CN115303282A - 用于求取和调节泊车时的最小行驶距离的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于求取和调节在车辆停车时的最小行驶距离的方法，该车辆具有至少一个电机、车辆网络和轨迹规划器，在方法中至少运行以下方法步骤：首先感测电机的转子角或者转子位置角或者转子角速度在车辆运动期间的改变并且通过车辆网络传送给微控制器。考虑车轮半径、运动学变速器传动比和差速器传动比，根据转子角或者转子位置角或者转子角速度的所感测改变确定车辆走过的行驶距离。将车辆应有行驶距离与车辆已走过的行驶距离进行比较。最后，由轨迹规划器基于剩余行驶距离确定应有车辆速度的应有值并且在接近目标点时使该应有值降低到零。此外，本发明涉及所述方法在混合动力车辆和电动车辆中的应用，用于求取和调整非常小的行驶距离。

Description

用于求取和调节泊车时的最小行驶距离的方法

技术领域

本发明涉及一种用于求取和调节车辆泊车时的最小行驶距离的方法，所述车辆具有至少一个被纳入到驱动系中的电机、车辆网络和轨迹规划器中。此外，本发明涉及所述方法在混合动力车辆(MHEV，PHEV)和电动车辆(EV)中的应用，用于求取非常小的行驶距离并且调整这些非常小的行驶距离。

背景技术

在车辆的自动化地停车或者定位时，要求越来越小的目标行驶距离。在这里，基于惯常地使用的轮速传感器对非常小的行驶距离的求取正达到其极限。在0.1m以下的行驶距离通常不再可通过车轮转数检测。此外，不利的是，车轮转数信号的更新强烈地受限。

US 2019/359212 A1公开了一种使用在具有混合动力驱动器的车辆中的停车辅助装置。在混合动力车辆中所使用的内燃机不需要停车并且因此保持关断。借助于至少一个雷达或者超声传感器来探测车辆到其他的车辆或者对象的距离。

US 10 710 577 B2具有一种用于车辆的自动停车的方法作为主题，在该方法中，一旦该车辆碰到基本上在垂直的方向上延伸但是相对平坦的障碍物上，该车辆的速度就会降低。

从CN 10 8146 424 A和KR 20120051202 A中分别得知一些方法，所述方法涉及用于机动车的自主地停车，在所述方法中，在停车过程中通过车轮的旋转来求取车辆的相应的速度。

发明内容

根据本发明，提出一种用于求取和调节在车辆泊车时的最小行驶距离的方法，所述车辆具有至少一个被纳入到驱动系中的电机、车辆网络和轨迹规划器，在所述方法中，至少经历以下方法步骤：

a)感测电机的转子角或者转子位置角或者转子角速度在车辆运动期间的变化并且通过车辆网络将其传送给用于停车速度调节的微控制器，

b)在考虑车轮半径、运动学变速器传动比i_G和差速器传动比i_D的情况下，根据转子角或者转子位置角或者转子角速度的根据a)所感测的变化来确定车辆所走过的行驶距离，

c)将车辆的应有行驶距离与车辆已走过的行驶距离进行比较并且确定剩余行驶距离，和

d)通过轨迹规划器基于剩余行驶距离来确定车辆速度的应有值并且在接近目标点时使该应有值降低到零。

在根据本发明提出的方法的另一有利构型中，当前车辆速度根据以下关系来确定：

其中，

i_G：运动学变速器传动比

i_D：差速器传动比

r_Whl：车轮半径

ω_Rotor：转子角速度

在根据本发明提出的方法的另一有利构型变型中，在第一调节回路内，根据由轨迹规划器所确定的车辆速度应有值和当前车辆速度之间的差求取车辆速度的调节偏差。该调节偏差被用作非线性PI制动力矩调节器的输入参量。

在根据本发明的方法的一种有利构型中，非线性制动力矩调节器的P部分的比例放大基于车辆速度的应有值和剩余行驶距离，并且在比例放大时区分：车辆在路上相比于车辆速度的应有值是更快还是更慢，并且在接近目标点时，使P部分渐弱。

在根据本发明提出的方法的另一构型中，非线性制动力矩调节器的I部分的积分放大基于车辆速度的应有值并且基于剩余行驶距离来进行，其中，在积分放大中，进行如下区分：车辆在路上相比于车辆速度的应有值是更快还是更慢，并且在接近目标点时提高非线性制动力矩调节器的I部分的积分放大。

在根据本发明提出的方法中，非线性制动力矩调节器的P部分和I部分相加并且构成制动力矩的分量。

在根据本发明提出的方法中，以有利的方式进行对制动力矩的I部分的预控制，并且确定制动力矩的与坡度有关的分量和与剩余行程有关的分量。

在根据本发明提出的方法中，通过以下方式进行制动力矩给促动器电机和摩擦制动器的分配：从所需要的应有驱动力矩中减去驱动力矩的实际值，执行与先前计算出的总制动力矩的比较，并且将剩余的残余制动力矩作为应有制动力矩交给摩擦制动器的促动器。

在根据本发明提出的方法中，在第二调节回路内，根据对车辆速度应有值和当前车辆速度之间的差的确定进行车辆速度的调节偏差的求取。该调节偏差用作非线性I调节器的输入参量，其中，应有驱动力矩的I部分限于最大值和最小值。

在根据本发明提出的方法中，驱动力矩的I部分的调节放大基于车辆速度的应有值来进行，其中，区分出：车辆在路上相比于车辆速度的应有值是更快还是更慢。

在根据本发明提出的方法的另一有利构型可能性中，在考虑车道坡度和剩余行驶距离的情况下，进行对应有驱动力矩的I部分的预控制，其中，求取应有驱动力矩的I部分的与坡度有关的分量和与剩余行程有关的分量，所述与坡度有关的分量和与剩余行程有关的分量与驱动力矩的I部分相加成为合成的应有驱动力矩。合成的应有驱动力矩的梯度在需要时被限制。此外，本发明涉及所述方法的应用，用在混合动力车辆(MHEV，PHEV)和电动车辆(EV)中，用以产生非常小的行驶距离并且调整这些非常小的行驶距离。

通过根据本发明提出的方法可以实现对非常小的行驶距离的明显更精确的求取。在当前上下文中，“非常小的行驶距离”应理解为处于0.01m至0.1m之间的距离。基于惯用轮速传感器对该数量级中的行驶距离的求取达到这种轮速传感器的极限，使得根据本发明提出的方法将电机或该电机在车辆运动时的转子角或者转子位置角或该电机的转子角速度考虑到对行驶距离的求取中。因此，例如，0.01m的走过行驶距离与约15°的电机转子角变化相关联。由此，也可以非常精确地确定非常小的行驶距离。在车辆运动期间，转子角或者转子位置角与行驶距离成比例地改变。在根据本发明提出的方法中，在考虑车轮半径和运动学变速器传动比的情况下，可以确定沿车辆纵向方向走过的行驶距离。通过将应有行驶距离与已走过的行驶距离进行比较来确定剩余行驶距离，也就是直至到达目标位置的剩余行程。在根据本发明提出的方法中利用电机的存在，该方法尤其可以使用在混合动力车辆(MHEV，PHEV)和电动车辆(EV)上。通过本来就设置在车辆中的传感装置对被纳入到驱动系中的电机进行扫描。为了调节电机，借助于传感器、例如借助于分解器测量该电机的转子位置角。借助于根据本发明提出的方法可以根据所测量的转子位置角以非常高的分辨率求取所走过的行驶距离。通过根据本发明提出的方法可以一方面明显地改进分辨率并且另一方面明显地改进所获得信号的现实性。

因此，0.01m的行驶距离与约15°的转子角变化相关联，使得也能非常精确地确定厘米范围内的非常小的行驶距离。电机的所求取的转子角或转子位置角或替代地转子角速度通过存在于车辆中的网络、例如CAN总线传送给停车ECU。至今所构想的方法或者利用轮速的方法利用受控制的制动压力脉冲序列用以调整行驶距离。然而，这些受控制的方法的定位精确度承受由温度决定并且部分地由所使用的机械构件引起的变动。公差太高并且不能令人满意地校正。

利用根据本发明提出的方法和所走过的行驶距离，可以通过使用根据本发明提出的方法而使用明显更稳健且更舒适的调节方法。

通过根据本发明提出的方法可以一方面明显地改进车辆定位的精确度并且另一方面明显地改进车辆定位的可再现性并且因此也明显地改进应用情况下的运行安全性。

必要时，当本来就有允许高分辨率地感测旋转式部件的转动角的传感器安装在驱动轴上或者构件、例如变速器上时，即使在传统车辆、也就是仅装配有内燃机的车辆中也可以利用该方法。

根据本发明提出的方法已经利用了在车辆网络范畴中安装在车辆中的传感器，使得不产生附加的硬件耗费并且不必安装附加的传感器部件。

利用根据本发明提出的方法可以测量最小行驶距离，这利用至今所使用的传统轮速传感器数据从处于10至20cm之间以上的行驶距离起才能实现，然而具有明显更小的分辨率。由于基于电机的转子位置角或者转子角对最小行驶距离进行的测量，现在可以使用闭环调节方法用以定位车辆，而不是利用液压制动压力脉冲序列进行不精确的控制。此外，制动压力脉冲序列减小了舒适性和声学效果，并且给驱动系和车辆的机械装置造成负担。闭环调节方法能够实现主要利用电驱动器对停车距离的精确、舒适且可再现的调整，其中，通过调节特性可以补偿车辆参数的变动。

附图说明

根据附图和以下说明更详尽地阐述本发明的实施方式。附图示出：

图1以示意图示出在自主行驶的车辆中用于停车速度控制的控制装置。

具体实施方式

在下面对本发明实施方式的的说明中，相同或者相似的元件用相同的附图标记表示，其中，在个别情况下省去对这些元件的重复说明。附图仅示意性地示出本发明内容。

图1以示意性图示方式示出用于车辆、尤其是混合动力车辆(MHEV，PHEV)或者电动车辆(EV)的停车速度调节的微控制器。此外，在根据图1的示意性图示中，示出控制框的输入参量和输出参量。

按照根据本发明提出的方法，电机12的转子角14或转子位置角或者转子角速度16通过存在于车辆10中的车辆网络22、例如CAN总线传送给停车ECU24，在停车ECU处在图1中示意性地示出用于停车速度控制的微控制器106。0.01m的行驶距离相当于转子角14增大约15°。由此，也能确定处于厘米数量级中的非常小的行驶距离。在当前上下文中，“非常小的行驶距离”应理解为1cm至10cm之间的行驶距离。在车辆10运动期间，转子位置角14与行驶距离成比例地改变。考虑到车轮半径90、运动学变速器传动比i_G以及差速器传动比i_D，按照根据本发明提出的方法确定沿车辆纵向方向走过的行驶距离。通过应有行驶距离与已走过距离的比较来确定剩余距离92。

借助于轨迹规划器26，基于剩余距离92逐步地确定对于应有车辆速度104来说合适的应有值。应有车辆速度104的应有值这样选择，使得通过调节回路借助于驱动系和制动器也可以设定非常小的行驶距离，所述驱动系和制动器在这方面被用作调节器。随着接近目标点，也就是最终车辆位置，应有车辆速度104的应有值趋向于零。

尤其是在较小的和最小的行驶距离方面的当前车辆速度102求取可以借助于对行驶速度的从属调节来进行。如以上所示出地，基于传统轮速传感器来求取厘米数量级的非常小的行驶距离达到这种传统轮速传感器的极限，因此，以此方式确定当前车辆速度102也达到其极限。而在根据本发明提出的方法中，根据电机12的转子位置角14的变化或转子角速度16确定当前行驶速度102。被驱动车轮的平均轮速可以例如通过以下关系来求取：

其中，

i_G：运动学变速器传动比

i_D：差速器传动比

r_Whl：车轮半径，

ω_Rotor：转子角速度16。

已经存在于电机12中的传感器可以针对这种行驶状况以良好的近似来确定当前车辆速度102并且将其考虑为用于调节厘米范围中的小行驶距离的调节参量。

在根据本发明所提出的用于求取和调节在具有至少一个设置在驱动系中的电机12、车辆网络22和轨迹规划器26的车辆10泊车时的最小行驶距离的方法中，至少经历以下方法步骤：

a)感测电机12的转子角14或者转子位置角或者转子角速度16在车辆12运动期间的变化并且将其通过车辆网络22传送给用于停车速度控制的微控制器106，

b)在考虑车轮半径90、运动学变速器传动比i_G和差速器传动比i_D的情况下，根据转子角14或者转子位置角或者转子角速度16的根据a)感测到的变化来确定车辆10走过的行驶距离，

c)将车辆10的应有行驶距离与车辆已走过的行驶距离进行比较并确定剩余行驶距离92，和

d)通过轨迹规划器26基于剩余行驶距离92来确定应有车辆速度104的应有值并且在接近目标点时使该应有值降低到零。

在第一调节回路118中，从由轨迹规划器26所规划的应有车辆速度104和当前车辆速度102之间的差来确定车辆速度的调节偏差。第一调节回路118包括框“用于确定制动力矩的调节器”、框“制动力矩的预控制”、框“调节参数的确定”和框“梯度限制器”。为此，提出非线性PI调节器作为调节器，该非线性PI调节器的参数根据剩余行驶距离92来确定。非线性制动力矩调节器的P部分72的调节放大46实现为应有车辆速度104的应有值和剩余行驶距离92的函数。此外，在确定用于比例部分的调节放大46时，可以区分：车辆10当前在路上比由轨迹规划器26规划的应有车辆速度104是更快还是更慢。

在接近目标点时，也就是在剩余距离小并且车辆速度小的情况下，则非线性PI制动力矩调节器的P部分72持续地渐弱。用于非线性制动力矩调节器的I部分的调节放大48同样是车辆速度104的应有值和剩余行驶距离92的函数。此外，在确定非线性制动力矩调节器的I部分的调节放大48时，可以区分：车辆10当前在路上相比于由轨迹规划器26所期望的车辆速度是更快还是更慢。

在接近目标点时，也就是在剩余距离小并且应有速度小的情况下，非线性制动力矩调节器的I部分的调节放大48被提高，以便尽可能精确地达到相关目标点。非线性PI制动力矩调节器的两个部分相加并且构成用于车辆10定位过程的制动力矩分量74。

为了使非线性PI制动力矩调节器的工作点或其I部分尽可能快速地达到与车辆10的行驶状况相匹配的值，在根据本发明提出的方法中，使用对于I部分的预控制。这种预控制利用道路坡度以及剩余行驶距离92。在使用这些参量的情况下，该预控制确定制动力矩的两个分量、即应有制动力矩的I部分的与坡度有关的分量70和应有制动力矩的I部分的与剩余距离92有关的、即与剩余行程有关的分量68。两个分量68，70被叠加，合成的预控制力矩或其梯度受到限制。应有制动力矩的I部分限于最大值，而预控制力矩构成I部分的最小值，并且改进非线性PI制动力矩调节器的调节品质。

在具有电机12的车辆10中，根据本发明提出的方法对必要的总制动力矩在促动器电机12和摩擦制动器上的分配进行辅助。为此，视状况而定地，从应有驱动力矩76中减去驱动力矩80的实际值。将产生的差与先前计算出的总制动力矩进行比较。可能还剩余的残余制动力矩作为应有制动力矩传递给摩擦制动器的促动器。如果车辆10的电机12不能或者不能完全地施加所期望的再生力矩，则摩擦制动器承担未提供的部分。

现在，在向车辆10的静止状态过渡期间进行制动力矩预给定。随着接近目标点，首先针对摩擦制动器确定作为剩余行驶距离92的函数的应有制动力矩原始值82。剩余距离变得越小，则该值指数地增大到预给定的值。这尤其是适用于要无意地超过目标点的情况。由此，实现与车辆10的驱动和制动力矩调节本身无关的监控功能，所述监控功能在超过目标点时逐步地制动车辆10。为了该过程安全且舒适地进行，应有制动力矩的原始值82的梯度受限制。对应的梯度是剩余距离和车道坡度的函数。作为结果，得到用于停车的应有制动力矩84。用于停车的应有制动力矩84被叠加给两个部分，也就是制动力矩调节器的P部分和I部分74。这两个分量的总和产生最终应有制动力矩52，该最终应有制动力矩由摩擦制动器的制动液压装置实现。

通过最终应有制动力矩52与车轮半径90相乘得到对应的应有制动力38，该应有制动力可通过摩擦制动器来施加。

基于外部请求，可以逐步地请求进一步的车辆定位，尤其是针对处于厘米范围内的非常小的行驶距离。然后，再次进行定位过程。

在车辆10已到达最终目标点或车辆定位结束之后，上游的呈停车ECU24的微控制器106型式的停车控制移交给下游部件、例如停车制动器。

在根据本发明提出的方法中，在第二调节回路120内进行驱动力矩的调节。第二调节回路120包括框“用于确定驱动力矩的调节器”、框“驱动力矩的预控制”、框“滤波器”和框“驱动力矩控制器”。为此，根据通过轨迹规划器26所规划的应有车辆速度104和当前车辆速度102之间的差来确定对应的车辆速度的调节偏差36。该调节偏差相应于如存在于用于调节非线性PI制动力矩调节器的制动力矩的第一调节回路内那样的调节偏差。

提出，在第二调节回路120内，非线性I调节器作为调节器。以下任务由I部分承担：提供必要的驱动力矩，以便使由轨迹规划器26确定的应有车辆速度104的曲线由车辆10尽可能精确地遵守。

在求出必要的应有驱动力矩时，通过应有驱动力矩75的I部分来考虑困难的驾驶状况，例如粗糙的车道路面或者坡度，即下坡还是上坡。总的应有驱动力矩在通道76，78上传递给下游的马达控制器。两个通道76，78体现应有驱动力矩的最大值和最小值。在第二调节回路120内调节驱动力矩时，省去用于调节驱动力矩的比例部分，也就是P部分，因为快速进行的调节干预已经通过用于制动力矩的非线性PI制动力矩调节器进行了。该制动力矩至少部分地作为再生力矩通过车辆10的电机12提供。

驱动力矩调节器的I部分的调节放大50是通过轨迹规划器26预给定的应有车辆速度104的应有值的函数。此外，在确定调节放大50时，可以进行如下区分：车辆10当前在路上相对于由轨迹规划器26预给定的、规划的应有车辆速度104是更快还是更慢。附加地，剩余行驶距离92也能用于使非线性I调节器参数化。

为了使用于驱动力矩的非线性I调节器的工作点或其积分部分、也就是I部分尽可能快速地达到与车辆10的行驶状况匹配的值，借助于预控制将I部分也预设定为尽可能好地匹配的值。该预控制考虑车道坡度以及剩余距离92。利用这些参量，该预控制确定驱动力矩的两个分量、即应有驱动力矩的I部分的预控制值的与坡度有关的分量56以及应有驱动力矩的I部分的预控制值的与剩余行程有关的分量58。

将两个分量叠加，并且在需要时限制合成的预控制力矩或其梯度。驱动力矩的I部分被限于最大值。预控制力矩是驱动力矩的I部分的最小值并且显著地改进用于驱动力矩的非线性I调节器的调节品质。

本发明不限于这里所说明的实施例和其中强调的方面。更确切地说，在由权利要求给出的范围内，能实现处于本领域技术人员惯用手段范畴内的大量变型。

Claims (12)

1.用于求取和调节在车辆(10)泊车时的最小行驶距离的方法，该车辆具有至少一个被纳入到该车辆的驱动系中的电机(12)、车辆网络(22)和轨迹规划器(26)，在所述方法中，至少经历以下方法步骤：

a)感测所述电机(12)的转子角(14)或者转子位置角或者转子角速度(16)在所述车辆(10)运动期间的变化并且通过所述车辆网络(22)传送给用于停车速度调节的微控制器(106)，

b)在考虑车轮半径(90)、运动学变速器传动比i_G和差速器传动比i_D的情况下，根据所述转子角(14)或者转子位置角或者所述转子角速度(16)的根据a)所感测的变化来确定所述车辆(10)走过的行驶距离，

c)将所述车辆(10)的应有行驶距离与所述车辆(10)已走过的行驶距离进行比较并且确定剩余行驶距离(92)，和

d)通过所述轨迹规划器(26)基于所述剩余行驶距离(92)确定应有车辆速度(104)的应有值，并且在接近目标点时使该应有值降低到零。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据

确定当前车辆速度(102)，其中

i_G：运动学变速器传动比

i_D：差速器传动比

r_WHL：车轮半径

n_DriveLine：电机转速

ω_Rotor：转子角速度(16)。

3.根据权利要求1和2所述的方法，其特征在于，在第一调节回路内，借助非线性PI制动力矩调节器，根据应有车辆速度(104)的在所述轨迹规划器(26)中所求取的应有值和当前车辆速度(102)之间的差来求取车辆速度的调节偏差(36)。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述非线性制动力矩调节器的P部分的比例放大(46)基于所述应有车辆速度(104)的应有值和所述剩余行驶距离(92)，并且在比例放大(46)时区分：所述车辆(10)在路上相比于所述应有车辆速度(104)的应有值是更快还是更慢，并且在接近所述目标点时使所述P部分渐弱。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述非线性制动力矩调节器的I部分的积分放大(48)基于所述车辆速度(104)的应有值和所述剩余行驶距离(92)，并且在所述积分放大(48)时区分：所述车辆(10)在路上相比于所述车辆速度(104)的应有值是更快还是更慢，并且在接近所述目标点时所述非线性制动力矩调节器的I部分的积分放大(48)被提高。

6.根据权利要求3至5所述的方法，其特征在于，所述非线性制动力矩调节器的P部分和I部分相加并且构成制动力矩的分量(74)。

7.根据权利要求1至6所述的方法，其特征在于，所述制动力矩的I部分的预控制确定所述制动力矩的与坡度有关的分量(56)和与剩余路程有关的分量(58)。

8.根据权利要求1至7所述的方法，其特征在于，为了将所述制动力矩分配给促动器电机(12)和摩擦制动器，从所需要的应有驱动力矩中减去驱动力矩(80)的实际值，执行与先前计算出的总制动力矩的比较，并且将剩余的残余制动力矩作为应有制动力矩(52)交给所述摩擦制动器的促动器。

9.根据权利要求1至8所述的方法，其特征在于，在第二调节回路(120)内，借助于非线性I调节器根据应有车辆速度(104)的应有值与当前车辆速度(102)之间的差算出车辆速度的调节偏差(36)，所述非线性I调节器将应有驱动力矩的I部分限于最大值和最小值内。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述驱动力矩的I部分的调节放大(50)基于所述应有车辆速度(104)的应有值并且区分：所述车辆(10)在路上相比于所述应有车辆速度(104)的应有值是更快还是更慢。

11.根据权利要求9和10所述的方法，其特征在于，在考虑车道坡度和所述剩余行驶距离(92)的情况下进行对所述应有驱动力矩(62)的I部分的预控制，求取所述应有驱动力矩的I部分的与坡度有关的分量(56)和与剩余路程有关的分量(58)，将所述与坡度有关的分量和与剩余路程有关的分量叠加并且求取所述应有驱动力矩(62)的合成的预控制I部分或该应有驱动力矩的梯度。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法的应用，用在混合动力车辆(MHEV，PHEV)和电动车辆(EV)中，用于求取非常小的行驶距离并且调整所述非常小的行驶距离。

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