CN102267462A - 车道维持控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车道维持控制方法，其控制车辆精确地保持在给定车道上行驶。所述车道维持控制方法执行制动转向控制，其中，当车辆偏离车道时，向车辆的靠近车道的车轮施加制动扭矩，以产生用于车道维持的适合的力矩，这允许车辆最终在与车辆偏离车道的方向相反的方向上移动，产生了精确的车道维持。

Description

车道维持控制方法
技术领域
本发明的实施方式涉及一种控制车辆保持在给定车道上行驶的车道维持控制方法。
背景技术
通常，车辆的最大行驶速度与增强的发动机性能成比例增加。因而，为了提高车辆行驶稳定性以及驾驶员便利性，在车辆中安装了各种驾驶员辅助***。驾驶员辅助***主要可分为安全***和便利***。
首先，安全***包括：防抱死制动***(ABS：Anti-lock Brake System)，其中，在制动期间根据车轮滑动来对车轮进行重复锁定和解锁，以实现制动稳定性；牵引力控制***(TCS：Traction Control System)，其在车辆加速期间防止驱动轮打滑；电子稳定性控制(ESC：Electronic Stability Control)***，其作为ABS和TCS的组合，以增强车辆稳定性；预碰撞***(PCS：Pre-Crash System)，其减轻碰撞冲击；等等。
便利***包括：自适应巡航控制(ACC：Adaptive Cruise Control)***，其作为纵向行驶辅助装置；车道维持***(LKS：Lane maintenance System)，其作为横向行驶辅助装置；车道偏离警告(LDW：Lane Departure Warning)***；等等。
上述***中，LKS是车道偏离预防***，当车辆偏离车道时，通过产生适合的力矩来帮助车辆保持在给定车道中。为此，常规上，已经执行了使用电动助力转向(EPS：Electric Power Steering)的转向控制，来在驾驶员操作方向盘时，利用马达提供辅助转向动力。然而，仅在设置有EPS的车辆中才可以进行转向控制，并且可能会使驾驶员感到混乱。
发明内容
因此，本发明的一个方面提供车道维持控制方法，以在车辆偏离车道时，通过产生车道维持所需的适合的力矩来帮助车辆精确地保持在给定车道中。
本发明的附加方面将在以下描述中部分地进行阐述，并且将从描述中部分地变得明显，或者可以通过本发明的实践来得知。
根据本发明的一个方面，提供了一种车道维持控制方法，该方法包括：识别车辆沿其行驶的车道的信息；基于所识别的车道信息和车辆的横向偏差来判断车辆是否偏离车道；如果车辆偏离车道，则确定车道维持所需的前视距离(look ahead distance)；基于前视距离计算目标力矩；以及向车轮施加制动扭矩，以产生所计算的目标力矩，从而改变车辆的方向。
向车轮施加制动扭矩可以包括向靠近车道的车轮施加制动扭矩，以产生目标力矩。
向车轮施加制动扭矩可以包括向车辆的左车轮和右车轮分配不同的扭矩，以产生目标力矩。
该车道维持控制方法还可以包括：如果打开了转向灯，则停止因向车辆的车轮施加制动扭矩而使车辆的方向改变的制动转向控制。
该车道维持控制方法还可以包括：如果驾驶员转向输入超过预定范围，则停止因向车辆的车轮施加制动扭矩而使车辆的方向改变的制动转向控制。
附图说明
根据下面结合附图对实施方式的描述，本发明的这些和/或其它方面将变得明显并且更加容易理解，在附图中：
图1是根据本发明实施方式的车道维持***的框图；
图2是例示根据本发明实施方式的车辆的车道维持控制方法的流程图；
图3是例示根据本发明实施方式的车道维持***在车道维持期间的操作的图；
图4是例示当车辆偏离车道时根据本发明实施方式的车道维持***的图；以及
图5是例示当根据本发明实施方式的车道维持***向车辆的左车轮和右车轮分配不同的制动压力时的偏航率变化的表。
具体实施方式
现在将详细说明本发明的实施方式，附图中例示了这些实施方式的示例，其中，相同的附图标记自始至终表示相同的要素。
图1是根据本发明实施方式的车道维持***的框图。
在图1中，根据本发明实施方式的车道维持***包括传感器单元10、电子控制单元20、制动控制单元30、发动机控制单元40、停车制动控制单元50、以及驾驶员接口60。
传感器单元10用于收集车辆的各种传感器信息，并且包括照相机11、轮速传感器12、转向角传感器13、偏航率传感器14、以及加速度传感器15。
照相机11拍摄车辆行驶的方向以识别车道，并且将拍摄的信号发送至电子控制单元20。轮速传感器12安装至各个车轮FL、FR、RL和RR以感测相应车轮的速度，并且将感测到的信号发送至电子控制单元20。
转向角传感器13设置在方向盘柱处。转向角传感器13根据方向盘的操作来感测转向角和角速度，并且将感测到的信号发送至电子控制单元20。
偏航率传感器14感测车辆的偏航率(转弯速度)，并且将感测到的信号发送至电子控制单元20。
加速度传感器15感测纵向或横向车辆加速度，并且将感测到的信号发送至电子控制单元20。
一旦接收到从照相机11、轮速传感器12、转向角传感器13、偏航率传感器14、以及加速度传感器15发送的信号，电子控制单元20就判断车辆是否偏离车道。如果判断车辆偏离了车道，则电子控制单元20确定车道维持所需的前视距离L，并且通过下面的等式1来计算车道维持所需的目标力矩M。
等式1
M＝2{(FFL+FRL)-(FFR+FRR)}/Tr
这里，“FFL”是左前轮FL的制动扭矩，“FRL”是左后轮RL的制动扭矩，“FFR”是右前轮FR的制动扭矩，“FRR”是右后轮RR的制动扭矩，并且“Tr”是前轮FL和FR之间或者后轮RL和RR之间的距离。
在等式1中，目标力矩M的值根据前视距离L而变化。前视距离L是基于车速的、车道维持所需的向前行驶距离。前视距离L是在不引起驾驶员混乱的情况下防止车辆偏离车道的目标距离的设计变量。
因而，如果前视距离L较长，则目标力矩M的值减小，如果前视距离L较短，则目标力矩M的值增大。
为此，如果判断车辆偏离车道，则电子控制单元20向各车轮FL、FR、RL或RR施加适合的制动扭矩，以产生所计算的目标力矩M。更具体地，电子控制单元20通过向靠近车道的车轮施加制动扭矩来产生力矩，从而控制车辆最终在与车辆偏离车道的方向相反的方向上移动。
在该制动转向控制中，电子控制单元20判断是否打开了转向灯，或者驾驶员转向输入是否超过预定范围。如果打开了转向灯或者驾驶员转向输入超过了预定范围，则电子控制单元20基于驾驶员转向意图停止制动转向控制。
制动控制单元30根据从电子控制单元20输出的制动信号来控制施加至轮缸的制动压力，从而向各车轮FL、FR、RL和RR施加制动扭矩，以最大化车辆稳定性。
发动机控制单元40根据从电子控制单元20输出的发动机控制信号来控制发动机扭矩，从而与牵引力控制***(TCS)控制块41协同控制发动机的驱动力，以最大化车辆稳定性。
停车制动控制单元50根据从电子控制单元20输出的停车制动控制信号附加地向后轮RR和RL施加恒定制动力，从而与电子停车制动(EPB：Electronic Parking Brake)控制块51协同分配制动力，以优化车辆的制动力。
允许马达基于车辆运行状态来自动操作停车制动的EPB***与电子控制单元20协同工作，以自动操作或释放停车制动，从而实现在紧急情况下的制动稳定性。EPB***经由CAN通信从电子控制单元20接收后轮RR和RL的附加的制动力操作信息，从而附加地向后轮RR和RL施加恒定制动力，以便优化车辆的制动力。
驾驶员接口60充当与驾驶员之间的关于自适应巡航控制开始、自适应巡航控制模式和控制状态(例如，何时打开转向灯)的通信接口，并且将由驾驶员预设的输入信号发送至电子控制单元20。
下面将描述利用上述车道维持***的车道维持控制方法的操作和效果。
图2是例示根据本发明实施方式的车道维持控制方法的流程图，图3是例示根据本发明实施方式的车道维持***在车道维持期间的操作的图，图4是例示当车辆偏离车道时根据本发明实施方式的车道维持***的图。
在图2中，如果车辆1开始在位于高速公路的相对两侧的车道3内行驶(见图3)，则照相机11拍摄车辆1行使的方向，以识别车道3，并且将识别的车道3的信息发送至电子控制单元20(100)。
因而，电子控制单元20根据由照相机11所识别的车道3的信息以及车辆1的横向偏差(deviation)来判断车辆1是否偏离车道3(如图4所示)(102)。
如果从操作102的结果判断出车辆偏离车道3，则如图4所示，电子控制单元20确定车道维持所需的前视距离L(104)。
如果确定了车道维持所需的前视距离L，则电子控制单元20基于前视距离L利用下面的等式1来计算用于车道维持的目标力矩M(106)。
等式1
M＝2{(FFL+FRL)-(FFR+FRR)}/Tr
这里，“FFL”是左前轮FL的制动扭矩，“FRL”是左后轮RL的制动扭矩，“FFR”是右前轮FR的制动扭矩，“FRR”是右后轮RR的制动扭矩，并且“Tr”是前轮FL和FR之间或者后轮RL和RR之间的距离。
在等式1中，如果前视距离L较长，则目标力矩M的值减小，如果前视距离L较短，则目标力矩M的值增大。
此后，电子控制单元20向各车轮FL、FR、RL或RR施加适合的制动扭矩，以产生所计算的目标力矩M。更具体地，电子控制单元20向靠近车道3的车轮施加制动扭矩，以产生目标力矩M(108)。
因而，电子控制单元20控制车辆1最终在与车辆1偏离车道3的方向相反的方向上移动，从而控制车辆1保持在车道3内(110)。
如图5所示，向各车轮FL、FR、RL或RR施加适合的制动扭矩的方法包括在车辆1的左车轮和右车轮处分配不同的扭矩，以产生目标力矩M。
图5是例示当根据本发明实施方式的车道维持***向车辆的左车轮和右车轮分配不同的制动压力时的偏航率变化的表。
在图5中，假设将0巴(bar)的相同制动压力施加至左车轮FL和RL，并且将0、20、40、60、80、以及100巴的不同制动压力分配至右车轮FR和RR，可以看到，偏航率在0、1.0、12、2.1、2.6、3.6的范围内变化。
从图5可见，当将与施加至右车轮FR和RR的制动压力不同的制动压力施加至左车轮FL和RL以产生目标力矩M时，可以执行制动转向控制，以最终改变车辆1的方向。
在上述制动转向控制期间，如果打开了转向灯或者驾驶员转向输入超过了预定范围，则电子控制单元20基于驾驶员转向意图停止制动转向控制。
根据以上描述，明显的是，利用根据本发明实施方式的车道维持控制方法，当车辆偏离车道时，向车辆的靠近车道的车轮施加制动扭矩，以产生用于车道维持的适合的力矩，这允许车辆最终在与车辆偏离车道的方向相反的方向上移动，产生了精确的车道维持。
尽管示出并描述了本发明的一些实施方式，但本领域技术人员将理解的是，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施方式作出改变，本发明的范围限定在权利要求及其等同物中。

Claims (5)

1.一种车道维持控制方法，该方法包括：
识别车辆沿其行驶的车道的信息；
基于所识别的车道信息和车辆的横向偏差来判断车辆是否偏离车道；
如果车辆偏离车道，则确定车道维持所需的前视距离；
基于所述前视距离计算目标力矩；以及
向车轮施加制动扭矩，以产生所计算的目标力矩，从而改变车辆的方向。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，向车轮施加制动扭矩包括向靠近车道的车轮施加制动扭矩，以产生所述目标力矩。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，向车轮施加制动扭矩包括向车辆的左车轮和右车轮分配不同的扭矩，以产生所述目标力矩。
4.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：如果打开了转向灯，则停止因向车辆的车轮施加所述制动扭矩而使车辆的方向改变的制动转向控制。
5.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：如果驾驶员转向输入超过预定范围，则停止因向车辆的车轮施加所述制动扭矩而使所述车辆的方向改变的制动转向控制。
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