将车辆保持在其车道中的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于将车辆（１８）保持在其车道（２０）中的装置，该装置包括：转向调节器（３），利用该转向调节器能够对车辆（１８）的转向器（１）施加转向转矩（Ｍ↓［Ａ］）；车道识别系统（１７），该车道识别系统确定车辆（１８）相对于其车道（２０）的相对位置和车道曲率；以及参考模型（１１），该参考模型根据车辆（１８）的位置计算参考转向角（δ↓［ｒｅｆ］）。当将包括传递元件（１３）和转向调节器（３）的调节电路（２１）设置用于转向角调节时，能够在车辆（１８）的车道中自动地引导该车辆，其中传递元件（１３）具有调节特性，利用该调节特性能够稳定地调整转向角（δ）的调节偏差。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分的、用于将车辆保持在其车道中的装置。从现有技术中公开了不同的系统，这些系统在将车辆保持在其车道中方面支持汽车的司机。这些系统也称为LKS系统(LKS车道保持支持)。公知的LKS系统包括诸如视频系统的车道识别系统，利用其可以确定车道的曲率和车辆在车道中的相对位置(所谓的偏差(Ablage)和定向)。如果由司机选择的转向角过于强烈地偏离由车道曲线预先给定的额定转向角，则借助诸如伺服电机的转向调节器对车辆的转向器施加人工转向力。这些转向力是如此强大，以致它们能够由司机在触觉上检测到，并且提示司机，他必须如何操作转向器，以便将车辆保持在其车道中。车道识别系统例如可以被实现为视频系统，该视频系统的视频信号由信号处理软件来处理，该信号处理软件提供所希望的几何数椐(偏差，定向，车道曲率)。另外的车道识别系统例如包括结合集成在车行道中的磁铁来确定车辆位置的磁铁传感器，或选择性地也包括雷达传感器。于是根据几何偏差数据和关于车道曲率的信息借助数学参考模型(算法)来计算参考转向角，其中必须借助于转向偏转该参考转向角，以便将车辆最佳地保持在其车道中。在司机转向角偏离该参考转向角时，于是借助转向调节器对转向器施加支持转矩。在此，借助预先给定的特性曲线计算来该支持转矩，该特性曲线是支持转矩和转向角差之间的函数关系。为此也请参阅Naab、Reichart所著的文献“Driver AssistanceSystems for Lateral and Longitudinal Vehicle Guidance-HeadingControl and Active Cruise Support(横向和纵向车辆导向控制和主动巡航支持的司机辅助系统)”(AVEC 94)和Shimakage、Kawazoe、Sadano、Murakami所著的文献“Design of Lane-Keeping Controlwith Steering Torque input for a Lane-Keeping SupportSystem(车道保持支持系统的具有转向力矩输入的车道保持控制的设计)”(SAE Technical Papers 2001-01-0480)。公开的LKS系统迄今不能自动地将车辆保持在其车道中，而是仅仅具有以下任务，即在司机的转向活动偏离由车道曲线预先给定的额定转向运动时通过定向的人工方向盘力来支持司机。司机因此仍然必须主动转向。因此，本专利技术的任务是创造一种LKS系统，该LKS系统能够自动地将车辆保持在预先给定的车道中，而司机不必为此主动操作转向器。根据本专利技术，该任务通过在权利要求1中所说明的特征来解决。本专利技术的其它的扩展方案是从属权利要求的主题。本专利技术的主要思想在于，借助闭环调节电路来调节描述车辆的横向动力学的参量、尤其是车辆的转向角，该调节电路包括作为调节器的传递元件和作为执行元件的转向调节器。传递元件优选地具有稳定的调节特性，即这样的调节特性，利用该调节特性能够长时间稳定地调整调节量(例如转向角)的调节偏差。这种调节电路的采用具有以下主要优点能够自动地将车辆保持在其预先给定的车道中，而司机不必干预转向。根据一种优选的实施形式，传递元件被实现为比例元件(p元件)。传递元件优选地不具有I特性。因此司机的转向干预不是由调节电路日益进行补偿，而是导致保持不变的调节偏差。在转向系统的相应的尺寸确定的情况下，司机对转向器的过度控制(Uebersteuern)保持随时可能。本专利技术的传递元件优选地被实现为例如被存放在控制设备中的线性特性曲线。在此，优选地如此来设计该线性特性曲线的斜率，使得支持转矩足够高以自动补偿转向角偏差。另一方面，由转向调节器所施加的支持转矩优选地只是如此大，使得能够由司机对该支持转矩进行过度控制。因此，司机总是保留能够通过方向盘的操作来自己决定行驶方向的可能性。转向调节器优选地包括转矩调节电路，该转矩调节电路从传递元件获得转矩值，并且将支持转矩作为输出量输出。以下借助附图示例性地更详细地阐述本专利技术。附图说明图1展示汽车的转向器的示意图；以及图2展示用于自动地将车辆保持在其车道中的系统的示意方框图。图1展示汽车的前轮转向器1，该前轮转向器1具有方向盘2、转向杆5、传动比为N的转向传动装置6和转向横拉杆8，借助该转向横拉杆8使前轮7转向。转向器1此外还包括诸如伺服电机的转向调节器3，借助该转向调节器3可以通过皮带传动4对转向杆5施加转矩MA。在此用NA表示传动比。所示出的转向器在机械上像大多数传统的转向器那样相同地被构造的，并且在这里在横向动力学调节系统的框架内被用于通过借助转向调节器3施加导向转矩MA来将车辆18保持在其车道20中。图2展示关于用于将车辆18保持在其车道20中的总系统的概况。横向动力学调节系统包括布置在车辆18上的用于车道识别的传感器系统17、诸如视频系统，借助该传感器系统17可以确定车辆18相对于车道20的偏差和定向以及车道曲率。通常将具有摄像机和专门的图像处理软件的视频系统用于车道识别，该图像处理软件根据图像数据确定所希望的几何数据。几何数据、即偏差、定向和车道曲率被输送给数学参考模型11，该数学参考模型11由此计算出参考转向角δref。在此，参考转向角δref是司机必须偏转的那个转向角，以便将车辆18保持在车道20中。后置的调节电路21用于稳定地调整转向角的调节差(δref-δ)，并且因此将车辆保持在其车道20中。调节电路21包括计算调节量的调节差δref-δ的节点12(加法节点)、形成调节电路的调节器的传递元件13以及具有形成调节电路21的执行元件的转矩调节电路14的转向调节器3。元件11、12、13和转向调节器3的转矩调节电路14通常被实施为控制设备22中的软件模块。如此来设计传递元件13，使得可以稳定地调整调节偏差。在所示出的实例中，传递元件13被实现为具有比例调节特性的特性曲线(p元件)。传递元件13根据调节偏差生成输送给转向调节器3的转矩ME。转向调节器3按照调节特性将转矩ME转化成导向转矩MA，然后对转向杆5施加该导向转矩MA。该转矩MA与由司机施加在方向盘2上的转矩MF相叠加(这在方框15中示出)。最后通过方框16示出了转向器1的传递特性。根据通过方框10所表明的司机的转向活动(转矩MF)和导向转矩MA，最终在车轮7上出现转向角δ。例如感知测量转向角δ，并且通过反馈路径将相应的值耦合到节点12中，并且用于新的调节偏差的计算。可以将下列方程用于总系统的数学描述针对方向盘角 (该方向盘角 与转向角δ处于固定的关系中)，可以在考虑所有作用在转向系统1上的转矩的情况下建立以下关系式 其中在方程的左边JS是等效惯性矩，而CS是等效阻尼常数。方程的右边的第一项在此描述由转向调节器3所施加的具有传动比NA的转矩MA，第二项描述具有转向系统的车道长度(Spurlaenge)ξ、伺服转向器的转向支持KS、前轮7上的斜向运行刚度CV、前轴到车辆重心的轴距lv、偏航速度(Giergeschwindigkeit)dψ/dt和浮动角β的由前轮7的斜行所引起的转矩。第三项表示由司机施加在方向盘2上的转矩MF。方程(1)中的偏航速度dψ/dt和浮动角β对于稳定本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于将车辆（１８）保持在其车道（２０）中的装置，包括：－转向调节器（３），利用该转向调节器能够对所述车辆（１８）的转向器（１）施加转向转矩（Ｍ↓［Ａ］），－车道识别系统（１７），利用该车道识别系统能够确定所述车辆（１８）相对 于其车道（２０）的相对位置以及涉及车道曲线的信息，以及－参考模型（１１），该参考模型根据由所述车道识别系统（１７）获得的数据来计算额定量（δ↓［ｒｅｆ］），其特征在于用于转向角调节的闭环调节电路（２１），该闭环调节电路包括传 递元件（１３）和作为调节的执行元件的转向调节器（１４），其中所述传递元件（１３）具有调节特性，利用该调节特性能够稳定地调整调节量（δ）的调节偏差。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M谢尔，M维尔克斯，L比尔克勒，T伦特施勒，
申请(专利权)人：罗伯特博世有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]