CN109689450A - 转向控制***和用于控制转向的方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于商用车辆(10)的转向控制***(100)。商用车辆(10)包括制动***(20)，该制动***配置成能够非对称地制动车辆(10)的侧车轮。转向控制***(100)包括传感器单元(110)和控制模块(120)。传感器单元(110)配置成能够检测车辆的制动请求或减速和/或检测横向偏移，且基于此，产生制动指示信号(115)和/或转向需求，且控制模块(120)配置成能够接收制动指示信号和/或转向需求(115)。控制模块(120)还配置成，如果转向需求低于预定阈值，则仅在制动指示信号指示制动请求时产生转向信号。另一方面，控制模块配置成，如果转向需求超过预定阈值，则即使制动指示信号指示没有制动请求也产生转向信号。最后，控制模块(120)配置成能够将转向信号(112)提供给制动***(20)，以非对称地制动车辆(10)并由此使车辆转向。

Description

转向控制***和用于控制转向的方法

技术领域

本发明涉及一种转向控制***和一种用于控制转向的方法，尤其涉及使用随制动转向(Steer-by-Brake)过程控制车辆横向运动的***。

背景技术

车辆如今配有许多辅助功能，以在各种情况下支持驾驶员。例如，交通拥堵辅助功能帮助驾驶员在沿循车道时与前方车辆保持安全距离。这种交通拥堵辅助功能在传统***中仅在低速操作期间、例如在起停情况下实现。然而，在这些情况下，车辆必须经常制动，导致制动衬片磨损增加。此外，在传统***中，难以自主地沿循车道，特别是对于商用车辆而言，因为转向***的自主致动在技术上非常复杂。

因此，需要一种可容易地使用的转向控制***，特别是用于交通拥堵情况而不增加制动衬片磨损。

发明内容

通过根据本申请的转向控制***、根据本申请的车辆以及根据本申请的用于控制转向的方法，解决了上述问题中的至少一些。

本发明涉及一种用于商用车辆的转向控制***。商用车辆包括制动***，该制动***配置成能够：基于转向需求，非对称地制动车辆的侧车轮，以基于所产生的横摆力矩来使车辆转向。转向控制***包括传感器单元和控制模块。传感器单元配置成：能够检测车辆的制动请求或减速和/或检测横向偏移，且基于此，产生制动指示信号和/或转向需求。控制模块配置成能够接收制动指示信号和/或转向需求。控制模块还配置成：如果转向需求低于预定阈值，则如果制动指示信号再指示制动请求，就产生转向信号。另一方面，控制模块配置成：如果转向需求超过预定阈值，则即使制动指示信号不存在或指示没有制动请求，也产生转向信号。最后，控制模块配置成：能够将转向信号提供给制动***，以非对称地制动车辆，从而使车辆转向。例如，响应于转向信号，右前轮可比左前轮制动得更大(反之亦然)，从而导致右转(或左转)。

横向偏移可以是可通过转向车辆来校正或补偿的任何车辆状态、位置或定向。传感器单元可包括制动传感器，且可以是能够检测车辆速度的任何变化或任何预期变化的任何装置或控制单元。例如，制动传感器可耦合到由驾驶员致动的制动踏板或巡航控制，以接收指示车辆速度的期望降低的信号。传感器单元还可包括能够检测横向偏移的传感器(例如，摄像机、雷达、激光雷达、超声波传感器等)。

因此，如果车辆要制动，则可立即校正与车辆的理想位置、定向或状态的小偏差，否则推迟校正。这可减少磨损。另一方面，如果偏差使得需要立即动作，则转向控制***将不会等到下一次制动动作，而是通过使用随制动转向功能立即校正定向。该决定基于阈值进行，该阈值指示与理想位置的可接受的偏差(例如，车辆纵轴与车道中线的角对正)。

车辆例如可包括至少一个传感器以检测车辆与车道的未对正，且控制模块可选地配置成：能够接收来自所述至少一个传感器的、指示未对正的传感器信号作为转向需求，且基于此，产生转向信号以校正未对正，以进一步沿循车道。该对正校正可与到前方物体的距离控制组合，即，可通过相应地制动车辆来校正任何不安全距离，同时校正与车道的对正。

商用车辆还可包括转向***以使车轮转向，其中，转向***配置成：能够响应于主转向信号通过控制转向车轮的转向角来使车辆转向。可选地，控制模块包括选择模块，选择模块配置成能够选择第一转向模式或第二转向模式，其中，在第一转向模式中，通过控制车轮的转向角来使车辆转向，且在第二转向模式中，通过控制用于至少一个车轮的制动信号来使车辆转向。控制模块还可配置成：如果选择第一转向模式，则产生主转向信号(指示主转向需求)，且如果选择第二转向模式，则产生转向信号(指示转向需求)。例如，主转向需求可与驾驶员对方向盘的致动相关联。应当理解，两种转向模式未必同时有效，即转向***可处于第一转向模式或第二转向模式。

可选地，选择模块包括用于商用车辆的驾驶员的界面，以使驾驶员能够响应于与界面的交互来选择(或切换)第一转向模式或第二转向模式。因此，驾驶员可有意地打开/关闭第二转向模式，且切换可不由车辆自动地执行，比如在稳定***、如ESP中那样。

商用车辆可适于通过使用交通拥堵辅助单元在交通拥堵辅助模式下操作，且控制模块可配置成能够在交通拥堵辅助模式下基于转向信号使车辆转向。同样，交通拥堵辅助模式的启动可由驾驶员明确地完成。在交通拥堵辅助模式中，车辆可跟随前方物体(例如，另一车辆)，同时保持与物体的安全距离且留在给定的车道内，因此不会越过前方物体。车辆可包括至少一个车道传感器(例如摄像机)，用于检测车道和相邻车道。然后，控制模块可配置成能够接收来自车道传感器的传感器信号且产生转向信号，以自动地将车道变换到相邻车道。

此外，车辆可包括至少一个用于检测前方车辆的物体传感器，且控制模块可配置成能够接收来自物体传感器的传感器信号并产生转向信号，以跟随前方车辆，可选地甚至在车道变换期间也如此。

本发明还涉及一种具有如前所述的制动***和转向控制***的车辆。车辆可尤其是具有转向***的商用车辆，该转向***具有正的擦刮半径，以在非对称地制动时放大转向操作。车辆的转向***可包括转向柱，该转向柱被控制为在第一转向模式(但不在第二转向模式)中在转向期间转动。

本发明还涉及一种用于控制商用车辆的转向的方法。商用车辆包括制动***，该制动***配置成能够非对称地制动车辆的侧车轮，以由于所产生的横摆力矩而使车辆转向。该方法包括步骤：

-接收指示车辆的制动请求或减速和横向偏移的传感器信号；

-基于此，产生制动指示信号和/或转向需求；如果转向需求低于预定阈值，则如果制动指示信号再指示制动请求，就产生转向信号，和

-如果转向需求超过预定阈值，即使制动指示信号不存在或指示没有制动请求，也仍产生转向信号；和

-将转向信号提供给制动***以制动车辆的至少一个侧车轮。

该方法还可在软件或计算机程序产品中实现。本发明的实施例可尤其在发动机控制单元中或通过ECU(电子控制单元)中的软件或软件模块来实现。因此，实施例还涉及一种计算机程序，其具有用于在处理器上执行计算机程序时执行该方法的程序代码。

根据本发明，转向致动器不主动用于控制车辆的横向运动——特别是不用于在特殊情况下如自动驾驶那样使车辆转向。相反，根据实施例，随制动转向功能被主动用作常规驱动功能。此功能不仅用作备用***，以便在常规转向***发生故障时实现转向。这种新的正常操作模式尤其在停止操作频繁的交通拥堵情况下使用，以沿着车道重新对正车辆。因此，当交通拥堵辅助功能被启动时，转向控制***同样可切换到第二转向模式中以实现随制动转向功能。本发明的实施例的进一步有利的应用涉及比如防止车辆以常规巡航速度离开车道或跟随前方车辆的功能。

本发明的实施例的特定优点在于，不需要主动转向致动器，同时仍然能够实现车辆的自主控制。由于这种主动转向致动器昂贵且在商用车辆中不是标准的，因此即使在重型商用车辆中也能够容易地实施实施例以实现自动转向。这可通过使用制动***来校正车辆沿着道路的定向来实现。

附图说明

以下将仅通过示例且参考附图来描述该***和/或方法的一些示例，其中：

图1示出了根据本发明的一个实施例的转向控制***；

图2示出了用于决定何时采用随制动转向功能的流程图；

图3示出了实施例如何处理车道跟随情况；

图4A，4B示出了交通拥堵辅助场景；

图5示出了根据实施例的用于交通拥堵辅助单元的架构；

图6示出了用于控制商用车辆的转向的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了适用于商用车辆的转向控制***100，其包括制动***20。制动***20配置成：能够基于转向需求，非对称地制动车辆10的侧车轮，以基于所产生的横摆力矩使车辆10转向。转向控制***包括传感器单元110和控制模块120。传感器单元110配置成能够检测车辆的制动请求或减速和/或检测车辆的横向偏移。传感器单元120产生相应的制动指示信号115和/或转向需求，其指示校正车辆的位置或偏移所需的制动和/或转向的量。控制模块120配置成能够接收制动指示信号和/或转向需求115。控制模块120还配置成：如果转向需求低于预定阈值，则(仅)在制动指示信号115指示制动请求的情况下产生转向信号112。另一方面，控制模块120配置成，如果转向需求超过预定阈值，则即使制动指示信号115指示没有制动请求，也产生转向信号112。控制模块120还配置成能够将转向信号112提供给制动***20，以非对称地制动车辆10并由此使车辆转向。转向需求可进一步通过在车辆中实现的任何辅助功能产生，或可选地，由于驾驶员的交互(例如，使用方向盘)产生。

控制模块120还可包括选择模块，且配置成能够：在第一转向模式中生成指示转向需求的转向信号112，和在第二转向模式中生成指示主转向需求的主转向信号113。选择模块配置成能够在第一转向模式和第二转向模式之间切换，其中，在第一转向模式中，通过响应于主转向信号113转动车轮来使车辆转向。在第二转向模式中，通过产生用于至少一个车轮的制动信号21，22、从而导致施加到车辆的横摆力矩来实现车辆转向。该横摆力矩产生旋转力，并由非对称制动力的强度或程度控制。

独立于转向控制***100中的具体布置，产生主转向信号113(在第一转向模式中)或转向信号112(在第二转向模式中)。主转向信号113被提交给转向***30，转向***30向转向致动器提供致动器信号31，以便将转向车轮左转或右转(例如使用动力转向***)，而转向信号112被提供给制动***20。基于转向信号112，制动***20产生不同的或非对称的制动信号21，22，制动信号21，22可被提供给右车轮和左车轮。例如，转向信号112指示对车辆右转的需求。因此，制动***20可仅将制动信号22提供给右车轮，以便执行车辆的右移动。当然，例如通过仅在一个车轮上施加急剧的强制动力，非对称的制动信号21，22的强度被调节以执行期望的转弯操作，而不会使车辆不稳定。另外，应当理解，两个转向车轮都可接收相应的制动信号21，22，但是车辆将在其中的一个更强的情况下被转向。

因此，实施例实现了随制动转向(SBB)功能作为车辆中的正常操作模式(舒适功能)，其中，每个车轮上的制动器被单独控制以影响车辆的转向。实施例可在车辆的所有车轮处实施。然而，如果仅前轴上的车轮用于SBB功能，则可实现最有效的转向效果。本领域技术人员将理解，该思想对于具有正的擦刮半径的车辆具有特别的优点，使得在非对称(或不对等)摩擦力施加到左/右车轮的情况下放大转向效果。正的擦刮半径通常在商用车辆中实施，因为它支持转向操作。因此，本发明的实施例对于商用车辆具有特别的优点。

图2示出了转向控制***100的操作模式。传感器单元110可检测车辆与示例性车道的未对正，其代表应该被校正的横向偏移。然而，该横向偏移可能未必足以严重到要立即地或可选地在稍后时间校正。因此，将检测到的横向偏移与阈值进行比较(状态S210)。如果该比较指示横向偏移超过阈值，则启动使用随制动转向功能对横向偏移进行立即补偿(参见状态S230)。另一方面，如果未超过阈值，则转向控制***100检查是否发出了指示制动请求的制动指示信号(状态S220)。如果检测到这样的制动请求，则控制模块120将产生转向信号112以使用随制动转向功能补偿横向偏移。如果没有检测到这样的制动请求，***将等待直至检测到制动请求，或者如果在此期间超过阈值，则会立即校正横向偏移——甚至无需等待制动请求。这提供了以下优点：可不立即校正车辆与示例性车道的微小未对正，但是未来的制动请求可用于补偿横向偏移。仅在当阈值被超过而指示应立即执行校正时，才可通过使用随制动转向功能来补偿横向偏移而无需等待制动请求。

图3示出了一种情况，其中，商用车辆10沿循车道200且制动力21施加到右前轮。因此，车辆向右移动，如箭头11所示。该效果可用于保持车辆10沿着车道200的对正(参见图3中的左手侧)。例如，可通过右车轮上的制动力从而导致向右运动11来校正车辆向左手侧的偏差，而向右手侧的偏差可通过在左车轮上施加制动力从而导致车辆的向左运动12来校正。因此，车辆可自动地留在车道200内，而不需要主动地致动车辆10的转向***30。

图4A和图4B示出了交通拥堵辅助场景，其中，在图4A中，车辆10沿着车道200跟随物体210。同样，车辆10沿着车道200的对正可如图3所描述的那样保持。在图4B中，车辆10在物体210离开车道200时跟随物体210，例如，以进行车道变换。对于这两种情况，可使用转向控制***100来执行所需的转向操作。

图5示出了用于交通拥堵辅助功能的架构。该架构涉及交通拥堵辅助(TJA)单元300，其连接到一个或多个传感器310，320，传感器310，320可以是传感器单元110的一部分。例如，雷达传感器310可测量到前方车辆210的距离，且摄像机传感器320可保持跟踪车道200，且在车辆10倾向于离开车道200的情况下提供传感器信号。这可例如通过检测车道标记来实现，当从车辆10观察时，如果车辆10在车道200的中间行驶，所述车道标记应该是处于特定角度范围内。

雷达传感器310和示例性摄像机320的传感器数据被提供用于交通拥堵辅助单元300，交通拥堵辅助单元300能够使用雷达传感器310检测物体210，且使用示例性摄像机320检测任何可能的车道偏离。车辆10的理想位置可使用针对到前方物体210的距离和到交通车道标记的角度的特定阈值来限定。任何与可接受位置范围的偏差都可触发交通拥堵辅助单元300中的动作。例如，可生成控制信号301，302，303以致动车辆10的致动器，以校正车辆10的位置和/或对正。交通拥堵辅助单元300可产生加速信号301，并将该信号提供给发动机401以加速车辆10。交通拥堵辅助单元300还可产生减速信号302，并将该信号发送到制动***致动器402，以使车辆10减速。根据本发明，交通拥堵辅助单元300还可产生随制动转向信号303，并将该信号提供给配属于该功能的制动***致动器403(例如前轴轮)，以非对称地制动车辆10的车轮，从而校正车辆10的定向。

如果转向控制***100包括在交通拥堵辅助单元300中，则SBB信号303可以是第二转向信号112(参见图1)。否则，SBB信号303可被发送到转向控制***100，该转向控制***100将该信号解释为转向需求并基于此产生要发送到制动***20的适当的转向信号112。

图6示出了用于控制商用车辆的转向的方法的流程图。该方法包括步骤：

-接收S110传感器信号，其指示车辆10的制动请求或减速和/或横向偏移；

-基于此，产生S120制动指示信号115和/或转向需求；

-如果转向需求低于预定阈值，则(仅)在制动指示信号115指示制动请求的情况下，产生S130转向信号112，以及

-如果转向需求超过预定阈值，即使制动指示信号不存在或指示没有制动请求，也产生S130转向信号112；和

-将转向信号112提供S140给制动***20，以制动车辆10的至少一个侧车轮。

可选地，该方法还可包括在第一转向模式和第二转向模式之间切换或选择第一转向模式和第二转向模式的步骤，其中，第一转向模式通过转动车轮来执行车辆的转向，且第二转向模式通过产生用于至少一个车轮的制动信号、从而导致施加到车辆的横摆力矩来执行车辆的转向。可选的步骤是，如果切换第一转向模式，则产生指示转向需求的主转向信号。如果切换第二转向模式(SBB模式)，则产生指示转向需求的转向信号。

该方法也可以是计算机实现的方法。本领域技术人员将容易认识到，上述各种方法的步骤可由编程的计算机或由任何车辆控制单元执行。实施例还旨在涵盖程序存储装置、例如数字数据存储介质，该装置是机器或计算机可读的且编码机器可执行的或计算机可执行的指令程序，其中，当指令在计算机或处理器上执行时，执行上述方法的一些或全部动作。

本发明的实施例的优点是在不需要任何附加致动器的情况下、而是使用已经安装的制动***20来实现转向功能。通过使用该***，可实现对车辆的横向运动的控制，而无需对现有或新车进行大的改装。甚至可使用新功能对较旧的车辆架构进行改装而不产生高成本。

由于当前的车辆不具有可支持新功能的主动转向***，因此可在这些商用车辆中容易地实现本发明的实施例，而无需进行大的修改。

根据本发明，不同制动力矩(非对称制动)的施加被延迟到不需要加速的时间点，而是期望的减速可用于横向干预。

另外，实施例不是使用SBB功能作为备用解决方案或作为紧急干预，而是作为常规操作模式。例如，SBB功能可仅短时间干预一次以将车辆推回其车道的车辆而防止车道偏离。根据实施例，SBB干预在车辆加速期间被限制到最小，而仅在需要车辆减速时才控制横向运动。例如，可在没有主动转向致动器的情况下实现交通拥堵辅助。该功能仅在低速情况和起停情况下有效，其中，车辆总是需要加速和减速，且如果可能的话，SBB仅可在减速期间使用。通过该解决方案，衬片磨损和额外的燃料消耗可忽略不计。

说明书和附图仅说明了本公开的原理。因此，应当理解，本领域技术人员将能够设计出各种布置，这些布置虽然未在本文中明确描述或示出，但体现了本公开的原理且包括在其范围内。

此外，尽管每个实施例可独立地作为单独的示例，但是应当注意，在其他实施例中，可不同地组合所限定的特征，即，在一个实施例中描述的特定特征也可在其他实施例中实现。这些组合由本文的公开内容涵盖，除非声明特定组合不是期望的。

附图标记列表

10 车辆

11，12 向右/向左运动

20 制动***

21，22 非对称的制动信号

30 转向***

31 转向致动器信号

100 转向控制***

110 传感器单元

112 转向信号

113 主转向信号

115 制动指示信号/转向需求

120 控制模块

200 车道

300 交通拥堵辅助单元

310 雷达传感器

320 摄像机

301，302，...交通拥堵辅助单元的控制信号

401 发动机

402 制动***致动器

403 配属于SBB功能的制动***致动器

Claims (11)

1.一种用于商用车辆(10)的转向控制***(100)，所述商用车辆(10)包括制动***(20)，所述制动***(20)配置成能够：基于转向需求，非对称地制动车辆(10)的侧车轮，以基于所产生的横摆力矩使车辆(10)转向，所述转向控制***(100)的特征在于包括：

-传感器单元(110)，其用于检测车辆的制动请求或减速且用于检测横向偏移，且基于该检测，产生制动指示信号(115)和转向需求；

-控制模块(120)，其配置成能够接收制动指示信号(115)和转向需求，以及

如果转向需求低于预定阈值，则如果制动指示信号(115)再指示制动请求，就产生转向信号(112)，

以及

如果转向需求超过预定阈值，则即使制动指示信号(115)不存在或指示没有制动请求，也产生转向信号(112)，以及

将转向信号(112)提供给制动***(20)，以非对称地制动车辆(10)，从而使车辆转向。

2.根据权利要求1所述的转向控制***(100)，其中，传感器单元(110)包括至少一个传感器(310，320)，以检测车辆(10)与车道(200)的未对正作为横向偏移，

其特征在于，

控制模块(120)配置成能够：接收来自所述至少一个传感器(310，320)的指示未对正的传感器信号作为转向需求，且产生转向信号(112)以校正未对正并且进一步沿着车道(200)行驶。

3.根据权利要求1或2所述的转向控制***(100)，所述商用车辆(10)包括转向***(30)，以通过控制转向车轮的转向角响应于主转向信号(113)使车轮转向，

其特征在于：

-控制模块(120)包括选择模块，所述选择模块配置成能够选择第一转向模式或第二转向模式，其中，在第一转向模式中，通过控制转向角来使车辆(10)转向，且在第二转向模式中，通过控制用于至少一个车轮的制动信号(21，22)来使车辆(10)转向，

其中，控制模块还配置成：如果选择第一转向模式，则产生主转向信号(113)；如果选择第二转向模式，则产生转向信号(112)。

4.根据权利要求3所述的转向控制***(100)，

其特征在于，

选择模块包括用于商用车辆(10)的驾驶员的界面，以使驾驶员能够响应于与界面的交互来选择第一转向模式或第二转向模式。

5.根据前述权利要求中任一项所述的转向控制***(100)，其中，所述商用车辆(10)包括交通拥堵辅助单元(300)，以在交通拥堵辅助模式下操作车辆(10)，

其特征在于，

控制模块(120)配置成能够：在交通拥堵辅助模式下基于转向信号(112)使车辆转向。

6.根据前述权利要求中任一项所述的转向控制***(100)，其中，车辆包括用于检测车道和相邻车道的至少一个车道传感器，

其特征在于，

控制模块(120)配置成能够：接收来自车道传感器的传感器信号并产生转向信号(112)，以自动地将车道变换到相邻车道。

7.根据前述权利要求中任一项所述的转向控制***(100)，其中，车辆(10)包括至少一个用于检测前方车辆的物体传感器，

其特征在于，

控制模块(120)配置成能够：接收来自物体传感器的传感器信号并产生转向信号(112)，以跟随前方车辆。

8.一种车辆(10)，

其特征在于，

制动***(20)配置成能够：基于转向需求，非对称地制动车辆(10)的侧车轮，以基于所产生的横摆力矩来使车辆(10)转向；和

根据前述权利要求中任一项所述的转向控制***(100)。

9.根据权利要求8所述的车辆(10)，

其特征在于，

所述车辆(10)是具有转向***(30)的商用车辆，该转向***具有正的擦刮半径，以通过非对称制动放大转向操作，其中，所述转向***(30)包括转向柱，该转向柱在第一转向模式中在转向期间转动。

10.一种控制商用车辆(10)的转向的方法，所述商用车辆(10)包括制动***(20)，所述制动***(20)配置成能够：非对称地制动车辆(10)的侧车轮，以基于所产生的横摆力矩使车辆(10)转向，该方法

特征在于，

-接收(S110)指示车辆(10)的制动请求或减速和横向偏移的传感器信号；

-基于接收的传感器信号，生成(S120)制动指示信号(115)和转向需求；

-如果转向需求低于预定阈值，则如果制动指示信号(115)再指示制动请求，就产生(S130)转向信号(112)，以及

-如果转向需求超过预定阈值，则即使制动指示信号(115)不存在或指示没有制动请求，也产生(S130)转向信号(112)；以及

-将转向信号(112)提供(S140)给制动***(20)，以制动车辆(10)的至少一个侧车轮。

11.一种计算机程序，具有用于在计算机或处理器上执行计算机程序时执行根据权利要求10所述的方法的程序代码。