CN101772448B - 车辆转向控制装置和方法 - Google Patents

Abstract

在自动转轮控制时，转向控制器使用根据自动转轮时的目标转轮角所设置的转向角作为反力为0时的转向角，并且根据反力为0时的转向角与实际转向角之间的偏差来控制转向反力。

Description

车辆转向控制装置和方法

技术领域

本发明涉及具有自动转轮控制功能的车辆转向控制装置。 

背景技术

在现有技术的车辆转向控制装置中，当进行例如车道保持控制的、用于与方向盘的操作无关地自动控制转向车轮的转轮角的自动转轮控制时，根据转向车轮的转轮角来设置转向角(例如，参见以下专利文献1)。由此，避免了转向角和车辆运行状况之间的不一致，从而抑制给驾驶员带来的不舒适感觉。 

专利文献1：日本特开2006-264374 

发明内容

然而，在上述现有技术中，方向盘总是接收所生成的路面反力。同时，为了维持根据转向车轮的转轮角所设置的转向角，方向盘总是接收用于平衡该路面反力的转矩。因此，例如，当驾驶员在自动转轮控制期间进行校正转向操作等的微小转向操作(操纵)时，驾驶员需要施加大的力，这使得该驾驶员感觉到方向盘受约束。现有技术中已经存在这种问题。 

通过关注上述问题，本发明的目的在于提供被设计成能够防止驾驶员在自动转轮控制期间感觉到对方向盘的约束的车辆转向控制装置和方法。 

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，在正常控制时，通过将车辆直线行驶时转向角的值定义为转向反力等于0时转向角的值，来控制要施加至方向盘的转向反力；以及在自动转轮控制时，通过将根据自动转轮的目标转轮角所设置的转 向角的值定义为转向反力等于0时转向角的值，来控制转向反力。 

根据本发明的一个方面，提供一种车辆转向控制装置，其中，方向盘与用于使转向车轮转动的转轮机构机械分离；所述车辆转向控制装置被配置为进行正常控制，所述正常控制用于基于根据方向盘的转向角所设置的第一目标转轮角来控制转向车轮的转轮角；所述车辆转向控制装置被配置为进行自动转轮控制，所述自动转轮控制用于基于根据车辆的行驶状态所设置的第二目标转轮角来控制转向车轮的转轮角；以及其中，所述车辆转向控制装置包括反力控制部，所述反力控制部被配置为：在所述正常控制时，通过将车辆直线行驶时的转向角定义为转向反力等于0时的转向角，来控制要施加至方向盘的转向反力，以及在所述自动转轮控制时，通过将根据所述第二目标转轮角所设置的转向角定义为转向反力等于0时的转向角，来控制转向反力。 

根据本发明的另一方面，提供一种车辆转向控制方法，包括：进行正常控制，所述正常控制用于基于根据方向盘的转向角所设置的第一目标转轮角来控制转向车轮的转轮角，其中，方向盘与用于使转向车轮转动的转轮机构机械分离；进行自动转轮控制，所述自动转轮控制用于基于根据车辆的行驶状态所设置的第二目标转轮角来控制转向车轮的转轮角；在所述正常控制时，通过将车辆直线行驶时的转向角定义为转向反力等于0时的转向角，来控制要施加至方向盘的转向反力，以及在所述自动转轮控制时，通过将根据所述第二目标转轮角所设置的转向角定义为转向反力等于0时的转向角，来控制转向反力。 

附图说明

图1是应用了根据本发明第一实施例的车辆转向控制装置的线控转向(steer-by-wire)系统的示意结构图。 

图2A是针对车道保持控制时的横向位置的增益映射。 

图2B是针对车道保持控制时的横摆角的增益映射。 

图2C是针对车道保持控制时的曲率的增益映射。 

图3是第一实施例中的转向控制器10的控制框图。 

图4是针对第一实施例中与目标偏差角相应的目标转轮角相加量的设置映射。 

图5是第一实施例中的转轮反力校正部10f的框图。 

图6是针对第一实施例中的增益K0的设置映射。 

图7是针对第一实施例中的增益K1的设置映射。 

图8是示出第一实施例中在从自动转轮控制切换至正常控制时校正转轮反力的方法的说明图。 

图9A是针对第一实施例中用于转向反力控制的增益d的设置映射。 

图9B是针对第一实施例中用于转向反力控制的增益e的设置映射。 

图10是在自动转轮控制时在使目标偏差角随时间的经过而增大的情况下的目标转轮角相加量、转向反力、转向角、实际转轮角、实际转轮反力以及校正后的转轮反力的时间图。 

图11是第二实施例中的转向控制器10的控制框图。 

图12是针对第二实施例中的增益S的设置映射。 

图13是第二实施例中的偏置角计算部10g的控制框图。 

图14是第三实施例中的转向控制器10的控制框图。 

图15是第四实施例中的转向控制器10的控制框图。 

图16是第四实施例中的偏置角计算部10h的控制框图。 

具体实施方式

以下将基于各实施例来解释用于执行本发明的最佳模式。 

第一实施例

首先，将解释结构。 

图1是应用了根据本发明第一实施例的车辆转向控制装置的线控转向系统的示意结构图。即，第一实施例中的车辆转向控制装置是所谓的线控转向(SBW)系统，在该线控转向系统中，方向盘1从用于使前车轮(转向车轮)2、2转动的转轮机构3机械分离或脱离。 

支撑方向盘1的柱轴4设置有反力马达(反力机构)5和转向角传感器6。反力马达5用于向方向盘1施加转向反力。转向角传感器6用于检测作为转向角的柱轴4的旋转角，其中该转向角是方向盘1相对于直线行驶状态的旋转角。转轮机构3配置有转轮马达7和转轮角传感器9。转轮马达7用于将用于使前车轮(转向车轮)2、2转动的转轮转矩施加至转轮机构3。转轮角传感器9用于检测作为转轮角的小齿轮轴8的旋转角，其中该转轮角是前车轮2、2相对于直线行驶状态的旋转角。小齿轮轴8通过齿条16与前车轮2、2机械相连接。小齿轮轴8的旋转使齿条16沿其轴方向移动，从而使前车轮2、2转动。因此，可以通过感测小齿轮轴8的旋转角来检测转轮角。 

由转向控制器(反力控制部或部件)10来控制反力马达5和转轮马达7。转向控制器10接收从转向角传感器6得出的转向角和从转轮角传感器9得出的转轮角。另外，转向控制器10接收从齿条轴力传感器(转轮反力检测部或部件)11得出的转轮反力、 从车辆速度传感器12得出的车辆速度(车体速度)、从横摆率传感器13得出的横摆率、从摄像机14得出的拍摄图像以及从自动转轮控制开关15(在下文称为SW)得出的自动转轮控制选择信号。齿条轴力传感器11用于检测从前车轮2、2沿齿条16的轴方向所输入的力。 

自动转轮控制开关15是用于通过驾驶员(即，方向盘操作员)的开/关(on/off)操作来选择车道保持控制的自动转轮控制的开关。在正从自动转轮控制开关15输出关信号时，转向控制器10执行正常控制。该正常控制表示一般的SBW控制。即，在该正常控制时，根据方向盘1的转向角和车辆速度来设置目标转轮角(第一目标转轮角)，然后通过驱动转轮马达7使前车轮2、2转动以获得所设置的第一目标转轮角。同时，通过利用与由齿条轴力传感器11检测到的转轮反力(路面反力)相对应的转矩来驱动反力马达5，将转向反力施加至方向盘1。 

通过基于转向齿轮比(转向角相对于转轮角的比)的转向角和转轮角之间的关系来设置第一目标转轮角。该转向齿轮比根据车辆速度而变化。例如，通过在低车速区域中减小转向齿轮比(即，通过相对于转轮角减小转向角)来提高车辆的转弯性能，并且通过在高车速区域中增大转向齿轮比(即，通过增大转向角相对于转轮角的比)来提高行驶稳定性。此外，由于与转轮角相应的转轮反力在直线行驶时取其最小值，因此通过将直线行驶时给定的转向角定义为(转向反力的)最小反力位置，来设置转向反力。该转向反力具有随着转轮反力变大而变大的特性。 

另一方面，当正从自动转轮控制开关15输出开信号时，转向控制器10执行自动转轮控制，直到满足预定解除(取消)条件为止。该自动转轮控制自动使前车轮2、2转动，而与驾驶员对方向盘1的操作无关。根据本发明，该自动转轮控制表示车道保 持控制等的用于根据情形自动使前车轮2、2转动的控制。在车道保持控制时，由摄像机14识别出位于车辆前方的车道标记(车道记号)，并且设置前车轮2、2的目标转轮角(第二目标转轮角)以使本车辆维持在车道内。由此，通过驱动转轮马达7使前车轮2、2自动转动，从而使前车轮2、2的转轮角达到所设置的目标转轮角。在以下解释中，将上述正常控制时的目标转轮角描述为“第一目标转轮角”，并将上述自动转轮控制时的目标转轮角描述为“第二目标转轮角”。此外，将正常控制和自动转轮控制时的这些目标转轮角统称为“目标转轮角”。 

在第一实施例中，通过将目标偏差角与根据转向角和车辆速度所设置的第一目标转轮角相加，来计算自动转轮控制时的第二目标转轮角。换言之，该目标偏差角是自动转轮控制的第二目标转轮角与根据转向角和车辆速度所确定的第一目标转轮角之间的差。 

例如，在第一实施例的车道保持控制时，基于以下公式来计算目标偏差角。 

目标偏差角＝A×(相对于车道的横向位置)+B×(相对于车道的横摆角)+C×(车道的曲率) 

其中，A、B和C是增益，并且根据图2A～2C所示的增益映射计算出这些增益。 

即，在车道保持控制时，针对相对于车道的横向位置、相对于车道的横摆角和车道的曲率设置了3个增益，使得调整相对于车道的跟随程度。可以基于由摄像机14拍摄到的图像来检测这些相对于车道的横向位置、相对于车道的横摆角和车道的曲率。 

作为自动转轮控制的解除条件，可以列举驾驶员的转向介入、驾驶员的制动操作等。该转向介入表示车道改变的情况或 障碍物躲避操作的情况等的、可以从转向角传感器6获得的实际转向角与根据第二目标转轮角所设置的转向角的值相差较大的情况。即，在校正转向操作等的具有允许维持车辆的直线行驶状态或转弯状态的程度的微小转向操作的情况下(即，在维持车辆的转向状态时所进行的微小转向操作的情况下)，不解除或停止自动转轮控制。此外，第二目标转轮角和“根据第二目标转轮角所设置的转向角”之间的关系与正常控制时通过转向齿轮比所确定的转向角和转轮角之间的关系相同。因此，可以通过将第二目标转轮角乘以转向齿轮比来计算“根据第二目标转轮角所设置的转向角”。 

图3是第一实施例中的转向控制器10的控制框图。如图3所示，转向控制器10包括转轮角计算部10a、角度伺服计算部10b、转向反力计算部10c、自动转轮计算部10d、目标偏差角校正部10e和转轮反力校正部10f。 

在执行自动转轮控制开关15为开的自动转轮控制时，自动转轮计算部10d计算目标偏差角。如上所述，该目标偏差角是自动转轮控制的第二目标转轮角与根据转向角和车辆速度所得出的第一目标转轮角之间的差。将计算出的目标偏差角分别输出至转向反力计算部10c、目标偏差角校正部10e和转轮反力校正部10f。此外，在自动转轮控制开关15为关的正常控制时，该自动转轮计算部10d不输出目标偏差角(即，输出值0)。 

目标偏差角校正部10e输出与从自动转轮计算部10d接收到的目标偏差角相对应的目标转轮角相加量。将所输出的该目标转轮角相加量与从转轮角计算部10a输出的目标转轮角相加。如图4所示，当目标偏差角的绝对值小于或等于预定值|α|时，目标转轮角相加量与该目标偏差角的绝对值成比例。当目标偏差角的绝对值大于预定值|α|时，目标转轮角相加量取恒定值(两个恒 定值)。此外，当目标偏差角等于0时，即当正在执行自动转轮控制开关15为关的正常控制时，将值0作为目标转轮角相加量而输出。 

在第一实施例中，将从驾驶员看的右转向或转轮方向定义为正(+)方向，并将从驾驶员看的左转向或转轮方向定义为负(-)方向。 

转轮角计算部10a根据转向角和车辆速度设置车辆的目标横摆率，并且计算能够实现所设置的该目标横摆率的前车轮2、2的第一目标转轮角。将通过将从目标偏差角校正部10e输出的目标转轮角相加量与由转轮角计算部10a计算出的第一目标转轮角相加所获得的第二目标转轮角输入至角度伺服计算部10b。角度伺服计算部10b计算用于使实际转轮角达到第二目标转轮角的转轮命令电流，使得通过伺服控制来控制转轮马达7。如上所述，在自动转轮控制开关15为关的正常控制时，从目标偏差角校正部10e输出的目标转轮角相加量等于0。因此，在正常控制时，第一目标转轮角的值等于从第一目标转轮角和目标转轮角相加量的和所得的第二目标转轮角的值。 

将由齿条轴力传感器11检测到的转轮反力输入至转轮反力校正部10f。当正在执行自动转轮控制开关15为开的自动转轮控制时，转轮反力校正部10f将校正后的转轮反力输出至转向反力计算部10c。通过对由齿条轴力传感器11检测到的转轮反力进行校正以从由齿条轴力传感器11检测到的转轮反力中仅去除(消除)稳定状态转轮反力(分量)，来获得该校正后的转轮反力。另一方面，当正在执行自动转轮控制开关15为关的正常控制时，转轮反力校正部10f将由齿条轴力传感器11检测到的转轮反力照原样输出至转向反力计算部10c。以下是对转轮反力校正部10f中的这些处理的详细解释。 

图5是第一实施例中的转轮反力校正部10f的框图。转轮反力校正部10f包括减法器(差计算器)16a、乘法器16b、积分器16c和减法器16d。 

减法器16a将检测到的转轮反力与从积分器16c输出的转轮反力校正值之间的差输出至乘法器16b。 

乘法器16b将通过将该差乘以积分增益K所获得的值输出至积分器16c。积分增益K满足以下公式。 

K＝K0×K1(0～1) 

其中，K0和K1表示增益。 

乘法器16b在积分增益K等于0(K＝0)时维持积分值，并且随着积分增益K接近1而增大积分速率(积分速度)。 

此外，如图6所示，增益K0在目标偏差角等于0时等于0，并且随着目标偏差角的绝对值变大而变大。如图7所示，增益K1在目标偏差角的变化量等于0时等于0，并且随着目标偏差角的变化量的绝对值变大而变大。因此，由于在正常控制时目标偏差角等于0，因此在正常控制时积分增益K取0(K＝0)。 

积分器16c将通过对乘法器16b的输出进行积分所获得的转轮反力校正值输出至减法器16a和减法器16d。 

减法器16d将检测到的转轮反力与转轮反力校正值之间的差输出至转向反力计算部10c。 

如从以上可以理解，在正常控制时，由于增益K等于0(K＝0)，因此转轮反力校正值等于0。因此，在正常控制时，转轮反力校正部10f不对从齿条轴力传感器11输入的反力进行校正，而是将该反力照原样输出至转向反力计算部10c。 

另一方面，在自动转轮控制时，由于基于目标偏差角来设置增益K，因此根据增益K来计算转轮反力校正值。由此，转轮反力校正部10f对转轮反力进行校正以使该转轮反力接近0，并 将校正后的转轮反力输出至转向反力计算部10c。即，如果所输入的转轮反力处于稳定状态，则转轮反力校正部10f将校正后的转轮反力输出至转向反力计算部10c。换言之，从所输入的转轮反力中去除自校准转矩等的由于转轮角所引起的稳定反力；并由此仅将由于路面的粗糙(凹凸)等所引起的瞬时反力作为校正后的转轮反力输出至转向反力计算部10c。 

当自动转轮控制开关从开变为关时(在从自动转轮控制转变为正常控制时)，转轮反力校正部10f使转轮反力校正值逐渐变为0。例如，这可以通过如图8所示为积分器16c的内部设置用于逐渐减小从积分器16c输出的转轮反力校正值的功能块来实现。由此，当解除自动转轮控制时，可以利用不给驾驶员带来不舒适感觉的时间段“a”使转轮反力校正值逐渐变为等于0。 

转向反力计算部10c根据从转轮反力校正部10f接收到的转轮反力、车辆速度和目标偏差角，计算目标转向反力。然后，转向反力计算部10c计算可以获得目标转向反力的反力马达5用的转向反力命令电流，并通过使用该转向反力命令电流来驱动反力马达5。将目标转向反力设置为随着从转轮反力校正部10f输入的转轮反力变大或者随着车辆速度变高而变大。 

此外，当从自动转轮计算部10d输入的目标偏差角的绝对值大于预定值|α|时，转向反力计算部10c基于该目标偏差角的绝对值来施加转向反力。在稳定状态下，第一目标转轮角和实际转向角之间的关系对应于转向齿轮比的现有(当前)值。因此，基于目标偏差角的绝对值来施加转向反力的结构等同于根据实际转向角与依赖于第二目标转轮角所设置的转向角的值之间的差来施加转向反力的结构。由此，可以旋转方向盘1直到依赖于第二目标转轮角所设置的转向角为止(即，直到通过将第二目标转轮角乘以转向齿轮比所确定的转向角的值为止)。 

注意，“旋转方向盘1直到所设置的转向角为止”表示在驾驶员未抓住方向盘1的情况下施加使方向盘1旋转直到(满足)所设置的转向角的值为止的水平的转向反力的处理。在下文，将该处理简单表示为“旋转方向盘1”。 

另一方面，当目标偏差角的绝对值低于或等于预定值|α|时，迫使基于目标偏差角的绝对值的转向反力等于0。即，使与实际转向角与依赖于目标转轮角所设置的转向角之间的差相应的转向反力为0。预定的α是即使不旋转方向盘1而使前车轮2、2转动、也能够抑制车辆运行状况的变化从而不给驾驶员带来不舒适感觉的目标偏差角的值(例如，转轮角约0.3°)。 

在第一实施例中，例如通过使用以下公式，相对于实际转向角与依赖于第二目标转轮角所设置的转向角之间的偏差(差)Δθ来设置作为微分项和稳态项的和的目标转向反力。 

公式1

其中，d和e表示增益，并且d/dt表示微分系数。 

参考图9A和9B所示的映射来计算增益d和e。如图9A和9B所示，将增益d和e设置为随着车辆速度变高而变大。在公式1中，由于转向反力是沿与转向方向相反的方向作用的力，因此该转向反力具有负号。 

接着，将解释第一实施例中的操作。 

通常，在方向盘从用于使前车轮转动的转轮结构机械分离的所谓的SBW系统中进行车道保持控制等的自动转轮控制的情况下，可以采用以下作为将目标偏差角反映至(适应于)前车轮2、2的转轮角的方法。 

1.将与目标偏差角相应的转向反力命令电流施加至反力马 达，使得方向盘旋转以将其转向角改变与目标偏差角相对应的角度。由此，将目标偏差角反映至转轮马达的目标转轮角。 

2.在不旋转方向盘的情况下，将目标偏差角与转轮马达的目标转轮角直接相加。 

在将与目标偏差角相应的转向反力命令电流施加至反力马达的情况下，通过自动旋转方向盘来将目标偏差角反映至目标转轮角，以使前车轮转动。因此，由于所施加的转向反力命令电流因而没有传递从路面得到的转轮反力。这给驾驶员带来不舒适的感觉。 

另一方面，在将自动转轮控制的目标偏差角与目标转轮角直接相加的情况下，仅前车轮自动转动，而方向盘没有旋转。因此，驾驶员需要仅根据车辆运行状况来识别车辆的转弯状态。当在该状态下出现大的车辆运行状况变化时，驾驶员产生由于转向角和车辆运行状况之间的分歧所引起的不舒适的感觉。 

与此形成对比，在第一实施例中，在自动转轮控制时，当目标偏差角的绝对值低于或等于不会给驾驶员带来不舒适感觉的值|α|时，在不旋转方向盘1的情况下，根据目标偏差角仅转动前车轮2、2。此外，在第一实施例中，在自动转轮控制时，当目标偏差角的绝对值大于值|α|时，旋转方向盘1以实现根据目标转轮角所设置的转向角。 

即，当在方向盘1未旋转的情况下出现车辆运行状况的变化时，在防止驾驶员的不舒适感觉的范围内抑制转向角相对于前车轮2、2的实际转轮角的偏差。因此，可以防止出现由于转向角和车辆运行状况之间的不一致(不匹配)所引起的不舒适感觉。 

此外，在本实施例中的自动转轮控制时，在目标偏差角的绝对值低于或等于值|α|的情况下，不向方向盘1施加反力，并且 在目标偏差角的绝对值大于值|α|的情况下，仅将值依赖于目标偏差角的反力施加至方向盘1。即，在自动转轮控制时，仅将以下两个分量施加至方向盘1：基于与现在(当前)转轮角相对应的转向角和与目标转轮角相对应的转向角之间的差的转向反力的分量，以及与由齿条轴力传感器11检测到的转轮反力中由于路面的粗糙等所引起的瞬时转轮反力相对应的转向反力的分量。因此，没有将与转轮反力中由于转轮角所引起的自校准转矩等相对应的转向反力(的分量)施加至方向盘1，使得可以防止驾驶员感觉到对方向盘1的约束。 

图10是在自动转轮控制时在使目标偏差角随时间的经过而变大的情况下的目标转轮角相加量、转向反力、转向角、实际转轮角、实际转轮反力和校正后的转轮反力的时间图。 

在时间点t0和时间点t1之间的区域中，自动转轮控制的目标偏差角的绝对值低于或等于值|α|。因此，将与目标偏差角成比例的目标转轮角相加量与目标转轮角相加，使得前车轮2、2的实际转轮角随目标偏差角的增大而变大。 

此时，尽管由齿条轴力传感器11检测到的转轮反力与实际转轮角的增大成比例地变大，但转轮反力校正部10f从检测到的转轮反力中减去作为转轮反力校正值的由于自校准转矩等所引起的稳定转向反力。此外，此时，使根据自动转轮控制时的目标转轮角所设置的转向反力等于0。因此，没有生成转向反力。尽管产生了转向角和车辆运行状况之间的不匹配(不一致)，但由于目标偏差角的绝对值低于或等于值|α|，因此驾驶员没有不舒适的感觉。 

在时间点t1，目标偏差角的绝对值变得等于|α|。在时间点t1之后的区域中，目标偏差角校正部10e以恒定值产生要与第一目标转轮角相加的目标转轮角相加量。转向反力计算部10c生成 与实际转向角和依赖于第二目标转轮角所设置的转向角相应的转向反力，即产生与目标偏差角相应的转向反力，使得使方向盘1旋转至依赖于第二目标转轮角所设置的转向角。由此，转向角相对于实际转轮角的偏差低于或等于预定值|α|，并因此，未给驾驶员带来不舒适的感觉。 

此外，在时间点t1之后的区域中，由转轮角计算部10a计算出的目标转轮角随转向角的增大而增大，并由此，实际转轮角取依赖于自动转轮控制的目标转轮角(第二目标转轮角)的角度。此时，由齿条轴力传感器11检测到的转轮反力与实际转轮角的增大成比例地增大。然而，转轮反力校正部10f从检测到的转轮反力中减去作为转轮反力校正值的自校准转矩等的稳定转轮反力。此外，此时，生成与实际转向角与依赖于第二目标转轮角所设置的转向角之间的差相应的转向反力，即与目标偏差角相应的转向反力，使得在依赖于第二目标转轮角所设置的转向角处不生成反力。 

因此，在自动转轮控制时，仅将与目标转轮角相应的转向角与实际转向角之间的偏差反映至转向反力，并且不将与转轮角相应的自校准转矩反映至转向反力。因此，当在自动转轮控制的情况下驾驶员尝试转向时，驾驶员不会感觉到方向盘1受约束。此外，驾驶员可以识别出由其对方向盘1的操作所引起的转轮反力的变化(增大或减小)作为该驾驶员的操作的转向反力。 

此外，转轮反力校正部10f随着目标偏差角的绝对值变大或者随着目标偏差角的变化量的绝对值变大，而增大积分增益K。由此，转轮反力的变化量的积分反映(适应)速度进一步增大。即，当目标偏差角大时，转轮反力的中立位置快速偏移(移位)，使得可以提高前车轮2、2的转轮的响应度以进一步改进自动转轮控制时车辆的跟随性能。 

此外，当使自动转轮控制开关刚刚从开变为关时，转轮反力校正部10f使转轮反力校正值逐渐为0。例如，在恰好在自动转轮控制变为正常控制时转轮反力校正值迅速变为0的情况下，根据转轮反力所产生的目标转向反力迅速增大。这可能给驾驶员带来不舒适的感觉。因此，在第一实施例中，通过使用可以防止驾驶员产生不舒适感觉的时间段“a”来使转轮反力校正值逐渐等于0。由此，可以在返回至正常控制时抑制转向反力的快速变化。 

在第一实施例中，当目标偏差角的绝对值低于或等于值|α|时，不生成转向反力。然而，根据本发明的结构不限于此。例如，可以抑制从实际转向角和与自动转轮控制的目标转轮角相对应的转向角之间的差所获得的转向反力，以取微小值(例如，F×0.1，其中在第一实施例中，F是当目标偏差角的绝对值恰好超过值|α|时计算出的转向反力的值)。可以采用方向盘1的这种反力控制，使得避免了驾驶员的不舒适感觉。 

接着，现在将解释有利效果。 

第一实施例中的车辆转向控制装置包括以下结构和有利效果。 

(1)在自动转轮控制时，转向控制器10通过定义(使用)反力等于0时转向角的值作为根据自动转轮的目标转轮角(第二目标转轮角)所设置的转向角的值，来控制转向反力。因此，驾驶员不会感觉到方向盘1受约束。 

(2)提供了被配置为检测作用于前车轮2、2上的转轮反力的齿条轴力传感器11。转向控制器10通过对检测到的转轮反力的变化量进行积分来计算转轮反力变化量积分值；并且控制反力马达5，以将与检测到的转轮反力和计算出的转轮反力变化量积分值之间的差相应的转向反力的值施加至方向盘1。因此，可以 根据随时间的经过持续变化的转轮反力来偏移不会引起反力的转向角的位置(不会施加反力的转向角点)。因而，可以进一步抑制驾驶员的不舒适感觉。 

(3)当在自动转轮控制期间对方向盘进行操作时，转向控制器10固定转轮反力变化量积分值。因此，将与驾驶员的转向操作量相应的转轮反力的增大或减少反映至转向反力，使得驾驶员可以直接识别出由对方向盘的操作所引起的转轮反力的增大或减少。 

(4)随着自动转轮控制用的目标转轮角(第二目标转轮角)变大，转向控制器10增大转轮反力的变化量的积分反映速度。因此，提高自动转轮控制时车辆的跟随性能。即，可以提高车辆朝向目标路径的跟踪能力。 

(5)转向控制器10控制反力马达5，以施加与实际转向角与根据自动转轮控制时的目标转轮角(第二目标转轮角)所设置的转向角的值之间的差相应的转向反力。因此，可以将用于旋转方向盘1直到根据目标转轮角所设置的转向角值的点为止的力施加至方向盘1。 

(6)当解除自动转轮控制时，转向控制器10使最小反力位置(反力等于0时转向角的值)逐渐返回至车辆直线行驶时转向角的值(方向盘的中立位置)。因此，当解除自动转轮控制时，可以在没有不舒适感觉的情况下使自动转轮控制改变回至正常控制。 

第二实施例

在根据本发明的第二实施例中，根据目标转轮角产生转向反力。 

第二实施例的示意结构与图1所示的第一实施例的示意结构相同。因此，将省略对其的解释和图示。 

图11是第二实施例中的转向控制器10的控制框图。在第二实施例中，代替图3所示的第一实施例的转轮反力校正部10f，设置了偏置角计算部10g。 

当由自动转轮计算部10d计算出的目标偏差角的绝对值大于值|α|时，第二实施例中的转向反力计算部10c通过利用以下公式来计算目标转向反力。 

目标转向反力＝-S×第三目标转轮角 

其中，通过从第一目标转轮角中减去偏置角来获得第三目标转轮角。由偏置角计算部10g输出该偏置角。此外，S表示增益，并且参考图12所示的增益映射计算出S。根据应用了本实施例的车辆，通过利用实验等计算路面反力相对于转轮角的特性来预先设置该增益S。 

当由自动转轮计算部10d计算出的目标偏差角的绝对值大于值|α|时，偏置角计算部10g输出与该目标偏差角相应的偏置角。将通过从第一目标转轮角中减去所输出的偏置角所获得的值作为第三目标转轮角输入至转向反力计算部10c。另一方面，当目标偏差角的绝对值低于或等于值|α|时，将偏置角设置为0。 

此外，在正常控制时，偏置角计算部10g通过将积分增益N设置为0(N＝0)来维持其积分值。 

如图8所示，在偏置角计算部10g的后述积分器17c的内部，设置有用于在关闭自动转轮控制时逐渐减小转轮反力校正值的功能块。 

图13是偏置角计算部10g的控制框图。偏置角计算部10g包括减法器(差计算器)17a、乘法器17b和积分器17c。 

减法器17a将计算出的目标偏差角与从积分器17c输出的偏置角之间的差输出至乘法器17b。 

乘法器17b将该差乘以积分增益N，并将该相乘值输出至积 分器17c。该积分增益N是能够确保车辆相对于目标偏差角的响应度的值，并且已经通过实验等预先计算出该积分增益N。 

积分器17c将通过对乘法器17b的输出进行积分所获得的偏置角输出至减法器(差计算器)18。 

接着，将解释操作。 

在第二实施例中，当目标偏差角的绝对值低于或等于值|α|时，将由转轮角计算部10a计算出的第一目标转轮角照原样输入至转向反力计算部10c。因此，可以在没有将与目标偏差角相应的转向反力施加至方向盘1的情况下，根据目标偏差角使前车轮2、2转动。 

另一方面，当目标偏差角的绝对值大于值|α|时，从由转轮角计算部10a计算出的第一目标转轮角中减去偏置角，然后将该相减结果作为第三目标转轮角输入至转向反力计算部10c。该第三目标转轮角是通过从第一目标转轮角中减去通过对目标偏差角进行积分所获得的偏置角而获得的值。因此，在稳定状态下，该第三目标转轮角是通过使目标偏差角的符号(正/负)反转所获得的值。即，当目标偏差角的绝对值大于值|α|时，转向反力计算部10c基于目标偏差角产生转向反力，使得以与第一实施例相同的方式，依赖于第二目标转轮角所设置的转向角的值是反力变得等于0时转向角的点(即，用作为不施加反力时的转向角点)。因此，根据实际转向角与依赖于第二目标转轮角所设置的转向角的点之间的差来生成转向反力。 

因此，第二实施例中的车辆转向控制装置可以获得与第一实施例的有利效果(1)、(5)和(6)相同的作用和有利效果。 

第三实施例

在根据本发明的第三实施例中，将具有大于或等于预定频率值的频率的转轮反力的变化反映至转向反力。第三实施例的 示意结构与图1所示的第一实施例的示意结构相同。因此，将省略对其的解释和图示。 

图14是第三实施例中的转向控制器10的控制框图。在第三实施例中，除图11所示的第二实施例的结构以外，设置有齿条轴力传感器11和高通滤波器10i。 

在第三实施例中，通过高通滤波器10i将从齿条轴力传感器11得出的转轮反力输入至转向反力计算部10c。该高通滤波器10i使转轮反力中高于预定频率(截止频率)的分量通过，并且使转向反力中低于预定频率(截止频率)的分量不通过(衰减)。 

高通滤波器10i的预定频率高于当车辆在平坦道路上行驶时检测到的转轮反力的频率，并且低于或等于当车辆正在通过碎石路或水坑等的粗糙道路时检测到的转轮反力的频率。 

当由自动转轮计算部10d计算出的目标偏差角的绝对值大于值|α|时，第三实施例中的转向反力计算部10c根据依赖于第三目标转轮角的转向反力的值和与转轮反力的变化相应的转向反力的值，来计算目标转向反力。 

目标转向反力＝-K×第三目标转轮角+通过高通滤波器所获得的转轮反力 

其中，K表示增益。以与第二实施例相同的方式，根据应用了本实施例的车辆，通过利用实验等计算路面反力相对于转轮角的特性，来预先设置该增益K。 

接着，将解释操作。 

在第三实施例中，转向反力计算部10c基于已经通过高通滤波器的转轮反力，产生目标转向反力。因此，具有高于或等于预定频率的频率值的转轮反力的变化可被反映至(可以影响)转向反力。因此，可以将碎石路或水坑等的路面状况反映至转向反力。 

接着，将解释有利效果。 

除第一实施例的效果(1)、(5)和(6)以外，第三实施例中的车辆转向控制装置还包括以下作用和有利效果。 

(7)设置有被配置为检测作用于前车轮2、2上的转轮反力的齿条轴力传感器11。在所检测到的转轮反力的频率分量高于或等于预定频率的情况下，转向控制器10控制反力马达5，从而施加与该频率分量相应的转向反力。因此，在自动转轮控制时，驾驶员可以识别出碎石路或水坑等的路面状况作为转向反力。 

第四实施例

在根据本发明的第四实施例中，代替第二和第三实施例的第一目标转轮角，根据实际转轮角来生成转向反力。 

第四实施例的示意结构与图1所示的第一实施例的示意结构相同。因此，将省略对其的解释和图示。 

图15是第四实施例中的转向控制器10的控制框图。在第四实施例中，代替第二实施例的偏置角计算部10g，设置了偏置角计算部10h。 

当由自动转轮计算部10d计算出的目标偏差角的绝对值大于值|α|时，第四实施例中的转向反力计算部10c通过利用以下公式来计算目标转向反力。 

目标转向反力＝-S×实际转轮角 

其中，S表示增益。以与第二实施例相同的方式，根据应用了本实施例的车辆，通过利用实验等计算路面反力相对于转轮角的特性来预先设置该增益S。 

当由自动转轮计算部10d计算出的自动转轮控制的目标偏差角的绝对值大于值|α|时，偏置角计算部10h将与目标偏差角相应的偏置角赋予实际转轮角，并由此对反力为0时转向角的点进行偏移。另一方面，当目标偏差角的绝对值低于或等于值|α|时， 偏置角计算部10h将偏置角设置为0，使得反力变为0时转向角的点没有偏移。 

此外，在正常控制时，偏置角计算部10h通过将积分增益M设置为0(M＝0)来维持其积分值。 

如图8所示，在偏置角计算部10h的内部，设置有用于在关闭自动转轮控制时逐渐减小转轮反力校正值的功能块。 

图16是偏置角计算部10h的功能框图。偏置角计算部10h包括减法器20a、乘法器20b和积分器20c。 

减法器20a将计算出的目标偏差角与从积分器20c输出的偏置角之间的差输出至乘法器20b。 

乘法器20b将该差乘以积分增益M，并将该相乘值输出至积分器20c。积分增益M是能够确保车辆相对于目标偏差角的响应度的值，并且已经通过实验等预先计算出该积分增益M。 

积分器20c将通过对乘法器20b的输出进行积分所获得的偏置角输出至减法器19。 

接着，将解释操作。 

在第四实施例中，当目标偏差角的绝对值低于或等于值|α|时，将实际转轮角照原样输入至转向反力计算部10c。因此，可以在没有将与目标偏差角相应的反力施加至方向盘1的情况下，根据目标偏差角使前车轮2、2转动。 

另一方面，当目标偏差角的绝对值大于值|α|时，通过偏置角来校正实际转轮角，然后将该校正结果输入至转向反力计算部10c。因此，根据自动转轮控制时的目标转轮角(第二目标转轮角)所设置的转向角的值形成(可以定义)不施加反力时转向角的点。然后，如果驾驶员进行转向操作，则根据依赖于目标转轮角所设置的转向角的值与实际转向角之间的差来生成转向反力。 

因此，第四实施例中的车辆转向控制装置可以获得与第一实施例的有利效果(1)、(5)和(6)相同的作用和有利效果。 

其它实施例

尽管以上已经参考各个实施例说明了用于执行本发明的最佳模式，但根据本发明的具体结构不限于这些实施例。鉴于本发明的教导，本领域的技术人员将想到在没有背离本发明的范围的情况下的各个实施例的设计变形等。 

在第二和第三实施例中，已经说明了基于目标转轮角来生成目标转向反力的例子。在第四实施例中，已经说明了基于实际转轮角来生成目标转向反力的例子。然而，根据本发明，可以通过将第四实施例与第二实施例或第三实施例结合来使用目标转轮角和实际转轮角这两者，生成目标转向反力。在这种情况下，在自动转轮控制时，可以通过参考与目标转轮角相应的转向反力的分量和与实际转轮角相应的转向反力的分量中的各个分量来偏移中立位置，获得与第二至第四实施例相同的作用和效果。 

Claims (5)

1.一种车辆转向控制装置，

其中，方向盘与用于使转向车轮转动的转轮机构机械分离；

所述车辆转向控制装置被配置为进行正常控制，所述正常控制用于基于根据方向盘的实际转向角所设置的第一目标转轮角来控制转向车轮的转轮角；

所述车辆转向控制装置被配置为进行自动转轮控制，所述自动转轮控制用于基于根据车辆的行驶状态所设置的第二目标转轮角来控制转向车轮的转轮角；以及

其中，所述车辆转向控制装置包括反力控制部，所述反力控制部被配置为：

在所述正常控制时，通过将车辆直线行驶时的转向角定义为转向反力等于0时的转向角，来控制要施加至方向盘的转向反力，以及

在所述自动转轮控制时，通过将根据所述第二目标转轮角所设置的转向角定义为转向反力等于0时的转向角，来控制转向反力；

所述车辆转向控制装置还包括转轮反力检测部，所述转轮反力检测部用于检测作用于转向车轮的转轮反力；

所述反力控制部被配置为在所述自动转轮控制时：

通过对检测到的转轮反力的变化量进行积分来计算转轮反力变化量积分值，以及

将通过将第一值的转向反力与第二值的转向反力相加所得到的转向反力施加至方向盘，其中，根据检测到的转轮反力与计算出的转轮反力变化量积分值之间的差来获得所述第一值的转向反力，以及基于实际转向角与根据所述第二目标转轮角所设置的转向角之间的偏差来获得所述第二值的转向反力。

2.根据权利要求1所述的车辆转向控制装置，其中，

所述反力控制部被配置为当在所述自动转轮控制中对方向盘进行操作时，固定所述转轮反力变化量积分值。

3.根据权利要求1所述的车辆转向控制装置，其中，

所述反力控制部被配置为随着目标偏差角变大而增大转轮反力的变化量的积分速度，其中，所述目标偏差角是所述第一目标转轮角与所述第二目标转轮角之间的偏差。

4.根据权利要求1或2所述的车辆转向控制装置，其中，

所述反力控制部被配置为当解除所述自动转轮控制时，将转向反力等于0时的转向角逐渐返回至车辆直线行驶时的转向角。

5.一种车辆转向控制方法，包括：

进行正常控制，所述正常控制用于基于根据方向盘的实际转向角所设置的第一目标转轮角来控制转向车轮的转轮角，其中，方向盘与用于使转向车轮转动的转轮机构机械分离；

进行自动转轮控制，所述自动转轮控制用于基于根据车辆的行驶状态所设置的第二目标转轮角来控制转向车轮的转轮角；

在所述正常控制时，通过将车辆直线行驶时的转向角定义为转向反力等于0时的转向角，来控制要施加至方向盘的转向反力，以及

在所述自动转轮控制时，通过将根据所述第二目标转轮角所设置的转向角定义为转向反力等于0时的转向角，来控制转向反力；

其中，所述车辆转向控制方法还包括检测作用于转向车轮的转轮反力；在所述自动转轮控制时：通过对检测到的转轮反力的变化量进行积分来计算转轮反力变化量积分值，以及将通过将第一值的转向反力与第二值的转向反力相加所得到的转向反力施加至方向盘，其中，根据检测到的转轮反力与计算出的转轮反力变化量积分值之间的差来获得所述第一值的转向反力，以及基于实际转向角与根据所述第二目标转轮角所设置的转向角之间的偏差来获得所述第二值的转向反力。

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