車輛控制設備的製作方法

2023-07-24 00:33:41 2

專利名稱：車輛控制設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於對車輛進行控制的車輛控制設備的技術領域，該車輛設置為具有例如EPS (電子控制的動力轉向)、VGRS (可變傳動比轉向)、ARS (主動後輪轉向)或SBW (線控轉向系統)等，並且被構造為能夠使用這些功能實現將車輛的行駛路徑保持在目標行駛路徑上的功能，諸如LKA(車道保持輔助)等。
背景技術：
日本專利申請公報No. 2007-160998 (JP-A-2007-160998)例如描述了一種設備，其考慮了在執行車道保持輔助的同時由駕駛員進行的方向盤的操作量。利用在 JP-A-2007-160998中描述的轉向控制設備，當駕駛員在執行車道保持輔助的同時操作 (即，轉動)方向盤時，可以通過減小與對應於操作量的轉向控制相關的控制量來防止方向盤操作與轉向控制之間的幹涉。同樣，日本專利申請公報No. 2007-030612 (JP-A-2007-0306U)描述了動力轉向設備，當駕駛員在執行車道輔助控制的同時轉向時，該動力轉向設備通過增加EPS的緩衝控制量來改善轉向感覺。根據上述公開文本中的相關技術，當在執行車道保持輔助的同時由駕駛員進行轉向輸入時，可以防止與車道保持輔助相關的轉向控制幹涉按照由駕駛員進行的轉向輸入相對應的轉向控制。然而，因為用於執行車道保持輔助的轉向控制量自身在駕駛員視線轉向意圖的嘗試中被校正，所以存在車道保持輔助收斂性顯著下降的結果。因此，如果車輛在這種控制期間由於由橫向風或道路梯度而離開目標行駛路徑，不容易使得車輛返回到目標行駛路徑。即，相關技術具有這樣的問題車道保持輔助的控制質量由於不能夠在不減小車道保持輔助的收斂的狀態下反映駕駛員的轉向意圖而下降。

發明內容
考慮到以上問題，本發明提供了能夠在不減小車道保持輔助的會聚的狀態下，防止與車道保持輔助相關的轉向控制與反映駕駛員的轉向意圖的轉向控制之間幹涉的車輛控制設備。因此，本發明的第一方面涉及一種車輛控制設備，其對具有轉向力施加裝置的車輛進行控制，該轉向力施加裝置能夠向轉向輪施加引起所述轉向輪的轉向角變化的轉向力。該車輛控制設備包括偏差檢測裝置，其被構造為檢測規定要保持的目標行駛路徑與所述車輛之間的相對位置關係的位置偏差；確定裝置，其被構造為基於所檢測到的位置偏差來確定為了將車輛的行駛路徑保持在所述目標行駛路徑上的所述轉向力施加裝置的控制量；控制器，其被構造為通過按照所確定的控制量來控制轉向力施加裝置，將行駛路徑保持在目標行駛路徑上；轉向輸入檢測裝置，其被構造為檢測由駕駛員對轉向輸入裝置的轉向輸入；以及校正裝置，其被構造為當在行駛路徑保持在目標行駛路徑上時檢測到轉向輸入時，校正控制量的確定基準，使得所檢測到的轉向輸入被反映。
如上所述，本發明的車輛具有轉向力施加裝置。該轉向力施加裝置是這樣的裝置， 其具有能夠相對於轉向輪(優選地是前輪或前、後輪)直接地或間接地施加引起轉向輪的轉向角(所謂的「實際轉向角」)改變的轉向力的物理的、機械的、電子的或磁性結構。此夕卜，轉向力施加裝置是能夠通過之後將會描述的控制器的操作來控制轉向力的施加特性的裝置。該轉向力施加裝置是其中轉向輪的轉向角的改變特性能夠相對於由駕駛員經由任何類型的轉向輸入學裝置(諸如方向盤)施加的轉向輸入不確定地改變的裝置。轉向力施加裝置優選地具有各種電機或致動器被置於轉向輸入裝置與轉向輪之間的結構，其中電機或致動器使用從電力存儲裝置(諸如電池)提供的電力資源並且能夠產生各種類型的轉向力。這種轉向力施加裝置的一些實際形式例如包括可以將與轉向輪連接的轉向輸出軸相對於與轉向輸入裝置直接或間接地連接的轉向輸入軸轉動的裝置，諸如VGRS，或者與轉向力施加裝置物理地分離的裝置，諸如SBW。同樣，轉向力施加裝置不必須使得轉向輪的轉向角為控制量。即，轉向力施加裝置也可以具有能夠獨立於駕駛員轉向轉矩(其為一種形態的轉向輸入)而施加轉向轉矩的動力轉向裝置的類型，諸如EPS。根據本發明的車輛控制設備是控制根據本發明的具有這種轉向力施加裝置的車輛的設備，並且可以具有例如各種類型的計算機系統等中的任何一種的形式，諸如各種類型的控制器或微計算機或者各種類型的處理單元，諸如一個或多個ECU(電子控制單元)， 其包括一個或多個CPU(中央處理單元)、MPU (微處理單元)、各種處理器或各種控制器，或者還適當包括諸如R0M(只讀存儲器)、RAM(隨機存取存儲器)、緩衝存儲器或快閃記憶體存儲器的任何存儲裝置通過本發明的車輛控制設備，當車輛控制設備工作時通過操作不同的檢測裝置來檢測位置偏差。這裡，位置偏差是規定要保持的目標行駛路徑與車輛之間的相對位置關係的偏差，並且是可以變為用於使得車輛沿著目標行駛路徑形式的基準值的物理量。位置差異可以包括車輛相對於所述目標行駛路徑的橫擺角偏差和/或橫向位置偏差。附帶地，目標行駛路徑可以是通過諸如白線或車道標記的各種目標體確定的要追蹤的虛擬行駛路徑，或者可以僅為通過在時間軸上順次設置的車輛的目標位置實時規劃的性質。在檢測位置差異時，為了將車輛的行駛路徑保持在目標行駛路徑上的轉向力施加裝置的控制量由確定裝置基於所檢測到的位置偏差來確定。附帶地，考慮到能夠由轉向力施加裝置所採取的大範圍實際形式的實施，所確定的轉向力施加裝置的控制量也可以具有各種形式中的任何一種。即，控制量可以是作為最終控制目標的轉向輪的轉向角、引起車輪的轉向角的改變的另一個旋轉角或者實際改變這些角的驅動裝置的控制量(諸如驅動電流值或驅動佔空比)。同樣，可以通過，基於位置偏差確定的、反應改變橫擺角的方式或者改變車輛的橫向加速度的方式等的形式來確定轉向力施加裝置的控制量。在以此方式確定控制量時，轉向力施加裝置由控制器根據所確定的控制量來控制，以最終引起轉向輪的轉向角的改變並且因此將車輛的行駛路徑保持在目標行駛路徑上。然而，這種情況下的術語「將車輛的行駛路徑保持在目標行駛路徑上」不僅指的是使得車輛的行駛路徑與目標行駛路徑完全匹配，還包括使得車輛的行駛路徑接近或者到達目標行駛路徑，以及在車輛的行駛路徑與目標行駛路徑之間保持固定的偏差。附帶地，行駛路徑保持在目標行駛路徑上的行駛狀態將會被簡稱作適當地執行車道保持輔助的狀態。同時，車輛的一個優選構造使得即使在執行車道保持輔助的同時，駕駛員能夠基於他或她的轉向意圖自由地操作轉向輸入裝置。種類，在存在相對大的轉向輸入時，諸如當駕駛員期望改變車道時，使得這種類型的車道保持輔助被快速地取消是常識或優選的。然而，在諸如駕駛員試圖保持仍然在車道內但是略微地從目標行駛路徑偏離的行駛路徑的情況下，即使存在駕駛員進行的轉向輸入，車道保持輔助仍需要繼續。然而，當車道保持輔助繼續時，確定裝置和控制器始終嘗試使得車輛跟隨目標行駛路徑，因此即使基於駕駛員他或她自己的意圖來執行轉向輸入裝置的過度操作，轉向輪的轉向角的與過度操作相對應的改變將會至少定性地被用於繼續車道保持輔助的控制邏輯消除。即，涉及車道保持輔助的控制邏輯將會與過度操作幹涉，這可能使得難以將駕駛員的意圖反映在車輛的行為中。當然，如果基於位置偏差的轉向力施加裝置的控制量確定處理的內部邏輯改變， 例如，如果構成反饋控制自身的要素值(諸如橫向偏差的反饋增益或橫擺角偏差的反饋增益)改變，為了避免這種類型的控制幹涉，由於出了過度操作之外的幹擾因素(諸如橫向風或道路梯度等)所引起的位置偏差將會類似地被允許來犧牲容易被反映在轉向角改變中的駕駛員的過度操作。即，如果採取這種步驟，涉及車道保持輔助的控制的收斂精確度將會顯著降低，因此車道保持輔助的控制量自身將會劣化。因此，本發明的車輛控制設備能夠如下所述地精確地反應駕駛員的過度轉向意圖，同時保持車道保持輔助的控制質量。 即，通過本發明的車輛控制設備，在車輛控制設備工作時由轉向輸入檢測裝置來檢測駕駛員進行的轉向輸入。這裡，轉向輸入檢測裝置具有能夠至少檢測是否存在基於駕駛員的轉向意圖的轉向輸入的結構就足夠了。更優選地，轉向輸入檢測裝置被狗組奧維能夠檢測轉向輸入的程度。舉例來說，轉向輸入的檢測基本能夠通過諸如轉向角傳感器等的傳感器輸出的步驟來實現。然而，當執行車道保持輔助時，轉向輸入裝置的操作量不總是零，因此當檢測是否存在轉向輸入時，優選地消除實施車道保持輔助所需的轉向輸入裝置的轉向角的任何影響。更具體地，如果轉向輸入裝置的轉向角是A°，並且用於執行車道保持輔助的轉向輸入裝置的轉向角是B。，那麼與駕駛員進行的過度操作相對應的轉向角(即，轉向輸入) 可以被認為是(A-B) °。此時，轉向輸入優選地被與預定閾值相比，以消除自然地發生的微小振動等以及駕駛員的習慣的影響。另一方面，本發明的車輛控制設備被構造為使得當在行駛路徑保持在目標行駛路徑上時已經由轉向輸入檢測裝置檢測到轉向輸入時，由校正裝置校正控制量的確定基準。這裡，本發明的控制量的確定基準是作為控制量確定的前提或基礎的條件並且不影響當控制器確定控制量時應用的控制邏輯。一個優選的形態是控制邏輯的輸入值或輸出值等。例如，位置偏差適合於該輸入值並且控制量自身適合於輸出值。如果以此方式校正控制量的確定基準，那麼駕駛員的轉向意圖將會被反映在最終轉向角改變量或者與車道保持輔助相關的控制的收斂目標中，使得相對於收斂目標的收斂精確度自身基本不受影響。因此，可以相對於來自橫向風或道路梯度等的幹擾迅速地恢復車輛行為。同時，當存在機遇駕駛員他或她自身的意圖的過度操作時，該過度操作可以被可靠地反映在車輛行為的改變中。即，可以防止與車道保持輔助相關的轉向控制與反應駕駛員的轉向意圖的轉向控制之間的幹擾，而不見效車道保持輔助的控制量。同樣，在上述車輛控制設備中，轉向力施加裝置可以包括能夠改變轉向輸入裝置的轉向角與轉向輪的轉向角之間的關係的可變的轉向角裝置，並且控制器可以經由可變的轉向角裝置獨立於駕駛員的轉向輸入而改變轉向輪的轉向角。根據該車輛控制設備，本發明的轉向力施加裝置包括能夠改變轉向輸入裝置的轉向角與轉向輪的轉向角之間的關係的可變的轉向角裝置，諸如VGRS或SBW等。同樣，當在車輛10上執行車道保持輔助時，控制器通過控制該可變轉向角裝置來將轉向輪獨立於駕駛員的轉向輸入而轉向。因此，根據本結構，根據一種類型的自動轉向(其被稱作為所謂的自動駕駛)的車道保持輔助也是可能的，因此能夠使當地減小對於駕駛員的轉向負擔。同樣，通過這種類型的可變轉向角裝置，控制量是與轉向輪的轉向角對應的值，使得能夠可靠地獲得本發明的實際優點，即，車輛行為的相對高的控制精確度，以及防止涉及車道保持輔助的轉向控制與反應駕駛員的轉向意圖的轉向控制之間的幹涉，而不見效車道保持輔助的控制質量。同樣，在上述車輛控制設備中，確定基準可以是規定位置偏差的條件。根據該車輛控制設備，矯正了將位置偏差規定為確定基準的各種條件。位置偏差可以說對應於涉及車道保持輔助的控制邏輯的輸入值，並且根本不影響涉及車道保持輔助的控制的收斂，因為其絕對不涉及構成控制邏輯自身的各種反饋增益。因此，駕駛員的轉向意圖能夠被精確地反應在轉向輪的轉向角的改變中，而不減小車道保持輔助的控制質量。同樣，在上述車輛控制設備中，規定位置偏差的條件可以是目標行駛路徑，並且校正裝置可以使得目標行駛路徑向由所檢測到的轉向輸入確定的轉向方向移動。根據本車輛控制設備，矯正了作為規定位置偏差的條件的目標行駛路徑本身，使得目標行駛路徑沿著駕駛員所轉向的方向移動。例如，如果駕駛員希望在執行車道保持輔助的同時保持在原始目標行駛路徑的右側(或左側)的行駛路徑，那麼目標行駛路徑向右 (或向左)移動。以此方式將駕駛員的轉向意圖反映到目標行駛路徑本身中是的可以合適地反應駕駛員的轉向意圖，而不影響與跟隨目標行駛路徑相關的收斂速度或收斂精確度。同樣，在上述車輛控制設備中，確定位置偏差的條件可以是位置偏差的可允許範圍，並且校正裝置可以在檢測到轉向輸入時相比於沒有檢測到轉向輸入時擴大可允許範圍。根據本車輛控制設備，矯正了目標行駛路徑與車輛之間的位置偏差的可允許範圍，其作為規定位置偏差的條件。這裡，可允許範圍是對於目標行駛路徑所允許的便宜範圍。例如，如果駕駛員希望在執行車道保持輔助的同時保持向原始目標行駛路徑的右側 (或左側)偏移的行駛路徑，那麼允許相對於目標行駛路徑向右側(或左側)偏移，並且例如在涉及控制量確定的處理中通過這種可允許量減小了位置偏差。因此，即使目標行駛路徑不改變，也似乎沒有位置偏差，因此可以防止由於駕駛員進行的過度操作而引起的轉向輪的轉向角改變受到涉及車道保持輔助的控制邏輯的幹涉的情況。
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同樣，在上述車輛控制設備中，轉向輸入檢測裝置能夠檢測轉向輸入的程度，並且校正裝置可以隨著所檢測到的轉向輸入增加而增加所述確定基準的校正量。根據這種車輛控制設備，確定基準的校正量隨著轉向輸入的程度增加而增加，因此，可以進行更加精確地反應駕駛員的轉向意圖的車道保持輔助。同樣，在上述車輛控制設備中，校正裝置可以按照車輛的行駛條件來改變確定基準的校正量。例如，當車輛的速度(即，車速)隨著行駛條件改變時，車輛相對於轉向輪的給定轉向角的行為也改變。因此，當涉及控制量的確定基準的校正量(或者更具體地，位置偏差等的可允許量)被相對於車速均勻地設置時，由於過度操作而引起的轉向輪的轉向角的改變可能不足，或者相反地過量。在任一種情況下，都會導致駕駛員的轉向意圖不能被足夠地反映。同樣，如果目標行駛路徑的曲率(或彎曲半徑)例如被作為行駛條件並且目標行駛路徑是直線或基本直線(即，具有小的曲率或大的半徑)時，作為位置偏差來說，橫向位置的偏差的趨向於比橫擺角偏差更易以改變，並且橫擺角偏差對於車輛行為的影響增加 (即，因為行駛路徑為直線，所以橫擺角偏差應當基本不怎麼改變)。另一方面，如果目標行駛路徑是彎曲的(即，具有大的曲率或小的半徑)，作為位置偏差來說，那麼橫擺角偏差趨向於相比於橫向位置的偏差更容易改變，並且橫向位置的偏差對於車輛行為的影響增加。根據本車輛控制設備，確定基準的校正量按照車輛的行駛條件改變，使得可以精確地反應駕駛員的轉向意圖，並且可以可靠地確保車道保持輔助的跟隨性或收斂性。此外，在上述車輛控制設備中，校正裝置可以在由上限值規定的預定限制範圍內校正確定基準。根據本車輛控制設備，在預定的限制範圍內校正涉及控制量確定的確定基準。因此，可以將固定的限制應用到駕駛員的過大的過度操作，使得可以防止由於反應駕駛員的意圖而導致的車道保持輔助被顯著幹擾的情況。這種類型的限制範圍可以被設置在校正目標為目標行駛路徑時為使得目標行駛路徑將不會離開已有的車道，或者可以被初步設置為使得由轉向輪的轉向角的改變(其由過度操作引起)引起的車輛的橫向加速度不會落在用於車道保持輔助的控制範圍之外。本發明的這些類型的操作和其他優點將會通過之後描述的實施例變得清楚。


將會在本發明的示例實施例的以下具體描述中參照附圖描述本發明的特徵、優點和技術以及工業意義，在附圖中，相似的附圖標記表示相似的元件，其中圖1是概念地示出了根據本發明的第一示例實施例的車輛的結構的示意圖；圖2是根據第一示例實施例的，在圖1中的車輛中執行的LKA控制的流程圖；圖3是示出了根據第一示例實施例的目標橫向加速度與基於LKA的目標角度之間的關係的模式圖；圖4是示出了根據第一示例實施例的行駛路徑半徑與調整增益之間的關係的的模式圖；圖5是根據第一示例實施例的EPS控制的流程圖。
圖6是示出了基於EPS的目標轉矩與駕駛員轉向轉矩之間的關係的模式圖；圖7是根據第一示例實施例的VGRS控制的流程圖；圖8是示出了根據第一示例實施例的轉向傳遞率與車輛速度之間的關係的模式圖；圖9是示出了根據第一示例實施例的VGRS通常目標角輸入與基本容許橫向偏差之間的關係的模式圖；圖10是示出了根據第一示例實施例的行駛路徑半徑和橫向偏差校正增益之間的關係的模式圖；圖11是示出了根據第一示例實施例的VGRS通常目標角輸入和基本容許橫擺角偏差之間的關係的模式圖；圖12是示出了根據第一示例實施例的行駛路徑半徑和橫擺角偏差校正增益之間的關係的模式圖；以及圖13是示出了在VGRS通常目標角輸入與過度校正VGRS目標角之間的關係的模式圖。
具體實施例方式下文中，將會參照幅圖描述本發明的車輛控制設備的示例實施例。首先將會參照圖1描述根據本發明的第一示例實施例的車輛10的結構。這裡，圖 1是概念地示出了車輛10的結構的示意圖。在圖1中，車輛10包括一對右前輪和左前輪FL和FR以及一對左後輪和右後輪RL 和RR來作為轉向輪。車輛10被構造為使其能夠通過沿著轉向方向使得這些轉向輪轉向來沿著期望的方向行進。車輛10也包括ECU 100、VGRS致動器200、VGRS驅動裝置300、EPS 致動器400、EPS驅動裝置500、ARS致動器600和ARS驅動裝置700。E⑶100是包括圖中未示出的CPU(中央處理器)、R0M(只讀存儲器)和RAM(隨機存取存儲器)的電子控制單元，並且被構造為控制車輛10的整體操作。E⑶100是本發明的車輛控制設備的一個示例。ECU 100被構造為能夠根據存儲在ROM中的控制程序來執行下文中描述的LKA控制、EPS控制、VGRS控制。附帶地，ECU 100是集成電子控制單元，其被構造為具有例如本發明的偏差檢測裝置、判斷裝置、控制裝置、控制器、轉向輸入檢測裝置和校正設備中每一者的示例的功能。 ECU 100被構造為執行與每個裝置相關的操作。然而，本發明的裝置的物理、機械和電子結構可以不局限於此。例如，這些裝置可以被構造為各種計算機系統等，諸如多個ECU、各種處理單元、各種控制器或微計算機。在車輛10中，由駕駛員經由作為轉向輸入裝置的方向盤11將轉向輸入傳遞到上轉向軸12，上轉向軸12其作為連接到方向盤11的軸，以能夠與方向盤11繞相同軸線旋轉並且沿相同方向旋轉。上轉向軸12的下遊端部連接到VGRS致動器200。VGRS致動器200是本發明的轉向施加裝置的示例並且包括殼體201、VGRS電機 202和減速機構203。殼體201作為VGRS致動器200的殼體並且容納VGRS電機202和減速機構203。 上轉向軸12的下遊端部固定到殼體201，並且殼體201能夠與上轉向軸12 —同旋轉。
VGRS電機202是無刷電機，其具有轉子20 、定子202b和作為用於驅動力的輸出軸的旋轉軸202c。定子202b固定到殼體201的內部，並且轉子20 在殼體201內部可旋轉地保持。旋轉軸202c固定到轉子20 ，以使其繞相同軸線旋轉。旋轉軸202c的下遊端部耦合到減速機構203。減速機構203是具有多個旋轉元件(即，太陽齒輪、託架和內齒圈)的行星齒輪組，其中可以在多個旋轉元件之中存在差動旋轉。在多個旋轉元件中，作為第一旋轉元件的太陽齒輪被耦合到VGRS電機202的旋轉軸202c，並且作為第二旋轉元件的託架被耦合到殼體201。作為第三旋轉元件的內齒圈被耦合到下轉向軸13。利用具有這種結構的減速機構203，與內齒圈耦合併作為剩餘旋轉元件的下轉向軸13的轉速主要由與方向盤的操作量相對應的上轉向軸12的旋轉速度(即，耦合到託架的殼體201的旋轉速度)以及VGRS電機202的旋轉速度確定(即，耦合到太陽齒輪的旋轉軸202c的旋轉速度)。此時，下轉向軸13的旋轉速度可以通過由旋轉元件之間的差動作用控制(即，增加或降低)VGRS電機202的旋轉速度來控制(即，被增加或被降低)。即，上轉向軸12和下轉向軸13能夠由減速機構203和VGRS電機202的操作而相對於彼此旋轉。 同樣，在減速機構203的旋轉元件的結構中，VGRS電機202的旋轉速度按照根據旋轉元件之間的齒輪比預先確定的減速齒輪比來在減速狀態下傳遞到下轉向軸13。以此方式，利用車輛10，轉向傳遞率Kl能夠在預定範圍內連續地改變，其中轉向傳遞率Kl是作為上轉向軸12的旋轉量的轉向角MA與主要根據下轉向軸13的旋轉量確定 (也與之後描述的齒條和齒軸(pinion)機構的齒輪比有關)的前輪(其作為轉向輪之一) 的轉向角θ f的比率。S卩，VGRS致動器200能夠具有本發明的可變轉向角裝置的示例的功能，該可變轉向角裝置能夠改變轉向角MA與轉向角θ f之間的關係，並且也能夠改變前輪的轉向角θ ·， 而不論駕駛員進行的轉向輸入如何。附帶地，減速機構203不局限於這裡所述的行星齒輪組，但是可以具有其他形式 (例如，上轉向軸12和下轉向軸13可以具有柔性齒輪，在該柔性齒輪中，第一數目的齒設置在上轉向軸12上並且不同數目的齒設置在下轉向軸13上，並且只有上轉向軸12上的一些齒僅與下轉向軸13上的一些齒接觸，並且上轉向軸12和下轉向軸13可以通過由經由波動產生器傳遞的電機轉矩旋轉柔性齒輪而相對於彼此旋轉)。或者，減速機構203可以是行星齒輪單元，但是具有與上述的行星齒輪單元具有不同的物理、機械或機構形式。VGRS驅動裝置300是電子驅動電路，其包括PWM電路、電晶體電路和逆變器等，並且被構造為給VGRS電機202的定子20 通電。VGRS驅動裝置300被電連接到未示出的電池，並且被構造為能夠通過從電池提供的功率將驅動電壓提供給VGRS電機202。同樣， VGRS驅動裝置300被電連接到E⑶100並且被構造為使得其操作可以由E⑶100控制。附帶地，VGRS驅動裝置300與VGRS致動器200 —同形成本發明的轉向力施加裝置的一個示例。下轉向軸13的旋轉被傳遞到轉向機構19。轉向機構19也被稱作為齒條-齒軸機構，其包括連接到下轉向軸13的下遊端部的齒軸14以及其上形成了與齒軸14上的齒輪齒嚙合的齒輪齒的齒條15。該轉向機構19被構造為使得轉向力經由連接到齒條15的每個端部的拉杆(tie-rod)和關節(未由附圖標記示出)，通過將齒軸14的旋轉轉換為齒條15在附圖中的左右方向上的移動，來傳遞到每個轉向輪。EPS致動器400具有作為DC無刷電機的EPS電機，其包括其中嵌入永久磁鐵的轉子(未示出)和圍繞轉子的定子。該EPS致動器400是本發明的轉向力施加裝置的一個示例。該EPS電機的結構被確定為當定子由EPS驅動裝置500通電時，能夠通過由於在EPS 電機內產生的旋轉磁場的作用而產生的轉子旋轉產生沿著轉子的旋轉方向的輔助轉矩ΤΑ。同時，未示出的減速齒輪被固定到作為EPS電機的旋轉軸的電機軸。該減速齒輪也與齒軸14嚙合。因此，由EPS電機產生的輔助轉矩TA具有輔助齒軸14的旋轉的輔助轉矩的功能。齒軸14耦合到上述下轉向軸13，並且下轉向軸13經由VGRS致動器200耦合到上轉向軸12。因此，施加到上轉向軸12的駕駛員轉向轉矩MT在由輔助轉矩TA適當地輔助的同時被傳遞到齒條15，由此減小施加給駕駛員的轉向負擔。EPS驅動裝置500是電子驅動電路，其被構造為能夠給EPS電機的定子通電，並且包括PWM電路、電晶體電路和逆變器等。EPS驅動裝置500電連接到未示出的電池，並且因此能夠通過從電池提供的功率將驅動電壓提供給EPS電機。EPS驅動裝置500也電連接到 E⑶100，並且EPS驅動裝置500的操作由E⑶100控制。附帶地，EPS驅動裝置500與EPS 致動器400 —同作為本發明的轉向力施加裝置的一個示例。附帶地，本發明的轉向力施加裝置的模式不局限於這裡描述的示例。例如，從EPS 電機輸出的輔助轉矩TA也可以在由減速齒輪減小旋轉速度的狀態下被直接地傳遞給下轉向軸13，或者其可以被施加作為輔助齒條15的往復運動的力。即，本發明的轉向力施加裝置的具體結構沒有具體地限制，只要從EPS電機輸出的輔助轉矩TA最終能夠被施加作為使得轉向輪轉向的轉向力的一部分。同時，車輛10具有各種傳感器，包括轉向轉矩傳感器16、轉向角傳感器17和旋轉傳感器18。轉向轉矩傳感器16是被構造為能夠檢測由駕駛員經由方向盤11施加的駕駛員轉向轉矩MT的傳感器。更具體地，上轉向軸12被劃分為經由未示出的扭力杆連接的上遊端部和下遊端部。用於檢測旋轉相位差的環固定到該扭力杆的上遊端部和下遊端部。該扭力杆被設計為在車輛10的駕駛員轉動方向盤11時，沿著與經由上轉向軸12的上遊部分傳遞的轉向轉矩(即，駕駛員轉向轉矩MT)相對應的旋轉方向扭轉，並且使得轉向轉矩在該扭力杆扭轉的同時被傳遞。因此，在傳遞轉向轉矩時，在上述旋轉相位差檢測環的相位之間發生旋轉相位差。轉向轉矩傳感器16被構造為能夠檢測該旋轉相位差，將旋轉相位差轉換為轉向轉矩，並且輸出表示轉向轉矩MT的電信號。轉向轉矩傳感器16也電連接到ECU 100，並且所檢測到的轉向轉矩MT被E⑶100定期或不定期地參照。轉向角傳感器17是被構造為能夠檢測表示上轉向軸12的旋轉量的轉向角MA的角傳感器。轉向角傳感器17電連接到E⑶100，並且所檢測到的轉向角MA由E⑶100定期或不定期地參照。旋轉傳感器18是旋轉編碼器，其能夠檢測VGRS致動器200的殼體201 (其在旋轉角方面等價於上轉向軸1 與下轉向軸13之間的旋轉相位差Δ θ。旋轉傳感器18被電連接到E⑶100，並且所檢測到的旋轉相位差Δ θ由E⑶100定期或不定期地參照。車載攝像機20是成像裝置，其布置在車輛10的前鼻處並且被狗組奧維能夠拍攝在車輛10的前方的預定區域的圖像。車載攝像機20被電連接到ECU 100，並且所拍攝的前區域的圖像被定期或不定期地發送到E⑶100來作為圖像數據。E⑶100之後能夠分析該圖像數據並且獲得對於之後描述的LKA控制必需的各種數據。車速傳感器21是傳感器，其被構造為能夠檢測車速V，即車輛10的速度。車速傳感器21被電連接到E⑶100，並且所檢測到的車速V由E⑶100定期或不定期地參照。ARS致動器600包括未示出的動力缸以及將往復驅動力沿著附圖中的左右方向施加到動力缸的ARS電機。使用由該電機施加的驅動力，作為本發明的轉向力施加裝置的另一個示例的ARS致動器600能夠通過對連接到動力缸的兩端的後轉向杆(未由附圖標記示出)進行驅動來將後輪的轉向角θr在左右方向上改變預定量。附帶地，ARS致動器600是這樣的裝置，其沒有機械地連接到作為轉向輸入裝置的上轉向軸12，但是能夠根據電信號而獨立於駕駛員進行的轉向輸入而改變後輪轉向角 0r。同樣，在根本上，轉向角MA與後輪轉向角θ r之間的關係當然沒有規定。g卩，ARS致動器600僅為一種類型的SBW系統，並且是本發明的可變轉向角裝置的另一個示例。ARS驅動裝置700是電子驅動電路，其被構造為能夠給ARS電機通電並且包括PWM 電路、電晶體電路和逆變器等。ARS驅動裝置700被電連接到未示出的電池，並且因此能夠通過由電池提供的功率將驅動電壓提供給ARS電機。同樣，ARS驅動裝置700也被電連接到E⑶100，並且ARS驅動裝置700的操作由E⑶100控制。附帶地，ARS驅動裝置700與ARS致動器600 —同作為本發明的轉向力施加裝置的一個示例。以此方式，本示例實施例中的車輛10具有被稱作為所謂的四輪轉向的轉向模式。然而，使得後輪能夠轉向的車輛結構不局限於附圖中示出的結構。相反，可以使用各種已知模式中的任何一者。下文中，將會適當地參照附圖描述本示例實施例的操作。首先將會參照圖2詳細描述由E⑶100執行的LKA控制，圖2是LKA控制的流程圖。附帶地，LKA控制時引導車輛10來跟隨目標行駛路徑(即，在本示例實施例中的車道) 的控制，並且是車輛10中的一種類型的駕駛輔助控制。在圖2中，E⑶100讀取各種信號，包括來自設置於車輛10中的各種切換器的各種標識和操作信號以及與上述各種傳感器相關的各種傳感器信號(步驟S101)，並且判斷是否由於預先布置在車輛10的車廂內的LKA控制開始按鈕被駕駛員操作而選擇LKA模式(步驟S102)。如果沒有選擇LKA模式(即，在步驟S102中為否)，E⑶100返回到步驟SlOl的處理。另一方面，如果選擇了 LKA模式(即，在步驟S102中為是)，E⑶100基於從車載攝像機20發送的圖像數據判斷是否檢測到LKA的目標行駛路徑的白線(該線並不必須是白色的)(步驟S103)。如果沒有檢測到白線(即，在步驟S103中為否)，不能夠設置虛擬目標行駛路徑，因此ECU 100返回到步驟SlOl的處理。另一方面，如果檢測到白線(即，在步驟 S103中為是)，ECU 100計算在引導車輛10跟隨目標行駛路徑時必需的各種道路信息(步驟 S104)。在步驟S104中，計算了目標行駛路徑的半徑R(即，曲率的倒數)、白線與車輛10 在橫向方向上的偏差的橫向偏差Y以及白線與車輛10之間的橫擺角偏差Φ。這裡，在步驟 S104中計算的橫向偏差Y和橫擺角偏差Φ都是本發明的位置偏差的示例。當在步驟S104 中計算出這些值時，適用考慮由駕駛員進行的方向盤11的過度操作的計算處理。之後將會描述考慮了過度操作的該計算處理。附帶地，基於圖像數據的已知圖像分析算法可以被用來計算目標行駛路徑的半徑R(下文中在合適的時候將其稱作「行駛路徑R」)，但是計算處理自身與本發明的相關性不高，因此這裡將會省略其描述。在計算各種道路信息時，E⑶100計算引導車輛10來跟隨目標行駛路徑所需的目標橫向加速度GYTG(步驟S105)。附帶地，也可以根據各種已知算法或運算公式中的任何一者計算目標橫向加速度GYTG。或者，具有行駛路徑半徑R、橫向偏差Y和橫擺角偏差Φ作為參數的目標橫向加速度映射可以被預先存儲在適當的存儲裝置(諸如ROM)中，並且ECU100 可以通過選擇合適的相應值(這種類型的選擇也是一種計算模式)來計算目標橫向加速度 GYTG0附帶地，此外，E⑶100將所計算的半徑R乘以反饋增益Kr，將橫向偏差Y乘以反饋增益Ky並且將橫擺角偏差Φ乘以反饋增益K Φ，並且之後通過將這些反饋控制項相加來計算目標橫向加速度GYTG。定性地，隨著行駛路徑半徑R變小、橫向偏差Y變大以及橫擺角偏差Φ變大，目標橫向加速度GYTG變大。在計算目標橫向加速度GYTG時，處理被劃分為兩個。S卩，在一個處理中，E⑶100 計算LKA目標輔助轉矩TLK(步驟S106)並且將所計算的LKA目標輔助轉矩TLK存儲在合適的可擦寫存儲裝置(諸如快閃記憶體存儲器或RAM)中(步驟S 107)。在LKA目標輔助轉矩映射中指定LKA目標輔助轉矩TLK，該LKA目標輔助轉矩映射被在預先存儲在ROM中並且具有目標橫向加速度GYTG和車速V作為參數。ECU 100通過從映射選擇相應的數字值來計算 LKA目標輔助轉矩TLK。同樣，在其他處理中，E⑶100基於目標橫向加速度GYTG計算LKA基本目標角 θ LKB (步驟S108)，並且之後基於行駛路徑半徑R計算調整增益K2(步驟S 109)。此外， E⑶100根據以下的公式⑴計算LKA校正目標角θ LK。一旦計算了 LKA校正目標角θ LK， 那麼E⑶100將所計算出的LKA校正目標角θ LK存儲在存儲裝置(諸如RAM或快閃記憶體存儲器)中(步驟S111)。θ LK = θ LKB ΧΚ2(1)這裡，將會參照圖3描述目標橫向加速度GYTG與LKA基本目標角θ LKB之間的關係。圖3是示出了目標橫向加速度GYTG與LKA基本目標角θ LKB之間的關係的模式圖。在圖3中，縱軸表示LKA基本目標角θ LKB並且橫軸表示目標橫向加速度GYTG。 這裡，零線左側的區域表示目標橫向加速度朝向車輛的左側，並且零線右側的區域表示目標橫向加速度朝向車輛的右側，其中零線對應於目標橫向加速度GYTG為零。同樣，零線以上的區域對應於轉向輪的轉向角朝向車輛的右側，並且零線以下的區域對應於轉向輪的轉向角朝向車輛的左側，其中零線對應於LKA基本目標角0LKB為零。因此，LKA基本目標角 0LKB通過零線對稱。LKA基本目標角QLKB具有這樣的特徵，除了在零目標橫向加速度 GYTG附近的不能檢測區域之外，絕對值對於目標橫向加速度GYTG線性地增加。同時，在圖3中，LKA基本目標角θ LKB相對於三個不同的車速V( S卩，車速V = VI、 V2(V2 > VI)和V3(V3 > V2))的特性分別由附圖中的點劃線、虛線和實線表示。通過附圖很明顯地，LKA基本目標角θ LKB被設置為隨著車速V增加而降低。這是因為相對於轉向輪的轉向角產生橫向加速度的程度隨著車速V增加而增加。附帶地，其中將圖3中的關係數位化的LKA基本目標角映射被預先存儲在ECU 100的ROM中(當然，更具體地，車速V作為參數值)，並且在步驟S108中從該LKA基本目標角映射選擇相應的值。這裡，將會參照圖4描述曲率R與調整增益K2之間的關係。圖4是示出了行駛路徑半徑R與調整增益K2之間的關係的模式圖。在圖4中，縱軸表示調整增益K2並且橫軸表示目標行駛路徑的半徑R。S卩，目標行駛路徑朝向附圖的左側進一步急劇彎曲(即，是急彎)，並且目標行駛路徑向左側進一步接近直線。如圖所示，調整增益K2被設置為在小於1的區域中，並且因此隨著行駛路徑的半徑R增加而接近1(即，接近直線)。這是因為利用更小的行駛路徑半徑，允許更大的方向盤 11轉動(即，駕駛員感覺到不舒適)。附帶地，其中圖4中示出的關係數位化的調整增益映射被預先存儲在ECU 100的 ROM中，並且在步驟S109中從該調整增益映射選擇相應的值。返回到圖2，一旦在步驟S107和Slll中分別存儲LKA目標輔助轉矩TLK和LKA校正目標角θ LK，處理返回到步驟SlOl。同時，由EPS控制實現使得車輛10跟隨目標行駛路徑的實際操作。現在將會參照作為EPS控制流程圖的圖5來描述EPS控制。附帶地，圖5與圖2的部分重疊的部分將會由相同的附圖標記表示並且這部分的描述將會被適當地省略。在圖5中，E⑶100首先讀取各種信號(步驟S101)並且獲得駕駛員轉向轉矩MT 和車速V (步驟S201)。之後ECU 100基於所獲得的駕駛員轉向轉矩MT和車速V來計算EPS 基本目標轉矩TBASE (步驟S202)，其作為從EPS致動器400的EPS電機輸出的輔助轉矩TA 的基本值。這裡，將會參照圖6描述EPS基本目標轉矩TBASE與駕駛員轉向轉矩MT之間的關係。圖6是示出了 EPS基本目標轉矩TBASE與駕駛員轉向轉矩MT之間的關係的模式圖。在圖6中，縱軸表示EPS基本目標轉矩TBASE並且橫軸表示駕駛員轉向轉矩MT。 附帶地，零線左側的區域對應於方向盤11的轉向操作向車輛的左側，並且零線右側的區域對應於方向盤11的轉向操作向車輛的右側，該零線對應於駕駛員轉向轉矩MT為零。因此， EPS基本目標轉矩TBASE通過附圖中的零線對稱。同樣，負值不被用於EPS基本目標轉矩TBASE。如果負值被用於EPS基本目標轉矩TBASE，其將會意味著將會執行沿著與方向盤11的轉向方向相反方向的相逆輔助。在該示例實施例中，為了改善車輛10的行為穩定性，EPS基本目標轉矩TBASE被確定為使得EPS 致動器400將不會被置於相逆輔助狀態。同時，在圖6中，EPS基本目標轉矩TBASE相對於三個不同的車速V (即，車速V = V1、V2(V2>V1)和V3(V3>V2))的特性分別由附圖中的點劃線、虛線和實線表示。通過附圖很明顯地，EPS基本目標轉矩TBASE被設置為隨著車速V增加而降低。這是因為獲得所需橫向加速度的轉向輪的轉向角隨著車速V增加而降低。在高車速時增加轉動方向盤11 所需的力(即，使得方向盤「沉重」)防止駕駛員進行過度操作(諸如過度轉向)，並且因此改善車輛10的行為的穩定性。附帶地，其中圖6中示出的關係被數位化的EPS基本目標轉矩映射被預先存儲在ECU 100的ROM中(當然，更加具體地，車速V作為參數值)，並且在步驟S202中從該EPS目標轉矩映射選擇相應的值。返回到圖5，基於在步驟S202中計算的EPS基本目標轉矩TBASE和之前計算並存儲的LKA目標輔助轉矩TLK，ECU 100按照以下的公式⑵計算EPS最終目標轉矩TTG(步驟 S203)。TTG = TBASE+TLK(2)當計算EPS最終目標轉矩TTG時，E⑶100基於所計算的EPS最終目標轉矩TTG來控制EPS驅動裝置500，並且引導EPS致動器400的EPS電機輸出與該EPS最終目標轉矩 TTG相對應的輔助轉矩TA (步驟S204)。一旦執行了步驟S204，處理返回到步驟SlOl。以此方式，在示例實施例中，EPS致動器400具有用於引導車輛10來跟隨目標行駛路徑的主系統的功能。用於使得車輛10跟隨目標行駛路徑的LKA目標輔助轉矩TLK是除了普通輔助轉矩之外的輸出，該普通輔助轉矩對應於由駕駛員進行的轉向操作。同時，EPS致動器400不改變方向盤11的轉向角與轉向輪的實際轉向角之間的關係，因此當通過從EPS致動器400施加的輔助轉矩使得車輛10跟隨目標行駛路徑時，根據轉向輪的轉向角的改變，方向盤11被獨立於駕駛員的意圖而轉向。這可能使得駕駛員感覺到奇怪，並且因此可能導致駕駛員執行不必要的轉向操作。因此，在示例實施例中，當EPS 致動器400以此方式使得車輛10跟隨目標行駛路徑時，VGRS控制被用於補償車輛10的行為的改變。這裡，將會參照作為VGRS控制的流程圖的圖7來具體描述VGRS控制。附帶地，圖 7與圖2的部分重疊的部分將會由相同的附圖標記表示並且這部分的描述將會被適當地省略。在圖7中，E⑶100首先讀取各種信號(步驟S101)並且獲得車速V和轉向角 MA(步驟301)，並且根據以下的公式(3)計算VGRS通常目標角輸入θ input (步驟S302)。θ input = MA- θ maref (3)這裡，θ maref是在LKA控制期間作為方向盤11的轉向角的LKA轉向角，並且由以下的公式(4)確定。θ maref = θ LKB- θ LK (4)通過以上公式(3)和(4)很明顯地，VGRS通常目標角輸入θ input是在LKA控制所需的LKA轉向角作為基準的狀態下方向盤11的轉向角的該變量。即，VGRS通常目標角輸入θ input是本發明的駕駛員轉向輸入的一個示例。如果不存在駕駛員轉向輸入，S卩，如果駕駛員不執行任何的過度操作，轉向角MA等於LKA轉向角，並且VGRS通常目標角輸入 θ input 為零。基於在步驟S301中獲得的值和VGRS通常目標角輸入θ input, E⑶100之後根據以下的公式⑶計算VGRS通常目標角θ VG，該VGRS通常目標角θ VG的作為下轉向軸13相對於轉向角ΜΑ(其作為作為上轉向軸12的旋轉角的)的相對旋轉角的基本值(步驟S303)。θ VG = Kl X θ input (5)在公式(5)中，Kl是限定下轉向軸13相對於轉向角MA的旋轉角的轉向傳遞率， 並且是根據車速V改變的數值值。這裡，將會參照圖8描述轉向傳遞率Kl與車速之間的關係。圖8是示出了轉向傳遞率Kl與車速V之間的關係的模式圖。在圖8中，PRF_K1_A(實線)是在不執行LKA控制時轉向傳遞率Kl的車速敏感特性，並且PRF_K1_B (虛線)是在執行LKA控制時相同的車速敏感特性。在不執行LKA控制時，在車速處於中間車速範圍中時轉向傳遞率Kl為零(即，上轉向軸12與下轉向軸13的旋轉率是1 1)，在車速低於中間車速範圍時大於零，並且在車
14速高於中間車速範圍時小於零。即，在較低車速下，可以利用更小的方向盤11的轉向角獲得更大的轉向輪的轉向角的改變。這是由於與轉向輪的轉向角相關的橫向加速度隨著車速增加而增加。另一方面，在執行LKA控制時，轉向傳遞率Kl具有與在不執行LKA控制時基本相同的波形，但是向更低側更加偏移。即，在除去非常低的車速範圍的幾乎全部車速範圍內轉向傳遞率Kl都小於0，並且轉向輪的轉向角相對於方向盤11的轉向角的改變小於在不執行 LKA控制時的改變。這是因為在執行LKA控制時，車輛10被控制為自動地跟隨目標行駛路徑，使得有效地抑制由於由駕駛員進行的轉向操作引起的擾亂效果所產生的車輛10的行駛穩定性的損失。返回圖7，基於所計算的VGRS通常目標角θ VG和之前計算並存儲的LKA校正目標角θ LK, E⑶100也根據公式(6)計算VGRS最終目標角θ TGF (步驟S304)。θ TGF= θ VG+θ LK (6)一旦計算了 VGRS最終目標角θ TGF, E⑶100基於所計算的VGRS最終目標角 θ TGF來控制VGRS驅動裝置300，並且將VGRS致動器200的VGRS電機202旋轉與該VGRS 最終目標角θ TGF相對應的量(步驟S305)。一旦執行了步驟S305，處理返回到步驟S101。
以此方式，根據在本實施例中的VGRS控制，LKA校正目標角θ LK被分離地增加到普通VGRS目標角，使得可以在由之前描述的EPS控制使得車輛10跟隨目標行駛路徑時抑制轉向角MA中的改變。因此，減小了施加到駕駛員的奇怪感覺，同時使得減小施加到駕駛員的心理負擔，使得可以穩定車輛10的行為。同時，考慮到以此方式利用LKA校正目標角θ LK抑制轉向角MA的改變，當在本示例實施例中的VGRS控制中減小轉向角MA時，不需要改變下轉向軸13的旋轉角相對於轉向角MA的改變特性(即，轉向傳遞率Kl)。因此，不再需要通過增加轉向傳遞率Kl來減小由 EPS控制引起的轉向輪的轉向角的改變對於方向盤11的轉向角的影響。因此，也能夠解決當採取這些步驟是發生的這樣的問題通過駕駛員使得車輛行為不穩定而增加轉向輪的轉向角相對於轉向操作的改變。具體地，在該示例實施例中，如上所述，與在不執行使得車輛 10自動地跟隨目標行駛路徑的這種控制時相比，減小了轉向傳遞率K1。因此，在執行LKA 控制的同時，可以更加減小作為幹擾的轉向輸入(諸如方向盤抓握)對於轉向輪的轉向角產生的影響。之後，將會具體描述在LKA控制中涉及步驟S104的處理(即，橫向偏差Y和橫擺角偏差Φ的計算)。即使在執行LKA控制時，可能發生由駕駛員進行的所謂的過度操作的轉向輸入。 過度操作是這樣的轉向輸入，其基於駕駛員的轉向意圖並且意圖被反映在轉向輪的轉向角中並且與例如方向盤抓握或其它意外轉向輸入不同。附帶地，如圖8所示，將轉向傳遞率Kl 相對於在執行LKA控制時發生的轉向輸入設置為較小的值，使得在執行LKA控制的同時由駕駛員進行的過度操作更不易於被反映在轉向輪的轉向角的改變中。同時，在執行LKA控制的同時，即使轉向輪的轉向角按照由駕駛員進行的過度操作而改變，在作為反饋控制的目標橫向加速度GYTG的判斷處理中立即抑制由轉向輪的轉向角的改變所引起的橫向偏差 Y和橫擺角偏差Φ的改變。即，除了採取一些步驟之外，LKA控制將會過分地幹涉駕駛員進行的過度操作，因此，即使駕駛員期望使得車輛10跟隨向由系統準備的目標行駛路徑(例如，車道等的中央)的左側或右側偏移的行駛路徑，難以這樣做。同時，如果如上所述嘗試校正構成目標橫向加速度GYTG的計算邏輯的每個反饋增益(諸如Ky或ΚΦ)以減小每個偏差對於目標橫向加速度GYTG的影響，由於橫向風或道路梯度(其作為預過度操作不同的幹擾因素)而引起的位置改變的收斂速度和收斂精確度降低。這種收斂速度和收斂精確度的降低是不期望的，因為其導致LKA控制的控制質量本身急劇下降。因此，在該示例實施例中，分別根據以下公式(7)和(8)來計算限定目標橫向加速度GYTG的橫向偏差Y和橫擺角偏差Φ (即，位置偏差)。Y = Yref+ Δ Ycomp-Yt(7)φ = φ ref+ Δ φ comp- Φ t (8)這裡，在公式(7)中，Yref是車輛10的目標橫向位置，AYcomp是可允許的橫向差異，並且竹是車輛10的實際橫向位置。附帶地，以上公式(7)中的「ft~ef-Yt」是在實際控制中相對於目標行駛路徑的嚴格意義上的橫向偏差。ECU 100能夠基於由車載攝像機 20提供的圖像數據直接進行該計算。同樣，在公式(8)中，ctref是車輛10的目標橫擺角， Δ φ comp是可允許的橫擺角偏差，並且Φ 是車輛10的實際橫擺角。附帶地，以上的公式 (8)中的「c^ref-ctt」是在實際控制中相對於目標行駛路徑的嚴格意義上的橫擺角偏差。 ECU 100能夠基於由車載攝像機20提供的圖像數據直接進行該計算。同時，根據以下的公式(9)計算可允許的橫向偏差AYcomp。Δ Ycomp = Κ3 X Δ Ybase (9)在以上公式(9)中，Δ%ase是基本可允許橫向偏差，並且Κ3是根據按照行駛路徑半徑R改變的橫向偏差校正增益。這裡，將會參照圖9描述基本可允許橫向偏差Δ Ybase。圖9是示出了 VGRS通常目標角輸入θ input與基本可允許橫向偏差之間的關係的模式圖。在圖9中，基礎可允許橫向偏差等價於在左、右轉向方向上的VGRS通常目標角輸入θ input,並且相對於VGRS通常目標角輸入θ input單調增加，除了 (i)VGRS 通常目標角輸入θ input極度小的不能檢測區域(附帶地，該不能檢測區域滿足了用於判斷是否存在基於駕駛員的清楚轉向意圖的過度操作的一種閾值的角色)，以及(ii)其中基礎可允許橫向偏差被限制到上限值Δ^asemax並VGRS通常目標角輸入θ input 相對較大的限制區域。然而，該基礎可允許橫向偏差Δ %ase是車速V的函數，並且具有在高車速側上相比於低車速側(其對應於附圖中的V =低(實線))更早上升並且更早飽和的趨勢(其對應於附圖中的V =高(虛線))。這是因為車輛10的行為的改變相對於轉向輪的轉向角的改變更早發生並且隨著車速增加而更大。附帶地，基礎可允許橫向偏差的最大值被預先經驗地調整，使得車輛10 不離開LKA控制的原始目標行駛路徑(S卩，給定車道)。此外，如果發生使得車輛10離開車道的轉向輸入，優選地使得LKA控制迅速結束。之後，將會參照圖10描述橫向偏差校正增益K3。圖10是示出了行駛路徑半徑R 與橫向偏差校正增益K3之間的關係的模式圖。在圖10中，橫向偏差校正增益K3在行駛路徑半徑R較大的基本直線區域中採用接近1的最大值(即，近似值；其僅為示例)，並且在行駛路徑半徑R非常小的急劇彎曲區域中採用接近0.5的最小值(即，近似值；其僅為示例)。同樣，在從急劇彎曲區域向基本直線區域過度的時間段內逐漸地朝向最大值增加。考慮到基礎可允許橫向偏差A%ase和橫向偏差校正增益K3的特性，可允許橫向偏差Δ Ycomp在基本直線區域中的VGRS通常目標角輸入θ input相對較大的區域中採用接近Δ%asemax(其作為最大值)的值，並且在急劇彎曲區域中的VGRS通常目標角輸入 θ input相對較小的區域中採用作為最小值的零。這裡，根據上述公式(7)，在反饋控制中將可允許橫向偏差AYcomp增加到橫向偏差Y。因此，在由駕駛員進行過度操作來作為轉向輸入時，隨著過度操作的程度增加，允許沿著轉向方向的更大的橫向偏差。即，當車輛10由於過度操作而開始向轉向方向偏向時，控制的橫向偏差Y沿著向由可允許橫向偏差AYcomp確定的收斂值收斂的方向，因此目標橫向加速度GYTG不再沿著阻止由過度操作引起的轉向輪的轉向角改變的方向作用。因此，當存在過度操作時，車輛10能夠快速地跟隨反映駕駛員的轉向意圖的目標行駛路徑(即，從原始目標行駛路徑相應地偏離的虛擬行駛路徑)。同時，可允許橫向偏差 AYcomp是本發明的位置偏差的可允許範圍的一個示例，其僅以受限的方式影響橫向偏差 Y的計算。繼續確保LKA控制相對於由橫向風或道路梯度引起的幹擾輸入的跟隨性和收斂性。即，根據該示例實施例，在防止LKA控制過分幹擾過度操作的轉向角控制的同時，能夠可靠地確保LKA的控制質量。之後，根據以下的公式(10)計算可允許橫擺角偏差Δ ctcomp。Δ (J)comp = K4X Δ φ base (10)在以上公式(10)中，Δ ctbase是基本可允許橫擺角偏差，並且Κ4是根據按照行駛路徑半徑R改變的橫擺角偏差校正增益。這裡，將會參照圖11描述基本可允許橫擺角偏差Δ φ。圖11是示出了 VGRS通常目標角輸入θ input與基本可允許橫擺角偏差Δ Cubase之間的關係的模式圖。在圖11中，基礎可允許橫擺角偏差Δ Φkise等價於在左、右轉向方向上的VGRS 通常目標角輸入θ input，並且相對於VGRS通常目標角輸入θ input單調增加，除了 (i) VGRS通常目標角輸入θ input極度小的不能檢測區域(附帶地，該不能檢測區域滿足了用於判斷是否存在基於駕駛員的清楚轉向意圖的過度操作的一種閾值的角色)，以及(ii)其中基礎可允許橫擺角偏差Δ (tkise被限制到上限值Δ (j^asemax(其根據車速而不同)並且VGRS通常目標角輸入θ input相對較大的限制區域。然而，該基礎可允許橫擺角偏差Δ φ base是車速V的函數，並且具有在高車速側上相比於低車速側(其對應於附圖中的V=低(實線))更早上升並且更早飽和的趨勢並且具有更低的最大值(其對應於附圖中的V=高(虛線))(Δ (j^asemaxl > Δ cj^asemax2)。 這是因為車輛10的行為的改變相對於轉向輪的轉向角的改變更早發生並且隨著車速增加而更大。附帶地，基礎可允許橫擺角偏差Δ φ base的最大值被預先經驗地調整，使得不超出LKA控制中所允許的最大橫向加速度。之後，將會參照圖12描述橫擺角偏差校正增益K4。圖12是示出了行駛路徑半徑 R與橫擺角偏差校正增益K4之間的關係的模式圖。在圖12中，橫擺角偏差校正增益K4在行駛路徑半徑R非常小的急劇彎曲區域中採用接近1的最大值(即，近似值；其僅為示例)，並且在行駛路徑半徑R較大的基本直線區域中採用接近0.5的最小值(即，近似值；其僅為示例)。同樣，在從急劇彎曲區域向基本直線區域過度的時間段內逐漸地朝向最小值減小。考慮到基礎可允許橫擺角偏差Δ φ base和橫擺角偏差校正增益K4的特性，可允許橫擺角偏差Δ Φοοπιρ在急劇彎曲區域中的VGRS通常目標角輸入θ input相對較大的區域中採用接近Δ ctkisemaH其作為最大值)的值，並且在基本直線區域中的VGRS通常目標角輸入θ input相對較小的區域中採用作為最小值的零。這裡，根據上述公式(8)，在反饋控制中將可允許橫擺角偏差Δ ctcomp增加到橫擺角偏差Φ。因此，在由駕駛員進行過度操作來作為轉向輸入時，隨著過度操作的程度增力口，允許沿著轉向方向的更大的橫擺角偏差。即，當車輛10由於過度操作而開始向轉向方向偏向時，控制的橫擺角偏差Φ沿著向由可允許橫擺角偏差△ Φ(30Π ρ確定的收斂值收斂的方向，因此目標橫向加速度GYTG不再沿著阻止由過度操作引起的轉向輪的轉向角改變的方向作用。因此，當存在過度操作時，車輛10能夠快速地跟隨反映駕駛員的轉向意圖的目標行駛路徑(即，從原始目標行駛路徑相應地偏離的虛擬行駛路徑)。同時，可允許橫擺角偏差Δ ctcomp是本發明的位置偏差的可允許範圍的一個示例，其僅以受限的方式影響橫擺角偏差Φ的計算。繼續確保LKA控制相對於由橫向風或道路梯度引起的幹擾輸入的跟隨性和收斂性。即，根據該示例實施例，在防止LKA控制過分幹擾過度操作的轉向角控制的同時，能夠可靠地確保LKA的控制質量。同時，橫擺角偏差校正增益Κ4與橫向偏差校正增益Κ3之間的關係相對於行駛路徑半徑R完全相反，使得在行駛路徑半徑R較小的急劇彎曲區域中，橫擺角偏差Φ可以被更加支配性地反映在目標橫向加速度GYTG的計算中，並且在· e較大的基本直線區域中， 橫向偏差Y可以被更加支配性地反映在目標橫向加速度GYTG的計算中。更具體地，當在車輛10沿直線行駛時過度地允許橫擺角偏差(其原本不應當過大)時，車輛10的行為可以容易變得不穩定並且LKA控制的穩定性可能降低，使得當車輛10行駛時，橫擺角偏差能夠相比於橫向偏差更加精確地表示車輛的行為。如上所述，通過在本示例實施例中的車輛10，當在執行LKA控制的同時確定VGRS 致動器200的控制量(其為本發明的轉向力施加裝置的控制量的一個示例)時，如果存在駕駛員進行的過度操作，對於限定了目標橫向加速度GYTG的橫向偏差Y和橫擺角偏差Φ 設置允許量，使得相應地允許沿著由過度操作所確定的轉向方向的車輛行為。即，從相對的觀點來看，目標行駛路逕自身沿著與過度操作相關的轉向方向移動。因此，駕駛員的轉向意圖能夠被精確地反映到車輛的行為中，而不以任何方式影響LKA控制的收斂性或跟隨性。附帶地，在該示例實施例中，通過設置限定了橫向偏差Y的可允許橫向偏差 Δ Ycomp和限定了橫擺角偏差φ的可允許橫擺角偏差Δ (tcomp來校正該偏差。然而，考慮到這些偏差校正的好處在於在存在過度操作時它們從原始目標行駛路徑有效地移動由車輛10跟隨的行駛路徑的事實，代替這些偏差校正，E⑶100也可以將目標行駛路逕自身沿著由過度操作確定的轉向方向移動預定量。因此，在存在過度操作時，駕駛員的轉向意圖可以被反映在目標行駛路徑中，使得可以獲得如上所述的相同效果。附帶地，在該示例實施例中，省略了在執行LKA控制的同時使得後輪能被轉向的ARS致動器600的操作，以保持以上的描述不會變得複雜。當然，在後輪轉向中，當後輪被向右轉向時，車輛向左轉動，並且當後輪被向左轉向時，車輛向右轉動，因此基礎上，可以應用與前輪相關的上述VGRS控制。同樣，在該示例實施例中，當在執行LKA控制的同時存在過度操作時，橫向偏差Y主要作為相對於行駛正前方的偏差。這假設在具有所謂的四輪轉向功能的車輛(諸如本示例實施例中的車輛10)中前後輪的協同相位控制。四輪協調相位控制能夠使得在車輛10直線向前行駛時車輛10相對於過度操作的行為極度平滑地改變，同時抑制橫擺角偏差的發生。在第一示例實施例中，當在執行LKA控制的同時存在過度操作時，通過在目標橫向加速度GYTG的計算過程中校正橫向偏差Y和橫擺角偏差Φ，將駕駛員的轉向意圖反映在車輛行為中。然而，除了設置提供給這些不同偏差校正的上述可允許值之外，駕駛員的轉向意圖也可以被反映在車輛行為中。這種情況之後將會被描述為第二示例實施例。這裡，將會參照圖13描述基於此點的本發明的第二示例實施例。圖13是示出了在VGRS通常目標角輸入θ input與過度校正VGRS目標角θ OVR之間的關係的模式圖。圖13中的過度校正VGRS目標角θ OVR是用在VGRS控制中的步驟S304中的值。即，在第二示例實施例中，根據以下的公式(11)計算VGRS控制中的VGRS最終目標角 θ TGF0θ TGF = θ VG+ θ LK+ θ OVR (11)S卩，當在執行LKA控制的同時存在過度操作時，VGRS致動器200的控制量被直接校正為增加的。過度校正VGRS目標角θ OVR相對於VGRS通常目標角輸入θ input的改變特性如附圖所示，即，除了與上文所述相同的在不可檢測區域和首先區域(即，其被限制為最大值θ OVRmax的區域)之外，該改變特性基本單調地增加並且根據車速V而被設置得更大。以此方式，根據本示例實施例，直接校正了 VGRS致動器200的控制量。這裡，與在第一示例實施例中的可允許偏差類似，這種類型的校正也在確定LKA控制的收斂性和跟隨性的反饋控制邏輯的範圍之外，並且因此不影響LKA控制的收斂性和跟隨性。因此，能夠在沒有任何問題的狀態下使得由於幹擾因素(諸如橫向風或道路梯度)所引起的從目標行駛路徑的偏離迅速收斂。即，由駕駛員進行的過度操作能夠被精確地反映在車輛行為中，而不減小LKA控制的控制質量。本發明不局限於上述示例實施例。相反，各種修改可以在通過權利要求和說明書整體所理解的本發明的範圍內。具有這種修改的車輛控制設備也被包括在本發明的範圍內。本發明可以被用在具有使得車輛跟隨目標行駛路徑的功能的車輛中。
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權利要求
1.一種車輛控制設備，其對具有轉向力施加裝置的車輛進行控制，所述轉向力施加裝置能夠向轉向輪施加引起所述轉向輪的轉向角變化的轉向力，所述車輛控制設備的特徵在於包括偏差檢測裝置，其被構造為檢測規定要保持的目標行駛路徑與所述車輛之間的相對位置關係的位置偏差；確定裝置，其被構造為基於所檢測到的位置偏差來確定為了將所述車輛(10)的行駛路徑保持在所述目標行駛路徑上的所述轉向力施加裝置的控制量；控制器，其被構造為通過按照所確定的控制量來控制所述轉向力施加裝置，將所述行駛路徑保持在所述目標行駛路徑上；轉向輸入檢測裝置，其被構造為檢測由駕駛員對轉向輸入裝置的轉向輸入；以及校正裝置，其被構造為當在所述行駛路徑保持在所述目標行駛路徑上時檢測到所述轉向輸入時，校正所述控制量的確定基準，使得所檢測到的轉向輸入被反映。
2.根據權利要求1所述的車輛控制設備，其特徵在於，所述位置偏差包括所述車輛相對於所述目標行駛路徑的橫擺角偏差和橫向位置偏差中的至少一者。
3.根據權利要求1或2所述的車輛控制設備，其特徵在於，所述轉向力施加裝置包括可變轉向角裝置，所述可變轉向角裝置能夠改變所述轉向輸入裝置的轉向角與所述轉向輪的轉向角之間的關係，並且所述控制器經由所述可變轉向角裝置獨立於所述駕駛員進行的轉向輸入而改變所述轉向輪的轉向角。
4.根據權利要求1到3中任意一項所述的車輛控制設備，其特徵在於，所述確定基準是規定所述位置偏差的條件。
5.根據權利要求4所述的車輛控制設備，其特徵在於，規定所述位置偏差的條件是所述目標行駛路徑，並且所述校正裝置使得所述目標行駛路徑向由所檢測到的轉向輸入規定的轉向方向偏移。
6.根據權利要求4所述的車輛控制設備，其特徵在於，規定所述位置偏差的條件是所述位置偏差的可允許範圍，並且在檢測到所述轉向輸入時，所述校正裝置相比於沒有檢測到所述轉向輸入時擴大所述可允許範圍。
7.根據權利要求1到6中任意一項所述的車輛控制設備，其特徵在於，所述轉向輸入檢測裝置能夠檢測所述轉向輸入的程度，並且所述校正裝置隨著所檢測到的轉向輸入增加而增加所述確定基準的校正量。
8.根據權利要求1到7中任意一項所述的車輛控制設備，其特徵在於，所述校正裝置按照所述車輛的行駛條件來改變所述確定基準的校正量。
9.根據權利要求1到8中任意一項所述的車輛控制設備，其特徵在於，所述校正裝置在由上限值規定的預定限制範圍內校正所述確定基準。
全文摘要
一種車輛控制設備(100)，其對具有轉向力施加裝置(200)的車輛進行控制，該轉向力施加裝置能夠向轉向輪施加引起所述轉向輪的轉向角變化的轉向力，該車輛控制設備(100)包括偏差檢測裝置(100)，其檢測規定目標行駛路徑與車輛(10)之間的相對位置關係的位置偏差；確定裝置(100)，其基於所檢測到的位置偏差來確定轉向力施加裝置(200)的控制量；控制器(100)，其通過按照所確定的控制量來控制轉向力施加裝置(200)，將車輛的行駛路徑保持在目標行駛路徑上；轉向輸入檢測裝置(100)，其檢測由駕駛員對轉向輸入裝置的轉向輸入；以及校正裝置(100)，其當在行駛路徑保持在目標行駛路徑上時檢測到轉向輸入時，根據所檢測到的轉向輸入校正控制量的確定基準。
文檔編號B62D6/04GK102548832SQ201080045361
公開日2012年7月4日 申請日期2010年10月5日 優先權日2009年10月6日
發明者仁田博史, 土屋義明, 提拉瓦·林皮汶特恩格, 淺井彰司 申請人:豐田自動車株式會社, 愛信精機株式會社