具体实施方式

与对应领域中的传统一样，一些示例性实施例可在附图中按照功能块、单元和/或模块来示出。本领域普通技术人员将理解，这些块、单元和/或模块由诸如逻辑电路、分立部件、处理器、硬连线电路、存储器元件、布线连接等的电子(或光学)电路物理地实现。当通过处理器或类似硬件实现块、单元和/或模块时，可以使用软件(例如，代码)对其进行编程和控制以执行本文讨论的各种功能。可替换地，每个块、单元和/或模块可由专用硬件实现，或者作为用于执行某些功能的专用硬件和用于执行其他功能的处理器(例如，一个或多个编程的处理器和相关联的电路)的组合来实现。在不脱离本发明概念的范围的情况下，一些示例性实施例的每个块、单元和/或模块可物理地分离成两个或更多个交互和离散的块、单元和/或模块。另外，在不脱离本发明概念的范围的情况下，一些示例性实施例的块、单元和/或模块可物理地组合成更复杂的块、单元和/或模块。

以下，通过各种示例性实施例，将参照附图描述自主驾驶模式中的转向控制装置和方法。应注意的是，附图不是按精确比例的，并且可能只是为了描述的方便和清晰而夸大了线条的粗细或部件的尺寸。此外，本文中使用的术语是通过考虑本发明的功能来定义的，并且可根据用户或操作者的习惯或意图来改变。因此，术语的定义应根据本文的总体披露进行。

例如，本说明书中描述的实施例可通过方法或过程、设备、软件程序、数据流或信号来实现。虽然只在单个上下文中讨论特征(例如，只在一个方法中讨论)，但所讨论的特征可以另一种类型实现(例如，装置或程序)。装置可以在合适的硬件、软件或固件中实现。方法可在诸如处理器的设备中实现，该处理器通常指的是包括例如计算机、微处理器、集成电路或可编程逻辑设备的处理设备。处理器还包括通信设备，诸如计算机、蜂窝电话、PDA(个人数字助理)和有利于终端用户之间的信息通信的另一个设备。

图1是示出根据本公开的实施例的自主驾驶模式中的转向控制装置的框配置图，图2是示出根据本公开的实施例的高通滤波器的形状变化的图，并且图3是示出根据本公开的实施例改变转向角速度的符号的示例的图。

参照图1，根据本公开的实施例的自主驾驶模式中的转向控制装置包括：感测模块10、自主驾驶确定器20、自主驾驶系统30、命令转向角加速度检测器40、转向角控制器60、振动传感器70。

感测模块10感测自主驾驶和转向控制所需的信息。感测模块10可包括：用于感测转向轴的柱转矩的柱转矩感测单元11、用于感测车辆的车辆速度的车辆速度感测单元12、用于感测方向盘的转向角的转向角感测单元13、用于检测方向盘的转向角速度的转向角速度检测单元14、用于感测自主驾驶系统30的操作所需的周围环境信息的周围环境感测单元15。

转向角速度检测单元14可直接检测来自方向盘的转向角速度，或者通过对由转向角感测单元13感测的转向角进行微分来检测转向角速度。

周围环境感测单元15的示例可以包括激光雷达、雷达、超声传感器、图像传感器等。周围环境信息可以包括道路信息、障碍物信息、天气信息等。周围环境信息不限于上述实施例。

在自主驾驶模式中，自主驾驶系统30基于从周围环境感测单元15输入的周围环境信息输出用于车辆的自主驾驶控制的命令转向角。

由于基于周围环境信息执行自主驾驶控制的自主驾驶系统30的配置可由本领域技术人员容易地执行，因此这里将省略其详细描述。

命令转向角加速度检测器40使用从自主驾驶系统30输入的命令转向角速度来检测命令转向角加速度。

命令转向角加速度检测器40包括第一微分器41、第二微分器42和噪声滤波器43。

第一微分器41通过对从自主驾驶系统30输入的命令转向角进行一次微分来检测命令转向角速度。

第二微分器42通过对由第一微分器41检测到的命令转向角速度进行二次微分来检测命令转向角加速度。

噪声滤波器43对从第二微分器42输出的命令转向角加速度的噪声进行滤波。

自主驾驶确定器20使用转向轴的柱转矩、车辆的速度和命令转向角加速度中的一者或多者来确定是否取消自主驾驶模式。

自主驾驶确定器20包括伪振动滤波单元21和自主驾驶模式确定单元22。

伪振动滤波单元21对柱转矩的频率分量中与类似于电机驱动转向装置的谐振点的振动相对应的预设频率分量进行滤波。作为伪振动滤波单元21，可以采用带阻滤波器。

典型地，在意外转向干预的情况下，可感测类似于电机驱动转向装置的扭杆的谐振点的振动。因此，伪振动滤波单元21可对与类似于电机驱动转向装置的扭杆的谐振点的振动相对应的频率分量进行滤波，使得当自主驾驶被取消时移除对应频率分量的柱转矩。因此，在意外转向干预的情况下，自主驾驶模式不会被取消。

根据由伪振动滤波单元21滤波的柱转矩是否满足可确定驾驶员已经干预转向的条件，自主驾驶模式确定单元22确定是否维持自主驾驶模式。

也就是说，当由伪振动滤波单元21滤波的柱转矩保持在预设值或更大值持续预设时间或更长时间时，自主驾驶模式确定单元22将基于车辆速度的车辆负载模式曲线的负载乘以命令转向角加速度，将相乘结果与预设自主驾驶取消禁止阈值进行比较，并且根据比较结果取消自主驾驶模式。

在这种情况下，当通过将基于车辆速度的车辆负载模式曲线的负载乘以命令转向角加速度而获得的值等于或小于自主驾驶取消禁止阈值时，自主驾驶模式确定单元22取消自主驾驶模式。

更具体地说，当由伪振动滤波单元21滤波的柱转矩被保持在预设值或更大值持续预设时间或更长时间时，自主驾驶模式确定单元22可确定驾驶员正在干预转向。然而，即使当自主驾驶系统30快速改变命令转向角且同时驾驶员不干预转向时，柱转矩也可保持在预设值或更大值持续预设时间或更长时间。在这种情况下，虽然驾驶员没有实际干预转向，但自主驾驶模式可能被取消而造成大事故。

为了防止这种取消，即使柱转矩保持在预设值或更大值持续预设时间或更长时间，自主驾驶模式确定单元22通过车辆速度和命令转向角加速度来确定不取消自主驾驶模式。

通常，取决于车辆的几何形状，当车辆停止时，车辆的负载最大，而当车辆速度约为5kph时，车辆的负载最小化。随着车辆的行进速度逐渐增加，自对准力逐渐增加。

除了这些特征之外，柱转矩随着命令转向角加速度变得更高而增加。因此，尽管柱转矩保持在预设值或更大值持续预设时间或更长时间，自主驾驶模式确定单元22不取消自主驾驶模式。

也就是说，自主驾驶模式确定单元22将基于车辆速度的车辆负载模式曲线的负载乘以命令转向角加速度，并且仅当相乘结果等于或小于自主驾驶取消禁止阈值时才取消自主驾驶模式。

因此，尽管自主驾驶系统30执行突然转向以避开障碍物，仍可持续维持自主驾驶模式。因此，即使驾驶员不干预转向，车辆也能安全地避开障碍物等。

基于来自命令转向角加速度检测器40的输出，转向角控制器60通过根据命令转向角和当前转向角之间的位置控制误差调整增益来控制转向角。

转向角控制器60包括可变高通滤波器61、增益调整单元62和转向角控制单元63。

通过根据来自命令转向角加速度检测器40的输出调整截止频率，可变高通滤波器61移除命令转向角和当前转向角之间的位置控制误差的噪声分量。在这种情况下，可变高通滤波器61通过调整从命令转向角加速度检测器40输入的命令转向角速度的传递函数的微分时间来调整截止频率。

通常，为了暂时避开障碍物等，需要暂时放大转向角控制性能。

当转向角控制性能在一般自主驾驶模式过高时，由于外部噪声、周围环境等使控制稳定性劣化，可能会出现振动等。在这种情况下，转向角控制性能可能会相当劣化。因此，在必要的时候尽可能地提高转向角控制性能是非常重要的。

对于这种操作，有效的是，使用PI-P或PID-PI控制器组合而不使用基于通常使用的P-PI控制器组合的位置控制器。然而，当应用D控制器时，可能由于命令转向角的噪声、外部环境或噪声而出现振动。通常，可添加D控制器以提高对位置变化的响应性。然而，在这种情况下，由于振动可能被从外部环境引入的扰动或噪声引起并且放大，因此转向角控制性能可能相当劣化。

为了防止转向角控制性能的劣化，一般将低通滤波器或滞后补偿器应用到D控制器的前级。然而，在这种情况下，当需要取决于转向情况改变结构时，结构变得复杂，并且要改变的参数或因素的数量增加。也就是说，为了确保转向角控制性能，P-PI控制器组合中的P控制器可被设计为PI或PID控制器以使用PI-PI或PID-PI控制器组合。然而，需要一种更有效的方法，其可取决于转向情况最大化转向角控制性能，并且显著改善响应性同时具有抗噪声或干扰的能力。

典型地，当将低通滤波器或滞后补偿器应用于PID控制器中的D控制器时，传递函数可表示为G(s)＝Kp(1+1/Ti×s+Td×s/(1+s×Td))。

这里，G(s)表示传递函数，Kp表示比例增益，Ti表示积分时间，Td表示微分时间，并且s是复数。

当分离PID控制增益以重新排列方程或根据I或D控制器分离增益Kp时，方程可表示为G(s)＝kp+Ki/Ti×s+Kd×s/(1+Td×s)。此时，对于D控制器，可将方程重新排列为(1/Td)/((1/Td)+s))×Td×Kp×s。

这里，Ki表示积分增益，并且Kd表示微分增益。

此外，(1/Td)/((1/Td)+s))和s类似于初级高通滤波器的形状。为了在不应用D控制器的情况下提高转向角控制性能，可以应用可变高通滤波器61和增益调整单元62。在这种情况下，抗噪声性和转向角控制性能可显著改善。

具体地，可变高通滤波器61的增益和截止频率是非常重要的。典型地，高通滤波器的截止频率可通过应用电机驱动转向装置(例如，MDPS(电机驱动力转向，Motor DrivenPower Steering))的电机控制带宽来设置。然而，为了不影响MDPS的扭杆的谐振点，设置高通滤波器的截止频率是非常重要的，截止点在C-MDPS情况下设置为约12Hz或在R-MDPS情况下设置为约9Hz。作为参考，对MDPS稳定性影响最大的因素是扭杆。这是因为扭杆具有最低刚度并且是因最低刚度而最容易产生谐振的点。

通常，Td可定义PID控制器中D控制器的控制周期和频率。在传递函数的(1/Td)/((1/Td)+s))×Td×Kp×s中，(1/Td)/((1/Td)+s))等于高通滤波器的形状并可通过1/td设置为期望频率。也就是说，一般高通滤波器的传递滤波器可被表示为s/(s+w)。这里，w是2πf，其中f表示截止频率。在上述传递函数中，1/Td直接变成w。因此，可变高通滤波器61可通过改变Td来调整截止频率以便设置期望频率。

增益调整单元62通过乘以基于车辆速度、命令转向角加速度和预设比率的负载曲线增益来调整增益。

增益调整单元62改变微分增益Kd以控制增益。如上，增益调整单元62可通过随着传递函数中的转向角加速度变高而增加Kd，并且随着转向角加速度变低而减少Kd来改变转向角控制单元63的增益响应特性。

决定增益的重要因素是车辆速度和命令转向角加速度。为了决定车辆的负载和应用到MDP的负载，需要必要地考虑车辆速度和命令转向角加速度。

因此，增益调整单元62最终通过乘以基于车辆速度、命令转向角加速度和用于保持适当参数的比率的负载曲线增益来设置增益。考虑到在实际自主驾驶状况下的各种突然转向环境，可以将该比率设置为各种值。因此，如图2所示，可变高通滤波器61的形状改变。

转向角控制单元63通过根据由增益调整单元62调整的增益控制转向角来校正命令转向角和当前转向角之间的转向角误差。

也就是说，转向角控制单元63将从自主驾驶系统30输入的命令转向角与从转向角感测单元13输入的当前转向角进行比较，并且将转向角误差输入到可变高通滤波器61。

此外，根据从增益调整单元62输入的增益，转向角控制单元63改善转向角的响应特性，并且最小化命令转向角和当前转向角之间的误差。

振动传感器70根据基于转向角速度的符号改变的次数的变化使截止频率或增益返回初始值。

通常，当在自主驾驶期间执行突然转向时，振动等可能由诸如外部环境的因素产生。在这种情况下，需要感测振动以防止过大的增益增加或截止频率变化。

对于该操作，振动传感器70实时监测转向角速度的符号在振动设定时间期间改变的次数。例如，如图3所示，当转向角速度的符号在一秒的计数器时间内总共改变三次时，可以确定出现1赫兹的噪声。

典型地，由于扭杆的刚度是MDPS中最低的，振动以扭杆的谐振频率发生最频繁。振动一般范围为8Hz至12Hz。例如，可以假设当转向角速度的符号每秒改变17次时出现8Hz的振动。这可以基于G增益过度增加或可变高通滤波器61的截止频率过度降低的假设。因此，振动传感器70基于转向角速度的符号改变的次数来感测振动，并且当感测的振动等于或大于预设振动时使截止频率或增益返回初始值。

初始值为一般自主驾驶模式中的G增益或截止频率。

通过该操作，可在突然转向的情况下禁止自主驾驶的取消，并且可通过可变高通滤波器61使转向角控制单元63的性能最大化，使得自主车辆可在紧急情况下避开障碍物。

此外，可根据一般自主驾驶情况来恢复变化的可变高通滤波器61。当在突然转向的情况下出现振动时，可感测振动以优化可变高通滤波器61，这使得可防止由突然转向引起的副作用。

以下，将参照图4描述根据本公开的实施例的自主驾驶模式中的转向控制方法。

图4是示出根据本公开的实施例的自主驾驶模式中的转向控制方法的流程图。

参照图4，在自主驾驶模式中，在步骤S10中，自主驾驶系统30基于从周围环境感测单元输入的周围环境信息输出用于车辆的自主驾驶控制的命令转向角。

然后，在步骤S20中，第一微分器41通过对命令转向角进行一次微分来检测命令转向角速度，第二微分器42通过对命令转向角速度进行二次微分来检测命令转向角加速度，并且噪声滤波器43通过对命令转向角加速度的噪声进行滤波来检测命令转向角加速度。

在步骤S30中，伪振动滤波单元21对柱转矩的频率分量中与类似于电机驱动转向装置的谐振点的振动相对应的预设频率分量进行滤波。

然后，在步骤S40中，自主驾驶模式确定单元22确定由伪振动滤波单元21滤波的柱转矩是否保持在预设值或更大值持续预设时间或更长时间。

当步骤S40的确定结果指示柱转矩保持在预设值或更大值持续预设时间或更长时间时，在步骤S50中，自主驾驶模式确定单元22将基于车辆速度的车辆负载模式曲线的负载乘以命令转向角加速度，并且在步骤S60中，确定相乘结果是否等于或小于预设自主驾驶取消禁止阈值。

当步骤S60的确定结果指示相乘结果等于或小于自主驾驶取消禁止阈值时，在步骤S70中，自主驾驶模式确定单元22取消自主驾驶模式。

另一方面，当步骤S60的确定结果指示相乘结果超过自主驾驶取消禁止阈值时，自主驾驶模式确定单元22持续维持自主驾驶模式。

转向角控制单元63将从自主驾驶系统30输入的命令转向角与从转向角感测单元13输入的当前转向角进行比较，并且将转向角误差输入到可变高通滤波器61。

在这种情况下，在步骤S80中，可变高通滤波器61根据来自命令转向角加速度检测器40的输出来调整截止频率，并且根据经调整的截止频率移除命令转向角和当前转向角之间的位置控制误差的噪声分量。

在步骤S90中，增益调整单元62通过乘以基于车辆速度、命令转向角加速度和预设比率的负载曲线增益来调整增益。

因此，在步骤S100中，转向角控制单元63通过根据由增益调整单元62调整的增益控制转向角来校正命令转向角和当前转向角之间的转向角误差。

在此过程期间，在步骤S110中，振动传感器70通过实时监测转向角速度的符号在振动设定时间期间改变的次数来感测转向角的振动，并且在步骤S120中确定所感测的振动是否等于或大于预设振动。

当步骤S120的确定结果指示振动等于或大于预设振动时，在步骤S130中，振动传感器70使截止频率或增益返回初始值。

因此，根据本发明实施例的自主驾驶模式中的转向控制装置和方法可在自主驾驶模式中需要突然转向的情况下提高转向性能，同时不取消自主驾驶模式，并且允许车辆紧急避免危险时刻。

尽管为了说明的目的公开了本公开的示例性实施例，但本领域技术人员将理解，各种修改、添加和替换是可能的，而不脱离如所附权利要求中限定的本公开的范围和精神。因此，本公开的真正技术范围应由所附权利要求限定。