在自主制動過程中控制車輛路徑的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明總體上涉及自動車輛控制系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及在車輛的包括滑動 和滑行情形的自主制動過程中保持車輛的預(yù)期路徑的轉(zhuǎn)向和制動控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 需要這樣的方法，即，確定車輛行進(jìn)的預(yù)期路徑并自動地提供轉(zhuǎn)向和制動控制，從 而在制動操縱過程中通過將道路路徑和駕駛員的預(yù)期路徑與自主制動的需要相結(jié)合來將 車輛保持在預(yù)期路徑上。在此公開的方法的結(jié)果使在制動操縱過程中的速率減小最大化， 同時使車輛保持在期望的路徑上。
[0003] 電子穩(wěn)定性控制（ESC)是用于被設(shè)計為尤其在駕駛員可能失去對機動車輛的控 制的極限時改善機動車輛的操作的系統(tǒng)的通用術(shù)語。參見例如汽車工程師學(xué)會（SAE)的 "Automotive Stability Enhancement Systems"文件，干丨』發(fā) J2564( 12/2000,6/2004)。ESC 經(jīng)由橫向加速度、旋轉(zhuǎn)(偏航）和各車輪速度將駕駛員的預(yù)期轉(zhuǎn)向方向和制動輸入與機動車 輛的響應(yīng)進(jìn)行比較，然后根據(jù)需要來制動各前輪或后輪和/或減小過度的發(fā)動機功率以幫 助糾正轉(zhuǎn)向不足或轉(zhuǎn)向過度。ESC還結(jié)合全速牽引控制，全速牽引控制感測在加速度下的驅(qū) 動輪滑移，并單獨地制動（多個）滑移輪，和/或減小過度的發(fā)動機功率，直到從滑移情形重 獲控制為止。ESC不能超馳汽車的物理極限。幫助駕駛員保持控制是一種手段。ESC將防 鎖制動、牽引控制和偏航控制(偏航是圍繞豎直軸線的旋轉(zhuǎn)）進(jìn)行組合。
[0004] ESC系統(tǒng)使用若干傳感器以確定駕駛員想要機動車輛所處的狀態(tài)（即，駕駛員指 令)。其它傳感器指示機動車輛的實際狀態(tài)（即，機動車輛響應(yīng))。ESC控制算法將狀態(tài)和決 定兩者進(jìn)行比較，當(dāng)需要時，調(diào)節(jié)機動車輛的動態(tài)狀態(tài)。用于ESC的傳感器必須時刻發(fā)送數(shù) 據(jù)以盡可能快地檢測可能的缺陷。它們必須抵抗可能形式的干擾(雨、道路上的坑洼等)。最 重要的傳感器是：1)轉(zhuǎn)向輪傳感器，用于通常基于各向異性磁阻(AMR)元件來確定駕駛員 想要采取的轉(zhuǎn)向角度；2)橫向加速度傳感器，用于測量機動車輛的橫向加速度；3)偏航傳 感器，用于測量機動車輛的偏航角度(旋轉(zhuǎn))，其可以由ESC與來自轉(zhuǎn)向輪傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行 比較以采取調(diào)節(jié)動作；和4)用于測量車輪速度的車輪速度傳感器。
[0005] ESC使用例如液壓調(diào)制器來確保每個車輪接收到正確的制動力。類似的調(diào)制器與 防鎖制動系統(tǒng)（ABS)-起使用。ABS僅需要在制動過程中減小壓力。在特定情況下，ESC另 外需要增大制動壓力。
[0006] ESC系統(tǒng)的核心是電子控制單元（E⑶）或電子控制模塊（ECM) (即，機動車輛控制 器或微處理器)。各種各樣的控制技術(shù)嵌入在ECU中，通常，相同的ECU同時用于各種各樣 的系統(tǒng)（ABS、牽引控制、氣候控制等)。期望的機動車輛狀態(tài)基于轉(zhuǎn)向輪角度、其變化率和車 輪速度來確定。同時，偏航傳感器測量實際狀態(tài)?？刂破饔嬎阌糜诿總€車輪的所需制動或 加速力并引導(dǎo)例如液壓制動調(diào)制器的閥的致動。
[0007] 利用電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的機動車輛需要確定駕駛員所預(yù)期的機動車輛行為 (即，預(yù)期的機動車輛路徑或蹤跡）的一些手段。在通用汽車（GM)的StabiliTrak?系統(tǒng)中， 這些手段通過駕駛員指令解釋器來實現(xiàn)，如在第5, 941，919號美國專利（1999年8月24日 授予）中所描述的，通過引用將其全部并入本文。
[0008] 現(xiàn)在參照圖1，示出了在第5, 941，919號美國專利中所描述的示例性現(xiàn)有技術(shù)的 控制結(jié)構(gòu)?？刂破?0包括從各種車輛傳感器14接收各種系統(tǒng)輸入的指令解釋器12。指令 解釋器12響應(yīng)于各種系統(tǒng)輸入和存儲在控制器10的非易失性存儲器中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)16來 產(chǎn)生期望的偏航率指令。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)16具有與線性模式的車輛操作對應(yīng)的數(shù)據(jù)子集18和與 非線性模式(例如，滑行或滑動）的車輛操作對應(yīng)的數(shù)據(jù)子集20。
[0009] 當(dāng)車輛操作處于線性模式時，指令解釋器12使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)子集18向被設(shè)計為保 持車輛的線性響應(yīng)的控制塊22提供指令。例如，當(dāng)根據(jù)此系統(tǒng)的控制用于控制車輪制動器 以影響車輛偏航控制時，由塊12提供的指令在車輛處于線性模式的情況下不修改車輪制 動操作。當(dāng)控制用于控制車輛可變力懸掛系統(tǒng)時，提供懸掛控制來保持當(dāng)前駕駛狀況，并且 不引起轉(zhuǎn)向不足或轉(zhuǎn)向過度的變化。
[0010] 當(dāng)車輛操作處于非線性區(qū)域時，指令解釋器12使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)子集20響應(yīng)于車輛 轉(zhuǎn)向輪輸入向控制塊22提供指令，以線性地指令偏航率。塊22使用在塊12產(chǎn)生的指令控 制由塊24表示的一個或多個車輛底盤系統(tǒng)例如可控制的懸掛致動器和/或由塊26表示的 制動器，以使實際的車輛偏航與車輛轉(zhuǎn)向輪角度呈線性關(guān)系。因此，即使當(dāng)車輛正在處于其 非線性性能區(qū)域時，該控制也相對于轉(zhuǎn)向輪輸入保持車輛線性的偏航響應(yīng)。
[0011] 另外，碰撞準(zhǔn)備系統(tǒng)（CPS)在本領(lǐng)域中是已知的，并由下述文獻(xiàn)例示出：第 7, 280, 902號美國專利，其公開了機動車輛減速控制裝置；第7, 035, 735號美國專利，其公 開了用于自動地觸發(fā)機動車輛的減速的方法和設(shè)備；以及第2004/0254729號美國專利申 請公布，其公開了用于機動車輛的潛在碰撞嚴(yán)重性的預(yù)碰撞評估。
[0012] 在2000年7月4日授予的第6, 084, 508號美國專利，通過引用將此專利的公開內(nèi) 容并入本文。第6, 084, 508號美國專利公開了在特定情況下提供自主制動的碰撞準(zhǔn)備系 統(tǒng)。用于車輛的緊急制動的方法和布置包括：車輛上的檢測系統(tǒng)，其檢測在車輛的運動方向 上或附近的障礙并產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)據(jù)；車輛上的傳感器，其產(chǎn)生表示車輛狀況的特性參數(shù)的 數(shù)據(jù)；以及評估單元，其根據(jù)關(guān)于障礙的數(shù)據(jù)和車輛狀況的參數(shù)來確定用于控制車輛的運 動的目標(biāo)值，并且僅基于確定出車輛與障礙的即將發(fā)生的碰撞通過經(jīng)由轉(zhuǎn)向或制動而對車 輛的任何動作不再可避免，觸發(fā)用于使車輛快速減速的自主緊急制動。
[0013] 如在專利8, 126,626中所描述的，在由碰撞準(zhǔn)備系統(tǒng)（CPS)的致動引起的自主制 動事件過程中，監(jiān)測駕駛員預(yù)期的行進(jìn)路徑和實際機動車輛行進(jìn)路徑。在車輛背離駕駛員 預(yù)期的機動車輛行進(jìn)路徑的情況下，減輕制動，從而力圖遵循駕駛員所預(yù)期的機動車輛行 進(jìn)路徑。然而，先前的設(shè)計是嚴(yán)格地反應(yīng)性的。在2012年2月28日授予了專利8, 126, 626， 并將其全部并入本文。
[0014] 來自機動車輛的各種傳感器14和其它數(shù)據(jù)源的輸入被提供到穩(wěn)定性控制器10。 穩(wěn)定性控制器10包括指令解釋器12。穩(wěn)定性控制器10利用指令解釋器12和控制指令塊 22以根據(jù)第5, 941，919號和第8, 126, 626號美國專利描述的方式控制制動系統(tǒng)26的操作。
[0015] CPS制動調(diào)節(jié)控制器224經(jīng)由數(shù)據(jù)線226向其提供均可從指令解釋器12獲得的駕 駛員制動請求、偏航率和/或提供實際機動車輛行進(jìn)路徑信息的其它數(shù)據(jù)以及轉(zhuǎn)向輪位置 和/或提供駕駛員預(yù)期的機動車輛行進(jìn)路徑信息的其它數(shù)據(jù)(但是這種布置是示例性的， 并非意圖是限制性的)，CPS制動調(diào)節(jié)控制器224經(jīng)由數(shù)據(jù)線228還可獲得指示自主制動狀 態(tài)和CPS的制動請求的CPS 210的激勵狀態(tài)。在駕駛員預(yù)期的機動車輛行進(jìn)路徑與實際機 動車輛行進(jìn)路徑相比之間存在檢測的差異(實際上，至少預(yù)定的小的差異）的情況下，CPS制 動調(diào)節(jié)控制器224經(jīng)由數(shù)據(jù)線230將制動減小信號發(fā)送到制動系統(tǒng)26,其中，優(yōu)選地，駕駛 員制動請求不超過CPS制動請求。
[0016] 然而，該控制動作僅尋求通過減小碰撞準(zhǔn)備系統(tǒng)制動來糾正路徑。通過制動系統(tǒng) (碰撞準(zhǔn)備系統(tǒng)的目標(biāo)）的速率減小的量在保持預(yù)期的路徑的代價下被減小。因此，在本領(lǐng) 域中所需要的是在自主制動事件過程中監(jiān)測與駕駛員預(yù)期的機動車輛行進(jìn)路徑相關(guān)的實 際機動車輛行進(jìn)路徑并具有通過產(chǎn)生糾正的偏航力矩使二者之間的差最小化的能力的機 動車輛行進(jìn)路徑控制。此外，根據(jù)結(jié)合附圖進(jìn)行的后續(xù)詳細(xì)描述和所附權(quán)利要求以及前述
技術(shù)領(lǐng)域和【背景技術(shù)】，本發(fā)明的其它期望的特征和特性將變得明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 提供了用于車輛的行進(jìn)路徑控制方法。所述方法包括通過處理器檢測所述車輛的 制動和基于所述車輛的當(dāng)前狀態(tài)計算用于所述車輛的摩擦橢圓的步驟。所述方法還包括： 檢測所述車輛的預(yù)期的行進(jìn)路徑；在所述制動過程中檢測所述機動車輛的實際行進(jìn)路徑； 以及當(dāng)檢測到所述制動時確定是否存在所述實際行進(jìn)路徑在所述預(yù)期的行進(jìn)路徑之外的 路徑誤差。當(dāng)所述實際行進(jìn)路徑在所述預(yù)期的行進(jìn)路徑之外時，計算用于所述車輛的預(yù)期 的摩擦橢圓，確定補償偏航力矩以糾正所述路徑誤差，并基于所述預(yù)期的摩擦橢圓確定最 大加速度。然后基于所述最大可用加速度和所述補償偏航力矩將指令傳輸?shù)剿鲋苿酉到y(tǒng) 和/或轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
[0018] 提供了用于包括兩個或更多個車輪的機動車輛的行進(jìn)路徑控制系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包 括用于車輪的制動系統(tǒng)和與所述制動系統(tǒng)接口的碰撞準(zhǔn)備系統(tǒng)。所述碰撞準(zhǔn)備系統(tǒng)被配置 為：在其激勵過程中響應(yīng)于所述機動車輛的預(yù)確定的行進(jìn)狀況選擇性地執(zhí)行所述機動車輛 的自主制動。所述機動車輛還包括可用于所述碰撞準(zhǔn)備系統(tǒng)制動調(diào)節(jié)控制器的至少一個數(shù) 據(jù)源?？捎糜谒雠鲎矞?zhǔn)備系統(tǒng)制動調(diào)節(jié)控制器的所述至少一個數(shù)據(jù)源包含數(shù)據(jù)，所述數(shù) 據(jù)包括車輛加速度、實際車輛行進(jìn)路徑和駕駛員預(yù)期的車輛行進(jìn)路徑。在操作中，所述碰撞 準(zhǔn)備系統(tǒng)制動調(diào)節(jié)控制器在激勵過程中將所述期望的行進(jìn)路徑與所述實際行進(jìn)路徑進(jìn)行 比較。當(dāng)所述實際行進(jìn)路徑在期望的行進(jìn)路徑之外時，所述碰撞準(zhǔn)備系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制器被配 置為：計算所述車輛的預(yù)期的新的摩擦橢圓；確定補償偏航力矩以糾正路徑誤差；基于所 述預(yù)期的摩擦橢圓確定最大縱向加速度和最大橫向加速度；以及基于所述最大可用加速度 和所述補償偏航力矩將制動指令傳輸?shù)剿鲋苿酉到y(tǒng)。
[0019] 提供