CN108238100A - 车辆行驶控制装置和自动驾驶控制方法 - Google Patents

Abstract

车辆行驶控制装置包括：EPS装置，该EPS装置使车辆的车轮转向；VGRS装置，该VGRS装置能够改变方向盘角度与车轮的转向角之间的比值；以及控制装置，该控制装置执行控制车辆的自动驾驶的自动驾驶控制。自动驾驶控制包括：目标转向角计算处理，该目标转向角计算处理计算车轮的目标转向角；转向控制，该转向控制致动EPS装置以使车轮转向，使得车轮的转向角变为目标转向角；以及方向盘角度控制，该方向盘角度控制基于目标转向角，在抑制由转向控制引起的方向盘角度的变化的方向上致动VGRS装置。

Description

车辆行驶控制装置和自动驾驶控制方法

技术领域

本公开涉及使用电动助力转向(EPS)装置的自动驾驶控制技术。

背景技术

专利文献1公开了一种具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装置产生辅助驾驶员转向的辅助扭矩。另一方面，在自动转向期间，转向系统使用EPS装置执行转向角控制，使得车轮的转向角变为目标转向角。

专利文献2公开了一种用于车辆的转向辅助装置。当驾驶员有转向的意图时，转向辅助装置执行车辆稳定性控制。另一方面，当驾驶员无意转向时，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。

相关技术的列表

专利文献1：日本特开专利公布No.2008-189058

专利文献2：日本特开专利公布No.2002-46640

发明内容

让我们考虑在自动驾驶车辆期间通过使用EPS装置执行自动转向的情况。当EPS装置使车轮快速转向时，连接至车轮的方向盘也随着车轮的转向而快速旋转。例如，在迅速执行自动转向以紧急避开车辆前方的障碍物时，方向盘也随之快速旋转。方向盘的这种快速运动使驾驶员难以抓握方向盘。例如，如果超驰控制的条件是驾驶者在自动驾驶期间抓握方向盘，则方向盘的快速运动使驾驶员难以进行超驰控制。

本公开的目的是提供一种可以使驾驶员在车辆的自动驾驶期间容易地抓握方向盘的技术。

第一公开提供了一种车辆行驶控制装置。

车辆行驶控制装置包括：

电动助力转向装置，该电动助力转向装置使车辆的车轮转向；

可变传动比转向装置，该可变传动比转向装置能够改变方向盘角度与车轮的转向角的比值；以及

控制装置，该控制装置执行控制车辆的自动驾驶的自动驾驶控制。

自动驾驶控制包括：

目标转向角计算处理，该目标转向角计算处理计算车轮的目标转向角；

转向控制，该转向控制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为目标转向角；以及

方向盘角度控制，该方向盘角度控制装置基于目标转向角在抑制由转向控制引起的方向盘角度的变化的方向上致动可变传动比转向装置。

第二公开除了第一公开的特征之外还具有以下特征。

目标转向角计算处理包括：

第一处理，该第一处理计算自动驾驶中的自动转向所需的自动驾驶转向角；以及

第二处理，该第二处理计算车辆稳定性控制所需的反向转向角。

目标转向角是自动驾驶转向角与反向转向角之和。

第三公开除了第二公开的特征之外还具有以下特征。

第一处理进一步计算自动转向所需的车辆的目标状态量。

第二处理基于目标状态量计算反向转向角，而不使用方向盘角度。

第四公开提供了一种用于控制车辆的自动驾驶的自动驾驶控制方法。

车辆包括：

电动助力转向装置，该电动助力转向装置使车辆的车轮转向；

可变传动比转向装置，该可变传动比转向装置能够改变方向盘角度与车轮的转向角的比值。

自动驾驶控制方法包括：

计算车轮的目标转向角；

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为目标转向角；以及

基于目标转向角在抑制由使车轮转向引起的方向盘角度的变化的方向上致动可变传动比转向装置。

根据第一公开，在自动驾驶期间，通过使用电动助力转向装置来执行转向控制。另外，执行方向盘角度控制以减弱由转向控制引起的方向盘角度的变化。更具体地，方向盘角度控制器在抑制由转向控制引起的方向盘角度的变化的方向上致动可变传动比转向装置。结果，自动驾驶期间方向盘的快速运动被抑制，这使驾驶员容易抓握方向盘。

根据第二公开，可以考虑车辆稳定性控制所需的反向转向角来执行方向盘角度控制。

根据第三公开，方向盘角度不用于计算用于车辆稳定性控制的反向转向角。替代地，使用自动转向所需的车辆的目标状态量。结果，可以更准确地计算自动驾驶期间的反向转向角。

根据第四公开，可以获得与第一公开的情况相同的效果。

附图说明

图1是示出根据本公开的实施方式的车辆行驶控制装置的结构示例的示意图；

图2是示出根据本公开的实施方式的控制装置的功能结构的框图；

图3是示出根据本公开的实施方式的在非自动驾驶期间的控制处理的概念图；

图4是示出根据比较示例的在自动驾驶期间的控制处理的概念图；

图5是示出根据本公开的实施方式的在自动驾驶期间的控制处理的第一示例的概念图；

图6是示出根据本公开的实施方式的在自动驾驶期间的控制处理的第二示例的概念图；以及

图7是以概括的方式示出根据本公开的实施方式的自动驾驶控制方法的流程图。

具体实施方式

以下将参照附图描述本公开的实施方式。

1.车辆行驶控制装置的结构示例

图1是示出根据本公开的实施方式的车辆行驶控制装置的结构示例的示意图。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。应该注意到，本实施方式也可以应用于转向目标包括前轮5F和后轮5R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动驾驶控制。作为与转向控制和自动驾驶控制相关的结构，车辆行驶控制装置10具有转向装置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、齿条杆25、拉杆26、可变传动比转向装置30(以下称为“VGRS(可变传动比转向)装置”)和电动助力转向装置50(以下称为“EPS(电动助力转向)装置”)。

方向盘21用于驾驶员的转向操作。也就是说，当驾驶员想要使前轮5F转向时，驾驶员使方向盘21旋转。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与齿条杆25啮合。齿条杆25的两端通过拉杆26分别连接至左右前轮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传递到小齿轮24。小齿轮24的旋转运动转化为齿条杆25的直线运动，从而使前轮5F的转向角改变。

VGRS装置30是用于改变转向传动比的装置。此处，转向传动比是方向盘角度(即，方向盘21的转向角度)与前轮5F的转向角的比值，并且与上转向轴的旋转角22与下转向轴23的旋转角的比值成比例。为此目的，VGRS装置30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包括电动马达31和VGRS驱动器35。电动马达31的壳体紧固至上转向轴22的一端，并与上转向轴22一起旋转。电动马达31的定子固定在壳体内。另一方面，电动马达31的转子32通过减速器连接至下转向轴23。通过电动马达31的旋转，上转向轴22与下转向轴23之间的相对旋转角发生变化，即，转向传动比改变。

VGRS驱动器35是用于驱动电动马达31的装置，并且包括逆变器等。逆变器将从直流电源(未示出)供给的直流电转化成交流电，并将该交流电供给到电动马达31以驱动电动马达31。通过控制电动马达31的旋转，可以可变地控制转向传动比。VGRS驱动器35的操作，即VGRS装置30的操作由控制装置100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是用于产生使前轮5F转向的动力的装置。更具体地，EPS装置50包括电动马达51和EPS驱动器55。例如，电动马达51通过转换机构52连接至齿条杆25。转换机构52例如是滚珠丝杠。当电动马达51的转子旋转时，转换机构52将旋转运动转化成齿条杆25的直线运动，由此前轮5F的转向角改变。

EPS装置50是用于驱动电动马达51的装置，并且包括逆变器等。逆变器将从直流电源(未示出)供给的直流电转化成交流电，并将交流电供给到电动马达51以驱动电动马达51。通过控制电动马达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

提供用于检测车辆1的各种状态量的传感器组70。例如，传感器组70包括扭矩传感器71、方向盘角度传感器72、旋转角传感器73、车速传感器74、横摆角速度传感器75和横向加速度传感器76。

扭矩传感器71检测施加到下转向轴23的转向扭矩Ta。扭矩传感器71将指示检测到的转向力矩Ta的检测到的信息输出到控制装置100。

方向盘角度传感器72检测上转向轴22的旋转角，即方向盘角度(即，方向盘21的转向角度)。方向盘角度传感器72将指示检测到的方向盘角度的检测到的信息输出到控制装置100。

旋转角传感器73检测下转向轴23的旋转角旋转角对应于前轮5F的实际转向角。旋转角传感器73将指示检测到的旋转角的检测到的信息输出到控制装置100。

车速传感器74检测作为车辆1的速度的车速V。车速传感器74将指示检测到的车速V的检测到的信息输出到控制装置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将指示检测到的实际横摆角速度Yr的检测到的信息输出到控制装置100。

横向加速度传感器76检测作用于车辆1的实际横向加速度Gy。横向加速度传感器76将指示检测到的实际横向加速度Gy的检测到的信息输出到控制装置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的自动驾驶控制的“驾驶环境信息”。驾驶环境信息例如是位置-方向信息、车道信息，周边目标信息、基础设施提供信息等。为了获取这样的驾驶环境信息，驾驶环境检测装置90例如包括GPS(全球定位系统)装置、地图数据库、传感器和通信装置。

GPS装置接收从多个GPS卫星发送的信号，并且基于接收到的信号来计算车辆1的位置和姿态(即，方向)。GPS装置将计算出的位置-方向信息发送到控制装置100。

指示地图上的每条车道的几何位置的车道信息记录在地图数据库中。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。

传感器检测关于车辆1周围的目标的周围目标信息。传感器例如是LIDAR(激光成像检测和测距)、毫米波雷达、立体摄像头等。LIDAR使用激光来检测车辆1周围的目标。毫米波雷达使用无线电波来检测车辆1周围的目标。立体摄像头对车辆1周围的情况进行成像。周围目标包括移动目标和静止的目标。移动目标例如是周围的车辆和行人。移动目标信息包括移动目标的位置和速度。静止目标例如是路边建筑和白线。静止目标信息包括静止目标的位置。传感器将检测到的周围目标信息发送到控制装置100。

通信装置从信息提供系统获取基础设施提供信息。基础设施提供信息例如是交通信息、道路工程部段信息等。通信装置将这样的基础设施提供信息发送到控制装置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、存储器和输入/输出接口的微型计算机。控制装置100也被称为ECU(电子控制单元)。控制装置100通过输入/输出接口接收来自传感器组70的检测到的信息和来自驾驶环境检测装置90的驾驶环境信息。基于检测到的信息和驾驶环境信息，控制装置100执行转向控制和自动驾驶控制。

图2是示出根据本实施方式的控制装置100的功能结构的框图。控制装置100包括VGRS控制单元130、EPS控制单元150、VSC(车辆稳定性控制)控制单元170和ADS(自动驾驶系统)控制单元190，作为与转向控制和自动驾驶控制有关的功能块。这些功能块通过控制装置100的处理器执行存储在存储器中的控制程序来实现。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的行驶的车辆稳定性控制。ADS控制单元190执行控制车辆1的自动驾驶的自动驾驶控制。

在下文中，将详细描述在非自动驾驶和自动驾驶中的每一者的情况下控制装置100的控制处理。

2.非自动驾驶期间的控制处理

图3是示出根据本实施方式的非自动驾驶期间的控制处理的概念图。在非自动驾驶期间，驾驶主体是驾驶员，并且驾驶员操作方向盘21。也就是说，方向盘角度由驾驶员的操作确定。

<VSC控制单元170>

VSC控制单元170执行用于稳定车辆1的行驶的车辆稳定性控制。更具体地，VSC控制单元170从传感器组70接收检测到的方向盘角度车速V、实际横摆角速度Yr、实际横向加速度Gy等的信息。基于检测到的信息，VSC控制单元170检测诸如打滑、转向不足、过度转向等的不稳定行为。

例如，VSC控制单元170通过公知的方法基于方向盘角度和车速V计算目标横摆角速度。然后，VSC控制单元170计算作为实际横摆角速度Yr与目标横摆角速度之差的横摆角速度偏差。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。

为了稳定车辆的行驶，需要产生可以抵消不稳定行为的反向横摆力矩。这种反向横摆力矩可以通过左右车轮5之间的制动力差异、车轮5的转向等获得。在本实施方式中，我们只考虑由前轮5F的转向产生的反向横摆力矩。VSC控制单元170计算产生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被称为“反向转向角δc”。也就是说，VSC控制单元170计算车辆稳定性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分别从方向盘角度传感器72和旋转角传感器73接收检测到的方向盘角度和旋转角的信息。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的目标值。目标相对旋转角是方向盘角度与旋转角之差的目标值。

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计算对应于反向转向角δc的目标相对旋转角。或者，VGRS控制单元130计算作为目标旋转角的方向盘角度与目标相对旋转角之和。

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。输入参数例如包括方向盘角度和方向盘角速度/dt。输入参数还可以包括由车速传感器74检测到的车速V。考虑到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130参照转向角映射以根据输入参数来计算目标转向角。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基于检测到的信息，例如获得的目标旋转角或目标相对旋转角来执行对VGRS驱动器35的反馈控制。VGRS驱动器35根据来自VGRS控制单元130的控制信号驱动(致动)电动马达31。结果，前轮5F的转向角控制为对应于目标旋转角或者目标相对旋转角的值。

<EPS控制单元150>

EPS控制单元150通过使用EPS装置50执行“扭矩辅助控制”。更具体地，EPS控制单元150从扭矩传感器71接收检测到的转向扭矩Ta的信息。ESP控制单元150基于转向扭矩Ta计算辅助扭矩，并且控制EPS驱动器55以获得辅助扭矩。

例如，EPS控制单元150具有指示输入参数与辅助扭矩之间的关系的扭矩映射。输入参数包括由扭矩传感器71检测到的转向扭矩Ta。输入参数还可以包括由车速传感器74检测到的车速V。考虑到期望的辅助特性预先确定扭矩映射。响应于驾驶员对方向盘21的操作，EPS控制单元150参照扭矩映射以根据输入参数来计算辅助扭矩。

然后，EPS控制单元150根据辅助扭矩计算目标电流指令，并将目标电流指令输出到EPS驱动器55。EPS驱动器55根据目标电流指令驱动(致动)电动马达51。电动马达51的旋转扭矩(即，辅助扭矩)通过转换机构52传递到齿条杆25。结果，辅助前轮5F的转向，从而减小驾驶员的转向负荷。

3.自动驾驶期间的控制处理

接下来，将描述自动驾驶期间的控制处理。在自动驾驶期间，驾驶主体从驾驶员转变为自动驾驶系统(具体地，ADS控制单元190)。根据本实施方式，VGRS装置30和EPS装置50各自的角色也随着驾驶主体的改变而适当地改变。为了使本实施方式的特征容易理解，让我们首先说明比较示例。

3-1.比较示例

图4是示出根据比较示例的在自动驾驶期间的控制处理的概念图。为了简单起见，让我们在此处考虑VSC控制单元170的功能关闭的情况。

<目标转向角计算单元110>

目标转向角计算单元110计算前轮5F在自动驾驶期间的目标转向角δa。目标转向角计算单元110将指示计算出的目标转向角δa的信息输出到EPS控制单元150。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。在本比较示例中，目标转向角计算单元110包括ADS控制单元190。

<ADS控制单元190>

ADS控制单元190执行控制车辆1的自动驾驶的自动驾驶控制。自动驾驶控制包括自动加减速和自动转向。此处，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计算出的目标转向角在下文中被称为“自动驾驶转向角δb”。

更具体地，ADS控制单元190从传感器组70接收检测到的车速V、实际横摆角速度Yr、实际横向加速度Gy等的信息。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，基于检测到的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。关于自动转向的行驶计划的典型示例是变换车道。

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来识别车辆1前方的车道合并部段。在这种情况下，ADS控制单元190计划在车道合并部段变换车道。

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计划变换车道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前方的道路工程部段。在这种情况下，ADS控制单元190计划变换车道以避开道路工程部段。

ADS控制单元190根据行驶计划自动地控制车辆1的行驶。具体地，当执行自动转向时，ADS控制单元190计算自动转向所需的车辆1的目标状态量。目标状态量不仅可以包括自动驾驶转向角δb，还可以包括目标横摆角速度、目标横向加速度等。然后，ADS控制单元190将指示自动驾驶转向角δb的信息输出到EPS控制单元150。在本比较示例中，自动驾驶转向角δb用作前轮5F的目标转向角δa(即，δa＝δb)。

<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)”。即，在非自动驾驶期间用于“扭矩辅助控制”的EPS装置50在自动驾驶期间用于“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接收检测到的旋转角的信息。旋转角对应于前轮5F的实际转向角。因此，基于旋转角和目标转向角δa，EPS控制单元150可以进行对EPS驱动器55的反馈控制，使得前轮5F的转向角变为目标转向角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)电动马达51。结果，前轮5F的转向角控制为目标转向角δa。

以这种方式，在自动驾驶期间，EPS控制单元150致动EPS装置50以使前轮5F转向。随着驾驶主体从驾驶员转变为自动驾驶系统，EPS装置50的角色从“扭矩辅助”转变为“转向”。

3-2.本实施方式的概要

关于根据上述比较示例的自动驾驶，本申请的发明人已经认识到以下问题。即，在EPS装置50快速使前轮5F转向的情况下，连接至前轮5F的方向盘21也随着前轮5F的转向而快速旋转。例如，在自动驾驶期间，存在急剧进行自动转向以紧急地避开车辆1的前方的障碍物的可能性。在这种情况下，方向盘21也随着急剧自动转向而快速旋转。自动驾驶期间这种方向盘21的快速运动从以下观点来看并不是优选的。

首先，让我们考虑在自动驾驶期间驾驶员的手离开方向盘21的情况(松手)。例如，当在车辆1的前方存在障碍物时，存在不仅ADS控制单元190，而且驾驶员也识别到障碍物的可能性。在这种情况下，感觉到危险的驾驶员可能在ADS控制单元190执行自动转向的同时试图超驰控制。然而，超驰控制的典型条件是驾驶者抓握方向盘21。因此，如果方向盘21由于自动转向而快速旋转，则驾驶员难以进行超驰控制。换句话说，方向盘21的快速运动使得驾驶员难以进行超驰控制。

作为另一示例，让我们考虑驾驶员在自动驾驶期间握住方向盘21的情况(手在方向盘上)。当方向盘21在这种情况下快速旋转时，驾驶员难以持续握住方向盘21。或者，如果驾驶员的手被方向盘21的运动强制移动，则是危险的。

鉴于以上观点，本实施方式提供了一种可以使驾驶员在自动驾驶期间更容易抓握方向盘21的技术。更具体地，VGRS装置30在抑制(减弱、减小)由上述转向控制引起的方向盘21的运动的方向上被致动。结果，抑制了自动驾驶期间方向盘21的快速运动，这使驾驶员容易抓握方向盘21。即，驾驶员更容易进行超驰控制。此外，驾驶员的手由于方向盘21的运动而被强制移动的风险降低。在下文中，将更详细地描述本实施方式的示例。

3-3.第一示例(VSC关闭)

图5是示出根据本实施方式的在自动驾驶期间的控制处理的第一示例的概念图。在第一示例中，为了简单起见，我们考虑VSC控制单元170的功能关闭的情况，如在上述比较示例的情况下那样。

<目标转向角计算单元110、ADS控制单元190>

目标转向角计算单元110与上述的比较示例中的相同。目标转向角计算单元110计算自动驾驶期间前轮5F的目标转向角δa。在当前情况下，由ADS控制单元190计算的自动驾驶转向角δb被用作目标转向角δa(即δa＝δb)。目标转向角计算单元110将指示目标转向角δa的信息输出到EPS控制单元150和VGRS控制单元130。

<EPS控制单元150>

EPS控制单元150也与上述比较示例中的相同。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。然后，EPS控制单元150基于目标转向角δa使用EPS装置50执行转向控制。

<VGRS控制单元130>

方向盘21随着使用EPS装置50的上述转向控制一起旋转。即，方向盘角度发生变化。根据本实施方式，与转向控制一起执行用于减弱由转向控制引起的这种方向盘角度的变化的“方向盘角度控制”。在方向盘角度控制中，使用VGRS装置30。换句话说，在非自动驾驶期间用于“转向控制”的VGRS装置30在自动驾驶期间用于“方向盘角度控制”。

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度的变化方向。VGRS控制单元130在抑制(减弱、减小)由转向控制引起的方向盘角度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，使得电动马达31在抑制方向盘角度的变化的方向上旋转。

由方向盘角度控制引起的方向盘角度的变化方向与由转向控制引起的方向盘角度的变化方向相反。也就是说，由方向盘角度控制引起的方向盘角度的变化方向是抵消由转向控制引起的方向盘角度的变化的方向。因此，在随着转向控制而执行的方向盘角度控制时的方向盘角度的变化速度比不执行方向盘角度控制时的变化速度慢。也就是说，在自动驾驶期间方向盘21的快速运动被抑制。结果，驾驶员更容易抓握方向盘21。也就是说，驾驶员更容易进行超驰控制。此外，驾驶员的手由于方向盘21的运动而被强制移动的风险降低。

为了更详细的说明，由转向控制引起的方向盘角度的变化量(绝对值)在下文中被称为“预测变化量θp”。可以从目标转向角δa预测预测变化量θp。另一方面，方向盘角度的变化量(绝对值)，即由方向盘角度控制引起的电动马达31的旋转量(绝对值)在下文中被称为“反向变化量θc”。例如，反向变化量θc确定为满足条件“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度控制映射。VGRS控制单元130基于目标转向角δa和方向盘角度控制映射来获取反向变化量θc。然后，VGRS控制单元130将对应于反向变化量θc的控制信号输出到VGRS驱动器35。VGRS驱动器35根据来自VGRS控制单元130的控制信号驱动(致动)电动马达31。

当反向变化量θc等于预测变化量θp时(即θc＝θp)，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旋转一点。当方向盘21移动时，驾驶员可以认识到自动驾驶系统正常运行，从而获得安全感。

方向盘角度控制可以在预测变化量θp超过允许值时执行。在这种情况下，例如，反向变化量θc确定为满足条件“θp-θc≤允许值”。通过以这样的反向变化量θc执行方向盘角度控制，可以将方向盘角度的变化抑制在一定程度以下。

应该注意到，至少可以通过使电动马达31在抑制由转向控制引起的方向盘角度的变化的方向上旋转来获得效果。即使在如上所述执行基于方向盘角度控制映射的前馈控制时，也可以获得效果。

或者，可以在方向盘角度控制中执行使用检测到的方向盘角度和旋转角的信息的反馈控制。例如，方向盘角度控制可以执行成使得方向盘角度不改变。作为另一示例，方向盘角度控制可以执行成使得方向盘角度的改变量保持在阈值以下。作为又一示例，方向盘角度控制可以执行成使得方向盘角度的变化率保持在阈值以下。前馈控制和反馈控制的组合也是可能的。根据本实施方式的方向盘角度控制可以是任何事物，只要它可以使电动马达31在抑制由转向控制引起的方向盘角度的变化的方向上旋转即可。

3-4.第二示例(VSC打开)

图6是示出根据本实施方式的在自动驾驶期间的控制处理的第二示例的概念图。在第二示例中，让我们考虑VSC控制单元170的功能打开的情况。

<目标转向角计算单元110、ADS控制单元190、VSC控制单元170>

在第二示例中，目标转向角计算单元110不仅包括ADS控制单元190，而且还包括VSC控制单元170。

ADS控制单元190如在上述第一示例的情况下那样计算自动转向所需的自动驾驶转向角δb。另外，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包括自动驾驶转向角δb、目标横摆角速度、目标横向加速度等。ADS控制单元190将关于目标状态量ST的信息输出到VSC控制单元170。

VSC控制单元170如在上述的非自动驾驶的情况下那样计算车辆稳定性控制所需的反向转向角δc。然而，在自动驾驶的情况下，VSC控制单元170不使用方向盘角度δs来计算反向转向角δc。原因在于在自动驾驶期间，驾驶主体不是驾驶员，而是自动驾驶系统(ADS控制单元190)。在自动驾驶期间，方向盘角度不一定反映车辆1的目标横摆角速度。例如，作为上述方向盘角度控制的结果，方向盘角度变得与车辆1的目标横摆角速度无关。

作为方向盘角度的替代，VSC控制单元170从作为驾驶主体的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来计算反向转向角δc。例如，VSC控制单元170通过使用自动驾驶转向角δb而不是方向盘角度δs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目标状态量ST中的目标横摆角速度。通过使用目标状态量ST而不是方向盘角度可以更准确地计算自动驾驶期间的反向转向角δc。

以这种方式，目标转向角计算单元110计算自动转向所需的自动驾驶转向角δb和车辆稳定性控制所需的反向转向角δc。第二示例中的前轮5F的目标转向角δa是自动驾驶转向角δb和反向转向角δc之和(即，δa＝δb+δc)。目标转向角计算单元110计算作为目标转向角δa的自动驾驶转向角δb与反向转向角δc之和。然后，目标转向角计算单元110将指示计算出的目标转向角δa的信息输出到EPS控制单元150和VGRS控制单元130。

或者，目标转向角计算单元110可以将指示自动驾驶转向角δb和反向转向角δc两者的信息输出到EPS控制单元150和VGRS控制单元130。在这种情况下，在EPS控制单元150和VGRS控制单元130中的每一者中计算目标转向角δa。

<EPS控制单元150>

EPS控制单元150与上述第一示例中的相同。也就是说，EPS控制单元150使用EPS装置50基于目标转向角δa执行转向控制。

<VGRS控制单元130>

VGRS控制单元130与上述第一示例中的相同。也就是说，VGRS控制单元130使用VGRS装置30基于目标转向角δa执行方向盘角度控制。

作为变型示例，VGRS控制单元130可以通过仅将反向转向角δc用作目标转向角δa来执行方向盘角度控制。用于车辆稳定性的转向与用于自动驾驶的转向相比趋于更加快速。因此，即使在方向盘角度控制中仅将反向转向角δc用作目标转向角δa时，也可以在一定程度上抑制方向盘21的快速运动。

3-5.自动驾驶控制方法

图7是总结性地示出根据本实施方式的自动驾驶控制方法的流程图。

步骤S1：

控制装置100计算自动驾驶期间的前轮5F的目标转向角δa。

步骤S2：

控制装置100使用EPS装置50基于目标转向角δa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的转向角变为目标转向角δa。

步骤S3：

控制装置100结合转向控制来执行方向盘角度控制。VGRS装置30用于方向盘角度控制。更具体地，基于目标转向角δa，控制装置100在抑制由转向控制引起的方向盘角度的变化的方向上致动VGRS装置30。

4.效果

在自动驾驶期间，驾驶主体由驾驶员转变为自动驾驶系统。根据本实施方式，VGRS装置30和EPS装置50的各自的角色也随着驾驶主体的改变而适当地改变。

更具体地，在非自动驾驶期间用于“扭矩辅助控制”的EPS装置50在“自动驾驶”期间用于“转向控制”。另外，在非自动行驶期间用于“转向控制”的VGRS装置30在自动行驶期间用于“方向盘角度控制”。结果，自动驾驶期间方向盘21的快速运动被抑制，这使驾驶员容易抓握方向盘21。即，驾驶员更容易进行超驰控制。此外，驾驶员的手由于方向盘21的运动而被强制移动的风险降低。

可以说，本实施方式提出了适用于自动驾驶的新的控制规律。由于新的控制规律，驾驶员的自动驾驶变得更加舒适。这有助于增加驾驶员对自动驾驶系统的信任。

Claims (4)

1.一种车辆行驶控制装置，包括：

电动助力转向装置，所述电动助力转向装置使车辆的车轮转向；

可变传动比转向装置，所述可变传动比转向装置能够改变方向盘角度与所述车轮的转向角的比值；以及

控制装置，所述控制装置执行控制所述车辆的自动驾驶的自动驾驶控制，其中

所述自动驾驶控制包括：

目标转向角计算处理，所述目标转向角计算处理计算所述车轮的目标转向角；

转向控制，所述转向控制致动所述电动助力转向装置以使所述车轮转向，使得所述车轮的所述转向角变为所述目标转向角；以及

方向盘角度控制，所述方向盘角度控制基于所述目标转向角在抑制由所述转向控制引起的所述方向盘角度的变化的方向上致动所述可变传动比转向装置。

2.根据权利要求1所述的车辆行驶控制装置，其中，

所述目标转向角计算处理包括：

第一处理，所述第一处理计算所述自动驾驶中的自动转向所需的自动驾驶转向角；以及

第二处理，所述第二处理计算车辆稳定性控制所需的反向转向角，其中，

所述目标转向角是所述自动驾驶转向角与所述反向转向角之和。

3.根据权利要求2所述的车辆行驶控制装置，其中，

所述第一处理进一步计算所述自动转向所需的所述车辆的目标状态量，以及

所述第二处理基于所述目标状态量计算所述反向转向角，而不使用所述方向盘角度。

4.一种用于控制车辆的自动驾驶的自动驾驶控制方法，

所述车辆包括：

电动助力转向装置，所述电动助力转向装置使所述车辆的车轮转向；

可变传动比转向装置，所述可变传动比转向装置能够改变方向盘角度与所述车轮的转向角的比值；

所述自动驾驶控制方法包括：

计算所述车轮的目标转向角；

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为所述目标转向角；以及

基于所述目标转向角在抑制由所述车轮的转向引起的所述方向盘角度的变化的方向上致动所述可变传动比转向装置。