[发明专利]估计转向力矩的方法和装置、用于车辆的横向控制的方法

说明书

估计转向力矩的方法和装置、用于车辆的横向控制的方法。一种用于估计具体用于车辆的横向控制的转向力矩的方法，该方法包括以下步骤：检测关于当前车辆状态和/或当前车辆环境的至少一个信号；基于所述至少一个检测信号，通过转向控制单元来确定期望转向角；基于轮胎动力学模型来估计车辆横向力，以所确定转向角作为输入因子；基于横向动力学模型来估计车辆横向力；基于通过横向动力学模型估计的横向力值来校正通过轮胎动力学模型估计的横向力值；基于校正后的横向力值来估计回正力矩；以及根据所估计的回正力矩来估计转向力矩。

技术领域

本发明涉及用于估计具体用于车辆的横向控制的转向力矩(steering torque)的方法和装置。

背景技术

高级驾驶员辅助系统(ADAS)和自动驾驶概念(诸如全自主或半自主驾驶系统)在不同行驶情形下为驾驶员提供帮助或者允许沿纵向和/或横向方向稳定和/或控制车辆。

关于车辆的横向控制，例如，车道保持辅助系统(LKAS)或用于自主驾驶的自动驾驶仪(auto pilots)是已知的，其可以通过对当前前进方向、检测到的道路曲率以及相对相应车道中心的横向偏移之间的差异进行补偿来主动转动方向盘，以使车辆朝着期望行驶路线移动。转向控制是保持车辆在期望行驶路线上行驶的关键部分。因此，车辆的横向控制需要确定期望转向角，其适合于实现车辆的期望行驶路线。

通过仅确定期望转向角，相应转向系统可以尝试以最大的可能转向力矩达到所述转向角。然而，该转向力矩可能高于针对这种转向力矩的准许或适当限制，其出于安全和/或舒适的理由，例如可以定义为+/-3Nm。当前的高级驾驶员辅助系统(ADAS)以及自主驾驶系统(至少是半自主系统)可能仍然需要驾驶员的手放在方向盘上，以在出现意外行驶情形时进行超驰控制。如果驾驶员必须瞬间施加的力矩水平很高，具体高于3Nm，则驾驶舒适性和/或安全性可能会受到影响。

而且，诸如电动助力转向系统的大多数转向系统可能仅被提供有作为输入信号的力矩。因此仅输入转向角可能是不够的。最后，转向角作为输入因子限制了车辆的操纵性能。为了达到相同的期望转向角，根据相应行驶条件，可能需要不同的力矩值。路面、车辆速度或轮胎特性和状况可影响用于实现特定转向角的所需转向力矩。同时，如果试图以不适当的转向力矩达到期望转向角，则车辆可能失去抓地力。

发明内容

鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种用于以高准确度和很有限的计算工作量来估计转向力矩的方法。而且，提供一种用于估计转向力矩的装置也是本发明的目的。

根据本发明的用于估计转向力矩的方法包括以下步骤：

检测有关当前车辆状态和/或当前车辆环境的至少一个信号；

通过转向控制单元基于所述至少一个检测信号来确定期望转向角；

基于轮胎动力学模型来估计车辆横向力，以所确定的转向角作为输入因子；

基于横向动力学模型来估计车辆横向力；

基于通过所述横向动力学模型估计的横向力值，校正通过所述轮胎动力学模型估计的横向力值；

基于校正的横向力值来估计回正力矩；以及

根据估计的回正力矩来估计转向力矩。

所估计的转向力矩可以用于车辆的横向控制或用于驾驶员辅助，如用于向驾驶员提供警告信号。

检测关于当前车辆状态和/或当前车辆环境的信号的步骤可以通过相应传感器或者通过多个传感器来进行。当前车辆状态(包括车辆位置、方向、速度以及相应变化率)可以由GPS单元和/或惯性测量单元(IMU)检测。车辆环境(诸如静态或动态障碍物或车道标记)可以通过摄像机、雷达、激光雷达(LIDAR)和/或超声波传感器检测。