骤：
A)确定所述当前驾驶情况；
B)将所述确定的当前驾驶情况分类为四个驾驶情况类别的组中的至少一个；
C)通过所述主动转向辅助系统产生辅助转向扭矩，其中所述辅助转向扭矩的大小和/或时间曲线取决于所述当前驾驶情况被分类为所述驾驶情况类别中的哪一个而产生。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述四个驾驶情况类别的组包括下面列出的驾驶情况类别：
1.在驾驶员没有对转向进行主动动作的情况下的当前驾驶情况；
2.在所述驾驶员对转向进行微弱动作的情况下的当前驾驶情况；
3.在所述驾驶员在与预期的总转向扭矩(TST)相反的方向上进行强烈动作的情况下的当前驾驶情况；
4.在所述驾驶员在与预期的所述总转向扭矩(TST)相同定向的方向上对转向进行强烈动作的情况下的当前驾驶情况。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，确定所述当前驾驶情况至少包括以下步骤：
1.确定使所述机动车辆沿着预期的行驶路径移动所需的所需总转向扭矩(TST)；和
2.测量由所述驾驶员施加的当前转向扭矩(PST)。
4.根据权利要求2或3中任一项所述的方法，其特征在于，所述辅助转向扭矩的产生被执行为使得：
-一旦存在根据类别1的驾驶情况，所述辅助转向扭矩就被设定大小为使得所述机动车辆遵循所述预期的行驶路径；
-一旦存在根据类别2的驾驶情况，所述辅助转向扭矩就被设定大小为使得所述驾驶员感觉到获得达到所述所需的总转向扭矩(TST)的方向所需的所述辅助转向扭矩的至少一个方向；
-一旦存在根据类别3的驾驶情况，由所述转向辅助系统(SAS)施加的所述辅助转向扭矩减小，由所述驾驶员施加的所述转向扭矩更强；
-一旦存在根据类别4的驾驶情况，所述辅助转向扭矩就被设定大小为使得所述辅助转向扭矩不会低于预定义的最小值，以给予驾驶员至少以下信息：转向扭矩辅助是激活的。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了确定所述所需的总转向扭矩(TST)，所述预期的行驶路径的至少一个曲率和所述机动车辆与所述行驶路径的当前横向偏差被确定，并且使所述机动车辆沿着所述预期的行驶路径移动所需的所述总转向扭矩(TST)包括由所述当前行驶路径相对于所述预期的行驶路径的偏差产生的转向扭矩部分和由所述预期的行驶路径的曲率产生的转向扭矩部分。
6.一种具有至少一个转向致动器的转向辅助系统，所述转向辅助系统通过如权利要求1至5中任一项所述的方法被致动和/或操作。
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