CN111152833A - 自动迭加补偿的主动转向控制***及方法 - Google Patents

自动迭加补偿的主动转向控制***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明是一种自动迭加补偿的主动转向控制***及方法，该***包含有一处理单元，且于接收一主动式驾驶辅助装置产生的转向辅助信号后，产生一目标力矩信号，并于接收一扭力感测器产生的驾驶者力矩信号后，迭加目标力矩信号及驾驶者力矩信号，以产生一转向力矩信号，并根据转向力矩信号执行一辅助逻辑运算。由于辅助逻辑运算是同时根据转向辅助信号以及驾驶者力矩信号来运算的，如此一来，该自动迭加补偿的主动转向控制***所提供的辅助转向效果将不会直接抵抗到驾驶者控制方向盘的方式，让驾驶者能更轻松地且稳定地控制车体。

Description

自动迭加补偿的主动转向控制***及方法
技术领域
本发明涉及一种控制***及方法，尤指一种自动迭加补偿的主动转向控制***及方法。
背景技术
现有的车辆已逐渐开始配备越来越多的辅助驾驶***，用于辅助驾驶者行驶车辆，降低驾驶者的负担，让驾驶者能轻松且安全的行驶车辆。而在辅助驾驶***中，目前主要是以防止碰撞为主的先进驾驶辅助***(ADAS)最受瞩目，且国际各大车厂与车电***厂均大量投入资源与人力来发展先进驾驶辅助***的关键技术与模组。
在先进驾驶辅助***包含有适应巡航控制(Adaptive Cruise Control,ACC)、车道偏移警示(LDWS)、盲点侦测***(Blind Spot Detection,BSD)、夜视***(Night VisionSystem,NVS)、停车辅助***(Park Assist System,PAS)、车道跟随***(Lane FollowingSystem,LFS)、车道维持***(Lane Keeping System,LKS)等各种功能。这些功能当中大多涉及主动转向的需求，当先进驾驶辅助***判断目前车辆行驶的状态有碰撞危险时，先进驾驶辅助***便会提供主动转向的功能来防止碰撞。
然而，车辆的行驶的过程中，原则上都是由驾驶者来掌握方向盘，来控制车辆的行驶方向。但当先进驾驶辅助***提供主动转向的功能时，会影响到驾驶者的驾驶行为，例如先进驾驶辅助***的主动转向功能可能会调整方向盘的旋转角度，驾驶者在掌握方向盘的时候便可能因为先进驾驶辅助***的主动转向功能而导致旋转方向盘的时候突然增加助力或突然减少助力。如此一来，突发性的主动转向将有可能会使驾驶者受到惊吓，进而导致车辆失控等更危险的状况。
发明内容
有鉴于现有的先进驾驶辅助***在提供主动转向功能时，可能会使驾驶者受到惊吓，导致车辆失控产生危险的缺点，本发明提供一种自动迭加补偿的主动转向控制***及方法，让驾驶者在主动转向功能运作的同时能够轻松地且稳定地控制车辆，避免车辆失控的危险。
该自动迭加补偿的主动转向控制***包含有：
一主动式驾驶辅助装置，产生一转向辅助信号；
一扭力感测器，产生一驾驶者力矩信号；
一处理单元，电连接该主动式驾驶辅助装置及该扭力感测器，且当该处理单元接收该转向辅助信号后，该处理单元根据该转向辅助信号产生一目标力矩信号；其中该处理单元进一步接收该驾驶者力矩信号，并迭加该目标力矩信号及该驾驶者力矩信号，以产生一转向力矩信号，且该处理单元根据该转向力矩信号执行一辅助逻辑运算；
一***动态补偿器，电连接该处理单元，且接收该处理单元的辅助逻辑运算的一运算结果，并补偿该运算结果；
一电动马达，电连接该***动态补偿器；其中该***动态补偿器根据补偿后的该运算结果控制该电动马达的一驱动电流。
该自动迭加补偿的主动转向控制方法系由该主动转向***的处理单元所执行，且包含有以下步骤：
接收一转向辅助信号；
根据该转向辅助信号产生一目标力矩信号；
接收一驾驶者力矩信号；
迭加该目标力矩信号及该驾驶者力矩信号，以产生一转向力矩信号；
根据该转向力矩信号执行一辅助逻辑运算；
输出该辅助逻辑运算的一运算结果至一***动态补偿器。
本发明藉由该主动式驾驶辅助装置产生的转向辅助信号来启动主动转向功能，且当该处理单元接收到该转向辅助信号时，并非是直接根据该转向辅助信号来控制该电动马达，而是先通过迭加该目标力矩信号及该驾驶者力矩信号，让主动转向***的预定转动力矩与目前驾驶者所施的力矩相迭加，并于迭加后，再进行该辅助逻辑运算。最后，该处理单元便将该辅助逻辑运算的运算结果传送给该***动态补偿器进行补偿后，再产生该驱动电流使该电动马达进行辅助转向控制。
由于该电动马达的驱动电流是根据经过辅助逻辑运算过的结果来产生的，且该辅助逻辑运算是同时根据主动式辅助驾驶装置产生的转向辅助信号以及对应驾驶者转动方向盘产生的驾驶者力矩信号来运算的，如此一来，本发明所提供的辅助转向效果将不会直接抵抗到驾驶者控制方向盘的方式，让驾驶者能更轻松地且稳定地控制车体。
附图说明
图1是本发明自动迭加补偿的主动转向控制***的第一较佳实施例的方块示意图。
图2是本发明自动迭加补偿的主动转向控制方法的第一较佳实施例的流程示意图。
图3及图4是本发明自动迭加补偿的主动转向控制***的***动态补偿器的频率响应图。
图5是本发明自动迭加补偿的主动转向控制***的第二较佳实施例的方块示意图。
图6A及图6B是本发明自动迭加补偿的主动转向控制方法的第二较佳实施例的流程示意图。
具体实施方式
以下配合图式及本发明的较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。
请参阅图1所示，本发明是一种自动迭加补偿的主动转向控制***及方法，该自动迭加补偿的主动转向控制***10的一第一较佳实施例包含有一主动式驾驶辅助装置11、一扭力感测器12、一处理单元13、一***动态补偿器14、一电动马达15。
该主动式驾驶辅助装置11是用于感测目前车体的行驶状态，并在需要提供主动转向需求时，产生一转向辅助信号。举例来说，该主动式驾驶辅助装置11是一先进驾驶辅助***(Advanced Driver Assistance Systems；ADAS)，用于根据多种感测器来感测目前车体四周的环境状况，并根据感测到的结果进行资料处理，并产生对应的辅助信号提供给驾驶者作为操控车体的参考或是直接对车体进行辅助控制，避免发生危险。在本较佳实施例中，该主动式驾驶辅助装置11能通过雷达或是影像感测器来感测目前车体四周的环境状况，当有需要提供主动转向需求时，例如附近有障碍物、或是车体行驶偏离车道时，该主动式驾驶辅助装置11便能够产生该转向辅助信号。
该扭力感测器12则是用于连接该车体的一方向盘20，用于感测目前驾驶者控制该方向盘20时所施加的力矩，并对应产生一驾驶者力矩信号。
该处理单元13电连接该主动式驾驶辅助装置11及该扭力感测器12，且当该处理单元13接收该主动式驾驶辅助装置11产生的转向辅助信号后，该处理单元13根据该转向辅助信号产生一目标力矩信号。且该处理单元13进一步接收该扭力感测器12产生的该驾驶者力矩信号，并迭加该目标力矩信号及该驾驶者力矩信号，以产生一转向力矩信号。接着，该处理单元13根据该转向力矩信号执行一辅助逻辑运算。
该***动态补偿器14电连接该处理单元13，且接收该处理单元13的执行该辅助逻辑运算而产生的一运算结果，并补偿该运算结果。
该电动马达15电连接该***动态补偿器14，且该***动态补偿器14根据补偿后的该运算结果控制该电动马达15的一驱动电流，藉此驱动该电动马达15运转，提供辅助力矩至该车体的一传动单元30，以提供驾驶者辅助转动该车体的车轮40的力量，让驾驶者能轻松地转动该车轮40，改变该车体的行径方向。
进一步而言，请参阅图2所示，该自动迭加补偿的主动转向控制方法的一第一较佳实施例是由该主动转向***的处理单元13所执行的，且包含有以下步骤：
接收一转向辅助信号(S201)；
根据该转向辅助信号产生一目标力矩信号(S202)；
接收一驾驶者力矩信号(S203)；
迭加该目标力矩信号及该驾驶者力矩信号，以产生一转向力矩信号(S204)；
根据该转向力矩信号执行一辅助逻辑运算(S205)；
输出该辅助逻辑运算的一运算结果至一***动态补偿器(S206)。
在本较佳实施例中，该处理单元13是一电动辅助转向(Electric PowerSteering；EPS)***中的处理单元。而该电动辅助转向***是一种通过电动马达15调整该传动单元30的辅助力以辅助驾驶者控制该车40的转向，让驾驶者能够轻松地且稳定地操控该方向盘20。一般来说，该车体在低速行驶的状况下，该电动辅助转向***会提供较大的辅助扭力，让驾驶者能够轻松地转动该方向盘40。但是当该车体在高速行驶的状况下，该电动辅助转向***便需要减少辅助扭力，避免高速行驶时该方向盘40过轻，驾驶者容易觉的车体不受控制而发生危险。
综上所述，本发明藉由该主动式驾驶辅助装置11产生的转向辅助信号来启动主动转向功能，且当该处理单元13接收到该转向辅助信号时，并非是直接根据该转向辅助信号来控制该电动马达，而是先通过迭加该目标力矩信号及该驾驶者力矩信号，让主动转向功能预计转动力矩与目前驾驶者所施的力矩相迭加，并于迭加后，再进行该辅助逻辑运算。最后，该处理单元13将该辅助逻辑运算的运算结果传送给该***动态补偿器14进行补偿后，再产生该驱动电流使该电动马达15进行辅助转向控制。
此外，由于本发明的该处理单元13的辅助逻辑运算是根据该电动辅助转向***所设计的，且该辅助逻辑运算是同时根据主动式辅助驾驶装置产生的转向辅助信号以及对应驾驶者转动方向盘产生的驾驶者力矩信号来运算的。如此一来，本发明所提供的辅助转向效果将不会直接抵抗到驾驶者控制方向盘的方式，让驾驶者能更轻松地且稳定地控制车体。
进一步而言，该***动态补偿器14的频率响应图如图3及图4所示，且该***动态补偿器14系根据以下公式进行补偿：
Figure BDA0001858251560000051
其中An及Bn是针对不同车体进行的调整参数，藉此使***更强健稳定。
此外，请参阅图5所示，该自动迭加补偿的主动转向控制***10的一第二较佳实施例架构与上述的第一较佳实施例相同，且进一步包含有一角度感测器16、一车体信息感测单元17及一角度控制单元18。
该角度感测器16是用于感测该方向盘20的旋转角度，并据以产生一角度信号。该车体信息感测单元17是用于感测该车体，并根据该车体的状态产生一侧向位移信息。该角度控制单元18是电连接至该***动态补偿器14，用于通过该***动态补偿器14，由该电动马达15以及该传动单元30控制该方向盘20的旋转角度。
该处理单元13进一步电连接该角度感测器16、该车体信息感测单元17及该角度控制单元18。
当该处理单元13接收到该转向辅助信号时，该处理单元13先根据该辅助转向信号通过该角度控制单元18控制该方向盘20的旋转角度至一目标角度，且根据该车体信息感测单元17产生的侧向位移信息判断车体的侧向位移是否到达一目标位移。
而当该车体的侧向位移未到达该目标位移时，该处理单元13根据该侧向位移与该目标位移的差值，调整该辅助转向信号，并重新根据该辅助转向信号通过该角度控制单元18控制该方向盘20的旋转角度。
当该车体的侧向位移到达该目标位移时，该处理单元13进一步根据该扭力感测器12产生的驾驶者力矩信号判断目前是否为一驾驶者转向状态。举例来说，当该扭力感测器12感测到现在该方向盘20有被施力而转动时，代表目前驾驶者正在操控该方向盘20进行转向，此时即为该驾驶者转向状态。
当目前为驾驶者转向状态时，该处理单元13接收该角度感测器16感测该方向盘20的目前旋转角度而产生的目前角度信号，并根据该目前角度信号计算该目前角度与该目标角度的误差角度，且该处理单元13进一步根据该误差角度产生该目标力矩信号。
而当目前非为驾驶者转向状态时，该处理单元13重新接收该转向辅助信号。
进一步而言，请参阅图6A及图6B所示，该自动迭加补偿的主动转向控制方法的一第二较佳实施例与该自动迭加补偿的主动转向控制方法的第一较佳实施例的步骤相同，但在根据该转向辅助信号产生该目标力矩信号(S202)的步骤中，还包含有以下子步骤：
根据该辅助转向信号通过一角度控制单元控制一方向盘的旋转角度至一目标角度(S2021)；
根据一车体信息感测单元产生的一侧向位移信息判断车体的侧向位移是否到达一目标位移(S022)；
当该车体的侧向位移到达该目标位移时，根据一扭力感测器产生的一驾驶者力矩信号判断目前是否为一驾驶者转向状态(S2023)；
当目前为该驾驶者转向状态时，接收该角度感测器感测该方向盘的目前旋转角度而产生的目前角度信号(S2024)；
根据该目前角度信号计算该目前角度与该目标角度的误差角度(S2025)；
根据该误差角度产生该目标力矩信号(S2026)；
当该车体的侧向位移未到达该目标位移时，根据该侧向位移与该目标位移的差值，调整该辅助转向信号(S2027)；并重新根据该辅助转向信号通过该角度控制单元控制该方向盘的旋转角度(S2021)；
当目前非为驾驶者转向状态时，重新接收该转向辅助信号(S201)。
一般而言，当该方向盘20的旋转角度为该目标角度时，该车体的侧向位移应等同该目标位移。但是车体在行驶的过程中，会因为道路状况、车体载人状况、或是车体的悬吊***状况而有不同侧向位移，导致虽然该方向盘20的旋转角度为该目标角度时，但该车体的侧向位移会不等同于该目标位移。因此该处理单元13便会根据该车体信息感测单元17产生的侧向位移信息判断车体的侧向位移是否到达该目标位移。且该处理单元13于该车体的侧向位移未到达该目标位移时，该处理单元13根据该侧向位移与该目标位移的差值，不断地调整该辅助转向信号，并根据调整后的辅助转向信号转动该方向盘20的旋转角度，用于提供方向盘20旋转角度的修正，直到该车体的侧向位移到达该目标位移为止。
此外，该处理单元13还根据该扭力感测器12产生的驾驶者力矩信号判断目前是否为该驾驶者转向状态。当在该驾驶者转向状态时，该处理单元13才进一步执行后续的辅助逻辑运算。而当不在该驾驶者转向状态时，则可跳过后续的辅助逻辑运算，藉此减少该处理单元13的运算负担，提高该处理单元13的效率。
在本较佳实施例中，该误差角度与目标力矩信号之间的换算是根据通过实验所建立的对应表，通过查表而得的。
此外，在其他较佳实施例中，该车体的侧向位移是根据车体侧向运动状态空间方程式计算的，该车体侧向运动状态空间方程式如下所示：
Figure BDA0001858251560000071
当中横摆率(r)与前轮转角(δf)的关系式如下所示：
Figure BDA0001858251560000072
vch代表车速、vx代表纵向车速、vy代表侧向车速、Cαf代表前轮转向刚性、Cαr代表后轮转向刚性、m代表车体质量、L代表车体长度、a代表前轴至重心长度、b代表后轴至重心长度、Iz代表转动惯量、y代表车体侧向位移、ψ代表偏航角、r代表横摆率
Figure BDA0001858251560000073
δf代表前轮转角。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种自动迭加补偿的主动转向控制***，其特征在于，包含有：
一主动式驾驶辅助装置，产生一转向辅助信号；
一扭力感测器，产生一驾驶者力矩信号；
一处理单元，电连接该主动式驾驶辅助装置及该扭力感测器，且当该处理单元接收该转向辅助信号后，该处理单元根据该转向辅助信号产生一目标力矩信号；其中该处理单元进一步接收该驾驶者力矩信号，并迭加该目标力矩信号及该驾驶者力矩信号，以产生一转向力矩信号，且该处理单元根据该转向力矩信号执行一辅助逻辑运算；
一***动态补偿器，电连接该处理单元，且接收该处理单元的辅助逻辑运算的一运算结果，并补偿该运算结果；
一电动马达，电连接该***动态补偿器；其中该***动态补偿器根据补偿后的该运算结果控制该电动马达的一驱动电流。
2.如权利要求1所述的自动迭加补偿的主动转向控制***，其特征在于，进一步包含有：
一角度感测器，感测一方向盘的旋转角度，并产生一角度信号，且电连接该处理单元；
一车体信息感测单元，感测一车体，并产生一侧向位移信息，且电连接该处理单元；
一角度控制单元，电连接至该***动态补偿器，以通过该***动态补偿器控制该方向盘的旋转角度，且电连接该处理单元；
其中当该处理单元接收到该转向辅助信号时，该处理单元先根据该辅助转向信号通过该角度控制单元控制该方向盘的旋转角度至一目标角度，且根据该车体信息感测单元产生的侧向位移信息判断车体的侧向位移是否到达一目标位移；
其中当该车体的侧向位移到达该目标位移时，该处理单元进一步根据该扭力感测器产生的驾驶者力矩信号判断目前是否为一驾驶者转向状态；
当目前为驾驶者转向状态时，该处理单元接收该角度感测器感测该方向盘的目前旋转角度而产生的目前角度信号，并根据该目前角度信号计算该目前角度与该目标角度的误差角度，且该处理单元进一步根据该误差角度产生该目标力矩信号。
3.如权利要求2所述的自动迭加补偿的主动转向控制***，其特征在于，当该车体的侧向位移未到达该目标位移时，该处理单元根据该侧向位移与该目标位移的差值，调整该辅助转向信号，并重新根据该辅助转向信号通过该角度控制单元控制该方向盘的旋转角度。
4.如权利要求2所述的自动迭加补偿的主动转向控制***，其特征在于，当目前非为驾驶者转向状态时，该处理单元重新接收该转向辅助信号。
5.一种自动迭加补偿的主动转向控制方法，其特征在于，包含有以下步骤：
接收一转向辅助信号；
根据该转向辅助信号产生一目标力矩信号；
接收一驾驶者力矩信号；
迭加该目标力矩信号及该驾驶者力矩信号，以产生一转向力矩信号；
根据该转向力矩信号执行一辅助逻辑运算；
输出该辅助逻辑运算的一运算结果至一***动态补偿器。
6.如权利要求5所述的自动迭加补偿的主动转向控制方法，其特征在于，在根据该转向辅助信号产生该目标力矩信号的步骤中，进一步包含有以下子步骤：
根据该辅助转向信号通过一角度控制单元控制一方向盘的旋转角度至一目标角度；
根据一车体信息感测单元产生的一侧向位移信息判断车体的侧向位移是否到达一目标位移；
当该车体的侧向位移到达该目标位移时，根据一扭力感测器产生的一驾驶者力矩信号判断目前是否为一驾驶者转向状态；
当目前为该驾驶者转向状态时，接收该角度感测器感测该方向盘的目前旋转角度而产生的目前角度信号；
根据该目前角度信号计算该目前角度与该目标角度的误差角度；
根据该误差角度产生该目标力矩信号。
7.如权利要求6所述的自动迭加补偿的主动转向控制方法，其特征在于，当该车体的侧向位移未到达该目标位移时，根据该侧向位移与该目标位移的差值，调整该辅助转向信号；
重新根据该辅助转向信号通过该角度控制单元控制该方向盘的旋转角度。
8.如权利要求6所述的自动迭加补偿的主动转向控制方法，其特征在于，当目前非为驾驶者转向状态时，重新接收该转向辅助信号。
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