用于运行车辆的横向稳定系统的方法和控制设备与流程

1.本发明涉及一种用于运行车辆的横向稳定系统的方法以及一种相对应的控制设备。


背景技术：

2.车辆的横向稳定系统可被称为电子稳定程序（esp）。横向稳定系统可以操控（ansteuern）车辆的制动系统和/或车辆的驱动系统，以便在打滑或者侧向滑移时使车辆在横向方向上稳定。在此，制动系统和/或驱动系统被操控为使得，车辆尽可能跟随车辆的转向方向。


技术实现要素：

3.在此背景下，利用在本发明所介绍的方案，介绍了根据独立权利要求所述的一种用于运行车辆的横向稳定系统的方法以及一种相对应的控制设备。在本发明所介绍的方案的有利的扩展方案和改进方案从本说明书中得出，并且在从属权利要求中予以描述。
4.在传统的横向稳定系统中，转向方向、亦即方向盘位置或者通过车辆的辅助系统要求的转向角被用作横向稳定目标。在此，横向稳定目标是如下方向：横向稳定系统试图，使车辆朝所述方向稳定。在此以如下内容为出发点：驾驶员或辅助系统总是将车辆朝正确的方向转向。可是，驾驶员或者辅助系统可能转向过猛，并且这样预先给定强烈偏离车辆的安全方向的方向。例如由于过度反应，驾驶员或辅助系统可能转向到迎面车流，可能朝着障碍物和/或朝着道路边界转向。
5.本发明的优点在本发明所介绍的方案中，除了转向方向外，也使用针对车辆的安全期望方向，以便规定横向稳定目标。本发明的实施形式可以有利的方式防止：横向稳定系统随着它介入到制动系统和/或驱动系统而为使车辆朝不安全的方向运动作贡献。例如，这样如下内容可以被防止：因为转向方向错误地指向那儿，所以车辆因横向稳定系统的介入而离开道路、撞到障碍物或者陷于迎面车流。可以使车辆朝安全的方向稳定。
6.建议了一种用于运行车辆的横向稳定系统的方法，其中车辆的转向方向和车辆的期望方向被读入，其中在使用转向方向和期望方向的情况下，确定针对横向稳定系统的横向稳定目标。
7.此外，本发明的实施形式的构思可以被视为以随后描述的想法和认知为基础。
8.车辆的横向稳定系统可被称为电子稳定程序（esp）。在使用控制指令的情况下，横向稳定系统可以操控车辆的制动系统和/或车辆的驱动系统。横向稳定系统可以集成到制动系统中。横向稳定系统可以通过介入来单个刹住车辆的车轮和/或使车辆的车轮加速，以便围绕车辆的竖直轴线产生进行稳定的偏航力矩。
9.横向稳定目标可以是如下方向：横向稳定系统试图，通过介入来使车辆朝所述方向稳定。横向稳定目标可以说明车辆的所追求的运动方向。例如，横向稳定目标可以是关于
车辆纵向轴线的角度。横向稳定目标同样可以是关于外部坐标系的全局角度。
10.转向方向可以通过车辆的方向盘的方向盘位置来确定，或与所述方向盘位置关联。替选地或者补充地，转向方向可以通过如下当前转向角来确定或与该当前转向角关联：车辆的被转向的车轮参照车辆纵向轴线而占有该当前转向角。同样，转向方向可以通过车辆的辅助系统来预先给定。如果在车辆的方向盘与转向导杆之间不存在直接耦合，则转向方向也可以与方向盘位置无关。转向方向可以是关于车辆纵向轴线的角度。转向方向同样可以是关于外部坐标系的全局角度。
11.期望方向可以通过本地的周围环境条件来预先给定。尤其是，期望方向可以通过道路走向和可能存在的障碍物来预先给定。可以识别出道路走向，并且可以从所识别出的道路走向导出期望方向。期望方向例如可以沿着车道伸展。在使用车辆的环境检测系统的情况下，可以确定道路走向或期望方向。环境检测系统可以具有至少一个用于检测道路走向和障碍物的传感器。环境检测系统可以提供描绘道路走向和障碍物的环境数据。可以通过评估环境数据来识别出道路走向和障碍物。
12.可以从针对车辆的期望轨迹导出期望方向。期望轨迹例如可以通过车辆的轨迹规划器来预先给定。轨迹规划器可以分析环境数据，可以识别出道路走向和障碍物，并且可以沿着道路走向和在障碍物旁边规划期望轨迹。
13.期望轨迹也可以通过车辆的导航系统来预先给定。例如在使用车辆的全球和/或本地位置确定系统的情况下，导航系统可以读入车辆的位置，并且可以依据所寄存的地图信息来确定在该位置处的道路走向。例如，期望轨迹可沿着所寄存的车道伸展。
14.横向稳定目标可以被确定为处在转向方向与期望方向之间。横向稳定目标可以是转向方向和期望方向的平均值。横向稳定目标也可以表示期望方向和转向方向的固定关系。通过确定在转向方向与期望方向之间的横向稳定目标，减少有错误的转向方向的影响。
15.在确定横向稳定目标时，可以根据在转向方向与期望方向之间的偏差来对期望方向加权。偏差越大，就可越强地对期望方向加权。由此，转向方向在小偏差的情况下的影响大于在大偏差的情况下的影响。
16.如果偏差大于偏差公差，则期望方向可被用作横向稳定目标。如果驾驶员例如在慌乱中过分转动方向盘，则使用期望方向作为横向稳定目标可能可以防止离开道路。例如，偏差公差可以是30
°
或者更小。尤其是，偏差公差可以是15
°
或者更小。
17.如果期望方向的置信度值大于阈值，则期望方向可被用于确定横向稳定目标。置信度值可以表达正确识别出期望方向的概率。如果例如用于识别出期望方向的传感器在其性能方面受限，则置信度值可能比在传感器体现全部功率时小。尤其是，可以从轨迹规划器中读出置信度值，所述置信度值可以提供期望轨迹的置信度。例如，阈值可以处在80%或者更大的置信度处。尤其是，该阈值可以处在90%或者更大的置信度处。
18.可以例如用软件或者硬件或者以由软件和硬件构成的混合形式例如在控制设备中实施本方法。
19.此外，在本发明所介绍的方案提出了一种控制设备，该控制设备构造为，以便在相对应的装置中执行、操控或实现在本发明所介绍的方法的变型方案的步骤。
20.控制设备可以是如下电设备：该电设备具有至少一个用于处理信号或者数据的计算单元、至少一个用于存储信号或者数据的存储单元和至少一个用于读入或者输出嵌入到
通信协议中的数据的接口和/或通信接口。计算单元例如可以是信号处理器、所谓的系统asic或者微控制器，用于处理传感器信号并根据传感器信号输出数据信号。存储单元例如可以是闪存存储器、eprom或者磁性存储器元。接口可以构造为用于从传感器读入传感器信号的传感器接口，和/或可以构造为用于向执行元件输出数据信号和/或控制信号的执行元件接口。通信接口可以构造为，无线地和/或有线地读入或者输出数据。接口也可以是软件模块，所述软件模块例如在微控制器上存在于另外的软件模块旁。
21.带有程序代码的计算机程序产品或者计算机程序也是有利的，所述程序代码可存储在如半导体存储器、硬盘存储器或者光学存储器之类的机器可读的载体或者存储介质上，并且尤其是当在计算机或者设备上实施程序产品或者程序时，该程序代码被用于执行、实现和/或操控按照前面所描述的实施形式之一的方法的步骤。
22.要指出的是，在这方面参照不同实施形式描述本发明的可能的特征和优点中的数个。本领域技术人员认识到，可以以适当的方式组合、适配或者互换控制设备和方法的特征，以便得到本发明的其他实施形式。
附图说明
23.随后，参考附上的附图对本发明的实施形式进行描述，其中附图和描述均不应解释为对本发明进行限制。
24.图1示出了根据实施例的具有控制设备的车辆的图示。
25.该图仅为示意性的，并且不是比例正确的。相同的附图标记在该图中标明相同的或者相同作用的特征。
具体实施方式
26.图1示出了根据实施例的具有控制设备102的车辆100的图示。控制设备102与车辆100的横向稳定系统104连接，并构造为，操控横向稳定系统104。为此，控制设备102读入车辆100的转向方向106以及车辆100的期望方向108，并在使用转向方向106和期望方向108的情况下确定针对横向稳定系统104的横向稳定目标110。
27.转向方向106在此表示如下转向角：所述转向角由车辆100的驾驶员经由车辆100的方向盘112和/或通过车辆100的辅助系统114来预先给定。期望方向108表示车辆100的安全运动方向。期望方向108尤其是通过道路走向116和道路走向116中的障碍物118来预先给定。障碍物可以是道路走向116中的另外的车辆和/或对象，或也可以是在道路走向116旁的另外的车辆和/或对象。横向稳定目标110表征如下方向：横向稳定系统104使车辆100朝所述方向稳定。在本发明所介绍的方案中，横向稳定目标110可以偏离转向方向106。
28.如果车辆100例如因驾驶员的驾驶错误或者环境影响而陷于打滑，则横向稳定系统104可以通过在车辆100的所选出的车轮处有针对性地制动介入和/或驱动介入而产生进行稳定的偏航力矩。接着，偏航力矩抵消了车辆100的转动运动。横向稳定目标110为横向稳定系统104预先给定如下方向：在制动介入和/或驱动介入之后，车辆前部应朝所述方向指向。
29.驾驶员可以自己试图，通过转向介入来使车辆稳定。在此，可是驾驶员可能会转向过猛，并且由此还增强打滑，而不是使车辆稳定。同样，在打滑的紧急状态中，驾驶员可能会
错误地转向，并且把车辆100转向障碍物118。转向介入也可以由车辆100的辅助系统来操控。在不利地调整辅助系统的情况下，预先给定的转向方向106同样可能增强打滑，或者把车辆100转向障碍物。
30.在本发明所介绍的方案中，为了确定横向稳定目标110，既考虑转向方向106又考虑期望方向108。在此，横向稳定目标110可以处在转向方向106与期望方向108之间。
31.在一个实施例中，期望方向108由车辆100的轨迹规划器120来读入。轨迹规划器120规定车辆100穿过车辆100的环境的安全期望轨迹122。从在车辆100的区域中的期望轨迹122导出期望方向。为了定义期望轨迹122，车辆100的环境检测系统124检测环境，并将该环境映射成环境数据126。轨迹规划器120读入环境数据126，识别出道路走向116以及环境中的障碍物118，并沿着道路走向116和在障碍物118周围铺设安全目标轨迹122。
32.在一个实施例中，期望方向108直接由环境检测系统124读入。在本发明，直接在环境检测系统124中识别出道路走向116和障碍物118，并且期望方向108与道路走向116和障碍物118相适配。
33.在一个实施例中，在使用地图数据和车辆位置的情况下，确定期望方向108。地图数据描绘了在车辆100的环境中的道路走向116。通过车辆位置，在车辆100前面的道路走向116是已知的，并且从道路走向导出期望方向108。
34.在一个实施例中，只有当足够安全地识别出期望方向108时，才考虑所述期望方向108。通过期望方向108的置信度值128来表示有多可靠地识别出期望方向108。在此，置信度值128越高，就越可靠地识别出期望方向108。只有当置信度值128大于阈值130时，期望方向108才被用于确定横向稳定目标110。例如，阈值130可以处在80%置信度处。
35.在一个实施例中，在转向方向106与期望方向108之间的偏差132越大，就越强烈地考虑期望方向108。这样，驾驶员可以觉察到小的偏差132，并可以自己修正该小的偏差132，而大的偏差132通过控制设备102来修正。
36.在一个实施例中，从预先确定的偏差132起，仅仅期望方向108被用作横向稳定目标110。这样，可以忽略恐慌反应和/或辅助系统的错误。例如，从30
°
偏差132起，只能还考虑期望方向108。
37.换言之，介绍了将周围环境识别数据和/或轨迹规划用于确定针对esp的横向稳定目标的应用。
38.在横向稳定（=esp或vdc）中，通过有针对性的制动介入和/或驱动介入，防止控制不足和控制过度。为此，调节器（regler）试图朝如下方向对准地来保持车辆：驾驶员通过他的方向盘位置预先给定该方向。
39.可是，不是总是存在驾驶员预先给定的“期望方向”，例如，当进行辅助的或自主的驾驶功能目前监督该车辆时，情况如此。
40.另一方面，如果驾驶员正好监督该车辆，则情况可能是：在车辆本身突然转向的情况下，驾驶员过度转动方向盘，并且这样方向盘位置不与驾驶员的真正的驾驶目标相配。
41.由于道路形状，车辆的“期望方向”是绝对定义的。由于在具有进行辅助的和/或自主的驾驶功能（自动驾驶辅助系统，adas（automated driver assistance system））的现代车辆中存在周围环境识别并且以此存在道路识别，所以在本发明所介绍的方案中使用该道路识别，以便规定横向稳定的期望目标（前提是在道路上没有障碍物）。这能够实现横向稳
定的绝对正确的方位目标（lageziel），该方位目标可以利用驾驶员输入而被仲裁/进行似然性检验（plausibilisiert）。
42.虽然车辆通过自动功能来监督，但是不存在驾驶员的方向希望。在本发明，可以直接使用轨迹规划器（车辆运动控制，vmc（vehicle motion control））的期望轨迹，以便获得自动化功能的当前期望角度作为稳定目标。
43.在驾驶员当前监督车辆的情况下，如果驾驶员自己陷于慌乱并且没有将车辆朝正确的方向转向，例如如果该驾驶员过分转动方向盘，那么使用周围环境识别的数据也能够实现使车辆朝正确的方向稳定。
44.在自动功能当前监督车辆的情况下，使用的确基于周围环境数据并且也考虑障碍物的期望轨迹能够实现使车辆朝正确的方向稳定。此外，自动化功能的转向要求是对期望轨迹的延迟反应。因而，使用期望轨迹是关于当前所需的期望方向的最快速的信息。横向稳定可以得到改善。
45.在本发明所介绍的方案中，关于车辆的当前“绝对正确的”期望方向的信息（在驾驶员监督中的道路方向或在车辆的自动化监督中的期望轨迹）被用在横向稳定中，以便优化针对当前驾驶情形的调节的期望方位。
46.在驾驶员监督期间，通过周围环境传感器可识别出道路的当前方向。该方向应是横向稳定的期望方向。例如，因为驾驶员例如反应过度，所以驾驶员转向方向可能与道路不精确相配。
47.为了将车辆保持在车道上，所要求的转向方向也可能是模糊的，并且不一定与“绝对正确的”期望方向相配。由于调节器动态性，在“希望轨迹”与“当前要求的转向角”之间可能存在时间上的偏移，尤其是因为自动化功能的横向调节器可能不是针对不稳定的驾驶情形设计的。
48.在本发明所介绍的方案中，尽管驾驶员的转向位置不合适/有错误或转向要求不合适，但是通过自动化功能仍使车辆稳定到对于该情形适合的方位中。
49.最后要指出，如“具有”、“包括”等之类的术语不排除另外的元件或者步骤，并且如“一”或者“一个”之类的术语不排除多个。权利要求中的附图标记不应视为限制。