CN108238099B - 车辆行驶控制装置及自主驾驶控制方法 - Google Patents

Abstract

本公开内容涉及车辆行驶控制装置和自主驾驶控制方法。该车辆行驶控制装置包括：使车辆的车轮转向的EPS装置；以及执行控制车辆的自主驾驶的自主驾驶控制的控制装置。自主驾驶控制包括：计算车轮的目标转向角；以及致动EPS装置以使车轮转向，使得车轮的转向角变成目标转向角。计算目标转向角包括：计算在自主驾驶中自动转向所需的自主驾驶转向角和目标状态量；基于目标状态量而不使用方向盘角来计算车辆稳定控制所需的反向转向角；以及计算自主驾驶转向角与反向转向角的和，作为目标转向角。

Description

车辆行驶控制装置及自主驾驶控制方法

技术领域

本公开内容涉及使用电动助力转向(EPS)装置的自主驾驶控制技术。

背景技术

专利文献1公开了一种设置有自动转向功能的车辆转向系统。该转向系统具有EPS装置。在驾驶员转向的正常转向期间，转向系统控制EPS装置以生成辅助驾驶员转向的辅助转矩。另一方面，在自动转向期间，该转向系统使用EPS装置来执行转向角控制，使得车轮的转向角变成目标转向角。

专利文献2公开了一种用于车辆的转向辅助装置。当驾驶员具有转向的意向时，转向辅助装置执行车辆稳定控制。另一方面，当驾驶员没有转向的意向时，转向辅助装置执行车道保持控制。在车道保持控制中，转向辅助装置通过使用EPS装置来执行转向角控制。

相关技术列表

专利文献1：第2008-189058号日本公开专利公布

专利文献2：第2002-46640号日本公开专利公布

发明内容

已知用于稳定车辆的行驶的车辆稳定控制。如在上面提及的专利文献2中所描述的，常规的车辆稳定控制是在驾驶员执行转向操作的假设下设计的。然而，在自主驾驶期间，驾驶实体从驾驶员改变为自主驾驶系统，并且由EPS装置执行转向。因此，将常规的车辆稳定控制照原样并入自主驾驶中是非优选的。期望随着驾驶实体的改变，将车辆稳定控制改变为适于自主驾驶的车辆稳定控制。

本公开内容的目的是提供一种并入有适于自主驾驶的车辆稳定控制的自主驾驶控制技术。

在本公开内容的一方面，提供了一种车辆行驶控制装置。

车辆行驶控制装置包括：

使车辆的车轮转向的电动助力转向装置；以及

执行用于控制车辆的自主驾驶的自主驾驶控制的控制装置。

自主驾驶控制包括：

目标转向角计算处理，其计算车轮的目标转向角；以及

转向控制，其致动电动助力转向装置以使车轮转向，使得车轮的转向角变成目标转向角。

目标转向角计算处理包括：

第一处理，其计算在自主驾驶中自动转向所需的自主驾驶转向角以及目标状态量；

第二处理，其基于目标状态量而不使用方向盘角来计算车辆稳定控制所需的反向转向角；以及

第三处理，其计算自主驾驶转向角与反向转向角的和作为目标转向角。

在本公开内容的另一方面，提供了一种用于控制车辆的自主驾驶的自主驾驶控制方法。

车辆包括使车辆的车轮转向的电动助力转向装置，

自主驾驶控制方法包括：

计算车轮的目标转向角；以及

致动电动助力转向装置以使车轮转向，使得车轮的转向角变成目标转向角。

计算目标转向角包括：

计算在自主驾驶中自动转向所需的自主驾驶转向角以及目标状态量；

基于目标状态量而不使用方向盘角来计算车辆稳定控制所需的反向转向角；以及

计算自主驾驶转向角与反向转向角的和作为目标转向角。

根据本公开内容，适于自主驾驶的车辆稳定控制并入自主驾驶控制中。

更具体地，在自主驾驶期间，不使用方向盘角来计算车辆稳定控制所需的反向转向角。这是因为在自主驾驶期间驾驶实体不是驾驶员而是自主驾驶系统。在自主驾驶期间，方向盘角不一定反映车辆的目标横摆角速度(yaw rate)。车辆的目标横摆角速度反映在由作为驾驶实体的自主驾驶系统所计算出的目标状态量中。因此，反向转向角不是基于方向盘角而是基于目标状态量来计算的。因此，可以更准确地计算在自主驾驶期间的反向转向角。

此外，在自主驾驶期间，电动助力转向装置使车轮转向。这里，自主驾驶转向角与反向转向角的和被用作车轮的目标转向角。因此，车辆稳定控制所需的反向转向角反映在车轮的转向角中。也就是说，车辆稳定控制按预期执行。

附图说明

图1是示出根据本公开内容的实施方式的车辆行驶控制装置的配置示例的示意图；

图2是示出根据本公开内容的实施方式的控制装置的功能配置的框图；

图3是示出根据本公开内容的实施方式的在非自主驾驶期间的控制处理的概念图；

图4是示出根据本公开内容的实施方式的在自主驾驶期间的控制处理的概念图；

图5是示出根据第一比较例的在自主驾驶期间的控制处理的概念图；

图6是示出根据第二比较例的在自主驾驶期间的控制处理的概念图；

图7是以概括的方式示出根据本公开内容的实施方式的自主驾驶控制方法的流程图；以及

图8是示出根据本公开内容的实施方式的在自主驾驶期间的控制处理的修改示例的概念图。

具体实施方式

下面将参照附图描述本公开内容的实施方式。

1.车辆行驶控制装置的配置示例

图1是示出根据本公开内容的实施方式的车辆行驶控制装置的配置示例的示意图。车辆1具有车轮5和车辆行驶控制装置10。车轮5包括前轮5F和后轮5R。在图1所示的示例中，转向目标是前轮5F。应该注意的是，本实施方式还可以应用于转向目标包括前轮5F和后轮5R两者的4WS(4轮转向)的情况。

车辆行驶控制装置10控制车辆1的行驶。在本实施方式中，我们特别关注由车辆行驶控制装置10执行的转向控制和自主驾驶控制。作为与转向控制和自主驾驶控制有关的配置，车辆行驶控制装置10设置有转向装置20、传感器组70、驾驶环境检测装置90以及控制装置100。

1-1.转向装置20

转向装置20使前轮5F转向。更具体地，转向装置20包括方向盘21、上转向轴22、下转向轴23、小齿轮24、齿条25、连接杆(tie rod)26、可变齿轮比转向装置30(下文中称为“VGRS(可变齿轮比转向)装置”)以及电动助力转向装置50(下文中称为“EPS(电动助力转向)装置”)。

方向盘21用于由驾驶员进行的转向操作。也就是说，当驾驶员想要使前轮5F转向时，驾驶员转动方向盘21。上转向轴22连接至方向盘21。下转向轴23的一端通过VGRS装置30连接至上转向轴22，并且下转向轴23的另一端连接至小齿轮24。小齿轮24与齿条25啮合。齿条25的两端分别通过连接杆26连接至左前轮5F和右前轮5F。方向盘21的旋转通过上转向轴22、VGRS装置30以及下转向轴23传递至小齿轮24。小齿轮24的旋转运动被转换成齿条25的线性运动，由此改变前轮5F的转向角。

VGRS装置30是用于改变转向齿轮比的装置。这里，转向齿轮比是方向盘角(即，方向盘21的转向角)与前轮5F的转向角的比率，并且和上转向轴22的旋转角与下转向轴23的旋转角的比率成比例。为此，VGRS装置30被设置成连接在上转向轴22与下转向轴23之间。

更具体地，VGRS装置30包括电动机31和VGRS驱动器35。电动机31的壳体紧固至上转向轴22的一端，并且与上转向轴22一起旋转。电动机31的定子固定在壳体内。另一方面，电动机31的转子32通过减速器连接至下转向轴23。通过电动机31的旋转，上转向轴22与下转向轴23之间的相对旋转角改变，也就是说，转向齿轮比改变。

VGRS驱动器35是用于驱动电动机31的装置，并且包括逆变器等。逆变器将从DC电源(未示出)供应的DC电力转换成AC电力，并且将AC电力供应至电动机31以驱动电动机31。通过控制电动机31的旋转，可以可变地控制转向齿轮比。VGRS驱动器35的操作、即VGRS装置30的操作、由控制装置100进行控制。稍后将描述控制装置100对VGRS装置30的控制的细节。

EPS装置50是用于生成动力以使前轮5F转向的装置。更具体地，EPS装置50包括电动机51和EPS驱动器55。例如，电动机51通过转换机构52连接至齿条25。例如，转换机构52是滚珠螺杆(ballscrew)。当电动机51的转子旋转时，转换机构52将旋转运动转换成齿条25的线性运动，由此改变前轮5F的转向角。

EPS驱动器55是用于驱动电动机51的装置，并且包括逆变器等。逆变器将从DC电源(未示出)供应的DC电力转换成AC电力，并且将AC电力供应至电动机51以驱动电动机51。通过控制电动机51的旋转，可以使前轮5F转向。EPS驱动器55的操作、即EPS装置50的操作、由控制装置100进行控制。稍后将描述控制装置100对EPS装置50的控制的细节。

1-2.传感器组70

传感器组70被设置用于检测车辆1的各种状态量。例如，传感器组70包括转矩传感器71、方向盘角传感器72、旋转角传感器73、车速传感器74、横摆角速度传感器75以及侧向加速度传感器76。

转矩传感器71检测施加至下转向轴23的转向转矩Ta。转矩传感器71将指示所检测到的转向转矩Ta的检测信息输出至控制装置100。

方向盘角传感器72检测上转向轴22的旋转角、即方向盘角φs(即，方向盘21的转向角)。方向盘角传感器72将指示所检测到的方向盘角φs的检测信息输出至控制装置100。

旋转角传感器73检测下转向轴23的旋转角φa。旋转角φa与前轮5F的实际转向角相对应。旋转角传感器73将指示所检测到的旋转角φa的检测信息输出至控制装置100。

车速传感器74检测车速V，车速V是车辆1的速度。车速传感器74将指示所检测到的车速V的检测信息输出至控制装置100。

横摆角速度传感器75检测车辆1的实际横摆角速度Yr。横摆角速度传感器75将指示所检测到的实际横摆角速度Yr的检测信息输出至控制装置100。

侧向加速度传感器76检测作用在车辆1上的实际侧向加速度Gy。侧向加速度传感器76将指示所检测到的实际侧向加速度Gy的检测信息输出至控制装置100。

1-3.驾驶环境检测装置90

驾驶环境检测装置90获取用于车辆1的自主驾驶控制的“驾驶环境信息”。驾驶环境信息的示例为位置-方位信息、车道信息、周围目标信息、基础设施提供信息等。例如，为了获取这样的驾驶环境信息，驾驶环境检测装置90包括GPS(全球定位系统)装置、地图数据库、传感器以及通信装置。

GPS装置接收从多个GPS卫星发送的信号，并且基于所接收到的信号计算车辆1的位置和姿态(即，方位)。GPS装置将所计算出的位置-方位信息发送至控制装置100。

地图数据库中记录有指示地图上的每个车道的几何结构的车道信息。基于地图数据库和车辆1的位置，可以获取车辆1周围的车道信息。

传感器检测与车辆1周围的目标有关的周围目标信息。传感器的示例为LIDAR(激光成像检测及测距)、毫米波雷达、立体摄像装置等。LIDAR使用激光检测车辆1周围的目标。毫米波雷达使用无线电波检测车辆1周围的目标。立体摄像装置对车辆1周围的情况进行成像。周围目标包括移动目标和静止目标。移动目标的示例为周围车辆和行人。移动目标的信息包括移动目标的位置和速度。静止目标的示例为路旁结构和白线。静止目标的信息包括静止目标的位置。传感器将所检测到的周围目标信息发送至控制装置100。

通信装置从信息提供系统获取基础设施提供信息。基础设施提供信息的示例为交通信息、道路施工段信息等。通信装置将这样的基础设施提供信息发送至控制装置100。

1-4.控制装置100

控制装置100控制根据本实施方式的车辆行驶控制装置10。典型地，控制装置100是包括处理器、存储器以及输入/输出接口的微计算机。控制装置100也称为ECU(电子控制单元)。控制装置100通过输入/输出接口从传感器组70接收检测信息以及从驾驶环境检测装置90接收驾驶环境信息。控制装置100基于检测信息和驾驶环境信息而执行转向控制和自主驾驶控制。

图2是示出根据本实施方式的控制装置100的功能配置的框图。控制装置100包括作为与转向控制和自主驾驶控制有关的功能块的VGRS控制单元130、EPS控制单元150、VSC(车辆稳定控制)控制单元170以及ADS(自主驾驶系统)控制单元190。这些功能块由执行存储在存储器中的控制程序的控制装置100的处理器来实现。控制程序可以记录在计算机可读记录介质上。

VGRS控制单元130控制VGRS装置30(即，VGRS驱动器35)的操作。EPS控制单元150控制EPS装置50(即，EPS驱动器55)的操作。VSC控制单元170执行用于稳定车辆1的行驶的车辆稳定控制。ADS控制单元190执行用于控制车辆1的自主驾驶的自主驾驶控制。

在下文中，将详细描述在非自主驾驶和自主驾驶的情况中的每种情况下由控制装置100进行的控制处理。

2.非自主驾驶期间的控制处理

图3是示出根据本实施方式的在非自主驾驶期间的控制处理的概念图。在非自主驾驶期间，驾驶实体是驾驶员，并且驾驶员操作方向盘21。也就是说，方向盘角φs由驾驶员的操作决定。

<VSC控制单元170>

VSC控制单元170执行用于稳定车辆1的行驶的车辆稳定控制。更具体地，VSC控制单元170从传感器组70接收方向盘角φs、车速V、实际横摆角速度Yr、实际侧向加速度Gy等的检测信息。VSC控制单元170基于检测信息而检测不稳定行为，例如打滑、转向不足、转向过度等。

例如，VSC控制单元170基于方向盘角φs、车速V，通过公知方法计算目标横摆角速度。然后，VSC控制单元170计算横摆角速度偏差，该横摆角速度偏差是实际横摆角速度Yr与目标横摆角速度之间的差异。通过将横摆角速度偏差与阈值进行比较，VSC控制单元170可以检测转向过度或转向不足。

为了稳定车辆行驶，需要生成可以抵消不稳定行为的反向横摆力矩(yawmoment)。这样的反向横摆力矩可以通过左轮5与右轮5之间的制动力的差异、车轮5的转向等来实现。在本实施方式中，我们仅考虑通过前轮5F的转向生成的反向横摆力矩。VSC控制单元170计算生成反向横摆力矩所需的前轮5F的转向角的目标变化量。这种转向角的目标变化量在下文中称为“反向转向角δc”。也就是说，VSC控制单元170计算车辆稳定控制所需的反向转向角δc。

<VGRS控制单元130>

VGRS控制单元130通过使用VGRS装置30来执行“转向控制(转向角控制)”。更具体地，VGRS控制单元130分别从方向盘角传感器72和旋转角传感器73接收方向盘角φs和旋转角φa的检测信息。此外，VGRS控制单元130计算目标旋转角或目标相对旋转角。目标旋转角是旋转角φa的目标值。目标相对旋转角是方向盘角φs与旋转角φa之间的差异的目标值。

例如，VGRS控制单元130从VSC控制单元170接收指示反向转向角δc的信息。在这种情况下，VGRS控制单元130计算与反向转向角δc相对应的目标相对旋转角。可替选地，VGRS控制单元130计算方向盘角φs与目标相对旋转角的和作为目标旋转角。

作为另一示例，VGRS控制单元130可以计算用于实现期望的车辆动态特性的前轮5F的目标转向角。例如，VGRS控制单元130具有指示输入参数与目标转向角之间的关系的转向角映射。例如，输入参数包括方向盘角φs和方向盘角速度dφs/dt。输入参数还可以包括由车速传感器74检测到的车速V。考虑期望的车辆动态特性，预先确定转向角映射。响应于驾驶员对方向盘21的操作，VGRS控制单元130参考转向角映射以根据输入参数计算目标转向角。然后，VGRS控制单元130根据目标转向角计算目标旋转角或目标相对旋转角。

在任一情况下，VGRS控制单元130基于检测信息执行VGRS驱动器35的反馈控制，以便得到目标旋转角或目标相对旋转角。VGRS驱动器35根据来自VGRS控制单元130的控制信号来驱动(致动)电动机31。因此，前轮5F的转向角被控制为与目标旋转角或目标相对旋转角相对应的值。

<EPS控制单元150>

EPS控制单元150通过使用EPS装置50来执行“转矩辅助控制”。更具体地，EPS控制单元150从转矩传感器71接收转向转矩Ta的检测信息。EPS控制单元150基于转向转矩Ta计算辅助转矩，并且控制EPS驱动器55以便得到辅助转矩。

例如，EPS控制单元150具有指示输入参数与辅助转矩之间的关系的转矩映射。输入参数包括由转矩传感器71检测到的转向转矩Ta。输入参数还可以包括由车速传感器74检测到的车速V。考虑期望的辅助特性，预先确定转矩映射。响应于驾驶员对方向盘21的操作，EPS控制单元150参考转矩映射以根据输入参数计算辅助转矩。

然后，EPS控制单元150根据辅助转矩计算目标电流命令，并且将目标电流命令输出至EPS驱动器55。EPS驱动器55根据目标电流命令驱动(致动)电动机51。电动机51的旋转转矩(即，辅助转矩)通过转换机构52传送至齿条25。因此，辅助前轮5F的转向，并且因此减小了驾驶员的转向负担。

3.自主驾驶期间的控制处理

3-1.本实施方式

图4是示出根据本实施方式的在自主驾驶期间的控制处理的概念图。在自主驾驶期间，驾驶实体从驾驶员改变为自主驾驶系统(具体地，ADS控制单元190)。

<ADS控制单元190>

ADS控制单元190执行用于控制车辆1的自主驾驶的自主驾驶控制。自主驾驶控制包括自动加速或减速以及自动转向。这里，我们特别关注自动转向。ADS控制单元190计算自动转向所需的前轮5F的目标转向角。这种由ADS控制单元190所计算出的目标转向角在下文中称为“自主驾驶转向角δb”。

更具体地，ADS控制单元190从传感器组70接收车速V、实际横摆角速度Yr、实际侧向加速度Gy等的检测信息。此外，ADS控制单元190从驾驶环境检测装置90接收驾驶环境信息。然后，基于检测信息和驾驶环境信息，ADS控制单元190创建车辆1的行驶计划。与自动转向有关的行驶计划的典型示例是车道改变。

作为示例，ADS控制单元190基于包括在驾驶环境信息中的车道信息而识别车辆1前方的车道合并段。在这种情况下，ADS控制单元190计划在车道合并段处进行车道变更。

作为另一示例，ADS控制单元190基于包括在驾驶环境信息中的周围目标信息来识别车辆1前方的障碍物或低速车辆。在这种情况下，ADS控制单元190计划进行车道变更以避开障碍物或低速车辆。

作为又一示例，ADS控制单元190基于包括在驾驶环境信息中的基础设施提供信息来识别车辆1前方的道路施工段。在这种情况下，ADS控制单元190计划进行车道变更以避开道路施工段。

ADS控制单元190根据行驶计划自主地控制车辆1的行驶。特别地，当执行自动转向时，ADS控制单元190计算自动转向所需的自主驾驶转向角δb。此外，ADS控制单元190计算自动转向所需的车辆1的目标状态量ST。目标状态量ST包括自主驾驶转向角δb、目标横摆角速度、目标侧向加速度等。根据本实施方式，ADS控制单元190向VSC控制单元170输出关于目标状态量ST的信息。

<VSC控制单元170>

与上面描述的非自主驾驶的情况一样，VSC控制单元170计算车辆稳定控制所需的反向转向角δc。然而，在自主驾驶的情况下，VSC控制单元170不使用由方向盘角传感器72所检测到的方向盘角φs来计算反向转向角δc。

替代地，VSC控制单元170从ADS控制单元190接收关于目标状态量ST的信息。然后，VSC控制单元170基于目标状态量ST来计算反向转向角δc。例如，VSC控制单元170通过使用自主驾驶转向角δb而不是方向盘角φs来计算目标横摆角速度。作为另一示例，VSC控制单元170可以照原样使用包括在标状态量ST中的目标横摆角速度。然后，VSC控制单元170计算横摆角速度偏差，该横摆角速度偏差是实际横摆角速度Yr与目标横摆角速度之间的差异。此外，VSC控制单元170根据横摆角速度偏差计算生成反向横摆力矩所需的反向转向角δc。

<目标转向角计算单元110>

在本实施方式中，前轮5F的目标转向角δa是自主驾驶转向角δb与反向转向角δc的和(即，δa＝δb+δc)。也就是说，ADS控制单元190和VSC控制单元170构成计算自主驾驶期间的目标转向角δa的“目标转向角计算单元110”。换句话说，目标转向角计算单元110计算自动转向所需的自主驾驶转向角δb和车辆稳定控制所需的反向转向角δc。目标转向角计算单元110计算自主驾驶转向角δb与反向转向角δc的和作为目标转向角δa。

目标转向角计算单元110向EPS控制单元150输出指示所计算出的目标转向角δa的信息。然后，目标转向角计算单元110指示EPS控制单元150执行使前轮5F转向的转向控制。

可替选地，目标转向角计算单元110可以向EPS控制单元150输出指示自主驾驶转向角δb和反向转向角δc两者的信息。在这种情况下，EPS控制单元150计算自主驾驶转向角δb与反向转向角δc的和作为目标转向角δa。

<EPS控制单元150>

EPS控制单元150通过使用EPS装置50执行“转向控制(转向角控制)”。也就是说，在非自主驾驶期间用于“转矩辅助控制”的EPS装置50在自主驾驶期间用于“转向控制”。

更具体地，EPS控制单元150从目标转向角计算单元110接收指示前轮5F的目标转向角δa的信息。此外，EPS控制单元150从旋转角传感器73接收旋转角φa的检测信息。旋转角φa与前轮5F的实际转向角对应。因此，EPS控制单元150可以基于旋转角φa和目标转向角δa而执行对EPS驱动器55的反馈控制，使得前轮5F的转向角变成目标转向角δa。EPS驱动器55根据来自EPS控制单元150的控制信号来驱动(致动)电动机51。因此，前轮5F的转向角被控制为目标转向角δa。

以这种方式，在自主驾驶期间，EPS控制单元150致动EPS装置50以使前轮5F转向。随着驾驶实体从驾驶员变为自主驾驶系统，EPS装置50的角色从“转矩辅助”变成“转向”。

在下文中，将描述一些比较例以说明本实施方式的效果。

3-2.第一比较例

图5是示出根据第一比较例的在自主驾驶期间的控制处理的概念图。在第一比较例中，目标转向角δa不是自主驾驶转向角δb与反向转向角δc的和而是自主驾驶转向角δb(即，δa＝δb)。如在非自主驾驶的情况(参见图3)下那样地，通过使用VGRS装置30来执行基于反向转向角δc的车辆稳定控制。

<目标转向角计算单元110、ADS控制单元190、VSC控制单元170>

ADS控制单元190计算自动转向所需的自主驾驶转向角δb。在第一比较例中，自主驾驶转向角δb用作目标转向角δa。ADS控制单元190向EPS控制单元150输出指示所计算出的自主驾驶转向角δb的信息。

VSC控制单元170计算车辆稳定控制所需的反向转向角δc。VSC控制单元170并非向EPS控制单元150而是向VGRS控制单元130输出指示所计算出的反向转向角δc的信息。

<EPS控制单元150>

EPS控制单元150从ADS控制单元190接收指示前轮5F的目标转向角δa(＝δb)的信息。然后，EPS控制单元150基于目标转向角δa、使用EPS装置50来执行转向控制。

<VGRS控制单元130>

如在上面描述的非自主驾驶的情况(参见图3)下那样地，VGRS控制单元130从VSC控制单元170接收指示反向转向角δc的信息。然后，VGRS控制单元130通过与反向转向角δc对应的角来致动VGRS装置30的电动机31。

然而，在自主驾驶期间，并非驾驶员而是EPS装置50使前轮5F转向。当EPS装置50使前轮5F转向时，连接至前轮5F的方向盘21也随同前轮5F的转向一起旋转。在这种情况下，即使当VGRS装置30进行操作时，前轮5F的转向角也不改变，而仅方向盘21的旋转角改变。换句话说，车辆稳定控制所需的反向转向角δc未反映在前轮5F的转向角中而是替代地反映在方向盘角φs中。这意味着车辆稳定控制未按预期执行，这不是优选的。

另一方面，根据本实施方式，通过使用EPS装置50而非VGRS装置30来执行自主驾驶期间的车辆稳定控制。更具体地，在由EPS控制单元150执行转向控制时，自主驾驶转向角δb与反向转向角δc的和被用作目标转向角δa(即，δa＝δb+δc)。因此，车辆稳定控制所需的反向转向角δc反映在前轮5F的转向角中。也就是说，车辆稳定控制按预期执行。3-3.第二比较例

图6是示出根据第二比较例的在自主驾驶期间的控制处理的概念图。在第二比较例中，如在非自主驾驶的情况(参考图3)下那样地，VSC控制单元170通过使用方向盘角φs来计算反向转向角δc。

然而，在自主驾驶期间的驾驶实体不是驾驶员而是自主驾驶系统(ADS控制单元190)。车辆1的目标横摆角速度反映在由作为驾驶实体的ADS控制单元190所计算出的自主驾驶转向角δb和目标状态量ST中。另一方面，车辆1的目标横摆角速度不一定反映在方向盘角φs中。因此，通过使用方向盘角φs计算反向转向角δc很可能产生较大误差。

作为示例，让我们考虑如上所述的那样在自主驾驶期间的目标转向角δa是自主驾驶转向角δb与反向转向角δc的和(即，δa＝δb+δc)的情况。当EPS装置50使前轮5F转向目标转向角δa时，连接至前轮5F的方向盘21也随同前轮5F的转向一起旋转。这里，方向盘角φs的变化量与目标转向角δa对应。然而，目标转向角δa与自主驾驶转向角δb不同，因此没有反映自主驾驶中的目标横摆角速度。因此，通过使用方向盘角φs计算反向转向角δc会产生误差。

另一方面，根据本实施方式，VSC控制单元170在自主驾驶期间不使用方向盘角φs。代替方向盘角φs，VSC控制单元170从作为驾驶实体的ADS控制单元190接收关于目标状态量ST的信息。然后，VSC控制单元170基于目标状态量ST计算反向转向角δc。因此，可以更准确地计算自主驾驶期间的反向转向角δc。

3-4.自主驾驶控制方法

图7是以概括的方式示出根据本实施方式的自主驾驶控制方法的流程图。

步骤S10：

控制单元100计算在自主驾驶期间的前轮5F的目标转向角δa。更具体地，步骤S10包括步骤S11至步骤S13。

步骤S11：

控制装置100计算在自主驾驶中自动转向所需的自主驾驶转向角δb以及目标状态量ST。

步骤S12：

控制装置100基于目标状态量ST计算车辆稳定控制所需的反向转向角δc。在步骤S12，控制装置100不使用方向盘角φs。

步骤S13：

控制装置100计算自主驾驶转向角δb与反向转向角δc的和作为目标转向角δa。

步骤S20：

控制装置100基于目标转向角δa、使用EPS装置50来执行转向控制。更具体地，控制装置100致动EPS装置50，使得前轮5F的转向角变成目标转向角δa。

4.效果

常规的车辆稳定控制是在驾驶者执行转向操作的假设下设计的。然而，在自主驾驶期间，驾驶实体从驾驶员改变为自主驾驶系统，并且由EPS装置50执行转向。期望随着驾驶实体的改变，将车辆稳定控制改变为适于自主驾驶的车辆稳定控制。根据本实施方式，适于自主驾驶的车辆稳定控制并入自主驾驶控制中。

更具体地，在自主驾驶期间，VSC控制单元170不使用方向盘角φs来计算车辆稳定控制所需的反向转向角δc。这是因为在自主驾驶期间的驾驶实体不是驾驶员而是自主驾驶系统(ADS控制单元190)。在自主驾驶期间，方向盘角φs不一定反映车辆1的目标横摆角速度。车辆1的目标横摆角速度反映在由作为驾驶实体的ADS控制单元190所计算出的自主驾驶转向角δb和目标状态量ST中。因此，VSC控制单元170并非基于方向盘角φs而是基于目标状态量ST来计算反向转向角δc。因此，可以更准确地计算在自主驾驶期间的反向转向角δc。

此外，根据本实施方式，在自主驾驶期间EPS装置50使前轮5F转向。当EPS装置50使前轮5F转向时，连接至前轮5F的方向盘21也随同前轮5F的转向一起旋转。在这种情况下，即使当VGRS装置30进行操作时，前轮5F的转向角也不改变，而仅方向盘21的旋转角改变。考虑到以上情况，根据本实施方式，自主驾驶期间的车辆稳定控制通过使用EPS装置50而非VGRS装置30来执行。更具体地，在由EPS控制单元150执行的转向控制中，自主驾驶转向角δb与反向转向角δc的和被用作目标转向角δa(即，δa＝δb+δc)。因此，车辆稳定控制所需的反向转向角δc反映在前轮5F的转向角中。也就是说，车辆稳定控制按预期执行。

可以说，本实施方式提出了一种适于自主驾驶的新的控制规则。由于该新的控制规则，自主驾驶对于驾驶员来说变得更舒适。这有助于增加驾驶员对自主驾驶系统的信任。

5.修改示例

根据本实施方式，如上所述，在自主驾驶期间，EPS装置50使前轮5F转向。当EPS装置50使前轮5F转向时，连接至前轮5F的方向盘21也随同前轮5F的转向一起旋转。因此，当EPS装置50使前轮5F快速转向时，方向盘21也快速旋转。例如，在自主驾驶期间，可能为了紧急避开车辆1前方的障碍物而快速执行自动转向。在这种情况下，方向盘21也随同快速自动转向一起快速旋转。根据下面的观点，在自主驾驶期间方向盘21的这种快速运动不是优选的。

首先，让我们考虑在自主驾驶期间驾驶员的手离开方向盘21的情况(手离开)。当车辆1的前方存在障碍物时，可能不仅ADS控制单元190而且驾驶员也识别到该障碍物。在这种情况下，在ADS控制单元190执行自动转向的同时，感到危险的驾驶员可能会试图超驰(override)。然而，超驰的典型条件是驾驶员抓握方向盘21。因此，如果方向盘21由于自动转向而快速旋转，则驾驶员很难超驰。换句话说，方向盘21的快速运动使驾驶员难以超驰。

作为另一示例，让我们考虑在自主驾驶期间驾驶员握着方向盘21的情况(手在上面)。当在这种情况下方向盘21快速旋转时，驾驶员很难保持握着方向盘21。或者，如果驾驶员的手因方向盘21的运动而被强制移动，则是危险的。

考虑到以上情况，本实施方式的修改示例提供了一种可以使驾驶员在自主驾驶期间更容易抓握方向盘21的技术。图8是示出修改示例的概念图。

<目标转向角计算单元110、ADS控制单元190、VSC控制单元170>

目标转向角计算单元110与图4中所示的情况相同。也就是说，目标转向角计算单元110计算自动转向所需的自主驾驶转向角δb和车辆稳定控制所需的反向转向角δc。前轮5F的目标转向角δa是自主驾驶转向角δb与反向转向角δc的和(即，δa＝δb+δc)。目标转向角计算单元110不仅向EPS控制单元150而且向VGRS控制单元130输出指示目标转向角δa的信息。

可替选地，目标转向角计算单元110可以向EPS控制单元150和VGRS控制单元130输出指示自主驾驶转向角δb和反向转向角δc两者的信息。在这种情况下，在EPS控制单元150和VGRS控制单元130中的每个中计算目标转向角δa。

<EPS控制单元150>

EPS控制单元150与图4中所示的情况相同。也就是说，EPS控制单元150基于目标转向角δa、使用EPS装置50来执行转向控制。

<VSC控制单元130>

方向盘21随同上面描述的使用EPS装置50的转向控制一起旋转。也就是说，方向盘角φs改变。根据本实施方式的修改示例，与转向控制一起执行用于减弱由转向控制引起的方向盘角φs的这种改变的“方向盘角控制”。在方向盘角控制中，使用VGRS装置30。换句换说，在非自主驾驶期间用于“转向控制”的VGRS装置30在自主驾驶期间被用于“方向盘角控制”。

更具体地，VGRS控制单元130从目标转向角计算单元110接收指示前轮5F的目标转向角δa的信息。基于目标转向角δa，VGRS控制单元130可以识别由转向控制引起的方向盘角φs的变化的方向。VGRS控制单元130在抑制(减弱、降低)由转向控制引起的方向盘角φs的变化的方向上致动VGRS装置30。也就是说，VGRS控制单元130控制VGRS驱动器35，使得电动机31在抑制方向盘角φs的变化的方向上旋转。

由方向盘角控制引起的方向盘角φs的变化方向与由转向控制引起的方向盘角φs的变化方向相反。也就是说，由方向盘角控制引起的方向盘角φs的变化的方向是抵消由转向控制引起的方向盘角φs的变化的方向。因此，当与转向控制一起执行方向盘角控制时，方向盘角φs的变化速度变得比当不执行方向盘角控制时的方向盘角φs的变化速度慢。也就是说，在自主驾驶期间方向盘21的快速运动被抑制。因此，驾驶员抓握方向盘21变得更容易。也就是说，驾驶员超驰变得更容易。此外，降低了驾驶员的手因方向盘21的运动而被强制移动的危险。

为了更详细说明，由转向控制引起的方向盘角φs的变化量(绝对值)在下文中称为“预测变化量θp”。预测变化量值θp可以根据目标转向角δa进行预测。另一方面，方向盘角φs的变化量(绝对值)、即由方向盘角控制引起的电动机31的旋转量(绝对值)、在下文中称为“反向变化量θc”。例如，确定反向变化量值θc以满足条件“θc≤θp”。

例如，VGRS控制单元130具有指示目标转向角δa与反向变化量θc之间的关系的方向盘角控制映射。VGRS控制单元130基于目标转向角δa和方向盘角控制映射来获取反向变化量θc。然后，VGRS控制单元130向VGRS驱动器35输出与反向变化量θc相对应的控制信号。VGRS驱动器35根据来自VGRS控制单元130的控制信号来驱动(致动)电动机31。

当反向变化量θc等于预测变化量θp(即，θc＝θp)时，方向盘21几乎不旋转。当反向变化量θc小于预测变化量θp(即，θc＜θp)时，方向盘21少量旋转。当方向盘21移动时，驾驶员可以识别到自主驾驶系统操作正常，并且因此获得安全感。

当预测变化量θp超过允许值时，可以执行方向盘角控制。例如，在这种情况下，确定反向变化量θc以满足条件“θp–θc≤允许值”。通过使用这样的反向变化量θc执行方向盘角控制，可以将方向盘角φs的变化抑制在特定水平以下。

应该注意的是，至少可以通过使电动机31在抑制由转向控制引起的方向盘角φs的变化的方向上旋转来得到该效果。即使在如上所述的那样执行基于方向盘角控制映射的前馈控制时，也可以得到该效果。

可替选地，可以在方向盘角控制中执行使用方向盘角φs与旋转角φa的检测信息的反馈控制。例如，可以执行方向盘角控制，使得方向盘角φs不改变。作为另一示例，可以执行方向盘角控制，使得保持方向盘角φs的变化量低于阈值。作为又一示例，可以执行方向盘角控制，使得保持方向盘角φs的变化速率低于阈值。前馈控制和反馈控制的组合也是可以的。根据本实施方式的修改示例的方向盘角控制可以是任何控制，只要其能够使电动机31在抑制由转向控制引起的方向盘角φs的变化的方向上旋转即可。

Claims (1)

1.一种车辆行驶控制装置，包括：

使车辆的车轮转向的电动助力转向装置；以及

适于执行车辆稳定控制以及执行用于控制所述车辆的自主驾驶的自主驾驶控制的控制装置，其中，

在非自主驾驶期间，所述控制装置通过使用方向盘角来计算所述车辆稳定控制所需的反向转向角，

其中，所述自主驾驶控制包括：

目标转向角计算处理，其计算所述车轮的目标转向角；以及

转向控制，其致动所述电动助力转向装置以使所述车轮转向，使得所述车轮的转向角变成所述目标转向角，其中，

所述目标转向角计算处理包括：

第一处理，其计算在所述自主驾驶中自动转向所需的自主驾驶转向角以及目标状态量；

第二处理，其基于所述目标状态量而不使用所述方向盘角来计算所述车辆稳定控制所需的所述反向转向角；以及

第三处理，其计算所述自主驾驶转向角与所述反向转向角的和，作为所述目标转向角。

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