CN109421795B - 转向辅助装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种转向辅助装置，该转向辅助装置包括：方向盘，车辆的驾驶员将转向扭矩输入至该方向盘；连接至方向盘的转向轴；转向机构，该转向机构构造成将转向轴的旋转转换为用于转向目标轮的转向角；转向致动器，该转向致动器构造成驱动转向机构，以便产生与指令值对应的转向角；转向扭矩传感器，该转向扭矩传感器配置成检测作用在转向轴上的扭矩；信息提供单元，该信息提供单元配置成提供在车辆的行驶方向上延伸的预定通过区域的道路信息；以及电子控制单元，该电子控制单元配置成基于转向扭矩传感器的输出和道路信息来控制转向致动器。

Description

转向辅助装置

技术领域

本发明涉及一种转向辅助装置。

背景技术

日本未经审查专利申请公布No.2005-343184(JP2005-343184A)公开了一种驾驶辅助装置，其执行与转向操作有关的辅助控制。借助于该装置的辅助控制，车辆的转向角被自主控制。当在执行辅助控制期间，超过取消阈值的转向扭矩输入到方向盘时，取消辅助控制并且将转向操作的权限返回给驾驶员。

在相关技术的装置中，随着车辆所行驶的道路的曲率变大，取消阈值设定为更大的值。在车辆的驾驶员亲自执行转向操作的情况下，输入到方向盘的转向扭矩随着曲线的曲率变大而增加。利用相关技术的装置，在具有较大曲率的曲线中，除非输入足够大的转向扭矩，否则不会取消辅助控制。因此，根据该装置，可以适当地避免与驾驶员的意图相反地取消辅助控制的情况。

在现有技术的装置中，由转向扭矩传感器检测来自驾驶员的转向扭矩。转向扭矩传感器检测施加到转向轴的扭转力矩作为转向扭矩。

转向轴经由转向齿轮箱连接至右前轮和左前轮。转向齿轮箱内置有用于向右前轮和左前轮提供转向角的马达。

在执行辅助控制期间，该装置通过适当地驱动马达来向右前轮和左前轮提供期望的转向角。此时，马达的操作也经由齿轮箱和转向轴传递到方向盘。为此，当通过辅助控制自主地改变转向角时，也在方向盘中发生自主旋转。由此，驾驶员能够视觉识别出转向角正在被自主控制。

发明内容

附带地，当在执行辅助控制期间方向盘自主旋转时，方向盘的惯性扭矩作为旋转的反作用力作用在转向轴上。此时，尽管驾驶员还没有输入任何转向扭矩，但是响应于惯性扭矩的输出出现在转向扭矩传感器中。

在上述的情况下，仅由于除了惯性扭矩之外还输入轻微的转向扭矩而发生转向扭矩传感器的检测值超过辅助控制的取消阈值的情况。当发生该情况时，相关技术的驾驶辅助设备取消辅助控制。如上所述，现有技术的驾驶辅助装置具有如下可能性：在方向盘的惯性扭矩作用于转向扭矩传感器的情况下，通过仅输入轻微转向扭矩就取消辅助控制。

本发明提供一种转向辅助装置，该转向辅助装置在驾驶员有意输入足够的转向扭矩的情况下能够适当地结束转向辅助，而不受方向盘的惯性扭矩的影响。

本发明的一个方面涉及一种转向辅助装置。该转向辅助装置包括：方向盘，车辆的驾驶员将转向扭矩输入到方向盘；连接到方向盘的转向轴；转向机构，该转向机构构造成将转向轴的旋转转换为用于转向目标轮的转向角；转向致动器，该转向致动器构造成驱动转向机构，使得产生与指令值对应的转向角；转向扭矩传感器，该转向扭矩传感器配置成检测作用于转向轴的扭矩；信息提供单元，该信息提供单元配置成提供在车辆的行驶方向上延伸的预定通过区域的道路信息；电子控制单元，该电子控制单元配置成基于转向扭矩传感器的输出和道路信息来控制转向致动器。电子控制单元配置成执行：转向辅助控制，该转向辅助控制包括基于道路信息来计算用于使车辆沿着预定通过区域行驶的指令值，并且将指令值提供给转向致动器；辅助取消处理，该辅助取消处理包括当转向扭矩传感器的输出已经达到使取消条件成立的水平时，取消转向辅助控制的执行；惯性预测处理，该惯性预测处理包括基于所述道路信息预测在转向辅助控制下由方向盘产生的惯性扭矩是否超过基准值；第一条件设定处理，该第一条件设定处理包括在预测惯性扭矩不超过基准值的情况下将第一条件设定为取消条件；以及第二条件设定处理，该第二条件设定处理包括在预测惯性扭矩超过基准值的情况下，将与第一条件相比具有更严格的成立条件的第二条件设定为取消条件。

根据本发明的方面，当车辆的驾驶员操作方向盘时，与该操作相关联的转向扭矩经由转向轴和转向机构传递到转向目标轮。结果，在转向目标轮上产生驾驶员期望的转向角。此时，转向扭矩传感器输出与由驾驶员输入的转向扭矩对应的输出。当电子控制单元执行转向辅助控制时，基于由信息提供单元提供的道路信息，由转向致动器向转向目标轮提供适当的转向角。在执行转向辅助控制期间转向扭矩传感器的输出已达到满足取消条件的大小的情况下，取消转向辅助控制的执行，并且将用于转向操作的权限归还给驾驶员。在转向辅助控制下，当转向角度改变时，出现方向盘的惯性扭矩对转向扭矩传感器的输出的影响。在本发明的方面中，在惯性扭矩被预测为不超过基准值的情况下，第一条件被用作取消条件。另一方面，在预测惯性扭矩超过基准值的情况下，将具有比第一条件的成立条件更严格的成立条件的第二条件设定为取消条件。在设定第二条件的情况下，转向扭矩传感器的输出变为方向盘的惯性扭矩和来自驾驶员的转向扭矩的组合值。为此，存在输出变得比来自驾驶员的转向扭矩大对应于惯性扭矩的量的情况。在本发明的方面中，在预测较大的惯性扭矩的情况下，使用具有严格的成立条件的第二条件。因此，根据本发明的方面，在驾驶员有意地输入足够的转向扭矩的情况下，可以适当地取消转向辅助控制的执行，而不受惯性扭矩的影响。

在本发明的方面中，辅助取消处理可以包括在转向扭矩传感器的输出超过取消阈值的情况下，判定取消条件的成立的处理。第一条件设定处理可以包括将标准阈值设定为取消阈值的处理。第二条件设定处理可以包括将大于标准阈值的较大的阈值设定为取消阈值的处理。

根据上述配置，进一步地，根据转向扭矩传感器的输出是否超过取消阈值来判断取消条件是否成立。然后，在第二条件中，大于标准阈值的较大的阈值用作取消阈值。为此，根据本发明的方面，可以将第二条件设定为成立条件比第一条件的成立条件更严格的条件。

在本发明的方面中，较大的阈值可以是比标准阈值大固定值的值。

根据上述配置，进一步地，在第二条件下，比标准阈值大固定值的较大的阈值设定为取消阈值。根据本发明的方面，通过简单的处理，可以使第二条件的成立条件比第一条件的成立条件更严格。

在本发明的方面中，惯性预测处理可以包括基于道路信息预测惯性扭矩的大小的处理。第二条件设定处理可以包括基于惯性扭矩的大小来计算阈值增加量的处理，以及通过将阈值增加量与标准阈值相加来计算较大的阈值的处理。

根据上述配置，进一步地，在第二条件中使用的取消阈值是比标准阈值大与预测惯性扭矩对应的量的值。利用如上所述的第二条件，可以准确地消除惯性扭矩的影响并且正确地反映驾驶员在取消转向辅助控制中的意图。

在本发明的方面中，辅助取消处理也可以包括：判断转向扭矩传感器的输出是否超过取消阈值的处理；以及在该输出超过取消阈值的状态的成立时间超过取消阈值时间的情况下，判定取消条件成立的处理。第一条件设定处理可以包括将标准阈值时间设定为取消阈值时间的处理；并且第二条件设定处理可以包括将比标准阈值时间长的较长的阈值时间设定为取消阈值时间的处理。

根据上述配置，进一步地，根据转向扭矩传感器的输出超过取消阈值的成立时间是否超过取消阈值时间来判断取消条件是否成立。然后，在第二条件下，将比标准阈值时间长的较长的阈值时间用作取消阈值时间。取消阈值时间越长，取消条件越难成立。为此，根据本发明的方面，第二条件可以设定为成立条件比第一条件的成立条件更严格的条件。

在本发明的该方面中，第一条件设定处理可以包括：在预测惯性扭矩不超过基准值的情况下，测量惯性扭矩等于或小于第二基准值的状态的持续时间的处理，其中，第二基准值的值等于或小于基准值；以及判断持续时间是否超过保持时间的处理。将第一条件设定为取消条件的处理可以在持续时间超过保持时间的时间点执行。惯性预测处理可以包括基于道路信息预测惯性扭矩的大小的处理。电子控制单元可以配置成进一步执行如下处理：惯性扭矩的预测大小越大，则将保持时间设定得越长。

根据上述配置，进一步地，在惯性扭矩等于或小于第二参考值的状态的持续时间超过保持时间的时间点执行将第一条件设定为取消条件的处理。因此，即使在已经产生惯性扭矩降到基准值以下的状态之后，仍维持曾经设定的第二状态，直到已经过保持时间。然后，在本发明的方面中，预测惯性扭矩越大，保持时间设定得越长。随着转向传感器的惯性扭矩达到较大值，转向传感器的惯性扭矩收敛到基准值或更小所需的时间更长。根据本发明的该方面，可以根据收敛时段改变第二条件被重置为第一条件的时间点。为此，根据本发明的方面，可以适当地消除惯性扭矩的影响。

在本发明中，惯性预测处理可以包括基于道路信息预测车辆所要求的转向角加速度的处理以及基于转向角加速度预测惯性扭矩的大小的处理。

根据上述配置，进一步地，基于根据道路信息预测的转向角加速度来预测惯性扭矩的大小。由方向盘产生的惯性扭矩主要由转向角加速度决定。为此，根据本发明的方面，可以准确地预测惯性扭矩的大小。

在本发明的该方面中，取消条件可以包括相同方向取消条件以及相反方向取消条件，相同方向取消条件用于在与惯性扭矩的方向相同的方向上的转向扭矩，相反方向取消条件用于在与惯性扭矩的方向相反的方向上的转向扭矩。第二条件可以设定为相同方向取消条件。

根据上述配置，进一步地，在转向扭矩与惯性扭矩方向相同的情况下，使用相同方向取消条件，并且在两个扭矩方向相反的情况下，使用相反方向取消条件。然后，具有严格成立条件的第二条件设定为相同方向取消条件。当转向扭矩与惯性扭矩方向相同时，对应于两个扭矩之和的输出出现在转向扭矩传感器中。此时，在本发明的方面中，基于该和是否满足第二条件来判断转向辅助控制的取消。根据该判断，可以通过消除转向扭矩的影响来按照驾驶员的意愿取消转向辅助控制的执行。

在本发明的该方面中，电子控制单元可以配置成在预测惯性扭矩超过基准值的情况下，进一步执行第三条件设定处理，第三条件设定处理将比第一条件更容易成立的第三条件设定为相反方向取消条件。

根据上述配置，进一步地，将具有宽松成立条件的第三条件设定作为相反方向取消条件。当转向扭矩的方向与惯性扭矩的方向相反时，转向扭矩传感器的输出的值与从转向扭矩减去惯性扭矩而获得的相减值相对应。此时，在本发明的方面中，基于相减值是否满足第三条件来判断转向辅助控制的取消。根据该判断，可以通过由驾驶员输入适当的转向扭矩来适当地取消转向辅助控制的执行，而不受惯性扭矩的影响。

在本发明的方面中，信息提供单元可以包括物体检测传感器，物体检测传感器配置成检测指示车道的边界的目标物体。道路信息可以包括物体检测传感器对目标物体的检测结果。

根据上述配置，进一步地，物体检测传感器可以将表示车道边界的目标物体的检测结果作为道路信息提供给电子控制单元。在能够按时间序列检测车道边界的情况下，可以计算出转向辅助控制的指令值和方向盘的惯性扭矩。为此，本发明的方面中的电子控制单元可以从物体检测传感器获得执行转向辅助控制和辅助取消处理所需的信息。

在本发明的方面中，信息提供单元可以包括地图信息提供单元，该地图信息提供单元配置成提供在车辆的行驶方向上延伸的区域的地图信息。道路信息可以包括关于车辆必须行驶的道路的地图信息。

根据上述配置，进一步地，地图信息提供单元可以将在车辆的行驶方向上延伸的区域的地图信息作为道路信息提供给电子控制单元。道路信息包括车辆应该行驶的道路的地图信息。然后，在能够获得关于车辆应当行驶的道路的地图信息的情况下，可以计算出转向辅助控制的指令值和方向盘的惯性扭矩。为此，本发明的方面中的电子控制单元可以从地图信息提供单元获得执行转向辅助控制和辅助取消处理所需的信息。

附图说明

下面将参照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，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：

图1是示出本发明的实施方式的结构的图；

图2示出了配备有图1所示的转向辅助装置的车辆的行驶道路的示例；

图3是用于描述作为转向辅助控制的指令值的目标转向角θt与惯性扭矩T(θt′)+T(θt″)之间的关系的时序图；

图4是用于描述确定转向辅助控制的取消条件的取消阈值和取消阈值时间的图；

图5是在本发明的实施方式中执行的主程序的流程图；

图6是在图5所示的步骤104中执行的处理的流程图；

图7是在图5所示的步骤126中执行的处理的流程图；

图8是用于描述难以产生方向盘的惯性扭矩的道路形状的图；以及

图9是用于描述容易发生方向盘的惯性扭矩的行驶模式的图。

具体实施方式

实施方式的结构

图1是示出本发明的实施方式的转向辅助装置的结构的图。图1所示的装置设置有方向盘10。车辆的驾驶员可以通过使用方向盘来操纵车辆的转向角。

转向轴12连接至方向盘10。转向扭矩传感器14安装在转向轴12上。转向扭矩传感器14输出与转向轴12中产生的扭转量对应的输出。根据该输出，可以检测作用在转向轴12上的扭矩。

转向轴12连接至转向机构16。转向机构16设置有杆构件和齿轮机构，杆构件连接至车辆的转向目标轮18(此处称为右前轮和左前轮)，齿轮机构用于将转向轴12的旋转运动转换成杆构件的线性运动。

转向致动器20安装在转向机构16上。转向致动器20具有内置电动机，并且根据从外部提供的指令值来操作转向机构16。根据转向致动器20，无论驾驶员的操作如何，都可以将与指令值对应的转向角提供给转向目标轮18。转向致动器20的操作不仅被传递到转向目标轮18，而且还被传递到方向盘10。因此，当转向致动器20改变转向角时，与该改变对应的操作也出现在方向盘10中。

图1所示的装置设置有电子控制单元(ECU)22。转向扭矩传感器14的输出(以下称为“传感器扭矩”)被提供给ECU 22。ECU 22可以将与应当实现的转向角对应的指令值提供给转向致动器20。

全球定位系统(GPS)单元24和地图信息提供单元26也连接至ECU 22。ECC 22可以基于由GPS单元24提供的信息获知车辆的当前位置。地图信息提供单元26将在车辆的行驶方向上延伸的区域的地图信息提供给ECU 22。ECU 22可以基于该地图信息检测在车辆的行驶方向上延伸的道路的特性，具体而言，可以检测道路的曲率、车道的宽度等。

在该实施方式的装置中，ECU 22设置有用于检测存在于车辆周围的各种物体的物体检测传感器。具体地，该装置配备有作为物体检测传感器的摄像机28、激光成像和测距(LIDAR)单元30以及毫米波雷达单元32。根据上述物体检测传感器，可以检测表示车道边界的物体，例如道路上的白线或护栏。ECU 22还可以根据物体检测传感器的检测结果检测在车辆的行驶方向上延伸的道路的曲率、宽度等。

图1所示装置的基本操作

在该实施方式中，车辆的驾驶员可以通过使用输入接口(未示出)请求ECU 22执行用于车道保持的转向辅助控制。当转向辅助控制开始时，ECU 22首先基于由GPS单元24和地图信息提供单元26提供的信息或基于由诸如摄像机28的物体检测传感器提供的信息来获取关于在车辆的行驶方向上延伸的道路的信息。

ECU 22基于所获取的关于道路的信息来计算用于使车辆在预定通行区域中沿着道路自主行驶的目标转向角。然后，ECU 22将用于实现目标转向角的指令值提供给转向致动器20。结果，转向目标轮18的转向角被控制为目标转向角并且实现了自主车道保持。

在执行转向辅助控制期间驾驶员有意操纵方向盘的情况下，ECU 22执行用于取消转向辅助控制的辅助取消处理。具体地，在执行转向辅助控制期间，ECU 22监视转向扭矩传感器14的输出，即，监视传感器扭矩。然后，在检测到满足预定取消条件的传感器扭矩的情况下，做出驾驶员已有意执行转向操作的判定，并且取消执行转向辅助控制。通过上述设置，在驾驶员已有意执行转向操作的情况下，能够迅速地将驾驶操作的权限归还给驾驶员。

方向盘的惯性扭矩

图2是示出配备有本实施方式的转向辅助装置的车辆34的行驶路线的示例的图。根据图2所示的行驶路线，车辆34在通过直道之后进入转弯道路。然后，在通过转弯道路之后，车辆34在经过短直道后在S形道路上行驶。

图3是用于描述当车辆34在转向辅助控制下沿着图2所示的路线行驶时的状态的时序图。具体地，图3的最上段示出通过转向辅助控制计算出的目标转向角θt的波形。ECU22将与目标转向角θt对应的指令值提供给转向致动器20，并且转向致动器20将转向目标轮18的转向角控制成与指令值对应的目标转向角θt。在下文中，为了便于描述，假设在执行转向辅助控制期间，转向目标轮18的转向角与目标转向角θt一致。

在该实施方式的装置中，当目标转向角θt改变时，该改变反映在转向目标轮18和方向盘10两者中。此时，由于方向盘10的惯性，由以下表达式表示的惯性扭矩T作用在转向轴12上。

T＝-k*θt-C*(θt′)-I*(θt″)...(1)

在表达式(1)中，I是方向盘10的惯性矩。C是与方向盘10的旋转相关联的粘度系数(coefficient of viscosity)。k是扭转方向上的弹簧常数，其由方向盘10的旋转系数示出。θt′是目标转向角θt的时间微分值，即目标转向角速度。此外，θt″是目标转向角θt的两次时间微分值，即目标转向角加速度。

表达式(1)中的k基本上可以被忽略。因此，在该实施方式中，惯性扭矩由以下表达式表示。

T＝-C*(θt′)-I*(θt″)

＝-T(θt′)-T(θt″)...(2)

以下，将T(θt′)称为“角速度扭矩”，将T(θt″)称为“角加速度扭矩”。

图3的第二段和第三段分别示出了转向角速度θt′和转向角加速度θt″的波形。此外，第四段和第五段分别示出了角速度扭矩T(θt′)和角加速度扭矩T(θt″)的波形。然后，图3的最下段示出惯性扭矩T的波形。

在图3中，时刻t0到时刻t1对应于出现在行驶路线开始处的直道。在从时刻t0到时刻t1的时段期间，目标转向角θt不变，惯性扭矩T＝-T(θt′)-T(θt″)，因此惯性扭矩T也保持为零。时刻t1到时刻t2对应于车辆34进入转弯道路并且目标转向角θt增加到转弯所需的角度的时段。在从时刻t1到时刻t2的时段期间，如图3的最下段所示，惯性扭矩T暂时减小以及增大。

在时刻t2之后，在转弯道路上行驶期间，目标转向角θt是稳定的。因此，在转弯道路上行驶期间，惯性扭矩几乎保持为零。时刻t3到时刻t4对应于当车辆34离开转弯道路时目标转向角θt返回到零的时段。此时，随着方向盘10返回到中立位置，在与进入转弯道路时的方向相反的方向上产生惯性扭矩T。

类似地，在从时刻t5到时刻t6的时段期间，产生与进入S形道路相关联的惯性扭矩T。在从时刻t7到时刻t8的时段期间，产生与S形道路中的切换相关联的惯性扭矩T。然后，在从时刻t9到时刻t10的时段期间，产生与从S形道路离开相关联的惯性扭矩T。

如上所述，当在车辆34中执行转向辅助控制时，在道路曲率变化的区域中，惯性扭矩T作用于转向轴12。然后，惯性扭矩T的影响也反映在传感器扭矩中。

如上所述，在转向扭矩传感器14检测到满足取消条件的扭矩时，ECU22取消转向辅助控制。在未产生惯性扭矩的时段中，传感器扭矩与来自驾驶员的转向扭矩一致。另一方面，在产生惯性扭矩的时段中，来自驾驶员的转向扭矩与惯性扭矩的和变为传感器扭矩。因此，当在两个时段中使用相同的取消条件时，在产生惯性扭矩的时段中，可能发生仅通过轻微的转向扭矩的输入而使取消条件成立的情况。

另一方面，在本实施方式中，ECU22在转向辅助控制的处理中获得关于在车辆34的行驶方向上延伸的道路的信息，并能够基于该信息计算出目标转向角θt。当以时间序列计算目标转向角θt时，可以计算出转向角速度θt′和转向角加速度θt″。然后，当转向角速度θt′和转向角加速度θt″已知时，可以计算出角速度扭矩T(θt′)和角加速度扭矩T(θt″)以及预测惯性扭矩T。

在该实施方式中，在执行转向辅助控制期间，预先预测根据车辆34的行进而产生的惯性扭矩T，并且基于预测到的惯性扭矩T适当地切换转向辅助控制的取消条件。具体地，在预测到未产生显著的惯性扭矩T的时段期间(例如，从图3中的时刻t0到时刻t1)，将第一条件设定为取消条件，第一条件使用标准阈值作为取消阈值。在预测到产生了超过基准值的较大惯性扭矩T的时段期间(例如，从图3中的时刻t1到时刻t2)，将第二条件设定为取消条件，第二条件的成立条件比第一条件中的成立条件更严格。

当根据惯性扭矩T如上所述地设定取消条件时，可以避免在产生惯性扭矩T的时段期间响应于轻微的转向扭矩而取消转向辅助控制。在下文中，将参照图4至图7详细描述为了适当地取消包括取消条件的改变的转向辅助控制而由ECU 22执行的处理的内容。

实施方式的取消条件

图4是用于描述确定转向辅助控制的取消条件的取消阈值Thc和取消阈值时间Tc的图。图4中的纵轴表示与传感器扭矩进行比较的取消阈值Thc。在图4的纵轴上示出了在第一条件中使用的标准阈值Thc1和在第二条件中使用的较大的阈值Thc2。图4中的横轴表示取消阈值时间Tc，该取消阈值时间Tc与转向扭矩超过取消阈值Thc的状态的成立时间进行比较。在图4中的横轴上示出了在第一条件中使用的标准阈值时间Tc1和在第二条件中使用的较长的阈值时间Tc2。

在第一条件用作取消条件的情况下，判断以下条件是否成立。

(1)传感器扭矩是否超过标准阈值Thc1。

(2)转向扭矩传感器的输出超过Thc1的状态是否持续超过标准阈值时间Tc1。

在两个条件都成立的情况下，做出驾驶员已经输入了显著的转向扭矩的判定，并且确认取消条件成立。

在第二条件用作取消条件的情况下，判断以下条件是否成立。

(1)传感器扭矩是否超过较大的阈值Thc2。

(2)转向扭矩传感器的输出超过Thc2的状态是否持续超过较长的阈值时间Tc2。

在两个条件都成立的情况下，做出驾驶员已经输入了显著的转向扭矩的判定，并且确认取消条件成立。

在第二条件中，使用大于标准阈值Thc1的较大的阈值Thc2。为此，使第二条件成立需要大于使第一条件成立所需的传感器输出的输出。因此，第二条件需要比第一条件的成立条件更严格的成立条件。在第二条件中，使用比标准阈值时间Tc1更长的较长的阈值时间Tc2。为此，为了使第二条件成立，传感器扭矩需要在比使第一条件成立所需的时间更长的时间内保持较大值。同样在这方面，第二条件比第一条件更难成立。

当在产生显著惯性扭矩的时段中使用第二条件作为取消条件时，可以避免仅通过输入轻微的转向扭矩就使传感器扭矩超过取消阈值(较大的阈值Thc2)。即使传感器扭矩由于惯性扭矩的影响而暂时超过取消阈值，当转向扭矩小时，该状态也不会持续超过较长的阈值时间Tc2。因此，根据第二条件，可以避免在产生显著的惯性扭矩的情况下由于惯性扭矩的影响而不合理地使取消条件成立。

另一方面，第一条件的标准阈值Thc1和标准阈值时间Tc1被设定为当输入了期望进行转向干预的转向扭矩时使取消条件成立的值。为此，当在未产生超过基准值的惯性扭矩的时段中将第一条件设定为取消条件时，可以按照驾驶员的意图而取消转向辅助控制。

通过ECU进行处理

图5是为了实现该功能而由ECU 22执行的主程序的流程图。图5所示的程序在车辆的驾驶员被指示执行转向辅助控制之后的预定时间段内被重复执行。

当图5所示的程序开始时，获取执行转向辅助控制所需的自动转向信息(步骤100)。此处，首先，基于地图信息等获取在车辆34的行驶方向上延伸的道路的曲率。更具体地，获取在车辆34前方预定距离(例如，30m)的道路的曲率。计算用于使车辆34沿该曲率行驶的目标转向角θt。

基于在步骤100中计算出的目标转向角θt，根据表达式(2)计算方向盘10的惯性扭矩T(步骤102)。根据上述处理，能够预测在车辆34到达车辆34的前方的预定距离(例如30m)时产生的惯性扭矩T。

执行改变取消阈值的处理(步骤104)。图6示出了在步骤104中执行的处理的流程图。步骤104中的处理按照图6中示出的流程图进行。

在图6所示的流程图中，首先，判断在步骤102中取得的惯性扭矩T的预测值的绝对值是否超过基准值(步骤110)。

例如，在车辆34在直道上行驶的情况下，不产生具有超过基准值的绝对值的惯性扭矩T，则上述判断是否定的。在这种情况下，接下来，判断惯性扭矩T的预测值的绝对值是否低于第二基准值(步骤112)。第二基准值是用于判断一度上升的惯性扭矩T的绝对值是否已经减小到较小值的判定值。在该实施方式中，设定小于基准值的第二基准值，并且判断惯性扭矩T的绝对值的减小。然而，可以在惯性扭矩T的绝对值变得等于或小于基准值时做出该惯性扭矩T的绝对值已经减小到较小值的判定，而不提供第二基准值。在这种情况下，可以省略步骤112。

在车辆34在直道上行驶并且惯性扭矩T的绝对值尚未升高的情况下，步骤112的判定当然也是否定的。在这种情况下，在持续时间的计数值(稍后描述)被重置(步骤114)之后，图6所示的处理结束。

在车辆34到达转弯道路或S形道路的阶段，存在惯性扭矩T的预测值的绝对值上升到超过基准值的值的情况。在这种情况下，步骤110中的条件成立，因此将较大的阈值Thc2设定为取消阈值(步骤116)。

在车辆34进入转弯道路或S形道路之后，随着目标转向角θt接近稳定值，惯性扭矩T的绝对值也减小到较小值。尽管在上述减小的过程中，惯性扭矩T的绝对值仍然超过第二基准值，但是步骤112中的判定是否定的。在这种情况下，通过步骤114中的处理，结束图6所示的处理，同时将取消阈值维持为较大的阈值Thc2。

当目标转向角θt收敛到与曲线的曲率匹配的值并且惯性扭矩T的绝对值减小到足够小的值时，在步骤112中，做出绝对值降到第二基准值以下的判定。在这种情况下，计算该状态的持续时间(步骤118)。

判断该持续时间是否超过保持时间(步骤120)。在步骤120中使用的“保持时间”是在一度上升的惯性扭矩T的绝对值减小到较小值之后第二条件应该被保持作为转向辅助控制的取消条件的时间。在目标转向角θt较大地变化之后的一定时段内，存在惯性扭矩T波动的情况。为了不错误地判定转向辅助的取消，在上述时段中，仍期望的是，将具有严格成立条件的第二条件设定为取消条件。

在该实施方式中，在步骤120中的判断不成立的情况下，立即结束图6所示的处理，并且将第二条件维持为取消条件。当持续时间超过保持时间时，将标准阈值Thc1设定为取消阈值，并且取消条件返回到第一条件(步骤122)。

参照图5，该描述将再次继续。在图5所示的程序中，当步骤104中的处理结束时，执行改变取消阈值时间Tc的处理(步骤124)。以与改变取消阈值Thc的处理——即，图6所示的处理——相同的方式执行改变取消阈值时间Tc的处理。具体地，当做出惯性扭矩T的预测值的绝对值超过基准值的判定时，将较长的阈值时间Tc2设定为取消阈值时间Tc(参照步骤110和步骤116)。之后，当惯性扭矩T的预测值的绝对值降低至第二基准值以下的状态持续超过保持时间时，取消阈值时间Tc返回到标准阈值时间Tc1(参照步骤112至步骤122)。

当上述处理结束时，执行辅助取消判断(步骤126)。图7示出了在步骤126中执行的处理的流程图。步骤126中的处理按照图7中示出的流程图进行。

在图7所示的流程图中，首先，判断与转向扭矩传感器14的输出相对应的传感器扭矩的绝对值是否超过取消阈值Thc(步骤128)。具体地，在第一条件下，将传感器扭矩的绝对值与标准阈值Thc1进行比较。在第二条件下，将传感器扭矩的绝对值与较大的阈值Thc2进行比较。

在做出传感器扭矩的绝对值未超过取消阈值Thc的判定的情况下，可以做出未发生驾驶员的转向干预的判定。在这种情况下，首先，重置成立时间的计数值(稍后描述)(步骤130)。取消标志被关闭(步骤132)。当上述处理结束时，图7所示的当前处理结束。

在步骤128中确认产生具有超过取消阈值Thc的绝对值的传感器扭矩的情况下，对该状态的成立时间进行计数(步骤134)。

判断该成立时间是否超过取消阈值时间Tc(步骤136)。具体地，在第一条件下，成立时间与标准阈值时间Tc1进行比较。在第二条件下，将成立时间与较长的阈值时间Tc2进行比较。

结果，在做出传感器扭矩的绝对值超过取消阈值Thc的状态的成立时间未超过取消阈值时间Tc的判定的情况下，做出没有识别到由驾驶员进行的转向干预的判定。在这种情况下，在执行步骤132中的处理之后，图7所示的处理结束。另一方面，在步骤136中的判定为肯定的情况下，可以做出产生驾驶员的转向干预的判定。在这种情况下，在打开取消标志之后，结束图7中所示的处理。

在图5所示的程序中，在步骤126的处理之后，判断辅助取消条件是否成立(步骤128)。具体地，判断转向辅助控制的取消标志是否为打开。

结果，当取消标志为打开时，取消转向辅助控制的执行(步骤130)。另一方面，当取消标志为关闭时，继续执行转向辅助控制(步骤132)。如上所述，根据本实施方式的装置，在预测到产生了不可忽略的惯性扭矩T的情况下，与没有预测到如上所述的产生惯性扭矩T的情况相比，可以使转向辅助控制的取消条件更加严格。因此，根据该装置，即使在曲线的曲率变化的情况下，驾驶辅助控制也可以根据驾驶员的意愿而继续或取消，而不受方向盘10的惯性扭矩的影响。

实施方式的修改示例等

修改示例1

在上述实施方式中，在惯性扭矩T的绝对值降低到第二基准值以下之后，将取消条件保持在第二条件(较大的阈值Thc2和较长的阈值时间Tc2)的保持时间被设定为固定值(参见步骤120)。产生惯性扭矩T的转向角越大，则一度上升的惯性扭矩T的绝对值达到足够小的值所需要的时间越长。为此，车辆将要进入的弯道的曲率越大或者随着目标转向角θt越大，则将保持取消条件为第二条件的保持时间可以被设定成越长的时间。

修改示例2

在上述实施方式中，将方向盘10的惯性扭矩T设定为角速度扭矩T(θt′)和角加速度扭矩T(θt″)的和。然而，本发明不限于此。例如，可以通过省略角速度扭矩T(θt′)，仅基于角加速度扭矩T(θt″)来估计惯性扭矩T。

修改示例3

在上述实施方式中，相同取消条件应用于右转向扭矩和左转向扭矩，而不考虑惯性扭矩T的方向。例如，在车辆通过转向辅助控制使车辆的方向变为向左的情况下，方向盘10的惯性扭矩T作为顺时针扭矩作用于转向轴12。在该实施例中，在这种情况下，第二条件统一设定为相对于向右方向的转向扭矩和向左方向的转向扭矩两者的取消条件。

在驾驶员在向右方向上干预转向的情况下，由于转向扭矩的方向与惯性扭矩的方向相同，因此转向扭矩传感器14的输出变为以上两个扭矩的和。因此，作为上述方向上的取消条件，适当的是设定严格地成立的第二条件。

另一方面，在产生顺时针惯性扭矩的情况下，当驾驶员在向左方向上干预转向时，转向扭矩被抵消与惯性扭矩对应的量，并且转向扭矩传感器14的输出为从转向扭矩减去惯性扭矩所得的值。在这种情况下，当设定第二条件时，为了使取消成立，需要比较大的阈值Thc2大对应于惯性扭矩的量的转向扭矩。在上述方面中，本实施方式的装置表现出如下特征：当沿与惯性扭矩相反的方向干预转向时，难以取消辅助控制。

例如，通过区别地设定相同方向取消条件和相反方向取消条件，可以实现该特性，其中，相同方向取消条件应用于与惯性扭矩T相同方向的转向，相反方向取消条件应用于相反方向的转向。例如，在预测到产生超过基准值的惯性扭矩T的情况下，严格地成立的第二条件可以被设定为相同方向取消条件，并且第一条件可以直接被应用为相反方向取消条件。

此外，可以设定比第一条件更容易成立的第三条件作为相反方向取消条件。具体地，第三条件的取消阈值Thc可以设定为小于标准阈值Thc1的较小的阈值Thc3。第三条件的取消阈值时间Tc可以设定为短于标准阈值时间Tc1的较短的阈值时间Tc3。

修改示例4

在上述实施方式中，取消阈值Thc和取消阈值时间Tc都设定为转向辅助控制的取消条件。然而，取消条件可以仅由取消阈值Thc来判断。具体地，可以仅基于传感器扭矩的绝对值是否超过取消阈值Thc来判断取消条件是否成立。

修改示例5

在上述实施方式中，取消阈值Thc和取消阈值时间Tc都根据是否存在超过基准值的惯性扭矩T而改变。然而，本发明不限于此。例如，可以仅切换取消阈值Thc，而固定取消阈值时间Tc。可替换地，可以仅切换取消阈值时间Tc，而固定取消阈值Thc。

修改示例6

在上述实施方式中，较大的阈值Thc2设定为比标准阈值Thc1大固定值的值。然而，设定较大的阈值Thc2的方法不限于此。在图5所示的步骤102中，可以随时预测惯性扭矩T。较大的阈值Thc2可以通过如下方式来计算：基于惯性扭矩T的绝对值的大小来计算阈值增加量，并且将阈值增加量与标准阈值Thc1相加。此外，在步骤102中，可以对车辆前方的特定区段(例如，30m至50m的范围内)的整个区域预测惯性扭矩T。在这种情况下，可以将预测的惯性扭矩T的绝对值的最大值用作阈值增加量来计算在该区段中使用的较大的阈值Thc2。根据上述方法，可以稳定地进行取消判断，而不频繁地改变较大的阈值Thc2。

修改示例7

在上述实施方式中，除了GPS单元24和地图信息提供单元26的组合之外，提供诸如摄像机28的物体检测传感器作为提供道路信息的信息提供单元。但是，并不总是需要一起使用上述单元。例如，可以仅使用GPS单元24和地图信息提供单元26作为信息提供单元。可替换地，可以仅将诸如摄像机28的物体检测传感器用作信息提供单元。

修改示例8

在上述实施方式中，根据目标转向角θt计算出惯性扭矩T，然后执行取消条件的切换。然而，本发明不限于此。即，能够根据道路的曲率或形状在某种程度上推断方向盘10的惯性扭矩T，而不根据目标转向角θt来计算。

图8示出了方向盘10难以产生惯性扭矩T的道路形状。在如图8所示的单调直线道路36或转弯道路38、40中，由于方向盘10的转向角不会改变，因此不会产生显著的惯性扭矩T。

另一方面，图9示出了车辆的行驶模式，在该行驶模式中，方向盘10容易地产生惯性扭矩T。在图9中由附图标记42表示的区域中，直线道路变为转弯道路。在由附图标记44表示的区域中，转弯道路变为直线道路。由附图标记46表示的区域代表S形道路的折回部分。在上述区域42、44、46中，在方向盘10中发生较大的旋转，因此产生具有很大的绝对值的惯性扭矩T。在对应于S形道路的折回部分的区域46中，与其他区域42、44相比产生更大的惯性扭矩T。

如参照图8和图9所示，可以根据行驶路线的形状在某种程度上推断在执行转向辅助控制期间由方向盘10产生的惯性扭矩T。为此，为转弯道路的入口区域、转弯道路的离开区域、S形道路的折返区域等的特征形状预先分配惯性扭矩T，并且惯性扭矩T可以根据行驶路线的形状读出。

术语的对应

在上述实施方式中，步骤102和步骤110中的处理可以视作本发明的方面中的“惯性预测处理”。步骤112至122中的处理可以视作本发明的方面中的“第一条件设定处理”，步骤116的处理可以视作本发明的的方面中的“第二条件设定处理”。

Claims (11)

1.一种转向辅助装置，其特征在于，包括：

方向盘，车辆的驾驶员将转向扭矩输入至所述方向盘；

转向轴，所述转向轴连接至所述方向盘；

转向机构，所述转向机构构造成将所述转向轴的旋转转换为用于转向目标轮的转向角；

转向致动器，所述转向致动器构造成驱动所述转向机构，以便产生与指令值对应的转向角；

转向扭矩传感器，所述转向扭矩传感器配置成检测作用在所述转向轴上的扭矩；

信息提供单元，所述信息提供单元配置成提供在所述车辆的行驶方向上延伸的预定通过区域的道路信息；以及

电子控制单元，所述电子控制单元配置成基于所述转向扭矩传感器的输出和所述道路信息来控制所述转向致动器，

其中，所述电子控制单元配置成执行：

转向辅助控制，所述转向辅助控制包括基于所述道路信息计算用于使所述车辆沿所述预定通过区域行驶的指令值，并且将所述指令值提供给所述转向致动器，

辅助取消处理，所述辅助取消处理包括在所述转向扭矩传感器的输出达到使取消条件成立的水平时取消执行所述转向辅助控制，

惯性预测处理，所述惯性预测处理包括根据基于所述道路信息计算的目标转向角预测在所述转向辅助控制下所述方向盘所产生的惯性扭矩的大小，以及预测所述惯性扭矩是否超过基准值，

第一条件设定处理，所述第一条件设定处理包括在预测所述惯性扭矩不超过所述基准值的情况下，将第一条件设定为所述取消条件，以及

第二条件设定处理，所述第二条件设定处理包括在预测所述惯性扭矩超过所述基准值的情况下，将与所述第一条件相比具有更严格的成立条件的第二条件设定为所述取消条件。

2.根据权利要求1所述的转向辅助装置，其特征在于：

所述辅助取消处理包括在所述转向扭矩传感器的输出超过取消阈值的情况下判定所述取消条件的成立的处理；

所述第一条件设定处理包括将标准阈值设定为所述取消阈值的处理；以及

所述第二条件设定处理包括将大于所述标准阈值的较大的阈值设定为所述取消阈值的处理。

3.根据权利要求2所述的转向辅助装置，其特征在于：

所述较大的阈值是比所述标准阈值大固定值的值。

4.根据权利要求2所述的转向辅助装置，其特征在于：

所述第二条件设定处理包括：

基于所述惯性扭矩的大小来计算阈值增加量的处理，以及

通过将所述阈值增加量与所述标准阈值相加来计算所述较大的阈值的处理。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的转向辅助装置，其特征在于：

所述辅助取消处理包括：

判断所述转向扭矩传感器的输出是否超过取消阈值的处理，以及

在所述输出超过所述取消阈值的状态的成立时间超过取消阈值时间的情况下，判定取消条件成立的处理；

所述第一条件设定处理包括将标准阈值时间设定为所述取消阈值时间的处理；以及

所述第二条件设定处理包括将长于所述标准阈值时间的较长的阈值时间设定为所述取消阈值时间的处理。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的转向辅助装置，其特征在于：

所述第一条件设定处理包括：

在预测所述惯性扭矩不超过所述基准值的情况下，测量所述惯性扭矩等于或小于第二基准值的状态的持续时间的处理，其中，所述第二基准值的值等于或小于所述基准值，以及

判断所述持续时间是否超过保持时间的处理；

在所述持续时间超过所述保持时间的时间点执行将所述第一条件设定为所述取消条件的处理；以及

所述电子控制单元配置成执行如下处理：所述惯性扭矩的预测大小越大，则将所述保持时间设定得越长。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的转向辅助装置，其特征在于：

所述惯性预测处理包括：

基于所述道路信息预测所述车辆所要求的转向角加速度的处理，以及

基于所述转向角加速度预测所述惯性扭矩的大小的处理。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的转向辅助装置，其特征在于：

所述取消条件包括：

相同方向取消条件，所述相同方向取消条件用于沿与所述惯性扭矩的方向相同的方向的转向扭矩，以及

相反方向取消条件，所述相反方向取消条件用于沿与所述惯性扭矩的方向相反的方向的转向扭矩，以及

所述第二条件设定为所述相同方向取消条件。

9.根据权利要求8所述的转向辅助装置，其特征在于：

所述电子控制单元配置成在预测所述惯性扭矩超过所述基准值的情况下，执行第三条件设定处理，所述第三条件设定处理将比所述第一条件更容易成立的第三条件设定为所述相反方向取消条件。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的转向辅助装置，其特征在于：

所述信息提供单元包括物体检测传感器，所述物体检测传感器配置成检测指示车道边界的目标物体；以及

所述道路信息包括所述物体检测传感器对所述目标物体的检测结果。

11.根据权利要求1至4中任一项所述的转向辅助装置，其特征在于：

所述信息提供单元包括地图信息提供单元，所述地图信息提供单元配置成提供在所述车辆的行驶方向上延伸的区域的地图信息；以及

所述道路信息包括关于所述车辆必须行驶的道路的地图信息。

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