CN103786716A - 控制汽车泊车过程的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
控制汽车泊车过程的方法和装置，具有如下步骤：设置一个速度上限（101）；通过限速器（6）将汽车的速度限制在小于或等于速度上限的泊车速度（102）；如果由汽车驾驶员引起的速度升高大于或等于速度上限，则抑制这种速度升高（103）；以泊车速度实施泊车过程（106）。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于控制汽车泊车过程的方法和装置以及汽车的自动转向***。
背景技术
不同的汽车制造商研制并设想了主动式泊车辅助***APA（ActivePark Assist），以便在泊车过程或顺列式驻车时帮助驾驶员。该***包括泊出辅助POA（Pull Out Assist）、垂直于行驶方向的泊入停车PPA（Perpendicular Park Assist）和平行于行驶方向的泊入停车SAPP（SemiAutomated Parallel Parking）。
如此***典型地具有超声波传感器、电动转向***和一个计算单元。基于传感器信号计算停车曲线并且独立控制汽车进入或离开停车位置。保留油门踏板和刹车踏板由驾驶员施加影响或控制。此外使用了紧急制动***，以便避免碰撞障碍物。
如此***有时并不像驾驶员所期待的那样，尽管其运转正常。如果驾驶员将汽车加速到超过10km/h的速度，则中断停车功能。驾驶员也期待一种完全自动的***，舒适地控制刹车和油门功能以适应实际的顺列式驻车。在结束辅助顺列式驻车之前的简短时间，如果该汽车接近一个停靠的汽车并且超声波辅助停车输出一个告警信号，则基于一个非适合的速度可能存在与停靠的汽车发生碰撞的危险。而辅助顺列式驻车在紧急情况下开始一个自动的刹车过程，让汽车停住并且中断泊车过程。该刹车启动非常剧烈并且通常不是驾驶员所期待的。
DE 196 07 788 A1公开了汽车靠近障碍物时的控制，其中在第一间距范围内通过控制功率限制汽车速度并且在第二间距范围内通过控制制动力限制汽车速度。
WO 03/055734 A1大体描述了一个具有停车位识别、路径规划和转向与刹车控制的辅助泊车过程，以便汽车顺列泊入停车位置。
DE 100 30 449 A1公开了一个汽车自动转向***，其中借助于刹车防止超过汽车速度限制，以便防止汽车偏离计算出的轨迹。
WO 02/08432 A2公开了一个具有用于检测汽车离开目标的传感器的汽车辅助***，其中可以在辅助泊入操作方式、预碰撞操作方式和速度调节操作方式之间转换。
发明内容
因此本发明基于这个任务，即改善汽车的泊入过程。
以权利要求1、6或者8的特征解决该任务。在附属权利要求中定义了本发明的有益改进。
根据本发明的第一方面，控制汽车泊车过程的方法包含如下步骤：
设置一个速度上限；
通过限速器将汽车的速度限制在小于或等于速度上限的泊车速度；
如果由汽车驾驶员引起的速度升高大于或等于速度上限，则抑制这种速度升高；
以泊车速度实施泊车过程。
自动或半自动泊车过程（泊入和/或泊出）的速度不是必须是一个固定速度，而是在泊车过程中可以略微变化的。可以电气、电子和/或机械抑制由驾驶员引起的加速或速度。当然驾驶员通过油门的请求不传递给马达或者马达控制装置。
本发明方法允许没有附加调整环节或传感器的情况下较高成功率的高度自动化。此外设计费用和***成本与自动化程度成比例下降。此外该方法允许速度动态降低。
较好泊车效果的顺列式驻车产生一个典型模式。除了汽车的单纯控制装置和转向装置外汽车的速度具有确定的峰值或处在一个确定的范围内。速度相对于经过的路线或时间的绘图导致一个典型的曲线。
为了允许驾驶员在不独立刹车或加速的情况下实现这种速度特征，在此一个算法用于限制或限定速度。
限速器、也称作ASLD（Adjustable Speed Limitation Device）、用在向前行驶中并用于较高速度。在此限速器用于典型低于10km/h的较低泊车速度并用于向前和向后行驶。此外如果速度超过一个定义的值、比如速度上限、则限速器或另一个单元使油门踏板的移动与实际加速脱离。
泊车移动的已计算的路径、线路或轨迹或者所必需的转向角和也已经存在、例如通过超声波或雷达产生的间距信号可以用作速度限制的输入参量。这防止汽车在计算的路径上超过定义的或计算的速度移动，也与已经驶过的路径比较。如此可以防止由于过高速度而中断顺列式驻车。也不再必须警告驾驶员，不能超速行驶以避免中断泊车功能。此外也可能出现另外的中断告警信号，可是这不是由于过高速度引起的。
可以通过限制汽车马达的功率或者转速限制速度。如此实现比刹车更直接并且也更舒适的控制。
汽车的刹车也可以附加用于限制速度。这特别建议用于非常低的速度和/或汽车停车。
如果油门踏板被激活而超过一个预定值，则可以由驾驶员通过激活油门踏板而取消速度限制。调速功能允许加速和高于速度上限的速度。只要油门踏板高于预定位置同时以高于速度上限的速度行驶，则取消限制并汽车加速。
在泊入过程的最后可以连续降低汽车的速度直至汽车停住，其中借助于间距传感器和/或泊车过程的路径计算确定汽车的停车点。例如由此可以实现所谓的舒适刹车，即间距传感器和/或路径计算的信号被供给限速器，如此限速器平缓并舒适地降低速度直至0km/h。
根据本发明的第二方面，汽车泊车过程的控制装置包含一个用于将汽车速度限制在小于或等于速度上限的泊车速度的限速器和一个单元，其用于如果由汽车驾驶员引起的速度升高大于或等于速度上限，则抑制这种速度升高。适用上述优点和变型。限速器和抑制单元可以是分离部件或软件程序或一个单元。
根据本发明的另一个方面，汽车的自动转向***包含一个用于泊车过程路径计算并且用于设置速度上限的计算单元和一个如上所述的控制装置。适用上述的优点和变型。计算单元和控制装置可以在一个单元中实现，其可以是一个外加的单元或一个已经存在单元的组成部分、比如转向或汽车控制装置。此外可以在不同的元件中以硬件和/或软件实现路径计算和设置速度上限。
附图说明
下面根据附图详细描述本发明，
图1指出了具有根据本发明的、泊车过程控制装置的汽车自动转向***；
图2指出了根据本发明的、控制汽车泊车过程的方法；
图3指出了典型的顺列式驻车图；
图4指出了典型的顺列式驻车的位置图；
图5指出了典型的顺列式驻车的三维图；
图6指出了典型的顺列式驻车的v-t图。
具体实施方式
附图仅仅有助于阐述本发明但不局限于此。附图和各个部分不是必须按比例的。相同的参考符号表示相同或类似部件。
图1示意指出了汽车的自动转向***1或者其中一部分。在此为了清楚明了转向***1中仅仅示出了对于阐述本发明重要的组成部分。没有指出另外的元件、比如转向柱或转角传感器。
转向***1包含一个用于汽车泊车过程的控制单元2、比如一个参数区（PKW）。泊车过程包含在正向和反向上的泊入和泊出以及与行驶方向或道路平行或垂直的泊车过程。该控制单元2作为子功能可以实现主动泊车辅助（APA）。
泊车辅助模块（PAM）3例如从布置在汽车侧面的传感器获得关于停车位或停车处的信息。信息例如包含速度v、停车位长度l和方位xy。此外布置在汽车上的、前面和/或后面的传感器4提供在汽车和障碍物、比如已停放的汽车之间间距的信息。
泊车辅助模块3有一个用于泊车过程路径计算并用于计算和/或设置泊车过程速度上限的计算单元5。计算基于上面的和/或另外的信息。
限速器6与泊车辅助模块3连接并得到速度上限。然后限速器6将汽车的速度限制在小于或等于速度上限的泊车速度。为此泊车辅助模块参与路径计算和/或计算转向角。
限速器6布置在汽车的油门功能、比如驾驶员操作的油门8和马达或马达控制装置9之间。限速器6包含一个用于如果由汽车驾驶员引起的速度升高大于或等于速度上限，则抑制这种速度升高
如此限速器6影响马达功率而泊车辅助模块3影响汽车的另外***、比如转向和/或刹车。
计算单元5和单元10也可以布置在另外的结构中，如此这二个单元例如可互换布置。
根据图2描述控制汽车泊车过程的方法。
在第一起始方块100中开始该方法。可能是这种情况，在侧面传感器识别一个适当的停车位置之后，泊车辅助模块3计算出一个适当的路线或轨迹并独立控制汽车，也就是说不依赖于驾驶员。
首先在步骤101中速度上限典型地设置在5-15km/h的范围内，大多数设置在10km/h范围内。如此可以防止由于过高的速度而中断泊车功能。按实现情况也可以事先就已经确定速度上限。
不依赖于油门踏板8的位置在顺列式驻车期间不超过速度上限，这是因为激活了一个特别的调速功能。
如此通过限速器6将汽车的速度限制于小于或等于速度上限的泊车速度。这通过方块2表示。
根据方块103如果由汽车驾驶员引起的速度升高大于或等于速度上限，则抑制这种速度升高。
即使油门功能8升高，也不改变节气门或节气阀的位置，如此不改变马达9的功率。低于速度上限此外可以控制马达功率并因此控制汽车速度，跟随油门踏板8的位置。
附加或备选也可以使用用于限制速度的刹车14。例如如果汽车接近速度上限，可以给出一个较短的刹车脉冲。这个独立的刹车脉冲一方面防止由于过高的速度而中断泊车功能，另一方面提醒驾驶员不能超速驾驶。
在步骤104中监控泊车功能的中断或者调速功能。如果发现中断，则分支到自动或独立泊车过程的结束105。如果没有中断，则继续运行该方法。
例如可以由驾驶员通过激活油门踏板、油门踏板被激活高于一个预定的值，从而中断或结束对速度的限制。
为了防止在调速时刻速度突然升高，加速应当平稳升高。如此避免由于过强的突然加速而出现的可能事故，因为例如在倒车挡大于90%的油门踏板位置容易引起较强的加速。这可以用一个适当的低通滤波器实现。
相同的平稳特性存在于这个时刻，即汽车处于速度上限并且结束停车功能，例如由于挤压中断键或由于驾驶员对方向盘施加影响。
为了防止由于过力操作油门使其大幅升高而引起的不希望的泊车功能中断，按百分比的调速限制依赖于汽车泊入或泊出的坡度。坡度越大调速限制也越大。
在此中断功能104示范性地布置在该方法的这个位置。其也可以在其他位置监控或持续监控。
在另一个步骤106中执行以泊车速度的泊车过程，其可以完全自动或半自动到运行结束。
示范性地考虑一个独特的平行泊车特性。
在图3中绘出了以倒车进行如此顺列式驻车的、相对于时间的轨迹或者绝对转向角。正如看到的，速度缓慢上升和下降，而在转向角中发生一个方向变换。
在图4中指出了该图的另一个可能性。在此泊入过程的轨迹以x和y坐标表示。
图5指出了另一个图，这次是三维的，在该图中绘出了相对于x和y或者横坐标和纵坐标的倒车速度。此外示出了泊车过程的轨迹。
图6指出了泊车过程相对时间绘出的速度。
在转向角或者轨迹和汽车速度之间存在一种关联。顺列式驻车或泊车过程包括若干个不同的单独步骤：
1.在停车位前面开始，该停车位具有与已停放汽车平行定位并且具有水平的转向角（0°）。
2.加速并向停车位方向直线倒车。
3.增加转向角，以便在恒定速度的情况开始，汽车的尾部驶入停车位。转向角直至大于360°。
4.与降低速度同时连续减小转向角，以便汽车的前部也驶入停车位。现在汽车的方向是斜的。
5.如果转向角再度达到0°，则旋转方向盘并且角度为负的。进一步降低速度。
6.现在调整汽车排直并结束顺列式驻车。为了停车安全，驾驶员必须控制刹车。
特别是在步骤4和5中，如果改变方向或者转向角的符号或方向盘的旋转，则结果是速度降低。
基于这种认识汽车的转向角或者轨迹可以用作相当于时间或随位置改变的输入参量。
为了实现相应预定义的速度特征或动态的速度限制，一个可变的限速器、预定义的刹车配合例如依赖于用于模拟在图5和6中指出的特性的超声波传感器、或限速与刹车配合的组合特别用于低于5km/h的低速。
附加的超声波传感器或类似传感器允许对这种不稳定或不连续的情况作出反应，在这种情况中例如在停车位突然出现障碍物。
根据步骤107结束顺列式驻车。对此在泊入过程的最后，汽车的速度连续降低直到汽车停住，其中借助于间距传感器和/或泊车过程的路径计算确定汽车的停止点。在泊出过程中这个步骤被取消或者用一个从辅助向前行驶到自主向前行驶的过度代替。正如所描述的，也可以通过驾驶员的刹车动作结束泊车过程。
下面描述一个自动的柔和刹车、所谓的柔和制动（Comfort Braking）。
顺列式驻车的完成、也就是说汽车可靠停住且不影响舒适性是自动***的挑战。一般存在二种可能结束顺列式驻车。一种可能是应用例如通过超声波传感器4提供的间距信息。另一种可能是泊车辅助模块3提供实用的、关于经过的路径或距离行驶的信息。模块3知道，汽车处于哪里、停车位多长等。也就是说其知道汽车移动路径多长并且汽车处于该路径或轨迹的哪里。
特别在侧面接近汽车前面时、正如在步骤4和5中描述的，在汽车和停放的汽车之间速度足够低，以便用通常的超声波传感器可以进行测量。随着在二个汽车之间间距的减小可以调节速度，以便驾驶员可靠感觉周围情况和整个泊车过程。
另一个话题是汽车尾部接近停放在后面终点的汽车并相应结束顺列式驻车。这种情况一部分是发生碰撞，因为驾驶员过高估计了在二个汽车之间的剩余间距或接近速度过高。
作为通过开始长度测量了解停车位长度的备选或附加，例如凭借超声波（后面的）间距测量保证精确确定汽车到已停放汽车的最近点的定位。通过这种方式主动监控周围情况，此外动态限制速度可以对动态情况作出反应、比如突然出现障碍物。
从规划轨迹和当前汽车位置中计算出的还要行驶的一段线路使另一个方法成为可能。二个***的组合提高了整个***的安全性和可靠性。
该信号可以单独或共同用作限速器6的输入参量，以便控制速度并且直至速度降低到0Km/h或者平缓并舒适地停车。除了速度限制外可以使用刹车。与紧急刹车不同，在此目的是舒适地刹车。随着距离的减小刹车制动增大，以便汽车缓慢停止。最后，也就是说汽车差不多进入最终所希望的泊车位置，压力再度下降，以便能够舒缓并平稳停车。
Claims (8)
1.一种控制汽车泊车过程的方法，具有如下步骤：设置一个速度上限（101）；通过限速器（6）将汽车的速度限制在小于或等于速度上限的泊车速度（102）；如果由汽车驾驶员引起的速度升高大于或等于速度上限，则抑制这种速度升高（103）；以泊车速度实施泊车过程（106）。
2.根据权利要求1所述的方法，其中通过限制汽车马达（9）的功率或者转速来限制速度。
3.根据权利要求2所述的方法，其中汽车的刹车（11）可以附加用于限制速度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中如果由驾驶员通过激活油门（8）而使油门（8）大于一个预定值，则取消速度限制（104）。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中在泊入过程的最后（107）连续降低汽车的速度直至汽车停住，其中借助于间距传感器和/或泊车过程的路径计算确定汽车的停车点。
6.汽车泊车过程的控制装置，具有一个用于把汽车的速度限制在小于或等于速度上限的泊车速度的限速器（6）和一个单元（10），其用于如果由汽车驾驶员引起的速度升高大于或等于速度上限，则抑制这种速度升高。
7.根据权利要求6的控制装置，其中限速器（6）限制汽车马达（9）的功率或者转速。
8.汽车的自动转向***（1），具有一个用于泊车过程路径计算并用于设置速度上限的计算单元（5）和一个根据权利要求6或7中任一项所述的控制单元（2）。
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