專利名稱：車輛轉(zhuǎn)向控制裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制功能的車輛轉(zhuǎn)向控制裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)的車輛轉(zhuǎn)向控制裝置中，當(dāng)進(jìn)行例如車道保持控制的、用于與方向盤 的操作無(wú)關(guān)地自動(dòng)控制轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)輪角的自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制時(shí)，根據(jù)轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)輪角來(lái)設(shè) 置轉(zhuǎn)向角(例如，參見(jiàn)以下專利文獻(xiàn)l)。由此，避免了轉(zhuǎn)向角和車輛運(yùn)行狀況之間的不一 致，從而抑制給駕駛員帶來(lái)的不舒適感覺(jué)。
專利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)2006-26437
發(fā)明內(nèi)容
然而，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，方向盤總是接收所生成的路面反力。同時(shí)，為了維持根 據(jù)轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)輪角所設(shè)置的轉(zhuǎn)向角，方向盤總是接收用于平衡該路面反力的轉(zhuǎn)矩。因此， 例如，當(dāng)駕駛員在自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制期間進(jìn)行校正轉(zhuǎn)向操作等的微小轉(zhuǎn)向操作(操縱)時(shí)，駕駛 員需要施加大的力，這使得該駕駛員感覺(jué)到方向盤受約束?，F(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)存在這種問(wèn)題。
通過(guò)關(guān)注上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供被設(shè)計(jì)成能夠防止駕駛員在自動(dòng)轉(zhuǎn)輪 控制期間感覺(jué)到對(duì)方向盤的約束的車輛轉(zhuǎn)向控制裝置和方法。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，在正?？刂茣r(shí)，通過(guò)將轉(zhuǎn)向反力等于 0時(shí)轉(zhuǎn)向角的值定義為車輛直線行駛時(shí)轉(zhuǎn)向角的值，來(lái)控制要施加至方向盤的轉(zhuǎn)向反力； 以及在自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制時(shí)，通過(guò)將根據(jù)自動(dòng)轉(zhuǎn)輪的目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角所設(shè)置的轉(zhuǎn)向角的值定義為轉(zhuǎn) 向反力等于O時(shí)轉(zhuǎn)向角的值，來(lái)控制轉(zhuǎn)向反力。


圖1是應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的車輛轉(zhuǎn)向控制裝置的線控轉(zhuǎn)向 (steer-by-wire)系統(tǒng)的示意結(jié)構(gòu)圖。 圖2A是針對(duì)車道保持控制時(shí)的橫向位置的增益映射。
圖2B是針對(duì)車道保持控制時(shí)的橫擺角的增益映射。
圖2C是針對(duì)車道保持控制時(shí)的曲率的增益映射。
圖3是第一實(shí)施例中的轉(zhuǎn)向控制器10的控制框圖。 圖4是針對(duì)第一實(shí)施例中與目標(biāo)偏差角相應(yīng)的目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角相加量的設(shè)置映射。
圖5是第一實(shí)施例中的轉(zhuǎn)輪反力校正部10f的框圖。
圖6是針對(duì)第一實(shí)施例中的增益K0的設(shè)置映射。
圖7是針對(duì)第一實(shí)施例中的增益Kl的設(shè)置映射。 圖8是示出第一實(shí)施例中在從自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制切換至正?？刂茣r(shí)校正轉(zhuǎn)輪反力的 方法的說(shuō)明圖。 圖9A是針對(duì)第一實(shí)施例中用于轉(zhuǎn)向反力控制的增益d的設(shè)置映射。
圖9B是針對(duì)第一實(shí)施例中用于轉(zhuǎn)向反力控制的增益e的設(shè)置映射。 圖10是在自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制時(shí)在使目標(biāo)偏差角隨時(shí)間的經(jīng)過(guò)而增大的情況下的目標(biāo)
轉(zhuǎn)輪角相加量、轉(zhuǎn)向反力、轉(zhuǎn)向角、實(shí)際轉(zhuǎn)輪角、實(shí)際轉(zhuǎn)輪反力以及校正后的轉(zhuǎn)輪反力的時(shí)間圖。 圖11是第二實(shí)施例中的轉(zhuǎn)向控制器10的控制框圖。 圖12是針對(duì)第二實(shí)施例中的增益S的設(shè)置映射。 圖13是第二實(shí)施例中的偏置角計(jì)算部10g的控制框圖。 圖14是第三實(shí)施例中的轉(zhuǎn)向控制器10的控制框圖。 圖15是第四實(shí)施例中的轉(zhuǎn)向控制器10的控制框圖。 圖16是第四實(shí)施例中的偏置角計(jì)算部10h的控制框圖。
具體實(shí)施例方式以下將基于各實(shí)施例來(lái)解釋用于執(zhí)行本發(fā)明的最佳模式。
第一實(shí)施例
首先，將解釋結(jié)構(gòu)。 圖1是應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的車輛轉(zhuǎn)向控制裝置的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的示 意結(jié)構(gòu)圖。即，第一實(shí)施例中的車輛轉(zhuǎn)向控制裝置是所謂的線控轉(zhuǎn)向(SBW)系統(tǒng)，在該線控 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，方向盤1從用于使前車輪(轉(zhuǎn)向車輪)2、2轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)輪機(jī)構(gòu)3機(jī)械分離或脫離。 [OOSO] 支撐方向盤l的柱軸4設(shè)置有反力馬達(dá)(反力機(jī)構(gòu))5和轉(zhuǎn)向角傳感器6。反力馬 達(dá)5用于向方向盤1施加轉(zhuǎn)向反力。轉(zhuǎn)向角傳感器6用于檢測(cè)作為轉(zhuǎn)向角的柱軸4的旋轉(zhuǎn) 角，其中該轉(zhuǎn)向角是方向盤1相對(duì)于直線行駛狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)角。轉(zhuǎn)輪機(jī)構(gòu)3配置有轉(zhuǎn)輪馬達(dá) 7和轉(zhuǎn)輪角傳感器9。轉(zhuǎn)輪馬達(dá)7用于將用于使前車輪(轉(zhuǎn)向車輪)2、2轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)矩施 加至轉(zhuǎn)輪機(jī)構(gòu)3。轉(zhuǎn)輪角傳感器9用于檢測(cè)作為轉(zhuǎn)輪角的小齒輪軸8的旋轉(zhuǎn)角，其中該轉(zhuǎn)輪 角是前車輪2、2相對(duì)于直線行駛狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)角。小齒輪軸8通過(guò)齒條16與前車輪2、2機(jī) 械相連接。小齒輪軸8的旋轉(zhuǎn)使齒條16沿其軸方向移動(dòng)，從而使前車輪2、2轉(zhuǎn)動(dòng)。因此， 可以通過(guò)感測(cè)小齒輪軸8的旋轉(zhuǎn)角來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)輪角。 由轉(zhuǎn)向控制器(反力控制部或部件)10來(lái)控制反力馬達(dá)5和轉(zhuǎn)輪馬達(dá)7。轉(zhuǎn)向控 制器10接收從轉(zhuǎn)向角傳感器6得出的轉(zhuǎn)向角和從轉(zhuǎn)輪角傳感器9得出的轉(zhuǎn)輪角。另外，轉(zhuǎn) 向控制器10接收從齒條軸力傳感器(轉(zhuǎn)輪反力檢測(cè)部或部件)11得出的轉(zhuǎn)輪反力、從車輛 速度傳感器12得出的車輛速度(車體速度)、從橫擺率傳感器13得出的橫擺率、從攝像機(jī) 14得出的拍攝圖像以及從自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制開(kāi)關(guān)15(在下文稱為SW)得出的自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制選擇 信號(hào)。齒條軸力傳感器11用于檢測(cè)從前車輪2、2沿齒條16的軸方向所輸入的力。
自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制開(kāi)關(guān)15是用于通過(guò)駕駛員(g卩，方向盤操作員)的開(kāi)/關(guān)(on/off) 操作來(lái)選擇車道保持控制的自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制的開(kāi)關(guān)。在正從自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制開(kāi)關(guān)15輸出關(guān)信 號(hào)時(shí)，轉(zhuǎn)向控制器10執(zhí)行正常控制。該正常控制表示一般的SBW控制。S卩，在該正?？刂?時(shí)，根據(jù)方向盤l的轉(zhuǎn)向角和車輛速度來(lái)設(shè)置目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角(第一目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角)，然后通過(guò)驅(qū) 動(dòng)轉(zhuǎn)輪馬達(dá)7使前車輪2、2轉(zhuǎn)動(dòng)以獲得所設(shè)置的第一 目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角。同時(shí)，通過(guò)利用與由齒 條軸力傳感器11檢測(cè)到的轉(zhuǎn)輪反力(路面反力)相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩來(lái)驅(qū)動(dòng)反力馬達(dá)5，將轉(zhuǎn)向 反力施加至方向盤1。
通過(guò)基于轉(zhuǎn)向齒輪比(轉(zhuǎn)向角相對(duì)于轉(zhuǎn)輪角的比)的轉(zhuǎn)向角和轉(zhuǎn)輪角之間的關(guān)系 來(lái)設(shè)置第一目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角。該轉(zhuǎn)向齒輪比根據(jù)車輛速度而變化。例如，通過(guò)在低車速區(qū)域中 減小轉(zhuǎn)向齒輪比(即，通過(guò)相對(duì)于轉(zhuǎn)輪角減小轉(zhuǎn)向角)來(lái)提高車輛的轉(zhuǎn)彎性能，并且通過(guò)在 高車速區(qū)域中增大轉(zhuǎn)向齒輪比(即，通過(guò)增大轉(zhuǎn)向角相對(duì)于轉(zhuǎn)輪角的比)來(lái)提高行駛穩(wěn)定 性。此外，由于與轉(zhuǎn)輪角相應(yīng)的轉(zhuǎn)輪反力在直線行駛時(shí)取其最小值，因此通過(guò)將直線行駛時(shí) 給定的轉(zhuǎn)向角定義為(轉(zhuǎn)向反力的)最小反力位置，來(lái)設(shè)置轉(zhuǎn)向反力。該轉(zhuǎn)向反力具有隨 著轉(zhuǎn)輪反力變大而變大的特性。 另一方面，當(dāng)正從自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制開(kāi)關(guān)15輸出開(kāi)信號(hào)時(shí)，轉(zhuǎn)向控制器10執(zhí)行自動(dòng)轉(zhuǎn) 輪控制，直到滿足預(yù)定解除(取消)條件為止。該自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制自動(dòng)使前車輪2、2轉(zhuǎn)動(dòng)，而 與駕駛員對(duì)方向盤l的操作無(wú)關(guān)。根據(jù)本發(fā)明，該自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制表示車道保持控制等的用 于根據(jù)情形自動(dòng)使前車輪2、2轉(zhuǎn)動(dòng)的控制。在車道保持控制時(shí)，由攝像機(jī)14識(shí)別出位于車 輛前方的車道標(biāo)記(車道記號(hào))，并且設(shè)置前車輪2、2的目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角(第二目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角)以 使本車輛維持在車道內(nèi)。由此，通過(guò)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)輪馬達(dá)7使前車輪2、2自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使前車輪 2、2的轉(zhuǎn)輪角達(dá)到所設(shè)置的目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角。在以下解釋中，將上述正常控制時(shí)的目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角 描述為"第一 目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角"，并將上述自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制時(shí)的目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角描述為"第二目標(biāo)轉(zhuǎn)輪 角"。此外，將正?？刂坪妥詣?dòng)轉(zhuǎn)輪控制時(shí)的這些目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角統(tǒng)稱為"目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角"。
在第一實(shí)施例中，通過(guò)將目標(biāo)偏差角與根據(jù)轉(zhuǎn)向角和車輛速度所設(shè)置的第一目標(biāo) 轉(zhuǎn)輪角相加，來(lái)計(jì)算自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制時(shí)的第二目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角。換言之，該目標(biāo)偏差角是自動(dòng)轉(zhuǎn)輪 控制的第二目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角與根據(jù)轉(zhuǎn)向角和車輛速度所確定的第一目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角之間的差。
例如，在第一實(shí)施例的車道保持控制時(shí)，基于以下公式來(lái)計(jì)算目標(biāo)偏差角。
目標(biāo)偏差角=A X (相對(duì)于車道的橫向位置)+B X (相對(duì)于車道的橫擺 角)+CX(車道的曲率) 其中，A、 B和C是增益，并且根據(jù)圖2A 2C所示的增益映射計(jì)算出這些增益。 S卩，在車道保持控制時(shí)，針對(duì)相對(duì)于車道的橫向位置、相對(duì)于車道的橫擺角和車道
的曲率設(shè)置了 3個(gè)增益，使得調(diào)整相對(duì)于車道的跟隨程度?？梢曰谟蓴z像機(jī)14拍攝到的
圖像來(lái)檢測(cè)這些相對(duì)于車道的橫向位置、相對(duì)于車道的橫擺角和車道的曲率。 作為自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制的解除條件，可以列舉駕駛員的轉(zhuǎn)向介入、駕駛員的制動(dòng)操作
等。該轉(zhuǎn)向介入表示車道改變的情況或障礙物躲避操作的情況等的、可以從轉(zhuǎn)向角傳感器6
獲得的實(shí)際轉(zhuǎn)向角與根據(jù)第二目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角所設(shè)置的轉(zhuǎn)向角的值相差較大的情況。即，在校
正轉(zhuǎn)向操作等的具有允許維持車輛的直線行駛狀態(tài)或轉(zhuǎn)彎狀態(tài)的程度的微小轉(zhuǎn)向操作的
情況下(即，在維持車輛的轉(zhuǎn)向狀態(tài)時(shí)所進(jìn)行的微小轉(zhuǎn)向操作的情況下)，不解除或停止自
動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制。此外，第二目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角和"根據(jù)第二目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角所設(shè)置的轉(zhuǎn)向角"之間的關(guān)系
與正?？刂茣r(shí)通過(guò)轉(zhuǎn)向齒輪比所確定的轉(zhuǎn)向角和轉(zhuǎn)輪角之間的關(guān)系相同。因此，可以通過(guò)
將第二目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角乘以轉(zhuǎn)向齒輪比來(lái)計(jì)算"根據(jù)第二目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角所設(shè)置的轉(zhuǎn)向角"。 圖3是第一實(shí)施例中的轉(zhuǎn)向控制器10的控制框圖。如圖3所示，轉(zhuǎn)向控制器10
包括轉(zhuǎn)輪角計(jì)算部10a、角度伺服計(jì)算部10b、轉(zhuǎn)向反力計(jì)算部10c、自動(dòng)轉(zhuǎn)輪計(jì)算部10d、目
標(biāo)偏差角校正部10e和轉(zhuǎn)輪反力校正部10f 。 在執(zhí)行自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制開(kāi)關(guān)15為開(kāi)的自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)輪計(jì)算部10d計(jì)算目 標(biāo)偏差角。如上所述，該目標(biāo)偏差角是自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制的第二目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角與根據(jù)轉(zhuǎn)向角和車輛速度所得出的第一目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角之間的差。將計(jì)算出的目標(biāo)偏差角分別輸出至轉(zhuǎn)向反力計(jì)
算部10c、目標(biāo)偏差角校正部10e和轉(zhuǎn)輪反力校正部10f 。此外，在自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制開(kāi)關(guān)15為
關(guān)的正?？刂茣r(shí)，該自動(dòng)轉(zhuǎn)輪計(jì)算部10d不輸出目標(biāo)偏差角(即，輸出值0)。 目標(biāo)偏差角校正部10e輸出與從自動(dòng)轉(zhuǎn)輪計(jì)算部10d接收到的目標(biāo)偏差角相對(duì)應(yīng)
的目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角相加量。將所輸出的該目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角相加量與從轉(zhuǎn)輪角計(jì)算部10a輸出的目標(biāo)
轉(zhuǎn)輪角相加。如圖4所示，當(dāng)目標(biāo)偏差角的絕對(duì)值小于或等于預(yù)定值I a I時(shí)，目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角
相加量與該目標(biāo)偏差角的絕對(duì)值成比例。當(dāng)目標(biāo)偏差角的絕對(duì)值大于預(yù)定值I a I時(shí)，目標(biāo)
轉(zhuǎn)輪角相加量取恒定值(兩個(gè)恒定值)。此外，當(dāng)目標(biāo)偏差角等于O時(shí)，即當(dāng)正在執(zhí)行自動(dòng)
轉(zhuǎn)輪控制開(kāi)關(guān)15為關(guān)的正?？刂茣r(shí)，將值0作為目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角相加量而輸出。 在第一實(shí)施例中，將從駕駛員看的右轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)輪方向定義為正(+)方向，并將從
駕駛員看的左轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)輪方向定義為負(fù)(_)方向。 轉(zhuǎn)輪角計(jì)算部10a根據(jù)轉(zhuǎn)向角和車輛速度設(shè)置車輛的目標(biāo)橫擺率，并且計(jì)算能夠 實(shí)現(xiàn)所設(shè)置的該目標(biāo)橫擺率的前車輪2、2的第一目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角。將通過(guò)將從目標(biāo)偏差角校正 部10e輸出的目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角相加量與由轉(zhuǎn)輪角計(jì)算部10a計(jì)算出的第一目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角相加所獲 得的第二目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角輸入至角度伺服計(jì)算部10b。角度伺服計(jì)算部10b計(jì)算用于使實(shí)際轉(zhuǎn) 輪角達(dá)到第二目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角的轉(zhuǎn)輪命令電流，使得通過(guò)伺服控制來(lái)控制轉(zhuǎn)輪馬達(dá)7。如上所 述，在自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制開(kāi)關(guān)15為關(guān)的正?？刂茣r(shí)，從目標(biāo)偏差角校正部10e輸出的目標(biāo)轉(zhuǎn)輪 角相加量等于0。因此，在正?？刂茣r(shí)，第一 目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角的值等于從第一 目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角和目標(biāo) 轉(zhuǎn)輪角相加量的和所得的第二目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角的值。 將由齒條軸力傳感器11檢測(cè)到的轉(zhuǎn)輪反力輸入至轉(zhuǎn)輪反力校正部10f。當(dāng)正在執(zhí) 行自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制開(kāi)關(guān)15為開(kāi)的自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制時(shí)，轉(zhuǎn)輪反力校正部10f將校正后的轉(zhuǎn)輪反力 輸出至轉(zhuǎn)向反力計(jì)算部10c。通過(guò)對(duì)由齒條軸力傳感器11檢測(cè)到的轉(zhuǎn)輪反力進(jìn)行校正以 從由齒條軸力傳感器11檢測(cè)到的轉(zhuǎn)輪反力中僅去除(消除)穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)輪反力(分量)， 來(lái)獲得該校正后的轉(zhuǎn)輪反力。另一方面，當(dāng)正在執(zhí)行自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制開(kāi)關(guān)15為關(guān)的正?？刂?時(shí)，轉(zhuǎn)輪反力校正部10f將由齒條軸力傳感器ll檢測(cè)到的轉(zhuǎn)輪反力照原樣輸出至轉(zhuǎn)向反力 計(jì)算部10c。以下是對(duì)轉(zhuǎn)輪反力校正部10f中的這些處理的詳細(xì)解釋。
圖5是第一實(shí)施例中的轉(zhuǎn)輪反力校正部10f的框圖。轉(zhuǎn)輪反力校正部10f包括減 法器(差計(jì)算器)16a、乘法器16b、積分器16c和減法器16d。 減法器16a將檢測(cè)到的轉(zhuǎn)輪反力與從積分器16c輸出的轉(zhuǎn)輪反力校正值之間的差 輸出至乘法器16b 。 乘法器16b將通過(guò)將該差乘以積分增益K所獲得的值輸出至積分器16c。積分增
益K滿足以下公式。 K = K0XK1(0 1) 其中，K0和K1表示增益。 乘法器16b在積分增益K等于0 (K = 0)時(shí)維持積分值，并且隨著積分增益K接近 1而增大積分速率(積分速度)。 此外，如圖6所示，增益KO在目標(biāo)偏差角等于0時(shí)等于0，并且隨著目標(biāo)偏差角的 絕對(duì)值變大而變大。如圖7所示，增益K1在目標(biāo)偏差角的變化量等于0時(shí)等于0，并且隨著 目標(biāo)偏差角的變化量的絕對(duì)值變大而變大。因此，由于在正?？刂茣r(shí)目標(biāo)偏差角等于O，因此在正?？刂茣r(shí)積分增益K取0 (K = 0)。 積分器16c將通過(guò)對(duì)乘法器16b的輸出進(jìn)行積分所獲得的轉(zhuǎn)輪反力校正值輸出至 減法器16a和減法器16d。 減法器16d將檢測(cè)到的轉(zhuǎn)輪反力與轉(zhuǎn)輪反力校正值之間的差輸出至轉(zhuǎn)向反力計(jì) 算部10c。 如從以上可以理解，在正?？刂茣r(shí)，由于增益K等于O(K = 0)，因此轉(zhuǎn)輪反力校正 值等于0。因此，在正?？刂茣r(shí)，轉(zhuǎn)輪反力校正部10f不對(duì)從齒條軸力傳感器11輸入的反力 進(jìn)行校正，而是將該反力照原樣輸出至轉(zhuǎn)向反力計(jì)算部10c 。 另一方面，在自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制時(shí)，由于基于目標(biāo)偏差角來(lái)設(shè)置增益K，因此根據(jù)增益 K來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)輪反力校正值。由此，轉(zhuǎn)輪反力校正部10f對(duì)轉(zhuǎn)輪反力進(jìn)行校正以使該轉(zhuǎn)輪反力 接近O，并將校正后的轉(zhuǎn)輪反力輸出至轉(zhuǎn)向反力計(jì)算部10c。 S卩，如果所輸入的轉(zhuǎn)輪反力處 于穩(wěn)定狀態(tài)，則轉(zhuǎn)輪反力校正部10f將校正后的轉(zhuǎn)輪反力輸出至轉(zhuǎn)向反力計(jì)算部10c。換言 之，從所輸入的轉(zhuǎn)輪反力中去除自校準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩等的由于轉(zhuǎn)輪角所引起的穩(wěn)定反力；并由此僅 將由于路面的粗糙(凹凸)等所引起的瞬時(shí)反力作為校正后的轉(zhuǎn)輪反力輸出至轉(zhuǎn)向反力計(jì) 算部10c。 當(dāng)自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制開(kāi)關(guān)從開(kāi)變?yōu)殛P(guān)時(shí)(在從自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制轉(zhuǎn)變?yōu)檎？刂茣r(shí))，轉(zhuǎn) 輪反力校正部10f使轉(zhuǎn)輪反力校正值逐漸變?yōu)镺。例如，這可以通過(guò)如圖8所示為積分器 16c的內(nèi)部設(shè)置用于逐漸減小從積分器16c輸出的轉(zhuǎn)輪反力校正值的功能塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。由此， 當(dāng)解除自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制時(shí)，可以利用不給駕駛員帶來(lái)不舒適感覺(jué)的時(shí)間段"a"使轉(zhuǎn)輪反力校 正值逐漸變?yōu)榈扔贠。 轉(zhuǎn)向反力計(jì)算部10c根據(jù)從轉(zhuǎn)輪反力校正部10f接收到的轉(zhuǎn)輪反力、車輛速度和 目標(biāo)偏差角，計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)向反力。然后，轉(zhuǎn)向反力計(jì)算部10c計(jì)算可以獲得目標(biāo)轉(zhuǎn)向反力的 反力馬達(dá)5用的轉(zhuǎn)向反力命令電流，并通過(guò)使用該轉(zhuǎn)向反力命令電流來(lái)驅(qū)動(dòng)反力馬達(dá)5。將 目標(biāo)轉(zhuǎn)向反力設(shè)置為隨著從轉(zhuǎn)輪反力校正部10f輸入的轉(zhuǎn)輪反力變大或者隨著車輛速度 變高而變大。 此外，當(dāng)從自動(dòng)轉(zhuǎn)輪計(jì)算部lOd輸入的目標(biāo)偏差角的絕對(duì)值大于預(yù)定值I a I時(shí)， 轉(zhuǎn)向反力計(jì)算部lOc基于該目標(biāo)偏差角的絕對(duì)值來(lái)施加轉(zhuǎn)向反力。在穩(wěn)定狀態(tài)下，第一目 標(biāo)轉(zhuǎn)輪角和實(shí)際轉(zhuǎn)向角之間的關(guān)系對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)向齒輪比的現(xiàn)有(當(dāng)前)值。因此，基于目標(biāo) 偏差角的絕對(duì)值來(lái)施加轉(zhuǎn)向反力的結(jié)構(gòu)等同于根據(jù)實(shí)際轉(zhuǎn)向角與依賴于第二目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角 所設(shè)置的轉(zhuǎn)向角的值之間的差來(lái)施加轉(zhuǎn)向反力的結(jié)構(gòu)。由此，可以旋轉(zhuǎn)方向盤1直到依賴 于第二目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角所設(shè)置的轉(zhuǎn)向角為止(即，直到通過(guò)將第二目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角乘以轉(zhuǎn)向齒輪比 所確定的轉(zhuǎn)向角的值為止)。 注意，"旋轉(zhuǎn)方向盤1直到所設(shè)置的轉(zhuǎn)向角為止"表示在駕駛員未抓住方向盤1的 情況下施加使方向盤l旋轉(zhuǎn)直到(滿足)所設(shè)置的轉(zhuǎn)向角的值為止的水平的轉(zhuǎn)向反力的處 理。在下文，將該處理簡(jiǎn)單表示為"旋轉(zhuǎn)方向盤l"。 另一方面，當(dāng)目標(biāo)偏差角的絕對(duì)值低于或等于預(yù)定值I a I時(shí)，迫使基于目標(biāo)偏差
角的絕對(duì)值的轉(zhuǎn)向反力等于o。即，使與實(shí)際轉(zhuǎn)向角與依賴于目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角所設(shè)置的轉(zhuǎn)向角之
間的差相應(yīng)的轉(zhuǎn)向反力為O。預(yù)定的a是即使不旋轉(zhuǎn)方向盤1而使前車輪2、2轉(zhuǎn)動(dòng)、也能 夠抑制車輛運(yùn)行狀況的變化從而不給駕駛員帶來(lái)不舒適感覺(jué)的目標(biāo)偏差角的值(例如，轉(zhuǎn)輪角約0.3° )。 在第一實(shí)施例中，例如通過(guò)使用以下公式，相對(duì)于實(shí)際轉(zhuǎn)向角與依賴于第二目標(biāo) 轉(zhuǎn)輪角所設(shè)置的轉(zhuǎn)向角之間的偏差(差)A e來(lái)設(shè)置作為微分項(xiàng)和穩(wěn)態(tài)項(xiàng)的和的目標(biāo)轉(zhuǎn)向 反力。 公式1
<formula>formula see original document page 9</formula>dt 其中，d和e表示增益，并且d/dt表示微分系數(shù)。 參考圖9A和9B所示的映射來(lái)計(jì)算增益d和e。如圖9A和9B所示，將增益d和e 設(shè)置為隨著車輛速度變高而變大。在公式l中，由于轉(zhuǎn)向反力是沿與轉(zhuǎn)向方向相反的方向 作用的力，因此該轉(zhuǎn)向反力具有負(fù)號(hào)。
接著，將解釋第一實(shí)施例中的操作。 通常，在方向盤從用于使前車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)機(jī)械分離的所謂的SBW系統(tǒng)中進(jìn) 行車道保持控制等的自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制的情況下，可以采用以下作為將目標(biāo)偏差角反映至(適 應(yīng)于)前車輪2、2的轉(zhuǎn)輪角的方法。 1.將與目標(biāo)偏差角相應(yīng)的轉(zhuǎn)向反力命令電流施加至反力馬達(dá)，使得方向盤旋轉(zhuǎn)以 將其轉(zhuǎn)向角改變與目標(biāo)偏差角相對(duì)應(yīng)的角度。由此，將目標(biāo)偏差角反映至轉(zhuǎn)輪馬達(dá)的目標(biāo) 轉(zhuǎn)輪角。 2.在不旋轉(zhuǎn)方向盤的情況下，將目標(biāo)偏差角與轉(zhuǎn)輪馬達(dá)的目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角直接相加。
在將與目標(biāo)偏差角相應(yīng)的轉(zhuǎn)向反力命令電流施加至反力馬達(dá)的情況下，通過(guò)自動(dòng) 旋轉(zhuǎn)方向盤來(lái)將目標(biāo)偏差角反映至目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角，以使前車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，由于所施加的轉(zhuǎn)向 反力命令電流因而沒(méi)有傳遞從路面得到的轉(zhuǎn)輪反力。這給駕駛員帶來(lái)不舒適的感覺(jué)。
另一方面，在將自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制的目標(biāo)偏差角與目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角直接相加的情況下，僅 前車輪自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，而方向盤沒(méi)有旋轉(zhuǎn)。因此，駕駛員需要僅根據(jù)車輛運(yùn)行狀況來(lái)識(shí)別車輛的 轉(zhuǎn)彎狀態(tài)。當(dāng)在該狀態(tài)下出現(xiàn)大的車輛運(yùn)行狀況變化時(shí)，駕駛員產(chǎn)生由于轉(zhuǎn)向角和車輛運(yùn) 行狀況之間的分歧所弓I起的不舒適的感覺(jué)。 與此形成對(duì)比，在第一實(shí)施例中，在自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制時(shí)，當(dāng)目標(biāo)偏差角的絕對(duì)值低于 或等于不會(huì)給駕駛員帶來(lái)不舒適感覺(jué)的值I a I時(shí)，在不旋轉(zhuǎn)方向盤l的情況下，根據(jù)目標(biāo) 偏差角僅轉(zhuǎn)動(dòng)前車輪2、2。此外，在第一實(shí)施例中，在自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制時(shí)，當(dāng)目標(biāo)偏差角的絕對(duì) 值大于值I a I時(shí)，旋轉(zhuǎn)方向盤1以實(shí)現(xiàn)根據(jù)目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角所設(shè)置的轉(zhuǎn)向角。
S卩，當(dāng)在方向盤l未旋轉(zhuǎn)的情況下出現(xiàn)車輛運(yùn)行狀況的變化時(shí)，在防止駕駛員的 不舒適感覺(jué)的范圍內(nèi)抑制轉(zhuǎn)向角相對(duì)于前車輪2、2的實(shí)際轉(zhuǎn)輪角的偏差。因此，可以防止 出現(xiàn)由于轉(zhuǎn)向角和車輛運(yùn)行狀況之間的不一致(不匹配)所引起的不舒適感覺(jué)。
此外，在本實(shí)施例中的自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制時(shí)，在目標(biāo)偏差角的絕對(duì)值低于或等于值 a I的情況下，不向方向盤l施加反力，并且在目標(biāo)偏差角的絕對(duì)值大于值I a I的情況下， 僅將值依賴于目標(biāo)偏差角的反力施加至方向盤1。即，在自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制時(shí)，僅將以下兩個(gè)分 量施加至方向盤1 :基于與現(xiàn)在(當(dāng)前)轉(zhuǎn)輪角相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)向角和與目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角相對(duì)應(yīng)的 轉(zhuǎn)向角之間的差的轉(zhuǎn)向反力的分量，以及與由齒條軸力傳感器11檢測(cè)到的轉(zhuǎn)輪反力中由于路面的粗糙等所引起的瞬時(shí)轉(zhuǎn)輪反力相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)向反力的分量。因此，沒(méi)有將與轉(zhuǎn)輪反 力中由于轉(zhuǎn)輪角所引起的自校準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩等相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)向反力(的分量)施加至方向盤l，使得 可以防止駕駛員感覺(jué)到對(duì)方向盤1的約束。 圖10是在自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制時(shí)在使目標(biāo)偏差角隨時(shí)間的經(jīng)過(guò)而變大的情況下的目標(biāo) 轉(zhuǎn)輪角相加量、轉(zhuǎn)向反力、轉(zhuǎn)向角、實(shí)際轉(zhuǎn)輪角、實(shí)際轉(zhuǎn)輪反力和校正后的轉(zhuǎn)輪反力的時(shí)間 圖。 在時(shí)間點(diǎn)t0和時(shí)間點(diǎn)tl之間的區(qū)域中，自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制的目標(biāo)偏差角的絕對(duì)值低 于或等于值I a 1。因此，將與目標(biāo)偏差角成比例的目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角相加量與目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角相加，使 得前車輪2、2的實(shí)際轉(zhuǎn)輪角隨目標(biāo)偏差角的增大而變大。 此時(shí)，盡管由齒條軸力傳感器11檢測(cè)到的轉(zhuǎn)輪反力與實(shí)際轉(zhuǎn)輪角的增大成比例 地變大，但轉(zhuǎn)輪反力校正部10f從檢測(cè)到的轉(zhuǎn)輪反力中減去作為轉(zhuǎn)輪反力校正值的由于自 校準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩等所引起的穩(wěn)定轉(zhuǎn)向反力。此外，此時(shí)，使根據(jù)自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制時(shí)的目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角所設(shè) 置的轉(zhuǎn)向反力等于0。因此，沒(méi)有生成轉(zhuǎn)向反力。盡管產(chǎn)生了轉(zhuǎn)向角和車輛運(yùn)行狀況之間的 不匹配(不一致)，但由于目標(biāo)偏差角的絕對(duì)值低于或等于值I a l，因此駕駛員沒(méi)有不舒適 的感覺(jué)。 在時(shí)間點(diǎn)tl，目標(biāo)偏差角的絕對(duì)值變得等于I a I 。在時(shí)間點(diǎn)tl之后的區(qū)域中，目 標(biāo)偏差角校正部10e以恒定值產(chǎn)生要與第一目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角相加的目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角相加量。轉(zhuǎn)向反 力計(jì)算部10c生成與實(shí)際轉(zhuǎn)向角和依賴于第二目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角所設(shè)置的轉(zhuǎn)向角相應(yīng)的轉(zhuǎn)向反 力，即產(chǎn)生與目標(biāo)偏差角相應(yīng)的轉(zhuǎn)向反力，使得使方向盤1旋轉(zhuǎn)至依賴于第二目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角 所設(shè)置的轉(zhuǎn)向角。由此，轉(zhuǎn)向角相對(duì)于實(shí)際轉(zhuǎn)輪角的偏差低于或等于預(yù)定值I a l，并因此， 未給駕駛員帶來(lái)不舒適的感覺(jué)。 此外，在時(shí)間點(diǎn)tl之后的區(qū)域中，由轉(zhuǎn)輪角計(jì)算部10a計(jì)算出的目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角隨轉(zhuǎn) 向角的增大而增大，并由此，實(shí)際轉(zhuǎn)輪角取依賴于自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制的目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角(第二目標(biāo) 轉(zhuǎn)輪角)的角度。此時(shí)，由齒條軸力傳感器ll檢測(cè)到的轉(zhuǎn)輪反力與實(shí)際轉(zhuǎn)輪角的增大成比 例地增大。然而，轉(zhuǎn)輪反力校正部10f從檢測(cè)到的轉(zhuǎn)輪反力中減去作為轉(zhuǎn)輪反力校正值的 自校準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩等的穩(wěn)定轉(zhuǎn)輪反力。此外，此時(shí)，生成與實(shí)際轉(zhuǎn)向角與依賴于第二目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角所 設(shè)置的轉(zhuǎn)向角之間的差相應(yīng)的轉(zhuǎn)向反力，即與目標(biāo)偏差角相應(yīng)的轉(zhuǎn)向反力，使得在依賴于 第二目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角所設(shè)置的轉(zhuǎn)向角處不生成反力。 因此，在自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制時(shí)，僅將與目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角相應(yīng)的轉(zhuǎn)向角與實(shí)際轉(zhuǎn)向角之間的 偏差反映至轉(zhuǎn)向反力，并且不將與轉(zhuǎn)輪角相應(yīng)的自校準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩反映至轉(zhuǎn)向反力。因此，當(dāng)在自 動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制的情況下駕駛員嘗試轉(zhuǎn)向時(shí)，駕駛員不會(huì)感覺(jué)到方向盤1受約束。此外，駕駛員 可以識(shí)別出由其對(duì)方向盤l的操作所引起的轉(zhuǎn)輪反力的變化(增大或減小)作為該駕駛員 的操作的轉(zhuǎn)向反力。 此外，轉(zhuǎn)輪反力校正部10f隨著目標(biāo)偏差角的絕對(duì)值變大或者隨著目標(biāo)偏差角的 變化量的絕對(duì)值變大，而增大積分增益K。由此，轉(zhuǎn)輪反力的變化量的積分反映(適應(yīng))速 度進(jìn)一步增大。即，當(dāng)目標(biāo)偏差角大時(shí)，轉(zhuǎn)輪反力的中立位置快速偏移(移位)，使得可以提 高前車輪2、2的轉(zhuǎn)輪的響應(yīng)度以進(jìn)一步改進(jìn)自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制時(shí)車輛的跟隨性能。
此外，當(dāng)使自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制開(kāi)關(guān)剛剛從開(kāi)變?yōu)殛P(guān)時(shí)，轉(zhuǎn)輪反力校正部10f使轉(zhuǎn)輪反 力校正值逐漸為0。例如，在恰好在自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制變?yōu)檎？刂茣r(shí)轉(zhuǎn)輪反力校正值迅速變?yōu)閛的情況下，根據(jù)轉(zhuǎn)輪反力所產(chǎn)生的目標(biāo)轉(zhuǎn)向反力迅速增大。這可能給駕駛員帶來(lái)不舒適的
感覺(jué)。因此，在第一實(shí)施例中，通過(guò)使用可以防止駕駛員產(chǎn)生不舒適感覺(jué)的時(shí)間段"a"來(lái)使 轉(zhuǎn)輪反力校正值逐漸等于O。由此，可以在返回至正常控制時(shí)抑制轉(zhuǎn)向反力的快速變化。
在第一實(shí)施例中，當(dāng)目標(biāo)偏差角的絕對(duì)值低于或等于值I a I時(shí)，不生成轉(zhuǎn)向反 力。然而，根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)不限于此。例如，可以抑制從實(shí)際轉(zhuǎn)向角和與自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制的 目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)向角之間的差所獲得的轉(zhuǎn)向反力，以取微小值(例如，F(xiàn)XO. l，其中 在第一實(shí)施例中，F(xiàn)是當(dāng)目標(biāo)偏差角的絕對(duì)值恰好超過(guò)值I a I時(shí)計(jì)算出的轉(zhuǎn)向反力的值)。 可以采用方向盤1的這種反力控制，使得避免了駕駛員的不舒適感覺(jué)。
接著，現(xiàn)在將解釋有利效果。 第一實(shí)施例中的車輛轉(zhuǎn)向控制裝置包括以下結(jié)構(gòu)和有利效果。
(1)在自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制時(shí)，轉(zhuǎn)向控制器10通過(guò)定義(使用)反力等于O時(shí)轉(zhuǎn)向角的 值作為根據(jù)自動(dòng)轉(zhuǎn)輪的目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角(第二目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角)所設(shè)置的轉(zhuǎn)向角的值，來(lái)控制轉(zhuǎn)向 反力。因此，駕駛員不會(huì)感覺(jué)到方向盤l受約束。
(2)提供了被配置為檢測(cè)作用于前車輪2、2上的轉(zhuǎn)輪反力的齒條軸力傳感器11。
轉(zhuǎn)向控制器io通過(guò)對(duì)檢測(cè)到的轉(zhuǎn)輪反力的變化量進(jìn)行積分來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)輪反力變化量積分
值；并且控制反力馬達(dá)5，以將與檢測(cè)到的轉(zhuǎn)輪反力和計(jì)算出的轉(zhuǎn)輪反力變化量積分值之 間的差相應(yīng)的轉(zhuǎn)向反力的值施加至方向盤1。因此，可以根據(jù)隨時(shí)間的經(jīng)過(guò)持續(xù)變化的轉(zhuǎn)輪 反力來(lái)偏移不會(huì)引起反力的轉(zhuǎn)向角的位置(不會(huì)施加反力的轉(zhuǎn)向角點(diǎn))。因而，可以進(jìn)一步 抑制駕駛員的不舒適感覺(jué)。 (3)當(dāng)在自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制期間對(duì)方向盤進(jìn)行操作時(shí)，轉(zhuǎn)向控制器10固定轉(zhuǎn)輪反力變 化量積分值。因此，將與駕駛員的轉(zhuǎn)向操作量相應(yīng)的轉(zhuǎn)輪反力的增大或減少反映至轉(zhuǎn)向反 力，使得駕駛員可以直接識(shí)別出由對(duì)方向盤的操作所引起的轉(zhuǎn)輪反力的增大或減少。
(4)隨著自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制用的目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角(第二目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角)變大，轉(zhuǎn)向控制器10 增大轉(zhuǎn)輪反力的變化量的積分反映速度。因此，提高自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制時(shí)車輛的跟隨性能。艮卩， 可以提高車輛朝向目標(biāo)路徑的跟蹤能力。 (5)轉(zhuǎn)向控制器10控制反力馬達(dá)5，以施加與實(shí)際轉(zhuǎn)向角與根據(jù)自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制時(shí) 的目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角(第二目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角)所設(shè)置的轉(zhuǎn)向角的值之間的差相應(yīng)的轉(zhuǎn)向反力。因此， 可以將用于旋轉(zhuǎn)方向盤1直到根據(jù)目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角所設(shè)置的轉(zhuǎn)向角值的點(diǎn)為止的力施加至方 向盤1。 (6)當(dāng)解除自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制時(shí)，轉(zhuǎn)向控制器10使最小反力位置(反力等于0時(shí)轉(zhuǎn)向 角的值)逐漸返回至車輛直線行駛時(shí)轉(zhuǎn)向角的值(方向盤的中立位置)。因此，當(dāng)解除自動(dòng) 轉(zhuǎn)輪控制時(shí)，可以在沒(méi)有不舒適感覺(jué)的情況下使自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制改變回至正?？刂?。
第二實(shí)施例 在根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例中，根據(jù)目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角產(chǎn)生轉(zhuǎn)向反力。 第二實(shí)施例的示意結(jié)構(gòu)與圖l所示的第一實(shí)施例的示意結(jié)構(gòu)相同。因此，將省略
對(duì)其的解釋和圖示。 圖11是第二實(shí)施例中的轉(zhuǎn)向控制器10的控制框圖。在第二實(shí)施例中，代替圖3 所示的第一實(shí)施例的轉(zhuǎn)輪反力校正部10f，設(shè)置了偏置角計(jì)算部10g。 當(dāng)由自動(dòng)轉(zhuǎn)輪計(jì)算部10d計(jì)算出的目標(biāo)偏差角的絕對(duì)值大于值I a I時(shí)，第二實(shí)施例中的轉(zhuǎn)向反力計(jì)算部10c通過(guò)利用以下公式來(lái)計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)向反力。 [OO"] 目標(biāo)轉(zhuǎn)向反力=-S X第三目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角 其中，通過(guò)從第一目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角中減去偏置角來(lái)獲得第三目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角。由偏置角計(jì) 算部10g輸出該偏置角。此外，S表示增益，并且參考圖12所示的增益映射計(jì)算出S。根據(jù) 應(yīng)用了本實(shí)施例的車輛，通過(guò)利用實(shí)驗(yàn)等計(jì)算路面反力相對(duì)于轉(zhuǎn)輪角的特性來(lái)預(yù)先設(shè)置該 增益S。 當(dāng)由自動(dòng)轉(zhuǎn)輪計(jì)算部10d計(jì)算出的目標(biāo)偏差角的絕對(duì)值大于值I a I時(shí)，偏置角計(jì) 算部10g輸出與該目標(biāo)偏差角相應(yīng)的偏置角。將通過(guò)從第一目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角中減去所輸出的偏 置角所獲得的值作為第三目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角輸入至轉(zhuǎn)向反力計(jì)算部10c。另一方面，當(dāng)目標(biāo)偏差角 的絕對(duì)值低于或等于值I a I時(shí)，將偏置角設(shè)置為0。 此外，在正?？刂茣r(shí)，偏置角計(jì)算部10g通過(guò)將積分增益N設(shè)置為0 (N = 0)來(lái)維
持其積分值。 如圖8所示，在偏置角計(jì)算部10g的后述積分器17c的內(nèi)部，設(shè)置有用于在關(guān)閉自 動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制時(shí)逐漸減小轉(zhuǎn)輪反力校正值的功能塊。 圖13是偏置角計(jì)算部10g的控制框圖。偏置角計(jì)算部10g包括減法器(差計(jì)算 器)17a、乘法器17b和積分器17c。 減法器17a將計(jì)算出的目標(biāo)偏差角與從積分器17c輸出的偏置角之間的差輸出至 乘法器17b。 乘法器17b將該差乘以積分增益N，并將該相乘值輸出至積分器17c。該積分增益 N是能夠確保車輛相對(duì)于目標(biāo)偏差角的響應(yīng)度的值，并且已經(jīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)等預(yù)先計(jì)算出該積 分增益N。 積分器17c將通過(guò)對(duì)乘法器17b的輸出進(jìn)行積分所獲得的偏置角輸出至減法器
(差計(jì)算器)18。 接著，將解釋操作。 在第二實(shí)施例中，當(dāng)目標(biāo)偏差角的絕對(duì)值低于或等于值I a I時(shí)，將由轉(zhuǎn)輪角計(jì)算 部10a計(jì)算出的第一目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角照原樣輸入至轉(zhuǎn)向反力計(jì)算部10c。因此，可以在沒(méi)有將與 目標(biāo)偏差角相應(yīng)的轉(zhuǎn)向反力施加至方向盤1的情況下，根據(jù)目標(biāo)偏差角使前車輪2、2轉(zhuǎn)動(dòng)。
另一方面，當(dāng)目標(biāo)偏差角的絕對(duì)值大于值I a I時(shí)，從由轉(zhuǎn)輪角計(jì)算部10a計(jì)算出 的第一目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角中減去偏置角，然后將該相減結(jié)果作為第三目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角輸入至轉(zhuǎn)向反力 計(jì)算部10c。該第三目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角是通過(guò)從第一目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角中減去通過(guò)對(duì)目標(biāo)偏差角進(jìn)行積 分所獲得的偏置角而獲得的值。因此，在穩(wěn)定狀態(tài)下，該第三目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角是通過(guò)使目標(biāo)偏差 角的符號(hào)(正/負(fù))反轉(zhuǎn)所獲得的值。即，當(dāng)目標(biāo)偏差角的絕對(duì)值大于值I a I時(shí)，轉(zhuǎn)向反 力計(jì)算部lOc基于目標(biāo)偏差角產(chǎn)生轉(zhuǎn)向反力，使得以與第一實(shí)施例相同的方式，依賴于第 二目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角所設(shè)置的轉(zhuǎn)向角的值是反力變得等于O時(shí)轉(zhuǎn)向角的點(diǎn)(即，用作為不施加反 力時(shí)的轉(zhuǎn)向角點(diǎn))。因此，根據(jù)實(shí)際轉(zhuǎn)向角與依賴于第二目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角所設(shè)置的轉(zhuǎn)向角的點(diǎn)之 間的差來(lái)生成轉(zhuǎn)向反力。 因此，第二實(shí)施例中的車輛轉(zhuǎn)向控制裝置可以獲得與第一實(shí)施例的有利效果(1)、 (5)和(6)相同的作用和有利效果。
第三實(shí)施例
12
在根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例中，將具有大于或等于預(yù)定頻率值的頻率的轉(zhuǎn)輪反力 的變化反映至轉(zhuǎn)向反力。第三實(shí)施例的示意結(jié)構(gòu)與圖l所示的第一實(shí)施例的示意結(jié)構(gòu)相 同。因此，將省略對(duì)其的解釋和圖示。 圖14是第三實(shí)施例中的轉(zhuǎn)向控制器10的控制框圖。在第三實(shí)施例中，除圖11所
示的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)以外，設(shè)置有齒條軸力傳感器11和高通濾波器10i。 在第三實(shí)施例中，通過(guò)高通濾波器10i將從齒條軸力傳感器11得出的轉(zhuǎn)輪反力輸
入至轉(zhuǎn)向反力計(jì)算部10c。該高通濾波器10i使轉(zhuǎn)輪反力中高于預(yù)定頻率(截止頻率)的
分量通過(guò)，并且使轉(zhuǎn)向反力中低于預(yù)定頻率(截止頻率)的分量不通過(guò)(衰減)。 高通濾波器10i的預(yù)定頻率高于當(dāng)車輛在平坦道路上行駛時(shí)檢測(cè)到的轉(zhuǎn)輪反力
的頻率，并且低于或等于當(dāng)車輛正在通過(guò)碎石路或水坑等的粗糙道路時(shí)檢測(cè)到的轉(zhuǎn)輪反力
的頻率。 當(dāng)由自動(dòng)轉(zhuǎn)輪計(jì)算部10d計(jì)算出的目標(biāo)偏差角的絕對(duì)值大于值| a I時(shí)，第三實(shí)施 例中的轉(zhuǎn)向反力計(jì)算部10c根據(jù)依賴于第三目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角的轉(zhuǎn)向反力的值和與轉(zhuǎn)輪反力的 變化相應(yīng)的轉(zhuǎn)向反力的值，來(lái)計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)向反力。
目標(biāo)轉(zhuǎn)向反力=-KX第三目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角+通過(guò)高通濾波器所獲得的轉(zhuǎn)輪反力
其中，K表示增益。以與第二實(shí)施例相同的方式，根據(jù)應(yīng)用了本實(shí)施例的車輛，通 過(guò)利用實(shí)驗(yàn)等計(jì)算路面反力相對(duì)于轉(zhuǎn)輪角的特性，來(lái)預(yù)先設(shè)置該增益K。
接著，將解釋操作。 在第三實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向反力計(jì)算部10c基于已經(jīng)通過(guò)高通濾波器的轉(zhuǎn)輪反力，產(chǎn) 生目標(biāo)轉(zhuǎn)向反力。因此，具有高于或等于預(yù)定頻率的頻率值的轉(zhuǎn)輪反力的變化可被反映至 (可以影響)轉(zhuǎn)向反力。因此，可以將碎石路或水坑等的路面狀況反映至轉(zhuǎn)向反力。
接著，將解釋有利效果。 除第一實(shí)施例的效果(1)、 (5)和(6)以外，第三實(shí)施例中的車輛轉(zhuǎn)向控制裝置還 包括以下作用和有利效果。
(7)設(shè)置有被配置為檢測(cè)作用于前車輪2、2上的轉(zhuǎn)輪反力的齒條軸力傳感器11。 在所檢測(cè)到的轉(zhuǎn)輪反力的頻率分量高于或等于預(yù)定頻率的情況下，轉(zhuǎn)向控制器io控制反 力馬達(dá)5，從而施加與該頻率分量相應(yīng)的轉(zhuǎn)向反力。因此，在自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制時(shí)，駕駛員可以識(shí) 別出碎石路或水坑等的路面狀況作為轉(zhuǎn)向反力。
第四實(shí)施例 在根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例中，代替第二和第三實(shí)施例的第一 目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角，根據(jù) 實(shí)際轉(zhuǎn)輪角來(lái)生成轉(zhuǎn)向反力。 第四實(shí)施例的示意結(jié)構(gòu)與圖l所示的第一實(shí)施例的示意結(jié)構(gòu)相同。因此，將省略 對(duì)其的解釋和圖示。 圖15是第四實(shí)施例中的轉(zhuǎn)向控制器10的控制框圖。在第四實(shí)施例中，代替第二 實(shí)施例的偏置角計(jì)算部10g，設(shè)置了偏置角計(jì)算部10h。 當(dāng)由自動(dòng)轉(zhuǎn)輪計(jì)算部10d計(jì)算出的目標(biāo)偏差角的絕對(duì)值大于值| a |時(shí)，第四實(shí)施 例中的轉(zhuǎn)向反力計(jì)算部10c通過(guò)利用以下公式來(lái)計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)向反力。 [ono] 目標(biāo)轉(zhuǎn)向反力=-sx實(shí)際轉(zhuǎn)輪角 其中，S表示增益。以與第二實(shí)施例相同的方式，根據(jù)應(yīng)用了本實(shí)施例的車輛，通過(guò)利用實(shí)驗(yàn)等計(jì)算路面反力相對(duì)于轉(zhuǎn)輪角的特性來(lái)預(yù)先設(shè)置該增益S。 當(dāng)由自動(dòng)轉(zhuǎn)輪計(jì)算部10d計(jì)算出的自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制的目標(biāo)偏差角的絕對(duì)值大于值 a I時(shí)，偏置角計(jì)算部lOh將與目標(biāo)偏差角相應(yīng)的偏置角賦予實(shí)際轉(zhuǎn)輪角，并由此對(duì)反力 為O時(shí)轉(zhuǎn)向角的點(diǎn)進(jìn)行偏移。另一方面，當(dāng)目標(biāo)偏差角的絕對(duì)值低于或等于值I a I時(shí)，偏 置角計(jì)算部10h將偏置角設(shè)置為O，使得反力變?yōu)?時(shí)轉(zhuǎn)向角的點(diǎn)沒(méi)有偏移。
此外，在正?？刂茣r(shí)，偏置角計(jì)算部10h通過(guò)將積分增益M設(shè)置為O(M = 0)來(lái)維 持其積分值。 如圖8所示，在偏置角計(jì)算部10h的內(nèi)部，設(shè)置有用于在關(guān)閉自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制時(shí)逐漸 減小轉(zhuǎn)輪反力校正值的功能塊。 圖16是偏置角計(jì)算部10h的功能框圖。偏置角計(jì)算部10h包括減法器20a、乘法 器20b和積分器20c 。 減法器20a將計(jì)算出的目標(biāo)偏差角與從積分器20c輸出的偏置角之間的差輸出至 乘法器20b 。 乘法器20b將該差乘以積分增益M，并將該相乘值輸出至積分器20c。積分增益M 是能夠確保車輛相對(duì)于目標(biāo)偏差角的響應(yīng)度的值，并且已經(jīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)等預(yù)先計(jì)算出該積分 增益M。 積分器20c將通過(guò)對(duì)乘法器20b的輸出進(jìn)行積分所獲得的偏置角輸出至減法器 19。 接著，將解釋操作。 在第四實(shí)施例中，當(dāng)目標(biāo)偏差角的絕對(duì)值低于或等于值I a I時(shí)，將實(shí)際轉(zhuǎn)輪角照 原樣輸入至轉(zhuǎn)向反力計(jì)算部10c。因此，可以在沒(méi)有將與目標(biāo)偏差角相應(yīng)的反力施加至方向 盤l的情況下，根據(jù)目標(biāo)偏差角使前車輪2、2轉(zhuǎn)動(dòng)。 另一方面，當(dāng)目標(biāo)偏差角的絕對(duì)值大于值I a I時(shí)，通過(guò)偏置角來(lái)校正實(shí)際轉(zhuǎn)輪 角，然后將該校正結(jié)果輸入至轉(zhuǎn)向反力計(jì)算部10c。因此，根據(jù)自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制時(shí)的目標(biāo)轉(zhuǎn)輪 角(第二目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角)所設(shè)置的轉(zhuǎn)向角的值形成(可以定義)不施加反力時(shí)轉(zhuǎn)向角的點(diǎn)。 然后，如果駕駛員進(jìn)行轉(zhuǎn)向操作，則根據(jù)依賴于目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角所設(shè)置的轉(zhuǎn)向角的值與實(shí)際轉(zhuǎn) 向角之間的差來(lái)生成轉(zhuǎn)向反力。 因此，第四實(shí)施例中的車輛轉(zhuǎn)向控制裝置可以獲得與第一實(shí)施例的有利效果(1)、 (5)和(6)相同的作用和有利效果。
其它實(shí)施例 盡管以上已經(jīng)參考各個(gè)實(shí)施例說(shuō)明了用于執(zhí)行本發(fā)明的最佳模式，但根據(jù)本發(fā)明 的具體結(jié)構(gòu)不限于這些實(shí)施例。鑒于本發(fā)明的教導(dǎo)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將想到在沒(méi)有背離 本發(fā)明的范圍的情況下的各個(gè)實(shí)施例的設(shè)計(jì)變形等。 在第二和第三實(shí)施例中，已經(jīng)說(shuō)明了基于目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角來(lái)生成目標(biāo)轉(zhuǎn)向反力的例 子。在第四實(shí)施例中，已經(jīng)說(shuō)明了基于實(shí)際轉(zhuǎn)輪角來(lái)生成目標(biāo)轉(zhuǎn)向反力的例子。然而，根據(jù) 本發(fā)明，可以通過(guò)將第四實(shí)施例與第二實(shí)施例或第三實(shí)施例結(jié)合來(lái)使用目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角和實(shí)際 轉(zhuǎn)輪角這兩者，生成目標(biāo)轉(zhuǎn)向反力。在這種情況下，在自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制時(shí)，可以通過(guò)參考與目 標(biāo)轉(zhuǎn)輪角相應(yīng)的轉(zhuǎn)向反力的分量和與實(shí)際轉(zhuǎn)輪角相應(yīng)的轉(zhuǎn)向反力的分量中的各個(gè)分量來(lái) 偏移中立位置，獲得與第二至第四實(shí)施例相同的作用和效果。
權(quán)利要求
一種車輛轉(zhuǎn)向控制裝置，其中，方向盤與用于使轉(zhuǎn)向車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)輪機(jī)構(gòu)機(jī)械分離；所述車輛轉(zhuǎn)向控制裝置被配置為進(jìn)行正?？刂?，所述正?？刂朴糜诨诟鶕?jù)方向盤的轉(zhuǎn)向角所設(shè)置的第一目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角來(lái)控制轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)輪角；以及所述車輛轉(zhuǎn)向控制裝置被配置為進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制，所述自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制用于基于根據(jù)車輛的行駛狀態(tài)所設(shè)置的第二目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角來(lái)控制轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)輪角，其特征在于，所述車輛轉(zhuǎn)向控制裝置包括反力控制部，所述反力控制部被配置為在所述正常控制時(shí)，通過(guò)將轉(zhuǎn)向反力等于0時(shí)的轉(zhuǎn)向角定義為車輛直線行駛時(shí)的轉(zhuǎn)向角，來(lái)控制要施加至方向盤的轉(zhuǎn)向反力，以及在所述自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制時(shí)，通過(guò)將根據(jù)所述第二目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角所設(shè)置的轉(zhuǎn)向角定義為轉(zhuǎn)向反力等于0時(shí)的轉(zhuǎn)向角，來(lái)控制轉(zhuǎn)向反力。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，所述車輛轉(zhuǎn)向控制裝置包括轉(zhuǎn)輪反力檢測(cè)部，所述轉(zhuǎn)輪反力檢測(cè)部用于檢測(cè)作用于轉(zhuǎn) 向車輪的轉(zhuǎn)輪反力；以及所述反力控制部被配置為在所述自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制時(shí)通過(guò)對(duì)檢測(cè)到的轉(zhuǎn)輪反力的變化量進(jìn)行積分來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)輪反力變化量積分值，以及 將通過(guò)將第一值的轉(zhuǎn)向反力與第二值的轉(zhuǎn)向反力相加所得到的轉(zhuǎn)向反力施加至方向 盤，其中，根據(jù)檢測(cè)到的轉(zhuǎn)輪反力與計(jì)算出的轉(zhuǎn)輪反力變化量積分值之間的差來(lái)獲得所述 第一值的轉(zhuǎn)向反力，以及基于實(shí)際轉(zhuǎn)向角與根據(jù)所述第二目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角所設(shè)置的轉(zhuǎn)向角之間 的偏差來(lái)獲得所述第二值的轉(zhuǎn)向反力。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，所述反力控制部被配置為當(dāng)在所述自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制中對(duì)方向盤進(jìn)行操作時(shí)，固定所述轉(zhuǎn) 輪反力變化量積分值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，所述反力控制部被配置為隨著目標(biāo)偏差角變大而增大轉(zhuǎn)輪反力的變化量的積分速度， 其中，所述目標(biāo)偏差角是所述第一目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角與所述第二目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角之間的偏差。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，所述反力控制部被配置為在所述自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制時(shí)，施加與實(shí)際轉(zhuǎn)向角和根據(jù)所述第二 目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角所設(shè)置的轉(zhuǎn)向角之間的偏差相應(yīng)的轉(zhuǎn)向反力。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的車輛轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，所述車輛轉(zhuǎn)向控制裝置包括轉(zhuǎn)輪反力檢測(cè)部，所述轉(zhuǎn)輪反力檢測(cè)部被配置為檢測(cè)作用 于轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)輪反力；以及所述反力控制部被配置為施加與檢測(cè)到的轉(zhuǎn)輪反力中預(yù)定頻率以上的轉(zhuǎn)輪反力相應(yīng) 的轉(zhuǎn)向反力。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，所述反力控制部被配置為當(dāng)解除所述自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制時(shí)，將轉(zhuǎn)向反力等于O時(shí)的轉(zhuǎn)向角 逐漸返回至車輛直線行駛時(shí)的轉(zhuǎn)向角。
8. —種車輛轉(zhuǎn)向控制方法，包括進(jìn)行正?？刂疲稣？刂朴糜诨诟鶕?jù)方向盤的轉(zhuǎn)向角所設(shè)置的第一目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角 來(lái)控制轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)輪角，其中，方向盤與用于使轉(zhuǎn)向車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)輪機(jī)構(gòu)機(jī)械分離；以及進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制，所述自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制用于基于根據(jù)車輛的行駛狀態(tài)所設(shè)置的第二目 標(biāo)轉(zhuǎn)輪角來(lái)控制轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)輪角，其特征在于，在所述正常控制時(shí)，通過(guò)將轉(zhuǎn)向反力等于0時(shí)的轉(zhuǎn)向角定義為車輛直線行駛時(shí)的轉(zhuǎn)向 角，來(lái)控制要施加至方向盤的轉(zhuǎn)向反力，以及在所述自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制時(shí)，通過(guò)將根據(jù)所述第二目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角所設(shè)置的轉(zhuǎn)向角定義為轉(zhuǎn)向 反力等于O時(shí)的轉(zhuǎn)向角，來(lái)控制轉(zhuǎn)向反力。
全文摘要
在自動(dòng)轉(zhuǎn)輪控制時(shí)，轉(zhuǎn)向控制器使用根據(jù)自動(dòng)轉(zhuǎn)輪時(shí)的目標(biāo)轉(zhuǎn)輪角所設(shè)置的轉(zhuǎn)向角作為反力為0時(shí)的轉(zhuǎn)向角，并且根據(jù)反力為0時(shí)的轉(zhuǎn)向角與實(shí)際轉(zhuǎn)向角之間的偏差來(lái)控制轉(zhuǎn)向反力。
文檔編號(hào)B62D111/00GK101772448SQ20088010164
公開(kāi)日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2008年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月2日
發(fā)明者吉澤弘之, 江口孝彰, 蔡佑文, 西田雪德, 鈴木拓 申請(qǐng)人:日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社