车辆横摆稳定性的控制方法和设备与流程

此处的实施例涉及车辆横摆稳定性控制方法以及车辆横摆稳定性控制设备。

背景技术：
根据近来的研究，在机动化国家中，所有重大事故中约有一半是单个车辆损毁。研究还表明，无意识的路线偏移是造成这些交通重大事故的主要原因。机动车工业已经研制了旨在避免或减轻事故的主动安全系统。一个示例是有助于驾驶员重新控制车辆的横摆稳定性控制系统。在减少交通事故的数量方面，横摆稳定性控制系统被证明是有效的。常规的横摆稳定性控制系统非常依赖于当控制车辆运动时驾驶员的行动。基于驾驶员提供的方向盘角度，横摆稳定性控制系统计算当车辆在不安全的状态空间区域内运行时行进所遵循的期望轨迹从而维持安全行进。基于车辆横摆率的测定被用于常规横摆稳定性控制系统中以识别驾驶员何时失去控制和需要帮助。该测定可被视为车辆实际轨迹与驾驶员意图遵循轨迹分析之间的比较。如果驾驶员的意图与车辆实际运动之间的差异过大，系统决定帮助驾驶员遵循意图的轨迹。通过将驾驶员输入（即方向盘转角）通过简化的车辆模型输入来对驾驶员的意图进行分析，假设该输入对应于驾驶员对车辆状态的感知。用于在常规横摆稳定性控制系统中计算意图的或等同的基准轨迹的简化车辆模型通常是根据图1的单轨迹车辆模型。在简化模型中，在每个轮胎Fyf,Fyr处的轮胎侧向力大致与车胎侧偏角（slipangle）α线性相关。这样，人们可以说常规横摆稳定性控制系统旨在令汽车遵循驾驶员的意图。车辆侧偏角β也在图1中示出并且被定义为速度矢量v在坐标系统x,y中的角度。通过给出优选轨迹，熟练的驾驶员可以在复杂的情形下有效地使用横摆稳定性控制系统从而将车辆保持在道路上。但是，配备有常规横摆稳定性控制系统的车辆的普通或没经验的驾驶员可能在复杂情形下例如由于惊慌而表现失常，从而不能引导横摆稳定性控制系统维持安全的轨迹。实际上，由于驾驶员的惊慌反应，车辆运动达到轮胎与道路之间粘着的极限，这是很常见的。

技术实现要素：
此处的实施例旨在提供一种改进的车辆横摆稳定性控制方法。提供了一种车辆横摆稳定性控制方法，包括如下步骤：测定车辆的横摆率设定第一基准横摆率设定横摆率差当横摆率差的值超过由横摆率差阈值限定的界限时触发稳定制动干预，还包括如下步骤：获得关于车辆前方道路形状的道路形状信息；一旦触发了稳定制动干预就评估驾驶员转向输入δ的可靠性；以及在驾驶员转向输入δ被认为不可靠的情形下实施如下步骤：基于所获得道路形状设定替换基准横摆率设定替换横摆率差基于所述替换横摆率差进行稳定制动干预。提供了获得道路形状信息和基于所获得道路形状信息设定替换基准横摆率设定替换横摆率差和基于替换横摆率差进行稳定制动干预的步骤，提供上述这些步骤使得能够在驾驶员转向输入δ被评估为不可靠的情形下跟踪道路轨迹而非由驾驶员转向输入δ提供的基准轨迹。这将在驾驶员的不当反应或惊慌反应的情形下提供改进的车辆横摆稳定性控制。根据第二方面，通过计算取决于所获得道路形状的常数c与车辆纵向速度vx的乘积来设定替换基准横摆率提供第二方面所述的替换基准横摆率的设定能够以简单的方式解释车辆前方道路的曲率。根据第三方面，通过使用车道保持控制器算法至少部分基于所获得道路形状来计算虚拟转向角δvirt并且将该虚拟转向角δvirt通过单轨迹车辆模型输入从而设定替换基准横摆率提供第三方面所述的替换基准横摆率的设定能够更精确地计算替换基准横摆率根据第四方面，通过形成基准横摆率差作为所述替换基准横摆率与第一基准横摆率之差来评估驾驶员转向输入δ的可靠性，其中只要基准横摆率差的值仍然位于由基准横摆率差阈值限定的死区界限内，驾驶员转向输入δ就被认为是可靠的。提供第四方面所述的对驾驶员转向输入δ的评估能够可靠地比较由驾驶员转向输入δ提供的基准轨迹与留在道路上所需的轨迹从而评估驾驶员转向输入δ的可靠性。根据第五方面，通过利用评估驾驶员控制车辆能力的驾驶员监控系统监控驾驶员来评估驾驶员转向输入δ的可靠性，其中只要驾驶员被评估为能够控制车辆则驾驶员转向输入δ被认为是可靠的。如第五方面所述被设置为监控驾驶员的驾驶员监控系统提供了评估驾驶员转向输入δ的可靠性的可选方式。此处的其它实施例旨在提供改进的车辆横摆稳定性控制设备。根据第六方面，一种车辆横摆稳定性控制设备包括：用于测定车辆横摆率的横摆率测定单元；用于设定第一基准横摆率的第一基准横摆率设定单元；用于设定横摆率差的横摆率差设定单元；用于当横摆率差的值超过横摆率差阈值限定的界限时触发稳定制动干预的稳定制动干预触发单元，其还包括：用于获得关于车辆前方道路形状信息的道路形状信息获得单元；用于一旦触发了稳定制动干预则评估驾驶员转向输入δ的可靠性的驾驶员转向输入δ可靠性评估单元；用于在驾驶员转向输入δ已被所述驾驶员转向输入δ可靠性评估单元认为不可靠的情形下基于所获得道路形状设定替换基准横摆率的替换基准横摆率设定单元；用于在替换基准横摆率设定单元已经设定了替换基准横摆率的情形下设定替换横摆率差的替换横摆率差设定单元；以及其中，所述稳定制动干预触发单元被设置为在替换横摆率差已被替换横摆率差设定单元设定的情形下基于所述替换横摆率差进行稳定制动干预。提供了第六方面所述的获得道路形状信息和基于获得的道路形状设定替换基准横摆率设定替换横摆率差和基于替换横摆率差进行稳定制动干预的单元，这就能够在驾驶员转向输入被评估为不可靠的情形下跟踪道路轨迹而非由驾驶员转向输入δ提供的基准轨迹。这将在驾驶员的不当反应或惊慌反应的情形下提供改进的车辆横摆稳定性控制。根据第七方面，所述替换基准横摆率设定单元被设置为通过计算取决于所获得道路形状的常数c和车辆纵向速度vx的乘积来设定替换基准横摆率提供第七方面所述的设定替换基准横摆率的替换基准横摆率设定单元能够以简单的方式解释车辆前方道路的曲率。根据第八方面，上述替换基准横摆率设定单元被设置为通过使用车道保持控制器算法至少部分基于所获得道路形状来计算虚拟转向角δvirt并且将该虚拟转向角δvirt通过单轨迹车辆模型输入从而设定替换基准横摆率提供第八方面所述的被设置为设定替换基准横摆率的替换基准横摆率设定单元能够更精确地计算替换基准横摆率根据第九方面，驾驶员转向输入δ可靠性评估单元被设置为通过形成基准横摆率差作为所述替换基准横摆率与第一基准横摆率之差来评估驾驶员转向输入δ的可靠性，其中只要基准横摆率差的值仍然位于由基准横摆率差阈值限定的死区（deadband）界限内，驾驶员转向输入δ就被视为可靠。提供第九方面所述的被设置为评估驾驶员转向输入δ可靠性的驾驶员转向输入δ可靠性评估单元能够可靠地比较由驾驶员转向输入δ提供的基准轨迹与留在道路上所需的轨迹从而评估驾驶员转向输入δ的可靠性。根据第十方面，驾驶员转向输入δ可靠性评估单元被设置为通过利用评估驾驶员控制车辆能力的驾驶员监控系统监控驾驶员来评估驾驶员转向输入δ的可靠性，其中只要驾驶员被评估为能够控制车辆则驾驶员转向输入δ被视为可靠。如第十方面所述被设置为评估驾驶员转向输入δ可靠性的驾驶员转向输入δ可靠性评估单元提供了评估驾驶员转向输入δ的可靠性的可选方式。附图说明下面，将参照附图仅通过示例更详细地描述实施例，其中：图1是根据此实施例的单轨迹车辆模型的示意图。图2是可选跟踪基准的第二实施例运算的示意图。图3是包括根据此实施例的车辆横摆稳定性控制设备的机动车的示意图。此处实施例的其它目的和特征将根据下面结合附图的详述更为清楚。但是要了解，附图仅为示意性的而非对所附权利要求的限定。还要了解，附图不一定是按比例绘制的，除非特别指出，它们仅意图概念性地示出此处所述的结构和步骤。具体实施方式总之，此处的实施例利用有关道路的知识从而解决了常规横摆稳定性控制系统的某些限制，所述常规横摆稳定性控制系统不准备利用被预见为是未来车辆中或多或少的标准功能的道路预览性能。正如在常规横摆稳定性控制系统中那样，通过车上系统和传感器如惯性测定单元的测定提供有关所属车状态的信息，例如提供有关所属车速度和横摆率的信息。额外地，此处的实施例依赖这个事实：可从车上系统例如传感器系统如视觉系统（照相机）、LIDAR（光探测与测距，也称激光雷达）系统、RADAR（无线电探测与测距）系统和/或从数字地图系统如GPS系统（全球定位系统）等获得关于前方道路即道路的未来几何路径的信息。由常规横摆稳定性控制算法考虑的测定是第一基准横摆率与车辆测得的横摆率之间的差值即通过将转向输入δ通过单轨迹车辆模型输入，获得第一基准横摆率这种单轨迹车辆模型的示例如图1所示。当车辆在轮胎特性的非线性区域内运行时，获得的第一基准横摆率与车辆测得的横摆率之间的差值较大，其中对于普通驾驶员来说很难操纵车辆动力特性。常规的横摆稳定性控制系统在由横摆率差的阈值限定的界限内第一基准横摆率与车辆测得的横摆率之间的差值形成的死区内通常是不工作的，即一旦车辆在死区之外运行，横摆稳定性控制利用独立车轮制动和油门来将横摆率差调节为零。最大和最小横摆率差的阈值和可通过调试被设定。根据此处的实施例，提出了在驾驶员的转向输入提供的第一基准横摆率被视为不安全/不可靠时，用可选跟踪基准（即替换的基准横摆率替换第一等式（1）中的第一基准横摆率根据第一实施例，替换基准横摆率可据此计算：其中c代表道路形状特别是道路曲率，并且vx代表车辆的纵向速度。根据图2的方框图示出的第二实施例，可执行替换基准横摆率的更复杂运算。车辆参数11（例如车道位置和车辆定向）被输入到车道保持控制器12中。车道保持控制器12的车道保持控制算法用于生成旨在将车辆保持在车道内的虚拟转向角命令δvirt。虚拟转向角命令δvirt随后通过单轨迹车辆模型13（例如图1所示）输入从而生成替换基准横摆率其与驾驶员转向输入δ用于生成等式（1）中的基准横摆率的方式相同。在上述两个实施例即第一和第二实施例中，在常规横摆控制系统中第一基准横摆率被替换为基准横摆率所替换从而若在由驾驶员的转向输入提供的第一基准横摆率被视为不安全/不可靠时控制车辆运动。在另一实施例中，通过形成基准横摆率差作为所述替换基准横摆率与第一基准横摆率之间的差值来确定第一基准横摆率的可靠性：即，比较由驾驶员转向输入δ提供的基准轨迹与留在道路上所需的轨迹。只要基准横摆率差的值处于死区内由基准横摆率差阈值限定死区界限，横摆稳定性控制算法以上述常规方式工作。但是，如果基准横摆率差位于死区外，则由驾驶员转向输入δ提供的第一基准横摆率被视为不可靠并且在控制算法（1）中用替换的基准横摆率替换第一基准横摆率从而跟踪道路轨迹而非驾驶员转向输入δ提供的基准轨迹。因此控制算法变成：其中因而是替换的替换横摆率差，并且一旦车辆在死区（2）外运行，横摆稳定性控制利用单独车轮制动和油门以将该替换横摆率差调节为零。在另一实施例中，确定由驾驶员转向输入δ提供的第一基准横摆率的可靠性的过程依赖于被设置为估算驾驶员控制车辆能力的驾驶员监控系统。根据本申请，还设想了一种机动车10，包括基于上述原理的车辆横摆稳定性控制设备1。如图3所示的车辆横摆稳定性控制设备1包括：用于测定车辆横摆率的横摆率的横摆率测定单元2；用于设定第一基准横摆率的第一基准横摆率设定单元3；用于设定横摆率差的横摆率差设定单元4；当横摆率差的值超过横摆率差阈值限定的界限时用于触发稳定制动干预的稳定制动干预触发单元5。稳定制动干预触发单元5可被设置为通过图3未示出的常规制动系统触发稳定制动干预。车辆横摆稳定性控制设备1还包括：用于获得关于车辆前方道路形状信息的道路形状信息获得单元6；用于一旦触发了稳定制动干预则评估驾驶员转向输入δ的可靠性的驾驶员转向输入δ可靠性评估单元7；用于在驾驶员转向输入δ已被所述驾驶员转向输入δ可靠性评估单元7认为不可靠的情形下基于所获得道路形状设定替换基准横摆率的替换基准横摆率设定单元8；用于在替换基准横摆率设定单元8已经设定了替换基准横摆率的情形下设定替换横摆率差的替换横摆率差设定单元9。在车辆横摆稳定性控制设备1中，所述稳定制动干预触发单元5被设置为在所述替换横摆率差已被替换横摆率差设定单元9设定的情形下基于替换横摆率差进行稳定制动干预。在车辆横摆稳定性控制设备1的另一实施例中，所述替换基准横摆率设定单元8被设置为通过计算取决于所获得道路形状的常数c和车辆纵向速度vx的乘积来设定替换基准横摆率在车辆横摆稳定性控制设备1的另一实施例中，所述替换基准横摆率设定单元8被设置为通过使用车道保持控制器算法至少部分基于所获得道路形状来计算虚拟转向角δvirt并且将该虚拟转向角δvirt通过单轨迹车辆模型输入从而设定替换基准横摆率在车辆横摆稳定性控制设备1的另一实施例中，驾驶员转向输入δ可靠性评估单元7被设置为通过形成基准横摆率差作为所述替换基准横摆率与第一基准横摆率之差来评估驾驶员转向输入δ的可靠性，其中只要基准横摆率差的值仍然位于由基准横摆率差阈值限定的死区界限内，驾驶员转向输入δ就被视为可靠。在车辆横摆稳定性控制设备1的另一实施例中，驾驶员转向输入δ可靠性评估单元7被设置为通过利用评估驾驶员控制车辆能力的驾驶员监控系统监控驾驶员来评估驾驶员转向输入δ的可靠性，其中只要驾驶员被评估为能够控制车辆则驾驶员转向输入δ被视为可靠。横摆稳定性控制设备1的诸单元尽管被示为一个整体，但可分布在车辆的各处并且还可完全或部分地与其它车辆系统整合。作为示例，道路形状信息获得单元6例如可包括一个多个照相机从而通过车辆10的挡风玻璃观察前方道路，以及放置在前视位置例如车辆格栅等的一个或多个RADAR或LIDAR检测器。此外，稳定制动干预触发单元5可被分配给车辆10的制动系统。在上述车辆横摆稳定性控制设备1中实施的车辆横摆稳定性控制方法包括如下步骤：测定车辆的横摆率设定第一基准横摆率设定横摆率差并且当横摆率差的值超过由横摆率差阈值限定的界限时触发稳定制动干预。车辆横摆稳定性控制方法还包括如下步骤：获得关于车辆前方道路形状的道路形状信息；一旦触发了稳定制动干预就评估驾驶员转向输入δ的可靠性；在驾驶员转向输入δ已被认为不可靠的情形下实施如下步骤：基于所获得道路形状设定替换基准横摆率设定替换横摆率差以及基于替换横摆率差进行稳定制动干预。根据另一实施例，车辆横摆稳定性控制方法还包括通过计算取决于所获得道路形状的常数c与车辆纵向速度vx的乘积来设定替换基准横摆率根据另一实施例，车辆横摆稳定性控制方法还包括通过使用车道保持控制器算法至少部分基于所获得道路形状来计算虚拟转向角δvirt并且将该虚拟转向角δvirt通过单轨迹车辆模型输入从而设定替换基准横摆率根据又一实施例，车辆横摆稳定性控制方法还包括通过形成基准横摆率差作为所述替换基准横摆率与第一基准横摆率之差来评估驾驶员转向输入δ的可靠性，其中只要基准横摆率差的值仍然位于由基准横摆率差阈值限定的死区界限内，驾驶员转向输入δ就被评估为可靠。根据某些实施例，车辆横摆稳定性控制方法还包括通过利用评估驾驶员控制车辆能力的驾驶员监控系统监控驾驶员来评估驾驶员转向输入δ的可靠性，其中只要驾驶员被评估为能够控制车辆则驾驶员转向输入δ被视为可靠。上述实施例可在下面权利要求的范围内变化。因此，虽然示出和描述且指出了此处实施例的基础新特征，要了解本领域技术人员可对所示装置及其运行的形式和细节作出各种省略、替换和改变。例如，明显可以预期，基本以大致相同的方式实现相同功能、取得相同效果的那些元件和/或方法步骤的所有组合是等效的。此外，应当认识到，与公开的形式或实施例有关所示和/或所述的结构和/或元件和/或方法步骤可与任何公开或描述或暗示的形式或实施例合并，这是常规选择。