本申请涉及一种用于具有电动助力转向的道路车辆的高级驾驶员辅助系统的转向扭矩管理器和这种转向扭矩管理器中的方法。
背景技术：
已知在道路车辆中使用动力转向装置，例如在道路车辆例如小汽车、运货汽车、公交车或卡车中使用例如电动助力转向装置(通常缩写为epas)，其中电机通过向例如道路车辆的转向柱或转向齿条添加辅助扭矩来辅助道路车辆驾驶员。
还已知使用通常被缩写为adas的高级驾驶员辅助系统例如通常缩写为lka系统的车道保持辅助系统来帮助道路车辆驾驶员将道路车辆保持在期望车道内。对于lka或使用epas的车道对中系统(lanecenteringsystems)来说，加在通过epas的基本辅助获得的方向盘扭矩上的方向盘扭矩叠加即额外方向盘扭矩被用于横向位置控制。
但是，对更高级自主转向功能的需要已经对当前的转向安全性概念提出了新要求。一个这种示例通常被称为辅助驾驶(pilotassist，通常缩写为pa)，其帮助驾驶员在道路车道内驾驶车辆同时维持与前车的预选时间间隔。
用于驾驶员辅助功能例如pa功能的当前安全机构通常依赖于始终将他或她的手放在方向盘上的驾驶员。通过把持方向盘，驾驶员将用扭矩干扰影响车轮转角控制器。当驾驶员将他或她的手放在方向盘上时，扭矩干扰依赖于驾驶员的生物特征以及不同驾驶员可能把持方向盘的许多不同的方式。
通常缩写为stm的转向扭矩管理器(steertorquemanager)是包括通常缩写为dil功能的驾驶员在环(driverintheloop)功能以及车轮转角控制器的部件。dil功能通常依靠扭力杆扭矩传感器来决定何时以及如何将控制从辅助驾驶功能或车道保持辅助功能移交至驾驶员并决定何时将驾驶员视为需要通过车轮转角控制器进行抑制的干扰。dil功能通过限制车轮转角控制器的扭矩输出例如通过缩放输出或通过减少可允许的最大和最小叠加扭矩而将控制交给驾驶员。stm通常位于此处被称为动力转向控制模块(powersteeringcontrolmodule，通常缩写为pscm)的epas供方节点内。
由于要求驾驶员将他或她的手保持在方向盘上，因此pa功能的总舒适度和客户价值很大程度上由dil功能决定，其需要处理两个部分矛盾的要求。第一，dil功能和车轮转角控制器必须能够追踪来自pa路径的车轮转角请求同时抑制来自于手放在方向盘上的驾驶员的扭矩干扰。第二，当驾驶员期望控制车辆时，dil功能必须舒适地将控制交给驾驶员，从而确保驾驶员不会经历方向盘内的高扭矩。
这两个要求是矛盾的，因为第一要求依赖于能够抑制高水平的方向盘扭矩干扰，而第二要求意味着驾驶员应该永远不经历来自车轮转角控制器的高反扭矩。
当驾驶员将他或她的手放在方向盘上同时肩膀和手臂休息时，这将通常导致1-2nm大小的方向盘扭矩，这通常将触发当前的dil功能，导致通过降低可用的叠加扭矩将控制交给驾驶员。
一些当前dil功能被调整为抑制相对高水平的方向盘扭矩干扰，诸如例如如上所述以方向盘的5点钟或7点钟把持单手驾驶时发生的方向盘扭矩干扰。结果，很多驾驶员感觉这种当前pa功能有不舒适坚硬或强硬方向盘的感觉。
为了提供带有其中驾驶员永不经历来自车轮转角控制器的高扭矩的舒适dil功能的车辆，一些车辆制造商已经选择牺牲第一要求，但是如上所述这是冒着无意中降低可用叠加扭矩和相应地将控制交给驾驶员的风险为代价的。
因而，需要一种改进方案，其能够同时处理上述两个要求同时有利于实现较高的汽车安全完整性要求。
技术实现要素：
此处的实施例旨在提供用于道路车辆的高级驾驶员辅助系统的改进转向扭矩管理器。
这可通过一种用于具有电动助力转向的道路车辆的高级驾驶员辅助系统的转向扭矩管理器来提供，转向扭矩管理器包括：驾驶员在环功能，用于确定何时和如何将控制从高级驾驶员辅助系统移交给驾驶员；车轮转角控制器，用于从高级驾驶员辅助系统车轮转角请求提供被添加于来自电动助力转向的扭矩请求的叠加扭矩请求，并且转向扭矩管理器进一步被设置为接收方向盘扭力杆扭矩相关信号，其中通过被设置为利用一个或多个过滤器过滤扭力杆扭矩相关信号从而减小其在高达2hz频率处的幅值并且基于利用0.5-3秒的时间窗由过滤扭力杆扭矩相关信号导出的驾驶员行为的度量调节车轮转角控制器提供的叠加扭矩请求(其中更新的数值比更旧的数值权重更高)，转向扭矩管理器进一步被设置为基于扭力杆扭矩相关信号的幅值和频率内容控制驾驶员在环功能。
如上所述调节叠加扭矩请求使得相关道路车辆的驾驶员能够将他或她的手放在道路车辆的方向盘上而不影响车轮转角控制器的扭矩包络同时一旦驾驶员快速地增加方向盘扭矩大小则限制扭矩包络。
根据第二方面，它进一步被设置为接收被设置为作为依赖于车辆行进速度的方向盘扭力杆扭矩增幅的电动助力转向辅助扭矩信号的扭力杆扭矩相关信号。
被设置为接收依赖于车辆行进速度的信号的转向扭矩管理器使得驾驶员在环功能能够有效地适应车辆行进速度。
根据第三方面，它进一步被设置为利用一个或多个过滤器过滤扭力杆扭矩相关信号，两个铅滤器串联并且其一具有高频增益。
如上所述用作一个或多个过滤器的两个铅滤器能够有效地减小高达2hz频率处扭力杆扭矩相关信号的幅值。
根据第四方面，它进一步被设置为基于作为在前时间窗上的驾驶员行为度量的驾驶员在环因子(loopfactor)混合过滤扭力杆扭矩相关信号与未过滤扭力杆扭矩相关信号并且利用0.5-3秒的时间窗基于来源于混合过滤扭力杆扭矩相关信号的驾驶员行为度量调节由车轮转角控制器提供的叠加扭矩请求，其中更新的数值比更旧的数值权重更高。
基于混合的过滤扭力杆扭矩相关信号调节车轮转角控制器使得一旦驾驶员已经显示主动驾驶相关道路车辆的意图则能够在高达2hz的频率处提供更高敏感性。
根据第五方面，它进一步被设置为通过用时间窗的持续时间乘以时间窗上的平均扭矩将驾驶员在环因子计算为驾驶员在环脉冲的标准化版本，驾驶员在环脉冲被设置为计算为时间窗上的驾驶员行为度量，使得驾驶员在环因子处于不主动的驾驶员与完全主动的驾驶员之间。
如上所述计算驾驶员在环因子提供了提供驾驶员操控行为的有用指示的有效方式。
根据第六方面，驾驶员在环因子被设置为从1至0，其中1表示不主动的驾驶员并且0表示完全主动的驾驶员，对于完全主动的驾驶员，来自高级驾驶员辅助功能的叠加扭矩请求应当从其淡出并且控制从高级驾驶员辅助系统移交给驾驶员。
如上所述将驾驶员在环因子设置为从1至0提供了驾驶员操控行为的直觉度量。
根据第七方面，它被设置为基于混合的过滤扭力杆扭矩相关信号计算驾驶员在环脉冲、驾驶员在环因子和用于车轮转角控制器的扭矩限值。
如上所述计算驾驶员在环脉冲使得一旦驾驶员已经表示意图主动驾驶相关道路车辆则能够提供在低频率处的更高敏感性。
根据第八方面，它被设置为按比例地混合过滤扭力杆扭矩相关信号与未过滤的扭力杆扭矩相关信号为在基本对应于用于低驾驶员在环因子的未过滤扭力杆扭矩相关信号的信号与基本对应于用于高驾驶员在环因子的过滤扭力杆扭矩相关信号之间。
如上按比例混合过滤扭力杆扭矩相关信号与未过滤的扭力杆扭矩相关信号就避免了扭力杆扭矩中可能由驾驶员在环因子上下摆动所致的脉动现象的风险。
根据第九方面，驾驶员在环因子受到速率限制。
驾驶员在环因子的速率限制进一步避免了相关道路车辆的方向盘中的不适急动。
根据第十方面，提供了包括如上的转向扭矩管理器的动力转向控制模块。
包括如上转向扭矩管理器的动力转向控制模块使得驾驶员能够将他或她的手放在方向盘上而不触发驾驶员在环功能将相关道路车辆的控制移交给其驾驶员同时一旦驾驶员快速地增加方向盘扭矩的大小则确保移交。
根据第十一方面，提供了包括如上的转向扭矩管理器的高级驾驶员辅助系统。
包括如上转向扭矩管理器的高级驾驶员辅助系统使得驾驶员能够利用高级驾驶员辅助系统将他或她的手放在方向盘上而不触发驾驶员在环功能将相关道路车辆的控制移交给其驾驶员同时一旦驾驶员快速地增加方向盘扭矩的大小则确保移交。
根据第十二方面，提供了包括如上的高级驾驶员辅助系统的道路车辆。
提供包括如上高级驾驶员辅助系统的道路车辆使得当使用高级驾驶员辅助系统例如辅助驾驶系统时提供了改进的驾驶员舒适度。
根据第十三方面，提供了一种用于具有电动助力转向的道路车辆的高级驾驶员辅助系统的转向扭矩管理器中的方法，转向扭矩管理器包括：驾驶员在环功能，用于确定何时和如何将控制从高级驾驶员辅助系统移交给驾驶员；车轮转角控制器，用于从高级驾驶员辅助系统车轮转角请求提供被添加于来自电动助力转向的扭矩请求的叠加扭矩请求，并且转向扭矩管理器进一步被设置为接收方向盘扭力杆扭矩相关信号，其中所述方法包括基于扭力杆扭矩相关信号的幅值和频率组成通过以下控制驾驶员在环功能：过滤扭力杆扭矩相关信号从而减小其在高达2hz频率处的幅值；并且基于利用0.5-3秒的时间窗由过滤扭力杆扭矩相关信号导出的驾驶员行为度量调节车轮转角控制器提供的叠加扭矩请求，其中更新的数值比更旧的数值权重更高。
如上所述的方法使得相关道路车辆的驾驶员能够将他或她的手放在道路车辆的方向盘上而不影响车轮转角控制器的扭矩包络同时一旦驾驶员快速地增加方向盘扭矩大小则限制扭矩包络。
附图说明
在下文中，将仅仅参照附图经由示例更详述此处的实施例，其中：
图1是设置在道路车辆的电动助力转向系统中的用于高级驾驶员辅助系统的转向扭矩管理器的示意图。
图2是图1的转向扭矩管理器的驾驶员在环功能的更详细示意图。
图3是包括图1的设置在其电动助力转向系统中的转向扭矩管理器的道路车辆的示意图。
图4是包括根据此处实施例的转向扭矩管理器的动力转向控制模块的示意图。
图5是包括根据此处实施例的转向扭矩管理器的高级驾驶员辅助系统的示意图。
图6是根据此处实施例的转向扭矩管理器的方法示意图。
此处实施例的另一些目的和特征将根据以下结合附图考虑的详细说明更为清楚。但是可以理解，附图仅被设计为说明而非对范围的限定，范围受到所附权利要求的限定。应当进一步理解，附图不一定是按比例绘制的，除非另有陈述，它们仅意图概念上地示出此处描述的结构和工序。
具体实施方式
本发明基于这个认识：应该可能提供用于道路车辆2的高级驾驶员辅助系统26的改进转向扭矩管理器1，其能够追踪来自高级驾驶员辅助系统路径的车轮转角请求3同时抑制来自将手放在道路车辆2的方向盘4上的驾驶员的扭矩干扰。
进一步地，可能同时确保当驾驶员期望控制道路车辆2时，控制被舒服地交至驾驶员使得驾驶员不会经历方向盘4中的高扭矩。
这如图1所示通过以下所述用于具有电动助力转向(epas)的道路车辆2的高级驾驶员辅助系统26的转向扭矩管理器1提供。
图1示意性地示出这种转向扭矩管理器1，其中由道路车辆2的驾驶员施加且由方向盘扭矩传感器29检测的方向盘4扭矩由被设置为提供表示辅助扭矩或基本转向扭矩(bst)的方向盘4扭力杆28扭矩相关信号6以及辅助扭矩请求7的电动助力转向(epas)辅助功能5使用。该辅助扭矩请求7通常被识别为qm危险(qmhazard)，根据由iso26262-用于道路车辆标准的功能安全性定义的汽车安全完整性等级(automotivesafetyintegritylevel，简称asil)风险分类方案，该qm危险不规定任何安全要求。
辅助扭矩请求7受制于辅助扭矩安全限制器8，辅助扭矩安全限制器8又提供满足汽车安全完整性等级d的安全限制辅助扭矩请求9，该汽车安全完整性等级d是iso26262中定义的初始危险(伤害风险)的最高分类，并达到该标准的安全措施的最严格水平以用于避免不合理的剩余风险。
该符合asild的安全限制辅助扭矩请求9随后被带入求和点10，其随后将总扭矩请求11提供至道路车辆2的转向系统30的电机控制器12。
转向扭矩管理器1包括驾驶员在环功能13，如图2更详细地示出，向驾驶员在环功能13提供方向盘4扭力杆28扭矩相关信号6(有时也称为基本转向扭矩(bst)信号)。驾驶员在环功能13利用该方向盘4扭力杆28扭矩相关信号来确定何时和如何将控制从高级驾驶员辅助系统26移交至驾驶员。
转向扭矩管理器1还包括车轮转角控制器14，该车轮转角控制器14用于根据高级驾驶员辅助系统26车轮转角请求3以及来自驾驶员在环功能13的上下扭矩限制15、并且通常还根据车轮转角和车轮角速率数据16来提供叠加扭矩请求17。
该叠加扭矩请求17也被识别为未规定任何安全要求的qm危险，它也受限于叠加扭矩安全限制器18而叠加扭矩安全限制器18又提供实现汽车安全完整性等级d的安全限制叠加扭矩请求19。
安全限制叠加扭矩请求19随后被设置为在求和点10处添加至来自于电动助力转向5的符合asild的安全限制辅助扭矩请求9，其随后将总扭矩请求11提供至道路车辆2的转向系统30的电机控制器12。
转向扭矩管理器1进一步被设置为接收方向盘4扭力杆28扭矩相关信号6，并且进一步被设置为基于扭力杆28扭矩相关信号6的幅值和频率组成控制驾驶员在环功能13。这可通过如下所述的转向扭矩管理器1来完成，所述转向扭矩管理器1被设置为利用一个或多个过滤器20过滤扭力杆28扭矩相关信号6从而根据调谐优选高达1-2hz减少在高达2hz的频率处的过滤扭力杆28扭矩相关信号21的幅值并且基于利用0.5-3秒的时间窗由过滤扭力杆28扭矩相关信号21导出的驾驶员行为22度量(也称为驾驶员在环因子)调节车轮转角控制器14提供的叠加扭矩请求17，其中更新的数值比更旧的数值权重更高。
因而，通过调节叠加扭矩请求17，如上所述，有可能使得相关道路车辆2的驾驶员将他或她的手放在方向盘4上而不影响车轮转角控制器14的扭矩包络(torqueenvelope)同时一旦驾驶员快速地增加或减少方向盘4的扭矩大小则限制扭矩包络。
根据其实施例，转向扭矩管理器1进一步被设置为接收被提供为是依赖于道路车辆2行进速度的方向盘4扭力杆28扭矩增幅的电动助力转向辅助扭矩信号的扭力杆28扭矩相关信号6。这就有效地令驾驶员在环功能13适应道路车辆2行进速度。
在一些实施例中，转向扭矩管理器1进一步被设置为利用一个或多个过滤器20过滤扭力杆28扭矩相关信号，其中两个铅滤器(leadfilter)串联并且一个具有高频增益，提供在高达2hz的频率处扭力杆28扭矩相关信号6的幅值的有效减小。
在另一些实施例中，转向扭矩管理器1进一步被设置为基于驾驶员在环因子22利用混合功能23混合过滤扭力杆28扭矩相关信号21与未过滤扭力杆28扭矩相关信号6以提供混合的过滤扭力杆28扭矩相关信号24。驾驶员在环因子22是前一时间窗的驾驶员行为的度量。转向扭矩管理器1进一步被设置为基于利用0.5-3秒的时间窗由混合过滤扭力杆28扭矩相关信号24导出的驾驶员行为22度量调节由车轮转角控制器14提供的叠加扭矩请求17，其中更新的数值比更旧的数值权重更高。当驾驶员已经显示意图主动地驾驶相关道路车辆时，以这种方式基于混合的过滤扭力杆28扭矩相关信号24调节车轮转角控制器提供了在高达2hz的频率处的更高敏感性。
根据另一些实施例，转向扭矩管理器1进一步被设置为利用计算功能25将驾驶员在环因子22计算为标准化版本的驾驶员在环脉冲。转向扭矩管理器1被设置为通过用时间窗持续时间乘以时间窗上的平均扭矩将驾驶员在环脉冲计算为时间窗上的驾驶员行为度量，使得驾驶员在环因子22跨越指示不主动的驾驶员与完全主动的驾驶员之间。这是提供驾驶员转向行为的有用指示的有效方式。
在一些这种实施例中，驾驶员在环因子22被设置为跨越从1至0，其中1指示不主动的驾驶员并且0指示完全主动的驾驶员，对于完全主动的驾驶员，由高级驾驶员辅助功能26车轮转角请求3产生的叠加扭矩请求17应该淡出并且控制从高级驾驶员辅助系统26移交给驾驶员。如上所述令驾驶员在环因子22跨越1至0提供了用于指示驾驶员转向行为的直观和有用的度量。
在又一些实施例中，转向扭矩管理器1被设置为基于混合的过滤扭力杆28扭矩相关信号24计算驾驶员在环脉冲、驾驶员在环因子22和用于车轮转角控制器14的扭矩限值15。藉此，一旦驾驶员已经显示意图主动驾驶相关道路车辆2则允许低频率处的更高敏感性。
在另一些实施例中，转向扭矩管理器1被设置为利用混合功能23在基本对应于用于低驾驶员在环因子22的未过滤扭力杆28扭矩相关信号6与基本对应于用于高驾驶员在环因子22的过滤扭力杆28扭矩相关信号21的信号之间按比例地混合过滤扭力杆28扭矩相关信号24与未过滤的扭力杆28扭矩相关信号6。如上所述按比例混合过滤扭力杆28扭矩相关信号21与未过滤扭力杆28扭矩相关信号6就避免了扭力杆28扭矩中的脉动现象风险。扭力杆28扭矩中的这种脉动现象可能由驾驶员在环因子22上下波动所导致。
在另一些实施例中，驾驶员在环因子22受到速率限制，这就进一步避免了相关道路车辆2的方向盘4中不舒服的急动(jerks)。
因而如上所述，通过输送扭力杆28扭矩的过滤(频率加权)版本21通过驾驶员在环功能13，如图2所示基于混合过滤扭力杆28扭矩相关信号24利用累积的驾驶员在环脉冲的计算功能25计算驾驶员在环因子22和用于车轮转角控制器14的扭矩限值15，并且具有依赖于驾驶员在环因子22的反馈的混合功能23，从而当驾驶员在环因子22接近1时，其在高频率处将提供比在低频率处更高的增益，但是当驾驶员在环因子22减少时，其将倾向于在所有频率处增益相同，因此可能提供用于道路车辆2的高级驾驶员辅助系统26的改进转向扭矩管理器1，其能追踪来自高级驾驶员辅助系统路径的车轮转角请求3同时抑制来自将手放在道路车辆2的方向盘4上的驾驶员的扭矩干扰，同时有利于满足较高的汽车安全完整性需求。
如图4示意性地示出，此处进一步设想动力转向控制模块27包括如上的转向扭矩管理器1。车辆2的转向系统30包括经由扭力杆28和小齿轮(piniongear)33连接于转向齿条34的方向盘4，方向盘扭矩传感器29设置于扭力杆28。动力转向控制模块27包括被设置为控制道路车辆2的转向系统30的叠加扭矩电机32从而向车辆1转向系统30的转向轮31提供叠加扭矩的转向扭矩管理器1。
包括上述转向扭矩管理器1的动力转向控制模块27使得驾驶员能够将他或她的手放在方向盘4上而不触发驾驶员在环功能13将相关道路车辆2的控制移交给其驾驶员，同时在驾驶员快速地增大方向盘4的扭矩量时确保移交。
此处进一步设想如图5示意性地示出的包括如上转向扭矩管理器1的高级驾驶员辅助系统26。对于图5来说，车辆2的转向系统30包括经由扭力杆28和小齿轮33连接于转向齿条34的方向盘4，方向盘扭矩传感器29设置于扭力杆28。
如上所述包括转向扭矩管理器1的高级驾驶员辅助系统26使得驾驶员能够利用高级驾驶员辅助系统26将他或她的手放在方向盘4上而不触发驾驶员在环功能13将相关道路车辆2的控制移交给其驾驶员，同时一旦驾驶员快速地增大方向盘4的扭矩量则确保移交。
此处更进一步设想如图3所示的包括如上的高级驾驶员辅助系统的道路车辆2。包括如上高级驾驶员辅助系统的道路车辆2能够在利用高级驾驶员辅助系统26例如辅助驾驶系统时改进驾驶员的舒适度。
根据本申请，还设想一种用于具有电动助力转向的道路车辆2的高级驾驶员辅助系统26的转向扭矩管理器1中的方法，如图6示意性地所示。转向扭矩管理器1包括用于确定何时和如何将控制从高级驾驶员辅助系统26移交给道路车辆2驾驶员的驾驶员在环功能13。转向扭矩管理器1进一步包括车轮转角控制器14，用于从高级驾驶员辅助系统26车轮转角请求3提供叠加扭矩请求17添加于来自电动助力转向的扭矩请求7。转向扭矩管理器1进一步被设置为接收方向盘4扭力杆28扭矩相关信号6。
所述方法包括基于扭力杆28扭矩相关信号6的幅值和频率组成通过以下控制驾驶员在环功能13：
35-过滤如图6中虚线开始点所示的扭力杆28扭矩相关信号6以减小在高达2hz的频率处的其幅值；并且
36-基于来源于过滤扭力杆28扭矩相关信号21利用0.5-3秒的时间窗的驾驶员行为22度量来调节由车轮转角控制器14提供的叠加扭矩请求17，其中更新的数值比更旧的数值权重更高。调节的叠加扭矩请求17如图6中的虚线结束点所示。
上述方法使得允许相关道路车辆2的驾驶员将他或她的手放在其方向盘4上而不影响车轮转角控制器14的扭矩包络，同时当驾驶员快速地增大或减小方向盘4的扭矩大小时限制扭矩包络。
上述实施例可在以下权利要求的范围内变化。
因此，已经示出和描述并且指出此处实施例的主要新型特征，很清楚可对所示装置的形式和细节做出各种省略、置换和改变，并且由本领域技术人员完成在这些操作。例如，很明显，以基本上相同的方式基本上实现相同功能从而获得相同结果的那些元件和/或方法步骤的所有组合是等效的。此外，应当认识到，结合任何公开形式或此处实施例所示和/或描述的结构和/或元件和/或方法步骤可与任何其它公开或描述或建议的形式或实施例合并，这是常规设计选择。