CN109177969A - 操作动力转向系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于操作机动车辆的动力转向系统的方法，在由驾驶员进行的转向运动期间，通过该方法确定并且提供转向辅助。在此期间根据确定的转向辅助与驾驶员转向意图之间是否存在差异的评估结果提供转向辅助。这种差异被评估为驾驶员超驰并且可以通过各种方式来确定，特别是为了描绘在避让操纵中的不同情景。

Description

操作动力转向系统的方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于操作机动车辆的动力转向系统的方法，在由驾驶员进行的转向运动期间借助该方法确定并提供转向辅助。

背景技术

在机动车辆领域，已经有不同的驾驶员辅助系统，借助驾驶员辅助系统驾驶车辆变得容易并且更安全。例如，车道保持辅助系统—LKAS是已知的，借助车道保持辅助系统，如果驾驶员离开车道则驾驶员会被警告。这可以通过声音信号向驾驶员发出信号，也可以通过方向盘的振动向驾驶员发出信号。此外，可以规定，驾驶员不仅被警告车道变化，而且车道变化甚至被自动阻止。其他辅助功能也可以由动力转向系统提供。US5,765,116描述了例如用于在道路的道路标记之间的假想中心线上进行车道保持的方法，利用该方法在车辆的转向系统上施加转向预载，从而辅助车辆的驾驶员保持在假想中心线位置。

US 8,170,751公开了一种用于控制车辆的转向操纵的方法，如果检测到与驾驶员意图取消扭矩叠加操作相对应的驾驶员干预，则扭矩叠加操作被自动取消。

此外，如FR 2 780 696 A1所述，自主或半自主驾驶机动车辆也是已知的。特别是这样的机动车辆可以是诸如公共汽车的公共交通工具，其中公共汽车的操作旨在为驾驶员提供便利并且增加安全性。但是，驾驶员应该有可能随时收回车辆的手动控制。这必须由车辆的系统检测，为此例如驾驶员可以操作开关或油门踏板。反方向转向也可以结束自主驾驶。

从US 9,073,576中已知一种用于自主驾驶车辆的车辆转向系统，利用该系统还确定驾驶员是否希望对车辆进行手动控制。为此，将若干转向测量值与关联的预期值进行比较，并且如果测量值与预期值之间的差值超过公差极限，则车辆从自主驾驶切换到手动驾驶。US 8,954,235也公开了一种用于基于测量的和预期的车辆数值停用用于自主车辆控制的系统的方法。

US 6,198,992描述了一种类似的系统，通过该系统，方向盘的突然运动被评估为驾驶员希望对原本自主驾驶的车辆进行控制的信号。方向盘的突然移动可以由传感器检测。可选地或附加地，例如制动系统或离合器系统上的传感器也可以用于检测驾驶员在危险情况下的突然动作。

相比之下，US 8,095,271公开了一种泊车辅助系统，如果驾驶员进行的转向运动超过规定的阈值或者在与系统转向变量不同的方向上具有驾驶员转向变量，则关闭泊车辅助系统。

因此，已经知道了各种不同的方法，通过这些方法驾驶员动作可以超驰机动车辆的自主驾驶员辅助功能。考虑到所指出的现有技术，尤其是动力转向系统领域仍然有改进的余地。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于操作机动车辆的动力转向系统的方法，借助于该方法，尤其是在高度动态转向操纵的情况下，可以减少转向辅助和驾驶员转向意图之间的冲突。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的方法来实现。此外，在相应的从属权利要求中揭示了本发明的特别有利的实施例。

应该注意，在下面的说明书中单独提到的特征和措施可以以任何技术上有意义的方式相互组合并且代表本发明的进一步的实施例。

具体实施方式

利用根据本发明的用于操作机动车辆的动力转向系统的方法，在驾驶员进行的转向运动期间确定和提供转向辅助。在这种情况下，根据对所确定的转向辅助与驾驶员转向意图之间是否存在差异的评估结果来执行所述转向辅助的提供。特别是，如果所述评估显示转向辅助和驾驶员转向意图之间存在差异，则阻止转向辅助。

在这种情况下，转向辅助暂时停用。但是也可以规定，转向辅助没有完全停用，但仅适应于采取的驾驶员转向意图。例如，转向辅助的程度可以减小或增加。

动力转向系统在转向操纵期间辅助驾驶员，其中基于预期的辅助功能提供转向角或转向扭矩。这可以通过电动液压驱动器或机电驱动器来实现，电动液压驱动器或机电驱动器基于车辆的速度对转向系统施加辅助力或辅助扭矩。这减少了驾驶员必须施加用于转向操纵的力。

动力转向系统还可以用作另外的驾驶员辅助任务的致动器。这包括例如在ESP或泊车辅助和车道保持辅助的情况下的自动转向干预。除了降低转向操纵的力外，动力转向系统也可以承担控制功能。它可以例如将车辆保持在车道中心和/或执行基于路径的驾驶操纵。但是，如果相应的转向辅助目标或控制目标与驾驶员转向意图不一致，则会产生冲突。因此，根据本发明的用于操作动力转向系统的方法提供了将这样的冲突确定为驾驶员超驰并且利用该方法将转向辅助加以考虑。通过这种方式，动力转向辅助可以根据需要以受控方式停用或关闭。特别地，在高度动态的驾驶操纵中，驾驶员超驰的确定与转向辅助暂时停用之间的时间选择具有重要意义，并且通过根据本发明的方法得以改善。

在这种情况下，不同类型的过程可以被识别为驾驶员超驰，其中多个车辆参数被检测和分析。该方法可以使用现有系统的测量数据和算法，这些系统已经可用于其他功能。但是它也可以考虑为该方法而专门检测的数据。特别是，在避让操纵的情况下，假定驾驶员希望避免与车辆前方的物体发生碰撞。因此，假设车辆的驾驶员希望从原车道驶出到相邻车道并在那里返回直线行驶。所述避让操作可以作为驾驶员转向意图的示例，为此而确定并且向转向系统提供适当的转向辅助。在没有驾驶员超驰的情况下，所确定的转向意图因此将在这种避让操纵中帮助驾驶员。为了推测驾驶员可能的避让操纵，可以使用车辆的传感器、摄像机系统或其他部件的更多信息。这些部件检测车辆前方的物体并且这样做也可以确定车辆的尺寸和距车辆的距离。

在驾驶员超驰的情况中有各种情景，其中驾驶员转向意图不同于所确定的对于避让操纵的转向辅助，并且因此存在两者之间的差异(不匹配)。例如，如果假设驾驶员从一个车道变为相邻的车道作为避让操作，则这是所谓的“单车道变换操纵”。与车辆前方的物体有关的数据可以由合适的传感器和/或摄像机提供。与主机信息一起，算法可以估计在这样的操纵过程中车辆到达相邻车道应该采取的参考轨迹。主机信息包括配备驾驶员辅助系统的车辆中的已知的测量变量。这尤其包括：

-车辆的速度，

-横摆率，

-横向加速度，

-与前方车辆以及潜在碰撞物体的纵向和横向距离，

-纵向和横向相对速度，

-关于在相邻车道上在车辆前方或后方是否还有其他物体的信息，

-转向角，

-转向的角速度，

-相对于方向盘或转向柱的转向扭矩，和/或

-前方车辆的宽度。

车辆的实际行驶轨迹可以根据车辆的当前运动数据来确定。如果考虑到一定的路径公差，则在驾驶员转向太多或太少的情况下，可能发生实际行驶轨迹和参考轨迹之间的偏差。这可以被评估为驾驶员超驰的指标。在这种情况下，将车辆在侧向方向的实际位置和侧向方向上的估计的参考位置彼此进行比较。如果位置之间的差值超过了定义的极限值，则将其评估为驾驶员超驰。

因此在该方法的一个实施例中规定，在由驾驶员进行的转向运动期间，确定机动车辆的实际行驶轨迹，并且确定机动车辆在从一个车道变换到相邻的车道期间应当遵循的参考轨迹。实际行驶轨迹与确定的参考轨迹之间的偏差超出公差范围被评估为转向辅助和驾驶员转向意图之间的差异。动力转向通过使转向辅助适应于实际行驶轨迹或甚至暂时停用转向辅助来考虑所述差异。在此，公差范围，即实际行驶轨迹和确定的参考轨迹之间的允许偏差，可以随着偏差路径可变地选择。此外，对于过度转向车辆和转向不足车辆，即对于正向或负向路径偏差，公差范围是不同的。对于2米-3米的车道宽度，允许的横向偏差例如在0.5米-1米之间。

此外，可以考虑到驾驶员通常在避让操纵期间施加显著的转向角。在所述第一转向角之后，他必须继续向外转向动作以执行避让操作。另一方面，驾驶员也可以改变他的意图并将车辆保持在原来的车道上。在这种情况下，他会在第一转向角之后不再进一步执行向外转向操作。这样的向外转向动作可以被描述为在向外转向阶段期间驾驶员方向盘转角的永久增加。如果在第一转向角之后驾驶员的方向盘转角不再增加，则驾驶员还没有执行任何进一步的向外转向动作，所以他希望保持在原车道。这可以被评估为所确定的转向辅助和驾驶员转向意图之间的差异。

因此，在本发明的一个实施例中规定，在驾驶员进行的转向运动期间确定驾驶员的方向盘转角是否增加，并且驾驶员的方向盘转角没有增加被评估为是在确定的转向辅助和驾驶员转向意图之间的差异。为了检查驾驶员方向盘转角的增加，可以持续检测，并且执行驾驶员方向盘转角的积分。根据车辆在纵向上的位置，结果值不应低于定义的极限值。如果它们低于所述极限值，则将其评估为驾驶员超驰。动力转向通过调整甚至暂时停用转向辅助来考虑所述驾驶员超驰。极限值可以通过实验确定。例如，取决于行驶的偏差路径，在0.1-0.4m的纵向行程中应该达到的该值是大约在0.02-0.26rad*s之间，以便不检测为驾驶员超驰。

驾驶员超驰的另一种情况可以由驾驶员不仅希望改变到相邻车道以进行避让操作，而且希望更进一步偏离，例如进入再下一条车道。在这种情况下，车辆的横向运动将明显大于进入相邻车道的避让操作。由于时间选择特别重要，因此在检测驾驶员超驰期间，尽快检测这种操作很重要。因此，不将车辆的实际侧向运动与横向位置极限值进行比较，而是与估计的侧向运动进行比较可能是有利的。因此，在本发明的一个实施例中规定，在驾驶员进行的转向运动期间估计机动车辆的侧向运动，并且机动车辆的估计的侧向运动超过极限值被评估为转向辅助与驾驶员转向意图之间的差异性。即使在这种情况下，动力转向通过调整或甚至暂时停用转向辅助来考虑所述驾驶员超驰。

当确定估计的侧向运动时，车辆的状态被考虑在内。具体而言，考虑驾驶动态，由此通过预览算法确定估计的侧向运动。所述预览算法使用不同的参数。例如，基于至少使用车辆的速度、横摆率和/或转向角的驾驶动态来估计侧向运动。如果估计的位置超过了规定的侧向运动，则评估为驾驶员超驰。例如，根据车辆的速度并且使用横摆率，估计行驶车辆在0.35-0.6秒之后的横向距离。如果车辆在所述观察期间已经在避让路线上横向移动超过0.8m(即到第三车道)，则评估为驾驶员超驰。

使用转向参数也能够检测驾驶员超驰，因为这些可以与驾驶员转向意图相冲突。例如，在转向辅助扭矩和驾驶员施加到方向盘上的转向扭矩之间可能存在偏差。如果所述偏差超过限定的极限值，则这表示转向参数不对应于驾驶员转向意图。这不仅适用于转向扭矩，而且还适用于转向角和转向参数的方向。

因此在本发明的一个实施例中规定，在驾驶员进行的转向运动期间确定用于至少一个转向参数的当前值并且将其与所确定的转向辅助相关值进行比较，并且超出公差范围的转向参数的值与转向辅助相关值的之间的差别被评估为转向辅助和驾驶员转向意图之间的差异。在这种情况下，考虑迥然不同的偏差。例如，在驾驶员进行的转向运动期间，可以确定至少一个转向参数的当前值。然后将所述当前值超过极限值评估为转向辅助和驾驶员转向意图之间的差异。此外，确定至少一个转向参数的当前方向并将其与转向辅助的相关值的方向进行比较。不同的方向可以评估为转向辅助和驾驶员转向意图之间的差异。

在这种情况下，为了确定在转向辅助中要考虑的差异，检测到单个偏差就足够了。然而，优选地，为了能够可靠地推断出驾驶员超驰，必须累积地提供多个偏差。特别是，可以提供对转向扭矩的监控，即监控驾驶员是否在与辅助转向扭矩“抗争”并抗拒辅助转向。如果例如驾驶员的转向扭矩与辅助转向扭矩之间的差异对于1Nm的最小力来说超过5Nm，则监控就在这里进行。例如，对于要考虑的标准，转向角应至少为20度。

在一个实施例中规定，在驾驶员进行的转向运动期间，如果出现以下情况，则评估为转向辅助与驾驶员转向意图之间的差异：

-转向辅助扭矩与驾驶员的转向扭矩之间的偏差超过定义的极限值，

-驾驶员的转向扭矩超过了定义的极限值，

-转向角超过了定义的极限值，

-转向辅助扭矩和驾驶员的转向扭矩有不同的方向，并且

-驾驶员的转向扭矩和转向角有不同的方向。

如果所有的标准都得到满足，则将其评估为驾驶员超驰，从而证明转向辅助的调整或临时停用是合理的。

总而言之，本发明提供了一种用于操作车辆的动力转向的方法，利用该方法可以检测到驾驶员超驰并且驾驶员超驰可以有利地被动力转向考虑到。在车辆被驾驶时，驾驶员超驰的检测优选地不用于停用自主驾驶辅助功能，而是暂时地使已经提供的转向辅助适应于当前状况。特别是，在动态避让操纵的情况下，这增加了安全性和乘坐舒适性。在这种情况下，所描述的用于检测驾驶员超驰的机制可以由该方法单独地或者甚至相互组合地使用。

Claims (10)

1.一种用于操作机动车辆的动力转向系统的方法，在由驾驶员进行的转向运动期间，利用所述方法确定并且提供转向辅助，

其特征在于，

根据对确定的转向辅助和驾驶员转向意图之间是否存在差异的评估结果来执行所述转向辅助的提供。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

如果所述评估显示所述确定的转向辅助和所述驾驶员转向意图之间存在差异，则阻止所述转向辅助。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

在由所述驾驶员进行的转向运动期间，确定所述机动车辆的实际行驶轨迹，并且确定所述机动车辆在从一个车道改变到相邻车道期间应当遵循的参考轨迹，并且其中所述实际行驶轨迹和确定的参考轨迹的偏差超出公差范围被评估为所述转向辅助与所述驾驶员转向意图之间的差异。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

在由所述驾驶员进行的转向运动期间，确定所述驾驶员的方向盘转角是否增加，并且所述驾驶员的方向盘转角没有增加被评估为所述确定的转向辅助与所述驾驶员转向意图之间的差异。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

在由所述驾驶员进行的转向运动期间，估计所述机动车辆的侧向运动，并且其中所述机动车辆的估计的侧向运动超过极限值被评估为所述转向辅助与所述驾驶员转向意图之间的差异。

6.根据权利要求5所述的方法，

其特征在于，

至少使用所述车辆的速度、横摆率和/或转向角来估计所述侧向运动。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

在由所述驾驶员进行的转向运动期间，确定至少一个转向参数的当前值，并将其与所述确定的转向辅助的相关值进行比较，并且其中转向参数的值与所述转向辅助的相关值的偏差超出公差范围被评估为所述转向辅助与所述驾驶员转向意图之间的差异。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

在由所述驾驶员进行的转向运动期间，确定至少一个转向参数的当前值，并且其中所述当前值超过极限值被评估为所述转向辅助和所述驾驶员转向意图之间的差异。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

在由所述驾驶员进行的转向运动期间，确定至少一个转向参数的当前方向，并且将其与所述转向辅助的相关值的方向进行比较，并且其中方向不同被评估为所述转向辅助和所述驾驶员转向意图之间的差异。

10.根据权利要求8或9所述的方法，

其特征在于，

在由所述驾驶员进行的转向运动期间，如果存在以下情况，则评估为所述转向辅助与所述驾驶员转向意图之间差异：

-转向辅助扭矩与所述驾驶员的转向扭矩之间的偏差超过极限值，

-所述驾驶员的转向扭矩超过极限值，

-所述转向角超过极限值，

-所述转向辅助扭矩和所述驾驶员的转向扭矩有不同的方向，并且

-所述驾驶员的转向扭矩和所述转向角有不同的方向。