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    关 键 词:
    转轮 控制 装置
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    摘要
    申请专利号:

    CN201380052249.0

    申请日:

    2013.10.01

    公开号:

    CN104718124A

    公开日:

    2015.06.17

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):B62D 6/00申请日:20131001|||公开
    IPC分类号: B62D6/00; B62D5/04; B62D101/00; B62D111/00; B62D113/00; B62D117/00; B62D119/00; B62D137/00 主分类号: B62D6/00
    申请人: 日产自动车株式会社
    发明人: 武田裕也
    地址: 日本神奈川县
    优先权: 2012-221790 2012.10.04 JP
    专利代理机构: 北京林达刘知识产权代理事务所(普通合伙)11277 代理人: 刘新宇
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201380052249.0

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2016.02.17|||2015.07.15|||2015.06.17

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    具备:转轮部(1),其与使左右前轮(5FL、5FR)(转向轮)转向的转向部(2)机械地分离,接受驾驶员的转轮输入;转轮反力控制部(20),其在将自校准扭矩和转轮反力设为坐标轴的坐标上设定自校准扭矩越大则转轮反力越大的转轮反力特性,根据该转轮反力特性对转轮部(1)施加转轮反力;曲率运算部(34a),其检测白线的曲率;横向力偏移部(34)(偏移单元),其计算所检测出的曲率越大则越大的偏移量,使转轮反力特性在坐标上向与自校准扭矩相同符号的方向偏移偏移量;横向加速度估计部(342)(横向加速度检测单元),其检测车辆的横向加速度;以及限幅处理部(34e)(偏移抑制单元),所检测出的弯道方向的转轮扭矩越大则越抑制横向力偏移量的变化。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种转轮控制装置,其特征在于,具备:
    转轮部,其与使转向轮转向的转向部机械地分离,接受驾驶员的转轮输入;
    转轮反力控制单元,其在将自校准扭矩和转轮反力设为坐标轴的坐标上设定自校准扭矩越大则转轮反力越大的转轮反力特性,根据该转轮反力特性对上述转轮部施加转轮反力;
    曲率检测单元,其检测白线的曲率;
    偏移单元,其计算所检测出的上述曲率越大则越大的偏移量,使上述转轮反力特性在上述坐标上向与上述自校准扭矩相同符号的方向偏移上述偏移量;
    弯道方向转轮扭矩检测单元,其检测弯道方向的转轮扭矩;以及
    偏移抑制单元,所检测出的弯道方向的转轮扭矩越大则该偏移抑制单元越抑制上述偏移量的变化。

    2.  根据权利要求1所述的转轮控制装置,其特征在于,
    仅在所检测出的上述曲率为规定曲率以上的情况下,上述偏移抑制单元根据上述弯道方向的转轮扭矩来抑制上述偏移量的变化。

    3.  根据权利要求1或2所述的转轮控制装置,其特征在于,
    在所检测出的上述弯道方向的转轮扭矩为规定值以上的情况下,上述偏移抑制单元禁止上述偏移量的变化。

    4.  根据权利要求1至3中的任一项所述的转轮控制装置,其特征在于,
    上述转轮反力特性为:与自校准扭矩大时相比,在自校准扭矩小时与自校准扭矩的变化量相对的转轮反力的变化量大。

    5.  一种转轮控制装置,其特征在于,
    在将自校准扭矩和转轮反力设为坐标轴的坐标上设定自校准扭矩越大则转轮反力越大的转轮反力特性,在根据该转轮反力特性对与转向部机械地分离的转轮部施加转轮反力时,计算白线的曲率越大则越大的偏移量,在使上述转轮反力特性在上述坐标上向与上述自校准扭矩相同符号的方向偏移 上述偏移量时,所检测出的弯道方向的转轮扭矩越大则越抑制上述偏移量的变化。

    6.  一种转轮控制装置,其特征在于,具备:
    检测白线的曲率的传感器;
    检测车辆的横向加速度的传感器;以及
    控制器,其在将自校准扭矩和转轮反力设为坐标轴的坐标上设定自校准扭矩越大则转轮反力越大的转轮反力特性,在根据该转轮反力特性对与转向部机械地分离的转轮部施加转轮反力时,计算白线的曲率越大则越大的偏移量,在使上述转轮反力特性在上述坐标上向与上述自校准扭矩相同符号的方向偏移上述偏移量时,所检测出的弯道方向的转轮扭矩越大则越抑制上述偏移量的变化。

    说明书

    说明书转轮控制装置
    技术领域
    本发明涉及一种转轮控制装置。
    背景技术
    在专利文献1中公开了如下一种技术:为了顺利通过弯道处,在转弯过程中,曲率越大,使与自校准扭矩相应地施加于方向盘的转轮反力越小。
    专利文献1:日本特开平11-78938号公报
    发明内容
    发明要解决的问题
    然而,在上述现有技术中,由于相对于自校准扭矩的转轮反力特性发生变化,因此存在给驾驶员带来不适感觉的问题。
    本发明的目的在于提供一种能够减轻给驾驶员带来的不适感觉的转轮控制装置。
    用于解决问题的方案
    在本发明中,计算曲率越大则越大的偏移量,在以自校准扭矩和转轮反力为坐标轴的坐标上设定自校准扭矩越大则转轮反力越大的转轮反力特性,在坐标上使该转轮反力特性向与自校准扭矩相同符号的方向偏移偏移量。此时,弯道方向的转轮扭矩越大,越抑制偏移量的变化。
    发明的效果
    因此,能够在维持转轮反力特性的状态下变更转轮反力,从而能够减轻给驾驶员带来的不适感觉。
    附图说明
    图1是表示实施例1的车辆的转轮系统的系统图。
    图2是转向控制部19的控制框图。
    图3是转轮反力控制部20的控制框图。
    图4是干扰抑制指令转向角运算部32的控制框图。
    图5是与横摆角相应的推斥力运算部37的控制框图。
    图6是与横向位置相应的推斥力运算部38的控制框图。
    图7是表示横摆角F/B控制和横向位置F/B控制的控制区域的图。
    图8是表示正行驶于高速公路的直线道路的车辆受到单次的横风的情况下的横摆角变化的时间图。
    图9是表示在正行驶于高速公路的直线道路的车辆受到连续的横风的情况下未实施横向位置F/B控制时的横摆角变化和横向位置变化的时间图。
    图10是表示在正行驶于高速公路的直线道路的车辆受到连续的横风的情况下实施了横向位置F/B控制时的横摆角变化和横向位置变化的时间图。
    图11是横向力偏移部34的控制框图。
    图12是示出表示与自校准扭矩相应的转轮反力扭矩的转轮反力特性向与自校准扭矩相同的方向偏移的状态的图。
    图13是表示方向盘的转轮角与驾驶员的转轮扭矩的关系的特性图。
    图14是表示通过使表示与自校准扭矩相应的转轮反力扭矩的转轮反力特性向与自校准扭矩相同的方向偏移而表示方向盘的转轮角与驾驶员的转轮扭矩的关系的特性发生了变化的状态的图。
    图15是转轮反力扭矩偏移部36的控制框图。
    图16是与偏离余量时间相应的反力运算部39的控制框图。
    图17是与横向位置相应的反力运算部40的控制框图。
    图18是示出表示与自校准扭矩相应的转轮反力扭矩的转轮反力特性向转轮反力扭矩的绝对值变大的方向偏移的状态的图。
    图19是表示方向盘的转轮角与驾驶员的转轮扭矩的关系的特性。
    图20是表示通过使表示与自校准扭矩相应的转轮反力扭矩的转轮反力特性向转轮反力扭矩的绝对值变大的方向偏移而表示方向盘的转轮角与驾 驶员的转轮扭矩的关系的特性发生了变化的状态的图。
    图21是表示实施例1的横向力偏移部中的限幅处理部内的控制结构的框图。
    图22是计算实施例1的正行驶于弯道的横向力偏移部的比率限幅增益k的对应图。
    图23是表示在实施例1的转轮控制装置中具有比较大的曲率的弯道连续时的状态的概要图。
    附图标记说明
    1:转轮部;2:转向部;3:备用离合器;4:SBW控制器;5FL、5FR:左右前轮;6:方向盘;7:柱轴;8:反力马达;9:转轮角传感器;11:小齿轮轴;12:转轮齿轮;13:转向马达;14:转向角传感器;15:齿条齿轮;16:齿条;17:摄像机;18:车速传感器;19:转向控制部;19a:加法器;20:转轮反力控制部;20a:减法器;20b:加法器;20c:加法器;21:影像处理部;22:电流驱动器;23:电流驱动器;24:导航系统;31:指令转向角运算部;32:干扰抑制指令转向角运算部;32a:横摆角运算部;32b:曲率运算部;32c:横向位置运算部;32d:加法器;32e:目标横摆力矩运算部;32f:目标横摆加速度运算部;32g:目标横摆率运算部;32h:指令转向角运算部;32i:限幅处理部;33:横向力运算部;34:横向力偏移部;34a:曲率运算部;34b:上下限幅器;34c:SAT增益运算部;34d:乘法器;34e:限幅处理部;35:SAT运算部;36:转轮反力扭矩偏移部;36a:横摆角运算部;36b:横向位置运算部;36c:反力选择部;36d:限幅处理部;37:与横摆角相应的推斥力运算部;37a:上下限幅器;37b:横摆角F/B增益乘法部;37c:车速校正增益乘法部;37d:曲率校正增益乘法部;37e:乘法器;38:与横向位置相应的推斥力运算部;38a:减法器;38b:上下限幅器;38c:距离校正增益乘法部;38d:横向位置F/B增益乘法部;38e:车速校正增益乘法部;38f:曲率校正增益乘法部;38g:乘法器;39:与偏离余量时间相应的反力运算部;39a:乘法器;39b:除法器;39c:除法器; 39d:偏离余量时间选择部;39e:与偏离余量时间相应的反力运算部;40:与横向位置相应的反力运算部;40a:减法器;40b:减法器;40c:横向位置偏差选择部;40d:与横向位置偏差相应的反力运算部。
    具体实施方式
    [实施例1]
    [系统结构]
    图1是表示实施例1的车辆的转向系统的系统图。
    实施例1的转轮装置采用了如下的线控转轮(SBW)系统:将转轮部1、转向部2、备用离合器3、SBW控制器4作为主要的结构,且接受驾驶员的转轮输入的转轮部1与使左右前轮(转向轮)5FL、5FR转向的转向部2机械地分离。
    转轮部1具备方向盘6、柱轴7、反力马达8以及转轮角传感器9。
    柱轴7与方向盘6一体地旋转。
    反力马达8例如是无刷马达,是输出轴与柱轴7同轴的同轴马达,根据来自SBW控制器4的指令向柱轴7输出转轮反力扭矩。
    转轮角传感器9检测柱轴7的绝对旋转角、即方向盘6的转轮角。
    转向部2具备小齿轮轴11、转向齿轮12、转向马达13以及转向角传感器14。
    转轮齿轮12是齿条和小齿轮式的转轮齿轮,与小齿轮轴11的旋转相应地使前轮5L、5R转向。
    转向马达13例如是无刷马达,输出轴通过未图示的减速机与齿条齿轮15连接,根据来自SBW控制器4的指令向齿条16输出用于使前轮5转向的转向扭矩。
    转向角传感器14检测转向马达13的绝对旋转角。在此,转向马达13的旋转角和前轮5的转向角始终存在唯一确定的相关关系,因此能够根据转向马达13的旋转角检测前轮5的转向角。在下面只要没有特别地记载,就设为根据转向马达13的旋转角计算出前轮5的转向角。
    备用离合器3设置在转轮部1的柱轴7与转向部2的小齿轮轴11之间,通过备用离合器3的分离来将转轮部1与转向部2机械地分离,通过备用离合器3的接合来将转轮部1与转向部2机械地连接。
    除了对SBW控制器4输入上述转轮角传感器9和转向角传感器14的信号以外,对SBW控制器4还输入由摄像机17拍摄到的本车前方的行驶道路的影像和由车速传感器18检测出的车速(车体速度)。
    SBW控制器4具有对前轮5FL、5FR的转向角进行控制的转向控制部19、对施加于柱轴7的转轮反力扭矩进行控制的转轮反力控制部(转轮反力控制单元、控制器)20以及影像处理部21。
    转向控制部19根据各输入信息生成指令转向角,将所生成的指令转向角向电流驱动器22输出。
    电流驱动器22通过使由转向角传感器14检测出的实际转向角与指令转向角一致的角度反馈,来控制向转向马达13的指令电流。
    转轮反力控制部20根据各输入信息生成指令转轮反力扭矩,将所生成的指令转轮反力扭矩向电流驱动器23输出。
    电流驱动器23通过使基于反力马达8的电流值估计出的实际转轮反力扭矩与指令转轮反力扭矩一致的扭矩反馈,来控制向反力马达8的指令电流。
    影像处理部21通过从由摄像机17拍摄到的本车前方的行驶道路的影像提取边缘等图像处理来识别行驶车道左右的白线(行驶道路区分线)。
    另外,SBW控制器4在SBW系统故障时,将备用离合器3接合来将转轮部1与转向部2机械地连接,能够通过方向盘6的转轮来进行齿条16的轴向移动。此时,也可以通过转向马达13的辅助扭矩进行对驾驶员的转轮力进行辅助的、相当于电动动力转轮系统的控制。
    在上述SBW系统中,也可以设为将各传感器、各控制器、各马达设置多个的冗余系统。另外,也可以使转向控制部19和转轮反力控制部20相独立。
    在实施例1中,为了降低驾驶员的修正转轮量和减轻转轮负担,实施稳定性控制和修正转轮降低控制。
    稳定性控制以针对干扰(横风、路面凹凸、车辙、路面倾斜等)提高车辆的稳定性为目的,进行两个反馈(F/B)控制。
    1.横摆角F/B控制
    根据白线与本车行进方向所形成的角度即横摆角来校正转向角,使由于干扰而产生的横摆角减少。
    2.横向位置F/B控制
    根据到白线的距离(横向位置)校正转向角,使由于干扰而产生的横摆角的积分值即横向位置变化减少。
    修正转轮降低控制以针对驾驶员的转轮输入提高车辆的稳定性为目的,进行三个反力偏移控制。
    1.与横向位置相应的反力偏移控制
    与横向位置相应地、使与自校准扭矩相应的转轮反力特性向转轮反力的绝对值变大的方向偏移,抑制在驾驶员进行越过转轮角中立位置的修正转轮时转轮扭矩的符号反转。
    2.与偏离余量时间相应的反力偏移控制
    与偏离余量时间(到白线的到达时间)相应地、使与自校准扭矩相应的转轮反力特性向转轮反力的绝对值变大的方向偏移,抑制在驾驶员进行越过转轮角中立位置的修正转轮时转轮扭矩的符号反转。
    3.与曲率相应的反力偏移控制
    与白线的曲率相应地、使与自校准扭矩相应的转轮反力特性向与自校准扭矩相同符号的方向偏移,降低转弯时驾驶员的保舵力,并且抑制相对于保舵力变化的保舵角变化。
    [转向控制部]
    图2是转向控制部19的控制框图。
    SBW指令转向角运算部31根据转轮角和车速运算SBW指令转向角。
    干扰抑制指令转向角运算部32根据车速和白线信息,运算在稳定性控制中用于校正SBW指令转向角的干扰抑制指令转向角。在后面记述干扰抑制指 令转向角运算部32的详细内容。
    加法器19a向电流驱动器22输出将SBW指令转向角和干扰抑制指令转向角相加得到的值作为最终的指令转向角。
    [转轮反力控制部]
    图3是转轮反力控制部20的控制框图。
    横向力运算部33根据转轮角和车速,参照预先通过实验等求出的表示传统的转轮装置的各车速的转轮角与轮胎横向力的关系的转轮角-横向力变换对应图来运算轮胎横向力。转轮角-横向力变换对应图具有如下特性:转轮角越大则轮胎横向力越大,并且,与转轮角大时相比,在转轮角小时与转轮角的变化量相对的轮胎横向力的变化量越大,并且车速越高则轮胎横向力越小。
    横向力偏移部(偏移单元)34根据车速和白线信息,运算在与曲率相应的反力偏移控制中用于使转轮反力特性偏移的横向力偏移量。在后面记述横向力偏移部34的详细内容。
    减法器20a从轮胎横向力减去横向力偏移量。
    SAT运算部35根据车速和基于横向力偏移量偏移之后的轮胎横向力,参照预先通过实验等求出的表示传统的转轮装置的轮胎横向力与转轮反力扭矩的关系的横向力-转轮反力扭矩变换对应图,运算由于轮胎横向力而产生的转轮反力扭矩。轮胎横向力-转轮反力扭矩变换对应图具有如下特性:轮胎横向力越大则转轮反力扭矩越大,与轮胎横向力大时相比,在轮胎横向力小时与轮胎横向力的变化量相对的转轮反力扭矩的变化量越大,并且车速越高则转轮反力扭矩越小。该特性是模拟通常的转轮装置中通过因路面反作用力而产生的车轮将要恢复直行状态的自校准扭矩对方向盘产生的反作用力而得到的。
    加法器20b将转轮反力扭矩和与转轮特性相应的转轮反力扭矩成分(弹性项、粘性项、惯性项)相加。弹性项是与转轮角成比例的成分,通过将转轮角乘以规定的增益而计算出的。粘性项是与转轮角速度成比例的成分,通 过将转轮角速度乘以规定的增益而计算出的。惯性项是与转轮角加速度成比例的成分,通过将转轮角加速度乘以规定的增益而计算出的。
    转轮反力扭矩偏移部36根据车速和本车前方的行驶道路的影像来运算在与横向位置或偏离余量时间相应的反力偏移控制中用于使转轮反力特性偏移的转轮反力扭矩偏移量。在后面记述转轮反力扭矩偏移部36的详细内容。
    加法器20c将加上与转轮特性相应的转轮反力扭矩成分之后的转轮反力扭矩与转轮扭矩偏移量相加得到的值作为最终的指令转轮反力扭矩并输出到电流驱动器23。
    [干扰抑制指令转向角运算部]
    图4是干扰抑制指令转向角运算部32的控制框图。
    横摆角运算部32a运算前方注视点处的白线与本车行进方向所形成的角度即横摆角。前方注视点处的横摆角设为规定时间(例如0.5秒)后的白线与本车行进方向所形成的角度。通过根据由摄像机17拍摄到的行驶道路的影像来运算横摆角,由此能够简单且高精度地检测横摆角。
    曲率运算部32b运算前方注视点处的白线的曲率。
    横向位置运算部32c运算前方注视点处的到白线的距离。
    与横摆角相应的推斥力运算部37根据横摆角、曲率以及车速,运算用于在横摆角F/B控制中使由于干扰而产生的横摆角减少的车辆的推斥力。在后面记述与横摆角相应的推斥力运算部37的详细内容。
    与横向位置相应的推斥力运算部38根据横摆角、曲率、车速以及前方注视点处的到白线的距离,运算用于在横向位置F/B控制中使由于干扰而产生的横向位置变化减少的车辆的推斥力。在后面记述与横向位置相应的推斥力运算部38的详细内容。
    加法器32d将与横摆角相应的推斥力和与横向位置相应的推斥力相加,运算横方向推斥力。
    目标横摆力矩运算部32e根据横方向推斥力、轴距(车轴间距离)、后轮轴 重以及前轮轴重运算目标横摆力矩。具体地说,将对横方向推斥力乘以后轮轴重相对于车辆重量(前轮轴重+后轮轴重)的比例和轴距得到的值设为目标横摆力矩。
    目标横摆加速度运算部32f将目标横摆力矩乘以横摆惯性力矩系数来运算目标横摆加速度。
    目标横摆率运算部32g将目标横摆加速度乘以车头时距来运算目标横摆率。
    指令转向角运算部32h根据目标横摆率φ*、轴距WHEEL_BASE、车速V以及车辆的特性速度vCh,参照下述式子运算干扰抑制指令转向角δst*。在此,车辆的特性速度Vch是指已知的“阿克曼(Ackerman)方程式”中的参数,表示车辆的自转轮特性。
    δst*=(φ*×WHEEL_BASE×(1+(V/vCh)2)×180)/(V×M_PI)
    此外,M_PI是规定的系数。
    限幅处理部32i对干扰抑制指令转向角δst*的最大值和变化率的上限进行限制。最大值设为在传统的转轮装置(转轮部与转向部机械地连接)中方向盘6的转轮角处于中立位置附近的游隙的角度范围(例如左右3°)时的与该游隙的范围对应的前轮5FL、5FR的转向角范围(例如左右0.2°)。
    图5是与横摆角相应的推斥力运算部37的控制框图。
    上下限幅器37a对横摆角实施上下限幅处理。上下限幅器在横摆角为正值的情况下(将白线与本车行进方向的延长线交叉时的横摆角设为正。),设为能够抑制干扰的规定值以上且小于车辆发生振动时的值和由于驾驶员的转轮所产生的值的值(例如1°),在横摆角为负的情况下,设为0。
    横摆角F/B增益乘法部37b将限幅处理后的横摆角乘以横摆角F/B增益。横摆角F/B增益设为能够避免控制量不足并确保响应性的规定值以上且小于车辆发生振动时的值和驾驶员感觉到转轮角与转向角的中立偏移的值。
    车速校正增益乘法部37c将车速乘以车速校正增益。车速校正增益设为 如下特性:在0km/h~70km/h的范围内取最大值,在70km/h~130km/h的范围内逐渐减少,在130km/h以上的范围内为最小值(0)。
    曲率校正增益乘法部37d将曲率乘以曲率校正增益。曲率校正增益设为如下特性并设定上限和下限(0),该特性为:曲率越大则曲率校正增益越小。
    乘法器37e将横摆角F/B增益乘法部37b、车速校正增益乘法部37c以及曲率校正增益乘法部37d各自的输出相乘,求出与横摆角相应的推斥力。
    图6是与横向位置相应的推斥力运算部38的控制框图。
    减法器38a从预先设定的横向位置阈值(例如90cm)减去前方注视点处的到白线的距离而求出横向位置偏差。
    上下限幅器38b对横向位置偏差实施上下限幅处理。上下限幅器在横向位置偏差为正值的情况下取规定的正值,在横向位置偏差为负值的情况下,设为0。
    距离校正增益乘法部38c将前方注视点处的到白线的距离乘以距离校正增益。距离校正增益设为如下特性并设定下限,该特性为:在到白线的距离为规定值以下的情况下距离校正增益取最大值,在到白线的距离超过规定值的情况下距离越长则距离校正增益越小。
    横向位置F/B增益乘法部38d将利用距离校正增益乘法部38c校正后的到白线的距离乘以横向位置F/B增益。横向位置F/B增益设为如下的值:为能够避免控制量不足并确保响应性的规定值以上,并且小于车辆发生振动时的值和驾驶员感觉到中立偏移的值,还小于横摆角F/B增益运算部37b的横摆角F/B增益。
    车速校正增益乘法部38e将车速乘以车速校正增益。车速校正增益设为如下特性,该特性为:在0km/h~70km/h的范围内取最大值,在70km/h~130km/h的范围内逐渐减少,在130km/h以上的范围内为最小值(0)。
    曲率校正增益乘法部38f将曲率乘以曲率校正增益。曲率校正增益设为如下性并设定上限和下限(0),该特性为:曲率越大则曲率校正增益越小。
    乘法器38g将横向位置F/B增益乘法部38d、车速校正增益乘法部38e以及 曲率校正增益乘法部38f各自的输出相乘,求出与横向位置相应的推斥力。
    [稳定性控制作用]
    在实施例1中,作为稳定性控制,实施减少由于干扰而产生的横摆角的横摆角F/B控制以及减少由于干扰而产生的横摆角的积分值即横向位置变化的横向位置F/B控制。在产生了横摆角的情况下,与横向位置无关地实施横摆角F/B控制,在到白线的距离为规定的横向位置阈值(90cm)以下的情况下实施横向位置F/B控制。即,行驶车道中央附近为横向位置F/B控制的不灵敏区。图7示出两个F/B控制的控制区域。φ为横摆角。
    图8是表示正行驶于高速公路的直线道路的车辆受到单次的横风的情况下的横摆角变化的时间图,假设车辆正行驶于行驶车道的中央附近。当车辆受到单次的横风而产生横摆角时,在横摆角F/B控制下运算与横摆角相应的推斥力,求出用于获得该推斥力的干扰抑制指令转向角,对基于转轮角和车速的SBW指令转向角进行校正。
    在使车辆沿着行驶车道行驶的情况下,特别是在直线道路中,白线的方向与本车行进方向一致,因此横摆角为零。也就是说,在实施例1的横摆角F/B控制中,将所产生的横摆角视为由于干扰引起的,通过减少横摆角特别是在直行时能够针对干扰实现车辆的稳定性的提高,从而能够降低驾驶员的修正转轮量。
    以往,作为抑制横风等的干扰对车辆运动状态的影响的方法,在传统的转轮装置中,已知有对转轮系统施加用于抑制干扰的转向扭矩,在SBW系统中,已知有对方向盘施加促进用于抑制干扰的转向的转轮反力成分??墒?,在这些以往的转轮装置中,由于产生转轮反力的变动,因此导致给驾驶员带来不适感觉。
    与此相对地,在包括实施例1的横摆角F/B控制的稳定性控制中,着眼于方向盘6与前轮5L、5R机械地分离的SBW系统的特征、即能够将方向盘6与前轮5L、5R彼此独立地进行控制的点,根据将与转轮角和车速相应的SBW指令转向角和与横摆角相应的干扰抑制指令转向角相加得到的指令转向角 控制前轮5L、5R的转向角,另一方面,根据转轮角和车速估计轮胎横向力,根据估计出的轮胎横向力和与车速相应的指令转轮反力来控制转轮反力。
    即,由于直接对前轮5L、5R施加与干扰抑制相应的量的转向角,因此不需要施加促进用于抑制干扰的转向的转轮反力成分。并且,通过施加与根据转轮角估计出的轮胎横向力相应的转轮反力,由此由于用于抑制干扰的转向而产生的轮胎横向力的变动不被反映在转轮反力中,因此能够减轻给驾驶员带来的不适感觉。在以往的SBW系统中,根据由传感器检测出的齿条轴力、转向角估计轮胎横向力,施加了与估计出的轮胎横向力相应的转轮反力。因此,由于用于抑制干扰的转向而产生的轮胎横向力的变动一定被反映在转轮反力中,从而驾驶员产生不适感觉。在实施例1中,仅由于驾驶员的转轮而产生的轮胎横向力被反映到转轮反力中,由于用于抑制干扰的转向而转轮反力不产生变动,因此能够减轻给驾驶员带来的不适感觉。
    在此,在直接对前轮5L、5R施加干扰抑制量的转向角的情况下,转轮角与转向角的中立偏移成为问题,但是在实施例1中,将干扰抑制指令转向角设定为在传统的转轮装置中方向盘6处于转轮角中立位置附近的游隙的角度范围(左右3°)时的与该游隙的范围对应的前轮5FL、5FR的转向角范围(左右0.2°)。与转弯时相比,在直行时干扰引起的横摆角更为显著,在直行时转轮角位于转轮角中立位置附近。也就是说,通过横摆角F/B控制对转向角的校正大部分在转轮角中立位置附近实施,因此通过将伴随干扰抑制指令转向角的施加引起的转轮角与转向角的中立偏移量抑制在转向的游隙的范围,能够抑制伴随中立偏移而产生的不适感觉。
    另外,由于将干扰抑制指令转向角限制在左右0.2°的范围,因此即使是在稳定性控制的过程中,驾驶员也能够通过转轮输入使车辆的行进方向向期望的方向变化。也就是说,相对于因驾驶员的转轮输入而产生的转向角的变化量,因干扰抑制指令转向角而产生的转向角的校正量是微小的,因此能够不妨碍驾驶员转轮地针对干扰实现车辆的稳定性提高。
    以往,作为控制车辆的横方向运动的控制,当检测出车辆的行驶车道偏 离倾向时对车辆施加避免偏离的横摆力矩的行车道偏离防止控制、对车辆施加横摆力矩以使车辆行驶于行驶车道的中央附近的车道保持控制是公知的??墒?,在行车道偏离防止控制中,是具有控制介入的阈值的控制,由于在行驶车道的中央附近处控制不起作用,因此无法确保车辆针对干扰的稳定性。另外,即使在驾驶员想要使车辆靠近行驶车道的一端的情况下,也根据阈值而控制介入,因此导致给驾驶员带来麻烦。另一方面,在车道保持控制中,是具有目标位置(目标线)的控制,虽然能够针对干扰确保车辆的稳定性,但是无法行驶于从目标线偏离了的线上。另外,当驾驶员减小方向盘的握持力时,通过判定为松开手的状态而解除控制,因此驾驶员需要始终事先以固定以上的力握持方向盘,从而驾驶员的转轮负荷大。
    与此相对地,实施例1的横摆角F/B控制不具有控制介入的阈值,能够通过平滑的控制始终针对干扰确保稳定性。并且,由于不具有目标位置,因此驾驶员能够使车辆行驶在喜欢的线上。另外,即使在轻轻地握着方向盘6的情况下,也不会解除控制,因此能够减小驾驶员的转轮负荷。
    图9是表示在正行驶于高速公路的直线道路的车辆受到连续的横风的情况下未实施横向位置F/B控制时的横摆角变化和横向位置变化的时间图,假定车辆正行驶于行驶车道的中央附近。当车辆受到连续的横风而产生横摆角时,虽然通过横摆角F/B控制来降低横摆角,但是车辆连续地受到干扰而发生了横滑。这是因为横摆角F/B控制使横摆角减少,在横摆角为零的情况下不进行转向角的校正,因此无法直接减少由于干扰而产生的横摆角的积分值即横向位置变化。此外,通过将与横摆角相应的推斥力设为大的值,能够间接地抑制横向位置变化(抑制横摆角的积分值的增加),但是由于干扰抑制指令转向角的最大值被限制为左右0.2°以不给驾驶员带来不适感觉,因此仅通过横摆角F/B控制难以有效地抑制车辆的横滑。并且,需要在驾驶员感觉到横摆角变化之前使横摆角收敛,因此将用于求出与横摆角相应的推斥力的横摆角F/B增益设为尽可能大的值,与此相对地,如果保持原样则车辆会发生振动,因此利用上下限限幅器37a将与横摆角F/B增益相乘的横摆角限制在上 限(1°)以下。即,与横摆角相应的推斥力是与比实际的横摆角小的横摆角对应的推斥力,因此从这一点也可知仅通过横摆角F/B控制难以有效地抑制车辆的横滑。
    因此,在实施例1的稳定性控制中,导入横向位置F/B控制,抑制了由于恒定的干扰而车辆发生横滑。图10是表示在正行驶于高速公路的直线道路的车辆受到连续的横风的情况下实施了横向位置F/B控制时的横摆角变化和横向位置变化的时间图,在横向位置F/B控制中,正行驶于行驶车道中央附近的车辆受到连续的横风而发生横滑,当到白线的距离变为横向位置阈值以下时,运算与横向位置变化(≒横摆角积分值)相应的推斥力。在干扰抑制指令转向角运算部32中,运算基于将与横向位置相应的推斥力和与横摆角相应的推斥力相加得到的横方向推斥力的干扰抑制指令转向角,校正SBW指令转向角。即,在横向位置F/B控制中,通过与横向位置相应的干扰抑制指令转向角来校正SBW指令转向角,因此能够直接减少由于恒定的干扰而引起的横向位置变化,从而能够抑制车辆的横滑?;谎灾?,能够将进行横摆角F/B控制的车辆的行驶位置返回到横向位置F/B控制的不灵敏区即行驶车道中央附近。
    如上所述,实施例1的稳定性控制通过横摆角F/B控制使由于瞬时的干扰而引起的横摆角变化减少,通过横向位置F/B控制使由于恒定的干扰而产生的横摆角积分值(横向位置变化)减少,由此能够同时针对瞬时的和恒定的干扰提高车辆稳定性。
    并且,实施例1的稳定性控制将通过控制(干扰抑制指令转向角的施加)而产生的车辆运动状态限制为不被驾驶员察觉到的程度且不妨碍通过驾驶员的转轮而产生的车辆运动状态变化的程度,并且由于不将通过控制而产生的自校准扭矩的变化反映到转轮反力中,因此能够不使驾驶员意识到正在进行稳定性控制地实施该控制。由此,能够模拟如同具有针对干扰的稳定性优秀的车体因素的车辆的动作。
    此外,在横向位置F/B控制中用于求出与横向位置相应的推斥力的横向 位置F/B增益设定为比横摆角F/B增益小的值。如上所述,这是因为横摆角F/B控制需要在驾驶员感觉到由于瞬时的干扰所引起的横摆角的变化之前使横摆角收敛,并且要求良好响应性,与此相对地,横向位置F/B控制要求阻止横向位置变化增加以及由于横摆角积分值的蓄积而横向位置发生变化花费时间,因此不需要像横摆角F/B控制那样的程度的响应性。另外,因为如果使横向位置F/B增益增大,则根据干扰的大小而控制量变动大,给驾驶员带来不适感觉。
    [横向力偏移部]
    图11是横向力偏移部34的控制框图。
    曲率运算部(曲率检测单元、传感器)34a运算前方注视点处的白线的曲率。
    上下限幅器34b对车速实施上下限幅处理。
    SAT增益运算部34c根据限幅处理后的车速来运算与车速相应的SAT增益。SAT增益设为车速越高则增益越大的特性,并设定上限。
    乘法器34d将SAT增益乘以曲率来求出横向力偏移量。
    限幅处理部34e对横向力偏移量的最大值和变化率的上限进行限制。例如最大值设为1000N,变化率的上限设为600N/s。此外,在后面详细说明限幅处理部34e中的横向力偏移量的限制。
    [与曲率相应的反力偏移控制作用]
    关于与曲率相应的反力偏移控制,白线的曲率越大则求出的横向力偏移量越大,从轮胎横向力中减去该横向力偏移量。由此,如图12所示那样,白线的曲率越大,则表示与由SAT运算部35运算出的轮胎横向力相应的转轮反力扭矩、即与自校准扭矩相应的转轮反力扭矩的转轮反力特性越向与自校准扭矩相同符号的方向偏移。此外,图12是右弯道的情况,在左弯道的情况下,向与图12相反的方向偏移。
    以往,在将转轮部与转向部机械地分离的SBW系统中,设定模拟与传统的转轮装置中的自校准扭矩相应的转轮反力的转轮反力特性,根据该转轮反 力特性对方向盘施加了转轮反力,此时,方向盘的转轮角与驾驶员的转轮扭矩的关系为如图13所示那样的特性A。即,转轮角的绝对值越大,则转轮扭矩的绝对值越大,与转轮角的绝对值大时相比,在转轮角的绝对值小时与转轮角的变化量相对的转轮扭矩的变化量大。
    在此,考虑在转弯过程中驾驶员为了进行路线修正而改变保舵扭矩的情况。在图13中,当驾驶员从以保舵扭矩T1保持转轮角θ1的状态起将保舵扭矩减少到T2时,转轮角成为θ2,由于转轮角的减少而前轮5L、5R的转向角变小。此时,根据上述SBW系统中的转轮反力特性,弯道的曲率越大,与保舵扭矩的变化相对地转轮角变动越大。也就是说,存在如下问题:弯道的曲率越大,车辆针对转轮扭矩的灵敏度越高,因此越难以进行路线修正。
    与此相对地,在实施例1的与曲率相应的反力偏移控制中,白线的曲率越大,使表示与自校准扭矩相应的转轮反力扭矩的转轮反力特性越向与自校准扭矩相同符号的方向偏移,由此表示转轮角与转轮扭矩的关系的特性如图14所示那样向与转轮角相同符号的方向偏移,从特性A变化为特性B。由此,白线的曲率越大,与保舵扭矩的变化量相对的转轮角的变化量越小,因此驾驶员将保舵扭矩减少到T4,即使在保舵扭矩的减少量ΔT3-4与图13所示的现有技术的减少量ΔT1-2相同的情况下,转轮角的减少量Δθ1-4也比现有技术的减少量Δθ1-2小。也就是说,弯道的曲率越大,能够使与保舵扭矩的变化相对的转轮角的变动越小,从而能够降低车辆针对转轮扭矩的灵敏度,因此能够使车辆的运动状态变化变慢,从而驾驶员容易地进行路线修正。另外,由于与现有技术相比能够减小用于维持转轮角θ1的保舵扭矩T3(<T1),因此能够减轻转弯时的驾驶员的转轮负担。
    以往,已知如下一种技术:为了减轻转弯时的驾驶员的转轮负担,白线的曲率越大,使转轮反作用力特性的斜率越小。但是在该现有技术中,曲率越大,与保舵扭矩的变化相对的转轮角的变动越大,因此车辆对转轮扭矩的灵敏度变高。也就是说,通过使转轮反作用力特性与白线的曲率相应地向与自校准扭矩相同方向偏移,能够实现兼顾减轻转弯时的驾驶员的转轮负担与 容易进行前进路线修正。
    [转轮反力扭矩偏移部]
    图15是转轮反力扭矩偏移部36的控制框图。
    横摆角运算部36a运算前方注视点处的横摆角。通过根据由摄像机17拍摄到的行驶道路的影像来运算横摆角,能够简单且高精度地检测横摆角。
    横向位置运算部36b分别运算前方注视点处的相对于左右白线的横向位置和当前位置处的相对于左右白线的横向位置。在此,横向位置运算部36b在本车越过白线移动到相邻的行驶车道的情况下、即在进行了车道变更的情况下,替换当前位置处的相对于左右白线的横向位置。也就是说,将到达白线前的相对于左白线的横向位置设为到达白线后的相对于右白线的横向位置,将到达白线前的相对于右白线的横向位置设为到达白线后的相对于左白线的横向位置。此外,在车道变更到车道宽度不同的行驶车道的情况下,将车道变更后的行驶车道的车道宽度W2除以车道变更前的行驶车道的车道宽度W1而得到的值W2/W1乘以替换后的横向位置来校正横向位置。在此,从导航系统24获取各行驶车道的车道宽度信息。
    与偏离余量时间相应的反力运算部39根据车速、横摆角以及前方注视点处的相对于左右白线的横向位置来运算与偏离余量时间相应的反力。在后面详细记述与偏离余量时间相应的反力运算部39。
    与横向位置相应的反力运算部40根据当前位置处的相对于左右白线的横向位置运算与横向位置相应的反力。在后面详细记述与横向位置相应的反力运算部40。
    反力选择部36c选择与偏离余量时间相应的反力和与横向位置相应的反力中的绝对值较大的一方作为转轮反力扭矩偏移量。
    限幅处理部36d对转轮反力扭矩偏移量的最大值和变化率的上限进行限制。例如最大值设为2Nm,变化率的上限设为10Nm/s。
    图16是与偏离余量时间相应的反力运算部39的控制框图。
    乘法器39a将横摆角乘以车速求出车辆的横向速度。
    除法器39b将前方注视点处的相对于左白线的横向位置除以横向速度求出相对于左白线的偏离余量时间。
    除法器39c将前方注视点处的相对于右白线的横向位置除以横向速度求出相对于右白线的偏离余量时间。
    偏离余量时间选择部39d选择相对于左右白线的偏离余量时间中的较短的一方作为偏离余量时间。
    与偏离余量时间相应的反力运算部39e根据偏离余量时间运算与偏离余量时间相应的反力。与偏离余量时间相应的反力具有如下特性:与偏离余量时间成反比例(与偏离余量时间的倒数成比例)且在3秒以上大致变为零。
    图17是与横向位置相应的反力运算部40的控制框图。
    减法器40a从预先设定的目标左横向位置(例如90cm)减去相对于左车道的横向位置求出相对于左车道的横向位置偏差。
    减法器40b从预先设定的目标右横向位置(例如90cm)减去相对于右车道的横向位置求出相对于右车道的横向位置偏差。
    横向位置偏差选择部40c选择相对于左右车道的横向位置偏差中的较大的一方作为横向位置偏差。
    与横向位置偏差相应的反力运算部40d根据横向位置偏差运算与横向位置相应的反力。与横向位置相应的反力设为如下特性并设定上限,该特性为:横向位置偏差越大则与横向位置相应的反力越大。
    [与横向位置相应的反力偏移控制作用]
    关于与横向位置相应的反力偏移控制,将与横向位置相应的反力作为转轮反力扭矩偏移量来与转轮反力扭矩相加。由此,如图18所示那样,到白线的距离越短,则表示与自校准扭矩相应的转轮反力扭矩的转轮反力特性越向转轮反力扭矩的绝对值变大的方向偏移。此外,图18是靠近右车道的情况,在靠近左车道的情况下,向与图18相反的方向偏移。
    在此,在以往的转轮反力控制中,考虑由于驾驶员的不经意向右方向的偏转操作而车辆的行驶位置向右侧偏移之后驾驶员通过修正转轮而将行驶 位置返回到行驶车道中央附近的情况。将驾驶员不经意进行操作时的转轮角和转轮扭矩设为图19的特性A上的点P1的位置。特性A与图13同样地设为表示设定了模拟传统的转轮装置得到的转轮反力特性时的转轮角与转轮扭矩的关系的特性。为了使行驶位置从该状态返回到行驶车道中央附近,需要使前轮向左转,因此驾驶员在向转轮角中立位置的回转操作之后进行从转轮角中立位置起的偏转操作,使方向盘与想要的角度θ5一致。此时,在上述现有技术中,由于转轮角中立位置(转轮角零点)与转轮扭矩中立位置(转轮扭矩零点)一致,因此需要在到达转轮角中立位置之前使转轮扭矩减少、如果超过转轮角中立位置则需要使转轮扭矩增加。也就是说,在进行跨越转轮角中立位置的修正转轮的情况下,转轮扭矩的符号反转,驾驶员控制力的方向切换,并且与其它的转轮角区域相比,转轮扭矩中立位置附近,与转轮扭矩的变化量相对的转轮角的变化量显著较小,因此驾驶员的转轮负担大,难以将方向盘控制成想要的角度θ5。由此,存在如下问题:车辆的行驶位置容易过分偏转,从而导致修正转轮量的增大。
    与此相对地,在实施例1的与横向位置相应的反力偏移控制中,到白线的距离越短,使与自校准扭矩相应的转轮反力扭矩越向转轮反力扭矩的绝对值变大的方向偏移,由此表示转轮角与转轮扭矩的关系的特性如图20所示那样向转轮扭矩的绝对值变大的方向偏移,随着到白线的距离变短,从特性A连续地向特性C变化。此时,为了维持转轮角,需要增加转轮扭矩,如果转轮扭矩固定,则方向盘6一点点地被返回到转轮角中立位置(点P1→点P2),因此能够抑制由于驾驶员的不经意的偏转操作而车辆的行驶位置向右侧偏移。另一方面,在驾驶员维持转轮角的情况下,转轮角和转轮扭矩从点P1向点P3移动。在驾驶员从该状态进行修正转轮的情况下,在特性C中转轮扭矩中立位置与转轮角中立位置相比向偏转侧偏移,因此在从转轮角中立位置起的偏转操作时,在到达转轮扭矩中立位置之前的期间转轮扭矩的符号不反转。因此,驾驶员使转轮扭矩减少,在方向盘6为想要的角度时,仅通过阻止方向盘6的旋转就能够控制前轮5L、5R的转向角。也就是说,实施例1的与横向位 置相应的反力偏移控制由于驾驶员控制力的方向不容易切换,因此驾驶员能够容易地进行修正转轮。其结果,由于车辆的行驶位置不容易过分偏转,因此能够降低修正转轮量。
    以往,已知如下技术:为了抑制由于驾驶员的不经意的操作而行驶位置偏移,越靠近白线则使转轮反力越大,但是在该现有技术中,只是越靠近则对方向盘施力,由于转轮反力特性中的转轮扭矩中立位置始终与转轮角中立位置一致,因此在越过转轮角中立位置的修正转轮中,转轮扭矩的符号反转,不能减轻驾驶员的转轮负担。也就是说,到白线的距离越短,使与自校准扭矩相应的转轮反力扭矩越向转轮反力扭矩的绝对值变大的方向偏移,由此能够实现兼顾抑制行驶位置的偏移与减轻驾驶员的转轮负担。
    另外,在实施例1的与横向位置相应的反力偏移控制中,由于到白线的距离越短则使偏移量越大,因此到白线的距离越短,使转轮扭矩中立位置越向远离转轮角中立位置的位置偏移。在驾驶员进行将车辆的行驶位置返回到行驶车道中央附近的修正转轮的情况下,越靠近白线,越需要增大从转轮角中立位置起的偏转增加操作量。此时,当转轮扭矩中立位置相对于转轮角中立位置的偏移量小时,在方向盘变为想要的角度之前有可能转轮扭矩越过中立位置而转轮扭矩的符号反转。因此,到白线的距离越短,使偏移量越大,由此能够抑制转轮扭矩越过中立位置。
    在实施例1的与横向位置相应的反力偏移控制中,横向位置运算部36b在本车到达白线时替换当前位置处的相对于左右白线的横向位置。在与横向位置相应的反力偏移控制中,本车离行驶车道中央附近越远,使转轮反力越大,由此使本车容易地返回到行驶车道中央附近。也就是说,将横摆角积分值(横向位置变化)视为干扰,对转轮反力进行控制使得向横摆角积分值消失的方向引导车辆。因此,在进行了车道变更的情况下,需要将横摆角积分值重置。这是因为假设在不将横摆角积分值重置的情况下,在车道变更之后用于使车辆返回到车道变更之前的行驶车道中央附近的转轮反力持续产生作用,因此阻碍驾驶员的操作。此外,如果只是将积分值设为零,则无法将车辆引导至 车道变更之后的行驶车道中央附近。
    因此,在实施例1中,在本车到达了白线的情况下,由于视为驾驶员有意的操作,因此在该情况下替换当前位置处的相对于左右白线的横向位置、换言之使横摆角积分值的符号反转,由此将引导本车的位置从车道变更前的行驶车道中央附近切换为车道变更后的行驶车道中央附近,能够生成用于向车道变更后的行驶车道中央附近引导本车的转轮反力。此时,由于考虑了车道变更后的行驶车道的车道宽度W2相对于车道变前的行驶车道的车道宽度W1的比率W2/W1,因此能够设定准确的横向位置,从而能够设定用于将本车引导至行驶车道中央附近的最佳的偏移量。
    [与偏离余量时间相应的反力偏移控制作用]
    关于与偏离余量时间相应的反力偏移控制,将与偏离余量时间相应的反力作为转轮反力扭矩偏移量与转轮反力扭矩相加。由此,如图18所示,偏离余量时间越短,使表示与自校准扭矩相应的转轮反力扭矩的转轮反力特性越向转轮反力扭矩的绝对值变大的方向偏移。此外,图18是靠近右车道的情况,靠近左车道的情况,向与图18相反的方向偏移。
    因此,表示转轮角与转轮扭矩的关系的特性如图20所示那样向转轮扭矩的绝对值变大的方向偏移,随着偏离余量时间变短而从特性A连续地向特性C变化。此时,为了维持转轮角,需要增加转轮扭矩,如果转轮扭矩固定,则方向盘6一点点地被返回到转轮角中立位置(点P1→点P2),因此能够抑制由于驾驶员的不经意的偏转操作而车辆的行驶位置向右侧偏移。另一方面,在驾驶员维持了转轮角的情况下,转轮角和转轮扭矩从点P1移动到点P3。在驾驶员从该状态起进行修正转轮的情况下,在特性C中,使转轮扭矩中立位置与转轮角中立位置相比向偏转侧偏移,因此在从转轮角中立位置起的偏转操作时,在到达转轮扭矩中立位置之前的期间,转轮扭矩的符号不反转。因此,驾驶员使转轮扭矩减少,仅在方向盘6成为想要的角度时阻止方向盘6的旋转,就能够控制前轮5L、5R的转向角。也就是说,实施例1的与偏离余量时间相应的反力偏移控制中,由于驾驶员控制力的方向不容易切换,因此驾驶 员能够容易地进行修正转轮。其结果,由于车辆的行驶位置不容易过分偏转,因此能够降低修正转轮量。
    另外,在实施例1的与偏离余量时间相应的反力偏移控制中,偏离余量时间越短,使偏移量越大,因此偏离余量时间越短,使转轮扭矩中立位置越向远离从转轮角中立位置的位置偏移。在驾驶员进行将车辆的行驶位置返回到行驶车道中央附近的修正转轮的情况下,偏离余量时间越短,靠近白线的可能性越高,越靠近白线,越需要增加从转轮角中立位置起的偏转操作量。此时,如果转轮扭矩中立位置相对于转轮角中立位置的偏移量小,则有可能在方向盘达到想要的角度之前转轮扭矩越过中立位置而转轮扭矩的符号反转。因此,到白线的距离越短,使偏移量越大,由此能够抑制转轮扭矩越过中立位置。
    [与横向位置和偏离余量时间相应的反力偏移控制的并用效果]
    在转轮反力控制部20中,转轮反力扭矩偏移部36选择与偏离余量时间相应的反力和与横向位置相应的反力中的绝对值较大的一方作为转轮反力扭矩偏移量,加法器20c将转轮反力扭矩与转轮反力扭矩偏移量相加。由此,与偏离余量时间或横向位置相应地使转轮反力特性向转轮反力扭矩的绝对值变大的方向偏移。
    在与偏离余量时间相应的反力偏移控制中,在本车与白线平行的情况下即在横摆角为零的情况下,与偏离余量时间相应的反力为零。因此,即使是本车在靠近白线的位置,在横摆角小的情况下,也只能输出少许的反力。与此相对地,在与横向位置相应的反力偏移控制中,与到白线的距离成比例地生成反力(与横向位置相应的反力),因此到白线的距离越短,能够输出越大的反力,从而能够使本车容易地返回到行驶车道中央附近。
    另一方面,在与横向位置相应的反力偏移控制中,在本车处于行驶车道中央附近的情况下,与横向位置相应的反力为零。因此,即使在行驶车道中央附近,与在横摆角大且车速高的情况下短时间内到达白线相对地,难以响应良好地使转轮反力增大。与此相对地,在与偏离余量时间相应的反力偏移 控制中,由于与偏离余量时间相应地生成反力(与偏离余量时间相应的反力)以及该反力是当偏离余量时间为3秒以下时急剧上升的特性,因此即使在短时间内到达白线的情况下,也能够响应良好地使转轮反力增大来抑制车道偏离。
    因此,通过将与偏离余量时间相应的反力偏移控制和与横向位置相应的反力偏移控制并用,能够与到白线的距离相应地施加稳定的反力并有效地抑制车道偏离。此时,通过使用与偏离余量时间相应的反力和与横向位置相应的反力中的绝对值较大的一方,能够始终施加所需要的最佳的转轮反力。
    [关于横向力偏移部的限幅处理]
    接着,说明横向力偏移部34中的限幅处理部34e的详细内容。图21是表示实施例1的横向力偏移部中的限幅处理部内的控制结构的框图。限幅处理部34e具有曲率判定部341,该曲率判定部341判定曲率是否为预先设定的规定曲率以上,在小于规定曲率的情况下(由大致直线或非?;旱耐涞拦钩傻牡缆?选择直行时增益设定部344并使其输出比率限幅增益k,在为规定曲率以上的情况下(弯路)选择弯道时增益设定部343并使其输出比率限幅增益k。在转轮扭矩估计部342中,根据转角和反力马达扭矩估计驾驶员针对弯道方向的转轮扭矩。估计出的转轮扭矩被输出到弯道时增益设定部343。
    在直行时增益设定部344中,作为比率限幅增益k设定1并输出到比率限幅器345。在弯道时增益设定部343中,根据弯道方向的转轮扭矩设定比率限幅增益k并输出到比率限幅器345。图22是计算实施例1的正行驶于弯道的横向力偏移部中的比率限幅增益k的对应图。如该对应图所示,在弯道方向的转轮扭矩为规定值T1以下的情况下,设定通常时的比率限幅增益即k=1,随着弯道方向的转轮扭矩增大而变更为小的比率限幅增益。在比率限幅器345中,将对横向力偏移量的增加侧和减少侧的变化率施加限制的比率限幅基准值乘以计算出的比率限幅增益k来设定比率限幅器,由比率限幅器对横向力偏移量进行限制并输出。
    接着,说明作用。图23是表示在实施例1的转轮控制装置中具有比较大 的曲率的弯道连续时的状态的概要图。如实施例1那样,在使用从摄像机17的摄像图像中得到的白线信息对转轮进行辅助的系统中,在曲率比较大的弯道连续的场景或高速行驶状态的情况下,存在白线识别赶不上路面变化而产生与车辆运动状态的偏离即白线识别延迟的情况。在这种情况下,驾驶员目视识别道路形状来进行转轮,该驾驶员识别比利用摄像机17的识别快,因此存在难以利用摄像机识别对基于驾驶员识别的操作进行辅助的情况。
    如图23所示,例如假定如下场景:即使在最初的弯道处在某种程度上驾驶员识别与摄像机识别一致,能够进行适当的转轮辅助,但是针对下一个弯道,如果摄像机识别延迟,则只能识别比实际的曲率小的曲率。此时,在驾驶员已经是以无辅助地进行控制而向着弯道方向开始转轮或保舵的状态下,利用摄像机17的识别赶上而导致根据该识别的转轮辅助介入。这样,驾驶员好不容易根据自己的识别进行了转轮,但是由于迟到的控制介入而反力等发生变化,由此有可能带来不适感觉。这是因为例如在进入弯道时施加转轮力的状态下,如果转轮力突然减少,则对于驾驶员来说会产生不适感觉。
    可以说伴随着驾驶员识别与摄像机17识别的延迟而产生偏移主要存在于弯路行驶中,只要是在弯道方向上驾驶员施加了转轮扭矩的状态,则特别优选为避免控制介入。因此,在实施例1中,检测弯道方向的转轮扭矩,在转轮扭矩为规定值T1以上的情况下,表示正通过驾驶员的转轮操作行驶于弯路,此时避免抑制横向力偏移量增加而转轮力变化。具体地说,与弯道方向的转轮扭矩的大小相应地以比率限幅增益k慢慢变小的方式进行设定,通过抑制横向力偏移量向增加侧和减少侧的变化来消除上述不适感觉。
    此外,如图22所示,当转轮扭矩变大时,将比率限幅增益k设定为0来禁止横向力偏移量的变更。即,这是因为在驾驶员操作方向盘6而施加了足以识别为“进行了方向盘操作”的转轮扭矩的状态下,如果在转轮过程中转轮力变化,则驾驶员不是感觉到利用转轮辅助的转轮感的提高,而是感觉不适。由此,在比较小的弯道连续的场景中,即使是在摄像机17的识别延迟的情况下,通过驾驶员的转轮扭矩也能够实现稳定的转轮状态。
    如以上说明的那样,在实施例1中起到下面列举的效果。
    (1)具备:转轮部1,其与使左右前轮5FL、5FR(转向轮)转向的转向部2机械地分离,接受驾驶员的转轮输入;转轮反力控制部20,其在将自校准扭矩和转轮反力设为坐标轴的坐标上设定自校准扭矩越大则转轮反力越大的转轮反力特性,根据该转轮反力特性对转轮部1施加转轮反力;曲率运算部34a,其检测白线的曲率;横向力偏移部34(偏移单元),其计算所检测出的曲率越大则越大的偏移量,使转轮反力特性向与自校准扭矩相同符号的方向偏移偏移量;转轮扭矩估计部342(弯道方向转轮扭矩检测单元),其检测弯道方向的转轮扭矩;以及限幅处理部34e(偏移抑制单元),其在检测出的弯道方向的转轮扭矩越大时越抑制横向力偏移量的变化。
    因此,即使在随着摄像机17的识别延迟而延迟地计算出了横向力偏移量的情况下,在驾驶员向着弯道转轮而产生了车辆运动状态的状态下,抑制横向力偏移量的变化。由此,能够在驾驶员通过转轮而行驶于弯道的场景中降低转轮力减小或变大那样的不适感觉。
    (2)在弯道时增益设定部343中,形成为只在检测出的曲率为规定曲率以上的情况下,与弯道方向的转轮扭矩相应地抑制偏移量的变化。
    因此,在行驶于曲率小的道路的情况下,即使被输入弯道方向的转轮扭矩也不会过度地抑制横向力偏移量的变化,从而能够实现基于横向力偏移量的转轮辅助。
    (3)比率限幅器345形成为在弯道方向的转轮扭矩为规定值以上的情况下,禁止横向力偏移量的变化。
    即,在产生了能够识别为驾驶员通过转轮而产生了横向加速度的0.2G以上的横向加速度G的情况下,禁止横向力偏移量的变化,由此能够在驾驶员通过转轮行驶于弯道的场景中降低转轮力减小或变大那样的不适感觉。
    (4)转轮反力特性为,与自校准扭矩大时相比,在自校准扭矩小时与自校准扭矩的变化量相对的转轮反力的变化量大。
    由此,曲率越大,与保舵扭矩的变化相对的转轮角的变动越小,因此能 够将车辆针对转轮扭矩的灵敏度抑制得低,能够实现转弯过程中的驾驶员对路线修正的容易化。另外,由于能够减小用于维持转轮角的保舵扭矩,因此能够减轻转弯时的驾驶员的转轮负担。
    (5)在将自校准扭矩和转轮反力设为坐标轴的坐标上设定自校准扭矩越大则转轮反力越大的转轮反力特性,在根据该转轮反力特性对与转向部2机械地分离的转轮部1施加转轮反力时,计算白线的曲率越大则越大的横向力偏移量,使转轮反力特性在坐标上向与自校准扭矩相同符号的方向偏移偏移量时,检测出的弯道方向的转轮扭矩越大,越抑制横向力偏移量的变化。
    因此,即使在随着摄像机17的识别延迟而延迟地计算出了横向力偏移量的情况下,在驾驶员向着弯道转轮而产生了车辆运动状态的状态下,抑制横向力偏移量的变化。由此,能够在驾驶员通过转轮而行驶于弯道的场景中降低转轮力减小或变大那样的不适感觉。
    (6)具备:检测白线的曲率的摄像机17和曲率运算部34a(传感器);横向加速度估计部342(传感器),其检测横向加速度;以及SBW控制器4(控制器),其在将自校准扭矩和转轮反力设为坐标轴的坐标上设定自校准扭矩越大则转轮反力越大的转轮反力特性,在根据该转轮反力特性对与转向部2机械地分离的转轮部1施加转轮反力时,计算白线的曲率越大则越大的偏移量,在使转轮反力特性在坐标上向与自校准扭矩相同符号的方向偏移偏移量时,检测出的弯道方向的转轮扭矩越大,越抑制横向力偏移量的增加。
    因此,即使在随着摄像机17的识别延迟而延迟地计算出了横向力偏移量的情况下,在驾驶员向着弯道转轮而产生了车辆运动状态的状态下,抑制横向力偏移量的变化。由此,能够在驾驶员通过转轮而行驶于弯道的场景中降低转轮力减小或变大那样的不适感觉。

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