BR112012021764B1

BR112012021764B1 - Dispositivo de controle que controla um veículo e método de controle para veículo

Info

Publication number: BR112012021764B1
Application number: BR112012021764-0A
Authority: BR
Inventors: Theerawat Limpibunterng; Yoshiaki Tsuchiya; Shoji Asai
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2010-06-25
Filing date: 2011-06-24
Publication date: 2020-12-15
Also published as: JP2012006506A; JP5430505B2; BR112012021764A2; CN102971200A; CN102971200B; US8762005B2; US20130190988A1; EP2585356B1; WO2011161535A1; WO2011161535A8; EP2585356A1

Abstract

dispositivo de controle e método de controle para veículo. no controle de um veículo que é provido com um dispositivo de alimentação de torque de direção que alimenta um torque de direção a um dispositivo de direção acoplado a uma roda dirigida, e a um dispositivo de variação da razão de transmissão de direção que muda uma razão de transmissão de direção, o controle inclui: ajuste de uma quantidade de estado do alvo para manter o veículo (10) em uma faixa alvo; controle do dispositivo de variação da razão de transmissão de direção (200, 600) de modo que, uma quantidade de estado do veículo (10) tornar-se a quantidade de estado alvo de ajuste; controle do dispositivo de alimentação de torque de direção (400) de modo que um torque de restrição à reação de direção que restringe um torque de reação de direção, gerado no dispositivo de direção seja alimentado com o dispositivo de direção como o torque de direção, quando o veículo é mantido dentro da faixa alvo; e correção do torque de restrição à reação de direção na base de um input de direção, quando o input de direção proveniente de um condutor do veículo (10) é produzido.

Description

ANTECEDENTE DA INVENÇÃO 1. Campo Técnico da Invenção

[001] A invenção refere-se a um campo técnico de dispositivos de controle e métodos de controle para veículos que podem realizar controle assistido de condutor de vários tipos, tais como Auxílio à Manutenção da Faixa (LKA) em um veículo equipado com vários dispositivos assistidos de direção tais como Direção de Força Controlada Eletrônica (EPS), Direção da Razão de Engrenagem Variável (VGRS) e Direção Traseira Ativa (ARS).

2. Descrição da Técnica Relacionada

[002] O dispositivo de tal tipo que leva o veículo a realizar o deslocamento mantendo faixa pelo uso de um dispositivo de direção de força elétrica e um dispositivo de variação de ângulo de direção tem sido sugerido (ver, por exemplo, Publicação do Pedido de Patente Japonesa N° 2007-160998 (JP-A-2007-160998)). Com o dispositivo de controle de direção para um veículo relatado na Patente Japonesa -A- 2007-160998, o dispositivo de direção de força elétrica é controlado de modo a obter o ângulo de direção alvo com base no raio de curvatura durante o deslocamento mantendo faixa e a mudança da posição de veículo na direção transversal com relação à faixa ou o ângulo de guinada é controlada pelo dispositivo de variação do ângulo de direção, tornando deste modo, possível manter o veículo efetivamente dentro da faixa alvo.

[003] O ajuste de um ângulo de direção alvo Δδt na base do ângulo de direção alvo Δδ1 para manter o veículo dentro da faixa alvo e do ângulo de direção alvo Δδts para trazer o comportamento do veículo próximo ao estado padrão é também convencional (ver, por exemplo, Publicação de Pedido de Patente Japonesa N° 2006-143101 (JP-A- 2006-143101)).

[004] Quando o veículo é mantido dentro da faixa alvo pelo controle do ângulo de direção das rodas em giro, as rodas em giro que, são os objetos de controle de ângulo da direção, podem ser rodas dirigidas (rodas acopladas ao dispositivo de direção, de preferência rodas dianteiras) ou rodas não dirigidas, e os torques de reação de direção de vários tipos são gerados no dispositivo de direção mecanicamente acoplado às rodas dirigidas ( isto é um conceito geral de dispositivos que transmitem uma entrada de direção às rodas dirigidas, estes dispositivos incluindo vários dispositivos de entrada de direção tais como um mecanismo de transmissão de direção, vários eixos de direção e um volante).

[005] Uma vez que o torque de reação da direção atua no sentido da interferência com a variação do ângulo de direção desejado, o comportamento do veículo será perturbado, por exemplo, através da direção com o dispositivo de entrada de direção no sentido da direção oposta, e manter o veículo dentro da faixa alvo pode ser difícil, a menos que certas medidas sejam tomadas contra tal torque de reação de direção.

[006] No dispositivo relatado na Patente Japonesa - A- 2007160998, embora uma pluralidade de dispositivos de direção, isto é, um dispositivo de direção de força elétrica e um dispositivo de variação do ângulo de direção sejam usados, cada dispositivo é meramente responsável individualmente pela parte do controle relativo a manutenção de faixa e, portanto, o efeito de tal torque de reação de direção é difícil para eliminar. Portanto, na operação real, o condutor deverá fornecer ao dispositivo de direção um torque de manutenção de direção que atua contra tal torque de reação de direção, e a chamada operação livre de mãos é difícil de se realizar.

[007] Em particular, o torque de manutenção de direção que é necessário quando o condutor mantém a direção do dispositivo de entrada de direção muda em resposta ao torque de reação de direção que varia independente das intensidades do condutor. Portanto, quando o condutor provê o torque de manutenção de direção via o dispositivo de entrada de direção, é praticamente quase impossível eliminar a possibilidade do condutor sentir-se desconfortável, e a redução na propriedade acionável é difícil de se evitar.

[008] Assim, com o dispositivo relatado na Patente Japonesa -A- 2007-160998, a redução na propriedade acionável é difícil de evitar quando o veículo é mantido dentro da faixa alvo. O mesmo é verdadeiro para Patente Japonesa-A-2006-143101 que nem descreve nem sugere o torque de reação da direção.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[009] A invenção provê um dispositivo de controle e método de controle para um veículo que pode manter o veículo dentro da faixa alvo, sem reduzir a propriedade acionável.

[0010] O primeiro aspecto da invenção refere-se a um dispositivo de controle que controla um veículo provido com um dispositivo de alimentação de torque de direção que alimenta um torque de direção a um dispositivo de direção acoplado à uma roda dirigida e a um dispositivo de variação da razão de transmissão de direção que muda uma razão de transmissão de direção. O dispositivo de controle inclui: uma unidade de regulagem que ajusta uma quantidade de estado alvo para manter o veículo em uma faixa alvo; uma primeira unidade de controle que controla o dispositivo de variação da razão de transmissão, de modo que, uma quantidade de estado do veículo torna-se a quantidade de estado alvo ajustado; uma segunda unidade de controle que controla o dispositivo de alimentação de torque de direção, de modo que um torque de restrição à reação de direção que restringe um tor- que de reação de direção, gerado no dispositivo de direção, é alimentado com o dispositivo de direção, como o torque de direção quando o veículo é mantido dentro da faixa alvo; e uma unidade de correção que corrige o torque de restrição à reação de direção na base de uma entrada de direção quando a entrada de direção, a partir de um condutor do veículo, é produzido.

[0011] O veículo, de acordo com o primeiro aspecto da invenção, é provido com o dispositivo de alimentação de torque de direção e dispositivo de variação da razão de transmissão de direção.

[0012] O dispositivo de alimentação de torque de direção, de acordo com o primeiro aspecto da invenção, é um dispositivo que alimenta um torque de direção a um dispositivo de direção, por exemplo, um dispositivo de direção de força eletronicamente controlada.

[0013] O "dispositivo de direção", de acordo com o primeiro aspecto da invenção, é um conceito incluindo uma variedade de dispositivos de entrada de direção tal como volante pelo qual o condutor provê uma entrada de direção e abrangendo dispositivos que podem ser física ou mecanicamente acoplados às rodas dirigidas e que, transmitem fisicamente a entrada de direção às rodas dirigidas. O "torque de direção", de acordo com o primeiro aspecto da invenção, significa um torque que, causa variação em um ângulo de direção das rodas dirigidas que, atua no dispositivo de direção de acordo com um tal conceito.

[0014] Quando tal conceito é considerado, um dispositivo de direção que não está em uma relação de acoplamento físico com o dispositivo de entrada de direção é diferente pelo menos do dispositivo de direção de acordo com o primeiro aspecto da invenção. Isto porque nenhuma ação que restringe o torque de reação da direção abaixo descrito transmitido ao condutor via dispositivo de direção de acordo com um primeiro aspecto da invenção é obtida, independente de como o controle é realizado com relação ao torque que causa variação em um ângulo de direção das rodas dirigidas que não estão em uma relação de acoplamento com o dispositivo de entrada de direção.

[0015] Ainda, quando tal conceito é considerado, um torque provido humanamente pelo condutor via vários dispositivos de entrada de direção pode também ser um torque de direção de algum tipo, porém tal torque de direção humanamente provido é distinguido, pelo menos na aplicação, como "torque de entrada proveniente do condutor".

[0016] O dispositivo de variação da razão de transmissão de direção significa um dispositivo que muda uma razão de transmissão de direção de maneira binária, multiestágios ou contínua, por exemplo, um dispositivo de variação do ângulo de direção da roda dianteira tal como VGRS ou um dispositivo de variação do ângulo de direção da roda traseira tal como ARS.

[0017] A "razão de transmissão de direção" como referida aqui significa uma razão do ângulo de direção da roda dirigida (as rodas dirigidas neste caso não estão limitadas às rodas para as quais a variação do ângulo de direção é provida pelo torque de direção acima mencionado)e o ângulo de direção (isto é, significa o ângulo de operação do dispositivo de entrada de direção (para chegar no ponto, o ângulo de rotação do volante)). Portanto, o dispositivo de variação da razão de transmissão de direção pode controlar o ângulo de direção das rodas dianteiras, rodas traseiras ou ambas as rodas dianteiras e rodas traseiras independentemente do estado de operação do dispositivo de entrada de direção e teoricamente pode mudar a direção de avanço do veículo, independente da intenção do condutor, por exemplo, quando o condutor para controlando o dispositivo de entrada de direção ou, apenas, quando o dispositivo de entrada de direção é manobrado.

[0018] Do ponto de vista da configuração física, pelo menos parte do dispositivo de alimentação de torque de direção e dispositivo de variação da razão de transmissão de direção podem ser comuns com, ou gêmeos, com o dispositivo de direção do conceito acima descrito.

[0019] O dispositivo de controle para um veículo de acordo com a invenção pode incluir vários dispositivos de armazenamento tais como uma. ou uma pluralidade de Unidades de Processamento Central (CPUs), Unidades de MicroProcessamento (MPUs), outros processadores ou controladores ou Memória Apenas de Leitura (ROM), Memória de Acesso Aleatório (RAM), memória intermediária ou memória instantânea, e pode estar na forma de várias unidades de processamento, por exemplo, uma unidade de Controle Eletrônico(ECU) ou uma pluralidade de tais unidades, vários controladores e vários sistemas de computador tais como um dispositivo de microcomputador.

[0020] Com o dispositivo de controle para um veículo de acordo com a primeira concretização da invenção, uma quantidade de estado alvo para manter o veículo dentro da faixa alvo é ajustada pela unidade reguladora quando o dispositivo é operado.

[0021] A "quantidade de estado alvo" de acordo com a primeira concretização da invenção é um valor alvo da quantidade de estado do veículo. Ainda, a "quantidade de estado do veículo" relativa a quantidade de estado alvo é uma quantidade de estado que torna possível demonstrar um efeito praticamente útil quando realizar tal aspecto de manter o veículo dentro da faixa alvo. Um exemplo preferido da quantidade de estado do veículo pode ser uma quantidade de estado que determina o comportamento de guinada do veículo. Assim, a quantidade de estado do veículo inclui valores correspondentes, por exemplo, a uma taxa de guinada, um ângulo de deslizamento do corpo de veículo (ângulo do veículo com relação à direção tangente de giro; representa um ângulo formado pela direção do corpo de veículo e a direção de avanço instantâneo do corpo de veículo) ou uma aceleração transversal.

[0022] No primeiro aspecto da invenção, a quantidade de estado alvo é ajustada na base de uma diferença do estado de posição como uma quantidade física que pode ter um valor de referência para manter o veículo dentro da faixa alvo ( isto é, a diferença que determina a relação posicional relativa entre o veículo e a faixa alvo em que o veículo deverá ser mantido, mais especificamente, como um exemplo preferido, uma diferença posicional do veículo lateral com relação à faixa alvo ou uma diferença de ângulo de guinada) ou na base da diferença do estado de posição e com referência as condições de deslocamento, tais como uma velocidade de veículo. Neste caso, a quantidade de estado alvo pode ser mapeada em associação com uma variedade de valores de parâmetro e armazenados previamente no dispositivo de armazenamento apropriado, ou pode ser derivado conforme necessário por um algoritmo computacional apropriado ou fórmulas computacionais.

[0023] No dispositivo de controle para um veículo, de acordo com a invenção, quando a quantidade de estado alvo é assim ajustada, o dispositivo de variação da razão de transmissão de direção é controlado pela primeira unidade de controle de modo que a quantidade de estado do veículo torna-se a quantidade de estado alvo pré-ajustada.

[0024] Contanto que o controle de ângulo de direção das rodas dirigidas, realizado pelo dispositivo de variação da razão de transmissão de direção, possa funcionar significativamente, quando manter o veículo dentro da faixa alvo, não é necessário para a primeira unidade de controle mover a quantidade de estado do veículo para a quantidade de estado alvo, apenas pela ação do dispositivo de variação da razão de transmissão de direção. Assim, desde que pelo menos parte da variação de ângulo de direção das rodas dirigidas que é necessária quando o veículo é mantido dentro da faixa alvo é assegurada pelo dispositivo de variação da razão de transmissão de direção, a razão da quantidade de variação do ângulo de direção, provida pelo controle realizado pela primeira unidade de controle da quantidade de variação de ângulo de direção requerida, não está particularmente limitada.

[0025] Mais especificamente, um ângulo de direção ótimo e vantajoso não é determinado unicamente quando o veículo é mantido dentro da faixa alvo e o dispositivo de variação da razão de transmissão de direção não têm uma função de comutar o dispositivo de entrada de direção para o sentido da direção desejada (o torque de reação da direção abaixo descrito é um torque que atua no sentido da direção indesejável). Portanto, quando um valor do ângulo constante ou variável que não é igual a zero é adequado como ângulo de direção, do ponto de vista prático, um modo de controle cooperativo será também suficientemente vantajoso. Nesta modalidade, a quantidade de variação do ângulo de direção é apropriadamente carregada pelo dispositivo de variação da razão de transmissão de direção, enquanto alimentando o torque de direção, por exemplo, via o dispositivo de alimentação de torque de direção apropriado e provendo a variação de ângulo de direção desejada e a variação de ângulo de direção da roda resultando, daí, pelo torque de direção.

[0026] Quando o comportamento de guinada do veículo for controlado pelo controle da quantidade do estado do veículo e o veículo é mantido dentro da faixa alvo pela direção automática de algum tipo, um torque de reação causado por uma variedade de fatores podem atuar no dispositivo de direção. Exemplos daqueles fatores incluem várias características físicas como conceitos que podem incluir apropriadamente resistência à inércia, resistência à viscosidade e resistência à fricção do dispositivo de direção em si, várias características físicas de similares tipos no dispositivo de alimentação de torque de direção ou um torque de auto alinhamento das rodas dirigidas. O torque de reação de direção é um torque de reação que atua para girar o dis-positivo de entrada de direção na direção oposta à direção de guinada original e, portanto, pode afetar o controle de operação do veículo pelo giro do dispositivo de entrada de direção no sentido oposto do chamado modo de deslocamento com mão livre em que o condutor não provê uma força de manutenção da direção.

[0027] A fim de solucionar tal problema, no dispositivo de controle para um veículo de acordo com o primeiro aspecto da invenção, um torque de restrição a torque de reação de direção é alimentado como, pelo menos, parte do torque de direção acima mencionado pela segunda unidade de controle via o dispositivo de alimentação de torque de direção. O torque de restrição à reação de direção é um torque que restringe o torque de reação de direção, de preferência um torque que cancela o torque de reação de direção ou reduz o torque de reação de direção a um nível que não causa problemas para o controle de deslocamento de veículo mesmo quando o condutor não provê o torque de manutenção de direção. Quando o torque de restrição à reação de direção e o torque de reação de direção assim cancelam mutuamente, o veículo pode ser mantido sem impedimento dentro da faixa alvo mesmo quando um torque de manutenção de direção que atua contra pelo menos o torque de reação de direção não é provido e, de modo ideal, mãos são retiradas do dispositivo de entrada de direção.

[0028] Todavia, uma operação do dispositivo de entrada de direção com base na intenção do condutor, isto é, uma operação de ultrapassagem, pode ocorrer no processo de manter o veículo dentro da faixa alvo implementado pelas primeira e segunda unidades de controle. As operações de ultrapassagem podem ser pelo menos de dois tipos: uma operação de ultrapassagem de uma escala relativamente grande que deverá parar o controle visado na manutenção do veículo dentro da faixa alvo e uma operação de ultrapassagem de uma escala relativamente pequena, que reflete as intenções do condutor no controle visado na manutenção do veículo dentro da faixa alvo.

[0029] No último caso, pelo contraste com o primeiro caso, o veículo é continuamente mantido dentro da faixa alvo. Como um resultado, um caso pode ocorrer em que a operação de ultrapassagem realizada pelo condutor e a alimentação do torque de restrição à reação de direção acima descrito, via o dispositivo de alimentação de torque de direção, interferirá mutuamente dentro um período que não pode ser ignorado do ponto de vista prático. Uma vez que o torque de restrição à reação da direção é um torque alimentado independente das intenções do condutor e correspondente à direção automática que tenta persistentemente manter o veículo dentro da faixa alvo, em que tal interferência ocorre, o torque de direção gerado no dispositivo de entrada de direção muda e uma sensação de direção é degradada, inde-pendente de se o condutor provê uma entrada de direção constante.

[0030] Consequentemente, no dispositivo de controle para um veículo.de acordo com um primeiro aspecto da invenção, tal degradação de sensação de direção é restringida na maneira abaixo descrita. Assim , o dispositivo de controle para um veículo, de acordo com o primeiro aspecto da invenção, é configurado para incluir uma unidade de correção que corrige o torque de restrição à reação de direção na base de entrada de direção, quando tal entrada de direção é produzida pelo condutor.

[0031] A "entrada de direção proveniente do condutor", como referido aqui, significa uma entrada física que reflete uma intenção de direção do condutor que é provida via o dispositivo de entrada de direção. Do ponto de vista prático, a entrada de direção pode estar na forma de várias quantidades físicas e quantidades de controle que podem determinar a entrada. Por exemplo, a entrada de direção pode incluir, conforme apropriado; um valor equivalente de torque de entrada do condutor; um valor equivalente de ângulo de direção; um valor equivalente de velocidade de ângulo de direção e um valor equivalente de aceleração de ângulo de direção. Ainda, um sentido da direção provido pelo condutor pode ser também manipulado como entrada de direção deste tipo.

[0032] O torque de restrição à reação de direção torna possível realizar a restrição do torque de reação de direção incluindo a entrada de direção proveniente do condutor e, restringir a degradação da sensação de direção por corrigir o torque de restrição à reação de direção na base da entrada de direção proveniente do condutor que, pode estar nestas várias formas.

[0033] Assim, um novo problema descoberto quando a operação de ultrapassagem é realizada pelo condutor, enquanto o controle que mantém o veículo dentro da faixa alvo está sendo mantido, é que não apenas o torque de reação de direção causado pela manutenção do veículo dentro da faixa alvo, mas também o torque de restrição à reação de direção, designado para restringir este torque de reação de direção, pode se tornar numa carga de direção que leva o desconforto ao condutor, e no dispositivo de controle para um veículo, de acordo com o primeiro aspecto da invenção, a degradação da sensação de direção é restringida com base em uma ideia técnica de incorporar uma entrada de direção correspondente à operação de ultrapassagem no processo de controle do torque de restrição à reação de direção. Portanto, uma vantagem prática significativa é claramente conseguida sobre qualquer ideia técnica que não leva este problema em conta.

[0034] O modo de correção a ser realizado pela unidade de correção não está restrito de qualquer modo, exceto em que a sensação de direção do condutor é melhorada em comparação com aquela no caso de sem qualquer correção. Ainda, a operação da unidade de correção pode ser realizada dentro de uma região fora do escopo de operação que é geralmente sugerido pela palavra "correção". Por exemplo, as operações da unidade de correção e da segunda unidade de controle podem prosseguir integralmente uma com outra, pelo menos parcialmente, no processo de controle. Alternativamente, a operação relativa à unidade de correção deste tipo pode ser realizada como uma opera-ção da segunda unidade de controle.

[0035] Ainda, a unidade de correção pode assegurar a sensação de direção desejada para a operação de ultrapassagem pela manutenção da soma total do torque de restrição à reação de direção e torque de reação de direção ( estes torques têm mutuamente diferentes sinais ) no valor desejado ou convergindo a soma total ou trazendo-a próximo ao valor desejado. Assim, o torque de restrição à reação de direção pode ser controlado de modo que a operação de ultrapassagem possa ser realizada de modo substancialmente livre de carga e o torque de restrição à reação de direção pode ser também controlado de modo que uma carga de direção constante (corresponde à chamada sensação de resposta) é aplicada.

[0036] No dispositivo de controle para um veículo, de acordo com um primeiro aspecto da invenção, a unidade de correção pode corrigir o torque de restrição à reação de direção com base no sentido da direção relativa à entrada de direção.

[0037] A resistência à fricção do dispositivo de direção ou dispositivo de alimentação de torque de direção, que pode determinar o torque de reação de direção, é diferente da resistência à inércia ou resistência à viscosidade, e muda entre dois valores em resposta ao sinal no sentido da direção (significa o sinal da velocidade angular da direção). Portanto, pode também ser necessário mudar o torque de restrição à reação da direção entre dois valores em resposta ao sinal no sentido da direção. Portanto, quando a direção da geração do torque de restrição à reação de direção, que restringe o torque de reação de direção gerado por causa do veículo estar mantido dentro da faixa alvo, é diferente da direção da ultrapassagem (isto é, entrada de direção do condutor), a carga de direção no condutor pode mudar rapidamente no processo da operação de ultrapassagem.

[0038] Com tal configuração, uma vez que o torque de restrição a reação de direção é corrigido com base no sentido da direção, o efeito do torque de restrição à reação de direção, em particular, relativo à resistência à fricção deste tipo na sensação de direção, pode ser moderado e a deterioração da sensação de direção pode ser vantajosamente restringida.

[0039] No dispositivo de controle para um veículo, de acordo com o primeiro aspecto da invenção, a entrada de direção pode ser um torque de entrada proveniente do condutor, e a unidade de correção pode corrigir o torque de restrição à reação de direção na base do torque de entrada.

[0040] Com tal configuração, uma vez que o torque de restrição à reação da direção é corrigido na base do torque de entrada de condutor, a deterioração da sensação de direção pode ser vantajosamente restrita.

[0041] A equação do movimento claramente demonstra que a força de direção correspondente ao torque de entrada de condutor é proporcional à aceleração de ângulo de direção. Portanto, a unidade de correção pode corrigir o torque de restrição à reação de direção na base de aceleração angular relativa à entrada de direção (isto é, o abaixo descrito derivado de segunda ordem do ângulo de entrada de condutor, com relação ao tempo).

[0042] Ainda, uma vez que a aceleração de ângulo de direção pode determinar a resistência à inércia do dispositivo de direção e do dispositivo de alimentação de torque de direção, quando o torque de restrição à reação de direção é corrigido na base da aceleração do ângulo de direção deste tipo, o efeito produzido pelo torque de restrição à reação de direção relativo à resistência à inércia deste tipo nasensação de direção pode ser moderado.

[0043] No dispositivo de controle para um veículo, de acordo com o primeiro aspecto da invenção, a entrada de direção pode ser um ângulo de entrada do condutor e a unidade de correção pode corrigir o torque de restrição à reação de direção na base de ângulo de entrada.

[0044] Com tal configuração, uma vez que o torque de restrição de reação de direção é corrigido na base do ângulo de entrada do condutor, a deterioração da sensação de direção pode ser vantajosamente restrita.

[0045] O "ângulo de entrada do condutor" como referido aqui significa um ângulo de direção provido pelo condutor e representa parte do ângulo de direção. Todavia, o ângulo de direção em si pode ser mudado, independente das intenções do condutor, pela alimentação de torque de direção a partir do dispositivo de alimentação de torque de direção , como mencionado acima, e no pedido, o ângulo de direção provido por uma operação humana deste tipo é classificado como ângulo de entrada de condutor.

[0046] O ângulo de direção determina a variação do ângulo de direção das rodas dirigidas, porém as variações do ângulo de direção correlacionam-se com a força axial gerada nas rodas dirigidas. Portanto, pela correção do torque de restrição à reação de direção na base do ângulo de entrada de condutor, que é uma forma de um ângulo de direção, é possível moderar o efeito produzido na sensação de direção pelo torque de restrição à reação de direção que é alimentado para restringir o toque de reação de direção relativo à força axial deste tipo.

[0047] O dispositivo de controle para um veículo, de acordo com o primeiro aspecto da invenção, pode ainda incluir uma terceira unidade de controle que controla o dispositivo de alimentação de torque de di-reção de modo que um predeterminado pseudotorque de reação de direção correspondente a entrada de direção é alimentado como torque de direção.

[0048] Com tal configuração, uma vez que o pseudotorque de reação de direção é alimentado pela terceira unidade de controle, a sensação de direção desejada pode ser realizada. Tal sensação de direção desejada pode também ser criada pela operação da unidade de correção na maneira acima descrita ou pela ação cooperativa das unidade de correção e da segunda unidade de controle, porém, onde a sensação de direção é assim criada separadamente pelo pseudotorque de reação de direção, a unidade de correção ou a segunda unidade de controle pode eliminar ou substancialmente eliminar todo o torque de reação de direção, que leva mesmo a entrada de direção em conta e é preferido do ponto de vista da carga de controle.

[0049] No dispositivo de controle para um veículo, de acordo com o primeiro aspecto da invenção, a segunda unidade de controle pode alimentar o torque de restrição à reação de direção, de modo a restringir pelo menos um torque de reação dentre um primeiro torque de reação de direção causado pelas características físicas do dispositivo de direção, um segundo torque de reação de direção causado pelas características físicas do dispositivo de alimentação de torque de direção e um terceiro torque de reação de direção causado pela força axial das rodas dirigidas.

[0050] Com tal configuração, o primeiro, segundo e terceiro torques de reação de direção são usados como elementos, determinando o torque de reação de direção. O primeiro torque de reação de direção é um torque de reação de direção gerado devido as várias características físicas, por exemplo; resistência à inércia,; resistência à viscosidade; e resistência à fricção no dispositivo de direção, o segundo torque de reação de direção é um torque de reação de direção gerado devido às várias características físicas, por exemplo, resistência à inércia, resistência à viscosidade e resistência a fricção no dispositivo de alimen- tação de torque de direção, e o terceiro torque de reação de direção é um torque de reação de direção gerado devido à força axial das rodas dirigidas.

[0051] Estes torques de reação de direção são os elementos principais do torque de reação da direção, gerado quando o veículo é mantido dentro da faixa alvo, e o torque de restrição à reação de direção é alimentado com o objetivo de restringir pelo menos sua parte, de preferência todos os torques. Portanto, o torque de correção é um torque que corrige o torque de restrição à reação de direção que restringe pelo menos partes destes torques, e eventualmente a deterioração de sensação de direção durante a operação de ultrapassagem pode ser efetivamente restringida.

[0052] No dispositivo de controle, de acordo com o primeiro aspecto da invenção, a segunda unidade de controle pode alimentar o torque de restrição à reação de direção, de modo a restringir pelo menos um torque de reação dentre um primeiro torque de reação de direção causado pelas características físicas do dispositivo de direção e um segundo torque de reação de direção causado pelas características físicas do dispositivo de alimentação de torque de direção.

[0053] O segundo aspecto da invenção refere-se a um processo de controle para um veículo provido com um dispositivo de alimentação de torque de direção que alimenta um torque de direção a um dispositivo de direção acoplado às rodas dirigidas e um dispositivo de variação da razão de transmissão de direção que muda uma razão de transmissão de direção. O processo de controle inclui a regulagem de uma quantidade de estado alvo para manter o veículo em uma faixa alvo; controle do dispositivo de variação da razão de transmissão de direção de modo que uma quantidade de estado do veículo torna-se a quantidade de estado alvo ajustada; controle do dispositivo de alimentação de torque de direção, de modo que um torque de restrição à re- ação de direção que restringe um torque de reação de direção gerado no dispositivo de direção é alimentado com o dispositivo de direção como torque de direção quando o veículo é mantido dentro da faixa alvo; e corrigir o torque de restrição à reação de direção na base de uma entrada de direção quando a entrada de direção proveniente de um condutor do veículo é produzido.

[0054] A operação e outras vantagens do primeiro e segundo aspectos da invenção serão descritas abaixo em maiores detalhes na "DESCRIÇÃO DETALHADA DAS CONCRETIZAÇÕES.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0055] Aspectos, vantagens e importâncias técnica e industrial das concretizações exemplares da invenção serão descritos abaixo com referência aos desenhos anexos, em que similares números indicam similares elementos, e em que:

[0056] figura 1 é um diagrama de configuração esquemática representando esquematicamente a configuração do veículo de acordo com uma concretização da invenção;

[0057] figura 2 é um fluxograma de controle de LKA realizado no veículo ilustrado pela figura 1;

[0058] figura 3 é um diagrama representando a relação entre a aceleração transversal alvo e o ângulo de direção alvo da roda dianteira para LKA.

[0059] figura 4 é um diagrama representando a relação entre a aceleração transversal alvo e o ângulo de direção alvo da roda traseira para LKA.

[0060] figura 5 representa a relação entre o raio de faixa e o ganho de ajuste.

[0061] figura 6 é um fluxograma do controle de ângulo de direção da roda dianteira/traseira realizado no veículo ilustrado pela figura 1.

[0062] figura 7 representa a relação entre a razão de transmissãoda direção da roda dianteira e a velocidade de veículo.

[0063] figura 8 representa a relação entre a razão de transmissão da direção da roda traseira e a velocidade de veículo.

[0064] figura 9 é um fluxograma de controle de EPS realizado no veículo ilustrado pela figura 1.

[0065] figura 10 mostra a relação entre o torque alvo de referência deEPS e o torque de entrada do condutor;

[0066] figura 11 é um fluxograma de processamento de cálculo do torque de faixa mantida executado no controle de EPS ilustrado pela figura 9.

[0067] figura 12 representa a relação entre o torque de correção de inércia e aceleração de ângulo de direção final de roda dianteira;

[0068] figura 13 representa a relação entre o torque de correção de viscosidade e a velocidade de ângulo da direção final da roda dianteira .

[0069] figura 14 representa a relação entre o torque de correção de fricção e a velocidade de ângulo de direção final da roda dianteira .

[0070] figura 15 representa a relação normal entre o torque de correção de força axial da roda dianteira e o ângulo de direção final da roda dianteira.

[0071] figura 16 representa a relação normal entre o torque de correção de força axial da roda traseira e o ângulo de direção final da roda traseira.

[0072] figura 17 representa a relação entre o ângulo de entrada de condutor e o termo característico de pseudotorque de reação de direção.

[0073] figura 18 representa a relação entre a velocidade angular de entrada de condutor e o termo característico de pseudotorque de reação de direção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS CONCRETIZAÇÕES Concretizações da Invenção

[0074] Uma concretização do dispositivo de auxiliar o deslocamento para um veículo de acordo com a invenção será descrito abaixo com referência aos desenhos anexos.

Configuração de Acordo com a Concretização

[0075] Primeiramente, a configuração de um veículo 10 de acordo com uma concretização da invenção será descrita abaixo com referência à figura 1.figura 1 é um diagrama de configuração esquemática representando esquematicamente a configuração de base do veículo 10.

[0076] Com referência à figura 1, o veículo 10 é um exemplo do "veículo" de acordo com a invenção que tem um par de rodas dianteiras esquerda e direita FL e FR e um par de rodas traseiras esquerda e direita RL e RR como rodas dirigidas e em que a direção de avanço do veículo é controlada pela direção destas rodas dirigidas. O veículo 10 é provido com uma Unidade de Controle Eletrônico (ECU) 100, um atuador de Direção da Razão de Engrenagem Variável (VGRS) 200, um dispositivo acionador de VGRS 300, um atuador de Direção da Força de Controle Eletrônico(EPS) 400, um dispositivo acionador de EPS 500, e um atuador de Direção Traseira Ativa (ARS) 600.

[0077] A ECU 100 é uma ECU que é provida com uma Unidade de Processamento Central (CPU), Memória Apenas de Leitura (ROM), e uma Memória de Acesso Aleatório (RAM) (não mostrada na figura) e configurada para ser capaz de controlar toda a operação do veículo 10. Esta ECU é um exemplo do "controlador de veículo" de acordo com a invenção. A ECU 100 é configurada para ser capaz de executar o controle de Auxilio para Manter a Faixa (LKA) abaixo descrito, controle do ângulo de direção da roda frente-atrás, e controle da direção com força controlada elétrica (EPS) de acordo com o programa de controle armazenado na ROM.

[0078] A ECU 100 é uma ECU integrada configurada para funcionar como respectivos exemplos da "unidade de regulagem", "unidade de primeiro controle", "unidade de segundo controle", "unidade de correção" e "unidade de terceiro controle" de acordo com a invenção. Todas as operações destas unidades são executadas pela ECU 100. Todavia, as configurações física, mecânica e elétrica destas unidades, de acordo com a concretização da invenção, não estão limitadas a ECU acima mencionadas e, por exemplo, estas unidades podem ser configuradas como vários sistemas de computador, tais como uma pluralidade de ECU, várias unidades de processamento, vários controladores ou dispositivo de microcomputador.

[0079] No veículo 10, a entrada de direção provido pelo condutor via um volante 11 servindo como um dispositivo de entrada de direção é transmitido a um eixo de direção superior 12 que é acoplado ao volante 11. O volante 11 e o eixo de direção superior 12 podem girar coaxialmente. O eixo de direção superior 12 serve como um corpo de eixo capaz de girar na mesma direção que o volante 11. Uma extremidade a jusante do eixo de direção superior 12 é acoplada ao atuador VGRS 200.

[0080] O atuador de VGRS 200 é provido com um alojamento 201, um motor de VGRS 202 e um mecanismo de redução 203, e é um exemplo do "dispositivo de variação da razão de transmissão de direção", de acordo com a invenção.

[0081] O alojamento 201 é um alojamento do atuador de VGRS 200 que acomoda o motor de VGRS 202 e o mecanismo de redução 203. A extremidade a jusante do eixo de direção superior 12 acima mencionada, é fixada no alojamento 201 e o alojamento 201 pode girar integralmente com o eixo de direção superior 12.

[0082] O motor de VGRS 202 é um motor sem escova de corrente contínua (CC) tendo um rotor 202a servindo como um componente rotativo, um estator 202b servindo como um componente estacionário e um eixo rotativo 202c como um eixo de emissão de força acionadora. O estator 202b é fixado dentro do alojamento 201 e o rotor 202a é mantido giravelmente dentro do alojamento 201. O eixo rotativo 202c é fixado no rotor 202a de modo que os dois giram coaxialmente, e uma extremidade a jusante do eixo de rotação 202c é acoplado ao mecanismo de redução 203.

[0083] O mecanismo de redução 203 é um mecanismo de engrenagem planetária tendo uma pluralidade de elementos rotativos (engrenagem solar, portador, engrenagem anular) que podem girar de modo diferencial. Entre a pluralidade de elementos rotativos, a engrenagem solar, servindo como primeiro elemento rotativo, é acoplada ao eixo rotativo 202c do motor de VGRS 202, e a portadora, servindo como o segundo elemento rotativo, é acoplada ao alojamento 201. A engrenagem anular servindo como terceiro elemento rotativo é acoplada a um eixo de direção inferior 13.

[0084] Com o mecanismo de redução 203 tendo tal configuração, a velocidade de rotação do eixo de direção inferior 13, acoplada à engrenagem anular servida como um restante elemento rotativo, é unicamente determinada pela velocidade de rotação do eixo de direção superior 12 correspondente à quantidade de operação do volante 11 (isto é, a velocidade de rotação do alojamento 201 acoplado à portadora ) e a velocidade de rotação do motor de VGRS 202 (isto é, a velocidade de rotação do eixo rotativo 202c acoplado à portadora). Neste caso, a velocidade de rotação do eixo de direção inferior 13 pode ser controlada por controlar a velocidade de rotação do motor VGRS 202 pela ação diferencial entre os elementos de rotação.

[0085] Assim, o eixo de direção superior 12 e o eixo de direção inferior 13 podem ser girados relativos entre si pela ação do motor de VGRS 202 e do mecanismo de redução 203. Ainda, devido a configu- ração dos elementos rotativos no mecanismo de redução 203, a velocidade de rotação do motor de VGRS 202 é transmitida ao eixo de direção inferior 13 após ser reduzida de acordo com uma predeterminada razão de redução, determinada de acordo com a razão de engrenagem entre os elementos rotativos.

[0086] Assim, no veículo 10, uma vez que o eixo de direção superior 12 e o eixo de direção inferior 13 podem girar relativos entre si, uma razão de transmissão de direção K1 que é uma razão do ângulo de direção θMA, que é uma quantidade de rotação do eixo de direção superior 12, e um ângulo de direção da roda dianteira δf, que é unicamente determinado de modo correspondente à quantidade de rotação do eixo de direção inferior 13 (também refere-se à razão de engrenagem do mecanismo de engrenagem de cremalheira abaixo descrito) pode ser continuamente mudado em uma predeterminada faixa.

[0087] O mecanismo de redução 203 pode também ter uma configuração além do mecanismo de engrenagem planetária mostrado acima por meio do exemplo (por exemplo, uma configuração pode ser usada em que as engrenagens com diferentes números de dentes são acopladas ao eixo de direção superior 12 e eixo de direção inferior 13, uma engrenagem flexível é disposta em contato parcial com as engrenagens acima mencionadas, e o eixo de direção superior 12 e o eixo de direção inferior 13 são girados mutuamente relativos pela rotação da engrenagem flexível por um torque de motor transmitido via um gerador de onda) ou quando um mecanismo de engrenagem planetária é usado, pode ter aspectos físico, mecânico ou estrutural diferentes daqueles acima descritos.

[0088] O dispositivo acionador de VGRS 300 é um circuito aciona- dor elétrico incluindo um circuito de modulação da largura do pulso (PWM), um circuito de transistor, e um inversor e, configurado para ser capaz de fornecer uma corrente ao estator 202b do motor de VGRS 202. O dispositivo acionador de VGRS 300 é eletricamente conectado à uma bateria (não mostrada na figura) configurada de modo que uma voltagem de acionamento pode ser fornecida ao motor de VGRS 202 pela força elétrica alimentada da bateria. Ainda, o dispositivo aciona- dor de VGRS 300 é eletricamente conectado a ECU 100 e a operação do dispositivo acionador é controlada pela ECU 100. O dispositivo aci- onador de VGRS 300 junto com o atuador de VGRS 200 constituem um exemplo "de dispositivo de variação da razão de transmissão de direção" de acordo com a invenção.

[0089] A rotação do eixo de direção inferior 13 é transmitida para o mecanismo de engrenagem de cremalheira. O mecanismo de engrenagem de cremalheira é um mecanismo de transmissão de força de direção, incluindo uma engrenagem de pinhão 14 conectada à extremidade a jusante do eixo de direção inferior 13 e uma barra de crema- lheira 15 tendo formado aí, dentes de engrenagem para engrenamento, com os dentes de engrenagem da engrenagem de pinhão. O mecanismo de engrenagem de cremalheira é configurado de modo que a rotação da engrenagem de pinhão 14 é convertida para o movimento da barra de cremalheira 15 na direção esquerda-direita mostrada na figura, transmitindo deste modo uma força de direção às rodas dianteiras via um tirante e manga de eixo (seus números de referência são omitidos) acoplados a ambas as extremidades das barra de cremalhei- ra 15. Assim, o dispositivo para transmitir a força 11 para as rodas dianteiras é um exemplo do "dispositivo de direção" de acordo com a invenção.

[0090] O atuador de EPS 400 é um exemplo do "dispositivo de alimentação de torque de direção" de acordo com a invenção, que é provido com um motor de EPS como um motor sem escovas de CC incluindo um rotor (não mostrado na figura) servindo como um componente rotativo e tendo um imã permanente fixado no mesmo e, um estator servindo como um componente estacionário circundando o rotor. O motor de EPS é configurado de tal modo que, quando uma corrente elétrica é alimentada ao estator via dispositivo acionador de EPS 500, o rotor é girado sob a ação do campo magnético rotativo dentro do motor de EPS, deste modo, gerando um torque de EPS Teps como um exemplo do "torque de direção", de acordo com a invenção na direção da rotação do rotor.

[0091] Uma engrenagem de redução (não mostrada na figura ) é fixada no eixo de motor servindo como um eixo de rotação do motor de EPS, e esta engrenagem de redução é também engrenada com a engrenagem de pinhão 14. Portanto, o torque de EPS Teps, gerado do motor de EPS, pode funcionar como um torque que aumenta a rotação da engrenagem de pinhão 14. Como mencionado acima, a engrenagem de pinhão 14 é acoplada ao eixo de direção inferior 13, e o eixo de direção inferior 13 é acoplado ao eixo de direção superior 12 via o atuador de VGRS 200. Portanto, durante a direção normal, o torque de entrada proveniente do condutor MT aplicado ao eixo de direção superior 12, é transmitido à barra de cremalheira 15, enquanto sendo apro-priadamente auxiliado pelo torque de EPS Teps e a carga de direção no lado do condutor é reduzida.

[0092] O dispositivo acionador de EPS 500 é um circuito acionador elétrico incluindo um circuito de PWM, um circuito de transistor e um inversor, que é configurado de modo que uma corrente elétrica possa ser alimentada ao estator do motor de EPS. O dispositivo acionador de EPS 500 é eletricamente conectado a uma bateria (não mostrada na figura ) e configurada de tal modo que uma voltagem de acionamento pode ser alimentada ao motor de EPS pela força elétrica alimentada da bateria. Ainda, o dispositivo acionador de EPS 500 é eletricamente conectado a ECU 100, e a operação do dispositivo acionador é controlada pela ECU 100. O dispositivo acionador de EPS 500 junto com o atuador de EPS 400 constituem um exemplo do "dispositivo alimenta- dor de torque de direção" de acordo com a invenção.

[0093] A configuração do "dispositivo de alimentação de torque de direção", de acordo com a invenção, não está limitada ao exemplo descrito acima. Por exemplo, o torque de EPS Teps, emitido do motor de EPS, pode ser transmitido diretamente ao eixo de direção inferior 13 com a redução da velocidade de rotação por uma engrenagem de redução (não mostrada na figura). Alternativamente, o torque de EPS Teps pode ser aplicado como força que auxilia o movimento recíproco do tirante 15. Assim, uma configuração específica do dispositivo de alimentação de torque de direção, de acordo com a concretização da invenção, não está particularmente limitada, desde que o torque de EPS Teps, emitido do motor de EPS 400, possa ser alimentado pelo menos como parte da força de direção que eventualmente gira as rodas dianteiras.

[0094] O atuador de ARS 600 é um outro exemplo do "dispositivo de variação da razão de transmissão de direção "de acordo com a invenção, que é provido com um cilindro de força ( não mostrado na figura ) e um atuador causando o movimento recíproco do cilindro de força na direção esquerda-direita mostrado na figura, e em que o ângulo de direção da roda traseira δr que é um ângulo de direção das rodas traseiras, que são as rodas dirigidas,pode ser mudado por levar as barras de guiar traseiras 21, acopladas em ambas as extremidades do cilindro de força, a deslizarem através de uma predeterminada distância na direção esquerda-direita pela força de acionamento aplicado do atuador. A configuração do veículo em que as rodas traseiras podem ser dirigidas não está limitada àquela mostrada na figura 4, e uma variedade de formas convencionais para o mesmo pode ser usada.

[0095] Um dispositivo acionador (não mostrado na figura)que aciona o atuador de ARS 600 é eletricamente conectado à ECU 100 e configurado de modo que a operação do dispositivo acionador seja controlado pela ECU 100.

[0096] O veículo 10 é provido com uma variedade de sensores incluindo um sensor de torque 16, um sensor de ângulo de direção 17 e um sensor de ângulo de rotação 18.

[0097] O sensor de torque 16 é configurado para ser capaz de detectar o torque de entrada do condutor MT que é provido a partir do condutor via 11, a torção da barra de torção na direção da rotação corresponde ao torque transmitido via a porção a montante do eixo de direção superior 12 (isto é, o torque de entrada do condutor MT), pelo qual o torque de direção é transmitido a jusante enquanto o torque de torção está sendo produzido. Portanto, uma diferença da fase de rotação é gerada entre os acima mencionados anéis para detecção da diferença de fase de rotação quando o torque da direção é transmitido. O sensor de torque 16 é configurado para detectar esta diferença da fase de rotação e, ser capaz de converter a diferença da fase de rotação em um valor de torque e emitir o valor de torque como um sinal elétrico correspondente ao torque de entrada do condutor MT. Ainda, o sensor de torque 16 é eletricamente conectado a ECU 100 e configurado de tal modo que o torque de entrada de condutor detectado MT possa ser buscado pela ECU 100 periódica ou aleatoriamente.

[0098] O sensor de ângulo de direção 17 é um sensor de ângulo configurado para ser capaz de detectar um ângulo de direção θMA representando a quantidade de rotação do eixo de direção superior 12. O sensor de ângulo de direção 17 é eletricamente conectado a ECU 100 e configurado, de modo que o ângulo de direção detectado θMA possa ser buscado pela ECU 100 periódica ou aleatoriamente.

[0099] O sensor de ângulo de rotação 18 é um codificador rotatório, configurado para ser capaz de detectar um ângulo de rotação relativo Δθ do alojamento 201 (em termos do ângulo de rotação , o alojamento é idêntico ao eixo de direção superior 12) e o eixo de direção inferior 13 no atuador de VGRS 200. O sensor de ângulo de rotação 18 é eletricamente conectado a ECU 100 e configurado de modo que o ângulo de rotação relativo detectado Δθ possa ser buscado pela ECU 100 periódica ou aleatoriamente.

[00100] O sensor de velocidade de veículo 19 é um sensor configurado para ser capaz de detecção de uma velocidade de veículo V que é a velocidade do veículo 10. O sensor de velocidade de veículo 19 é eletricamente conectado a ECU 100 e configurado de modo que a velocidade de veículo detectada V possa ser buscada pela ECU 100 periódica ou aleatoriamente.

[00101] Uma câmera de bordo 20 é um dispositivo de captar imagem que é disposto na extremidade dianteira do veículo 10, e configurado a ser capaz de captar a imagem de uma predeterminada região na frente do veículo 10. A câmera de bordo 20 é eletricamente conectada à ECU 100 e configurada de modo que a imagem captada da região dianteira do veículo possa ser buscada, como dados de imagem, pela ECU 100, periódica ou aleatoriamente. A ECU 100 pode analisar os dados de imagem e adquirir vários dados necessários para o controle de LKA abaixo descrito.

Operação da Concretização

[00102] A operação da concretização será descrita abaixo com referência aos desenhos apropriados.

[00103] Primeiramente, o controle de LKA executado pela ECU 100 será explicado em maiores detalhes com referência à figura 2.A figura 2 é um fluxograma de controle de LKA. O controle de LKA mantém o veículo 10 dentro da faixa alvo e é uma das funções de auxiliar o deslocamento do veículo 10.

[00104] Com referência à figura 2, a ECU 100 lê vários sinais incluindo sinais de operação de várias chaves providas no veículo 10, vá- rios sinalizadores e sinais de sensor relativos aos sensores acima mencionados (etapa S101) e também determina se um modo de LKA tem sido ou não selecionado previamente pelo condutor que opera um botão de operação para inicio de controle de LKA que fica disposto na cabine do veículo 10 (etapa S102). Quando o modo LKA não tem sido selecionado, (etapa S102:NO) a ECU 100 retorna o processamento para a etapa S101.

[00105] Quando o modo de LKA tem sido selecionado (etapa S102; YES),a ECU 100 determina se uma linha branca ( também pode ser uma estrutura similar à linha branca) especificando a faixa alvo de LKA tem sido detectada ou não, na base dos dados de imagem enviados da câmera de bordo 20 (etapa S103). Quando a linha branca não tem sido detectada (etapa S102:NO), a faixa alvo não pode ser especificada e, portanto, a ECU 100 retorna o processamento para a etapa S101. Quando a linha branca tem sido detectada (etapa S103: YES), a ECU 100 calcula a informação da superfície da estrada de vários tipos que, é necessária para manter o veículo 10 dentro da faixa alvo (etapa 104).

[00106] Um raio R da faixa alvo, um desvio transversal Y da linha branca e o veículo 10, e um desvio de ângulo da guinada Φ da linha branca e do veículo 10 são calculados na etapa S104. Vários modos, incluindo algoritmos de reconhecimento da imagem convencional, podem ser usados para calcular a informação necessária para controle deste tipo que mantém o veículo dentro da faixa alvo.

[00107] Quando a informação da superfície da estrada de vários tipos tem sido calculada, a ECU100 calcula uma aceleração transversal alvo GYTG, que é necessária para manter o veículo 10 dentro da faixa alvo (etapa S105). A aceleração transversal alvo GYTG é um exemplo de "quantidade de estado de alvo" de acordo com a invenção. A aceleração transversal alvo GYTG também pode ser calculada de acordo com algoritmos convencionais ou fórmulas computacionais. Alternativamente, um mapa de aceleração transversal alvo incluindo os raios da faixa acima mencionado R, desvio transversal Y e desvio de ângulo da guinada Φ podem ser armazenados previamente em um dispositivo de armazenamento tal como ROM da ECU 100 e aceleração transversal alvo GYTG pode ser calculada selecionando os valores apropriados da tabela (a seleção deste tipo é também um modo de cálculo ).

[00108] Quando a aceleração transversal de alvo GYTG tem sido calculada, o processamento é ramificado em um processamento da direção da roda traseira (etapa S106) e processamento da direção da roda dianteira ( etapas S107 a S109).

[00109] Primeiramente, o processamento da direção da roda será explicado. No processamento da direção da roda traseira, um ângulo de direção alvo da roda traseira θLKA_RR para LKA ser calculada (etapa S106). O ângulo de direção alvo da roda traseira θLKA_RR para LKA é um ângulo de direção da roda traseira correspondendo ao valor necessário para manter o veículo 10 dentro da faixa alvo. Para as razões de controle de acordo com a concretização, o ângulo de direção alvo da roda traseira ΘLKA_ RR para LKA é um valor obtido pela conversão do ângulo da direção da roda traseira δr que é necessário quando manter o veículo 10 dentro da faixa alvo em um ângulo de rotação do eixo de direção inferior 13. O ângulo de direção alvo da roda traseira ΘLKA_ RR para LKA é armazenado em um dispositivo de armazenamento de controle de escrita tal como RAM.

[00110] A relação entre a aceleração transversal alvo GYTG e o ângulo de direção alvo da roda traseira ΘLKS_RR para LKA será explicada aqui com referência à figura 3. A figura 3 mostra a relação entre a aceleração transversal alvo GYTG e o ângulo de direção alvo da roda traseira ΘLKS_RR para LKA.

[00111] Na figura 3, o ângulo de direção alvo de roda traseira ΘLKS RR para LKS é plotado contra a ordenada, e a aceleração transversal alvo GYTG é plotada contra a abscissa. A região no lado esquerdo da linha do ponto original correspondente à aceleração transversal alvo GYTG = 0 representa a aceleração transversal alvo correspondente ao lado esquerdo do veículo, e a região no lado direito representa a aceleração transversal correspondente ao lado direito do veículo. A região acima da linha de ponto original correspondente ao ângulo da direção alvo da roda traseira ΘLKA_RR para LKA sendo igual a zero corresponde ao ângulo de direção voltado para o lado direito do veículo e a região abaixo da linha do ponto original corresponde ao ângulo da direção voltado para o lado esquerdo do veículo.

[00112] Portanto, o ângulo da direção alvo da roda traseira ΘLKA_RR para LKA é uma característica simétrica com relação ao ponto original especificando a linha de ponto original. O valor absoluto do ângulo da direção alvo da roda traseira ΘLKA_RR para LKA aumenta linearmente com relação à aceleração transversal alvo GYTG, com a exceção de uma banda sem sensitividade próxima da aceleração transversal alvo GYTG=0.

[00113] Na figura 3, as características do ângulo da direção alvo da roda traseira ΘLKA_ RR para LKA, com relação às velocidades do veículo V de três tipos, isto é, V= V1, V2 (V2> V1) e V3 (V3 > V2) são representados por uma linha pontilhada; uma linha descontínua e uma linha sólida, respectivamente, por exemplo. Estas características mostram claramente que o ângulo da direção alvo da roda traseira θLKA_RR para LKA é ajustado para valores menores a velocidades de veículo mais altas. Isto porque o grau de aceleração transversal gerada aumenta com relação ao ângulo da direção com o aumento na velocidade do veículo.

[00114] Um mapa de controle, em que a relação mostrada na figura 3 é representada na forma de valores numéricos (isto é, em que a relação mostrada na figura 3 é quantificada), tem sido armazenado previamente na ROM da ECU 100(obviamente,a velocidade de veículo V, servindo como um valor de parâmetro, é representada mais precisamente), e o valor correspondente é selecionado do mapa de controle na etapa106. Quando a etapa 106 é executada, o processamento é retornado para a etapa 101.

[00115] O processamento da direção da roda dianteira será explicado abaixo. No processamento da direção da roda dianteira, o ângulo da direção alvo da roda dianteira ΘLKA_FR para LKA é calculado (etapa S107). O ângulo da direção alvo da roda dianteira θLKA_FR para LKA é um ângulo da direção da roda dianteira correspondendo ao valor necessário para manter o veículo 10 dentro da faixa alvo.

[00116] Para razões de controle, de acordo com a concretização, o ângulo da direção alvo da roda dianteira θLKA_FR para LKA é um valor obtido pela conversão do ângulo da direção da roda dianteira δf que é necessário para manter o veículo 10 dentro da faixa alvo em um ângulo de rotação do eixo da direção inferior 13. O ângulo da direção alvo da roda dianteira θLKA_FR para LKA é mapeado previamente na forma associada com a aceleração transversal alvo GYTG e armazenado na ROM. O ângulo da direção alvo da roda dianteira, calculado θLKA_FR para LKA, é armazenado em um dispositivo de armazenamento inscri- tível como RAM.

[00117] A relação entre a aceleração transversal alvo GYTG e o ângulo de direção alvo da roda traseira ΘLKS_FR para LKA será explicada aqui com referência à figura 4. A figura 4 mostra a relação entre a aceleração transversal alvo GYTG e o ângulo de direção alvo da roda traseira ΘLKS_FR para LKA.

[00118] Na figura 4, o ângulo de direção alvo de roda dianteira ΘLKS FR para LKS é plotado contra a ordenada, e a aceleração transversal alvo GYTG é plotada contra a abscissa. A região no lado esquerdo da linha do ponto original, correspondente à aceleração transversal alvo GYTG = 0, representa a aceleração transversal alvo correspondente ao lado esquerdo do veículo, e a região no lado direito representa a aceleração transversal correspondente ao lado direito do veículo. A região acima da linha de ponto original correspondente ao ângulo da direção alvo da roda dianteira ΘLKA_FR para LKA sendo igual a zero, corresponde ao ângulo de direção voltado para o lado direito do veículo e a região abaixo da linha do ponto original corresponde ao ângulo da direção voltado para o lado esquerdo do veículo.

[00119] Portanto, o ângulo da direção alvo da roda dianteira ΘLKA_FR para LKA tem uma característica simétrica com relação ao ponto original especificando a linha de ponto original. O valor absoluto do ângulo da direção alvo da roda dianteira ΘLKA_FR para LKA aumenta linearmente com relação à aceleração transversal alvo GYTG, com a exceção de uma banda sem sensitividade próxima da aceleração transversal alvo GYTG=0.

[00120] Na figura 4, as características do ângulo da direção alvo da roda dianteira ΘLKA_ FR para LKA com relação às velocidades do veículo V de três tipos, isto é, V= V1, V2 (V2> V1) e V3 (V3 > V2) são representados por uma linha pontilhada; uma linha descontínua; e uma linha sólida, respectivamente, por exemplo. Estas características mostram claramente que o ângulo da direção alvo da roda dianteira θLKA_FR para LKA é ajustado para valores menores a velocidades de veículo mais altas. Isto porque o grau de aceleração transversal gerada aumenta com relação ao ângulo da direção com o aumento na velocidade do veículo.

[00121] Um mapa de controle, em que a relação mostrada na figura 4 é representada na forma de valores numéricos tem sido armazenado previamente na ROM da ECU 100(obviamente,a velocidade de veículo V servindo como um valor de parâmetro é representada mais precisa- mente), e o valor correspondente é selecionado do mapa de controle na etapa107.

[00122] Retornando à figura 2, quando o ângulo da direção alvo da roda dianteira θLKA_FR para LKA é calculado, a ECU 100 calcula um ganho de ajuste K (etapa S108) e também calcula um ângulo alvo de correção de LKA θLK pela Eq.(1) abaixo (etapa S109). O ângulo alvo de correção de LKA θLK significa um ângulo de rotação relativa do eixo de direção superior 12 e do eixo de direção inferior 13 que deverão ser gerados pelo atuador de VGRS 200 quando o modo de LKA é executado (isto é, durante a direção automatica para manter o veículo 10 dentro da faixa alvo). O ângulo alvo de correção de LKA θLK calculado é temporariamente armazenado em um dispositivo de armazenamento inscritível como RAM. θLK = θLKA_FR X K ... (1)

[00123] O ganho de ajuste K é um ganho para ajustar o ângulo θMA para um valor ótimo correspondente à forma da faixa alvo.Este ganho é mapeado em associação com o raio da faixa alvo R.A relação entre o ganho de ajuste K e o raio da faixa alvo R será explicada aqui com referência à figura 5.Assim, a figura 5 mostra a relação entre o raio de faixa alvo e o ganho de ajuste K.

[00124] Na figura 5, o ganho de ajuste K é plotado contra a ordenada e o raio da faixa alvo R é plotado contra a abscissa. Assim, o grau de curvatura da faixa alvo aumenta ( isto é, a faixa é uma curva rápida) com a transição para a esquerda na figura e a faixa alvo aproxima-se de uma linha reta com a transição para a direita na figura.

[00125] Como mostrado na figura, o ganho de ajuste K é ajustado em uma região menor que 1 e também ajustado para reduzir com a redução dentro do raio de faixa alvo R (isto é, com a transição para uma curva rápida ). Isto porque, um raio de faixa alvo menor permite uma rotação maior do volante 11. Em outras palavras, quando o grau de rotação do volante 11 é menor, a despeito de um raio da faixa alvo menor, a possibilidade de levar o desconforto ao condutor aumenta.

[00126] Em adição, quando o ganho de ajuste K é "1", significa que todas as variações do ângulo da direção das rodas dianteiras, que são necessárias para manter o veículo dentro da faixa alvo, são dadas pela rotação relativa do eixo de direção superior 12 e eixo de direção inferior 13 criados pelo atuador de VGRS 200 e também significa que o volante 11 não é absolutamente girado.

[00127] Um mapa em que a relação mostrada na figura 5 é representa por valores numéricos, tem sido armazenado previamente na ROM da ECU 100, e o valor correspondente é selecionado do mapa de controle na etapa S108. Quando a etapa S109 tem sido executada, o processamento é retornado para a etapa S101. O controle de LKA é executado na maneira acima descrita.

[00128] Entrementes, o controle coordenado do atuador de VGRS 200, atuador de EPS 400 e atuador de ARS 600 é necessário para manter o veículo 10 dentro da faixa alvo pelo controle de LKA. Na concretização, o controle do ângulo da direção da roda dianteira - traseira e controle de EPS são executados pela ECU 100 em paralelo com o controle de LKA, realizando deste modo, o acima mencionado controle coordenado.

[00129] O controle do ângulo da direção da roda dianteira -traseira será explicado abaixo em mais detalhes com relação à figura 6. A figura 6 é um fluxograma ilustrando o controle de ângulo de direção da roda dianteira- traseira.

[00130] Com referência à figura 6, a ECU 100 lê dados e valores de sensor necessários para o controle do ângulo da direção das rodas dianteira-traseira na mesma maneira que nas etapas S101 e S102 relativas ao controle de LKA (etapa S201 ) e determina se o modo de LKA tem sido executado (etapa S202). No controle do ângulo de dire- ção das rodas dianteira-traseira, um ângulo de direção de referência θMA_ref difere dependendo de se o modo LKA tem sido executado.

[00131] O ângulo de direção de referência θMA_ref como referido aqui é um ângulo da direção correspondente a uma posição de referência do volante 11 que provê uma referência para entrada da direção do condutor. Portanto, quando o modo de LKA tem sido executado (etapa S202: NO), isto é, quando o controle da direção é realizado na base da entrada de direção humana usual, a ECU 100 ajusta o ângulo de direção de referência θMA_ref para zero (etapa S204).

[00132] Quando LKA tem sido executado (etapa S202:YES), A ECU calcula um ângulo da direção de referência θMA_ref pela Eq.(2) abaixo ( etapa S203). θMA_ref= θLKA_FR- θLK ...(2)

[00133] Como mostrado na Eq.2, o ângulo da direção de referência θMA_ref , durante a execução do modo de LKA, é a diferença entre o ângulo da direção alvo da roda dianteira θLKA_FR para LKA e o ângulo alvo de correção de LKA θLK, e esta diferença é zero quando o ganho de ajuste acima mencionado K é 1. Assim, quando o modo de LKA é executado, o ângulo da direção gerado pelo modo de LKA, que é o controle da direção automático, é tomado na posição de referência da entrada do condutor.

[00134] Quando o ângulo da direção de referência θMA_ref tem sido ajustado, um ângulo de entrada do condutor θcondutor é calculado pela ECU 100 de acordo com a Eq. (3) abaixo (etapa S205). θcondutoT = θMA — θMA_ref ...(3)

[00135] Como mostrado na Eq. (3) acima, o ângulo de entrada de condutor θcondutor é um ângulo da direção correspondente à entrada de direção provido pelo condutor na base de suas próprias intenções de direção e é um exemplo da "entrada de direção do condutor" e "ângulo de entrada do condutor" de acordo com a invenção. Quando o ângulo do entrada do condutor θcondutor tem sido calculado, o processamento é ramificado em um processamento da direção da roda dianteira, inclu- indo etapa S206 a etapa S208, e um processamento da direção da roda traseira incluindo etapa S209 a etapa S211.

[00136] No processamento da direção da roda dianteira, a ECU 100 calcula um ângulo alvo normal de VGRS θVG pela Eq.(4) abaixo ( etapa S206). θVG = K1 X θcondutor ...(4)

[00137] Na Eq. (4), K1 é uma razão de transmissão da direção da roda dianteira especificando o ângulo de rotação do eixo de direção inferior 13 com relação ao ângulo de entrada do condutor θcondutor( isto é, primariamente o ângulo de rotação do eixo de direção superior 12); esta razão é um valor numérico que muda em resposta à velocidade do veículo V. A relação entre a razão de transmissão da direção da roda dianteira K1 e a velocidade do veículo V será explicada abaixo com referência à figura 7. A figura 7 ilustra a relação entre a razão de transmissão da direção da roda dianteira K1 e a velocidade do veículo V.

[00138] Na figura 7, a razão de transmissão da direção de roda dianteira K1 é 0 numa velocidade de veículo Vth1, pertencente a uma faixa de velocidade do veículo média (significa que a razão de rotação do eixo de direção superior 12 e eixo de direção inferior 13 é 1 : 1), maior do que 0 a uma velocidade de veículo mais baixa que Vth1, e menor do que 0 a uma velocidade de veículo maior que Vth1. Assim, nesta configuração, a quantidade de variação do ângulo da direção da roda dianteira, com relação ao ângulo de entrada do condutor, aumenta a uma velocidade de veículo mais baixa. Isto porque, como tem sido mencionado acima, a aceleração transversal relativa ao ângulo da di-reção aumenta a uma velocidade de veículo mais alta.

[00139] Retornando à figura 6, quando o ângulo alvo normal de VGRS θVG é calculado, a ECU 100 calcula um ângulo alvo final de VGRS θVGF pela Eq.(5) abaixo ( etapa S207); θVGF = θLK + θVG ...(5)

[00140] Como segue claramente da Eq. (5) acima, o ângulo alvo final de VGRS θVGF é o valor total da soma da quantidade de controle de ângulo da direção da roda dianteira (isto é, a quantidade de rotação relativa do eixo da direção inferior 13 com relação ao eixo da direção superior 12) para o modo de LKA ( isto é, para manter a faixa alvo) e a quantidade de controle de direção da roda dianteira da direção do condutor.

[00141] Quando o ângulo alvo final de VGRS ΘVGF tem sido calculado, a ECU 100 controla o atuador de VGRS 200 pelo controle do dispositivo acionador de VGRS 300, de modo a obter o ângulo alvo final de VGRS calculado θVGF (etapa S208). Quando o controle pelo dispositivo acionador do atuador de VGRS 200 tem sido realizado, o processamento é retornado para a etapa S201.

[00142] No processamento da direção da roda traseira, a ECU 100 calcula um ângulo alvo normal de ARS θARS pela Eq. (6) abaixo (etapa S 209). θARS = K2 x θcondutor ...(6)

[00143] Na Eq. (6), K2 é uma razão de transmissão da direção da roda traseira especificando o ângulo da direção da roda traseira δr com relação ao ângulo de entrada do condutor θcondutor; esta razão é um valor numérico que muda em resposta à velocidade do veículo V. A relação entre a razão de transmissão da direção da roda traseira K2 e a velocidade de veículo V será explicada abaixo com referência à figura 8. A figura 8 ilustra a relação entre a razão de transmissão da direção da roda traseira K2 e a velocidade do veículo V.

[00144] Na figura 8, a razão de transmissão da direção da roda traseira K2 é 0 a uma velocidade de veículo Vth2 pertencente a uma fai- xa da velocidade de veículo média, e o ângulo da direção da roda traseira δr torna-se 0.

[00145] Ainda, K2 < 0 a uma velocidade do veículo menor que Vth2. Nesta região, o ângulo da direção da roda traseira δr e o ângulo da entrada do condutor estão nas direções opostas ( isto é, têm fases opostas).

[00146] Ainda, K2 < 0 a uma velocidade do veículo maior que Vth2. Nesta região, o ângulo da direção da roda traseira δr e o ângulo da entrada do condutor estão nas mesmas direções ( isto é, têm a mesma fase).

[00147] Retornando à figura 6, em que o ângulo alvo normal de ARS θARS é calculado, a ECU 100 calcula um ângulo alvo final de ARS θARSF pela Eq. (7) abaixo (etapa S 210). θARSF = θLKA_RR + θARS ...(7)

[00148] Como claramente segue da Eq.(7) acima, o ângulo alvo final de ARS θARSF é uma soma do valor total da quantidade de controle do ângulo de direção da roda traseira para o modo de LKA ( isto é, para manter a faixa alvo) e a quantidade de controle da direção da roda traseira da direção do condutor.

[00149] Quando o ângulo alvo final de ARS θARSF tem sido calculado, a ECU 100 controla o atuador de ARS 600 de modo a obter o ângulo alvo final de ARS calculado θARSF(etapa S211). Quando o controle de acionamento do atuador de ARS 200 é realizado, o processamento é retornado para a etapa S201. O controle de ângulo da direção das rodas dianteira-traseira é executado na maneira acima descrita.

[00150] O controle de EPS será explicado abaixo com referência à figura 9. A figura 9 é um fluxograma do controle de EPS.

[00151] Com referência à figura 9, a ECU 100 lê os vários sinais necessários para o controle de EPS (etapa S301) e calcula um torque alvo de referência de EPS TBASE, que é um valor de base do torque de EPS Teps ,que deverá ser emitido do motor de EPS do atuador de EPS 400 (etapa S302).

[00152] A relação entre o torque alvo de referência de EPS TBASE e o torque de entrada acionador MT será explicado aqui com referência à figura 10. A figura 10 mostra a relação entre o torque alvo de referência de EPS TBASE e o torque de entrada acionador MT.

[00153] Na figura 10, o torque alvo de referência de EPS TBASE é plotado contra a ordenada e o torque de entrada acionador de MT é plotado contra a abscissa. A região para a esquerda da linha de ponto original, correspondente ao torque de entrada acionador MT= 0, corresponde a uma operação da direção para a esquerda do veículo, e a região para a direita da linha de ponto original corresponde a uma operação da direção para a direita do veículo. Portanto, o torque alvo de referência de EPS TBASE na figura, tem uma característica simétrica com relação à linha de ponto original.

[00154] Na figura 10, as características do torque alvo de referência de EPS TBASE ,com relação às velocidades do veículo V de três tipos, isto é, V = V1, V2 (V2 > V1) e V3 (V3 > V2), são representadas por uma linha sólida; uma linha descontinua; e uma linha pontilhada, respectivamente, por exemplo. Esta figura claramente mostra que o torque alvo de referência de EPS TBASE é ajustado para valores mais baixos em velocidades do veículo mais altas. Isto porque o ângulo da direção, para obter a necessária aceleração transversal, decresce com o aumento na velocidade do veículo. A operação em excesso do condutor pode ser prevenida e o comportamento do veículo 10 pode ser estabilizado pelo aumento de uma força requerida para a direção do volante 11 em uma alta velocidade de veículo (isto é, no chamado estado de manipulação pesado).

[00155] Um mapa de controle, em que a relação mostrada na figura 10 é representada na forma de valores numéricos, tem sido armaze- nado previamente na ROM da ECU 100 (obviamente,a velocidade de veículo V servindo como um valor de parâmetro é representada mais precisamente), e o valor correspondente é selecionado do mapa de controle na etapa S302.

[00156] Retornando-se à figura 9, quando o torque alvo de referência de EPS TBASE é calculado, a ECU 100 calcula um torque de manutenção dA faixa Tlk (etapa S303).

[00157] O torque de manutenção da faixa Tlk é um torque da direção que é alimentado para cancelar o torque de reação da direção, que é gerado quando a direção automática é realizada no modo de LKA, para manter o veículo dentro da faixa alvo, e para estabilizar o comportamento do veículo.

[00158] Pelo contraste com o atuador de EPS 400, o atuador de VGRS 200 é disposto em um lado do acoplamento do eixo de direção superior 12 e eixo de direção inferior 13, e não é fixado no veículo 10. Portanto, quando o controle do ângulo da direção correspondente ao acima mencionado ângulo alvo de correção de LKA θLK é realizado em um estado de mão livre em que o condutor não mantém a direção do volante 11, o volante 11 é dirigido na direção oposta à direção do ângulo da direção, que é a direção alvo original, ao invés da mudança do ângulo de direção das rodas dirigidas, pelo dispositivo de direção, incluindo o mecanismo de direção de engrenagem de cremalheira; eixo de direção inferior 13; e eixo de direção superior 12; o atuador de EPS 400 e também o torque de reação da direção gerado nas rodas dianteira e traseira, que são as rodas dirigidas. Alternativamente, quando a direção do volante 11 for mantida, o condutor experimenta uma sensação desconfortável como se o volante 11 fosse dirigido no sentido oposto da direção de giro do veículo 10 pelo torque de reação.

[00159] O torque de manter faixa Tlk é um exemplo do "torque de restrição à reação da direção", de acordo com a invenção, que cancela tal torque de reação da direção. O torque de manter faixa Tlk é calculado por um processamento de cálculo do torque de manter faixa.

[00160] O processamento do cálculo do torque de manter faixa será explicado aqui com referência à figura 11. A figura 11 é um fluxograma do processamento do cálculo do torque de manter faixa.

[00161] Primeiramente, a ECU 100 calcula um ângulo da direção final da roda dianteira θFR_Finai e um ângulo da direção final da roda traseira θRR_Final (etapa S401).

[00162] O ângulo da direção final da roda dianteira θFR_Final é calculado pela Eq. (8) abaixo. θFR_Final = θMA + θVG + θLK ...(8)

[00163] Assim, o ângulo da direção final da roda dianteira θFR_Final é um ângulo de rotação final do eixo de direção inferior 13, ao qual, a entrada da direção do condutor é adicionado e representa um valor unicamente correspondente ao ângulo da direção final das rodas dianteiras quando o modo de LKA é executado.

[00164] A equação (8) acima pode ser também representado na forma da Eq.(8’) abaixo. θFR_Final = θLKA_FR + θVG + θcondutor... (8’)

[00165] O ângulo da direção final da roda traseira θRR_Final é calculado pela Eq.(9)abaixo. θRR_Final = θLKA_RR + θARS ...(9)

[00166] Assim, o ângulo da direção final da roda traseira θRR_Final é um valor correspondente a um ângulo da direção final das rodas traseiras, as quais, a entrada da direção do condutor é adicionado quando o modo de LKA é executado.

[00167] Quando os ângulos de direção final das rodas dianteira e traseira têm sido calculados, a ECU 100 calcula um torque de correção da inércia Tlk1 na base de uma aceleração do ângulo da direção final da roda dianteira θFR_Final,que é o derivado da segunda ordem (ou dife- rencial da segunda ordem) do ângulo da direção final da roda dianteira θFR_Final com relação ao tempo (etapa S402). O torque de correção da inércia Tlk1 é um torque para cancelar os torques de reação da direção causados pela resistência à inércia do dispositivo da direção acoplado às rodas dianteiras, (dispositivo da direção incluindo o volante 11, eixo da direção superior 12, eixo da direção inferior 13, e mecanismo de engrenagem de cremalheira) e o atuador de EPS 400 ( que são exemplos do "primeiro torque de reação da direção " e "segundo torque de reação da direção" de acordo com a invenção).

[00168] A relação entre o torque de correção da inércia Tlk1 e a aceleração do ângulo da direção final da roda dianteira θFR_Final "será explicada aqui com referência à figura 12. Aqui, a figura 12 ilustra a relação entre o torque de correção da inércia Tlk1 e a aceleração do ângulo da direção final da roda dianteira θFR_Final".

[00169] Na figura 12, o torque de correção da inércia Tlk1 é plotado contra a ordenada e a aceleração do ângulo da direção final da roda dianteira θFR_Final" é plotada contra a abscissa (o símbolo["] significa derivado). Como mostrado na figura, o torque de correção das inércias Tlk1 tem uma característica simétrica de ponto, com relação ao ponto original, durante o giro para direita e giro para esquerda e o valor absoluto do torque de correção da inércia aumenta linearmente com o aumento em θFR_Final", com a exceção de uma região sem sensitividade próxima a θFR_Final = 0 e uma região de saturação.

[00170] Então, a ECU 100 calcula um torque de correção viscosa Tlk2 na base da velocidade de ângulo da direção final da roda dianteira θFR_Final ‘, que é um derivado da primeira ordem do ângulo da direção final da roda dianteira θFR_Final com relação ao tempo (etapa S403). O torque de correção viscosa Tlk2 é um torque para cancelar os torques de reação da direção causados pela resistência viscosa do dispositivo de direção acoplado às rodas dianteiras (dispositivo de dire- ção incluindo o volante 11, eixo de direção superior 12, eixo de direção inferior 13, e mecanismo de engrenagem de cremalheira) e o atuador de EPS 400 (que são exemplos do "primeiro torque de reação da dire-ção" e "segundo torque de reação da direção" de acordo com a invenção).

[00171] A relação entre o torque de correção viscosa Tlk2 e a velocidade de ângulo da direção final da roda dianteira θFR_Final’ será explicada aqui com referência à figura 13.Aqui, a figura 13 ilustra a relação entre o torque de correção viscosa Tlk2 e a velocidade de ângulo da direção final da roda dianteira θFR_Final’.

[00172] Na figura 13, o torque de correção viscosa Tlk2 é plotado contra a ordenada e a velocidade de ângulo da direção final da roda dianteira θFR_Final é plotada contra a abscissa. Como mostrado na figura, o torque de correção viscosa Tlk2 possui uma característica simétrica de ponto, com relação ao ponto original, durante o giro direito e giro esquerdo e o valor absoluto do torque de correção viscoso aumenta linearmente com o aumento em θFR_Final’, com a exceção de uma região sem sensitividade próxima de θFR_Final = 0 e uma região de saturação.

[00173] Então, a ECU 100 calcula um torque de correção viscosa Tlk3 com base as velocidades de ângulo da direção final da roda dianteira θFR_Final ‘, que é um derivado da primeira ordem do ângulo da direção final da roda dianteira θFR_Final com relação ao tempo (etapa S404). O torque de correção de fricção Tlk3 é um torque para cancelar os torques de reação da direção, causados pela resistência viscosa do dispositivo de direção acoplado às rodas dianteiras (dispositivo de direção incluindo o volante 11, eixo de direção superior 12, eixo de direção inferior 13, e mecanismo de engrenagem de cremalheira) e o atuador de EPS 400 (que são exemplos do "primeiro torque de reação da dire-ção" e "segundo torque de reação da direção" de acordo com a inven- ção).

[00174] A relação entre o torque de correção de fricção Tlk3 e a velocidade de ângulo da direção final da roda dianteira θFR_Final’ será explicada aqui com referência à figura 14.Aqui, a figura 14 ilustra a relação entre o torque de correção de fricção Tlk3 e a velocidade de ângulo da direção final da roda dianteira θFR_Final’.

[00175] Na figura 14, o torque de correção de fricção Tlk3 é plotado contra a ordenada e a velocidade de ângulo da direção final da roda dianteira θFR_Final é plotada contra a abscissa. Como mostrado na figura, o torque de correção de fricção Tlk3 possui uma característica simétrica de ponto, com relação ao ponto original, durante o giro direito e giro esquerdo e o valor do torque de correção de fricção é comutado entre os dois valores, de acordo com o sinal positivo/negativo de θFR_Final’, com a exceção de uma região sem sensitividade próxima de θFR_Final = 0.

[00176] Então, a ECU 100 calcula um torque de correção da força axial da roda dianteira Tlk4 na base do valor de resposta à frequência angular da direção final da roda dianteira sθFR_Final obtido pela multiplicação do ângulo da direção final da roda dianteira θFR_Final pelo termo de resposta a frequência S1 representado pela Eq.(10) abaixo (etapa S405). O torque de correção da força axial da roda traseira Tlk4 é um torque para cancelar o torque de reação da direção correspondente ao torque de auto-alinhamento gerado em torno de um eixo do pino mestre das rodas dianteiras (este torque é um exemplo do "terceiro torque de reação da direção"). S1= (a2s2 + a1s+ a0)/(b2s2 + b1s+ b0) ...(10)

[00177] Na equação (10) acima, "s" é um operando Laplace e a2,a1,a0 b2, b1 e b0 são coeficientes.

[00178] A relação estacionária entre o torque de correção da força axial da roda dianteira Tlk4 e o ângulo da direção final da roda diantei- ra θFR_Final será explicada aqui, com referência à figura 15. Aqui, a figura 15 ilustra a relação estacionária entre o torque de correção da força axial da roda dianteira Tlk4 e o ângulo da direção final da roda dianteira θFR_Final.

[00179] Na figura 15, o torque de correção da força axial da roda dianteira Tlk4 é plotado contra a ordenada e a velocidade de ângulo da direção final da roda dianteira θFR_Final é plotada contra a abscissa. Como mostrado na figura, o torque de correção da força axial da roda dianteira Tlk4 possui uma característica simétrica de ponto, com relação ao ponto original, durante o giro direito e giro esquerdo e o valor absoluto do torque de correção da força axial da roda dianteira Tlk4 aumenta linearmente com o aumento em θFR_Final’, com a exceção de uma região sem sensitividade próxima de θFR_Final = 0 e uma região de saturação.

[00180] Ainda, o torque de correção da força axial da roda dianteira Tlk4 é provido com uma característica para a velocidade de veículo V de tal modo que a inclinação relativa ao aumento em valor absoluto é maior no lado da velocidade de veículo alta (ver uma linha descontí- nua)do que no lado da velocidade de veículo baixa ( ver uma linha sólida).

[00181] Então, a ECU 100 calcula um torque de correção da força axial da roda traseira Tlk5 na base do valor de resposta à frequência angular da direção final da roda traseira sθRR_Final, obtido pela multiplicação do ângulo da direção final da roda traseira θRR_Final pelo termo de resposta a frequência S2 representado pela Eq.(11) abaixo (etapa S406). O torque de correção da força axial da roda traseira Tlk5 é um torque para cancelar o torque de reação da direção correspondente ao torque de autoalinhamento, gerado em torno de um eixo do pino mestre das rodas traseiras (este torque é um exemplo do "terceiro torque de reação da direção"). S2=(c1s + c0)/(b2s2 + b1s + b0) ...(11)

[00182] Na Eq.(11) acima, "s" é um operando Laplace e c1, c0, b2, b1 e b0 são coeficientes.

[00183] A relação estacionária entre o torque de correção da força axial da roda traseira Tlk5 e o ângulo da direção final da roda dianteira θRR_Final será explicada aqui com referência à figura 16.Aqui, a figura 16 ilustra a relação estacionária entre o torque de correção da força axial da roda traseira Tlk5 e o ângulo da direção final da roda dianteira θRR_Final.

[00184] Na figura 16, o torque de correção da força axial da roda traseira Tlk5 é plotado contra a ordenada e a velocidade de ângulo da direção final da roda dianteira θRR_Final é plotada contra a abscissa. Como mostrado na figura, o torque de correção da força axial da roda traseira Tlk5 possui uma característica simétrica de ponto, com relação ao ponto original, durante o giro direito e giro esquerdo e o seu valor absoluto aumenta linearmente com o aumento em θRR_Final’, com a exceção de uma região sem sensitividade próxima de θRR_Final = 0 e uma região de saturação.

[00185] Ainda, o torque de correção da força axial da roda traseira Tlk5 é provido com uma característica para a velocidade de veículo V de tal modo que, a inclinação relativa ao aumento em valor absoluto é maior no lado da velocidade de veículo alta (ver uma linha descontí- nua)do que no lado da velocidade de veículo baixa ( ver uma linha sólida).

[00186] Então, a ECU 100 calcula um torque de manter faixa Tlk pela Eq.(12)abaixo (etapa S407). Tlk = Tlk1 +Tlk2+Tlk3+Tlk4+Tlk5 ....(12)

[00187] Como claramente segue da Eq.(12) acima, o torque de manter faixa Tlk é uma soma do valor total dos torque (Tlk, Tlk2 e Tlk3) que cancelam os torques de reação da direção causados pelas propriedades físicas (resistência à inércia, resistência viscosa e resistência à fricção) do dispositivo de direção e atuador de EPS 400 e os torques (Tlk4 e Tlk5) que cancelam os torques de reação da direção causados pela força axial das rodas dirigidas. Quando o torque de manter faixa Tlk tem sido calculado, o procedimento do cálculo do torque de manter faixa termina.

[00188] Retornando à figura 9, quando o torque de manter faixa Tlk tem sido calculado, a ECU 100 calcula um pseudotorque de reação da direção Tvtl (etapa S304).O pseudo torque de reação da direção TvtI é um torque para comunicar a característica desejada à sensação da direção do volante 11 e calculado pela Eq.(13) abaixo. Tvtl = Tvtl1 + Tvtl2 ... (13)

[00189] Na Eq. (13) acima, Tvtl1 é um termo característico do pseudotorque de reação da direção, que é ajustado na base do ângulo de entrada do condutor θcondutor e a velocidade do veículo V, e Tvtl2 é um termo característico do pseudotorque de reação da direção que é ajustado na base da velocidade de ângulo de entrada do condutor θcon- dutor e a velocidade do veículo V.

[00190] Aqui, o termo característico do pseudotorque de reação da direção Tvtl1 será explicado com referência à figura 17.A figura 17 mostra a relação entre o ângulo de entrada de condutor θcondutor e o termo característico de pseudotorque de reação da direção Tvtl1.

[00191] Na figura 17, o termo característico do pseudotorque de reação da direção Tvtl15 é plotado contra a ordenada e o ângulo de entrada do condutor θcondutor é plotado contra a abscissa. Como mostrado na figura, o termo característico do pseudotorque de reação da direção Tvtl1 possui uma característica simétrica de ponto, com relação ao ponto original, durante o giro direito e giro esquerdo e o seu valor absoluto aumenta linearmente com o aumento em θcondutor, com a exceção de uma região sem sensitividade próxima de θcondutor = 0 e umaregião de saturação.

[00192] Ainda, o termo característico de pseudo torque de reação da direção Tvtl1 é provido com uma característica para a velocidade de veículo V, de tal modo que, a inclinação relativa ao aumento em valor absoluto é maior no lado da velocidade de veículo alta (ver uma linha descontínua)do que no lado da velocidade de veículo baixa ( ver uma linha sólida).

[00193] Aqui, o termo característico do pseudotorque de reação da direção Tvtl2 será explicado com referência à figura 18.A figura 18 mostra a relação entre o ângulo de entrada de condutor θcondutor e o termo característico de pseudotorque de reação da direção Tvtl2.

[00194] Na figura 18, o termo característico do pseudotorque de reação da direção Tvtl12 é plotado contra a ordenada e o ângulo de entrada do condutor θcondutor é plotado contra a abscissa. Como mostrado na figura, o termo característico do pseudotorque de reação da direção Tvtl2 possui uma característica simétrica de ponto, com relação ao ponto original, durante o giro direito e giro esquerdo e o seu valor absoluto aumenta linearmente com o aumento em θcondutor, com a exceção de uma região sem sensitividade próxima de θcondutor = 0 e uma região de saturação.

[00195] Ainda, o termo característico é provido com uma característica para a velocidade de veículo V, de tal modo que, a inclinação relativa ao aumento em valor absoluto é maior no lado da velocidade de veículo alta (ver uma linha descontínua)do que no lado da velocidade de veículo baixa ( ver uma linha sólida).

[00196] Retornando à figura 9, quando o termo característico de pseudotorque de reação da direção Tvtl1 tem sido calculado, a ECU 100 calcula um torque alvo final de EPS Ttg pela Eq.(14) abaixo. O torque alvo final de EPS Ttg é um valor alvo do torque de EPS Teps que deverá ser finalmente alimentado do atuador de EPS 400. Ttg = TBASE + Tlk + Tvt1... (14)

[00197] Quando o torque alvo final de EPS Ttg tem sido calculado, a ECU 100 controla por excitação o atuador de EPS 400, de modo que, o torque de EPS Teps torna-se o torque de alvo final de EPS Ttg ( etapa S306). Quando o atuador de EPS 400 em sido controlado por excitação, o processamento é retornado para a etapa S301 e as séries de operações de processamento são repetidas. O controle de EPS é realizado na maneira acima descrita.

[00198] Como descrito acima, na concretização, o veículo 10 pode ser vantajosamente mantido dentro da faixa alvo dentro do período de execução do modo de LKA com base no controle de LKA e também no controle de ângulo da direção da roda dianteira-traseira e controle de EPS associado com o controle de LKA.

[00199] Neste caso, o ângulo alvo de correção de LKA θLK, que é um ângulo de rotação relativo do eixo de direção inferior 13 girado pelo atuador de VGRS 200, é menor, por uma quantidade correspondente ao ganho de ajuste K, do que o ângulo de direção alvo da roda dianteira θLKA_FR para LKA correspondente ao ângulo de direção da roda dianteira ( na concretização, o ângulo de rotação do eixo de direção inferior 13) necessário para manter o veículo dentro da faixa alvo, porém a variação do ângulo da direção restante é provida pelo torque de manter faixa Tlk, alimentado do atuador de EPS 400.

[00200] Assim, o processo para calcular torque de correção da inércia Tlk1;o torque de correção de viscoso Tlk2; torque de correção de fricção Tlk3 e torque de correção da força axial da roda dianteira Tlk4 no processamento do cálculo do torque de manter a faixa, é realizado usando o ângulo da direção alvo de roda dianteira θLKA_FR para LKA como um ângulo de entrada,e estes torques associam-se com o torque de reação da direção no caso em que a variação do ângulo de direção das rodas dianteiras tem ocorrido que corresponde ao ângulo da dire- ção alvo da roda dianteira θLKA_FR para LKA. Portanto, o torque de manter a faixa Tlk assume uma forma tal como de girar o eixo de direção superior 12 correspondentemente à variação de ângulo de direção que não é coberta pela rotação relativa do eixo de direção inferior 13. Como resultado, o controle automático de ângulo de direção correspondente ao ângulo de direção da referência θMA_ref é realizado.

[00201] O ângulo de direção de referência θMA ref é um ângulo de direção ótimo (ângulo de direção que não provoca o desconforto do condutor) correspondente a faixa alvo e especificado pelo ganho de ajuste K. Assim, de acordo com a concretização, o veículo 10 pode ser vantajosamente mantido dentro da faixa alvo, enquanto realizando o ângulo de direção ótimo, pela cooperação do atuador de VGRS 200 e o atuador de EPS 400. Quando ganho de ajuste K é 1, toda a variação do ângulo de direção das rodas dianteiras que é requerida para manter o veículo dentro da faixa alvo é provida pela rotação relativa do eixo de direção inferior 13. Em qualquer caso, isto é um exemplo de operação da primeira unidade de controle, de acordo com a concretização da invenção, que "controla o dispositivo de variação da razão de transmissão da direção, de modo que, a quantidade de estado do veículo torna-se a quantidade de estado alvo presente".

[00202] Quando o ângulo de entrada, relativo a processamento do cálculo de torque de manter faixa, é apenas o ângulo da direção alvo de roda dianteira θLKA_FR para LKA e o ângulo de direção alvo de roda θLKA_RR para LKA isto é, quando o torque de manter faixa Tlk é um torque que cancela apenas o torque de reação da direção gerado pela direção automática, o torque de manter faixa Tlk interfere com a operação de ultrapassagem do condutor (isto é, a entrada de direção do condutor).

[00203] Assim, uma vez que o efeito produzido pela variação do ângulo de direção das rodas dianteira e traseira, gerado pela operação de ultrapassagem no torque de reação de direção não é levado em conta, a sensação de dirigir é degradada, uma vez que, a direção torna-se excessivamente pesada, a direção torna-se excessivamente leve ou a carga de direção muda excessivamente, independente de se a operação de ultrapassagem é acompanhada por uma constante velocidade angular de entrada de condutor ou torque de entrada do condutor. Este efeito torna-se particularmente significativo com relação ao torque de correção de fricção TLK3 que é comutado entre dois valores correspondentemente na direção de guiar (correspondentemente ao sinal positivo/negativo da velocidade angular de direção).

[00204] Para resolver este problema, na concretização, o ângulo de entrada do condutor θcondutor correspondente ao ângulo de direção gerado pela operação de ultrapassagem e ao ângulo alvo normal de VGRS θVG, que é a quantidade de rotação relativa do eixo de direção inferior 13 correspondente ao ângulo de entrada de condutor, são adicionados ao ângulo de entrada relativo ao processamento de cálculo de torque de manter faixa. A soma total destes ângulos, e assim, uma quantidade de variação do ângulo de rotação do eixo de direção inferior 13, gerado pela operação de ultrapassagem, isto é, a quantidade de variação do ângulo de direção da roda dianteira. Ainda, com relação à roda traseira, o ângulo alvo final de ARS θARS é adicionado como um ângulo de entrada e a quantidade de variação do ângulo da direção da roda traseira, que ocorre na operação de ultrapassagem, é também refletida nos cálculos do torque de manter faixa.

[00205] Como resultado, o torque de manter faixa TLK torna-se um torque que responde pela variação do ângulo de direção, que ocorre na operação de ultrapassagem realizada pelo condutor, e pela variação do ângulo de direção, que ocorre na direção automática, interferência com a operação de ultrapassagem é evitada e a degradação na sensação de dirigir é vantajosamente restringida.

[00206] Entrementes, o torque de reação da direção, na operação de ultrapassagem, é grandemente reduzido e teoricamente tornado igual ou substancialmente igual a zero pelo torque de manter faixa Tlk que torna possível obter um efeito praticamente útil inerente à aplicação. Assim, a carga de direção que acompanha a operação de ultrapassagem pode ser suficientemente reduzida, e a sensação de dirigir pode ser desagradável.

[00207] Consequentemente, na concretização, a sensação de dirigir adequada é mantida pela adição do pseudotorque de reação de direção Tvt1 ao torque alvo final de EPS Ttg. Portanto, a ocorrência de sensação desconfortável na operação de ultrapassagem pode ser seguramente prevenida pelo ajuste do pseudotorque de reação de direção Tvt1 de modo a obter a sensação de dirigir que será apropriada para o condutor na base de dados de experiência, empírica ou teórica ou dados obtidos pela simulação.

[00208] Na concretização, este pseudotorque de reação de direção Tvt1 é determinado pelo termo característico de pseudotorque de reação de direção Tvtl1 e termo característico de pseudotorque de reação de direção Tvtl2, porém, tal configuração não está limitando e uma função de transmissão especificando várias respostas de freqüência pode ser também usada.Quando uma abordagem mais simples for seguida, o pseudotorque de reação de direção Tvt1 pode ser um valor fixado.

[00209] O veículo, de acordo com a concretização, é configurado para possibilitar a direção de uma roda dianteira e traseira, porém isto é meramente um exemplo da configuração que pode ser usado no veículo de acordo com a invenção. Por exemplo, o veículo, de acordo com a invenção, pode ter uma configuração em que a função de variação do ângulo de direção da roda traseira, primariamente implementada pelo atuador de ARS 600, é removida do veículo 10, ou uma confi- guração em que a função de variação do ângulo de direção da roda dianteira, primariamente implementada pelo atuador de VGRS 200, é removida. Neste caso, o efeito acima descrito pode ser obtido por mudar apropriadamente as operações de controle acima mencionadas de acordo com a configuração do veículo.

[00210] A invenção não está limitada à concretização acima descrita e pode ser mudada conforme apropriada sem se distanciar da essência ou conceito da invenção, e é definida pelas reivindicações e pela descrição detalhada total da invenção e um dispositivo de controle para um veículo que incorpora tais mudanças está também incluído no escopo técnico da invenção.

[00211] A invenção pode ser usada, por exemplo, em um veículo tendo uma função de manter a faixa alvo.

Claims

1.Dispositivo de controle que controla um veículo, provido com um dispositivo de alimentação de torque de direção que alimenta um torque de direção a um dispositivo de direção acoplado a uma roda dirigida e um dispositivo de variação da razão de transmissão de direção, que muda uma razão de transmissão de direção, o dispositivo de controle caracterizado pelo fato de compreender: uma unidade de ajuste que ajusta uma quantidade de estado alvo para manter o veículo (10) em uma faixa alvo; uma primeira unidade de controle que controla o dispositivo de variação da razão de transmissão de direção, de modo que uma quantidade de estado do veículo (10) torna-se a quantidade de estado alvo de ajuste; uma segunda unidade de controle, que controla o dispositivo de alimentação de torque de direção, de modo que um torque de restrição à reação de direção que restringe um torque de reação de direção, gerado no dispositivo de direção, é alimentado com o dispositivo de direção como torque de direção, quando o veículo (10) é mantido dentro da faixa alvo; e uma unidade de correção que corrige o torque de restrição à reação de direção na base de um input de direção, quando o input de direção a partir de um condutor do veículo (10) é produzido.

2.Dispositivo de controle, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de correção corrige o torque de restrição à reação de direção com base em um sentido da direção relativo ao input de direção.

3.Dispositivo de controle, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o input de direção é um torque de input proveniente do condutor e a unidade de correção corrige o torque de restrição à reação de direção com base no torque de input.

4.Dispositivo de controle, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o input de direção é um ângulo de input do condutor e a unidade de correção corrige o torque de restrição à reação de direção com base no ângulo de input.

5.Dispositivo de controle, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que ainda compreende uma terceira unidade de controle que controla o dispositivo de alimentação de torque de direção, de modo que o predeterminado pseudotorque de reação de direção correspondente ao input de direção seja alimentado como torque de direção.

6.Dispositivo de controle, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a segunda unidade de controle alimenta o torque de restrição à reação de direção, de modo a restringir pelo menos um torque de reação dentre um primeiro torque de reação de direção, causado pelas características físicas do dispositivo de direção; um segundo torque de reação de direção causado pelas características físicas do dispositivo de alimentação de torque de direção; e um terceiro torque de reação de direção, causado por uma força axial da roda dirigida.

7.Dispositivo de controle, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a segunda unidade de controle alimenta o torque de restrição à reação de direção de modo a restringir pelo menos um dentre o torque de reação de direção causado pela resistência à fricção do dispositivo de direção e torque de reação de direção causado pela resistência à fricção do dispositivo de alimentação do torque de direção.

8.Método de controle para um veículo, provido com um dispositivo de alimentação de torque de direção que alimenta um torque de direção a um dispositivo de direção acoplado a uma roda diri- gida e um dispositivo de variação da razão de transmissão de direção, que muda uma razão de transmissão de direção, o método de controle caracterizado pelo fato de compreender: ajuste de uma quantidade de estado alvo por manter o veículo (10) em uma faixa alvo; controle do dispositivo de variação da razão de transmissão de direção, de modo que uma quantidade de estado do veículo (10) torne-se a quantidade de estado alvo de ajuste; controle do dispositivo de alimentação de torque de direção, de modo que um torque de restrição à reação de direção que restringe um torque de reação de direção gerado no dispositivo de direção seja alimentado com o dispositivo de direção como torque de direção quando o veículo (10) é mantido dentro da faixa alvo, ecorreção do torque de restrição à reação de direção com base em um input de direção quando o input de direção de um condutor do veículo (10) é produzido.