专利名称：用于在操作期间辅助车辆驾驶员的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于在操作期间辅助车辆驾驶员以便避免基于当前驾驶情景的不期望的情况的方法和系统。
背景技术：
不期望的情况可以例如表现为从车辆的期望将来的轨迹偏离。换言之，本发明适用于所谓的操作期间车辆的车道保持。可以基于车辆相对于交通车道(或道路边缘)的位置、方向和/或方位来确定表现为意外车道偏离的当前驾驶情景。此外，已知有被配置为监视车辆前方的交通车道路线的系统，诸如通过使用视觉系统来监视车道标记。车道保持支 持系统优选被配置为，仅在分析诸如车辆前方的交通车道的路线、道路上的其他车辆以及车辆的预测驾驶行为的所有输入数据之后认为将这样的导向力提供到转向装置是适当的情况下，提供这样的导向力。施加到转向装置上的导向力，如果抵消由驾驶员施加到转向装置上的力，则是阻力性的；或者如果作用于与由驾驶员施加到转向装置上的力相同的方向上，则是支持性的，因而例如降低了例如由驾驶员在操作转向装置时感觉为阻力的作用在车轮上的摩擦力等的效果。在车辆的情况下，转向装置通常由常规的方向盘构成。然而，本发明也适用于其他转向装置，诸如操纵杆、滑动头或者任何其他适于使车辆转向的转向装置。例如，在转向装置是方向盘的情况中，导向力将表现为施加到方向盘上的导向扭矩。根据US 6，640，923，已知将动力辅助转向系统与车道保持功能相结合。转向执行机构可以减小为了使车辆转向而要手动施加的扭矩，因而可以减轻驾驶员的负担。另外，在动力辅助转向系统中，转向系统的扭矩支撑和/或传动比被认为是依赖于速度的。在较低速度下，诸如在对于停车和取车而言典型的速度下，可以使用具有高扭矩支撑的非常直接的转向，而在更加快速的行进期间，则会期望具有低扭矩支撑的间接转向。在许多国家/地区，存在限制施加到转向装置的可容许的导向力的法律规定。根据已知方法，施加到方向盘的导向扭矩在干预期间被自动限制到容许极限。然而，由于该干预可能没有执行到预期的程度，所以这样的自动限制会导致干预不成功。
发明内容
本发明的一个目的是要实现用于辅助驾驶员的方法，该方法为操作期间进一步改善的安全性创造了条件，尤其是在对导向力的量存在预定义的限制的情形中。这一目的通过权利要求I中所限定的方法来实现。因此，其可以通过下述步骤来实现-预测是否期望对车辆转向装置的第一导向力以便避免所述不期望的情况，并且如果期望第一导向力，则-预测包括第一导向力的总导向力，该总导向力要被施加到转向装置用于避免不期望的情况，
-将预测的总导向力与极限值相比较，并且如果预测的总导向力超过极限值，则-预先决定是否要对转向装置施加所述预测的总导向力用于避免不期望的情况。因此，在干预期 间将要对转向装置施加包括第一导向力的总导向力，用于避免不期望的情况。优选地，在驾驶员转向操作期间执行干预。优选地，所施加的导向力只是支持性的，即其被限制到使得驾驶员仍然有全权转向车辆这样的程度。然而，系统可以被配置为控制车辆，并且在车道保持的情况下，使其返回到原来车道内的安全位置。以此方式，预先做出决定，即在开始干预之前决定是否能够将干预执行到完全导致期望结果的程度。得到了公认的是，在一些情况下，完全不施加第一导向力可能比不得不中断干预要好。换言之，由于所施加的支持性导向力可能不足以完全避免意外情况，所以开始干预会向驾驶员提供虚假的安全表象。总导向力可以只包括第一导向力。然而，根据优选示例，该方法包括下述步骤基于至少一个导向力操作模型而确定第二导向力，并且确定预测的总导向力为第一导向力和第二导向力之和。因此，可以根据其他转向方面，诸如向操作员提供一定的转向感觉，来确定所述第二导向力，进一步参见下文。此示例基于第二导向力为持续控制施加于转向装置的导向力创造了条件，并且只在所述避免不期望的情况的操作期间，也基于第一导向力来控制导向力。根据示例性实施例，该方法包括下述步骤如果所述预测的总导向力超过极限值，则决定不施加所述预测的总导向力。替代地，可以预先决定施加受限制的总导向力。特别是，可以一并取消确定用来避免不期望的情况(诸如车道偏离)的第一导向力。根据另一示例性实施例，该方法包括下述步骤只有当所述预测的总导向力被估计为足以完全避免不期望的情况时，才决定施加所述预测的总导向力。根据另一示例性实施例，该方法包括下述步骤不论第一导向力的预测如何，都进行-在操作期间持续确定第二导向力，-持续对转向装置施加包括确定的第二导向力的总导向力，并且-仅当期望第一导向力时，才确定预测的总导向力为第一导向力和第二导向力的所述之和。此实施例为使用电动辅助转向(EPAS)系统创造了条件。特别是，该方法适用于这样的转向系统在转向装置和地之间存在机械连接，而操作期间由机械连接导致的固有的转向感觉被消除或者至少被抑制。已知有这样的系统，其中在操作期间持续确定导向力(上述第二导向力)，从而使驾驶员对于转向装置体验到期望的感觉，而不是由机械连接导致的固有的转向感觉。例如，实际转向布置中的固有机械摩擦取决于不同的操作条件，诸如制造容差、磨损、温度、使用时间等。因此，机械连接中的机械摩擦因各个车辆不同而异并且随时间而变化。因此，此实施例为使硬件(机械连接)与摩擦转向感觉解耦合创造了条件。换言之，该实施例为不依赖于应用的(不依赖于硬件的)转向感觉创造了条件。根据最后提及的示例性实施例的进一步发展，所述至少一个导向力操作模型包括至少一个期望的转向特性参数。转向特性参数可以是影响操作参数的导向力。所述至少一个期望的转向特性参数优选由车辆横向加速度形成。
具体地，因为一定横向加速度需要已经在EPAS系统中确定的一定量的导向力，所以将诸如车道保持的安全功能与此类EPAS相结合是有利的。本发明的另一目的是要实现用于辅助驾驶员的系统，该系统为操作期间进一步改善的安全性创造条件，尤其是在对导向力的量存在预定义的极限的情况下。这一目的通过权利要求19中所限定的系统来实现。因此，其通过下述系统来实现，所述系统包括用于预测是否期望对车辆转向装置的第一导向力以便避免所述不期望的情况的设备；用于预测将要被施加到转向装置用于避免不期望的情况的包括第一导向力的总导向力并且用于将预测的总导向力与极限值相比较，以便如果预测的总导向力超过极限值，则预先决定是否要对转向装置施加所述预测的总导向力以避免不期望的情况的设备。根据示例性实施例，该系统包括用于基于至少一个转向装置导向力操作模型确 定第二导向力的设备，和确定预测的总导向力为第一导向力和第二导向力之和的设备。因此，可以根据其他转向方面，诸如向操作员提供一定的转向感觉，来确定所述第二导向力。根据另一示例性实施例，所述至少一个导向力操作模型包括至少一个期望的转向特性参数。因此，模型可以被设计为代表正常车辆。优选地，所述至少一个期望的转向特性参数包括下述各项中的至少一项转向装置移动的阻尼、轮胎摩擦力、转向装置对中间位置的自对准以及转向装置和车轮之间的机械连接中的摩擦力。根据示例性实施例，该系统包括在转向装置和车轮之间用于从转向装置将转向信号机械传动到车轮的机械连接，用于使驾驶员转向感觉与机械连接的影响解耦合并且用于基于确定的总导向力而向驾驶员提供期望的转向感觉的设备。优选地，测量传递的转向装置导向力，并将其与估计的期望转向装置导向力相比较，其中使用反馈控制器，通过调整所述导向力的量，将所传递的转向装置导向力调整到与期望的转向装置导向力基本上相同。进一步的优选实施例及其优点从下面的描述、附图和权利要求中显现出。
将参照附图中所示的实施例更加详细地描述本发明，附图中图I示意性示出用于执行根据一个实施例的发明方法的系统；图2示出图I中的系统，其中修改了导向力操作模型中的某些转向特性；图3示意性示出根据第一实施例的发明方法的工作流程；图4示意性示出根据第二实施例的发明方法的工作流程；图5-6示出摩擦模型的实施例。
具体实施例方式下面针对卡车中的应用来描述本发明。然而，本发明不应被视为限于卡车，而是其也可以应用于其他车辆，诸如小汽车。图I示意性示出用于执行根据一个实施例的控制方法的系统I。系统I包括机械转向布置2，该机械转向布置2可以为常规型。机械转向布置2包括采用方向盘形式的转向装置3、采用车轮形式的至少一个接地啮合构件4以及方向盘3和车轮4之间用于从方向盘3将转向信号传动到车轮4的机械连接5。
方向盘3被布置在车辆乘客车厢内，并且由车辆的驾驶员手动操作来使车轮4转向。转向布置2包括从方向盘3向下延伸到液压助力系统(HPAS) 7的转向联动机构设备6，HPAS 7用于使转向联动机构6中的角度旋转经由转向构件8转换成线性移动。转向联动机构6包括电动转向齿轮。HPAS可以为常规型，包括液压缸(未示出)和扭力杆(未示出)。转向构件8的相对的两端被联接到左右车轮4，并且被配置为响应于来自方向盘3的转向信号而使车轮4转向。系统I进一步包括执行机构9，以提供支持的转向角的调整。执行机构9优选由电动马达构成。执行机构9向转向组件提供导向力，并且更具体为导向扭矩或者辅助扭矩，用于辅助驾驶员使方向盘转向。可以将电动马达布置在转向布置2中的转向柱周围，其中磁场直接作用在转向柱上。替代地，可以将电动马达布置在转向柱近旁并且经由机械联动机构而作用于转向柱上，优选经由锥齿轮。系统I进一步包括扭矩测量装置或传感器10，用于测量由驾驶员向方向盘施加的手动扭矩。扭矩测量装置10为弹性构造，并且优选包括扭力杆。换言之，经由扭力杆测量 方向盘角度。更具体地，电动转向齿轮包括所述扭力杆。换言之，扭矩传感器10检测绕方向盘的轴线转动的转向轴的上下轴之间产生的沿圆周方向的相对位移，作为施加到方向盘的转向扭矩，其中所述上下轴通过介于上下轴之间的扭力杆的扭转而随着方向盘的转动绕方向盘的轴线转动。优选地，通过测量转向布置中的扭力杆的扭转来确定转向扭矩。更准确地说，将第一角度传感器布置在扭力杆的第一端部且将第二角度传感器布置在扭力杆的第二端部(与第一端部相对)。可以基于扭力杆的相对角运动(扭转)和扭力杆的刚度来确定转向扭矩。根据替代方式，可以使用一个或多个应变仪。系统I进一步包括电动辅助转向(EPAS)系统11。EPAS 11包括调节环路12，该调节环路12被配置为实现无扭矩转向。调节环路12被配置为接收表示方向盘3中的当前转向扭矩的输入信号。该输入信号接收自扭矩测量装置10。基本上，调节环路12被配置为输出信号到执行机构9，从而实现所述无扭矩转向。调节环路12包括包括滤波器功能的控制器或调节器27。滤波器功能可以基于目前车辆的转向动力学的逆模型。此外，调节器27可以被配置为减少模型中的误差并减少扰动和测量噪声，以便减少系统内不稳定性风险。调节器27被配置为接收表示待经由电动马达施加到转向布置的扭矩的信号，并响应于该信号而产生输出信号。调节环路12进一步包括电动马达控制设备28，其被配置为从调节器27接收表示扭矩的输出信号，并且产生具有相应的电流值的信号到电动马达。根据替代方式，调节器27和电动马达控制设备28被结合在一个控制器中。EPAS进一步包括控制功能13，以下称为基准产生器，该基准产生器被配置为确定待施加到方向盘的期望的扭矩，以便向驾驶员提供期望的转向感觉。换言之，基准产生器描述正常车辆。此外，基准产生器13被可操作地连接到调节环路12，并输出表示期望的转向扭矩的信号。该调节环路被配置为将期望的转向扭矩与实际的当前转向扭矩进行比较，并且持续地使输出信号适应于执行机构，从而将期望的转向扭矩传动至驾驶员。换言之，控制执行机构，使其施加来自基准发生器的期望的扭矩值和转向组件中的当前实际扭矩之间的扭矩差，从而将实际扭矩控制到基本上等于期望的扭矩。基准产生器13包括至少一个转向装置导向力操作模型，在图I的示例中为多个导向力操 作模型14、15、16、17、18。导向力操作模型优选包括数学模型。以在转向装置中实现期望的转向感觉的方式来设计模型。因此，对于不同的车辆类型和/或对于不同的期望的转向感觉，可以以不同的方式设计模型。此外，模型包括至少一个期望的转向特性参数。更具体地，每个模型被配置为基于至少一个输入19而为一个期望的预定转向特性参数产生导向扭矩值T。换言之，转向特性参数是影响操作参数的导向力。每个模型包括数学函数，其中扭矩值被确定为输入的值的函数，参见图I中函数的图示示例。由模型得出的各个扭矩值被总计为扭矩和，形成基准产生器的输出20。根据所示实施例，基准产生器包括关于下列转向特性参数的模型车辆横向加速度、转向装置移动的阻尼、轮胎摩擦力、转向装置对中间位置的自对准以及转向装置和车轮之间的机械连接中的摩擦力。输入到基准产生器的信号包括至少一个表示驾驶员的转向意图的信号，诸如方向盘角度(S)和方向盘角度的变化速率(dsMt)。根据方向盘角度的替代方式，表示转向意图的信号可以是电动马达角度或车轮角度。根据方向盘角度的变化速率的替代方式，表示转向意图的信号可以是电动马达角度的变化速率或车轮角度的变化速率。输入到基准产生器的信号包括至少一个表示车体运动的信号，诸如横向加速度(Ay)和/或横摆角速率。这样的车体运动可以通过布置在车辆中的传感器感测。车辆横向加速度模型14表现用于实现期望的转向感觉的当前横向加速度和导向扭矩值之间的预定关系。因此，模型14接收表示当前横向加速度的信号作为输入信号。根据图I中所示示例性函数，对于小的横向加速度输入值，扭矩值显著增大。此外，对于更大的横向加速度输入值，扭矩值增大非常小。换言之，曲线变平。车辆横向加速度模型14优选为纯静态映射。根据优选示例，车辆横向加速度是最重要的转向特性参数。阻尼模型15表现用于实现期望的转向感觉的当前转向速度和导向扭矩值之间的预定关系。因此，阻尼模型15优选接收表示方向盘速度(方向盘位置的变化速率)的信号。根据图I中所示示例性函数，对于小的方向盘速度输入值，扭矩值显著增大。此外，对于更大的方向盘速度输入值，扭矩值增大非常小。换言之，曲线变平。阻尼模型15优选为纯静态映射。从阻尼模型输出的扭矩值被配置为作用在相对于当前方向盘速度相反的方向上。阻尼模型优选被设计成使得合成扭矩对于较高方向盘速度为较小且对于较小方向盘速度为较大。以此方式，阻尼扭矩与正常驾驶期间的方向盘角度成比例，并且在停车或规避机动期间被限制到最大值。这样，车辆横向加速度模型14和阻尼模型15彼此相关联。自对准模型17表现用于实现期望的转向感觉的当前方向盘角度和导向扭矩值之间的预定关系。转向装置对中间位置自对准意味着主动返回，即释放的方向盘返回到中央设置。自对准模型17优选接收表示方向盘角度的信号和表示车辆速度的信号作为输入信号。车辆速度输入信号的目的是按照高速驾驶期间能够降低自对准扭矩的方式以当前车辆速度调节期望的对准扭矩。关于摩擦模型16、18，期望方向盘内有一定量的摩擦感。例如，在中心附近的(on-centre)操作期间期望库伦摩擦力，以便为小方向盘角度偏移实现期望的扭矩建立。此夕卜，在驾驶长弯道时也期望库伦摩擦力，以便减小转向力，其中驾驶员可以在摩擦力的条件下“搁置”方向盘。轮胎模型16包括表现轮胎模型的滞后曲线。优选地，模型16是未滚动的轮胎关于转向扭矩的动力学模型。方向盘角度和扭矩之间的关系通过物理关系给出，其中依据方向盘的差分角以及由于滚动轮胎而引起的橡胶元件扭转和张弛来模拟各个橡胶元件的偏转。结果得到的模型因而产生具有增加中的车辆速度和恒定的方向盘角频率的更小的滞后效应。本发明方法为消除表现为驾驶员的正常摩擦感的由实际转向布置导致在方向盘中的实际摩擦效果并代之以对方向盘施加期望的阻力扭矩而创造了条件。因此，硬件(机械转向布置)与摩擦转向感觉解耦合。换言之，本发明创造了不依赖于应用的(不依赖于 硬件的)摩擦转向感觉的条件。轮胎摩擦模型16和机械连接摩擦模型18原理上彼此相似。轮胎摩擦模型16表现轮胎和地之间的摩擦，而机械连接摩擦模型18表现上部的方向盘转向柱组件中的摩擦。因此，机械连接摩擦模型18中的摩擦系数高于轮胎摩擦模型16中的。轮胎摩擦模型16优选接收表示方向盘角度的信号和表示车辆速度的信号。机械连接摩擦模型18优选接收表示方向盘角度的信号。图5-6更加详细地示出了摩擦模型16、18的示例。方向盘角度8的值被输入到代表刚度K的第一框501，刚度K对应于以Nm/Rad为单位的集中弹簧刚度。从第一框501结果得到的值被输入到代表如由拉普拉斯算符s表示的导数的第二框503。导出的方向盘角度信号，即与刚度K相乘的方向盘角速度被送至代表积分函数的第三框505，第三框505通过积分极限和逆拉普拉斯变换器来表示具有抗饱和功能。选择极限值，以便将摩擦扭矩限制到期望的最大和最小值。提及的抗饱和功能意图是一旦达到积分极限就停止积分。从第二框503结果得到的值被输入到代表积分器w的第三框505用于抗饱和。方向盘角度8和输出的扭矩值之间的关系被示于图6中。转向特性模型14、15、16、17、18优选被设计成使得在不同驾驶情景中不同的转向特性参数优先于其他转向特性参数。根据一个示例，在高速驾驶期间，将横向加速度配置为优先于其他转向特性参数。根据另一示例，在低速驾驶期间，将转向系统摩擦和轮胎摩擦配置为优先于其他转向特性参数。不论车辆速度如何，阻尼力都起同等作用。根据又一示例，在以高速和低速之间的中等速度间隔驾驶期间，将自对准配置为优先于其他转向特性参数。系统I进一步包括采用车道保持控制功能的形式的安全功能21。车道保持控制功能21被配置为避免偏离车辆的意图的期望未来轨迹。车道保持控制功能21被配置为预测对于车辆转向装置的第一导向力是否足以避免基于当前驾驶情景的意外的车道偏离。更具体地，车道保持控制功能21接收至少一个表示当前驱动情景的输入22、23、24，并且响应地确定输出扭矩值25。车道保持控制功能21包括车道监视系统33，优选包括相机。车道监视系统33产生表示当前车道位置的信号23。车道保持控制功能21进一步接收表示所需车道位置的信号22。车道保持控制功能21进一步接收表示车辆速度的信号。
车道保持控制功能21包括前馈部分29、30，在第一控制功能29中接收所述表示所需车道位置的信号和所述表示车辆速度的信号。第一控制功能29被配置为基于所需车道位置和车辆速度来确定(计算)横向加速度。换言之，当车辆接近弯道时，计算横向加速度的值，用于使车辆在弯道期间维持在期望的车道内。第二控制功能30接收来自第一控制功能29的表不所述横向加速度的信号，并且响应地产生表不相应的扭矩值的输出信号。第二控制功能30包括横向加速度模型34，该模型优选与基准产生器13中的横向加速度模型14相同。此外，车道保持控制功能21包括反馈部分31、32，在第一控制功能31中计算期望的方向盘角度，用于使期望的车道位置和实际车道位置之差最小化。第二控制功能32被配置为确定期望的方向盘角度和实际方向盘角度(S)之差，并产生相应的扭矩信号。来自前馈部分30和反馈部分32的信号中的扭矩值被总计为来自车道保持控制功能21的输出扭矩值。通过在基准产生器13中和车道保持控制系统21中使用相同的横向加速度模型，整个控制系统得以平衡。此外，车道保持控制功能就预测给定期望车辆轨迹所需的方向盘扭矩而言可以利用存在的基准产生器13。因为规定了对于给定横向加速度的方向盘扭矩，所以由于基准产生器13的属性这是可能的。因此车道保持功能可以使用基准产生器13，以便获得所需的最大方向盘扭矩，以便关于所需的横向加速度对于给定的期望车辆轨迹获得期望的车道位置。因此，结合基准产生器利用安全功能，诸如车道保持，尤其有利，这是因为可以在预期干预之前而非干预期间确定预期干预的成功性，正如在基于传统助力(boost)曲线的转向系统的情况。因而使整个车辆的使用年限中不成功的中止的干预的量最小化。来自车道保持控制功能21的输出扭矩值25和来自基准产生器13的输出扭矩值20被总计为总扭矩值26，表示待施加到方向盘3的期望转向扭矩。调节环路12接收总期望扭矩值26。因此，EPAS被配置为预测总导向扭矩，包括来自车道保持控制功能的合成的期望扭矩25和来自基准产生器13的合成的期望扭矩20。EPAS进一步被配置为将预测的总导向扭矩与极限值相比较，并且如果预测的总导向力超过极限值，则预先决定是否要将所述预测的总导向扭矩施加到方向盘用于避免道路偏离。如果预测的总导向力超过极限值，则决定不对方向盘施加所述预测的总导向扭矩用于避免道路偏离。如果预测的总导向力没有超过极限值，则决定将所述预测的总扭矩施加到方向盘用于避免道路偏离。此外，确定的总导向力也可以被施加到方向盘。根据第一优选示例，取消第一导向力(代表来自道路保持控制功能的合成的期望扭矩25)。因此，从控制器27输出的期望转向扭矩值仅包括来自基准产生器13的期望转向扭矩。根据第二示例，控制器被配置为修改第二导向力(来自基准产生器的合成的扭矩)，使预测的总导向力足以避免不期望的情况。根据详细示例，控制器被配置为修改所述至少一个导向力操作模型，使预测的总导向力足以在所述驾驶员操作期间避免不期望的情 况。因此，模型14、15、16、17、18中的所述转向特性可以被修改/关闭。图2示出其中为了改善转向系统的可控性而消除了自对准扭矩17和摩擦效果16、18的实施例，原因在于已知摩擦效果就所述车道保持干预期间的角度控制而言对系统控制质量具有负效应。优选在车道保持机动控制期间总是消除摩擦效果16、18。此外，在图2中所示的实施例中，横向加速度模型包括两个曲线，代表通过沿纵坐标(扭矩轴)移动曲线来修改横向加速度模型。当然都可以执行移动扭矩曲线的原理而不管任何其他转向特性模型的取消。改变横向加速度模型的主要目的是为了能够满足表述为所需扭矩的最大量的法律规定，以便压制已开始的干预，同时能够以横向加速的最大级别中表述的所需授权来干预。换言之，可以在干预期间重新配置系统的辅助行为，以便就重新获得预期车道位置而言配合所述车道保持功能的需要，同时能够既维持转向系统的稳定性又满足法律规定。系统优选被配置为根据所述多个预选的期望转向特性参数的优先级列表，取消
所述多个预选的期望转向特性参数中的至少一个的导向力贡献。另一方面，如果预测为了实现干预而必须牺牲太多转向感觉，则可以决定完全不施加预测的总导向力(在不存在由转向装置和地之间的机械连接而导致的固有的转向感觉的线控转向系统和基准产生器系统中，这尤为重要)。EPAS为预测在整个干预期间经由方向盘而提供给驾驶员的辅助扭矩创造条件，其中所述预测可以按照几秒的时间间隔来执行。本发明关注于用于在操作期间辅助车辆驾驶员的方法。根据优选实施例，该控制方法被配置为允许对行进期间由车辆驾驶员所体验的转向特性进行控制。换言之，该控制方法被配置为通过方向盘来向操作员提供转向感觉(或者转向灵敏度或触觉反馈)。图3公开了该控制方法的实施例的流程图。方法始于框301。该方法包括下述步骤预测303是否期望对于车辆转向装置的第一导向力，以便避免基于当前驾驶情景的不期望的情况，并且如果期望第一导向力，则该方法继续预测305将要被施加方向盘用于避免不期望的情况的总导向力，该总导向力包括第一导向力。然后该方法继续比较307预测的总导向力和极限值，并且如果预测的总导向力超过极限值，则预先决定309是否要将所述预测的总导向力施加到方向盘用于避免不期望的情况。优选地，该方法包括下述进一步的步骤如果所述预测的总导向力超过极限值，则决定不施加所述预测的总导向力。优选地，该方法包括下述进一步的步骤如果所述预测的总导向力被估计为足以完全避免不期望的情况，则决定施加所述预测的总导向力。如果在步骤303预测将不期望第一导向力，则该方法直接回到开始301。同样，如果在步骤307预测的总导向力没有超过极限值，则该方法直接回到开始301。此外，该方法持续重复。图4公开了控制方法的第二实施例的流程图。方法始于框401。该方法包括下述步骤在操作期间基于至少一个导向力操作模型而持续确定403第二导向力，对方向盘持续施加405包括确定的第二导向力的总导向力。此外，该方法包括下述步骤预测407是否期望对于车辆转向装置的第一导向力以便避免基于当前驾驶情景的不期望的情况，并且如果期望第一导向力，则该方法继续预测409将要施加到转向装置用于避免不期望的情况的总导向力，该总导向力为第一导向力和第二导向力之和。然后该方法继续比较411预测的总导向力与极限值，并且如果预测的总导向力超过极限值，则预先决定413是否要对转向装置施加所述预测的总导向力用于避免不期望的情况。
不论第一导向力的预测如何，都执行确定403第二导向力并对转向装置施加405包括确定的第二导向力的总导向力的步骤。优选地，该方法优选在转向装置3和车轮4之间具有用于从转向装置将转向信号机械传动到车轮的机械连接的车辆中执行。然后该方法包括下述进一步的步骤使驾驶员转向感觉与机械连接的影响解耦合，并代之以基于确定的总导向力向驾驶员提供期望的转向感觉。优选地，该方法包括下述进一步的步骤如果所述预测的总导向力超过极限值，则决定不施加所述预测的总导向力。优选地，该方法包括下述进一步的步骤只有当所述预测的总导向力被估计为足以完全避免不期望的情况时，才决定施加所述预测的总导向力。如果在步骤407预测不期望第一导向力，则该方法直接回到开始401。同样，如果在步骤411预测的总导向力没有超过极限值，则该方法直接回到开始401。此外，该方法持续重复。图3和图4中的两个实施例中的任何一个优选地包括下述进一步的步骤接收至少一个代表车辆状态的信号，并且基于车辆状态而确定所述至少一个期望的转向特性参数的值。所述车辆状态包括驾驶员转向输入、车辆横摆角速率、车辆横向加速度和车辆速度中的至少一个。转向角度和转向扭矩为表示驾驶员的转向输入或转向意图的优选测量值。关于摩擦感觉，根据示例性实施例，该方法包括下述步骤基于代表转向角度的输入而确定期望的阻力扭矩。通过确定实际转向角的方向(顺时针或逆时针)并且立即在另一方向上施加扭矩，转向布置中的摩擦效果可以被有效地消除。优选通过测量方向盘的偏转来确定转向角度。替代地，可以通过测量车轮角度或者机械转向布置中方向盘和接地啮合车轮之间的任何地方来确定转向角度。虽然上面针对车道保持描述了本发明，但本发明也适用于其他主动安全功能，诸如其他路径校正功能，诸如侧风补偿或冲撞避免(诸如紧急车道辅助，ELA)。换言之，将车道引导调节系统集成到EPAS中。以相同方式，可以将进一步的功能集成到根据本发明的示例性方法中。此外，该方法适用于线控转向系统。为了进一步增加车辆的驾驶稳定性，转向系统可以包括驾驶动力学调节器，该驾驶动力学调节器独立于驾驶员的转向愿望调整被转向的车轮的设置。基准产生器13和调节环路12(包括控制器27、28)优选以软件方式来加以实现。车辆横向加速度的值可以由所测量的车辆横摆角速率来估算。权利要求
1.一种用于在操作期间辅助车辆驾驶员以便避免基于当前驾驶情景的不期望的情况的方法，其特征在于下述步骤 -预测是否期望对于车辆转向装置的第一导向力以便避免所述不期望的情况，并且如果期望所述第一导向力，则 -预测要被施加到所述转向装置用于避免所述不期望的情况的总导向力，所述总导向力包括所述第一导向力， -将所述预测的总导向力与极限值相比较，并且如果所述预测的总导向力超过所述极限值，则 -预先决定是否要对所述转向装置施加所述预测的总导向力用于避免所述不期望的情况。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于下述步骤如果所述预测的总导向力超过所述极限值，则决定不施加所述预测的总导向力。
3.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于下述步骤只有当所述预测的总导向力被估计为足以完全避免所述不期望的情况时，才决定施加所述预测的总导向力。
4.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于下述步骤修改所述预测的总导向力，使得所述预测的总导向力不超过所述极限值。
5.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于下述步骤基于至少一个转向装置导向力操作模型确定第二导向力，并且确定所述预测的总导向力为所述第一导向力和所述第二导向力之和。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于下述步骤 不论所述第一导向力的预测如何，都进行 -在操作期间持续确定所述第二导向力， -对所述转向装置持续施加包括所述确定的第二导向力的所述总导向力，并且 -只有当期望所述第一导向力时，才确定所述预测的总导向力为所述第一导向力和所述第二导向力的所述之和。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中所述至少一个导向力操作模型包括至少一个期望的转向特性参数。
8.根据权利要求5或6所述的方法，其中所述至少一个导向力操作模型包括多个期望的转向特性参数。
9.根据权利要求7或8中任何一项所述的方法，其中所述至少一个期望的转向特性参数至少包括横向加速度。
10.根据权利要求7-9中任何一项所述的方法，其中所述至少一个期望的转向特性参数包括下述各项中的至少一项转向装置移动的阻尼、轮胎摩擦力、所述转向装置对中间位置的自对准以及所述转向装置和车轮之间的机械连接中的摩擦力。
11.根据权利要求7-10中任何一项所述的方法，其特征在于，接收至少一个代表车辆状态的信号，并且基于所述车辆状态确定所述至少一个期望的转向特性参数的值。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述车辆状态表不驾驶员转向输入、车辆横向加速度和车辆速度中的至少一个。
13.根据权利要求5-12中任何一项所述的方法，其特征在于下述步骤修改所述第二导向力，使得所述预测的总导向力不超过所述极限值。
14.根据权利要求5-13中任何一项所述的方法，其特征在于下述步骤修改所述至少一个转向装置导向力操作模型，使得所述预测的总导向力足以避免所述驾驶员操作期间的所述不期望的情况。
15.根据权利要求8所述的方法，其特征在于下述步骤决定是否取消所述多个期望的转向特性参数中的至少一个的导向力贡献，使得预测的总导向力足以避免所述干预期间的所述不期望的情况。
16.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于下述步骤 -在所述转向装置和所述车轮之间具有用于从所述转向装置将转向信号机械传动到所述车轮的机械连接的车辆中执行所述方法， -使驾驶员转向感觉与所述机械连接的影响解耦合，并且代之以 -基于所述确定的总导向力向所述驾驶员提供期望的转向感觉。
17.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，所述转向装置包括方向盘，并且所述导向力形成施加到所述方向盘的导向扭矩。
18.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，所述不期望的情况表示偏离所述车辆的预测的期望未来轨迹。
19.一种用于在操作期间辅助车辆驾驶员以便避免基于当前驾驶情景的不期望的情况的系统(I)，其特征在于用于预测是否期望对于车辆转向装置(3)的第一导向力以便避免所述不期望的情况的设备(21);用于预测将要被施加到所述转向装置用于避免所述不期望的情况的包括所述第一导向力的总导向力并且用于将所述预测的总导向力与极限值相比较，以便如果所述预测的总导向力超过所述极限值，则预先决定是否要对所述转向装置施加所述预测的总导向力用于避免不期望的情况的设备(11)。
20.根据权利要求19所述的系统(I)，其特征在于用于基于至少一个转向装置导向力操作模型(14、15、16、17、18)确定第二导向力的设备(13)，和确定所述预测的总导向力为所述第一导向力和所述第二导向力之和的设备(27)。
21.根据权利要求20所述的系统(I)，其特征在于，所述至少一个导向力操作模型(14、15、16、17、18)包括至少一个期望的转向特性参数。
22.根据权利要求21所述的系统(I)，其特征在于，所述至少一个期望的转向特性参数包括下述各项中的至少一项转向装置移动的阻尼、轮胎摩擦力、所述转向装置对中间位置的自对准以及所述转向装置和车轮之间的机械连接中的摩擦力。
23.根据权利要求19-22中任何一项所述的系统(I)，其特征在于，所述系统包括在所述转向装置(3)和所述车轮(4)之间用于从所述转向装置将转向信号机械传动到所述车轮的机械连接(2)，用于使驾驶员转向感觉与所述机械连接(2)的影响解耦合并且用于基于所述确定的总导向力向所述驾驶员提供期望的转向感觉的设备(12)。
24.一种用于在操作期间辅助车辆驾驶员以便避免基于当前驾驶情景的不期望的情况的系统，其中所述系统包括用于预测是否期望对于车辆转向装置的第一导向力以便避免所述不期望的情况的控制功能；用于预测将要被施加到所述转向装置用于避免所述不期望的情况的包括所述第一导向力的总导向力并且用于将所述预测的总导向力与极限值相比较，以便如果所述预测的总导向力超过所述极限值，则预先决定是否要对所述转向装置施加所述预测的总导向力用于避免不期望的情况的控制功能。
25.根据权利要求24所述的系统 ，其中所述系统包括用于基于至少一个转向装置导向力操作模型确定第二导向力的控制功能，和确定所述预测的总导向力为所述第一导向力和所述第二导向力之和的控制功能。
26.根据权利要求25所述的系统，其中所述至少一个导向力操作模型包括至少一个期望的转向特性参数。
27.根据权利要求26所述的系统，其中所述至少一个期望的转向特性参数包括下述各项中的至少一项转向装置移动的阻尼、轮胎摩擦力、所述转向装置对中间位置的自对准以及所述转向装置和车轮之间的机械连接中的摩擦力。
28.根据权利要求24-27中任何一项所述的系统，其中，所述系统包括在所述转向装置和所述车轮之间用于从所述转向装置将转向信号机械传动到所述车轮的机械连接，用于使驾驶员转向感觉与所述机械连接的影响解耦合并且用于基于所述确定的总导向力向所述驾驶员提供期望的转向感觉的控制功能。
全文摘要
本发明涉及一种用于在操作期间辅助车辆驾驶员以便避免基于当前驾驶情景的不期望的情况的方法，其特征在于下述步骤预测是否期望对于车辆转向装置的第一导向力以便避免所述不期望的情况，并且如果期望第一导向力，则预测要被施加到转向装置用于避免不期望的情况的包括第一导向力的总导向力，将预测的总导向力与极限值相比较，并且如果预测的总导向力超过极限值，则预先决定是否要对转向装置施加所述预测的总导向力用于避免不期望的情况。
文档编号B60W30/12GK102666261SQ200980160194
公开日2012年9月12日 申请日期2009年6月29日 优先权日2009年6月29日
发明者扬-英厄·斯文松, 斯滕·拉恩赫尔特, 约亨·波尔, 约翰·胡尔滕 申请人:沃尔沃拉斯特瓦格纳公司