CN112313140A - 用于控制车辆的转向的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种控制车辆(1)的转向的方法，包括以下步骤：获取(S1)指示驾驶员请求的信号，该驾驶员请求指示了可转动车轮(5)的期望的车轮角度；基于指示该驾驶员请求的信号，确定(S2)用于联接到可转动车轮的致动器(13)的控制信号以实现期望的车轮角度；使用该控制信号控制(S3)致动器(13)；检测(S4)突然的车轮干扰事件；以及，响应于检测到突然的车轮干扰事件：从车道检测装置(19)获取(S5)指示车辆(1)前方的车道曲率的信号；并且基于车辆(1)前方的车道曲率来控制(S6)致动器(13)。

Description

用于控制车辆的转向的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种用于控制车辆的转向的方法和系统，并且涉及一种包括这种转向系统的车辆。
本发明能够应用于重型车辆，例如卡车、公共汽车和建筑设备。尽管将针对卡车来描述本发明，但本发明不限于最终特定车辆，而是也可用在其它车辆中，例如公共汽车或诸如轮式装载机、挖掘机或铰接式运输车等的各种工程车辆。
背景技术
转向系统对于任何车辆的安全驾驶都是重要的。由于车辆的重量，重型车辆的驾驶员特别可能需要更多的转向辅助，并且车辆可能会受到影响转向的较大外部干扰，例如阵风等。
为了驾驶员辅助，转向系统可以包括检测车辆前方的车道曲率的车道检测装置。基于来自这种车道检测装置的信号，转向系统能够通过自动地控制转向以使车辆保留在车道中来辅助驾驶员将车辆保持在车道中。US 2015/0094915中描述了具有车道检测的转向系统的示例。
为了驾驶员方便，可能希望允许驾驶员基于车道检测而禁用转向辅助。同时，不应危及安全性。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的车辆转向控制，特别是为驾驶员提供方便以及改进的安全性的转向控制。
根据本发明的第一方面，该目的通过一种控制车辆的转向的方法来实现，该车辆具有转向输入装置、至少一个可转动车轮以及转向系统，该转向系统包括：转向请求检测器，该转向请求检测器用于从转向输入装置接收驾驶员请求，该驾驶员请求指示了所述可转动车轮的期望的车轮角度；致动器，该致动器用于作用在所述至少一个可转动车轮上，以实现期望的车轮角度；以及车道检测装置，该车道检测装置用于检测车辆前方的车道曲率，该方法包括以下步骤：从转向请求检测器获取指示所述驾驶员请求的信号；基于指示所述驾驶员请求的该信号，确定用于所述致动器的控制信号以实现所述期望的车轮角度；使用该控制信号来控制所述致动器；检测突然的车轮干扰事件；以及，响应于检测到突然的车轮干扰事件：从车道检测装置获取指示车辆前方的车道曲率的信号；并且基于车辆前方的车道曲率来控制所述致动器。
“车轮干扰事件”可以是会导致可转动车轮的车轮角度突然改变的任何事件，除非被抵消。车轮干扰事件的示例包括轮胎爆炸和轴承故障等。
如本领域普通技术人员所熟知的，“车道检测装置”可以是能够检测车辆前方的车道曲率的各种装置中的任一种。这样的装置例如可以包括一个或多个摄像机或能够感测可见光和不可见光波长范围内的电磁波的其它光学传感器。
应当注意，所述驾驶员请求可以直接或间接地指示所期望的车轮角度。例如，所述驾驶员请求可以指示车辆的期望的横向加速度或车辆的期望轨迹，这二者都是一个或多个可转动车轮的期望的车轮角度的间接指示。
本发明是基于这样的认识：通过检测诸如轮胎爆炸之类的突然的车轮干扰事件并且响应于检测到突然的车轮干扰事件而激活车道检测，能够实现提高的驾驶安全性。
在无法足够确定地检测车道等的情形中，可以允许驾驶员停用车道保持系统，或者车道保持系统可以被自动停用。根据本发明的多个方面，响应于检测到前轮胎爆炸或其它突然的车轮干扰事件，即使认为车道检测对于常规操作是不足够的，车道保持系统也可以被自动激活。由此，车道保持系统能够辅助驾驶员将车辆保持在道路上，从而降低事故的风险。
根据各种实施例，检测突然的车轮干扰事件的步骤可以包括以下步骤：获取指示了实现期望的车轮角度所需的实际转向扭矩的信号；并且基于该信号确定突然的车轮干扰事件的发生。
在这些实施例中，作用在所述至少一个可转动车轮上的致动器可以包括液压致动器和电动致动器中的至少一种。有利地，所述致动器可以包括电动致动器(马达)和液压致动器的组合。例如，上文提到的驾驶员请求可以作为控制信号被提供给电动马达，该电动马达又可以控制作用在所述至少一个可转动车轮上的液压致动器的操作。
在这样的实施例中(其中，指示所述驾驶员请求的控制信号被提供给电动马达)，为了实现由该控制信号指示的期望车轮角度而由电动马达消耗的电流的大小是实现期望的车轮角度所需的实际转向扭矩的量度。如果该实际转向扭矩突然变得明显更高或高于预期，这可能是发生突然的车轮干扰事件(例如轮胎爆炸)的指示。
为了在确定突然的车轮干扰事件的发生时具有更高的精度，所述确定步骤可以包括以下步骤：确定在没有干扰的情况下实现期望的车轮角度所需的不受干扰的转向扭矩；将实际转向扭矩与所述不受干扰的转向扭矩进行比较；并且基于实际转向扭矩与所述不受干扰的转向扭矩之间的比较来确定突然的车轮干扰事件的发生。在没有干扰的情况下实现期望的车轮角度所需的不受干扰的转向扭矩例如可以由转向系统的转向控制单元使用预定的车辆模型来确定。
当实际转向扭矩与所述不受干扰的转向扭矩之间的差异大于预定的阈值差异时，可以确定已经发生突然的车轮干扰。
为了提高在确定突然的车轮干扰的发生时的精度，当在比预定的阈值时间段更长的时间段内、实际转向扭矩与所述不受干扰的转向扭矩之间的差异大于预定的阈值差异时，可以确定已经发生突然的车轮干扰。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于车辆的转向系统，该车辆具有转向输入装置和至少一个可转动车轮，该转向系统包括：转向请求检测器，该转向请求检测器用于从转向输入装置接收驾驶员请求，该驾驶员请求指示了可转动车轮的期望的车轮角度；致动器，该致动器用于作用在所述至少一个可转动车轮上以实现所述期望的车轮角度；车道检测装置，该车道检测装置用于检测车辆前方的车道曲率；以及转向控制单元，该转向控制单元连接到所述转向请求检测器、致动器和车道检测装置，该转向控制单元被配置成：从转向请求检测器获取指示所述驾驶员请求的信号；基于指示所述驾驶员请求的该信号，确定用于所述致动器的控制信号以实现所述期望的车轮角度；使用该控制信号控制所述致动器；检测突然的车轮干扰事件；并且响应于检测到突然的车轮干扰事件：从车道检测装置获取指示车辆前方的车道曲率的信号；并且基于车辆前方的车道曲率来控制所述致动器。
根据本发明的第二方面的转向系统的实施例可以有利地被包括在车辆中，该车辆还包括车辆本体、和以可旋转方式连接到车辆本体的至少一个可转动车轮。
根据本发明的第三方面，提供了一种计算机程序，该计算机程序被配置成：当该计算机程序在根据本发明的实施例的转向系统中包括的转向控制单元上运行时，该计算机程序运行根据本发明实施例的方法。
总之，本发明的各方面因此涉及一种控制车辆的转向的方法，该方法包括以下步骤：获取指示驾驶员请求的信号，该驾驶员请求指示了可转动车轮的期望的车轮角度；基于指示所述驾驶员请求的该信号，确定用于联接到可转动车轮的致动器的控制信号以实现期望的车轮角度；使用该控制信号控制所述致动器；检测突然的车轮干扰事件；并且响应于检测到突然的车轮干扰事件：从车道检测装置获取指示车辆前方的车道曲率的信号；并且基于车辆前方的车道曲率来控制所述致动器。
附图说明
参考附图，以下是作为示例引用的本发明的实施例的更详细描述。
在这些图中：
图1是根据本发明的实施例的车辆的侧视图，该车辆为具有根据本发明的实施例的转向系统的卡车的形式。
图2是示意性地示出了根据本发明的方法的实施例的流程图；
图3示意性地示出了本发明的实施例的效果。
具体实施方式
图1示意性地示出了一种车辆(这里为卡车1的形式)，其包括本体3和以可旋转方式连接到车辆本体3的至少一个可转动车轮5、转向输入装置(这里为方向盘7的形式)和转向系统9。
如图1中所指示的，转向系统9包括转向请求检测器11、用于作用在可转动前轮5上的致动器13、车道检测装置19(这里为至少一个图像传感器的形式)和转向控制单元21。
在图1中的示例实施例中，致动器13包括电动马达15形式的第一致动器和液压转向装置17形式的第二致动器。在该特定实例中，电动马达15使液压转向装置17中的扭力杆(未示出)扭转。扭力杆扭转得越多，液压阀就打开得越多，这增加了作用在可转动前轮5上的液压辅助。
如图1中示意性地示出的，转向控制单元21连接到转向请求检测器11、电动马达15、车道检测装置19和由附图标记23表示的外部传感器。外部传感器23可以遍布整个卡车，并且向转向控制单元21提供有关环境条件的信息。
如上所述，基于来自转向请求检测器11和外部传感器23的信号，转向控制单元21控制电动马达15以激活液压转向装置17。至少在某些情形中，转向控制单元21可以另外从车道检测装置19接收信号，并且另外基于这种信号来控制电动马达15。转向控制单元21对电动马达15的控制可以另外基于预定的车辆模型，可以事先基于例如模拟和测试来建立该预定的车辆模型。
此外，转向控制单元21可以从电动马达15接收信号，并且基于这种信号来确定是否正在发生诸如轮胎爆炸之类的突然的车轮干扰事件。
现在将参考图2中的流程图来描述根据本发明的方法的示例实施例。这里假设转向控制系统9的车道保持功能最初被禁用。如上文进一步提到地，车道保持功能可能已被手动或自动禁用。
在第一步骤S1中，从转向请求检测器11获取指示驾驶员请求的信号。所述驾驶员请求可以指示期望的车轮角度，从而导致遵循车道25的、期望的轨迹31，如图3中示意性地示出的。
此后，在步骤S2中，基于所述驾驶员请求、车辆模型和来自外部传感器23的信号，由图1中的转向控制单元21确定控制信号。
在步骤S3中，该控制信号由转向控制单元21提供给电动马达15。基于该控制信号，电动马达15控制液压转向装置17以作用于可转动车轮5上。
在随后的步骤S4中，确定是否已经发生突然的车轮干扰事件。例如，这可以通过以下步骤来进行：测量由电动马达15消耗的电流；并将该电流与根据车辆模型在没有任何外部干扰的情况下按照驾驶员请求转动车轮5所应需要的马达电流进行比较。
如果在步骤S4中确定不存在突然的车轮干扰事件(例如，通过断定实现实际转向扭矩所需的电流与所估计的用于实现不受干扰的转向扭矩的电流之间的差异小于预定的阈值差异)，则该方法循环回到第一步骤S1。
如果在步骤S4中确定正在发生突然的车轮干扰事件(例如，通过断定实现实际转向扭矩所需的电流与所估计的用于实现不受干扰的转向扭矩的电流之间的差异大于所述预定的阈值差异)，则该方法继续进行到激活转向系统9的车道保持功能。
在突然的车轮干扰事件(例如前轮5的轮胎爆炸)的情况下，没有反馈控制式转向系统的车辆1可能变得不可控并且遵循图3中的第一示例轨迹27而最终停在道路之外。这显然可能导致严重的事故。如果车辆配备有带反馈控制的转向系统9，例如本文已在概念上描述的沃尔沃动态转向系统(Volvo Dynamic Steering system)，则驾驶员很可能将设法控制车辆1以至少最初将车辆保持在车道中。在图3中，第二示例轨迹29示意性地示出了这一点。由于一个前轮5上的轮胎爆炸将导致前轮具有不同的直径，即使车轮被控制为通常正确的车轮角度，车辆也将偏向一侧。
为了改善这种情况，或者为了挽救第一轨迹27所示的情况，根据本发明的实施例的方法进行到步骤S5，以由转向控制单元21从车道检测装置19获取指示车辆1前方的车道25的曲率的信号，然后该方法进行到步骤S6，在步骤S6中，基于车辆1前方的车道曲率31来控制电动马达15，使得车辆1被主动保持在车道25中。
应当理解，本发明不限于上文所述和附图中示出的实施例；而是，本领域技术人员将认识到，可以在所附权利要求书的范围内进行很多修改和变型。例如，用于作用在至少一个可转动车轮5上的致动器13可以是全电动的，或者是全液压的，等等。

Claims (10)

1.一种控制车辆(1)的转向的方法，所述车辆(1)具有转向输入装置(7)；至少一个可转动车轮(5)；和转向系统(9)，所述转向系统(9)包括：
转向请求检测器(11)，所述转向请求检测器(11)用于从所述转向输入装置(7)接收驾驶员请求，所述驾驶员请求指示了所述可转动车轮(5)的期望的车轮角度；
致动器(13)，所述致动器(13)用于作用在所述至少一个可转动车轮(5)上，以实现所述期望的车轮角度；以及
车道检测装置(19)，所述车道检测装置(19)用于检测所述车辆(1)前方的车道曲率，
所述方法包括以下步骤：
从所述转向请求检测器(11)获取(S1)指示所述驾驶员请求的信号；
基于指示所述驾驶员请求的信号，确定(S2)用于所述致动器(13)的控制信号，以实现所述期望的车轮角度；以及
使用所述控制信号控制(S3)所述致动器(13)，
其特征在于，所述方法进一步包括以下步骤：
检测(S4)突然的车轮干扰事件；和
响应于检测到所述突然的车轮干扰事件：
从所述车道检测装置(19)获取(S5)指示所述车辆(1)前方的车道曲率的信号；并且
基于所述车辆(1)前方的车道曲率来控制(S6)所述致动器(13)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，检测所述突然的车轮干扰事件的步骤(S4)包括以下步骤：
获取指示了实现期望的车轮角度所需的实际转向扭矩的信号；和
基于所述信号来确定所述突然的车轮干扰事件的发生。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，确定所述突然的车轮干扰事件的发生的所述步骤包括以下步骤：
确定在没有干扰的情况下实现所述期望的车轮角度所需的不受干扰的转向扭矩；
将所述实际转向扭矩与所述不受干扰的转向扭矩进行比较；并且
基于所述实际转向扭矩与所述不受干扰的转向扭矩之间的比较来确定所述突然的车轮干扰事件的发生。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，当所述实际转向扭矩与所述不受干扰的转向扭矩之间的差异大于预定的阈值差异时，确定已经发生所述突然的车轮干扰。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，当在比预定的阈值时间段长的时间段内、所述实际转向扭矩与所述不受干扰的转向扭矩之间的差异大于所述预定的阈值差异时，确定已经发生所述突然的车轮干扰。
6.一种用于车辆(1)的转向系统(9)，所述车辆(1)具有转向输入装置(7)和至少一个可转动车轮(5)，所述转向系统(9)包括：
转向请求检测器(11)，所述转向请求检测器(11)用于从所述转向输入装置(7)接收驾驶员请求，所述驾驶员请求指示了所述可转动车轮(5)的期望的车轮角度；
致动器(13)，所述致动器(13)用于作用在所述至少一个可转动车轮(5)上，以实现所述期望的车轮角度；
车道检测装置(19)，所述车道检测装置(19)用于检测所述车辆(1)前方的车道曲率；以及
转向控制单元(21)，所述转向控制单元(21)连接到所述转向请求检测器(11)、所述致动器(13)和所述车道检测装置(19)，所述转向控制单元(21)被配置成：
从所述转向请求检测器(11)获取指示所述驾驶员请求的信号；
基于指示所述驾驶员请求的信号，确定用于所述致动器(13)的控制信号，以实现所述期望的车轮角度；并且
使用所述控制信号控制所述致动器(13)，
其特征在于，所述转向控制单元(21)进一步被配置成：
检测突然的车轮干扰事件；并且
响应于检测到所述突然的车轮干扰事件：
从所述车道检测装置(19)获取指示所述车辆(1)前方的车道曲率的信号；并且
基于所述车辆(1)前方的车道曲率来控制所述致动器(13)。
7.根据权利要求6所述的转向系统，其中，所述转向控制单元(21)被配置成通过以下方式来检测所述突然的车轮干扰事件：
获取指示了实现期望的车轮角度所需的实际转向扭矩的信号；并且
基于所述信号来确定所述突然的车轮干扰事件的发生。
8.根据权利要求7所述的转向控制系统，其中，所述转向控制单元(21)被配置成通过以下方式来确定所述突然的车轮干扰事件的发生：
确定在没有干扰的情况下实现所述期望的车轮角度所需的不受干扰的转向扭矩；
将所述实际转向扭矩与所述不受干扰的转向扭矩进行比较；并且
基于所述实际转向扭矩与所述不受干扰的转向扭矩之间的比较来确定所述突然的车轮干扰事件的发生。
9.一种计算机程序，所述计算机程序被配置成：当所述计算机程序在根据权利要求6到8中的任一项所述的转向系统中包括的所述转向控制单元上运行时，所述计算机程序运行根据权利要求1到5中的任一项所述的方法。
10.一种车辆(1)，包括：
车辆本体(3)；
至少一个可转动车轮(5)，所述至少一个可转动车轮(5)以可旋转方式连接到所述车辆本体(3)；以及
根据权利要求6到8中的任一项所述的转向系统(9)。
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