CN104925128A - 转向意向确定装置、车辆控制装置、转向辅助装置和转向辅助系统 - Google Patents

转向意向确定装置、车辆控制装置、转向辅助装置和转向辅助系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及转向意向确定装置、车辆控制装置、转向辅助装置和转向辅助系统。一种转向意向确定装置，包括：计算单元(1)，其基于转向角速度和转向扭矩的乘积，以及所述转向扭矩的时间微分值和转向角度的乘积，计算值；以及确定单元(1)，其在其中所述值等于或大于预定值的情况下确定驾驶员具有打舵转向意向，在其中所述值小于所述预定值并且所述转向角速度的绝对值小于预定角速度的情况下确定驾驶员具有转向保持意向，并且在其中所述值小于所述预定值并且所述转向角速度的绝对值等于或大于所述预定角速度的情况下确定驾驶员具有回舵转向意向。

Description

转向意向确定装置、车辆控制装置、转向辅助装置和转向辅助系统
技术领域
本发明涉及一种确定驾驶员的转向意向的转向意向确定装置，和一种基于驾驶员的转向意向而执行在车辆侧上控制的车辆控制装置。
背景技术
在现有技术中，已知基于确定的驾驶员的转向状态(打舵转向状态、回舵转向状态或转向保持状态)而在车辆侧上执行控制的技术。例如，日本专利申请公开No.2004-175122公开了一种根据通过对转向操作期间的转向角度的时间微分值(转向角速度)和转向扭矩的乘积积分获得的功率确定关于转向盘的驾驶员转向状态，以及通过使用该确定的结果执行转向控制的技术。下文日本专利申请公开No.6-219312公开了一种用于当转向扭矩的一阶导数和二阶导数每个都等于或小于预定值时，就确定驾驶员的转向状态为转向保持状态的技术。
当执行转向操作时，驾驶员在转向状态后具有转向意向(执行打舵转向意图、执行回舵转向的意图或执行转向保持的意图)。因而，在所确定的转向状态的改变定时与他或她的转向意向的改变定时不同的情况下，驾驶员可能对通过根据该转向状态执行的在车辆侧上的控制感觉不适。期望精确地确定驾驶员的转向意向，以便抑制这种不适感。
发明内容
本发明提供一种能够精确地确定驾驶员的转向意向的转向意向确定装置、一种车辆控制装置、一种转向辅助装置和一种转向辅助系统。
本发明的第一方面涉及一种转向意向确定装置。该转向意向确定装置包括：转向类型辨别值计算单元，其被配置成基于在驾驶员在转向盘上转向操作期间的转向角速度和转向扭矩的乘积，以及在转向操作期间的转向扭矩的时间微分值和转向角度的乘积，计算表示驾驶员对转向盘的转向类型的转向类型辨别值；以及转向意向确定单元，其被配置成在转向类型辨别值等于或大于预定值的情况下确定驾驶员具有打舵转向意向，在转向类型辨别值小于预定值并且转向角速度的绝对值小于预定角速度的情况下确定驾驶员具有转向保持意向，并且在转向类型辨别值小于预定值并且转向角速度的绝对值等于或大于预定角速度的情况下确定驾驶员具有回舵转向意向。
本发明的第二方面涉及一种车辆控制装置。该车辆控制装置，包括：转向类型辨别值计算单元，其被配置成基于在驾驶员在转向盘上转向操作期间的转向角速度和转向扭矩的乘积，以及在转向操作期间的转向扭矩的时间微分值和转向角度的乘积，计算表示驾驶员对转向盘的转向类型的转向类型辨别值；转向意向确定单元，其被配置成在转向类型辨别值等于或大于预定值的情况下确定驾驶员具有打舵转向意向，在转向类型辨别值小于预定值并且转向角速度的绝对值小于预定角速度的情况下确定驾驶员具有转向保持意向，并且在转向类型辨别值小于预定值并且转向角速度的绝对值等于或大于预定角速度的情况下确定驾驶员具有回舵转向意向；以及车辆控制单元，其被配置成基于确定的驾驶员的转向意向执行在车辆侧上的控制。
本发明的第三方面涉及一种转向辅助装置。该转向辅助装置包括：ECU，其被配置成基于转向盘的转向角速度和关于转向盘的转向扭矩的乘积，以及转向盘的转向角度和关于转向盘的转向扭矩的时间微分值的乘积计算辨别值，并且基于该辨别值计算辅助扭矩；以及转向辅助单元，其被配置成基于该辅助扭矩辅助转向盘。
本发明的第四方面涉及一种转向辅助系统。该转向辅助系统包括：计算单元，其被配置成基于转向盘的转向角速度和关于转向盘的转向扭矩的乘积，以及转向盘的转向角度和关于转向盘的转向扭矩的时间微分值的乘积计算辨别值；转向确定单元，其被配置成基于辨别值确定转向类型；以及装置，其被配置成基于由转向确定单元确定的转向类型，执行在车辆侧上的控制，其中转向类型包括转向盘打舵的第一转向类型、保持转向盘的转向角度的第二转向类型和转向盘回舵的第三转向类型，并且该转向确定单元在辨别值等于或大于预定值的情况下确定转向类型为第一转向类型，在辨别值小于预定值并且转向角速度的绝对值小于预定值的情况下确定转向类型为第二转向类型，并且在辨别值小于预定值并且转向角速度的绝对值等于或大于预定值的情况下确定转向类型为第三转向类型。
在上述方面中，转向意向确定单元在确定驾驶员具有转向保持意向的情况下，如果转向角度的绝对值小于预定角度就可确定驾驶员的转向意向为在直线行驶期间的转向保持意向，并且如果转向角度的绝对值等于或大于预定角度，就可确定驾驶员的转向意向是在转弯期间的转向保持意向。
在上述方面中，与在确定驾驶员的转向意向是转向保持意向的情况相比，在确定驾驶员的转向意向是打舵转向意向的情况下，可允许相对于转向角度的变化量的转弯状态量的变化量更大。
在上述方面中，车辆侧控制单元可在确定驾驶员的转向意向是回舵转向意向的情况下，根据相对于在从转向保持意向转变为回舵转向意向的时间点处的转向角度的转弯状态量和车辆特性，设置相对于转向角度的变化量的转弯状态量的变化量。
在上述方面中，车辆侧控制单元与在确定驾驶员的转向意向是打舵转向意向的情况下相比，在确定驾驶员的转向意向是转向保持意向的情况下，可允许电动转向装置的辅助扭矩更大。
在上述方面中，车辆侧控制单元可在确定驾驶员的转向意向是回舵转向意向的情况下，根据相对于在从转向保持意向转变为回舵转向意向的时间点处的转向角度的转弯状态量和车辆特性，设置相对于转向角度的变化量的电动转向装置的辅助扭矩的变化量。
根据上述方面，能够提供能够精确地确定驾驶员的转向意向的转向意向确定装置、车辆控制装置、转向辅助装置和转向辅助系统。
附图说明
下面将参考附图，描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中相同标识符指示相同元件，并且其中：
图1是例示根据本发明的转向意向确定装置和车辆控制装置所应用的车辆示例的图示；
图2是示出转向意向确定的方框图；
图3是示出转向意向确定的流程图；
图4是示出转向意向确定的特定示例的流程图；
图5是例示左转弯期间的驾驶员的转向意向的过渡示例的图示；
图6是例示左转弯期间基于转向扭矩和转向角度之间的对应关系的驾驶员的转向意向的过渡示例的图示；
图7是涉及辅助控制的方框图；
图8是示出辅助控制的流程图；
图9是示出辅助控制期间关于转向扭矩的转向角度的增益特征的图示；
图10是示出辅助控制期间关于转向扭矩的转向角度的相位特征的图示；
图11是涉及前轮转弯特征控制(转向特征控制)的方框图；
图12是示出前轮转弯特征控制(转向特征控制)的流程图；
图13是例示在前轮转弯特征控制期间的打舵转向意图时以及转向保持意图时的齿轮比图谱示例的图示；
图14是例示在前轮转弯特征控制期间的打舵转向意图时以及转向保持意图时的微分增益图谱示例的图示；
图15是示出在前轮转弯特征控制期间相对于转向角度的横摆率(yaw rate)的增益特征的图示；
图16是示出在前轮转弯特征控制期间相对于转向角度的横摆率的相位特征的图示；
图17是例示在前轮转弯特征控制期间回舵转向意向时相对于转向角度的目标前轮转向角度的特征示例的图示；
图18是例示在前轮转弯特征控制期间回舵转向意向时相对于转向角度的目标前轮转向角度的特征示例的图示；
图19是例示在前轮转弯特征控制期间回舵转向意向时相对于转向角度的目标前轮转向角度的特征示例的图示；
图20是例示在前轮转弯特征控制期间回舵转向意向时相对于转向角度的目标前轮转向角度的特征示例的图示；
图21是例示在前轮转弯特征控制期间回舵转向意向时相对于转向角度的目标前轮转向角度的特征示例的图示；
图22是涉及后轮转弯控制(转向特征控制)的方框图；
图23是涉及后轮转弯控制(转向特征控制)的流程图；以及
图24是例示后轮转弯控制期间打舵转向意图时以及转向保持意图时的后轮偏滑角(slip angle)图谱的示例的图示。
具体实施方式
下面将参考附图详细地描述根据本发明的转向意向确定装置和车辆控制装置的实施例。本发明不限于这些实施例。
[实施例]将基于图1至24描述根据本发明的转向意向确定装置和车辆控制装置的实施例。
首先将描述转向意向确定装置和车辆控制装置所应用的车辆示例。如图1中所示，该车辆具有转向ECU 1、前轮转弯ECU 2、后轮转弯ECU 3和车辆控制ECU 4。转向ECU 1是执行涉及转向装置10的控制的计算处理的电子控制装置。前轮转弯ECU 2是执行涉及前轮转向角度可变装置30的控制的计算处理的电子控制装置，前轮转向角度可变装置30布置在转向装置10和前轮转弯装置20之间。后轮转弯ECU 3是执行涉及后轮转弯装置40的控制的计算处理的电子控制装置。车辆控制ECU 4是在车辆中执行全面计算处理的电子控制装置。
转向装置10是当驾驶员使车辆的转弯轮转弯时使用的装置。转向装置10具有转向盘11，以及连接至转向盘11的旋转轴(下文称为“转向轴”)12。
根据该实施例的转向装置10被配置成辅助驾驶员的转向操作的电动转向(EPS)装置。因而，转向装置10能够在转向操作期间，通过允许辅助扭矩作用在转向轴12上而执行降低驾驶员的转向盘11操作力的辅助控制。
当执行辅助控制时，执行各种类型的补偿控制，以便给予驾驶员适当的转向感。补偿控制的示例包括缓冲控制、摩擦控制和返回控制。缓冲控制是在转向操作期间，通过使用缓冲扭矩(补偿扭矩)，抑制转向盘11的转向角速度θs'而补偿转向盘11的转向，以及补偿响应感觉(返回感)的控制。摩擦控制是通过使用摩擦扭矩(补偿扭矩)而补偿摩擦力的控制，以便抑制由于例如在转向装置10的滑动部分处的摩擦导致的转向感退化。返回控制是通过使用返回扭矩(补偿扭矩)将转向盘11平缓地返回至中性位置(转向角度θs＝0)的控制。
在转向装置10中，例如，通过将每个补偿扭矩叠加在参考扭矩上，并且将其设为辅助扭矩的目标值(下文称为“目标辅助扭矩”)而执行辅助控制。在转向ECU 1中布置计算目标辅助扭矩的辅助扭矩计算单元。
当执行辅助控制时，转向辅助单元13产生辅助扭矩。被布置成转向装置10的致动器的转向辅助单元13例如具有电动机和减速器(未示出)。例如，减速器具有多个齿轮，并且其中一个齿轮被固定至同心转向轴12，并且另一个齿轮被固定至电动机的输出轴。转向辅助单元13通过经减速器将电动机的输出扭矩输出至转向轴12而在转向轴12中产生辅助扭矩。电动机的运行受转向ECU 1的辅助控制单元的控制。
前轮转弯装置20使作为转弯轮的前轮Wf以转弯角度(下文称为“前轮转向角度”)θwf转向，其对应于前轮转向角度可变装置30的输出轴32(下文描述)的旋转角度。输出轴32通过齿轮比可变单元31(下文描述)连接至转向轴12。前轮转弯装置20配备有齿轮机构21，其将输出轴32传递的旋转扭矩转变为转弯力(轴向力)。例如，齿轮机构21是所谓的齿条和小齿轮机构，其具有齿条和小齿轮(未示出)。齿轮机构21通过经相应的右拉杆和左拉杆22将转弯力传递至前轮Wf而使前轮Wf转弯。
前轮转向角度可变装置30是一种关于转向盘11的转向角度θs的变化量而改变前轮Wf的转弯特征的装置，并且例如被布置在所谓的可变齿轮比转向(VGRS)系统中。特别地，前轮转向角度可变装置30是一种能够关于转向角度θs的变化量而调节前轮转向角度θwf变化量的装置。前轮转向角度可变装置30能够通过使用前轮Wf的转弯特征的变化，关于转向角度θs的变化量改变车辆的转弯状态量的变化量。例如，转弯状态量为在车体中产生的横摆率γ，以及车体偏滑角β。
在前轮转向角度可变装置30中设置齿轮比可变单元31，其改变转向盘11和前轮Wf之间的转向齿轮比(θs/θwf)。齿轮比可变单元31通过关于转向轴12的旋转角度(转向角度θs)改变输出轴32的旋转角度而改变转向齿轮比。输出轴32连接至前轮转弯装置20的齿轮机构21。例如，齿轮比可变单元31配备有电动机和齿轮组(未示出)，并且通过齿轮组将转向轴12连接至输出轴32。前轮转弯特征控制单元被布置在前轮转弯ECU 2中。前轮转弯特征控制单元通过控制齿轮比可变单元31的电动机而改变转向齿轮比，并且关于转向角度θs的变化量而在前轮Wf的转弯特征上执行控制(下文称为“前轮转弯特征控制”)。
这里，前轮转弯特征控制单元能够关于转向角度θs的增量提高转弯状态量的增量，并且通过在打舵转向期间，例如，比在中性转向状态时关于转向角度θs的增量更大地提高前轮转向角度θwf的增量而控制车辆在过转向侧上的转向特征(转弯特征)。前轮转弯特征控制单元能够关于转向角度θs的增量减小转弯状态量的增量，并且通过在打舵转向期间比在中性转向状态时关于转向角度θs的增量更大地减小前轮转向角度θwf的增量而控制车辆在欠转向侧上的转向特征。因而，能够说前轮转弯特征控制单元起控制车辆的转向特征的转向特征控制单元的作用。
在前轮转弯ECU 2中布置前轮转弯特征计算单元，其关于转向角度θs的变化量计算前轮转向角度θwf的目标变化量(即目标转向齿轮比)。基于关于转向角度θs的变化量的转弯状态量的目标变化量确定目标转向齿轮比。在该实施例中，通过车辆控制ECU 4的转弯特征计算单元计算关于转向角度θs的变化量的转弯状态量的目标变化量。因而，前轮转弯特征计算单元能够基于例如从车辆控制ECU 4接收的关于转向角度θs的变化量的转弯状态量的目标变化量的信息，执行对目标转向齿轮比的计算。
这里，使转向角度θs从转向盘11的中性位置(转向角度θs＝0)增大至右和左其中任一侧的转向操作将被称为打舵转向，并且使转向角度θs从打舵状态朝着中性位置减小的转向操作将被称为回舵转向。同样地，这里将把打舵状态和转向盘11保持在中性位置的状态称为转向保持。
这里，可通过改变关于转向角度θs的前轮转向角度θwf的增益而执行改变前轮转弯特征(车辆的转向特征)。另外，可通过改变关于转向角度θs的微分转向增益(下文描述)而执行改变前轮转弯特征(车辆的转向特征)。另外，可通过改变关于转向角度θs的前轮转向角度θwf的缓冲控制量而执行改变前轮转弯特征(车辆的转向特征)。
后轮转弯装置40是能够使作为转弯轮的后轮Wr转弯的装置。例如，后轮转弯装置40是布置在所谓的后轮转向(主动后轮转向(ARS)和动态后轮转向(DRS))系统等等中的装置。后轮转弯装置40配备有产生转弯力(轴向力)的转弯力产生机构41。转弯力产生机构41例如配备有电动机和齿轮组(未示出)，并且通过经相应的右和左拉杆42将使用电动机的功率产生的转向力(轴向力)传递给后轮Wr而使后轮Wr转弯。另外，转弯力产生机构41能够将后轮Wr的转向方向转变为关于前轮Wf的转弯方向的相同相位或相反相位。后轮转弯控制单元被布置在后轮转弯ECU 3中。后轮转弯控制单元通过控制转弯力产生机构41的电动机而在后轮Wr上执行转弯控制(下文称为“后轮转弯控制”)。
在该车辆中，前轮Wf和后轮Wr都转弯，并且因而与当仅前轮Wf转弯时相比，能够改变关于转向角度θs的转弯状态量的变化量。例如，后轮转弯控制单元能够通过针对关于前轮Wf的转弯方向的相反相位使后轮Wr转弯，而控制车辆在过转向侧上的转向特征。另外，后轮转弯控制单元能够通过针对关于前轮Wf的转弯方向的相同相位使后轮Wr转弯，而控制车辆在欠转向侧上的转向特征。因而，能够说后轮转弯控制单元起控制车辆的转向特征的转向特征控制单元的作用。
在后轮转弯ECU 3中布置后轮控制量计算单元，其计算目标后轮转向角度θwrt(包括相位方向)。基于关于转向角度θs的变化量的转弯状态量的目标变化量确定目标后轮转向角度θwrt。因而，后轮控制量计算单元能够基于从车辆控制ECU 4接收的关于转向角度θs的变化量的转弯状态量的目标变化量，执行目标后轮转向角度θwrt的计算。
这里，可通过改变关于转向角度θs的后轮转向角度θwrt的增益，执行改变车辆转向特征。另外，可通过改变关于转向角度θs的微分增益(下文描述)执行改变转向特征。
在该车辆中，基于关于转向角度θs的改变量的转弯状态量的目标改变量，计算目标转向齿轮比和目标后轮转向角度θwrt，并且能够通过彼此结合地使用对转向齿轮比的控制以及对后轮转向角度θwrt和后轮Wr的相位方向的控制，改变关于转向角度θs的改变量的转弯状态量的改变量。
在上述转向装置10的辅助控制中，驾驶员可能感觉到不适转向感，除非精确地反映在驾驶员的转向状态中示出的意向(下文称为“转向意向”)。另外，前轮转向角度可变装置30和后轮转弯装置40对车辆的转向特征的控制可能导致驾驶员感觉不适的车辆行为，除非高响应性和精确性地反映驾驶员的转向意向。因而，期望精确领会驾驶员的转向意向，以便消除或降低不适感。根据本实施例的车辆控制装置配备有确定驾驶员的转向意向的转向意向确定装置。
驾驶员的转向状态涉及打舵转向状态、回舵转向状态和转向保持状态。因而，驾驶员的转向意向被大致分为执行打舵转向的意向(下文称为“打舵转向意向”)、执行回舵转向的意向(下文称为“回舵转向意向”)，以及执行转向保持的意向(下文称为“转向保持意向”)。
在本实施例中，由转向ECU 1执行涉及转向意向确定装置的计算处理。在转向ECU 1中布置有确定驾驶员的转向类型的转向类型确定单元，以及确定驾驶员的转向意向的转向意向确定单元。
驾驶员的转向类型能够大致分为两种类型，一种是主动转向，一种是被动转向。
主动转向是驾驶员有意执行的强制(主动)转向操作。特别地，打舵转向对应于主动转向。
被动转向是不同于主动转向的一种转向类型。特别地，被动转向是当外部力，诸如可归因于前轮Wf的自回正扭矩的恢复力和路面输入被传递给转向盘11时，驾驶员执行的转向保持。换句话说，被动转向是被执行以便在转弯期间保持转向角度θs恒定(转弯半径不变)的转向保持，以及被执行以便在转向盘11的中性位置处保持直线行驶状态的转向保持。另外，被动转向包括在不传递外部力的情况下，处于转向盘11的中性位置处的转向保持。被动转向包括依赖于自回正扭矩的恢复力而由驾驶员执行的回舵转向。
转向类型确定单元能够基于涉及转向操作的功率P(下文称为“转向功率”)的值，确定驾驶员的转向类型是否为主动转向或被动转向。转向功率P是表示关于转向盘11的驾驶员转向类型的转向类型辨别值，并且基于涉及转向角度θs的参数，以及涉及转向操作期间的转向扭矩Ts的参数计算。涉及转向角度θs的参数涉及转向角度θs自身，以及为转向角度θs的时间微分值的转向角速度θs'。涉及转向扭矩Ts的参数涉及转向扭矩Ts自身，以及转向扭矩Ts的时间微分值Ts'(下文称为“转向扭矩微分值”)。
如图2和下文方程1至3所示，通过使用第一转向功率P1和第二转向功率P2计算转向功率P。第一转向功率P1是转向操作期间的转向角速度θs'和转向扭矩Ts的乘积。第二转向功率P2是转向操作期间的转向角度θs和转向扭矩微分值Ts'的乘积。方程3中的“a”和“b”为系数。换句话说，基于转向操作期间的转向角速度θs'和转向扭矩Ts的乘积，以及转向操作期间的转向角度θs和转向扭矩微分值Ts'的乘积计算转向功率P。在转向ECU 1中布置计算转向功率P的转向功率计算单元(转向类型辨别值计算单元)。
P1＝θs'*Ts...(1)P2＝θs*Ts'...(2)P＝a*P1+b*P2...(3)
转向角度θs由转向角度检测单元51检测。转向角度检测单元51是检测作为转向角度θs的转向轴12的旋转角度的角度传感器。转向角度检测单元51能够检测相对于转向盘11的中性位置的转向角度θs的方向以及转向角度θs。可作为由转向角度检测单元51检测的转向角度θs的时间微分值获得转向角速度θs'，并且可通过使用转向角速度检测单元(未示出)检测转向角速度θs'。转向扭矩Ts由转向扭矩检测单元52检测。转向扭矩检测单元52例如可为旋转传感器，其被布置在转向轴12上，并且不仅能够检测扭矩的幅值，而且也能够检测相对于转向轴11的中性位置的扭矩方向。
转向类型确定单元能够例如在转向功率P等于或大于预定值P0的情况下确定转向为主动转向，并且能够例如在转向功率P小于预定值P0的情况下确定转向为被动转向。基于先前执行的实验或模拟设置预定值P0。
因而，能够在转向功率P等于或大于预定值P0的情况下确定驾驶员的转向状态为打舵转向状态，并且因而能够确定驾驶员的转向意向为打舵转向意向。因而，转向意向确定单元能够在转向功率P等于或大于预定值P0的情况下确定驾驶员具有打舵转向意向。
在转向功率P小于预定值P0的情况下，驾驶员的转向状态被确定为回舵转向状态和转向保持状态其中任一个，并且因而确定驾驶员的转向意向为回舵转向意向和转向保持意向其中任一个。然而，仅通过转向功率P，不能确定驾驶员的转向意向是否为回舵转向意向或转向保持意向。这里能够在结合例如转向角度θs的信息使用转向功率P的情况下，在一定程度上确定驾驶员的转向意向是否为回舵转向意向或转向保持意向。然而，在该确定期间，难以在逐次的基础上，在转向操作的每次定时精确地确定转向意向。
转向意向确定单元在被动转向期间，通过使用转向操作期间的转向角速度θs'和转向功率P精确地确定驾驶员的转向意向。特别地，在转向功率P小于预定值P0并且转向角速度θs'的绝对值小于预定角速度θs0'的情况下，确定驾驶员具有转向保持意向。在转向功率P小于预定值P0，并且转向角速度θs'的绝对值等于或大于预定角速度θs0'的情况下，确定驾驶员具有回舵转向意向。可基于先前执行的实验或模拟设置预定角速度θs0'。在该示例中，当转向角速度θs'的绝对值增大并且达到预定角速度θs0'时，转向保持就转变为回舵转向。
当执行这种转向意向确定时，转向ECU 1要求针对如图3中的流程图例示的确定(步骤ST1)的必需的信息。该必需信息涉及转向角度θs、转向角速度θs'、转向扭矩Ts和转向扭矩微分值Ts'。
转向功率计算单元对转向角度θs、转向角速度θs'、转向扭矩Ts和转向扭矩微分值Ts'每个都执行噪声移除处理(步骤ST2)。例如，转向功率计算单元例如在检测时，通过使转向角度θs、转向角速度θs'、转向扭矩Ts和转向扭矩微分值Ts'穿过低通滤波器(LPF)移除噪声。
转向功率计算单元基于已移除噪声的转向角度θs等等计算转向功率P(步骤ST3)。然后，转向意向确定单元基于转向功率P和转向角速度θs'确定驾驶员的转向意向(步骤ST4)。
期望至少在车辆行驶期间重复地执行涉及这种转向意向确定的计算处理。换句话说，期望至少在车辆行驶期间连续地确定驾驶员的转向意向。
如果预定值P0被设置成，在转向功率P超过预定值P0的情况下确定为主动转向，并且在转向功率P等于或小于预定值P0的情况下确定为被动转向，转向意向确定单元就可在转向功率P超过预定值P0的情况下确定驾驶员具有打舵转向意向。如果预定角速度θs0'被设置成，在转向角速度θs'的绝对值增大从而超过预定角速度θs0'时确定转向保持转变为回舵转向，转向意向确定单元就可在转向功率P等于或小于预定值P0，并且转向角速度θs'的绝对值等于或小于预定角速度θs0'的情况下确定驾驶员具有转向保持意向，并且可在转向功率P等于或小于预定值P0，并且转向角速度θs'的绝对值超过预定角速度θs0'的情况下确定驾驶员具有回舵转向意向。
这里，转向意向确定单元将驾驶员的转向意向确定为三种类型，即打舵转向意向、转向保持意向和回舵转向意向。然而，期望将转向保持意向的确定分为在直线行驶期间不受自回正扭矩的恢复力的影响，以及在转弯期间受恢复力的影响。转向意向确定单元被配置成也执行这种确定。
特别地，转向意向确定单元在转向保持意向期间，通过使用转向操作期间的转向角度θs，以及转向操作期间的转向功率P和转向角速度θs'，更精细地确定驾驶员的转向意向。如上所述，转向意向确定单元在转向功率P小于预定值P0并且转向角速度θs'的绝对值小于预定角速度θs0'的情况下确定驾驶员具有转向保持意向。因而，在确定了转向保持意向的情况下，转向意向确定单元，如果转向角度θs的绝对值小于预定角度θs0就确定驾驶员的转向意向为在直线行驶期间的转向保持意向，并且如果转向角度θs的绝对值等于或大于预定角度θs0就确定驾驶员的转向意向为在转弯期间的转向保持意向。例如，预定角度θs0对应于当转向盘11处于中性位置时右和左中的任一的间隙。
将基于图4中的流程图描述转向意向确定的示例。
在计算了转向功率P(步骤4A)之后，转向意向确定单元就确定转向功率P是否超过了预定值P0(步骤4B)。
在转向功率P超过了预定值P0的情况下，转向意向确定单元就确定驾驶员具有打舵转向意向(步骤4C)。
在转向功率P等于或小于预定值P0的情况下，转向意向确定单元就确定转向角速度θs'的绝对值是否等于或小于预定角速度θs0'(步骤4D)。
在转向角速度θs'的绝对值等于或小于预定角速度θs0'的情况下，转向意向确定单元确定驾驶员具有转向保持意向(步骤4E)。在转向角速度θs'的绝对值超过预定角速度θs0'的情况下，转向意向确定单元确定驾驶员具有回舵转向意向(步骤4F)。
在确定了转向保持意向的情况下，转向意向确定单元进一步确定转向保持意向是否处于直线行驶期间或转弯期间。因而，转向意向确定单元确定转向角度θs的绝对值是否小于预定角度θs0(步骤4G)。
在转向角度θs的绝对值小于预定角度θs0的情况下，转向意向确定单元确定转向保持意向是直线行驶期间的转向保持意向(步骤4H)。在转向角度θs的绝对值等于或大于预定角度θs0的情况下，转向意向确定单元确定转向保持意向是转弯期间的转向保持意向(步骤4I)。
将通过使用左转弯作为示例描述转向意向的确定。图5例示了左转弯期间的驾驶员转向意向的过渡示例。图6例示了基于转向扭矩Ts和转向角度θs之间的对应关系的过渡。
在到达左转弯道路之前的直线行驶状态中，转向功率P小于预定值P0，并且转向角速度θs'的绝对值小于预定角速度θs0'。因而，转向意向确定单元确定驾驶员具有转向保持意向(图5和6中的A部分)。在该情况下，由于转向角度θs的绝对值等于或小于预定角度θs0，所以转向意向确定单元能够确定驾驶员的转向意向是直线行驶期间的转向保持意向，并且驾驶员在直线行驶期间具有路径维持意向。
当车辆从直线行驶状态开始转弯操作时，转向功率P变得等于或大于预定值P0。因而，转向意向确定单元确定驾驶员具有打舵转向意向(图5和6中的B部分)。在该情况下，转向意向确定单元能够例如基于对主车辆前部空间成像的成像装置(未示出)的成像信息，确定驾驶员具有基于左转弯的路径改变意向。取决于成像信息，能够确定驾驶员具有车道改变意向。
在车辆在左转弯道路上运动中间，转向功率P变得小于预定值P0，并且转向角速度θs'的绝对值可能变得小于预定角速度θs0'。因而，在该情况下，转向意向确定单元也确定驾驶员具有转向保持意向(图5和6中的C部分)。在该情况下，由于转向角度θs的绝对值超过预定角度θs0，所以转向意向确定单元能够例如基于对主车辆前部空间成像的成像装置的成像信息，确定驾驶员具有在左转弯道路上稳定转弯期间的路径维持意向。
在车辆在左转弯道路上运动中间，转向角速度θs'的绝对值可能变得等于或大于预定角速度θs0'，转向功率P保持小于预定值P0。因而，在该情况下，转向意向确定单元确定驾驶员具有使转弯操作终止的回舵转向意向(图5和6中的D部分)。在该情况下，转向意向确定单元能够基于例如对主车辆前部空间成像的成像装置的成像信息，确定驾驶员具有路径改变终止(转弯操作终止)意向。
在车辆终止转弯操作之后，转向角速度θs'的绝对值可能变得小于预定角速度θs0'，转向功率P保持小于预定值P0。因而，在该情况下，转向意向确定单元确定驾驶员具有转向保持意向(图5和6中的E部分)。在该情况下，因为转向角度θs等于或小于预定角度θs0，转向意向确定单元能够确定驾驶员的转向状态为直线行驶期间的转向保持状态，并且驾驶员在转弯操作终止后，具有在直线行驶期间的路径维持意向。
以这种方式，转向意向确定单元能够在每种转向操作场景中都精确地确定驾驶员的转向意向。因而，转向意向确定单元也能够精确地确定对驾驶员的不同转向意向的改变的定时。作为转向意向信息输出转向意向确定单元确定的结果(图2)。
根据该实施例的转向意向确定单元可在确定了驾驶员具有打舵转向意向的情况下计算转向功率P的时间微分值P’，如果转向功率P的时间微分值P’等于或大于预定值P0’就可确定驾驶员持续具有打舵转向意向，并且如果时间微分值P’小于预定值P0’就可确定驾驶员的打舵转向意向降低。通过这种方式，转向意向确定单元能够领会驾驶员的打舵转向意向中的意向改变。
转向意向确定单元可在确定了驾驶员具有回舵转向意向的情况下计算转向功率P的时间微分值P’，如果转向功率P的时间微分值P’等于或小于预定值P0’就可确定驾驶员持续具有回舵转向意向，并且如果时间微分值P’超过预定值P0’就可确定驾驶员的回舵转向意向降低。通过这种方式，转向意向确定单元能够领会驾驶员的回舵转向意向中的意向改变。
辅助控制单元通过执行反映驾驶员的转向意向和转向意向变化的辅助控制，实现反映转向意向和转向意向变化的转向感。另外，前轮转弯特征控制单元通过执行反映驾驶员的转向意向和转向意向变化的前轮转弯特征控制，执行反映转向意向和转向意向变化的车辆的转向特征控制。另外，后轮转弯特征控制单元通过执行反映驾驶员的转向意向和转向意向变化的后轮转弯特征控制，执行反映转向意向和转向意向变化的车辆的转向特征控制。
然后将描述辅助控制。
在图7中例示了涉及辅助控制的方框图。在图8中例示了涉及辅助控制的流程图的示例。
在完成了图3和4中例示的转向意向确定后(步骤ST11)，转向ECU 1的图谱设置单元基于转向意向的确定结果(转向意向信息)和当前转向角度θs，设置回舵转向意向时的图谱(步骤ST12)。
在步骤ST12中，设置回舵转向意向时的参考扭矩图谱、回舵转向意向时的缓冲扭矩图谱、回舵转向意向时的摩擦扭矩图谱和回舵转向意向时的返回扭矩图谱。
参考扭矩图谱是一种计算对应于转向扭矩Ts和车速V的参考扭矩Tab的图谱。参考扭矩图谱可包括打舵转向意向时的参考扭矩图谱、转向保持意向时的参考扭矩图谱和回舵转向意向时的参考扭矩图谱。在步骤ST12中，基于驾驶员的转向意向修正回舵转向意向时的参考扭矩图谱。车速检测单元53检测车速V。例如，使用检测动力传动装置(未示出)的传动输出轴的旋转的旋转传感器、检测车轮速度的车轮速度传感器等等作为车速检测单元53。
缓冲扭矩图谱是一种计算对应于转向角速度θs'和车速V的缓冲扭矩Td的图谱。缓冲扭矩图谱包括打舵转向意向时的缓冲扭矩图谱、转向保持意向时的缓冲扭矩图谱和回舵转向意向时的缓冲扭矩图谱。在步骤ST12中，基于驾驶员的转向意向修正回舵转向意向时的缓冲扭矩图谱。
摩擦扭矩图谱是一种计算对应于转向角度θs和车速V的摩擦扭矩Tf的图谱。摩擦扭矩图谱包括打舵转向意向时的摩擦扭矩图谱、转向保持意向时的摩擦扭矩图谱和回舵转向意向时的摩擦扭矩图谱。在步骤ST12中，基于驾驶员的转向意向修正回舵转向意向时的摩擦扭矩图谱。
返回扭矩图谱是一种计算对应于转向角度θs、转向角速度θs'和车速V的返回扭矩Tr的图谱。返回扭矩图谱包括打舵转向意向时的返回扭矩图谱、转向保持意向时的返回扭矩图谱和回舵转向意向时的返回扭矩图谱。在步骤ST12中，基于驾驶员的转向意向修正回舵转向意向时的返回扭矩图谱。
辅助扭矩计算单元基于转向扭矩Ts和车速V，从各个转向意向的参考扭矩图谱计算各个参考扭矩Tab1、Tab2、Tab3。这里，计算打舵转向意向时的参考扭矩Tab1、转向保持意向时的参考扭矩Tab2和回舵转向意向时的参考扭矩Tab3。
辅助扭矩计算单元基于各个参考扭矩Tab1、Tab2、Tab3和转向意向的确定结果(转向意向信息)计算目标参考扭矩Tabt(步骤ST14)。换句话说，这里计算反映驾驶员的转向意向的目标参考扭矩Tabt。
另外，辅助扭矩计算单元基于转向角速度θs'和车速V，从各个转向意向的缓冲扭矩图谱计算各个缓冲扭矩Td1、Td2、Td3(步骤ST15)。这里，计算打舵转向意向时的缓冲扭矩Td1、转向保持意向时的缓冲扭矩Td2和回舵转向意向时的缓冲扭矩Td3。
辅助扭矩计算单元基于各个缓冲扭矩Td1、Td2、Td3和转向意向的确定结果(转向意向信息)计算目标缓冲扭矩Tdt(步骤ST16)。换句话说，这里计算反映驾驶员的转向意向的目标缓冲扭矩Tdt。
另外，辅助扭矩计算单元基于转向角度θs和车速V，从各个转向意向的摩擦扭矩图谱计算各个摩擦扭矩Tf1、Tf2、Tf3(步骤ST17)。这里，计算打舵转向意向时的摩擦扭矩Tf1、转向保持意向时的摩擦扭矩Tf2和回舵转向意向时的摩擦扭矩Tf3。
辅助扭矩计算单元基于各个摩擦扭矩Tf1、Tf2、Tf3和转向意向的确定结果(转向意向信息)计算目标摩擦扭矩Tft(步骤ST18)。换句话说，这里计算反映驾驶员的转向意向的目标摩擦扭矩Tft。
另外，辅助扭矩计算单元基于转向角度θs、转向角速度θs'和车速V，从各个转向意向的返回扭矩图谱计算各个返回扭矩Tr1、Tr2、Tr3(步骤ST19)。这里，计算打舵转向意向时的返回扭矩Tr1、转向保持意向时的返回扭矩Tr2和回舵转向意向时的返回扭矩Tr3。
辅助扭矩计算单元基于各个返回扭矩Tr1、Tr2、Tr3和转向意向的确定结果(转向意向信息)计算目标返回扭矩Trt(步骤ST20)。换句话说，这里计算反映驾驶员的转向意向的目标返回扭矩Trt。
辅助扭矩计算单元通过添加目标参考扭矩Tabt、目标缓冲扭矩Tdt、目标摩擦扭矩Tft和目标返回扭矩Trt计算目标辅助扭矩Tat。
辅助控制单元通过控制对于目标辅助扭矩Tat的转向辅助单元13而执行辅助控制(步骤ST22)。换句话说，转向辅助单元13基于目标辅助扭矩Tat辅助转向盘。
在转向操作期间重复地执行这种辅助控制。
如上所述，根据该实施例的车辆控制装置基于精确地反映驾驶员的转向意向的目标辅助扭矩Tat而在转向盘上执行辅助控制，并且因而能够根据驾驶员的转向意向改变关于驾驶员的转向操作的辅助特征。例如，与驾驶员的转向意向为转向保持意向的情况下相比，在驾驶员的转向意向为打舵转向意向的情况下，辅助扭矩计算单元获得更高目标辅助扭矩Tat。因而，驾驶员能够获得根据他或她的转向意向的转向感。
特别地，例如在驾驶员的转向意向为打舵转向意向的情况下，与驾驶员的转向意向为转向保持意向的情况下相比，辅助扭矩计算单元对于转向角度θs关于转向扭矩Ts的增益特征(θs/Ts)获得的目标辅助扭矩Tat更大。在驾驶员的转向意向为转向保持意向的情况下，与驾驶员的转向意向为打舵转向意向的情况下相比，辅助扭矩计算单元对于转向角度θs关于转向扭矩Ts的增益特征(θs/Ts)获得的目标辅助扭矩Tat更小。图9例示了增益特征的示例。据此，当驾驶员具有打舵转向意向时，能够根据驾驶员的转向意向对驾驶员给出更高响应性的转向感。打舵转向意向时的增益特征在慢转向操作期间有用。
例如在驾驶员的转向意向为打舵转向意向的情况下，与驾驶员的转向意向为转向保持意向的情况下相比，辅助扭矩计算单元对于转向角度θs关于转向扭矩Ts的相位特征(θs/Ts)获得的目标辅助扭矩Tat具有小相位延迟。在驾驶员的转向意向为转向保持意向的情况下，与驾驶员的转向意向为打舵转向意向的情况下相比，辅助扭矩计算单元对于转向角度θs关于转向扭矩Ts的相位特征(θs/Ts)获得目标辅助扭矩Tat具有更大相位延迟。图10例示了相位特征的示例。据此，当驾驶员具有打舵转向意向时，能够对驾驶员给出根据驾驶员的转向意向的更高响应性的转向感。打舵转向意向时的相位特征在快转向操作期间有用。
例如在驾驶员的转向意向为打舵转向意向的情况下，与驾驶员的转向意向为转向保持意向的情况下相比，辅助扭矩计算单元可允许参考扭矩更大。在驾驶员的转向意向为转向保持意向的情况下，与驾驶员的转向意向为打舵转向意向的情况下相比，辅助扭矩计算单元可允许参考扭矩更小。据此，当驾驶员具有打舵转向意向时，根据驾驶员的转向意向以小的力执行转向操作，并且因而能够获得根据转向意向的令人满意的转向感。打舵转向意向时的参考扭矩在慢转向操作期间有用。
例如在驾驶员的转向意向为打舵转向意向的情况下，与驾驶员的转向意向为转向保持意向的情况下相比，辅助扭矩计算单元可允许缓冲扭矩更小。在驾驶员的转向意向为转向保持意向的情况下，与驾驶员的转向意向为打舵转向意向的情况下相比，辅助扭矩计算单元可允许缓冲扭矩更大。据此，当驾驶员具有打舵转向意向时，根据驾驶员的转向意向以小的力执行转向操作，并且因而能够获得根据转向意向的令人满意的转向感。打舵转向意向时的缓冲扭矩在快转向操作期间有用。
例如在驾驶员的转向意向为打舵转向意向的情况下，与驾驶员的转向意向为转向保持意向的情况下相比，辅助扭矩计算单元可允许摩擦扭矩更小。在驾驶员的转向意向为转向保持意向的情况下，与驾驶员的转向意向为打舵转向意向的情况下相比，辅助扭矩计算单元可允许摩擦扭矩更大。据此，当驾驶员具有打舵转向意向时，根据驾驶员的转向意向以小的力执行转向操作，并且因而能够获得根据转向意向的令人满意的转向感。当驾驶员具有转向保持意向时，可能根据驾驶员的转向意向保持转向保持状态，并且因而能够获得根据转向意向的令人满意的转向感。打舵转向意向时的摩擦扭矩在慢转向操作期间有用。
例如在驾驶员的转向意向为打舵转向意向的情况下，与驾驶员的转向意向为转向保持意向的情况下相比，辅助扭矩计算单元可计算对于时间微分值的目标辅助扭矩Tat更大。在驾驶员的转向意向为转向保持意向的情况下，与驾驶员的转向意向为打舵转向意向的情况下相比，辅助扭矩计算单元可计算对于时间微分值的目标辅助扭矩Tat更大。据此，当驾驶员具有打舵转向意向时，根据驾驶员的转向意向以小的力执行转向操作，并且因而驾驶员被给予根据转向意向的高响应性的转向感。打舵转向意向时的目标辅助扭矩Tat在快转向操作期间有用。
例如在驾驶员的转向意向为回舵转向意向的情况下，关于转向角度θs相对于转向扭矩Ts的特征(上述增益特征或相位特征)，辅助扭矩计算单元可获得当转向角度θs为0时，转向扭矩Ts为0的目标辅助扭矩Tat。据此，如果驾驶员具有回舵转向意向，当转向盘11返回至中性位置时，转向扭矩Ts为0，并且因而能够实现舒适和自然的返回转向感。
例如在驾驶员的转向意向为回舵转向意向的情况下，辅助扭矩计算单元可计算针对关于转向角度θs的变化量的转向角速度θs'的特征的目标辅助扭矩Tat，以相应于例如自回正扭矩的恢复力。据此，当驾驶员具有回舵转向意向时能够以自然返回速度执行回舵转向，并且因而能够实现舒适和自然的返回转向感。
例如在驾驶员的转向意向为回舵转向意向的情况下，辅助扭矩计算单元可计算目标辅助扭矩Tat，以便关于转向角度θs的目标辅助扭矩Tat具有与打舵转向意向情况下相同的特征，具有与转向保持意向的情况下相同的特征，或者具有打舵转向意向情况以及转向保持意向情况之间的特征。据此，能够以与驾驶员具有回舵转向意向时先前执行的打舵转向或转向保持相同的特征执行回舵转向(也就是说，能够根据车辆的恢复力特征执行回舵转向)，并且因而能够实现舒适和自然的返回转向感。
这里，期望辅助扭矩计算单元计算目标辅助扭矩Tat，以便转向感特征的转变在转变的定时处平稳地执行。特别地，可为了逐渐改变该特征而计算目标辅助扭矩Tat。据此，车辆控制装置能够抑制转向感的快速变化，并且因而能够抑制驾驶员的不适感。
在确定驾驶员的转向意向为回舵转向意向的情况下，辅助扭矩计算单元可根据从转向保持意向转变为回舵转向意向的时间点处关于转向角度θs的转弯状态量以及车辆特征(例如，转向盘11快速或缓慢地返回至中间位置)，设置关于转向角度θs的变化量的目标辅助扭矩Tat的变化量。据此，车辆控制装置能够实现转向盘11的舒适或抑制不适的自然返回操作。
然后将描述前轮转弯特征控制(转向特征控制)。
在图11中例示了涉及前轮转弯特征控制的方框图。在图12中例示了涉及前轮转弯特征控制的流程图示例。在该示例中，前轮转弯ECU2通过车辆控制ECU 4接收转向意向的确定结果(转向意向信息)。
在完成了图3和4中例示的转向意向确定(步骤ST31)后，前轮转弯ECU2的图谱设置单元基于转向意向的确定结果(转向意向信息)、当前转向角度θs和目标前轮转向角度θwft设置回舵转向期间的图谱(步骤ST32)。
在步骤ST32中，设置回舵转向意向时的齿轮比图谱以及回舵转向意向时的微分增益图谱。
齿轮比图谱是一种计算对应于转向角度θs和车速V的参考转向齿轮比γg的图谱。齿轮比图谱包括打舵转向意向时的齿轮比图谱、转向保持意向时的齿轮比图谱和回舵转向意向时的齿轮比图谱。在步骤ST32中，基于驾驶员的转向意向修正回舵转向意向时的齿轮比图谱。
微分增益图谱是一种计算对应于转向角速度θs'和车速V的参考微分转向增益θd的图谱。微分增益图谱包括打舵转向意向时的微分增益图谱、转向保持意向时的微分增益图谱和回舵转向意向时的微分增益图谱。在步骤ST32中，基于驾驶员的转向意向修正回舵转向意向时的微分增益图谱。
前轮转弯特征计算单元基于转向角度θs和车速V，从各个转向意向的齿轮比图谱计算各个参考转向齿轮比γg1、γg2、γg3(步骤ST33)。这里，计算打舵转向意向时的参考转向齿轮比γg1、转向保持意向时的参考转向齿轮比γg2和回舵转向意向时的参考转向齿轮比γg3。
在图13中例示了打舵转向意向时的齿轮比图谱和转向保持意向时的齿轮比图谱的示例。在车速V相同的情况下，打舵转向意向时的参考转向齿轮比γg1大于转向保持意向时的参考转向齿轮比γg2。因而，与转向保持意向时(缓慢)相比，在打舵转向意向时，关于转向角度θs的前轮转向角度θwft变化更缓慢。
前轮转弯特征计算单元基于各个参考转向齿轮比γg1、γg2、γg3和转向意向的确定结果(转向意向信息)计算目标转向齿轮比γgt(步骤ST34)。换句话说，这里计算反映驾驶员的转向意向的目标转向齿轮比γgt。
前轮转弯特征计算单元基于目标转向齿轮比γgt和转向角度θs计算临时目标前轮转向角度θwftt(＝θs/γgt)(步骤ST35)。
另外，前轮转弯特征计算单元基于转向角速度θs'和车速V，从各个转向意向的微分增益图谱计算各个参考微分转向增益θd1、θd2、θd3(步骤ST36)。这里，计算打舵转向意向时的参考微分转向增益θd1、转向保持意向时的参考微分转向增益θd2、回舵转向意向时的参考微分转向增益θd3。
在图14中例示了打舵转向意向时的微分增益图谱和转向保持意向时的微分增益图谱的示例。在车速V相同的情况下，打舵转向意向时的参考微分转向增益θd1大于转向保持意向时的参考微分转向增益θd2。因而，与转向意向保持时相比，在打舵转向意向时，前轮Wf能够更有响应性地转弯。
前轮转弯特征计算单元基于各个参考微分转向增益θd1、θd2、θd3和转向意向的确定结果(转向意向信息)，计算用于相位补偿的目标微分转向增益θdt(步骤ST37)。换句话说，这里计算用于反映驾驶员的转向意向的相位补偿的目标微分转向增益θdt。
前轮转弯特征计算单元通过将目标微分转向增益θdt添加至临时目标前轮转向角度θwftt，计算经相位补偿的目标前轮转向角度θwft(步骤ST38)。
前轮转弯特征计算单元通过控制对于目标转向齿轮比γgt的齿轮比可变单元31而改变转向齿轮比(步骤ST39)。
在转向操作期间重复地执行这种前轮转弯特征控制。
如上所述，根据该实施例的车辆控制装置基于精确反映驾驶员的转向意向的目标转向齿轮比γgt执行前轮转弯特征控制，并且因而能够根据驾驶员的转向意向改变关于转向角度θs的变化量的车辆的转弯状态量的变化量。换句话说，车辆控制装置能够根据驾驶员的转向意向改变关于驾驶员的转向操作的车辆的转向特征。因而，驾驶员能够感觉根据他或她的转向意向的车辆行为。
例如在驾驶员的转向意向为打舵转向意向的情况下，与驾驶员的转向意向为转向保持意向的情况下相比，前轮转弯特征计算单元获得的横摆率γ关于转向角度θs的增益特征(γ/θs)的目标转向齿轮比γgt更大。在驾驶员的转向意向为转向保持意向的情况下，与驾驶员的转向意向为打舵转向意向的情况下相比，前轮转弯特征计算单元获得的横摆率γ关于转向角度θs的增益特征(γ/θs)的目标转向齿轮比γgt更小。图15例示了增益特征的示例。换句话说，在驾驶员的转向意向为打舵转向意向的情况下，与驾驶员的转向意向为转向保持意向的情况下相比，目标转向齿轮比γgt被设置成对于关于转向角度θs的变化量的转弯状态量的变化量更大。据此，当驾驶员具有打舵转向意向时，能够获得对应于驾驶员的转向意向的高响应性转向特征。打舵转向意向时的增益特征在慢转向操作期间有用。
例如在驾驶员的转向意向为打舵转向意向的情况下，与驾驶员的转向意向为转向保持意向的情况下相比，前轮转弯特征计算单元可获得的横摆率γ关于转向角度θs的相位特征(γ/θs)的目标转向齿轮比γgt具有小相位延迟。在驾驶员的转向意向为转向保持意向的情况下，与驾驶员的转向意向为打舵转向意向的情况下相比，前轮转弯特征计算单元可获得的横摆率γ关于转向角度θs的相位特征(γ/θs)的目标转向齿轮比γgt具有更大相位延迟。图16例示了相位特征的示例。据此，当驾驶员具有打舵转向意向时，能够获得对应于驾驶员的转向意向的高响应性转向特征。打舵转向意向时的相位特征在快转向操作期间有用。
例如在驾驶员的转向意向为打舵转向意向的情况下，当转向角度θs关于横摆率γ关于转向角度θs的特征(上述增益特征或相位特征)为0时，前轮转弯特征计算单元可获得的横摆率γ的目标转向齿轮比γgt变为0。图17例示了关于转向角度θs的目标前轮转向角度θwft视角的特征示例。这里，在驾驶员的转向意向为回舵转向意向的情况下，目标转向齿轮比γgt被设置成当转向角度θs为0时，对于目标前轮转向角度θwft变为0。换句话说，在确定驾驶员的转向意向为回舵转向意向的情况下，根据从转向保持意向变为回舵转向意向的时间点处的转弯状态量以及关于转向角度θs的车辆特征，设置关于转向角度θs的变化量的转弯状态量的变化量。据此，如果驾驶员具有回舵转向意向，横摆率γ就在转向盘11返回至中性位置时变为0，并且因而能够实现舒适和自然的车辆返回行为。
例如在驾驶员的转向意向为回舵转向意向的情况下，在在关于横摆率γ关于转向角度θs的特征(上述增益特征或相位特征)返回为0之前转向角度θs为预定角度的状态下，前轮转弯特征计算单元可获得的横摆率γ的目标转向齿轮比γgt变为0。该预定角度为中性位置附近的转向角度θs。图18例示了关于转向角度θs的目标前轮转向角度θwft视角的特征示例。这里，在驾驶员的转向意向为回舵转向意向的情况下，目标转向齿轮比γgt被设置成在转向角度θs返回为0之前为预定角度的状态下，目标前轮转向角度θwft变为0。换句话说，这里在驾驶员的转向意向为回舵转向意向的情况下，根据从转向保持意向变为回舵转向意向的时间点处的转弯状态量以及关于转向角度θs的车辆特征，设置关于转向角度θs的变化量的转弯状态量的变化量。据此，如果驾驶员具有回舵转向意向，横摆率γ就在转向盘11返回至中性位置附近时变为0，即使在转向盘11较不可能返回至中性位置的车辆特征的情况下也是如此，并且因而能够实现舒适和自然的车辆返回行为。
例如在驾驶员的转向意向为回舵转向意向的情况下，前轮转弯特征计算单元可在转向角度θs在横摆率γ关于转向角度θs的特征(上述相位特征的增益特征)返回为0之后进一步朝着相反一侧转向操作达预定角度时，获得的横摆率γ的目标转向齿轮比γgt变为0。转向角度θs的预定角度在中性位置附近。图19例示了目标前轮转向角度θwft关于转向角度θs的视角的特征示例。这里，目标转向齿轮比γgt被设置成在驾驶员的转向意向为回舵转向意向的情况下，当转向角度θs在返回为0后进一步朝着相反一侧转向操作达预定角度时，目标前轮转向角度θwft变为0。换句话说，这里在驾驶员的转向意向为回舵转向意向的情况下，根据从转向保持意向变为回舵转向意向时的转弯状态量和关于转向角度θs的车辆特征，设置关于转向角度θs的变化量的转弯状态量的变化量。据此，如果驾驶员具有回舵转向意向，横摆率γ就在转向盘11稍微超过中性位置后变为0，即使是在转向盘11快速回复为中性位置的车辆特征的情况下也是如此，并且因而能够抑制在中性位置处发生逆向横摆率γ(所谓的横摆率γ过调)，并且能够实现舒适和自然的车辆返回行为。
例如在驾驶员的转向意向为回舵转向意向的情况下，当转向角度θs关于横摆率γ关于转向角度θs的特征(上述增益特征或相位特征)为0，并且回舵转向意向期间的特征具有二次函数的曲线，前轮转弯特征计算单元可获得的横摆率γ的目标转向齿轮比γgt变为0。
特别地，对于横摆率γ关于转向角度θs变化量的变化量获得的目标转向齿轮比γgt，其比回舵转向意向期间具有大转向角度θs的区域中的回舵转向意向之前的打舵转向意向期间更小，并且比回舵转向意向期间具有小转向角度θs的区域中的打舵转向意向期间更大。换句话说，这里对特征获得的目标转向齿轮比γgt具有向上凸的二次函数。图20例示了目标前轮转向角度θwft关于转向角度θs的视角的特征示例。这里，在驾驶员转向意向为回舵转向意向的情况下，对目标前轮转向角度θwft关于转向角度θs变化量的变化量计算的目标转向齿轮比γgt，其比回舵转向意向期间具有大转向角度θs的区域中的回舵转向意向之前的打舵转向意向期间更小，并且比回舵转向意向期间具有小转向角度θs的区域中的打舵转向意向期间更大，并且当转向角度θs为0时目标前轮转向角度θwft为0。换句话说，这里，在驾驶员的转向意向为回舵转向意向的情况下，根据从转向保持意向变为回舵转向意向时的转弯状态量和关于转向角度θs的车辆特征，关于转向角度θs的变化量设置转弯状态量的变化量。据此，能够抑制转向盘11返回至中性位置时的横摆率γ过调，即使在如果驾驶员具有回舵转向意向，转向盘11快速返回至中性位置的车辆特征的情况下也是如此，并且因而能够实现舒适和自然的车辆返回行为。
相反，在驾驶员的转向意向为回舵转向意向的情况下，对于横摆率γ关于转向角度θs变化量的变化量，前轮转弯特征计算单元可获得的目标转向齿轮比γgt，其比回舵转向意向期间具有大转向角度θs的区域中的回舵转向意向之前的打舵转向意向期间更大，并且比回舵转向意向期间具有小转向角度θs的区域中的打舵转向意向期间更小。换句话说，这里对特征获得的目标转向齿轮比γgt具有向下凸的二次函数。图21例示了目标前轮转向角度θwft关于转向角度θs的视角的特征示例。这里，在驾驶员转向意向为回舵转向意向的情况下，对目标前轮转向角度θwft关于转向角度θs变化量的变化量计算的目标转向齿轮比γgt，其比回舵转向意向期间具有大转向角度θs的区域中的回舵转向意向之前的打舵转向意向期间更大，并且比回舵转向意向期间具有小转向角度θs的区域中的打舵转向意向期间更小，并且当转向角度θs为0时目标前轮转向角度θwft为0。换句话说，这里，在驾驶员的转向意向为回舵转向意向的情况下，根据从转向保持意向变为回舵转向意向时的转弯状态量和关于转向角度θs的车辆特征，设置关于转向角度θs的变化量的转弯状态量的变化量。据此，能够易于执行使转向盘11返回至中性位置的操作，即使在如果驾驶员具有回舵转向意向，转向盘11缓慢返回至中性位置的车辆特征的情况下也是如此，并且因而能够实现舒适和自然的车辆返回行为。
这里，期望前轮转弯特征计算单元计算在转变的定时平稳地执行的特征之间转变的目标转向齿轮比γgt。特别地，计算目标转向齿轮比γgt，以逐渐改变特征。据此，车辆控制装置能够抑制车辆行为的快速变化，并且因而能够抑制驾驶员的不适感。
另外，例如在转变之前和之后缺失特征变化或者当在特征之间转变的定时变化小的情况下，前轮转弯特征计算单元可计算目标转向齿轮比γgt，从而立即转变特征。据此，车辆控制单元能够快速转变特征，并且因而能够抑制驾驶员的不适感。
另外，例如当转向角速度θs'为0，或者当转向角速度θs'接近0时，前轮转弯特征计算单元可计算目标转向齿轮比γgt，从而执行在特征之间的转变。前轮转向角度可变装置30执行转向齿轮比可变控制，并且因而车辆控制装置能够通过在转向角速度θs'时执行特征转变而抑制驾驶员的不适感。
另外，例如当转向功率P为0，或者当转向功率Pθs'接近0时，前轮转弯特征计算单元可计算目标转向齿轮比γgt，从而执行在特征之间的转变。据此，车辆控制装置能够在驾驶员的转向意向部分转变时改变特征，并且因而能够抑制驾驶员的不适感。
另外，例如如果转向功率P开始下降，前轮转弯特征计算单元可计算目标转向齿轮比γgt，从而立即或者在尽可能的最早期阶段执行特征之间的转变。据此，车辆控制装置能够改变特征，直到驾驶员具有下一或不同的转向意向，并且因而能够尊重驾驶员的转向意向，并且能够抑制驾驶员的不适感。
然后将描述后轮转弯控制(转向特征控制)。
在图22中例示了涉及后轮转弯控制的方框图。在图23中例示了涉及后轮转弯控制的流程图。在该示例中，后轮转弯ECU 3通过车辆控制ECU 4接收转向意向的确定结果(转向意向信息)。
在完成了图3和4中例示的转向意向确定(步骤ST41)后，后轮转弯ECU 3的图谱设置单元基于转向意向的确定结果(转向意向信息)、当前转向角度θs和目标后轮转向角度θwrt设置回舵转向时的图谱(步骤ST42)。
在步骤ST42中，设置回舵转向意向时的后轮偏滑角图谱以及回舵转向意向时的微分增益图谱。
后轮偏滑角图谱是一种计算对应于转向角度θs和车速V的参考后轮偏滑角θslb的图谱。后轮偏滑角图谱包括打舵转向意向时的后轮偏滑角图谱、转向保持意向时的后轮偏滑角图谱和回舵转向意向时的后轮偏滑角图谱。在步骤ST42中，基于驾驶员的转向意向修正回舵转向意向时的后轮偏滑角图谱。
微分增益图谱是一种计算对应于转向角速度θs'和车速V的参考微分增益θsld的图谱。微分增益图谱包括打舵转向意向时的微分增益图谱、转向保持意向时的微分增益图谱和回舵转向意向时的微分增益图谱。在步骤ST42中，基于驾驶员的转向意向修正回舵转向意向时的微分增益图谱。
后轮控制量计算单元基于转向角度θs和车速V，从各个转向意向的后轮偏滑角图谱计算各个参考后轮偏滑角θsld1、θsld2、θsld3(步骤ST43)。这里，计算打舵转向意向时的参考后轮偏滑角θsld1、转向保持意向时的参考后轮偏滑角θsld2和回舵转向意向时的参考后轮偏滑角θsld3。
在图24中例示了打舵转向意向时的后轮偏滑角图谱和转向保持意向时的后轮偏滑角图谱的示例。附图中的实线示出对应于车速V的打舵转向意向时的参考后轮偏滑角θsld1和对应于车速V的转弯期间的转向保持意向时的参考后轮偏滑角θsld2。图24中的虚线示出对应于车速V的直线行驶期间的转向保持意向时的参考后轮偏滑角θsld2。
后轮控制量计算单元基于各个参考后轮偏滑角θsld1、θsld2、θsld3和转向意向的确定结果(转向意向信息)计算目标后轮偏滑角θslt(步骤ST44)。换句话说，这里计算反映驾驶员的转向意向的目标后轮偏滑角θslt。
后轮控制量计算单元基于目标后轮偏滑角θslt计算临时目标后轮转向角度θwrtt(步骤ST45)。
另外，后轮控制量计算单元基于转向角速度θs'和车速V，从各个转向意向的微分增益图谱计算各个参考微分增益θd1、θd2、θd3(步骤ST46)。这里，计算打舵转向意向时的参考微分增益θd1、转向保持意向时的参考微分增益θd2、回舵转向意向时的参考微分增益θd3。
后轮控制量计算单元基于各个参考微分增益θd1、θd2、θd3和转向意向的确定结果(转向意向信息)，计算用于相位补偿的目标微分增益θwrdt(步骤ST47)。换句话说，这里计算用于反映驾驶员的转向意向的相位补偿的目标微分增益θwrdt。
后轮控制量计算单元通过将目标微分增益θwrdt添加至临时目标后轮转向角度θwrtt，计算相位补偿的目标后轮转向角度θwrt(步骤ST48)。
后轮控制量计算单元通过控制对于目标后轮转向角度θwrt的转弯力产生机构41使后轮Wr转弯(步骤ST49)。
在转向操作期间，在目标后轮转向角度θwrt大于0的情况下，重复地执行后轮转弯控制。
如上所述，根据该实施例的车辆控制装置基于精确反映驾驶员的转向意向的目标后轮转向角度θwrt执行后轮转弯控制，并且因而能够根据驾驶员的转向意向改变关于转向角度θs的变化量的车辆的转弯状态量(横摆率γ和车体偏滑角β)的变化量。换句话说，车辆控制装置能够根据驾驶员的转向意向改变关于驾驶员的转向操作的车辆的转向特征。因而，驾驶员能够感觉根据他或她的转向意向的车辆行为。
例如在驾驶员的转向意向为打舵转向意向的情况下，与驾驶员的转向意向为直线行驶期间的转向保持意向的情况下相比，后轮控制量计算单元获得的关于转向角度θs的车辆的转弯状态量的增益特征的目标后轮转向角度θwrt更大。在驾驶员的转向意向为直线行驶期间的转向保持意向的情况下，与驾驶员的转向意向为打舵转向意向的情况下相比，后轮控制量计算单元获得的关于转向角度θs的车辆的转弯状态量的增益特征的目标后轮转向角度θwrt更小。据此，当驾驶员具有打舵转向意向时，能够通过对应于驾驶员的转向意向的高响应性车辆行为变化获得转向特征。打舵转向意向时的增益特征在慢转向操作期间有用。
例如在驾驶员的转向意向为打舵转向意向的情况下，与驾驶员的转向意向为直线行驶期间的转向保持意向的情况下相比，后轮控制量计算单元可获得的关于转向角度θs的车辆的转弯状态量的相位特征的目标后轮转向角度θwrt具有小相位延迟。例如在驾驶员的转向意向为直线行驶期间的转向保持意向的情况下，与驾驶员的转向意向为打舵转向意向的情况下相比，后轮控制量计算单元可获得的关于转向角度θs的车辆的转弯状态量的相位特征的目标后轮转向角度θwrt具有大相位延迟。据此，当驾驶员具有打舵转向意向时，能够通过对应于驾驶员的转向意向的高响应性车辆行为变化获得转向特征。打舵转向意向时的相位特征在快转向操作期间有用。
例如在驾驶员的转向意向为转弯期间的转向保持意向的情况下，与驾驶员的转向意向为直线行驶期间的转向保持意向的情况下相比，后轮控制量计算单元可获得的关于转向角度θs的车辆的转弯状态量的增益特征的目标后轮转向角度θwrt更大。例如在驾驶员的转向意向为直线行驶期间的转向保持意向的情况下，与驾驶员的转向意向为转弯期间的转向保持意向的情况下相比，后轮控制量计算单元可获得的关于转向角度θs的车辆的转弯状态量的增益特征的目标后轮转向角度θwrt更小。据此，当驾驶员具有直线行驶期间的转向保持意向时，车辆可能保持直线行驶。当驾驶员具有转弯期间的转向保持意向时，车辆的姿态可能保持为转弯状态。在该情况下，能够维持对应于驾驶员的转向意向的车辆姿态。转向保持意向时的目标后轮转向角度θwrt在慢转向操作期间有用。
例如在驾驶员的转向意向为回舵转向意向的情况下，当转向角度θs关于车辆的转弯状态量关于转向角度θs的特征(上述增益特征或相位特征)为0时，后轮控制量计算单元可获得的转弯状态量的目标后轮转向角度θwrt变为0。据此，如果驾驶员具有回舵转向意向，转弯状态量就在转向盘11返回至中性位置时变为0，并且因而能够实现舒适和自然的车辆返回行为。
这里，期望后轮控制量计算单元计算目标后轮转向角度θwrt，以在转变的定时平稳地执行在特征之间的转变。据此，车辆控制装置能够抑制车辆行为的快速改变，并且因而能够抑制驾驶员的不适感。
如上所述，根据该实施例的转向意向确定装置和车辆控制装置能够在逐次基础上在转向操作的每个定时都精确地确定驾驶员的转向意向。因而，该转向意向确定装置和车辆控制装置能够根据驾驶员的转向意向在车辆侧上执行控制，并且车辆侧上的控制能够为根据驾驶员的转向意向的一种舒适和较少不适的控制。
这里，转向意向确定单元执行的转向意向确定可能滞后，以便提高确定的鲁棒性，并且抑制车辆侧上的不必要的控制变化。

Claims (10)

1.一种转向意向确定装置，包括：
转向类型辨别值计算单元(1)，其被配置成基于在驾驶员在转向盘(11)上转向操作期间的转向角速度和转向扭矩的乘积，以及在所述转向操作期间的所述转向扭矩的时间微分值和转向角度的乘积，计算表示驾驶员对所述转向盘(11)的转向类型的转向类型辨别值；以及
转向意向确定单元(1)，其被配置成在所述转向类型辨别值等于或大于预定值的情况下确定驾驶员具有打舵转向意向，在所述转向类型辨别值小于所述预定值并且所述转向角速度的绝对值小于预定角速度的情况下确定驾驶员具有转向保持意向，并且在所述转向类型辨别值小于所述预定值并且所述转向角速度的绝对值等于或大于所述预定角速度的情况下确定驾驶员具有回舵转向意向。
2.根据权利要求1所述的转向意向确定装置，
其中所述转向意向确定单元(1)在确定驾驶员具有所述转向保持意向的情况下，如果所述转向角度的绝对值小于预定角度，则确定驾驶员的转向意向是在直线行驶期间的所述转向保持意向，并且如果所述转向角度的绝对值等于或大于预定角度，则确定驾驶员的转向意向是在转弯期间的所述转向保持意向。
3.一种车辆控制装置，包括：
转向类型辨别值计算单元(1)，其被配置成基于在驾驶员在转向盘(11)上转向操作期间的转向角速度和转向扭矩的乘积，以及在所述转向操作期间的所述转向扭矩的时间微分值和转向角度的乘积，计算表示驾驶员对所述转向盘(11)的转向类型的转向类型辨别值；
转向意向确定单元(1)，其被配置成在所述转向类型辨别值等于或大于预定值的情况下确定驾驶员具有打舵转向意向，在所述转向类型辨别值小于所述预定值并且所述转向角速度的绝对值小于预定角速度的情况下确定驾驶员具有转向保持意向，并且在所述转向类型辨别值小于所述预定值并且所述转向角速度的绝对值等于或大于所述预定角速度的情况下确定驾驶员具有回舵转向意向；以及
车辆控制单元(4)，其被配置成基于确定的驾驶员的转向意向执行在车辆侧上的控制。
4.根据权利要求3所述的车辆控制装置，
其中所述转向意向确定单元(1)在确定驾驶员具有所述转向保持意向的情况下，如果所述转向角度的绝对值小于预定角度，则确定驾驶员的转向意向是在直线行驶期间的所述转向保持意向，并且如果所述转向角度的绝对值等于或大于预定角度，则确定驾驶员的转向意向是在转弯期间的所述转向保持意向。
5.根据权利要求3或4所述的车辆控制装置，
其中与在确定驾驶员的转向意向是所述转向保持意向的情况下相比，在确定驾驶员的转向意向是所述打舵转向意向的情况下，允许相对于所述转向角度的变化量的转弯状态量的变化量更大。
6.根据权利要求3至5的任一项所述的车辆控制装置，
其中所述车辆控制单元(4)在确定驾驶员的转向意向是所述回舵转向意向的情况下，根据相对于在从所述转向保持意向转变为所述回舵转向意向的时间点处的所述转向角度的转弯状态量和车辆特性，设置相对于所述转向角度的变化量的转弯状态量的变化量。
7.根据权利要求3或4所述的车辆控制装置，
其中所述车辆控制单元(4)，与在确定驾驶员的转向意向是所述转向保持意向的情况下相比，在确定驾驶员的转向意向是所述打舵转向意向的情况下，允许电动转向装置的辅助扭矩更大。
8.根据权利要求3、4和7的一项所述的车辆控制装置，
其中所述车辆控制单元(4)在确定驾驶员的转向意向是所述回舵转向意向的情况下，根据相对于在从所述转向保持意向转变为所述回舵转向意向的时间点处的所述转向角度的转弯状态量和车辆特性，设置相对于所述转向角度的变化量的所述电动转向装置的辅助扭矩的变化量。
9.一种转向辅助装置，包括：
ECU(1)，其被配置成基于转向盘(11)的转向角速度和关于所述转向盘(11)的转向扭矩的乘积，以及关于所述转向盘(11)的所述转向扭矩的时间微分值和所述转向盘(11)的转向角度的乘积，计算辨别值，并且基于所述辨别值计算辅助扭矩；以及
转向辅助单元(13)，其被配置成基于所述辅助扭矩辅助所述转向盘。
10.一种转向辅助系统，包括：
计算单元(1)，其被配置成基于转向盘(11)的转向角速度和关于所述转向盘(11)的转向扭矩的乘积，以及关于所述转向盘(11)的所述转向扭矩的时间微分值和所述转向盘(11)的转向角度的乘积，计算辨别值；
转向确定单元(1)，其被配置成基于所述辨别值确定转向类型；以及
装置(4)，其被配置成基于由所述转向确定单元(1)确定的所述转向类型，执行在车辆侧上的控制，
其中所述转向类型包括所述转向盘打舵的第一转向类型、保持所述转向盘的转向角度的第二转向类型和所述转向盘回舵的第三转向类型，并且
其中所述转向确定单元在所述辨别值等于或大于预定值的情况下确定所述转向类型是所述第一转向类型，在所述辨别值小于所述预定值并且所述转向角速度的绝对值小于预定值的情况下确定所述转向类型是第二转向类型，并且在所述辨别值小于所述预定值并且所述转向角速度的绝对值等于或大于所述预定值的情况下确定所述转向类型是第三转向类型。
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