CN106167043A - 转向辅助装置 - Google Patents

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应矢敏明
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Abstract

本发明提供转向辅助装置，车道保持辅助电流值运算部(51)基于横向偏差(y)以及横向偏差变化率(dy/dt)，对用于使横向偏差(y)以及横向偏差变化率(dy/dt)接近零的车道保持辅助电流值(Ir4＊)进行运算。在由控制用转向转矩(Ts)的符号示出的转向方向与由第四车道保持辅助电流值(Ir4＊)的符号示出的转向方向相同的情况下，切换部(53)选择输入到第二输入端子的零作为最终的车道保持辅助电流值(Ir＊)并输出。

Description

转向辅助装置
本申请主张于2015年5月22日提出的日本专利申请2015-104677号的优先权，并在此引用其全部内容。
技术领域
本发明涉及车辆的转向辅助装置，尤其涉及用于防止行驶中的车辆脱离车道的转向辅助装置。
背景技术
车辆在高速道路等行驶时，若由于驾驶员的不注意、路面状况而车辆脱离行驶车道，则有可能车辆与其它车辆、导轨接触。因此，开发了基于安装在车辆的照相机的拍摄图像来获取路面信息、车辆与车道的相对位置信息，若车辆要从车道脱离则给予驾驶员警告的车辆用警报装置。例如，参照日本特开2013－212839号公报、日本专利第4292562号公报、日本特开平11－34774号公报。
发明内容
该发明的目的之一在于，提供能够以避免车辆从车道脱离的方式引导车辆，并且能够使驾驶员以使车辆接近目标行驶线的方式进行转向操作时的转向操作感提高的转向辅助装置。
作为本发明的一方式的转向辅助装置包括：
电动马达，其用于对车辆的转向机构赋予转向用驱动力；
信息获取器，其获取距离目标行驶线的车辆的横向偏差、和上述横向偏差的每单位时间的变化率亦即横向偏差变化率；
转向转矩检测器，其检测转向转矩；
转向辅助电流值设定器，其设定与转向辅助转矩的目标值对应的转向辅助电流值；
车道保持辅助电流值运算器，其基于由上述信息获取器获取的横向偏差以及横向偏差变化率，对与用于使横向偏差以及横向偏差变化率接近零的车道保持辅助转矩的目标值对应的车道保持辅助电流值进行运算；
最终车道保持辅助电流值设定器，其在根据由上述转向转矩检测器检测到的检测转向转矩得到的转向方向和与由上述车道保持辅助电流值运算器运算出的车道保持辅助电流值对应的转向方向不同的情况下，将由上述车道保持辅助电流值运算器运算出的车道保持辅助电流值设定为最终的车道保持辅助电流值，在根据上述检测转向转矩得到的转向方向和与上述车道保持辅助电流值对应的转向方向相同的情况下将最终的车道保持辅助电流值设定为零；
目标电流值运算器，其使用由上述转向辅助电流值设定器设定的转向辅助电流值和由上述最终车道保持辅助电流值设定器设定的最终的车道保持辅助电流值，来对目标电流值进行运算；以及
控制器，其基于由上述目标电流值运算器运算出的目标电流值，驱动控制上述电动马达。
在上述方式的转向辅助装置中，在根据检测转向转矩得到的转向方向和与车道保持辅助电流值对应的转向方向不同的情况下，能够使用于使横向偏差以及横向偏差变化率接近零的车道保持辅助转矩产生。由此，车辆以横向偏差接近零的方式被引导，所以能够以车辆接近目标行驶线的方式引导车辆。另外，由于以横向偏差变化率接近零的方式引导车辆，所以在目标行驶线附近，能够以车辆的宽度方向中心线与目标行驶线平行的方式引导车辆。由此，能够以避免车辆脱离车道的方式引导车辆。
在根据检测转向转矩得到的转向方向和与车道保持辅助电流值对应的转向方向相同的情况下，认为驾驶员以使车辆接近目标行驶线的方式进行转向操作。若不管驾驶员以使车辆接近目标行驶线的方式进行转向操作，而使车道保持辅助转矩产生，则转向操作的手感(转向操作反作用力)显著降低，而有可能转向操作感恶化、或者车辆过于返回目标行驶线。在该构成中，在根据检测转向转矩得到的转向方向和与车道保持辅助电流值对应的转向方向相同的情况下，最终的车道保持辅助电流值为零。由此，在驾驶员以使车辆接近目标行驶线的方式进行转向时，能够适当地给予驾驶员转向操作的手感，所以能够使转向操作感提高。另外，能够抑制车辆过于返回目标行驶线。
在上述方式的转向辅助装置中，上述车道保持辅助电流值运算器包括：第一运算器，其基于由上述信息获取器获取的横向偏差对第一车道保持辅助电流值进行运算；第二运算器，其基于由上述信息获取器获取的横向偏差变化率对第二车道保持辅助电流值进行运算；以及第三运算器，其通过将由上述第一运算器运算出的第一车道保持辅助电流值、和由上述第二运算器运算出的第二车道保持辅助电流值相加，来对车道保持辅助电流值进行运算。
上述方式的转向辅助装置还包括用于检测车速的车速检测器，上述车道保持辅助电流值运算器包括：第一运算器，其基于由上述信息获取器获取的横向偏差对第一车道保持辅助电流值进行运算；第二运算器，其基于由上述信息获取器获取的横向偏差变化率对第二车道保持辅助电流值进行运算；第三运算器，其通过将由上述第一运算器运算出的第一车道保持辅助电流值、和由上述第二运算器运算出的第二车道保持辅助电流值相加，来对第三车道保持辅助电流值进行运算；以及第四运算器，其通过对由上述第三运算器运算出的第三车道保持辅助电流值乘以与由上述车速检测器检测出的车速对应的增益，来对车道保持辅助电流值进行运算。
对于上述方式的转向辅助装置而言，若将由上述信息获取器获取的横向偏差设为y，将由上述信息获取器获取的横向偏差变化率设为dy/dt，将上述第一车道保持辅助电流值设为Ir1＊，将上述第二车道保持辅助电流值设为Ir2＊，将a1、a2设为同符号的常数，将b1设为由2以上的自然数构成的幂数，并将b2设为由比b1小的自然数构成的幂数，则上述第一运算器构成为，在b1被设定为奇数的情况下，基于以Ir1＊＝a1·yb1的函数表示的y与Ir1＊的关系，对第一车道保持辅助电流值Ir1＊进行运算，在b1被设定为偶数的情况下，在y≥0的范围内，基于以Ir1＊＝a1·yb1的函数表示的y与Ir1＊的关系，在y＜0的范围内，基于以Ir1＊＝－a1·yb1的函数表示的y与Ir1＊的关系，对第一车道保持辅助电流值Ir1＊进行运算，上述第二运算器构成为，在b2被设定为奇数的情况下，基于以Ir2＊＝a2·(dy/dt)b2的函数表示的dy/dt与Ir2＊的关系，对第二车道保持辅助电流值Ir2＊进行运算，在b2被设定为偶数的情况下，在dy/dt≥0的范围内，基于以Ir2＊＝a2·(dy/dt)b2的函数表示的dy/dt与Ir2＊的关系，在dy/dt＜0的范围内，基于以Ir2＊＝－a2·(dy/dt)b2的函数表示的dy/dt与Ir2＊的关系，对第二车道保持辅助电流值Ir2＊进行运算。
对于上述方式的转向辅助装置而言，上述第一运算器构成为基于以Ir1＊＝a1·y3的函数表示的y与Ir1＊的关系，对第一车道保持辅助电流值Ir1＊进行运算，上述第二运算器构成为基于以Ir2＊＝a2·(dy/dt)的函数表示的dy/dt与Ir2＊的关系，对第二车道保持辅助电流值Ir2＊进行运算。
上述方式的转向辅助装置还包括控制用转向转矩设定器，该控制用转向转矩设定器基于由上述转向转矩获取器检测到的检测转向转矩来设定控制用转向转矩，上述控制用转向转矩设定器构成为，在上述检测转向转矩的绝对值处在规定值以内的范围内时将控制用转向转矩设定为零，在上述检测转向转矩的绝对值比上述规定值大时，将控制用转向转矩设定为与检测转向转矩相同的值，上述最终车道保持辅助电流值设定器构成为，在与由上述控制用转向转矩设定器设定的控制用转向转矩对应的转向方向和与由上述车道保持辅助电流值运算器运算出的车道保持辅助电流值对应的转向方向不同的情况下，将由上述车道保持辅助电流值运算器运算出的车道保持辅助电流值设定为最终的车道保持辅助电流值，在与上述控制用转向转矩对应的转向方向和与上述车道保持辅助电流值对应的转向方向相同的情况下，将最终的车道保持辅助电流值设定为零。
附图说明
通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述，本发明的其它特征、构件、过程、步骤、特性及优点会变得更加清楚，其中，符号表示本发明的要素，其中：
图1是表示应用了本发明的一实施方式所涉及的转向辅助装置的电动助力转向装置的概略结构的示意图。
图2是表示ECU的电构成的框图。
图3是表示相对于检测转向转矩T的转向辅助电流值Is＊的设定例的图表。
图4是用于说明信息获取部的动作的示意图。
图5是表示车道保持辅助电流值运算部的电构成的框图。
图6A是表示相对于横向偏差y的第一车道保持辅助电流值Ir1＊的关系的一个例子的图表。
图6B是表示相对于横向偏差y的第一车道保持辅助电流值Ir1＊的关系的另一例子的图表。
图6C是表示相对于横向偏差y的第一车道保持辅助电流值Ir1＊的关系的又一例子的图表。
图7A是表示相对于横向偏差变化率dy/dt的第二车道保持辅助电流值Ir2＊的关系的一个例子的图表。
图7B是表示相对于横向偏差变化率dy/dt的第二车道保持辅助电流值Ir2＊的关系的另一例子的图表。
图8是表示相对于车速V的车速增益G的设定例的图表。
图9是表示检测转向转矩T与控制用转向转矩Ts的关系的图表。
具体实施方式
以下，参照附图对该发明的实施方式进行详细说明。
图1是表示应用了本发明的一实施方式所涉及的转向辅助装置的电动助力转向装置的概略结构的示意图。
电动助力转向装置(EPS)1具备用于对车辆进行操纵转向的作为转向操作部件的方向盘2、与该方向盘2的旋转联动地使转向轮3转向的转向机构4、以及用于辅助驾驶员的转向操作的转向辅助机构5。方向盘2与转向机构4经由转向轴6以及中间轴7机械地连结。
转向轴6包括与方向盘2连结的输入轴8、和与中间轴7连结的输出轴9。输入轴8与输出轴9经由扭杆10以能够相对旋转的方式连结。
在扭杆10的周围配置有转矩传感器11。转矩传感器11基于输入轴8以及输出轴9的相对旋转位移量，检测给予方向盘2的转向转矩T。在该实施方式中，由转矩传感器11检测到的转向转矩T例如，用于向右方向转向的转矩被作为正值检测，用于向左方向转向的转矩被作为负值检测，其绝对值越大转向转矩的大小越大。
转向机构4由包括小齿轮轴13、和作为转向轴的齿条轴14的齿条小齿轮机构构成。在齿条轴14的各端部经由转向横拉杆15以及转向节臂(图示省略)连结有转向轮3。小齿轮轴13与中间轴7连结。小齿轮轴13与方向盘2的转向连动地旋转。在小齿轮轴13的前端(在图1中为下端)连结有小齿轮16。
齿条轴14沿车辆的左右方向直线状地延伸。在齿条轴14的轴向的中间部形成有与小齿轮16啮合的齿条17。通过该小齿轮16以及齿条17，小齿轮轴13的旋转转换为齿条轴14的轴向移动。通过使齿条轴14在轴向上移动，能够使转向轮3转向。
若通过驾驶员的转向操作使方向盘2旋转，则该旋转经由转向轴6以及中间轴7传递到小齿轮轴13。然后，小齿轮轴13的旋转通过小齿轮16以及齿条17转换为齿条轴14的轴向移动。由此，转向轮3被转向。
转向辅助机构5包括用于使转向辅助力(转向辅助转矩)产生的转向辅助用的电动马达18、和用于将电动马达18的输出转矩传递到转向机构4的减速机构19。减速机构19由包括蜗杆轴20、和与该蜗杆轴20啮合的蜗轮21的蜗轮蜗杆机构构成。减速机构19收纳在作为传递机构壳体的齿轮箱22内。
蜗杆轴20被电动马达18旋转驱动。另外，蜗轮21以能够向同方向旋转的方式与转向轴6连结。蜗轮21被蜗杆轴20旋转驱动。
若通过电动马达18旋转驱动蜗杆轴20，则蜗轮21被旋转驱动，转向轴6旋转。然后，转向轴6的旋转经由中间轴7传递到小齿轮轴13。小齿轮轴13的旋转被转换为齿条轴14的轴向移动。由此，转向轮3被转向。即，通过由电动马达18旋转驱动蜗杆轴20，从而转向轮3被转向。电动马达18是用于产生用于使转向轮3转向的转向用驱动力的马达。
在车辆设有用于检测车速V的车速传感器23，并且安装有拍摄车辆的行进方向前方的道路的Charge Coupled Device(CCD：电荷耦合元件)照相机24。
由转矩传感器11检测到的转向转矩T、由车速传感器23检测到的车速V以及从CCD照相机24输出的图像信号输入到电子控制单元(ECU)12。ECU12基于这些输入信号来控制电动马达18。
图2是表示ECU12的电构成的框图。
ECU12包括用于控制电动马达18的微型计算机31、被微型计算机31控制向电动马达18供给电力的驱动电路(逆变器电路)32、以及检测在电动马达18流通的马达电流(实际电流值)I的电流检测电路33。
微型计算机31具备CPU以及存储器(ROM、RAM、非易失性存储器等)，通过执行规定的程序，来作为多个功能处理部发挥作用。该多个功能处理部包括转向辅助电流值设定部41、信息获取部42、车道保持辅助电流值设定部43、目标电流值运算部44、电流偏差运算部45、PI控制部46、以及PWM控制部47。
转向辅助电流值设定部41设定与转向辅助转矩的目标值对应的马达电流值亦即转向辅助电流值Is＊。转向辅助电流值设定部41基于由转矩传感器11检测到的转向转矩T和由车速传感器23检测到的车速V，设定转向辅助电流值Is＊。相对于检测转向转矩T的转向辅助电流值Is＊的设定例如图3所示。检测转向转矩T例如，用于向右方向转向的转矩取正值，用于向左方向转向的转矩取负值。另外，转向辅助电流值Is＊在应该从电动马达18产生用于右方向转向的转向辅助力时为正值，在应该从电动马达18产生用于左方向转向的转向辅助力时为负值。
转向辅助电流值Is＊相对于检测转向转矩T的正值而取正，相对于检测转向转矩T的负值而取负。在检测转向转矩T为－T1～T1(例如，T1＝0.4N·m)的范围(转矩不灵敏区)的微小的值时，转向辅助电流值Is＊为零。在检测转向转矩T为－T1～T1的范围外的值的情况下，转向辅助电流值Is＊以检测转向转矩T的绝对值越大，其绝对值越大的方式设定。转向辅助电流值Is＊以由车速传感器23检测到的车速V越大，其绝对值越小的方式设定。由此，能够在低速行驶时产生较大的转向辅助力，能够在高速行驶时减小转向辅助力。
如图4所示，信息获取部42基于被CCD照相机24拍摄到的图像，识别表示车辆100正在行驶的车道的一对车道边界线(白线)Ll、Lr，并识别车辆100的行驶车道。然后，信息获取部42在车辆100的行驶车道内，设定车辆100的目标行驶线Ls。在该实施方式中，目标行驶线Ls被设定在行驶车道的宽度中央。另外，信息获取部42获取距离目标行驶线Ls的车辆100的横向偏差y以及横向偏差y的每单位时间的变化率亦即横向偏差变化率dy/dt。
车辆100的横向偏差y表示俯视时从车辆100的基准位置C到目标行驶线Ls的距离。车辆100的基准位置C既可以是车辆100的重心位置，也可以是车辆100上的CCD照相机24的配置位置。在该实施方式中，以车辆100的基准位置C朝向行进方向，处于目标行驶线Ls的右侧的情况下，横向偏差y的符号为正，处于目标行驶线Ls的左侧的情况下，横向偏差y的符号为负的方式，设定横向偏差y。
横向偏差变化率dy/dt可以是这次获取的横向偏差y(t)与在规定的单位时间Δt之前获取的横向偏差y(t－Δt)的偏差(y(t)－y(t－Δt))。另外，横向偏差变化率dy/dt也可以是在规定的单位时间Δt之后预测出的横向偏差y(t+Δt)与这次获取的横向偏差y(t)的偏差(y(t+Δt)－y(t))。横向偏差的预测值y(t+Δt)可以考虑车速、横摆角等求出。
另外，横向偏差变化率dy/dt也可以是在规定时间Δtx后的时刻t1预测出的横向偏差y(t+Δtx)与在距离时刻t1规定的单位时间Δt后的时刻t2预测出的横向偏差y(t+Δtx+Δt)的偏差(y(t+Δtx+Δt)－y(t+Δtx))。上述横向偏差的预测值y(t+Δtx)以及y(t+Δtx+Δt)可以考虑车速、横摆角等求出。拍摄车辆的行进方向前方的道路，并运算或者预测车辆的横向偏差y的方法如上述日本特开2013－212839号公报、日本专利第4292562号公报、日本特开平11－34774号公报等专利文献所记载的那样公知，所以省略其说明。
返回到图2，车道保持辅助电流值设定部43基于横向偏差y以及横向偏差变化率dy/dt，设定用于使车辆100沿目标行驶线Ls行驶的车道保持辅助电流值Ir＊。车道保持辅助电流值设定部43的动作的详细将在后面描述。
目标电流值运算部44通过对由转向辅助电流值设定部41设定的转向辅助电流值Is＊加上由车道保持辅助电流值设定部43设定的车道保持辅助电流值Ir＊，来对目标电流值I＊进行运算。电流偏差运算部45对由目标电流值运算部44得到的目标电流值I＊与由电流检测电路33检测到的实际电流值I的偏差(电流偏差ΔI＝I＊－I)进行运算。
PI控制部46进行针对由电流偏差运算部45运算出的电流偏差ΔI的PI运算，从而生成用于将在电动马达18流通的电流I引导为目标电流值I＊的驱动指令值。PWM控制部47生成与上述驱动指令值对应的占空比的PWM控制信号，并供给至驱动电路32。由此，向电动马达18供给与驱动指令值对应的电力。
电流偏差运算部45以及PI控制部46构成电流反馈控制器。通过该电流反馈控制器的动作，以在电动马达18流通的马达电流I接近目标电流值I＊的方式进行控制。
以下，对车道保持辅助电流值设定部43的构成以及动作进行详细说明。如图2所示，车道保持辅助电流值设定部43包括车道保持辅助电流值运算部51、控制用转向转矩设定部52、以及切换部(最终车道保持辅助电流值设定器)53。
车道保持辅助电流值运算部51对与用于使横向偏差以及横向偏差变化率接近零的车道保持辅助转矩的目标值对应的马达电流值亦即车道保持辅助电流值Ir4＊进行运算。
图5是表示车道保持辅助电流值运算部51的电构成的框图。车道保持辅助电流值运算部51包括第一电流值运算部61、第二电流值运算部62、加法部63、车速增益设定部64、以及乘法部65。
第一电流值运算部61基于横向偏差y，对第一车道保持辅助电流值Ir1＊进行运算。第二电流值运算部62基于横向偏差变化率dy/dt，对第二车道保持辅助电流值Ir2＊进行运算。加法部63通过将由第一电流值运算部61运算出的第一车道保持辅助电流值Ir1＊与由第二电流值运算部62运算出的第二车道保持辅助电流值Ir2＊相加来对第三车道保持辅助电流值Ir3＊(＝Ir1＊+Ir2＊)进行运算。车速增益设定部64设定与车速V对应的车速增益G。乘法部65通过对由加法部63运算出的第三车道保持辅助电流值Ir3＊(＝Ir1＊+Ir2＊)乘以由车速增益设定部64设定出的车速增益G，来对第四车道保持辅助电流值Ir4＊(＝G·(Ir1＊+Ir2＊))进行运算。
以下，对第一电流值运算部61、第二电流值运算部62以及车速增益设定部64分别进行更具体的说明。
第一电流值运算部61基于预先设定的表示相对于横向偏差y的第一车道保持辅助电流值Ir1＊的关系的映射图或者运算式，对第一车道保持辅助电流值Ir1＊进行运算。第二电流值运算部62基于预先设定的表示相对于横向偏差变化率dy/dt的第二车道保持辅助电流值Ir2＊的关系的映射图或者运算式，对第二车道保持辅助电流值Ir2＊进行运算。
若将a1、a2设为同符号的常数，将b1设为由2以上的自然数构成的幂数，将b2设为由比b1小的自然数构成的幂数，则优选第一电流值运算部61以及第二电流值运算部62分别如以下那样对第一车道保持辅助电流值Ir1＊以及第二车道保持辅助电流值Ir2＊进行运算。
也就是说，第一电流值运算部61在b1被设定为奇数的情况下，优选基于以Ir1＊＝a1·yb1的函数表示的y与Ir1＊的关系，对第一车道保持辅助电流值Ir1＊进行运算。另一方面，在b1被设定为偶数的情况下，优选在y≥0的范围内，基于以Ir1＊＝a1·yb1的函数表示的y与Ir1＊的关系，在y＜0的范围内，基于以Ir1＊＝－a1·yb1的函数表示的y与Ir1＊的关系，来对第一车道保持辅助电流值Ir1＊进行运算。
另外，第二电流值运算部62在b2被设定为奇数的情况下，优选基于以Ir2＊＝a2·(dy/dt)b2的函数表示的dy/dt与Ir2＊的关系，来对第二车道保持辅助电流值Ir2＊进行运算。另一方面，在b2被设定为偶数的情况下，优选在dy/dt≥0的范围内，基于以Ir2＊＝a2·(dy/dt)b2的函数表示的dy/dt与Ir2＊的关系，在dy/dt＜0的范围内，基于以Ir2＊＝－a2·(dy/dt)b2的函数表示的dy/dt与Ir2＊的关系，来对第二车道保持辅助电流值Ir2＊进行运算。
如上述那样，在该实施方式中，转向辅助电流值Is＊在应该从电动马达18产生用于右方向转向的转向辅助力时为正值，在应该从电动马达18产生用于左方向转向的转向辅助力时为负值。而且，以在车辆的基准位置朝向行进方向处于目标行驶线Ls的右侧的情况下，横向偏差y的符号为正，在处于目标行驶线Ls的左侧的情况下，横向偏差y的符号为负的方式，设定横向偏差y。在像这样设定符号的情况下，常数a1以及a2设定为负值。
在转向辅助电流值Is＊的符号与上述实施方式相反地设定，并且横向偏差y的符号与上述实施方式相反地设定的情况下，常数a1以及a2也被设定为负值。
另一方面，在转向辅助电流值Is＊的符号与上述实施方式相同地设定，并且横向偏差y的符号与上述实施方式相反地设定的情况下，或者在转向辅助电流值Is＊的符号与上述实施方式相反地设定，并且横向偏差y的符号与上述实施方式相同地设定的情况下，常数a1以及a2被设定为正值。
对优选第一电流值运算部61以及第二电流值运算部62如上述那样对第一车道保持辅助电流值Ir1＊以及第二车道保持辅助电流值Ir2＊进行运算的理由进行说明。
一般而言，若将a设为常数，则在以f(x)＝axb(b是由自然数构成的幂数)表示的函数中，x的绝对值越大f(x)的绝对值越大。另外，在b的值在2以上的情况下，x的绝对值越大平均变化率越大。平均变化率是指(f(x)的变化量)/(x的变化量)。
若上述b1的值在2以上，则横向偏差y的绝对值越大，第一车道保持辅助电流值Ir1＊的绝对值越大，并且横向偏差y的绝对值越大平均变化率(第一车道保持辅助电流值Ir1＊的绝对值的增加率)越大。因此，能够更迅速地将车辆引导至目标行驶线侧(在该实施方式中，是行驶车道的宽度中央侧)。
另外，在以f(x)＝axb表示的函数中，b越大，x的绝对值小于1的范围内的平均变化率越小，x的绝对值在1以上的范围内的平均变化率越大。
在上述a1与上述a2相等的情况下，若上述b1比上述b2大，则横向偏差y的绝对值小于1的范围内的第一车道保持辅助电流值Ir1＊的平均变化率与横向偏差变化率dy/dt的绝对值小于1的范围内的第二车道保持辅助电流值Ir2＊的平均变化率相比较小，横向偏差y的绝对值比1大的范围内的第一车道保持辅助电流值Ir1＊的平均变化率与横向偏差变化率dy/dt的绝对值比1大的范围内的第二车道保持辅助电流值Ir2＊的平均变化率相比较大。
因此，认为在车辆的基准位置处于远离目标行驶线的区域的情况下，即使第二车道保持辅助电流值Ir2＊的符号与第一车道保持辅助电流值Ir1＊的符号相反，通过第一车道保持辅助电流值Ir1＊使横向偏差y接近零的动作也容易比通过第二车道保持辅助电流值Ir2＊使横向偏差变化率dy/dt接近零的动作强，所以能够将车辆引导至目标行驶线侧(在该实施方式中，是行驶车道的宽度中央侧)。
另外，由于不管横向偏差y的值，得到与横向偏差变化率dy/dt的大小对应的第二车道保持辅助电流值Ir2＊，所以即使在车辆的基准位置处在目标行驶线附近的区域的情况下，也能够以车辆的宽度方向中心线与目标行驶线平行的方式引导车辆。
在该实施方式中，第一电流值运算部61基于图6A所示的存储了相对于横向偏差y的第一车道保持辅助电流值Ir1＊的关系的映射图或者表示该关系的运算式，对第一车道保持辅助电流值Ir1＊进行运算。在图6A的例子中，第一车道保持辅助电流值Ir1＊将a1设为负的常数，并以Ir1＊＝a1·y3的三次函数表示。换句话说，该函数相当于上述a1为负并且上述b1为3的情况。
第一电流值运算部61例如，也可以基于图6B所示的存储了相对于横向偏差y的第一车道保持辅助电流值Ir1＊的关系的映射图或者表示该关系的运算式，对第一车道保持辅助电流值Ir1＊进行运算。图6B所示的曲线通过使图6A中的Ir1＊在零以上的区域的曲线向横轴方向移动－A(A＞0)，并使图6A中的Ir1＊小于零的区域的曲线向横轴方向移动+A来生成。在图6B的曲线中，在第一车道保持辅助电流值Ir1＊为－A(A＞0)～A的范围内，设定第一车道保持辅助电流值Ir1＊为零的不灵敏区。
第一电流值运算部61例如，也可以基于图6C所示的存储了相对于横向偏差y的第一车道保持辅助电流值Ir1＊的关系的映射图或者表示该关系的运算式，对第一车道保持辅助电流值Ir1＊进行运算。在图6C的例子中，若将a1设为负的常数，则第一车道保持辅助电流值Ir1＊在y≥0的范围内，以Ir1＊＝a1·y2这样的二次函数表示，在y＜0的范围内，以Ir1＊＝－a1·y2这样的二次函数表示。该函数相当于上述a1为负并且上述b1为2的情况。
在该实施方式中，第二电流值运算部62基于图7A所示的存储了相对于横向偏差变化率dy/dt的第二车道保持辅助电流值Ir2＊的关系的映射图或者表示该关系的运算式，对第二车道保持辅助电流值Ir2＊进行运算。在图7A的例子中，第二车道保持辅助电流值Ir2＊将a2设为负的常数，并以Ir2＊＝a2·dy/dt的一次函数表示。换句话说，该函数相当于上述a2为负并且上述b2为1的情况。此外，也可以在横向偏差变化率dy/dt的绝对值为零的附近，设置第二车道保持辅助电流值Ir2＊为零的不灵敏区。
第二电流值运算部62例如，也可以基于图7B所示的存储了相对于横向偏差变化率dy/dt的第二车道保持辅助电流值Ir2＊的关系的映射图或者表示该关系的运算式，对第二车道保持辅助电流值Ir2＊进行运算。在图7B的例子中，若将a2设为负的常数，则第二车道保持辅助电流值Ir2＊在dy/dt≥0的范围内，以Ir2＊＝a2·(dy/dt)2这样的二次函数表示，在dy/dt＜0的范围内，以Ir2＊＝－a2·(dy/dt)2这样的二次函数表示。该函数相当于上述a2为负并且上述b2为2的情况。
返回到图5，车速增益设定部64基于由车速传感器23检测到的车速V，设定车速增益G。相对于车速V的车速增益G的设定例如图8所示。在图8的例子中，车速增益G在车速V为零的附近的范围内，被固定为0，若车速V超过规定值，则被固定为1。车速增益G在车速V为中间范围内的值时，按照与车速V对应地从0增加到1的特性进行设定。
返回到图2，控制用转向转矩设定部52基于由转矩传感器11检测到的检测转向转矩T设定控制用转向转矩Ts。相对于检测转向转矩T的控制用转向转矩Ts的设定例如图9所示。在检测转向转矩T的绝对值在规定值T2(例如，T2＝0.4N·m)以下的区域，设定控制用转向转矩Ts为零的不灵敏区。在检测转向转矩T比T2大的区域以及检测转向转矩T比－T2小的区域，以控制用转向转矩Ts成为与检测转向转矩T相同的值的方式进行设定。
由车道保持辅助电流值运算部51运算出的第四车道保持辅助电流值Ir4＊输入到切换部53的第一输入端子。在切换部53的第二输入端子输入零。由控制用转向转矩设定部52运算出的控制用转向转矩Ts、和由车道保持辅助电流值运算部51运算出的第四车道保持辅助电流值Ir4＊作为切换控制信号给予切换部53。切换部53基于控制用转向转矩Ts的符号和第四车道保持辅助电流值Ir4＊的符号，选择输入到第一输入端子的第四车道保持辅助电流值Ir4＊以及输入到第二输入端子的零中的任意一方作为最终的车道保持辅助电流值Ir＊并输出。
控制用转向转矩Ts的符号表示驾驶员的转向方向。第四车道保持辅助电流值Ir4＊的符号表示与第四车道保持辅助电流值Ir4＊(车道保持辅助转矩)对应的转向方向。在由控制用转向转矩Ts的符号示出的转向方向、和由第四车道保持辅助电流值Ir4＊的符号示出的转向方向不同的情况下，切换部53选择输入到第一输入端子的第四车道保持辅助电流值Ir4＊作为最终的车道保持辅助电流值Ir＊并输出。
另一方面，在由控制用转向转矩Ts的符号示出的转向方向、和由第四车道保持辅助电流值Ir4＊的符号示出的转向方向相同的情况下，切换部53选择输入到第二输入端子的零作为最终的车道保持辅助电流值Ir＊并输出。这是因为，认为在由控制用转向转矩Ts的符号示出的转向方向和由第四车道保持辅助电流值Ir4＊的符号示出的转向方向相同的情况下，驾驶员以使车辆接近目标行驶线的方式进行转向操作。如上述那样，在检测转向转矩T的绝对值在规定值T2以下的区域设置控制用转向转矩Ts为零的不灵敏区，所以在检测转向转矩T较小的区域，能够抑制控制用转向转矩Ts的符号隔一会就反转。由此，能够抑制隔一会就切换第四车道保持辅助电流值Ir4＊和零，所以能够抑制从电动马达18产生的马达转矩隔一会就变动。
在该实施方式中，在控制用转向转矩Ts的符号与第四车道保持辅助电流值Ir4＊的符号不一致的情况下，切换部53选择第四车道保持辅助电流值Ir4＊作为最终的车道保持辅助电流值Ir＊并输出。切换部53例如，也可以在控制用转向转矩Ts与第四车道保持辅助电流值Ir4＊的积在零以下(零或者负值)时，判定为控制用转向转矩Ts的符号与第四车道保持辅助电流值Ir4＊的符号不一致。因此，在控制用转向转矩Ts的符号与第四车道保持辅助电流值Ir4＊的符号不一致的情况下，目标电流值运算部44对在转向辅助电流值Is＊加上第四车道保持辅助电流值Ir4＊而得到的值进行运算作为目标电流值I＊。
另一方面，在控制用转向转矩Ts的符号与第四车道保持辅助电流值Ir4＊的符号一致的情况下，切换部53选择零作为最终的车道保持辅助电流值Ir＊并输出。切换部53例如，也可以在控制用转向转矩Ts与第四车道保持辅助电流值Ir4＊的积比零大(正值)时，判定为控制用转向转矩Ts的符号与第四车道保持辅助电流值Ir4＊的符号一致。因此，在控制用转向转矩Ts的符号与第四车道保持辅助电流值Ir4＊的符号一致的情况下，目标电流值运算部44对转向辅助电流值Is＊进行运算作为目标电流值I＊。
在上述实施方式中，通过车道保持辅助电流值运算部51，对用于使横向偏差y以及横向偏差变化率dy/dt接近零的第四车道保持辅助电流值Ir4＊进行运算。在由控制用转向转矩Ts的符号示出的转向方向与由第四车道保持辅助电流值Ir4＊的符号示出的转向方向不同的情况下，通过对转向辅助电流值Is＊加上第四车道保持辅助电流值Ir4＊，来对目标电流值I＊进行运算。然后，以在电动马达18流通的马达电流I接近目标电流值I＊的方式进行控制。
因此，在该实施方式中，在由控制用转向转矩Ts的符号示出的转向方向与由第四车道保持辅助电流值Ir4＊的符号示出的转向方向不同的情况下，得到以下的(1)～(4)那样的效果。
(1)能够使用于使横向偏差y以及横向偏差变化率dy/dt接近零的车道保持辅助转矩产生。由此，能够以横向偏差y接近零的方式引导车辆，所以能够以车辆接近目标行驶线(在该实施方式中，是行驶车道的宽度中央)的方式引导车辆。另外，由于能够不管横向偏差y的值，而得到与横向偏差变化率dy/dt的大小对应的第二车道保持辅助电流值Ir2＊，所以即使在车辆的基准位置处于目标行驶线附近的区域的情况下，也能够以车辆的宽度方向中心线与目标行驶线平行的方式引导车辆。由此，能够以避免车辆脱离车道的方式引导车辆。
(2)相对于横向偏差y的第一车道保持辅助电流值Ir1＊的关系以Ir1＊＝a1·y3的函数表示。另一方面，相对于横向偏差变化率dy/dt的第二车道保持辅助电流值Ir2＊的关系以Ir2＊＝a2·(dy/dt)的函数表示。换句话说，上述b1的值在2以上，并且上述b1比上述b2大。因此，认为在车辆的基准位置处于远离目标行驶线的区域的情况下，即使第二车道保持辅助电流值Ir2＊的符号相对于第一车道保持辅助电流值Ir1＊的符号相反，通过第一车道保持辅助电流值Ir1＊使横向偏差y接近零的动作也容易比通过第二车道保持辅助电流值Ir2＊使横向偏差变化率dy/dt接近零的动作强。因此，即使第二车道保持辅助电流值Ir2＊的符号相对于第一车道保持辅助电流值Ir1＊的符号相反，也能够将车辆引导至目标行驶线侧(在该实施方式中，为行驶车道的宽度中央侧)。
(3)通过对第三车道保持辅助电流值Ir3＊(＝Ir1＊+Ir2＊)乘以与车速V对应的车速增益G，来对第四车道保持辅助电流值Ir4＊进行运算。由此，能够设定与车速V对应的适当得第四车道保持辅助电流值Ir4＊。例如，在需要较强的修正力的高速时，能够与低速时相比增大第四车道保持辅助电流值Ir4＊。另外，由于在车速V为零的附近的范围将车速增益G固定为零，所以能够防止在车辆几乎为停止状态时，基于第一车道保持辅助电流值Ir1＊、第二车道保持辅助电流值Ir2＊使转向轮3转向。
(4)由于车道保持辅助电流值Ir1＊为横向偏差y的函数，所以容易设定横向偏差y与第一车道保持辅助电流值Ir1＊的关系。同样地，由于第二车道保持辅助电流值Ir2＊是横向偏差变化率dy/dt的函数，所以容易设定横向偏差变化率dy/dt与第二车道保持辅助电流值Ir2＊的关系。
在由控制用转向转矩Ts的符号示出的转向方向与由第四车道保持辅助电流值Ir4＊的符号示出的转向方向相同的情况下，认为驾驶员以使车辆接近目标行驶线的方式进行转向操作。若不管驾驶员以使车辆接近目标行驶线的方式进行转向操作，而使车道保持辅助转矩产生，则转向操作的手感(转向操作反作用力)显著地降低，有可能转向操作感恶化、或者车辆反而过于返回目标行驶线。在该实施方式中，在由控制用转向转矩Ts的符号示出的转向方向与由第四车道保持辅助电流值Ir4＊的符号示出的转向方向相同的情况下，最终的车道保持辅助电流值Ir＊为零。由此，在驾驶员以使车辆接近目标行驶线的方式进行转向操作时，能够适当地给予驾驶员转向操作的手感，所以能够提高转向操作感。另外，能够抑制车辆过于返回目标行驶线。
以上，对该发明的实施方式进行了说明，但该发明也能够以其它的方式实施。例如，也可以在加法部63(参照图5)与乘法部65之间，设置用于将第三车道保持辅助电流值Ir3＊(＝Ir1＊+Ir2＊)的绝对值限定在规定范围的限幅器。
另外，虽然在上述的实施方式中设置了乘法部65(参照图5)，但也可以省略乘法部65。在省略乘法部65的情况下，不需要车速增益设定部64。
另外，在上述的实施方式中，转向辅助电流值设定部41使用转向转矩T(具体而言基于转向转矩T以及车速V)来设定转向辅助电流值Is＊，但也可以使用转向角来设定转向辅助电流值Is＊。
另外，在上述的实施方式中，设置了控制用转向转矩设定部52，但也可以省略控制用转向转矩设定部52。在省略控制用转向转矩设定部52的情况下，代替控制用转向转矩Ts，而给予切换部53由转矩传感器11检测出的检测转向转矩T。此时，在由检测转向转矩T的符号示出的转向方向与由第四车道保持辅助电流值Ir4＊的符号示出的转向方向不同的情况下，切换部53选择输入到第一输入端子的第四车道保持辅助电流值Ir4＊作为最终的车道保持辅助电流值Ir＊并输出。另一方面，在由检测转向转矩T的符号示出的驾驶员的转向方向和由第四车道保持辅助电流值Ir4＊的符号示出的转向方向相同的情况下，切换部53选择输入到第二输入端子的零作为最终的车道保持辅助电流值Ir＊并输出。
另外，在上述的实施方式中，对将该发明应用于电动助力转向装置的例子进行了说明，但该发明能够应用于线控转向系统等车辆用转向装置。

Claims (8)

1.一种转向辅助装置，其特征在于，包括：
电动马达，其用于对车辆的转向机构赋予转向用驱动力；
信息获取器，其获取距离目标行驶线的车辆的横向偏差、和上述横向偏差的每单位时间的变化率亦即横向偏差变化率；
转向转矩检测器，其检测转向转矩；
转向辅助电流值设定器，其设定与转向辅助转矩的目标值对应的转向辅助电流值；
车道保持辅助电流值运算器，其基于由上述信息获取器获取的横向偏差以及横向偏差变化率，对与用于使横向偏差以及横向偏差变化率接近零的车道保持辅助转矩的目标值对应的车道保持辅助电流值进行运算；
最终车道保持辅助电流值设定器，其在根据由上述转向转矩检测器检测到的检测转向转矩得到的转向方向和与由上述车道保持辅助电流值运算器运算出的车道保持辅助电流值对应的转向方向不同的情况下，将由上述车道保持辅助电流值运算器运算出的车道保持辅助电流值设定为最终的车道保持辅助电流值，在根据上述检测转向转矩得到的转向方向和与上述车道保持辅助电流值对应的转向方向相同的情况下，将最终的车道保持辅助电流值设定为零；
目标电流值运算器，其使用由上述转向辅助电流值设定器设定的转向辅助电流值和由上述最终车道保持辅助电流值设定器设定的最终的车道保持辅助电流值，来对目标电流值进行运算；以及
控制器，其基于由上述目标电流值运算器运算出的目标电流值，驱动控制上述电动马达。
2.根据权利要求1所述的转向辅助装置，其特征在于，
上述车道保持辅助电流值运算器包括：
第一运算器，其基于由上述信息获取器获取的横向偏差对第一车道保持辅助电流值进行运算；
第二运算器，其基于由上述信息获取器获取的横向偏差变化率对第二车道保持辅助电流值进行运算；以及
第三运算器，其通过将由上述第一运算器运算出的第一车道保持辅助电流值、和由上述第二运算器运算出的第二车道保持辅助电流值相加，来对车道保持辅助电流值进行运算。
3.根据权利要求1所述的转向辅助装置，其特征在于，
还包括用于检测车速的车速检测器，
上述车道保持辅助电流值运算器包括：
第一运算器，其基于由上述信息获取器获取的横向偏差对第一车道保持辅助电流值进行运算；
第二运算器，其基于由上述信息获取器获取的横向偏差变化率对第二车道保持辅助电流值进行运算；
第三运算器，其通过将由上述第一运算器运算出的第一车道保持辅助电流值、和由上述第二运算器运算出的第二车道保持辅助电流值相加，来对第三车道保持辅助电流值进行运算；以及
第四运算器，其通过对由上述第三运算器运算出的第三车道保持辅助电流值乘以与由上述车速检测器检测出的车速对应的增益，来对车道保持辅助电流值进行运算。
4.根据权利要求2所述的转向辅助装置，其特征在于，
若将由上述信息获取器获取的横向偏差设为y，将由上述信息获取器获取的横向偏差变化率设为dy/dt，将上述第一车道保持辅助电流值设为Ir1＊，将上述第二车道保持辅助电流值设为Ir2＊，将a1、a2设为同符号的常数，将b1设为由2以上的自然数构成的幂数，并将b2设为由比b1小的自然数构成的幂数，则
上述第一运算器构成为，在b1被设定为奇数的情况下，基于以Ir1＊＝a1·yb1的函数表示的y与Ir1＊的关系，对第一车道保持辅助电流值Ir1＊进行运算，在b1被设定为偶数的情况下，在y≥0的范围内，基于以Ir1＊＝a1·yb1的函数表示的y与Ir1＊的关系，在y＜0的范围内，基于以Ir1＊＝－a1·yb1的函数表示的y与Ir1＊的关系，对第一车道保持辅助电流值Ir1＊进行运算，
上述第二运算器构成为，在b2被设定为奇数的情况下，基于以Ir2＊＝a2·(dy/dt)b2的函数表示的dy/dt与Ir2＊的关系，对第二车道保持辅助电流值Ir2＊进行运算，在b2被设定为偶数的情况下，在dy/dt≥0的范围内，基于以Ir2＊＝a2·(dy/dt)b2的函数表示的dy/dt与Ir2＊的关系，在dy/dt＜0的范围内，基于以Ir2＊＝－a2·(dy/dt)b2的函数表示的dy/dt与Ir2＊的关系，对第二车道保持辅助电流值Ir2＊进行运算。
5.根据权利要求3所述的转向辅助装置，其特征在于，
若将由上述信息获取器获取的横向偏差设为y，将由上述信息获取器获取的横向偏差变化率设为dy/dt，将上述第一车道保持辅助电流值设为Ir1＊，将上述第二车道保持辅助电流值设为Ir2＊，将a1、a2设为同符号的常数，将b1设为由2以上的自然数构成的幂数，并将b2设为由比b1小的自然数构成的幂数，则
上述第一运算器构成为，在b1被设定为奇数的情况下，基于以Ir1＊＝a1·yb1的函数表示的y与Ir1＊的关系，对第一车道保持辅助电流值Ir1＊进行运算，在b1被设定为偶数的情况下，在y≥0的范围内，基于以Ir1＊＝a1·yb1的函数表示的y与Ir1＊的关系，在y＜0的范围内，基于以Ir1＊＝－a1·yb1的函数表示的y与Ir1＊的关系，对第一车道保持辅助电流值Ir1＊进行运算，
上述第二运算器构成为，在b2被设定为奇数的情况下，基于以Ir2＊＝a2·(dy/dt)b2的函数表示的dy/dt与Ir2＊的关系，对第二车道保持辅助电流值Ir2＊进行运算，在b2被设定为偶数的情况下，在dy/dt≥0的范围内，基于以Ir2＊＝a2·(dy/dt)b2的函数表示的dy/dt与Ir2＊的关系，在dy/dt＜0的范围内，基于以Ir2＊＝－a2·(dy/dt)b2的函数表示的dy/dt与Ir2＊的关系，对第二车道保持辅助电流值Ir2＊进行运算。
6.根据权利要求4所述的转向辅助装置，其特征在于，
上述第一运算器构成为基于以Ir1＊＝a1·y3的函数表示的y与Ir1＊的关系，对第一车道保持辅助电流值Ir1＊进行运算，
上述第二运算器构成为基于以Ir2＊＝a2·(dy/dt)的函数表示的dy/dt与Ir2＊的关系，对第二车道保持辅助电流值Ir2＊进行运算。
7.根据权利要求5所述的转向辅助装置，其特征在于，
上述第一运算器构成为基于以Ir1＊＝a1·y3的函数表示的y与Ir1＊的关系，对第一车道保持辅助电流值Ir1＊进行运算，
上述第二运算器构成为基于以Ir2＊＝a2·(dy/dt)的函数表示的dy/dt与Ir2＊的关系，对第二车道保持辅助电流值Ir2＊进行运算。
8.根据权利要求1～7中的任意一项所述的转向辅助装置，其特征在于，
还包括控制用转向转矩设定器，该控制用转向转矩设定器基于由上述转向转矩获取器检测到的检测转向转矩，来设定控制用转向转矩，
上述控制用转向转矩设定器构成为，在上述检测转向转矩的绝对值处在规定值以内的范围内时将控制用转向转矩设定为零，在上述检测转向转矩的绝对值比上述规定值大时，将控制用转向转矩设定为与检测转向转矩相同的值，
上述最终车道保持辅助电流值设定器构成为，在与由上述控制用转向转矩设定器设定的控制用转向转矩对应的转向方向和与由上述车道保持辅助电流值运算器运算出的车道保持辅助电流值对应的转向方向不同的情况下，将由上述车道保持辅助电流值运算器运算出的车道保持辅助电流值设定为最终的车道保持辅助电流值，在与上述控制用转向转矩对应的转向方向和与上述车道保持辅助电流值对应的转向方向相同的情况下，将最终的车道保持辅助电流值设定为零。
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