CN108216361A - 车辆用转向系统和车道保持系统 - Google Patents

Abstract

本发明的车辆用转向系统包括：供驾驶员进行转向操作的转向输入部；检测输入到转向输入部的转向力的转向力检测部；计算用于使车辆靠近目标行驶线路的第一转向控制量的第一转向控制量运算部；基于转向力计算校正转向控制量的转向控制量校正系数的转向控制量校正系数运算部；基于第一转向控制量和转向控制量校正系数计算第二转向控制量的第二转向控制量运算部；及基于第二转向控制量对车辆进行转向控制的转向控制部，转向控制量校正系数运算部进行运算以将转向控制量校正系数设为随转向力的增大而减小且随转向力的减小而增大的系数，并使转向控制量校正系数增大时的时间变化率小于减小时的时间变化率。

Description

车辆用转向系统和车道保持系统

技术领域

本发明涉及车辆用转向系统，特别涉及对转向轮进行转向辅助以使车辆跟随所期望的目标行驶线路进行行驶的车辆用转向系统。

背景技术

现有技术中，已知有对转向轮进行转向辅助或者进行自动转向以使车辆跟随所期望的目标行驶线路进行行驶的技术。

例如有专利文献1所公开的技术：使用安装于车辆前方的摄像头来识别道路的白线，从而进行转向控制以使车辆行驶在车道中央。这被称为车道保持系统。

此外，还有专利文献2所公开的技术：基于卫星信息来掌握本车位置、驾驶员预先设定的目标地点、地图数据等，来运算目标轨迹，并进行转向控制以跟随该目标轨迹。

然而，在专利文献1和2公开的现有技术中，当驾驶员为了脱离目标行驶线路以避让目标行驶线路上的其他车辆和障碍物等而进行了操作方向盘的转向介入、即所谓的超控(override)时，会瞬间产生很大的转向辅助力以抵消因超控而产生的与目标行驶线路的偏差，从而会阻碍驾驶员的转向介入，因此会影响避让其他车辆和障碍物等的动作。

对此，例如专利文献3中公开了以下技术：根据作为方向盘转向状态的转向力来检测驾驶员的转向介入，并减少车道保持系统的控制量来进行校正。

另外，专利文献4中公开了以下技术：基于驾驶员的转向介入和PCS(预碰撞安全系统)的停止控制执行请求标记、雨量传感器的降雨判断、照度传感器的明亮度判断等从公知的车载控制系统和车载传感器获取到的与行驶安全性相关的信息，计算出危险度等级，并根据该危险度等级来减少车道保持系统的控制量进行校正。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2015－13545号公报

专利文献2：日本专利特开2005－67484号公报

专利文献3：日本专利特开平10-152063号公报

专利文献4：日本专利特开2015－33942号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

专利文献3、4中，对于作为车辆用转向装置的车道保持系统的转向控制量，基于作为方向盘转向状态的转向角、或者转向转矩的瞬时值，使用映射或者表格来计算控制量的校正系数，在驾驶员进行了超控的情况下，减少控制量来进行校正，但在由于驾驶员的转向介入而使控制量减少了之后，在转向介入刚刚结束后、即超控刚刚结束后，控制量会急剧增大，因此在控制切换时车辆会根据情况而发生摇晃等，从而存在无法顺畅地进行控制切换的问题。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种在驾驶员的超控结束后恢复到目标行驶线路跟随控制状态的情况下可实现顺畅的控制切换的车辆用转向系统。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的车辆用转向系统包括：转向输入部，该转向输入部供驾驶员进行转向操作；转向力检测部，该转向力检测部检测输入到所述转向输入部的转向力；第一转向控制量运算部，该第一转向控制量运算部计算用于使所述车辆靠近所述目标行驶线路的第一转向控制量；转向控制量校正系数运算部，该转向控制量校正系数运算部基于所述转向力计算校正转向控制量的转向控制量校正系数；第二转向控制量运算部，该第二转向控制量运算部基于所述第一转向控制量和所述转向控制量校正系数来计算第二转向控制量；以及转向控制部，该转向控制部基于所述第二转向控制量来对所述车辆进行转向控制，所述转向控制量校正系数运算部按照如下方式进行运算：将所述转向控制量校正系数设为随着所述转向力的增大而减小且随着所述转向力的减小而增大的系数，并使所述转向控制量校正系数增大时的时间变化率小于减小时的时间变化率。

发明效果

根据本发明的车辆用转向系统，在由于驾驶员的转向介入导致转向控制量减少了之后，在转向介入刚刚结束后、即超控刚刚结束后，转向控制量也不会急剧增大，能够顺畅地恢复到目标行驶线路跟随控制状态。

附图说明

图1是表示本发明所涉及的实施方式1的车辆用转向系统的功能框图。

图2是表示本发明所涉及的实施方式1的车辆用转向系统的硬件结构的图。

图3是说明转向控制量校正系数运算部的处理的流程图。

图4是表示转向力的绝对值与转向控制量校正预备系数之间的关系的图。

图5是表示对转向控制量校正预备系数实施延迟处理而得到的转向控制量校正系数和转向力的绝对值的时间变化的图。

图6是说明利用低通滤波处理来进行的延迟处理的图。

图7是说明利用移动平均处理来进行的延迟处理的图。

图8是说明利用速率限制处理来进行的延迟处理的图。

图9是说明基于转向控制量校正系数随着时间经过的增减量进行的运算的图。

图10是表示转向控制量校正系数和转向力的绝对值的时间变化的图。

图11是表示本发明所涉及的实施方式1的变形例的车辆用转向系统的结构的功能框图。

图12是说明转向控制量校正系数运算部的处理的流程图。

图13是表示本车辆偏离目标行驶线路的距离的绝对值和转向控制量校正系数的时间变化率之间的关系的图。

图14是表示本发明所涉及的实施方式2的车辆用转向系统的功能框图。

图15是表示适用本发明所涉及的车辆用转向系统的车道保持系统的功能框图。

具体实施方式

下面，按照各实施方式使用附图来说明本发明所涉及的车辆用转向系统。另外，在各实施方式中，相同或相当部分使用同一标号表示，省略重复说明。

<实施方式1>

图1是表示本发明所涉及的实施方式1的车辆用转向系统100的结构的功能框图。如图1所示，车辆用转向系统100具备车辆用转向装置1(以下有时称为“转向装置1”)、转向输入部2、转向力检测部3和转向用致动器20。另外，在以下的说明中，将搭载有转向装置1的车辆称为“本车辆”。

转向输入部2是驾驶员对车辆进行转向操作的转向轮(steering wheel)。另外，转向输入部2可以是用于对车辆进行转向操作的控制杆或用于选择转向的开关类输入部，也可以是其他形式。

转向力检测部3例如是转矩传感器，其与转向输入部2相连，检测驾驶员对转向输入部2的操作量即转向力，并发送给转向装置1。

如图1所示，转向装置1具备转向控制量校正系数运算部10、第一转向控制量运算部11、第二转向控制量运算部12和转向控制部13，转向力检测部3检测出的转向力被输入至转向控制量校正系数运算部10。

转向控制量校正系数运算部10基于所输入的转向力，计算转向控制量校正系数α，并将转向控制量校正系数α输入到第二转向控制量运算部12。

第一转向控制量运算部11计算第一转向控制量并将其输出至第二转向控制量运算部12。

第二转向控制量运算部12将从转向控制量校正系数运算部10输入的转向控制量校正系数α与从第一转向控制量运算部11输入的第一转向控制量相乘，从而计算出第二转向控制量并将其输入到转向控制部13。

转向控制部13基于从第二转向控制量运算部12输入的第二转向控制量，使转向用致动器20产生转向用动力，从而对本车辆的转向轮进行转向控制。另外，转向控制部13也可以具备液压动力转向盘或电动助力转向盘来起到对驾驶员的转向力进行辅助的功能，但在本实施方式中省略其说明。

图2中示出图1所示的转向装置1的各模块(转向控制量校正系数运算部10、第一转向控制量运算部11、第二转向控制量运算部12和转向控制部13)用CPU(CentralProcessing Unit：中央处理器)、DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)等处理器构成时的硬件结构。这种情况下，转向装置1的各模块的功能由与软件等(软件、固件或软件和固件)的组合来实现。软件等以程序的形式来表述，并存储在存储器103(存储装置)中。

接口(I/F)101控制与转向力检测部3等外部装置的信号的输入输出。另外，图2中，仅示出了经由I/F101连接转向用致动器20的结构。

CPU102根据存储在存储器103中的程序执行各种处理，从而实现转向装置1的各模块的功能。这些I/F101、处理器102、存储器103彼此通过母线连接。

这里，返回图1的说明，对转向装置1的各功能模块作进一步说明。图3是说明转向控制量校正系数运算部10的动作的流程图。

如图3所示，转向控制量校正系数运算部10读取转向力检测部3检测出的转向力(步骤S101)，计算转向控制量校正系数α(步骤S102)。这里，转向控制量校正系数α例如是0～1范围内的系数，当α＝1时，表示用于保持车道的转向控制量为100％的状态，是目标行驶线路跟随控制状态。此外，当α＝0时，表示用于保持车道的转向控制量为0％的状态，是驾驶员手动转向状态。此外，当0＜α＜1时，表示用于保持车道的转向控制量为α×100(％)的状态，是目标行驶线路跟随控制状态和手动转向状态之间的过渡状态。

作为转向控制量校正系数α的计算方法，可以预先准备表示转向力的绝对值与转向控制量校正系数之间的关系的映射或表格，基于读取的转向力，使用该映射或表格来进行计算，也可以基于转向控制量校正系数随着时间经过的增减量来计算转向控制量校正系数。

使用映射或表格具有能够容易地决定转向控制量校正系数α的优点。

接着，为了抑制超控刚刚结束后控制量的急剧增大，对转向控制量进行延迟处理(步骤S103)，然后返回步骤S101的处理。

第一转向控制量运算部11计算为了靠近目标行驶线路的目标车辆状态量Ptg，并将其作为第一转向控制量输出至第二转向控制量运算部12。

这里，目标车辆状态量Ptg采用目标转矩Ttg、目标转向角θtg、目标偏航率γtg、目标横向加速度Gtg、目标路面反作用力Trtg中的一个或几个的组合。

目标转向角θtg、目标偏航率γtg、目标横向加速度Gtg、目标路面反作用力Trtg的计算方法在对转向轮进行转向辅助或进行自动转向以跟随所期望的目标行驶线路来进行行驶的技术中是公知的，例如日本专利第6012824号公报的记载，因此省略其详细说明，分别用以下的数学式(1)～(4)来表示。

【数学式1】

θ_tg＝k1·yLd+k2·eLd-k3·γ_s…(1)

这里，

θtg：目标转向角(目标车辆状态量)

k1～k3：系数

yLd：前方注视点距离的横向位移

eLd：前方注视点距离的目标行驶线路斜率

γs：偏航率

【数学式2】

【数学式3】

【数学式4】

T_rtg＝K_align·θ_tg…(4)

这里，

A：稳定性因数

L：轴距[m]

Vs：车速信号[m/s]

Kalign：标准路面反作用力斜率，是轮胎特性的线性区域中的“转向角与路面反作用力之比”。

稳定性因数A是方向盘角度固定的稳态圆回转下表示车辆转向特性的特性值，将重心位置的回转半径设为R，极低速时的回转半径设为R0，车速设为V时，R/R0＝1+AV²的关系成立时的常数A即为稳定性因数A。A为正时，表示转向不足，A为零时，表示转向均衡，A为负时，表示转向过度。

第二转向控制量运算部12将从转向控制量校正系数运算部10输入的转向控制量校正系数α与从第一转向控制量运算部11输入的第一转向控制量相乘来计算第二转向控制量，因此可以得到校正了目标车辆状态量Ptg的转向控制量，能够得到即使在超控刚刚结束后也不会急剧增大的转向控制量。

作为转向控制方法，可以列举例如目标转矩Ttg的控制和基于目标车辆状态量Ptg(目标转向角θtg、目标偏航率γtg、目标横向加速度Gtg、目标路面反作用力Trtg)来计算转向用动力的前馈控制(比例控制)。

前馈控制型转向用动力Ttg_FF用下面的数学式(5)～(8)来表示。即，作为目标车辆状态量Ptg，在使用目标转向角θtg的情况下，用数学式(5)来表示，在使用目标偏航率γtg的情况下，用数学式(6)来表示，在使用目标横向加速度Gtg的情况下，用数学式(7)来表示，在使用目标路面反作用力Trtg的情况下，用数学式(8)来表示。

【数学式5】

T_{tg_FF}＝K_align·θ_tg…(5)

【数学式6】

【数学式7】

【数学式8】

T_{tg_FF}＝T_rtg…(8)

另外，在目标车辆状态量Ptg使用目标转向角θtg及目标路面反作用力Trtg的情况下，可提高转向性，在使用目标偏航率γtg及目标横向加速度Gtg的情况下，车辆的行为稳定。

转向用致动器20例如可以使用电动助力转向的电动马达或者液压马达，马达的种类并无特别限定，可以使用直流马达和交流马达。

<使用映射来计算转向控制量校正系数>

接下来，对于转向控制量校正系数运算部10中使用映射来计算转向控制量校正系数的动作进行说明。转向控制量校正系数运算部10例如基于图4所示的映射来计算转向控制量校正系数。另外，将此处计算得到的系数称为转向控制量校正预备系数α’。

图4是用曲线图表示转向力的绝对值[N·m]与转向控制量校正预备系数α’之间的关系的映射的一例，其示出的特性中，当转向力的绝对值为零时，α’＝1，当转向力的绝对值增加时，转向控制量校正预备系数α’变小，最终α’＝0。即，在驾驶员没有操作转向输入部2的情况下，α’＝1，表示用于保持车道的转向控制量为100％的状态，是目标行驶线路跟随控制状态。此外，当α’＝0时，表示用于保持车道的转向控制量为0％的状态，是驾驶员手动转向状态。此外，当0＜α’＜1时，表示用于保持车道的转向控制量为α’×100(％)的状态，是目标行驶线路跟随控制状态和手动转向状态之间的过渡状态。

然而，在使用上述的转向控制量校正预备系数α’进行控制时，在由于驾驶员的转向介入而使控制量减少了之后，在转向介入刚刚结束后、即超控刚刚结束后，控制量会急剧增大，因此有可能无法顺畅地进行控制切换。

因此，在本实施方式中，采用在转向控制量校正系数运算部10中实施延迟处理的结构。图5是表示对基于图4所示的映射计算得到的转向控制量校正预备系数α’实施延迟处理后得到的转向控制量校正系数α与转向力的绝对值的时间变化的图，图5的上侧表示转向力(绝对值)的时间变化，图5的下侧表示转向控制量校正系数α的时间变化。

如图5所示，在驾驶员超控的过程中，转向力(绝对值)急剧减小，而与此相反，转向控制量校正预备系数α’如图5下侧的虚线所示那样急剧增大，通过对转向控制量校正预备系数α’实施延迟处理，将由此得到的系数作为转向控制量校正系数α，则如图5下侧的实线所示那样，转向控制量校正系数α增大时的时间变化率小于转向控制量校正系数α减小时的时间变化率，从而能够顺畅地恢复到目标行驶线路跟随控制状态。

这里，在转向控制量校正系数运算部10中实施的延迟处理可以是例如低通滤波处理、移动平均处理和速率限制处理。

图6是说明利用低通滤波处理的延迟处理的图，横轴表示时间(sec)，纵轴表示转向控制量校正系数α。由此，通过使陡峭波形的输入通过一次低通滤波器(一次LPF)或二次低通滤波器(二次LPF)，能够得到高频分量被去除且随着时间的经过顺滑增大的波形。

图7是说明利用移动平均处理的延迟处理的图，横轴表示时间(sec)，纵轴表示转向控制量校正系数α。由此，通过对陡峭波形的输入规定一定的区间(期间)，并边使范围偏移边求取平均，从而能够消除规则变动因素和不规则变动因素的影响，使推移“平滑”，从而能够得到高频分量被去除且随着时间的经过顺滑增大的波形。

图7中，示出了在0.010sec～0.020sec的期间(0.01sec)中求取10个移动平均的1kHz处理和求取20个移动平均的2kHz处理，频率越高，随之可得到变化越为顺滑的波形。

图8是说明利用速率限制处理的延迟处理的图，通过限制信号的变化率(斜率)，能够使陡峭波形的输入变为顺滑变化的波形。

图8中，横轴表示时间(sec)，纵轴表示转向控制量校正系数α。虚线所示的波形为没有实施速率限制处理时的波形，点划线所示的波形为实施了速率限制处理时的波形，实施速率限制处理的结果是斜率受到了限制。

<基于转向控制量校正系数随着时间经过的增减量进行的计算>

接下来，对于转向控制量校正系数运算部10中基于转向控制量校正系数随着时间经过的增减量来计算转向控制量校正系数的动作进行说明。另外，将此处计算得到的系数称为转向控制量校正预备系数α’。

该计算中，例如图9所示，当转向力的绝对值在预先设定的设定值以上时，使转向控制量校正预备系数α’以固定的减小率减小，当转向力的绝对值小于设定值时，使转向控制量校正预备系数α’以固定的增大率增大。

此处，将固定的增减率设为C时，随时间经过的转向控制量校正预备系数α’可以用以下的数学式(9)来表示。

【数学式9】

α′＝α′+C…(9)

当转向力的绝对值在设定值以上时，将增减率C设为负值(例如-0.1)，从而使转向控制量校正预备系数α’减小。而当转向力的绝对值小于设定值时，将增减率C设为正值(例如+0.1)，从而使转向控制量校正预备系数α’增大。此处，转向控制量校正预备系数α’按下述方式来进行计算，即：将转向控制量校正预备系数α’设为例如0～1范围内的系数，并在其达到最小值0时将其固定为0，在达到最大值1时将其固定为1，从而不会脱离到范围之外。

由此，具有只需设定增减率就能唯一地决定转向控制量校正系数的优点。

然而，在使用上述的转向控制量校正预备系数α’进行控制时，在由于驾驶员的转向介入而使控制量减少了之后，在转向介入刚刚结束后、即超控刚刚结束后，控制量会急剧增大，因此有可能无法顺畅地进行控制切换。

因此，在本实施方式中，采用在转向控制量校正系数运算部10中实施延迟处理的结构。图10是表示对基于转向控制量校正系数随着时间经过的增减率计算得到的转向控制量校正预备系数α’实施延迟处理后得到的转向控制量校正系数α与转向力的绝对值的时间变化的图，图10的上侧表示转向力(绝对值)的时间变化，图10的下侧表示转向控制量校正系数α的时间变化。

如图10所示，在驾驶员超控的过程中，转向力(绝对值)急剧减小，而与之相反，转向控制量校正预备系数α’如图10下侧的虚线所示那样急剧增大，通过对转向控制量校正预备系数α’实施延迟处理，将由此得到的系数作为转向控制量校正系数α，则如图10下侧的实线所示那样，转向控制量校正系数α增大时的时间变化率小于转向控制量校正系数减小时的时间变化率，从而能够顺畅地恢复到目标行驶线路跟随控制状态。

另外，在转向控制量校正系数运算部10中实施的延迟处理可以是例如低通滤波处理、移动平均处理和速率限制处理。

此外，除了延迟处理以外，也可以使转向控制量校正预备系数α’增大时的时间变化率在超控结束后(转向力大致变为零之后)的预先设定的设定时间内小于转向控制量校正预备系数α’减小时的时间变化率，将由此得到的系数作为转向控制量校正系数α。从而，转向控制量校正系数α增大时的时间变化率小于转向控制量校正系数减小时的时间变化率，能够顺畅地恢复到目标行驶线路跟随控制状态。

另外，对转向控制量校正预备系数α’增大时的时间变化率进行设定时间变更可以通过将数学式(9)中的增减率C从+0.1变为例如+0.02进行设定时间变更来实现。

这里，可以基于转向状态量、例如伴随转向轮的转动而产生的状态量(转向角速度、转向力变化量和转向力绝对值)，来判断驾驶员开始超控或是持续超控。

因此，在转向状态量超过预先设定的阈值的情况下，将转向控制量校正预备系数α’增大时的时间变化率小于转向控制量校正预备系数α’减小时的时间变化率而得到的系数作为转向控制量校正系数α，从而能够使转向控制量校正系数α增大时的时间变化率小于转向控制量校正系数减小时的时间变化率，能够顺畅地恢复到目标行驶线路跟随控制状态。另外，当转向状态量达到预先设定的阈值以下后，将增大时的时间变化率恢复原样。通过使用转向状态量来设定转向控制量校正系数，能够更加灵敏地进行应对。

另外，使转向控制量校正预备系数α’增大时的时间变化率减小可以通过将数学式(9)中的增减率C从+0.1变为例如+0.02进行设定时间变更来实现。

<变形例>

图11是表示实施方式1的变形例的车辆用转向系统100A的结构的功能框图。如图11所示，车辆用转向系统100在实施方式1的车辆用转向系统100的基础上，还具备检测本车辆位置的本车辆位置检测部5、以及设定用于使车辆跟随行驶道路进行行驶的目标行驶线路的目标行驶线路设定部6。而且，通过将本车辆位置和目标行驶线路的信息输入至转向控制量校正系数运算部10，从而计算与本车辆位置和目标行驶线路之间的距离相应的转向控制量校正预备系数α’的时间变化率。

即，本车辆位置检测部5检测到的本车辆位置的信息被输入至转向控制量校正系数运算部10，且目标行驶线路设定部6所设定的目标行驶线路的信息被输入至转向控制量校正系数运算部10和第一转向控制量运算部11。

本车辆位置检测部5由搭载于本车辆的位置信息(位置信息包含在车辆信息中)的检测设备构成，作为检测设备，可以使用从例如准天顶卫星和GPS(Global PositioningSystem：全球定位系统)卫星等的卫星测位系统接收(检测)本车辆的位置信息的检测设备。

目标行驶线路设定部6是基于行驶道路信息(行驶道路信息包含在车辆信息中)，在行驶道路内设定使车辆跟随行驶道路进行行驶时的目标即目标行驶线路的装置，例如可以在偏离右侧车道边界线规定距离(例如行驶道路宽度的1/2)的位置上设定目标行驶线路。另外，规定距离也可以由驾驶员任意地设定。

图12是说明转向控制量校正系数运算部10的动作的流程图。转向控制量校正系数运算部10如图12所示地读取由转向力检测部3检测出的转向力(步骤S200)，并从本车辆位置检测部5读取本车辆位置(步骤S201)，从目标行驶线路设定部6读取目标行驶线路(步骤S202)，计算本车辆偏离目标行驶线路的距离的绝对值(|目标行驶线路-本车辆位置|)(步骤S203)。

基于本车辆偏离目标行驶线路的距离的绝对值来计算转向控制量校正系数的时间变化率β，以使得距离的绝对值越小(本车辆位置离目标行驶线路越近)，时间变化率越小，距离的绝对值越大(本车辆位置离目标行驶线路越远)，时间变化率越大(步骤S204)。

更具体而言，例如基于图13所示的映射来计算转向控制量校正系数的时间变化率β。图13是用曲线图来表示转向控制量校正系数的时间变化率β与本车辆离目标行驶线路的距离的绝对值[m]的关系的映射的一例，当本车辆离目标行驶线路的距离的绝对值为零时，β＝0，当距离的绝对值增大时，转向控制量校正系数的时间变化率β变大。另外，映射的曲线并不限于图示的曲线，也可以任意地设定为任何曲线。

接着，转向控制量校正系数运算部10计算转向控制量校正系数α(步骤S205)。这里，通过将转向控制量校正系数α的初始值与转向控制量校正系数的时间变化率β相加(α+β)，来计算转向控制量校正系数α。另外，转向控制量校正系数α的初始值可以使用图4所示的映射，根据转向力的绝对值[N·m]求出，也可以使用其它方法求出。另外，在计算出转向控制量校正系数之后，返回步骤S200的处理。

在以上说明的实施方式1的变形例的车辆用转向系统100A中，将转向控制量校正系数α设为考虑了转向控制量校正系数的时间变化率β的值，从而本车辆越靠近目标行驶线路，转向控制量校正系数α增大时的时间变化率越是小于转向控制量校正系数减小时的时间变化率，从而能够顺畅地恢复到目标行驶线路跟随控制状态。另外，本车辆离目标行驶线路越远，转向控制量校正系数α增大时的时间变化率越大，因此，在本车辆大幅偏离了目标行驶线路的情况下，能够迅速地回到目标行驶线路，从而能够进行与本车辆的行驶状态相应的转向控制。

如上所述，根据实施方式1所涉及的车辆用转向装置100和100A，在由于驾驶员的转向介入导致控制量减少了之后，在转向介入刚刚结束后、即超控刚刚结束后，控制量也不会急剧增大，因此能够顺畅地恢复到目标行驶线路跟随控制状态。

<实施方式2>

图14是表示本发明的实施方式2的车辆用转向系统200的结构的功能框图。如图14所示，车辆用转向系统200在实施方式1的车辆用转向系统100的基础上，还具备检测本车辆的车辆状态量的车辆状态量检测部4。而且，车辆状态量检测部4的检测结果被输入第二转向控制量运算部12。

车辆状态量检测部4检测本车辆的车辆状态量。作为车辆状态量，可以列举转向角、偏航率、横向加速度、路面反作用力转矩等，但不限于此。另外，实施方式1的车辆用转向系统100中，第一转向控制量运算部11为了计算用于靠近目标行驶线路的目标车辆状态量Ptg，检测本车辆的车辆状态量，而在车辆中设置车辆状态量检测部这一措施本身并不新颖，因此图1中省略了车辆状态量检测部的图示。而在实施方式2的车辆用转向系统200中，使用车辆状态量来计算第二转向控制量这一措施是新颖的，因此图示了车辆状态量检测部4。

实施方式2的车辆用转向系统200中，也由第二转向控制量运算部12计算第二转向控制量，但其计算方法不同于实施方式1。即，实施方式2的第二转向控制量运算部12将转向控制量校正系数α作为比例值来进行处理，将转向控制量校正系数α(比例)与第一转向控制量相乘后得到的作为反馈项的第一值、和剩下的比例(1-α)的值与车辆状态量相乘后得到的作为前馈项的第二值相加，从而计算出用于使本车辆跟随目标行驶线路进行转向的第二转向控制量，并输出至转向控制部13。

例如，若将第一转向控制量设为θ1，将第二转向控制量设为θ2，将车辆状态量设为θ，则第二转向控制量θ2可以用以下的数学式(10)来表示。

【数学式10】

θ₂＝αθ₁+(1-α)θ…(10)

通过使用数学式(10)来计算第二转向控制量，在本实施方式2中即使转向控制量校正系数α变为零(驾驶员手动转向状态)，因积分产生的偏差也不会累积。这里，因积分产生的偏差是由于进行反馈控制(积分控制)而累积的偏差。虽然进行前馈控制(比例控制)也会产生偏差，但仅仅比例控制并不会使偏差累积，而反馈控制会使偏差累积。

数学式(10)中，转向控制量校正系数α和第一转向控制量相乘的项为反馈项，通过进行反馈控制以消除与目标车辆状态量Ptg的偏差量，能够提高跟随目标行驶线路的精度，辅助驾驶员的转向，自然地沿着稳定的目标状态量Ptg进行车道保持控制。

此外，数学式(10)中，假设车辆状态量的变动频度较小，从而对驾驶员的干扰频度较小，将剩下的转向控制量校正系数(1-α)与车辆状态量相乘的项作为前馈项来进行前馈控制。

转向控制量校正系数α为零(驾驶员手动转向状态)的情况下，即数学式(10)中代入α＝0的情况下，θ2＝θ，第二转向控制量仅为车辆状态量θ。由于车辆状态量θ是转向角、偏航率、横向加速度、路面反作用力转矩等的传感器值，因此与积分、偏差无关。另外，前馈控制还具有由于车辆状态量的变动频度较小，因此对驾驶员的干扰频度较少这一特点。

如以上所说明的，实施方式2的车辆用转向系统200中，使用数学式(10)来计算第二转向控制量，从而即使在转向控制量校正系数α为零的情况下、即驾驶员手动转向状态下，因积分产生的偏差也不会累积，在由于驾驶员的转向介入而使控制量减少了之后，在转向介入刚刚结束后、即超控刚刚结束后，控制量也不会急剧增大，因此能够顺畅地恢复到目标行驶线路跟随控制状态。

另外，数学式(10)中，通过进行反馈控制以消除与目标车辆状态量Ptg的偏差值，从而能够提高跟随目标行驶线路的精度，辅助驾驶员的转向，自然地进行稳定的车道保持控制。

<车道保持系统的适用例>

以上说明的实施方式1和实施方式2的车辆用转向系统能够适用于车道保持系统。图15是表示适用实施方式1的车辆用转向系统100的车道保持系统300的结构的功能框图。如图15所示，车道保持系统300在实施方式1的车辆用转向系统100的基础上，还具备设定用于使车辆跟随行驶道路进行行驶的目标行驶线路的目标行驶线路设定部6、以及识别车辆要行驶的行驶道路的行驶道路识别部7，行驶道路识别部7的识别结果被输入至目标行驶线路设定部6。

行驶道路识别部7为了识别行驶道路，基于拍摄前方图像的设备、例如数字摄像头所输出的影像信号，检测本车辆左右的白线。此外，计算所检测出的白线的可靠度即行驶道路识别率。作为检测左右白线的方法，通常是从所输入的影像信号获取本车辆的前方图像，对其进行二值化图像处理和边缘检测处理，通过霍夫变换等检测出本车左右的白线，并检测左右白线相对于本车辆的相对位置，将此作为前方行驶道路信息。另外，检测路面上的白线的方法除了上述方法以外，还提出了各种方法，无论使用哪种方法检测左右的白线，都不会影响本发明的效果。

在目标行驶线路设定部6中，基于行驶道路识别部7识别出的左右白线相对于本车辆的相对位置，在行驶道路内设定使车辆跟随行驶道路行驶时的目标即目标行驶线路，并将目标行驶线路的信息输入至第一转向控制量运算部11。第一转向控制量运算部11中，计算为了靠近目标行驶路线的目标车辆状态量Ptg，并将其作为第一转向控制量输出至第二转向控制量运算部12。之后的处理与实施方式1中的处理相同，因此省略说明。

如上所述，通过将实施方式1的车辆用转向系统100适用于车道保持系统，在由于驾驶员的转向介入导致控制量减少了之后，在转向介入刚刚结束后、即超控刚刚结束后，控制量也不会急剧增大，因此能够顺畅地恢复到目标行驶线路跟随控制状态。

另外，本发明在其发明的范围内，可将各实施方式进行自由组合，或将各实施方式适当地进行变形、省略。

Claims (13)

1.一种车辆用转向系统，对转向操作进行辅助，以使车辆跟随目标行驶线路进行行驶，其特征在于，包括：

转向输入部，该转向输入部供驾驶员进行转向操作；

转向力检测部，该转向力检测部检测输入至所述转向输入部的转向力；

第一转向控制量运算部，该第一转向控制量运算部计算用于使所述车辆靠近所述目标行驶线路的第一转向控制量；

转向控制量校正系数运算部，该转向控制量校正系数运算部基于所述转向力计算校正转向控制量的转向控制量校正系数；

第二转向控制量运算部，该第二转向控制量运算部基于所述第一转向控制量和所述转向控制量校正系数，计算第二转向控制量；以及

转向控制部，该转向控制部基于所述第二转向控制量来对所述车辆进行转向控制，

所述转向控制量校正系数运算部按照如下方式进行计算：

将所述转向控制量校正系数设为随着所述转向力的增大而减小且随着所述转向力的减小而增大的系数，并使所述转向控制量校正系数增大时的时间变化率小于减小时的时间变化率。

2.如权利要求1所述的车辆用转向系统，其特征在于，

所述第二转向控制量运算部将所述第一转向控制量与所述转向控制量校正系数相乘来计算所述第二转向控制量。

3.如权利要求1所述的车辆用转向系统，其特征在于，

具备车辆状态量检测部，该车辆状态量检测部检测所述车辆的车辆状态量，

所述车辆状态量检测部检测出的所述车辆状态量被输入至所述第二转向控制量运算部，

所述第二转向控制量运算部将所述转向控制量校正系数作为比例值来进行处理，将所述第一转向控制量乘以所述比例值得到的第一值和所述车辆状态量乘以剩下的比例值得到的第二值相加，从而计算所述第二转向控制量。

4.如权利要求1所述的车辆用转向系统，其特征在于，

所述转向控制量校正系数运算部基于预先设定了所述转向控制量校正系数与所述转向力之间的关系的映射或表格，来计算所述转向控制量校正系数。

5.如权利要求1所述的车辆用转向系统，其特征在于，

所述转向控制量校正系数运算部按照以下方式来计算所述转向控制量校正系数：当所述转向力在预先设定的设定值以上时，使所述转向控制量校正系数以固定的减小率减小，当所述转向力小于所述设定值时，使所述转向控制量校正系数以固定的增大率增大。

6.如权利要求1所述的车辆用转向系统，其特征在于，

所述转向控制量校正系数运算部通过对随着所述转向力的增大而减小且随着所述转向力的减小而增大的所述转向控制量校正系数实施延迟处理，从而使所述转向控制量校正系数增大时的时间变化率小于减小时的时间变化率。

7.如权利要求6所述的车辆用转向系统，其特征在于，

所述延迟处理包括低通滤波处理或移动平均处理。

8.如权利要求6所述的车辆用转向系统，其特征在于，

所述延迟处理包括速率限制处理。

9.如权利要求1所述的车辆用转向系统，其特征在于，

所述转向控制量校正系数运算部按照如下方式进行计算：在预先设定的设定时间内，使所述转向控制量校正系数增大时的时间变化率小于减小时的时间变化率。

10.如权利要求1所述的车辆用转向系统，其特征在于，

所述转向控制量校正系数运算部按照如下方式进行计算：当所述驾驶员的转向状态量超过预先设定的阈值时，使所述转向控制量校正系数增大时的时间变化率小于减小时的时间变化率。

11.如权利要求10所述的车辆用转向系统，其特征在于，

所述转向状态量包括转向角速度、转向力变化量和转向力绝对值中的任一个。

12.如权利要求1所述的车辆用转向系统，其特征在于，还包括：

本车辆位置检测部，该本车辆位置检测部检测本车辆位置；以及

目标行驶线路设定部，该目标行驶线路设定部设定所述目标行驶线路，

所述转向控制量校正系数运算部接收所述本车辆位置和所述目标行驶线路的信息，

并按照如下方式进行计算：所述本车辆位置离所述目标行驶线路越近，使所述转向控制量校正系数增大时的时间变化率越小，所述本车辆位置离所述目标行驶线路越远，使所述转向控制量校正系数增大时的时间变化率越大。

13.一种车道保持系统，其特征在于，包括：

权利要求1所述的车辆用转向系统；

行驶道路识别部，该行驶道路识别部识别所述车辆进行行驶的行驶道路；以及

目标行驶线路设定部，该目标行驶线路设定部设定所述目标行驶线路，

所述目标行驶线路设定部基于所述行驶道路识别部所识别的左右白线相对于所述车辆的相对位置，在所述行驶道路内设定所述目标行驶线路，

所述转向控制部进行转向控制，以跟随所述目标行驶线路进行行驶。