行之知识产权综合服务平台

技术领域

本发明涉及确定用于调节车辆操纵设备的结果额定值的一种方法和一 种装置以及一种车辆。

背景技术

全自动化、高度自动化或者部分自动化驾驶的车辆是当前开发工作的目 标。此外，自动化驾驶的这3种类型被概括在上位概念“自动化操纵运行” 之下。

已知的是，在车辆的自动化操纵运行中，例如通过控制设备来确定用于 调节车辆操纵设备的额定值。例如，可以确定车辆转向轮的额定角度。根据 该额定角度，进行该转向轮的角位的精确并且尽可能高动态的调节。例如， 为此可以使用位置调节器、例如所谓的PID调节器，以便将所采集的实际角 度调节至额定值。位置调节器的输出参数可以是伺服电动机的电动机转矩或 者伺服电动机的电动机电流。电动机电流可以与电动机转矩成比例。

此外已知的是，在操纵设备的手动操纵运行(也可称作驾驶员驾驶)中， 驾驶员通过方向盘在操纵设备的转向柱上施加手动力矩。可以通过合适的转 矩传感器采集该手动力矩或转向力矩。根据所采集的转向力矩，然后又可以 确定伺服电动机的电动机力矩或伺服电动机的电动机电流。

然而，问题在于两种运行类型的共同作用，也就是自动化和手动操纵运 行的共同作用。如果驾驶员在自动化操纵运行的同时施加手动力矩，则存在 的问题是，可以以何种类型和方式来考虑在操纵运行中的该手动干预。如果 例如根据手动力矩所确定的电动机力矩被容易地叠加至作为上文所述的自 动化操纵运行中的输出参数的电动机力矩，那么尤其出现转向轮从先前位置 中的角度改变并且因此也出现车辆驾驶方向的初始改变。但是对于之前所解 释的在自动化操纵运行中激活的位置调节器而言，也存在实际角度与额定角 度之间的偏差。因此位置调节器这样确定输出参数，使得角度差减小。据此 出现的情况是，位置调节器与驾驶员期望对抗。因此，驾驶员却在其转向感 觉上感到妨碍，原因在于，方向盘好像固定住了或者至少以不期望的方式难 以操作。

DE102008002669A1公开了一种用于运行车道保持支持系统(Lane KeepingSupportSystems)的方法，其中在不存在驾驶员干预的情况下发生 正常的调节运行，其中如果驾驶员进行驾驶干预则切换调节运行，方式是， 改变调节参数而不解除调节和/或反馈。在此但是该文献仅仅描述的是，可 以改变PID调节器的I和/或D部分，作为调节参数。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是，提供确定用于调节在车辆中的驾驶 设备的结果额定值的一种方法和一种装置以及一种车辆，其在驾驶员施加手 动力矩的情况中，在自动化操纵运行中或者从自动化操纵运行出发提供对于 驾驶员来说舒适的转向感觉。

提出一种确定用于调节操纵设备的结果额定值的方法。所述操纵设备可 以是(机动)车辆的伺服操纵设备。结果额定值可以是车辆的转向轮的额定 角度。额定角度可以表示例如额定车轮角度。明显地，但是额定值也可以涉 及所有与转向轮的角度有关的角度。车辆的操纵设备在此可以表示这样的设 备，通过所述设备根据驾驶员作用于操纵设备的方向盘上的手动力矩可以调 整转向轮的转向角。操纵设备在此可以包含该方向盘、转向柱、用于采集手 动力矩的设备、以及用于产生转向力矩的设备。用于产生转向力的设备可以 例如是伺服电动机。用于采集手动力矩的设备可以是转矩传感器。

这样的操纵设备对于专业人员来说是已知的。

在此可以在自动化操纵运行中运行操纵设备。在自动化操纵运行中，操 纵设备的相应控制设备可以确定用于车辆转向轮的额定角度。这可以例如根 据车辆在自动化操纵运行中应当沿其移动的期望车辆轨迹来进行。此外，操 纵设备可以包含调节设备，所述调节设备根据额定值来确定输出参数(调节 参数)，其是用于改变转向角的设备的输入参数。用于改变转向角的设备可 以是例如上文中所描述的用于生成转向力矩的设备。此外，操纵设备可以包 含用于采集当前实际值的设备，其中，调节设备根据在额定值和实际值之间 的偏差来确定输出参数。特别地，调节设备可以是对于专业人员来说已知的 PID调节设备。

在自动化操纵运行中，确定额定值。该值也可以称作AB额定值。既可 以在自动化操纵运行中又可以在手动操纵运行中确定该值。

“部分自动化”、“高度自动化”或者“全自动化”的命名描述了具有车 辆驾驶或操纵运行的不同自动化程度的运行类型。除了这些运行类型之外， 还可以存在“手动运行”的运行类型，其也可称为“仅驾驶员的(Driveronly)”， 还存在“辅助的”。现在对此进行解释。

在车辆高度自动化的(转向)运行中，通过车辆的自动化系统来进行车 辆的横向和纵向导引，其中驾驶员不必持久地监控自动化系统和车辆导引。 但是可能仍然需要在预先确定的短时间间隔内再次承担车辆导引，因此其例 如不能睡觉。所述预先确定的时间间隔在此可以为例如几秒钟。

在作为高度自动化运行的进一步发展的全自动化运行的车辆中，自动化 系统在定义的应用情况下完全承担横向和纵向导引。在此，驾驶员不再必须 监控自动化系统和车辆导引。因此，不需要驾驶员在预先确定的短时间间隔 之内再承担车辆导引，所以驾驶员也可以例如睡觉。

在部分自动化的(操纵)运行中，自动化系统承担横向和纵向导引，其 中，驾驶员必须持久地监控自动化系统和车辆导引。

在辅助(操纵)运行中，驾驶员持久地执行横向或纵向导引。在自动化 系统的某个边界内执行分别不同的驾驶任务，其中驾驶员必须持久地监控自 动化系统和车辆导引。

在手动(操纵)运行中，驾驶员持久地承担纵向和横向导引、也就是操 纵。

可以使不同的运行类型对应不同的自动化程度。对于以下运行类型的顺 序可以减少自动化程度：全自动化运行、高度自动化运行、部分自动化运行、 辅助运行、手动运行。

按照本发明，除了用于自动化操纵运行的额定值之外，确定用于手动操 纵运行的其他额定值。该其他额定值也可以被称作MB额定值。对此，操纵 设备可以包含相应的控制设备。可以根据驾驶员施加的手动力矩来确定用于 手动操纵运行的MB额定值。因此，MB额定值对应于驾驶员的操纵意愿。 就像下文中示例性进一步解释的那样，MB额定值可以包含手动力矩相关的 部分和/或车辆状态参数相关的部分。用于确定额定值的控制设备在此可以 被构造为彼此结构上分隔的、也就是分离的控制设备。但是明显地，也可以 由共同的控制设备来构造该控制设备。

如果检测到驾驶员的操纵干预或者驾驶员规划的未来的操纵干预，则可 以确定该MB额定值。

例如可以根据手动力矩来检测操纵干预。所述手动力矩由驾驶员施加。 例如如果手动力矩大于零或者大于预先确定的阈值，则可以检测到操纵干 预。在本发明的意义下，手动力矩的概念也包含与手动力矩相关的参数、尤 其是在转向柱上存在的并且由手动力矩中产生的转向力矩。明显地，也可以 评估替换的或者附加的标准，以便检测驾驶员的操纵干预。

例如如果驾驶员用至少一只手接触方向盘，则可以检测驾驶员的规划的 操纵干预。对此，可以设置合适的采集设备。替换地或者增加地，可以基于 传感器地检测规划的操纵干预，其中评估相应传感器的输出信号，以便检测 规划的操纵干预。这种方法对于专业人员来说是已知的。特别地，可以基于 图像地检测规划的操纵干预。

显然可以的是，也不根据进行的或者规划的操纵干预来确定MB额定 值，尤其还在自动操纵运行期间。

如果进行操纵干预，则也可以降低操纵运行的自动化程度。例如在操纵 干预的情况下可以从自动化操纵运行改变至手动运行。但是也可以保持自动 化运行，并且将驾驶员的输入作为在自动化操作运行中的额定值的校正。因 此，操纵干预并不强制性地带来自动化操纵运行的解除和手动操纵运行的激 活，而是车辆可以保持自动化运行，并且其路线可以由驾驶员仅仅短时间地 校正。

此外，通过根据MB额定值改变AB额定值，来确定结果额定值。这也 包含如下情况，即，通过改变与AB额定值相关的值、尤其是加权的AB额 定值，来确定结果额定值。在此，也可以通过与MB额定值相关的值、例如 加权的MB额定值来进行所述改变。

因此，并不没有改变上文中所述的调节设备的调节参数或者特征，而是 仅仅改变用于运行上文中所述的调节设备的自动化运行的额定值。借此，以 有利的方式存在的情况是，可以在自动化操纵运行中考虑驾驶员意愿，而调 节设备不必试图将驾驶员意图作为干扰参数进行调节。据此，如果驾驶员在 自动化操纵运行中施加与其驾驶意愿相对应的手动力矩，则对于驾驶员而言 以有利的方式产生舒适的操纵感觉。

在另一实施方式中，结果额定值被确定为AB额定值和MB额定值的和。 MB额定值因此是要叠加至AB额定值上的偏置。因此，可以以有利的方式 尽可能简单实施并且快速进行地确定结果额定值。

在另一实施方式中，加权的AB额定值被确定为AB额定值和AB加权 系数的乘积。AB加权系数在此可以是在预先确定的范围中的系数。所述范 围可以例如包含从0(包括0)至1(包括1)的值。因此，AB额定值是可 缩放的。

替换地或者增加地，加权的MB额定值被确定为MB额定值和MB加 权系数的乘积。该MB加权系数也可以是在预先确定的范围中的系数。该范 围也可以包含从0(包括0)至1(包括1)的值。因此，MB额定值也是可 缩放的。此外，结果额定值被确定为加权额定值的和。

就像下文中示例性还要进一步解释的那样，AB和MB加权系数可以随 时间变化。但是可以限制在时间上改变的程度，尤其限制最大允许的改变。

借此，以有利的方式在结果额定值上存在用于自动化操纵运行的额定值 部分和用于手动操纵运行的额定值部分的加权，其中，加权可以在时间上改 变。

特别地，可以这样调整或者改变AB和MB加权系数，即，AB和MB 加权系数的和是不变的。例如，所述和包含值1。

通过改变加权系数可以进行所谓的在自动化和手动操纵运行之间的平 滑转换，因此进行在AB额定值和MB额定值之间的平滑转换。如果例如在 自动化操纵运行期间检测到驾驶员的操纵干预，则可以提高MB加权系数。 替换地或者增加地，可以降低AB加权系数。

例如可以时间上错开地或者同时进行加权系数的改变、也就是提高或者 降低。由此，可以提高MB加权系数，其中在时间上错开地降低AB加权系 数。例如可以在提高MB加权系数之后减小AB加权系数。但是也可以考虑 至少部分或者完全地同时改变AB加权系数。

明显地，可以考虑的是，作为检测操纵干预的替换或者增加，根据其他 标准的满足而改变加权系数。例如，如果手动力矩(可能对于预先规定的时 间间隔)超过预先规定的阈值，那么才进行改变。

通过合适地调整加权系数，可以以有利的方式改进驾驶员的操纵感觉， 尤其在自动化和手动操纵运行之间的过渡区内。

在另一实施方式中，根据操纵运行的期望自动化程度，对AB加权系数 和MB加权系数进行调整。术语“调整”在此尤其还包含加权系数的改变。 对此，可以确定操纵运行的自动化程度。加权系数的最小值可以尤其是“0”， 而最大值可以尤其是“1”。

如果与自动化操纵运行相对应的自动化程度被确定，则AB加权系数可 以被调整至最大值。MB加权值可以被调整至最小值。

例如，为了驾校的培训目的，可以将AB加权系数调整至与最小值不同 的值。也可以将MB加权系数调整至与最小值不同的值。在此，可以将一个 或两个加权系数调整至各自相应的最大值。但是也可以将各个加权系数调整 至与相应的最大值不同的值。

在手动操纵运行中，MB加权系数可以被调整至最大值，其中AB加权 系数被调整至最小值。

例如在计算机游戏中已知的是，为驾驶员提供不同的帮助程度(例如全 自动变速箱或手动换挡，油门/制动分离的或者共同的操纵杆等等)。为了培 训驾驶员，可以定义培训运行，其中可以在自动化和手动操纵运行之间平滑 转换。最大会以自动化操纵运行来驾驶车辆，并且最小会以手动操纵运行来 驾驶车辆。现在也可以考虑中间级，在该中间级驾驶员试图通过手动操纵尽 可能地跟着自动化操纵运行的理想轨迹。培训运行越是接近自动化操纵运 行，则AB加权系数被规定得越高，并且MB加权系数被规定得越低。培训 运行越是接近手动操纵运行，则MB加权系数被规定得越高，并且AB加权 系数被规定得越低。驾驶员在这种情况下可以是驾驶学员或赛车学员，其需 要了解新的赛车道和其时间优化的轨迹。

总体上以有利的方式得到，通过根据期望的自动化程度来调整加权系 数，从而实现在不同的运行类型之间的切换，其中总是为驾驶员提供舒适的 操纵感觉。

在又一实施方式中，如果检测到自动化程度降低，则AB加权系数被降 低和/或MB加权系数被提高。这在上文中已经解释过了。特别地，可以在 检测到自动化程度降低之后首先提高MB加权系数，其中在时间上在那之后 降低AB加权系数。AB加权系数可以例如在MB加权系数改变结束之后才 被降低。

但是可以完全同时地或者至少部分同时地进行所述降低和提高。借此以 有利的方式得到，在降低自动化程度的情况下驾驶意愿被更强得加权并且由 此被考虑。

在优选的实施方式中，MB额定值包含至少一个手动力矩有关的部分， 其中根据手动力矩的大小和方向来确定与手动力矩有关的部分。特别地，可 以存在在手动力矩和MB额定值之间的事先已知的关系，例如具有函数或者 特性曲线的形式。借此，以有利的方式尤其可以可靠地考虑驾驶意愿，原因 在于，根据驾驶员所施加的手动力矩来确定改变AB额定值的MB额定值。

在又一优选的实施方式中，与手动力矩有关的部分被确定为手动力矩与 手动力矩缩放系数的乘积。在此，所述手动力矩缩放系数可以是在预先确定 的范围内的系数。借此以有利的方式可以计算技术上简单实施地并且可快速 进行地确定与手动力矩有关的部分。

在又一优选的实施方式中，手动力矩缩放系数的大小与车辆速度有关。 在此，可以通过车辆的速度传感器来确定车辆速度。此外，可以存在在车辆 速度和手动力矩缩放系数之间的事先已知的关系，例如具有函数或者特征曲 线的形式。特别地，手动力矩缩放系数可以随着增加的车辆速度而降低。

借此，在车辆运行期间以有利的方式得到升高的运行安全性，原因在于， 在高车辆速度的情况下，以较少的程度考虑出于驾驶意愿所得到的结果额定 值的改变。因此，可以限制车辆反应，对于转向角的改变，车辆反应在高车 辆速度的情况下强于较低车辆速度的情况。

MB额定值在此可以仅仅包含与手动力矩有关的部分。特别地，MB额 定值可以等于手动力矩与手动力矩缩放系数的乘积。但是替换地或者增加 地，MB额定值也可以包含至少一个其他部分或者对应于其他部分，所述其 他部分不同于和手动力矩有关的部分。

在又一实施方式中，MB额定值包含至少一个状态参数部分，其中根据 至少一个车辆状态参数来确定所述状态参数部分。车辆状态参数可以尤其是 用于调节或者控制操纵运行的状态参数。特别地，可以根据下面参数中的一 个或者多个或者全部来确定所述部分：转向角，车轮角度(Radwinkel)、横 向加速度、转向角速度(Lenkwinkelgeschwindigkeit)、侧滑率(Gierrate)。

在此，MB额定值可以只包含状态参数部分。但是也可以根据与手动力 矩有关的部分以及根据状态参数部分来确定MB额定值。在此可以存在在 MB额定值和这些部分之间的事先已知的关系，例如以函数或者特征曲线的 形式。例如可以将MB额定值确定为这些部分的和。

通过在确定MB额定值时考虑状态参数部分，以有利的方式得到，在驾 驶员不施加手动力矩的情况下，也可以确定与0不同的MB额定角度。那么 在上文所提到的AB加权系数小而MB加权系数大的情况下，这尤其是有利 的。因此，如果尽管没有施加手动力矩但是在确定结果额定值时没有考虑或 者仅仅以较少的程度考虑用于自动化操纵运行的额定值，那么例如可以进行 转向轮的所谓的中间复位(Mittenrückstellung)。借此，以有利的方式得到车 辆的更好的运行。

在又一实施方式中，结果额定值是转向轮的额定角度或者用于转向轮的 额定力矩。这在上文中已经解释过了。因此以有利的方式得到，可以以简单 的方式在已存在的操纵设备中实施所提出的方法。

此外提出一种确定用于调节操纵设备的结果额定值的装置，其中，所述 装置包含至少一个用于确定AB额定值的设备、和至少一个用于确定MB额 定值的设备、以及用于确定结果额定值的设备。在此尤其可以通过车辆的一 个控制设备或多个控制设备来构造这些设备。此外，可以将这些设备提供为 结构上分离的设备，或者通过一个共同的设备、尤其是一个共同的控制设备 来提供这些设备。

至少在车辆的自动化操纵运行中，AB额定值是可以确定的。

按照本发明，可以确定MB额定值。此外，通过根据MB额定值确定 AB额定值，可以确定结果额定值。在此，可以通过相应的设备来进行所述 确定。

所提出的装置使得以有利的方式可以实施根据上文所述的实施方式中 任一项的方法。因此，尤其相应地构造所述装置，使得通过该装置可以实施 根据上文所述的实施方式之一的方法。

特别地，所提出的装置可以位于操纵设备的控制设备中，或者由所述控 制设备提供。

此外，提出一种车辆，其包含根据上文所述的实施方式的装置。借此， 以有利的方式得到一种车辆，其在驾驶员操纵干预的情况下在车辆自动化操 纵运行期间为驾驶员提供更好的操纵感觉。

附图说明

根据实施例来进一步解释本发明。唯一的附图示出按照本发明的装 置的示意方块图。

具体实施方式

在图1中，示意性地示出装置1，其确定结果额定值rSW以便调节车辆 的未完全示出的操纵设备。装置1包含设备2，所述设备2确定用于自动化 运行的AB额定值aSW或加权的AB额定值。加权的AB额定值被确定为 AB额定值aSW和第一加权系数G1的乘积。可以通过用于实施至少部分自 动化运行的控制设备9来提供AB额定值aSW。

此外，装置1包含设备3，其确定用于手动运行的MB额定值mTW或 加权的MB额定值。加权的MB额定值mTW被确定为MB额定值mTW和 另一加权系数G2的乘积。此外示出转矩传感器4，其采集转向力矩。转向 力矩LM在此具有与手动力矩成比例的大小。转向力矩LM表示在操纵设备 的转向柱上存在的力矩。

MB额定值mTW被确定为所采集转向力矩LM与手动力矩缩放系数F1 的乘积。手动力矩缩放系数F1与车辆的车辆速度v有关。

加权系数G1、G2在此可以是随时间改变的加权系数。特别地，可以根 据操纵运行的期望的自动化程度来调整这些加权系数。例如，在检测到自动 化程度降低的情况下，可以降低AB加权系数G1并且提高MB加权系数G2.

此外示出了设备5，用于确定结果额定值rSW，所述结果额定值被确定 为加权AB额定值和加权MB额定值的和。此外示出调节设备6，其根据在 结果额定值rSW和实际角度IW之间的差来调整电机7的相电流I。相电流 I在此表示电动机电流并且与通过电机7所产生的力矩成比例，所述力矩用 于调整车辆转向轮的转向角。此外示出转向角传感器8，其采集实际角度IW。

附图标记列表

1装置

2确定用于自动化操纵运行的额定值的设备

3确定用于手动操纵运行的额定值的设备

4转矩传感器

5用于确定结果额定值的设备

6调节设备

7电机

8角度传感器

aSW用于自动化操纵运行的额定值

mTW用于手动操纵运行的额定值

rSW结果额定值

G1AB加权系数

G2MB加权系数

F1手动力矩缩放系数

v车辆速度

IW实际角度