CN110329254A - 用于车道保持系统的控制方法、控制器及车道保持系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于车道保持系统的控制方法、控制器及车道保持系统，涉及车辆安全驾驶领域。控制方法包括：在所述车道保持系统处于激活状态时根据施加于方向盘上的手力矩参数获取与所述手力矩参数对应的补偿系数；其中，所述手力矩参数包括手力矩值和/或手力矩占比；根据初始补偿值和所述补偿系数计算得到补偿值；输出所述补偿值至电子助力转向单元。上述方法中，在LKS激活时且驾驶员手动介入后，通过加入手力矩参数，计算出与之对应的补偿系数，根据补偿系数实时调整各补偿量大小，使得各补偿值随着手力矩参数的变化而实时变化，从而将用于原手感优化的各补偿值进行处理后，全部应用于LKS，以优化手感。
Description
技术领域
本发明涉及车辆安全驾驶领域，特别是涉及一种用于车道保持系统的控制方法、控制器及车道保持系统。
背景技术
车道保持系统(LKS)是利用前视摄像头对车道线进行识别，且计算出车辆从实际轨迹到目标轨迹所需的力矩或角度，通过与电子助力转向系统(EPS)交互发送扭矩或角度请求使车辆维持在目标轨迹附近。
在基于EPS的车道保持系统中，EPS既是常规助力转向部件，又是车道保持执行部件，二者之间的切换协调控制十分重要。EPS里的助力控制模块为了获得较好的手感，EPS常设有补偿模块。当车道保持系统工作时，驾驶员的手脱离方向盘，原本用于优化驾驶员手感的补偿控制仍完全处于工作状态，当驾驶员的手介入到方向盘时，EPS中的各补偿量也无法进行实时调整，这样导致在LKS开启且驾驶员手动介入后，常伴随手力跳变，手感较差，严重影响客户体验。
发明内容
本发明的一个目的是要提供一种用于车道保持系统的控制方法，以解决现在LKS开启且驾驶员手动介入后，常伴随手力跳变，转向手感差的问题。
本发明一个进一步的目的是要使得在LKS开启且驾驶员脱手的情况下，提高LKS的控制精度。
本发明另一个目的是提供一种控制器，以解决现在LKS开启且驾驶员手动介入后，常伴随手力跳变，转向手感差的问题。
本发明又一个目的是提供一种车道保持系统。
一方面，本发明提供了一种用于车道保持系统的控制方法，包括：
在所述车道保持系统处于激活状态时根据施加于方向盘上的手力矩参数获取与所述手力矩参数对应的补偿系数；其中，所述手力矩参数包括手力矩值和/或手力矩占比；
根据初始补偿值和所述补偿系数计算得到补偿值；
输出所述补偿值至电子助力转向单元。
可选地，获取与所述手力矩参数对应的补偿系数包括：
获取手力矩参数；
通过预设的补偿曲线确定与所述手力矩参数对应的补偿系数；
输出所述补偿系数。
可选地，当所述手力矩参数包括手力矩值和手力矩占比时，与所述手力矩值对应的补偿系数为手力矩补偿系数，与所述手力矩占比对应的补偿系数为手力矩占比补偿系数，根据所述初始补偿值、所述手力矩补偿系数和所述手力矩占比补偿系数计算得到补偿值。
可选地，当所述手力矩参数中的手力矩值小于预设力矩值时判定所述方向盘处于脱手工况，所述电子助力转向单元的多个补偿模块中的至少部分补偿模块在所述方向盘处于脱手工况时的补偿系数为零。
另一方面，本发明还提供了一种用于车道保持系统的控制器，包括
获取单元，用于在所述车道保持系统处于激活状态时根据施加于方向盘上的手力矩参数获取与所述手力矩参数对应的补偿系数；其中，所述手力矩参数包括手力矩值和/或手力矩占比；
计算单元，用于根据初始补偿值和所述补偿系数计算得到补偿值；
输出单元，用于输出所述补偿值至电子助力转向单元。
可选地，所述获取单元进一步配置成：
获取手力矩参数；
通过预设的补偿曲线确定与所述手力矩参数对应的补偿系数；
输出所述补偿系数。
可选地，所述计算单元进一步配置成在当所述手力矩参数包括手力矩值和手力矩占比时，根据所述初始补偿值、与所述手力矩值对应的手力矩补偿系数和与所述手力矩占比对应的所述手力矩占比补偿系数计算得到补偿值。
可选地，所述控制器还配置成当所述手力矩参数中的手力矩值小于预设力矩值时判定所述方向盘处于脱手工况，所述电子助力转向单元的多个补偿模块中的至少部分补偿模块在所述方向盘处于脱手工况时的补偿系数为零。
又一方面，本发明还提供了一种车道保持系统，所述车道保持系统包括上述的控制器，所述控制器用于在所述车道保持系统处于激活状态时向电子助力转向单元输出补偿值。
可选地，所述车道保持系统根据叠加有所述补偿值的转角请求控制量对方向盘进行控制。
本发明用于车道保持系统的控制方法，包括：在所述车道保持系统处于激活状态时根据施加于方向盘上的手力矩参数获取与所述手力矩参数对应的补偿系数；其中，所述手力矩参数包括手力矩值和/或手力矩占比；根据初始补偿值和所述补偿系数计算得到补偿值；输出所述补偿值至电子助力转向单元。上述方法中，在LKS激活时且驾驶员手动介入后，通过加入手力矩参数，计算出与之对应的补偿系数，根据补偿系数实时调整各补偿量大小，使得各补偿值随着手力矩参数的变化而实时变化，从而将用于原手感优化的各补偿值进行处理后，全部应用于LKS，以优化手感。
进一步地，本发明的控制方法中，当所述手力矩参数中的手力矩值小于预设力矩值时判定所述方向盘处于脱手工况，所述电子助力转向单元的多个补偿模块中的至少部分补偿模块在所述方向盘处于脱手工况时的补偿系数为零。通过关闭一些额外的补偿，避免这些额外的补偿量对LKS造成影响，以提高LKS的控制精度。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是现有技术中电子助力转向系统的示意性控制图；
图2是现有技术中车道保持系统的示意性控制图；
图3是现有技术中车道保持系统控制精度示意图；
图4是根据本发明一个实施例中的控制方法的示意性流程图；
图5是根据本发明另一个实施例中的控制方法的示意性流程图；
图6是根据本发明一个实施例中的控制器的示意性结构图；
图7是根据本发明一个实施例中车道保持系统的示意性控制图。
具体实施方式
图1是现有技术中电子助力转向系统的示意性控制图。图2是现有技术中车道保持系统的示意性控制图。图3是现有技术中车道保持系统控制精度示意图。图4是根据本发明一个实施例中的控制方法的示意性流程图。图5是根据本发明另一个实施例中的控制方法的示意性流程图。图6是根据本发明一个实施例中的控制器的示意性结构图。图7是根据本发明一个实施例中车道保持系统的示意性控制图。下面参照图1至图7来描述本发明实施例的控制方法及控制器。
参考图1，电子助力转向系统在正常驾驶员的控制图如图1所示，其中，系统中除了基础助力外，其余均视为补偿模块，补偿模块有助于获得较好的驾驶手感。比较常见的补偿模块包括摩擦补偿、惯性补偿、主动回正、阻尼、以及侧风补偿等模块。为了获得较好的手感，电子助力转向系统的补偿控制通常较为复杂。以主动回正模块为例，其包括基于角度的回正、基于角速度回正、基于手矩回正等；同样，阻尼模块包括基于方向盘角速度速度阻尼、基于手力矩阻尼等。最后，将所有补偿模块产生的补偿值综合后与基础助力叠加，然后根据上述值控制电机输出以控制方向盘。在驾驶员驾驶时，转向助力器根据扭矩传感器采集到的力矩信息进行补偿，以使驾驶员获得较好的驾驶手感。
参考图2，现有技术中的车道保持系统在工作时，电子助力转向系统中的基础助力由前摄像头计算输出角度和扭矩，而补偿模块依然根据扭矩传感器采集到的力矩信息进行补偿值输出。此时，当驾驶员主动介入时，由于此时的基础助力按照车道保持系统计算出的角度和力矩进行输出，而补偿模块按照扭矩传感器采集到的力矩信息进行补偿，当两者结合时，如图3所示，会导致补偿扭矩不随手力的变化而变化，会出现手力跳变的现象，使驾驶员的手感变得较差。此外，当驾驶员完全脱手时，原本用于优化驾驶员手感的补偿控制仍完全处于工作状态，这样额外的补偿量与LKS的请求量相叠加，将影响LKS的控制精度，进而影响车道保持性能。
针对上述情况，本申请采用下述控制方法对其进行解决。参考图4，用于车道保持系统的控制方法包括：
S101，在车道保持系统处于激活状态时根据施加于方向盘上的手力矩参数获取与手力矩参数对应的补偿系数；其中，手力矩参数包括手力矩值和/或手力矩占比；
S102，根据初始补偿值和补偿系数计算得到补偿值；
S103，输出补偿值至电子助力转向单元。
上述方法中，在LKS激活时且驾驶员手动介入后，通过加入手力矩参数计算出与之对应的补偿系数，根据补偿系数实时调整各补偿量大小，使得各补偿值随着手力矩参数的变化而实时变化，从而将用于原手感优化的各补偿值进行处理后，全部应用于LKS，以优化手感。
在步骤S101中，施加于方向盘上的手力矩参数为由力矩传感器检测到的驾驶员施加到方向盘上的手力矩及手力矩占总力矩(手力矩+LKS发出的请求力矩)的比值。具体地，设LKS请求力矩为Tr，手力矩为Th则手力矩占比L:
参考图5，针对多个补偿模块中的一个补偿模块(i)进行补偿计算，把初始补偿值记为Ki，手力矩补偿系数记为Bi，手力矩占比补偿系数为Ci。当只采用手力矩补偿系数时，通过计算得到的补偿值为Ki×Bi；当只采用手力矩占比补偿系数时，通过计算得到的补偿值为Ki×Ci。当两个参数均采用时，通过计算得到的补偿值为Ki×Bi×Ci。图5只是示出了先通过手力矩补偿系数计算，再通过手力矩占比补偿系数进行计算。在其他实施例中，也可以先通过手力矩占比补偿系数进行计算，再通过手力矩补偿系数计算。
进一步地，获取与手力矩参数对应的补偿系数具体包括：获取手力矩参数；在预设的补偿曲线中确定与手力矩参数对应的补偿系数；输出补偿系数。具体地，通过扭矩传感器采集手力矩值Th作为输入条件，基于手力矩补偿系数MAP曲线(Th-Bi MAP曲线))进行查找，获得对应Bi值。Th-Bi MAP曲线由对应Th-Bi关系表(见下表)获得，其中间点通过线性插值法计算获取。通过Th-Bi关系表对不同补偿在不同手力矩工况下进行分别控制调节，来获得期望控制精度和手感。
| 手力矩Th | 0 | Th0 | Th1 | Th2 | … | Thmax |
| 补偿1B1 | 0 | 0 | ||||
| 补偿2B2 | 0 | 0 | ||||
| …… | … | … | … | |||
| 补偿n Bn | 0 | 0 | ||||
| 补偿n+1Bn+1 | 1 | 1 | 1 | 1 | … | 1 |
| 补偿n+2Bn+2 | 0 | 0 | 0 | 0 | … | 0 |
| 补偿n+3Bn+3 | ||||||
| 补偿n+3Bn+3 | ||||||
| …… | … | |||||
| 某补偿n+m Bn+m | … |
在补偿模块根据力矩值进行补偿时，部分补偿值随手力矩变化影响不大，可将对应补偿系数全部设置为1(如惯性补偿)；部分补偿需全部关闭，如基于角度回正，其会与LKS的功能重复，影响LKS控制精度，故将对应补偿系数全部置0；部分补偿需要随手力变化而变化，来获得良好手感，可根据手感进行专门针对性调试。部分补偿需随着手力矩增加而减小(如基于手力矩阻尼)，部分补偿需随手力矩增加而增大。
进一步地，在一个实施例中，当手力矩参数中的手力矩值小于预设力矩值时判定方向盘处于脱手工况，电子助力转向单元的多个补偿模块中的至少部分补偿模块在方向盘处于脱手工况时的补偿系数为零。
具体地，假设多个补偿模块中的前n个补偿模块在方向盘处于脱手工况下，其补偿值属于额外补偿值，会影响脱手后LKS的控制精度，需要在脱手工况下处于关闭状态。考虑手力矩值有零飘，不可能处于绝对零值，一般约为0.15N.m左右，设定Th0为脱手判定阀值。即手力矩值Th<Th0时为脱手工况，为了避免这部分额外补偿值叠加影响控制精度，其对应补偿系数设为0。例如，在表1中的前n个补偿模块，当手力矩值Th<Th0时，补偿系数全设置为0。
当手力矩参数中包含手力矩占比时，通过计算手力矩占比L作为输入条件，基于手力矩占比补偿系数MAP曲线(L-Ci MAP曲线)查找补偿系数，获得对应Ci值。L-Ci MAP曲线由对应L-Ci关系表(见下表)，中间点通过线性插值法计算获取。通过L-Ci关系表对不同补偿在不同手力矩占比工况下进行分别控制调节，来获得控制精度和转向手感。
| 手力矩占比L | 0 | L0 | L1 | L2 | … | Lj | … | 1 |
| 补偿1C1 | 0 | 0 | 0 | 0 | … | 0 | … | 0 |
| 补偿2C2 | 1 | 1 | 1 | 1 | … | 1 | … | 1 |
| 补偿3C3 | ||||||||
| 补偿4C4 | ||||||||
| …… | ||||||||
| 补偿f Cf |
在补偿模块根据力矩值进行补偿时，部分补偿值随手力矩占比变化影响不大，可将对应补偿系数全部设置为1(如惯性补偿)。部分补偿需全部关闭，如基于角度回正，其与LKS的功能重复，会影响LKS控制精度，故对应补偿系数全部置0。部分补偿需要随手力矩占比变化而变化，来获得良好手感；可根据手感进行专门针对性调试。部分补偿需随着手力矩占比增加而减小(如基于手力矩阻尼)，部分补偿需随着手力矩占比增加而增大。
参见下表，以一个手力矩补偿系数的设置为例，进行简要说明。对于摩擦补偿可根据死区大小进行设置，这里暂定均为0.5。对于惯性补偿和摆振补偿，由于其随手力矩变化较小则可以全部设置为1；对于所有回正补偿在无手力介入时须关闭，以保证控制精度，考虑转向扭矩传感器0位标定精度，可把手力矩为0和0.2时的补偿系数均设为0；对于手力介入情况下的基于力矩回正控制，手力矩越大避免打手现象，回正调节系数越小；对于基于角度回正补偿需全部关闭，其相对LKS功能重复，会极大影响LKS回正性能，故全部设置为0；对于基于角速度阻尼，由于脱手时或手力较小时，方向盘遇干扰易于抖动可适当增加阻尼设其为1.5，基于力矩阻尼则设置为力矩越大阻尼越小；其他值保持不变，设为1，其基于手力矩补偿系数Th-Bi关系表如下表所示。
| 手力矩Th | 0 | 0.2 | 0.5 | 1 | 1.5 | 2 | 2.5 | 3 |
| 惯性补偿B1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 摆振补偿B2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 摩擦补偿B3 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 侧风补偿B4 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 基于转角回正B5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 基于转角速率回正B6 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 基于手力矩回正B7 | 0 | 0 | 0.9 | 0.8 | 0.6 | 0.4 | 0.3 | 0.2 |
| 基于角速度阻尼B8 | 1.5 | 1.5 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 基于手力矩阻尼B9 | 1 | 1 | 0.9 | 0.8 | 0.7 | 0.6 | 0.5 | 0.4 |
| …… | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 某补偿Bi | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
具体调试值需根据实际整车的LKS性能表现及具体控制逻辑进行优化调试。
参考图6，本发明还提供了一种用于车道保持系统的控制器，其包括获取单元1、计算单元2和输出单元3。控制器可以单独设置，还可以集成到助力转向单元的控制系统里。获取单元1用于在车道保持系统处于激活状态时根据施加于方向盘上的手力矩参数获取与手力矩参数对应的补偿系数；其中，手力矩参数包括手力矩值和/或手力矩占比。计算单元2用于根据初始补偿值和补偿系数计算得到补偿值。初始补偿值即为驾驶员手动驾驶时根据手力矩参数计算出的原始补偿值。补偿系数在上述方法中已详细介绍，此处不再详述。输出单元3用于输出补偿值至电子助力转向单元。
参考图7，本发明还提供了一种车道保持系统，车道保持系统包括上述实施例中的控制器。控制器用于在车道保持系统处于激活状态时向电子助力转向单元输出补偿值。车道保持系统根据叠加有上述补偿值的转角请求控制量对方向盘进行控制。
具体地，在图7中，控制器为集成到整个系统的补偿量调节模块，其中，获取单元1进一步配置成：首先从扭矩传感器获取施加于方向盘上的驾驶员的手力矩参数；然后通过预设与系统内的补偿曲线确定与手力矩参数对应的补偿系数，补偿曲线的具体计算方法在上文也以详述，此处不再介绍；最后输出得到的补偿系数。根据初始补偿值和补偿系数计算得到补偿值，输出补偿值，车道保持系统将补偿值与LKS的转角请求控制量进行叠加后输出至电机以自动控制方向盘。
计算单元2进一步配置成在当手力矩参数包括手力矩值和手力矩占比时，根据初始补偿值、与手力矩值对应的手力矩补偿系数和与手力矩占比对应的手力矩占比补偿系数计算得到补偿值。具体地计算方式在上述方法中均已介绍，此处不再详述。
控制器还配置成当手力矩参数中的手力矩值小于预设力矩值时判定方向盘处于脱手工况，电子助力转向单元的多个补偿模块中的至少部分补偿模块在方向盘处于脱手工况时的补偿系数为零。当驾驶员脱手时，关闭一些属于额外补偿的补偿模块，可以有效避免影响LKS的控制精度。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
Claims (10)
1.一种用于车道保持系统的控制方法，其特征在于，包括：
在所述车道保持系统处于激活状态时根据施加于方向盘上的手力矩参数获取与所述手力矩参数对应的补偿系数；其中，所述手力矩参数包括手力矩值和/或手力矩占比；
根据初始补偿值和所述补偿系数计算得到补偿值；
输出所述补偿值至电子助力转向单元。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，
获取与所述手力矩参数对应的补偿系数包括：
获取手力矩参数；
通过预设的补偿曲线确定与所述手力矩参数对应的补偿系数；
输出所述补偿系数。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，
当所述手力矩参数包括手力矩值和手力矩占比时，与所述手力矩值对应的补偿系数为手力矩补偿系数，与所述手力矩占比对应的补偿系数为手力矩占比补偿系数，根据所述初始补偿值、所述手力矩补偿系数和所述手力矩占比补偿系数计算得到补偿值。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，
当所述手力矩参数中的手力矩值小于预设力矩值时判定所述方向盘处于脱手工况，所述电子助力转向单元的多个补偿模块中的至少部分补偿模块在所述方向盘处于脱手工况时的补偿系数为零。
5.一种用于车道保持系统的控制器，其特征在于，包括
获取单元，用于在所述车道保持系统处于激活状态时根据施加于方向盘上的手力矩参数获取与所述手力矩参数对应的补偿系数；其中，所述手力矩参数包括手力矩值和/或手力矩占比；
计算单元，用于根据初始补偿值和所述补偿系数计算得到补偿值；
输出单元，用于输出所述补偿值至电子助力转向单元。
6.根据权利要求5所述的控制器，其特征在于，
所述获取单元进一步配置成：
获取手力矩参数；
通过预设的补偿曲线确定与所述手力矩参数对应的补偿系数；
输出所述补偿系数。
7.根据权利要求6所述的控制器，其特征在于，
所述计算单元进一步配置成在当所述手力矩参数包括手力矩值和手力矩占比时，根据所述初始补偿值、与所述手力矩值对应的手力矩补偿系数和与所述手力矩占比对应的所述手力矩占比补偿系数计算得到补偿值。
8.根据权利要求5所述的控制器，其特征在于，
所述控制器还配置成当所述手力矩参数中的手力矩值小于预设力矩值时判定所述方向盘处于脱手工况，所述电子助力转向单元的多个补偿模块中的至少部分补偿模块在所述方向盘处于脱手工况时的补偿系数为零。
9.一种车道保持系统，其特征在于，所述车道保持系统包括权利要求5-8中任一项所述的控制器，所述控制器用于在所述车道保持系统处于激活状态时向电子助力转向单元输出补偿值。
10.根据权利要求9所述的车道保持系统，其特征在于，所述车道保持系统根据叠加有所述补偿值的转角请求控制量对方向盘进行控制。
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