CN109689449A - 转向控制系统及和用于控制转向的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于商用车辆(10)的转向控制系统(100)。商用车辆(10)包括制动系统(20)和转向系统(30)，制动系统(20)配置成能够非对称地制动车辆(10)的侧车轮，转向系统配置成能够响应于转向信号(112，113)使车辆转向(10)。转向控制系统(100)包括选择模块(110)和控制模块(120)。选择模块配置成能够在第一转向模式和第二转向模式之间切换，其中，第一转向模式指示通过转动车轮使车辆(10)转向，第二转向模式指示通过产生用于至少一个车轮的制动信号、从而导致施加到车辆(10)的横摆力矩而使车辆(10)转向。控制模块(120)配置成能够在第一转向模式中产生指示转向需求的第一转向信号(111)和在第二转向模式中产生指示转向需求的第二转向信号(112)。控制模块(120)还配置成能够将第一转向信号(111)提供给转向系统(30)，以及能够将第二转向信号(112)提供给制动系统(20)以非对称地制动车辆(10)，从而由于横摆力矩使车辆(10)转向。

Description

转向控制系统及和用于控制转向的方法
技术领域
本发明涉及一种转向控制系统和一种用于控制转向的方法，尤其一种使用随制动转向(Steer-by-Brake)过程控制车辆横向运动的系统。
背景技术
车辆如今配有许多辅助功能，以在各种情况下支持驾驶员。例如，交通拥堵辅助功能帮助驾驶员在沿循车道时与前方车辆保持安全距离。这种交通拥堵辅助功能在传统系统中仅在低速操作期间、例如在起停情况下实现。然而，在这些情况下，车辆必须经常制动，导致制动衬片磨损增加。此外，在传统系统中，难以自主地沿循车道，特别是对于商用车辆而言，因为转向系统的自主致动在技术上非常复杂。
因此，需要一种可容易地使用的转向控制系统，特别是用于交通拥堵情况而不增加制动衬片磨损。
发明内容
通过根据本申请的转向控制系统、根据本申请的车辆以及根据本申请的用于控制转向的方法，解决了上述问题中的至少一些。
本发明涉及一种用于商用车辆的转向控制系统。商用车辆包括制动系统和转向系统，制动系统配置成能够非对称地制动车辆的侧车轮，且转向系统配置成能够响应于转向信号使车辆转向。转向控制系统包括选择模块和控制模块。选择模块配置成能够选择第一转向模式或第二转向模式，其中，第一转向模式涉及通过转动车轮使车辆转向，第二转向模式涉及通过产生用于至少一个车轮的制动信号、从而导致施加到车辆的横摆力矩而使车辆转向。控制模块配置成：如果选择第一转向模式，则产生指示转向需求的第一转向信号，且如果选择第二转向模式，则产生指示转向需求的第二转向信号。控制模块还配置成能够将第一转向信号提供给转向系统，且能够将第二转向信号提供给制动系统以非对称地制动车轮，从而由于所产生的横摆力矩而使车辆转向。例如，右前轮可比左前轮制动得更大(反之亦然)，从而导致右转(或左转)。
可选地，选择模块包括用于商用车辆的驾驶员的界面，以使驾驶员能够响应于驾驶员与界面的交互来选择(或切换)第一转向模式或第二转向模式。因此，驾驶员可有意地打开/关闭第二转向模式。切换不由车辆自动地执行，例如在稳定系统、如ESP中那样。
商用车辆可适于在交通拥堵辅助模式下操作(例如使用交通拥堵辅助单元)，且选择模块可选地配置成能够在交通拥堵辅助模式下启动第二转向模式。同样，交通拥堵辅助模式的启动由驾驶员明确地完成。在交通拥堵辅助模式中，车辆可跟随前方物体(例如，另一车辆)，同时保持与物体的安全距离且留在给定的车道内(且不越过前方物体)。
车辆可包括至少一个传感器(例如摄像机)以检测车辆与车道的未对正，且控制模块可选地配置成能够接收指示未对正的信号并基于此产生第二转向信号，以校正未对正并且进一步沿循车道。该对正校正可与到前方物体的远程控制(即，可通过相应地制动车辆来校正任何不安全距离)组合。
然而，本发明不限于交通辅助模式，而是也可用于其他转弯操作。例如，控制模块可以可选地配置成能够产生第二转向信号，以用于自主地执行车道变换。
另外，车辆可包括至少一个用于检测前方车辆的传感器，且控制模块可配置成能够产生第二转向信号以跟随前方车辆。
可选地，车辆还可包括至少一个制动传感器，用于检测车辆的制动请求或减速，且选择模块可配置成能够响应于检测到的车辆的制动信号或减速而切换到第二转向模式。
本发明还涉及一种具有如前所述的转向控制系统的车辆。车辆可尤其是具有转向系统的商用车辆，该转向系统具有正的擦刮半径，以在非对称地制动时放大转向操作。车辆的转向系统可包括转向柱，该转向柱被控制为在第一转向模式中在转向期间转动。
本发明还涉及一种控制商用车辆的转向的方法。商用车辆包括制动系统和转向系统，该制动系统配置成能够非对称地制动车辆的侧车轮，且转向系统配置成能够响应于转向信号而使车辆转向。该方法包括步骤：
-选择第一转向模式或第二转向模式，其中，第一转向模式通过转动车轮来执行车辆的转向，且第二转向模式通过产生用于至少一个车轮的制动信号、从而产生施加于车辆的横摆力矩来执行车辆的转向；和
-在第一转向模式中产生指示转向需求的第一转向信号和在第二转向模式中产生指示转向需求的第二转向信号，和
-将第一转向信号提供给转向系统，以及将第二转向信号提供给制动系统以非对称地制动车辆，从而由于所产生的横摆力矩而使车辆转向。
该方法也可在软件或计算机程序产品中实现，且步骤的顺序对于实现期望的效果而言并不重要。本发明的实施例可尤其在发动机控制单元中或通过ECU(电子控制单元)中的软件或软件模块来实现。因此，实施例还涉及一种计算机程序，其具有用于在处理器上执行计算机程序时执行该方法的程序代码。
根据本发明，转向致动器不主动用于控制车辆的横向运动——特别是不用于在特殊情况下如自动驾驶那样使车辆转向。相反，根据实施例，随制动转向功能被主动用作常规驱动功能。此功能不仅用作备用系统，以便在常规转向系统发生故障时实现转向。这种新的正常操作模式尤其在停止操作频繁的交通拥堵情况下使用，以沿着车道重新对正车辆。因此，当交通拥堵辅助功能被启动时，转向控制系统同样可切换到第二转向模式中以实现随制动转向功能。本发明的实施例的进一步有利的应用涉及如防止车辆以常规巡航速度离开车道的功能。
本发明的实施例的特定优点在于，不需要主动转向致动器，同时仍然能够实现车辆的自主控制。由于这种主动转向致动器昂贵且在商用车辆中不是标准的，因此即使在重型商用车辆中也能够容易地实施实施例以实现自动转向。这可通过使用制动系统来校正车辆沿着道路的定向来实现。
附图说明
以下将仅通过示例且参考附图来描述该系统和/或方法的一些示例，其中：
图1示出了根据本发明的一个实施例的转向控制系统；
图2示出了示出了实施例如何处理车道跟随情况；
图3A，3B示出了交通拥堵辅助场景；
图4示出了根据实施例的用于交通拥堵辅助单元的架构；
图5示出了用于控制商用车辆的转向的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了适用于商用车辆的转向控制系统100，其包括制动系统20和转向系统30。制动系统20能够非对称地制动车辆的侧车轮，且转向系统能够响应于转向信号通过转动车轮而使车辆转向。转向控制系统100包括选择模块110和控制模块120。控制模块120配置成：能够在第一转向模式中生成指示转向需求的第一转向信号111，和能够在第二转向模式中生成指示转向需求的第二转向信号112。选择模块110配置成能够在第一转向模式和第二转向模式之间切换，其中，第一转向模式通过响应于第一转向信号111转动车轮来使车辆转向。在第二转向模式中，通过产生用于至少一个车轮的制动信号21，22、从而导致施加到车辆的横摆力矩来实现车辆转向。该横摆力矩产生旋转力，并由非对称的制动力的强度或程度控制。
尽管图1在控制模块120和转向/制动系统20，30之间布置选择模块110，但是该布置仅是示出了一种可能性。在其他实施例中，选择模块110(或其一部分)可布置成接收来自控制模块120的信号或在控制模块120内，使得控制模块120能够基于所选择的模式产生不同的信号。
独立于转向控制系统100中的具体布置，产生第一转向信号111(在第一切换模式中)或第二转向信号112(在第二切换模式中)。第一转向信号111被提交给转向系统30，转向系统30向转向致动器提供致动器信号31，以便将转向车轮左转或右转(例如使用动力转向系统)。第二转向信号112被提供给制动系统20。基于第二转向信号112，制动系统20产生不同的或非对称的制动信号21，22，制动信号21，22被提供给右车轮和左车轮。例如，第二转向信号112指示对车辆右转的需求。因此，制动系统20仅将制动信号22提供给右车轮，以便执行车辆的右移动。当然，例如通过仅在一个车轮上施加急剧的强制动力，非对称的制动信号21，22的强度被调节以执行期望的转弯操作，而不会使车辆不稳定。
因此，实施例实现了随制动转向(SBB)功能作为车辆中的正常操作模式(舒适功能)，其中，每个车轮上的制动器被单独控制以影响车辆的转向。实施例可在车辆的所有车轮处实施。然而，如果仅前轴上的车轮用于SBB功能，则可实现最有效的转向效果。本领域技术人员将理解，该思想对于具有正的擦刮半径的车辆具有特别的优点，使得在非对称(或不对等)摩擦力施加到左/右车轮的情况下放大转向效果。正的擦刮半径通常在商用车辆中实施，因为它支持转向操作。因此，本发明的实施例对于商用车辆具有特别的优点。
图2示出了一种情况，其中，商用车辆10沿循车道200且制动力21施加到右前轮。因此，车辆向右移动，如箭头11所示。该效果可用于保持车辆10沿着车道200的对正(参见图2的左手侧)。例如，可通过右车轮上的制动力从而导致向右运动11来校正车辆向左手侧的偏差，而向右手侧的偏差可通过在左车轮上施加制动力从而导致车辆的向左运动12来校正。因此，车辆可自动地留在车道200内，而不需要主动地致动车辆10的转向系统30。
图3A和图3B示出了交通拥堵辅助场景，其中，在图3A中，车辆10沿着车道200跟随物体210。同样，车辆10沿着车道200的对正可如图2所描述的那样保持。在图3B中，车辆10在物体210离开车道200时跟随物体210，例如，以进行车道变换。对于这两种情况，可使用转向控制系统100来执行所需的转向操作。
图4示出了用于交通拥堵辅助功能的架构。该架构涉及交通拥堵辅助单元300，其连接到一个或多个传感器310，320。例如，雷达传感器310可测量到前方车辆210的距离，且摄像机传感器320可保持跟踪车道200，且在车辆10倾向于离开车道200的情况下提供传感器信号。这可例如通过检测车道标记来实现，当从车辆10观察时，如果车辆10在车道200的中间行驶，所述车道标记应该是处于特定角度范围内。
雷达传感器310和示例性摄像机320的传感器数据被提供用于交通拥堵辅助单元300，交通拥堵辅助单元300能够使用雷达传感器310检测物体210，且使用示例性摄像机320检测任何可能的车道偏离。车辆10的理想位置可使用针对到前方物体210的距离和到交通车道标记的角度的特定阈值来限定。任何与可接受位置范围的偏差都可触发交通拥堵辅助单元300中的动作。例如，可生成控制信号301，302，303以致动车辆10的致动器，以校正车辆10的位置和/或对正。交通拥堵辅助单元300可产生加速信号301，并将该信号提供给发动机401以加速车辆10。交通拥堵辅助单元300还可产生减速信号302，并将该信号发送到制动系统致动器402，以使车辆10减速。根据本发明，交通拥堵辅助单元300还可产生随制动转向信号303，并将该信号提供给配属于该功能的制动系统致动器403(例如前轴轮)，以非对称地制动车辆10的车轮，从而校正车辆10的定向。
如果系统100包括在交通拥堵辅助单元300中，则SBB信号303可以是第二转向信号112(参见图1)。也可将SBB信号303发送到转向控制系统100，转向控制系统100将信号解释为转向需求且基于此产生适当的第二转向信号112。
图5示出了用于控制商用车辆的转向的方法的流程图。该方法包括步骤：
-在第一转向模式和第二转向模式之间切换S110或选择第一转向模式和第二转向模式，其中，第一转向模式通过转动车轮来执行车辆的转向，且第二转向模式通过产生用于至少一个车轮的制动信号、从而导致施加到车辆的横摆力矩来执行车辆的转向；
-如果切换第一转向模式，则产生S120指示转向需求的第一转向信号；以及如果切换第二转向模式，则产生指示转向需求的第二转向信号，以及
-将第一转向信号提供S130给转向系统，或将第二转向信号提供给制动系统以非对称地制动车辆，从而由于横摆力矩而使车辆转向。
该方法也可以是计算机实现的方法。本领域技术人员将容易认识到，上述各种方法的步骤可由编程的计算机执行。实施例还旨在涵盖程序存储装置、例如数字数据存储介质，该装置是机器或计算机可读的且编码机器可执行的或计算机可执行的指令程序，其中，当指令在计算机或处理器上执行时，执行上述方法的一些或全部动作。
本发明的实施例的优点是在不需要任何附加致动器的情况下、而是使用已经安装的制动系统来实现转向功能。通过使用该系统，可实现对车辆的横向运动的控制，而无需对现有或新车进行大的改装。甚至可使用新功能对较旧的车辆架构进行改装而不产生高成本。
由于当前的车辆不具有可支持新功能的主动转向系统，因此可在这些商用车辆中容易地实现本发明的实施例，而无需进行大的修改。
说明书和附图仅说明了本公开的原理。因此，应当理解，本领域技术人员将能够设计出各种布置，这些布置虽然未在本文中明确描述或示出，但体现了本公开的原理且包括在其范围内。
此外，尽管每个实施例可独立地作为单独的示例，但是应当注意，在其他实施例中，可不同地组合所限定的特征，即，在一个实施例中描述的特定特征也可在其他实施例中实现。这些组合由本文的公开内容涵盖，除非声明特定组合不是期望的。
附图标记列表
10 车辆
11，12 向右/向左运动
30 转向系统
31 转向致动器信号
20 制动系统
21，22 非对称的制动信号
100 转向控制系统
110 控制模块
111 第一转向信号
112 第二转向信号
120 选择模块
200 车道
300 交通拥堵辅助单元
310 雷达传感器
320 摄像机
301，302，…交通拥堵辅助单元的控制信号
401 发动机
402 制动系统致动器
403 配属于SBB功能的制动系统致动器

Claims (11)

1.一种用于商用车辆(10)的转向控制系统(100)，所述商用车辆(10)包括制动系统(20)和转向系统(30)，制动系统(20)配置成能够非对称地制动车辆(10)的侧车轮，转向系统配置成能够响应于转向信号(112，113)使车辆(10)转向，转向控制系统(100)
特征在于，
选择模块(110)，其配置成能够选择第一转向模式或第二转向模式，其中，第一转向模式涉及通过转动车轮使车辆(10)转向，第二转向模式涉及通过产生用于至少一个车轮的制动信号(21，22)、从而导致施加到车辆(10)的横摆力矩而使车辆(10)转向；和
控制模块(120)，其配置成：如果选择第一转向模式，则产生指示转向需求的第一转向信号(111)；以及如果选择第二转向模式，则产生指示转向需求的第二转向信号(112)，以及
控制模块(120)还配置成：能够将第一转向信号(111)提供给转向系统(30)，以及能够将第二转向信号(112)提供给制动系统(20)以非对称地制动车辆(10)，从而由于横摆力矩而使车辆(10)转向。
2.根据权利要求1所述的转向控制系统(100)，
其特征在于，
选择模块(110)包括用于商用车辆(10)的驾驶员的界面，以使驾驶员能够响应于与界面的交互来选择第一转向模式或第二转向模式。
3.根据权利要求1或2所述的转向控制系统(100)，其中，所述商用车辆(10)包括交通拥堵辅助单元(300)，以在交通拥堵辅助模式下操作车辆(10)，
其特征在于，选择模块(110)配置成能够在交通拥堵辅助模式中启动第二转向模式。
4.根据前述权利要求中任一项所述的转向控制系统(100)，其中，车辆(10)包括至少一个传感器(310，320)，用于检测车辆(10)与车道(200)的未对正，
其特征在于，
控制模块(120)配置成：能够接收指示未对正的信号，且基于此产生第二转向信号(112)，从而校正未对正以进一步沿循车道。
5.根据前述权利要求中任一项所述的转向控制系统(100)，其特征在于，
控制模块(120)配置成：能够产生第二转向信号(112)，以用于自主地实施车道变换。
6.根据前述权利要求中任一项所述的转向控制系统(100)，其中，车辆(10)包括至少一个用于检测前方车辆的传感器，其特征在于，
控制模块(120)配置成：能够产生第二转向信号(112)以跟随前方车辆。
7.根据前述权利要求中任一项所述的转向控制系统(100)，其中，车辆(10)包括至少一个制动传感器，用于检测车辆的制动请求或减速，
其特征在于，
选择模块(110)配置成：能够响应于检测到的车辆的制动信号或减速而切换到第二转向模式。
8.一种车辆(10)，
其特征在于，
根据前述权利要求中任一项所述的转向控制系统(100)。
9.根据权利要求8所述的车辆(10)，
其特征在于，
所述车辆(10)是具有转向系统(30)的商用车辆，该转向系统具有正的擦刮半径，以通过非对称制动放大转向操作，其中，所述转向系统(30)包括转向柱，该转向柱在第一转向模式中在转向期间转动。
10.一种控制商用车辆(10)的转向的方法，所述商用车辆(10)包括制动系统(20)和转向系统(30)，制动系统(20)配置成能够非对称地制动车辆(10)的侧车轮，转向系统(30)配置成能够响应于转向信号使车辆(10)转向，该方法
特征在于，
选择(S110)第一转向模式或第二转向模式，其中，第一转向模式指示通过转动车轮使车辆(10)转向，第二转向模式指示通过产生用于至少一个车轮的制动信号(21，22)、从而导致施加到车辆的横摆力矩而使车辆(10)转向；以及
在第一转向模式中产生(S120)指示转向需求的第一转向信号(111)，以及在第二转向模式中产生(S120)指示转向需求的第二转向信号(112)，以及
将第一转向信号(111)提供(S130)给转向系统(30)，以及将第二转向信号(112)提供给制动系统(20)以非对称地制动车辆(10)，从而由于横摆力矩而使车辆(10)转向。
11.一种计算机程序，具有用于在计算机或处理器上执行该计算机程序时执行根据权利要求10所述的方法的程序代码。
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