CN111619665B - 车辆控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆控制系统，该车辆控制系统包括：转向输入构件，其被车辆的车身能旋转地支撑；主电容式传感器，其沿着所述转向输入构件的外边缘设置，并且被配置为检测所述转向输入构件上的车辆操作者接触的位置；旋转角度传感器，其被配置为检测所述转向输入构件的旋转角度；以及控制单元，其被配置为根据来自所述旋转角度传感器的信号和来自所述主电容式传感器的信号来控制所述车辆的转向单元，其中，所述控制单元被配置为在第一操作模式和第二操作模式下操作，在所述第一操作模式下根据来自所述旋转角度传感器的信号来控制所述转向单元，并且在所述第二操作模式下根据来自所述主电容式传感器的信号来控制所述转向单元。

Description

车辆控制系统

技术领域

本发明涉及被配置为接受来自转向输入构件的控制输入的车辆控制系统。

背景技术

在已知的车辆控制系统中，压电元件被设置在方向盘的外环中，以根据车辆操作者施加到外环的压力来控制车辆的加速/减速和转向。例如，参见JP2018-194916A。

根据该现有技术，由于车辆操作者可以施加到外环的压力根据车辆操作者的体格、年龄等而变化，因此车辆控制系统可能无法准确地解释车辆操作者施加到外环的压力输入。

发明内容

鉴于现有技术的这种问题，本发明的主要目的是提供一种车辆控制系统，该车辆控制系统接受作为触摸操作或按压操作的控制输入，并且可以在不考虑个体差异的情况下正确地解释该控制输入。

为了实现此目的，本发明的一个实施方式提供了一种车辆控制系统1，该车辆控制系统1包括：转向输入构件10，其被车辆的车身15能旋转地支撑；主电容式传感器37，其沿着所述转向输入构件的外边缘设置，并且被配置为检测所述转向输入构件上的车辆操作者接触的位置；旋转角度传感器38，其被配置为检测所述转向输入构件的旋转角度；以及控制单元11，其被配置为根据来自所述旋转角度传感器的信号和来自所述主电容式传感器的信号来控制所述车辆的转向单元4，其中，所述控制单元被配置为在第一操作模式和第二操作模式下操作，在所述第一操作模式下根据来自所述旋转角度传感器的信号来控制所述转向单元，并且在所述第二操作模式下根据来自所述主电容式传感器的信号来控制所述转向单元。

由于触摸操作不可能因不同用户而变化，因此防止了包括触摸操作和按压操作的控制输入因不同用户而变化，使得控制单元可以在不考虑个体差异的情况下正确地解释控制输入。因此，车辆操作者可以通过在手动驾驶模式下通常调用的第一操作模式下转动转向输入单元并且通过在自主驾驶模式下通常调用的第二操作模式下按规定方式触摸电容式传感器来控制转向单元。

优选地，在所述第二操作模式下，所述控制单元被配置为检测所述主电容式传感器上的接触点沿着所述转向输入构件的所述外边缘在第一方向上的移动以及所述主电容式传感器上的所述接触点沿着所述转向输入构件的所述外边缘在与所述第一方向相反的第二方向上的移动，并且独立于所述接触点在所述主电容式传感器上的移动方向来控制所述转向单元。

由此，车辆驾驶员能够简单地通过在对应方向上或者要么在顺时针方向上要么在逆时针方向上摩擦转向输入构件的外边缘来控制任一方向上的转向单元。另外，摩擦操作不太可能根据个体差异而变化。

所述车辆控制系统还可以包括外部环境识别单元46，所述外部环境识别单元46被配置为获取车辆周围环境的环境信息并且将所述环境信息输出到所述控制单元，其中，所述控制单元被配置为根据所获取的所述环境信息在所述第二操作模式下改变所述转向单元的控制模式。

车辆操作者能够简单地通过在对应方向上摩擦转向输入构件来使车辆根据周围环境而如车辆操作者期望地表现。例如，简单地通过在对应方向上摩擦转向输入构件，可以根据现有情形或环境将车辆引导至商店或引导至分支道路上的期望方向。

优选地，在所述第二操作模式下，所述控制单元被配置为根据来自所述主电容式传感器的信号来检测所述接触点在所述主电容传感器上的移动方向，并且在对所述主电容式传感器的接触停止之后经过了规定时间段后开始控制所述转向单元。

由于仅在车辆操作者的操作或命令完成之后经过了一定时间段后使车辆转向，因此允许车辆操作者为车辆的行为变化做好准备，使得可以改善车辆的操作舒适性。

所述车辆控制系统还可以包括副电容式传感器35、36，所述副电容式传感器35、36设置在所述转向输入构件上的与所述主电容式传感器不同的位置处，其中，在所述第二操作模式下，所述控制单元被配置为根据来自所述主电容式传感器的信号来控制所述转向单元，并且根据来自所述副电容式传感器的信号来控制驱动单元和/或制动单元使所述车辆加速和/或减速，所述控制单元在来自所述主电容式传感器正在改变时根据来自所述副电容式传感器的信号来禁止对所述驱动单元和/或所述制动单元的控制。

由此，车辆操作者可以简单地通过设置在转向输入构件上的副电容式传感器的触摸操作来使车辆加速或减速。由于当存在输入到主电容式传感器的操作输入时，禁止根据来自副电容式传感器的信号来控制驱动单元和制动单元，因此防止了车辆行为变得不稳定。另外，即使当操作主电容式传感器时车辆操作者意外操作副电容式传感器时，也防止车辆加速或减速。

优选地，所述主电容式传感器沿着所述转向输入构件的外周部分33C沿圆周布置，并且所述副电容式传感器设置在所述转向输入构件的前部部分33A或后部部分33B上。

由此，当车辆操作者正在操作主电容式传感器和副电容式传感器中的一者时，可以防止车辆操作者接触主电容式传感器和副电容式传感器中的另一者。

所述车辆控制系统还可以包括旋转限制装置，所述旋转限制装置被配置为选择性地限制所述转向输入构件相对于所述车身的旋转，其中，所述控制单元被配置为启动所述旋转限制装置以在第二操作模式下限制所述转向输入构件相对于所述车身的旋转。

由此，当对转向输入构件正执行触摸操作时，防止转向输入构件旋转，并且可以以准确可靠的方式进行触摸操作检测。

优选地，所述控制单元被配置为在所述第二操作模式下根据来自所述主电容式传感器和所述旋转角度传感器的信号来控制所述转向单元，并且其中，与在所述第一操作模式下相比，在所述第二操作模式下，针对所述旋转角度传感器测定的从所述转向输入构件输入的给定旋转角度的所述转向单元的转向输出较小。

由此，即使当通过车辆操作者的摩擦操作使转向输入构件转动时，由于相对于转向输入构件的旋转角度变化量的对转向单元的控制量受到限制，因此防止车辆的转动特性受摩擦操作的不利影响。

因此，本发明提供了一种车辆控制系统，该车辆控制系统接受作为触摸操作或按压操作的控制输入，并且可以在不考虑个体差异的情况下正确地解释该控制输入。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方式的车辆控制系统的框图；

图2是车辆控制系统的转向输入构件的侧视图；

图3是转向输入构件的正视图；

图4是例示了第一电容式传感器至第三电容式传感器的定位的示图；

图5是沿着图3的线V-V截取的转向输入构件的外环的截面图；

图6是由车辆控制系统的行驶控制单元执行的控制方法选择处理的流程图；

图7是由车辆控制系统的行驶控制单元执行的停止操作处理的流程图；

图8是由车辆控制系统的行驶控制单元执行的第二操作控制的流程图；以及

图9是由车辆控制系统的行驶控制单元执行的第二操作控制中的转向控制的流程图。

具体实施方式

下面，参照附图描述根据本发明的优选实施方式的车辆控制系统1。如图1中所示，车辆控制系统1被设置在能够自主驾驶的车辆2中。车辆2可以要么以车辆操作者主要执行驾驶操作的手动驾驶模式要么以车辆2的控制系统主要执行驾驶操作的自主驾驶模式来行驶。如图1中所示，车辆2包括使车辆2的车轮转向的转向单元4、驱动车轮的驱动单元5以及对车轮施加制动的制动单元6。

转向单元4被配置为改变前轮的转向角度，并且包括电动马达和通过使用电动马达的驱动力使车轮转向的转向机构。转向机构包括例如齿条-小齿轮机构。驱动单元5是用于使车轮旋转的装置，并且包括电动马达和内燃发动机中的至少一者以及将电动马达和/或内燃发动机的驱动力传递到车轮的传动机构。驱动单元5可以在使用的是内燃发动机时通过发动机制动或者在驱动单元5包括电动马达时通过再生制动向车轮施加制动力。制动单元6是对车轮的旋转施加阻力以使车辆减速或者使车辆停下的装置。在该实施方式中，制动单元6包括摩擦制动单元，摩擦制动单元包括电动马达、可以由电动马达驱动以产生液压的液压泵以及通过从液压泵接收液压将制动衬块压靠制动盘的制动钳。

车辆控制系统1包括转向输入构件10和行驶控制单元11，转向输入构件10装配有各种传感器，行驶控制单元11根据来自与转向输入构件10关联的传感器的一个信号或多个信号来控制转向单元4、驱动单元5和制动单元6中的至少一者。转向输入构件10被配置为接收来自车辆操作者的转向输入以便使车辆2转向。转向输入构件10可以包括例如方向盘或操纵杆，并且可以具有圆形或矩形形状的外边缘。外边缘还可以具有诸如通过用割线将圆二等分而得到的两块之一、轨道形状等这样的更复杂形状。

如图2中所示，转向输入构件10经由支撑装置16被车身15能旋转地支撑。支撑装置16形成车身15的部分。支撑装置16包括设置在形成车辆2的驾驶室17的前壁的仪表板18上的横向延伸的轨道21、由轨道21能滑动地支撑的滑动件22、从滑动件22向后(或朝向车辆操作者)延伸的臂23以及设置在臂23的自由端或后端处的基座24。臂23具有至少一个枢轴接头25，并且支撑基座24，从而能相对于滑动件22在前后方向和竖直方向上移动。臂23可以包括一个或多个平行连杆机构。轨道21和滑动件22中的一者可以设置有滑动件移动单元27，滑动器移动单元27通过使用电动马达使滑动件22相对于轨道21移动。臂23可以设置有臂驱动单元28，臂驱动单元28可以使臂23挠曲，从而使基座24在竖直方向上和前后方向上移动，并且通过使用电动马达来改变基座24的倾斜角度。

如图2和图3中所示，转向输入构件10包括毂31以及盘32，毂31为圆柱形形状并且绕旋转中心线A(与圆柱形形状的中心轴线重合)能旋转地设置在臂23的基座24上，并且盘32从毂31的外周径向向外延伸。外环33以与毂31同轴的关系设置在盘32的外边缘或外周上。在本实施方式中，盘32被形成为浅锥，使得盘32的径向外部部分比其径向内部部分更远离基座24。外环33被形成为绕转向输入构件10(或毂31)的旋转中心线A的环形形状，并且具有圆形横截面。外环33的横截面直径大于盘32的厚度。外环33用作被车辆操作者握持的握持部分，以使转向输入构件10绕旋转中心线A旋转。

如图1中所示，转向输入构件10设置有第一电容式传感器35、第二电容式传感器36、第三电容式传感器37、旋转角度传感器38和力传感器39。旋转角度传感器38检测转向输入构件10相对于车身15的旋转角度。旋转角度传感器38可以是旋转编码器、旋转变压器等。在另一实施方式中，在转向输入构件10上设置有陀螺仪传感器。陀螺仪传感器检测转向输入构件10的旋转速度。

力传感器39可以是本身已知的压电传感器或应变仪传感器，并且设置在基座24和毂31之间。力传感器39检测车辆操作者在与旋转中心线A平行的指向方向(z方向)上施加到转向输入构件10的推力负荷和/或拉力负荷。力传感器39也可以是六轴力传感器，其可以检测在z方向上、在与z方向正交并且横向延伸的x方向上、在与x方向和z方向正交的y方向上的力以及分别绕x、y和z方向的扭矩。

如图2、图4和图5中所示，第一电容式传感器35至第三电容式传感器37被用作触摸传感器，其根据电容的变化来检测诸如车辆操作者的手指这样的物体的接近和接触。第一电容式传感器35至第三电容式传感器37被设置在转向输入构件10的外环33上。

外环33具有面对车辆操作者的前部部分33A(或前表面部分)和与前部部分33A相对的后部部分33B(或后表面部分)。更具体地，当将外环33绕包含外环33的外周缘(外环33的直径绕转向输入构件10的旋转中心线A最大的部分)和外环33的内周缘(外环33的直径绕转向输入构件10的旋转中心线A最小的部分)的平面切成两个部分时，靠近基座24(或背离车辆操作者)的部分被定义为后部部分33B并且远离基座24(或面对车辆操作者)的部分被定义为前部部分33A。

第一电容式传感器35被设置在转向输入构件10的第一表面上，第一表面可以是转向输入构件10的前表面和后表面中的一者，并且第二电容式传感器36被设置在转向输入构件10的第二表面上，第二表面可以是转向输入构件10的前表面和后表面中的另一者。前表面包括毂31的前部部分33A、盘32的前部部分32A和外环33的前部部分33A，并且后表面包括毂31的后部部分33B、盘32的后部部分32B和外环33的后部部分33B。

第一电容式传感器35被设置在外环33的前部部分33A和后部部分33B中的一者上，并且第二电容式传感器36被设置在外环33的前部部分33A和后部部分33B中的另一者上。在所例示的实施方式中，第一电容式传感器35被设置在外环33的前部部分33A上，并且第二电容式传感器36被设置在外环33的后部部分33B上。

第一电容式传感器35设置有沿着外环33的前部部分33A以同轴方式形成为环形形状的单个传感器元件。另选地，第一电容式传感器35包括沿着外环33的前部部分33A以同轴方式布置为环形图案的多个传感器元件。第一电容式传感器35优选地处于前部部分33A的内周部分上。更具体地，当沿着转向输入构件10的旋转中心线A的方向观察时，第一电容式传感器35优选地处于穿过外环33的宽向中央部分的圆的径向内侧或外环33的内周部分33D上。

第二电容式传感器36设置有单个传感器元件，这个传感器元件被形成为沿着外环33的后部部分33B与外环33同轴的环形。另选地，第二电容式传感器36包括沿着外环33的后部部分33A在圆周方向上布置的多个传感器元件。第二电容式传感器36优选地沿着外环33的后部部分33B的宽向中央部分延伸。因此，第二电容式传感器36的直径大于第一电容式传感器35的直径。

第三电容式传感器37沿着转向输入构件10的外边缘设置，并且被配置为不仅检测接触(触摸)，而且识别进行接触的接触位置(车辆操作者进行触摸操作的位置)。第三电容式传感器37可以是沿着转向输入构件10的外边缘延伸的单个传感器，或者是沿着转向输入构件10的外边缘布置的多个独立的传感器元件。在本实施方式中，第三电容式传感器37包括沿着外环33(包括其外周缘)的外周部分33C在圆周方向上布置的多个独立且分立的电容式传感器元件。外环33的外周部分33C构成转向输入构件10的外周部分或外边缘。第三电容式传感器37的独立电容式传感器元件中的每一个在圆周方向上具有相同的角度范围，并且以相等间隔彼此相邻地布置。优选的是，相邻的电容式传感器元件之间的间隙尽可能小。在本实施方式中，第三电容式传感器37包括36个电容式传感器元件，这些电容式传感器元件各自具有约10度的角度范围。

第一电容式传感器35至第三电容式传感器37输出与其相应电容对应的信号。随着诸如车辆操作者的手部这样的物体变得更靠近，随着正靠近物体的大小增大，以及随着正靠近物体的相对电容率增大，第一电容式传感器35至第三电容式传感器37的电容增大。

如图2中所示，显示器40被设置在毂31的前部部分31A(面对车辆操作者)上。显示器40被形成为圆形形状，并且占据毂31的前表面面积的50％以上。如图1中所示，显示器40由界面控制单元41控制，并且显示从行驶控制单元11接收到的指示车辆2的驾驶模式(自主驾驶或手动驾驶)、车辆2的行驶方向(未来轨迹)、在本车辆2周围行驶的其他车辆的位置以及本车辆2的速度的图像和/或图形。显示的图像或图形可以包括数值和符号。

在车身15和毂31之间设置有反作用力施加单元43，反作用施加单元43向毂31相对于车身15的转动操作施加反作用力(旋转阻力)。反作用力施加单元43是例如电动马达，并且将电动马达的输出扭矩作为对毂31的转动操作的反作用力施加到毂31。反作用力施加单元43可以通过对毂31施加足够的旋转阻力来限制或防止毂31的旋转。换句话说，反作用力施加单元43可以用作防止或禁止转向输入构件10相对于车身15旋转的旋转限制单元。

行驶控制单元11连接到检测车辆2的各种状态变量(状态数量)的车辆传感器45和检测本车辆2周围的环境信息的外部环境识别单元46。车辆传感器45包括例如检测车辆2的行驶速度的车速传感器、检测车辆2的加速度的加速度传感器、检测车辆2的偏航率的偏航率传感器等。行驶控制单元11从车辆传感器45获取车辆2的各种状态变量。

外部环境识别单元46获取周围车辆信息和周围环境信息，并且将所获取的信息输出至行驶控制单元11。外部环境识别单元46包括拍摄本车辆2周围的图像的摄像头47、检测本车辆2周围存在的物体的诸如激光或激光雷达这样的物体检测传感器48以及导航单元49。外部环境识别单元46从由摄像头47拍摄的图像中检测并识别道路车道标记和路肩标记，并且根据由摄像头47拍摄的图像和物体检测传感器48的检测信号来检测在本车辆2周围行驶的周围车辆。另外，外部环境识别单元46获取周围环境信息，包括本车辆2的位置和速度以及根据本车辆位置的位于本车辆周围的商店(店铺、餐厅以及其他货物和服务提供场所)和分支道路(交叉口和岔路口)、地图信息和从导航单元49获得的POI(关注点)。

行驶控制单元11可以要么在手动驾驶模式要么在自主驾驶模式下选择性进行操作。例如，行驶控制单元11可以通过手动操作模式选择开关51而在手动驾驶模式和自主驾驶模式之间进行切换。在手动驾驶模式下，行驶控制单元11根据车辆操作者对加速器踏板52和制动踏板53的下压以及由车辆操作者进行的使转向输入构件10相对于基座24的转动操作来控制驱动单元5、制动单元6和转向单元4。加速器踏板52和制动踏板53各自设置有位置传感器，该位置传感器将与加速器踏板52和制动踏板53的下压位置对应的信号输出到行驶控制单元11。在自主驾驶模式下，行驶控制单元11生成车辆2的未来轨迹，并且在不需要车辆操作者进行操作的情况下控制驱动单元5、制动单元6和转向单元4。

行驶控制单元11被配置为执行第一操作模式和第二操作模式，在第一操作模式下，根据来自用于检测转向输入构件10的旋转角度的旋转角度传感器38的信号来控制转向单元4，并且在第二操作模式下，根据来自第一电容式传感器35至第三电容式传感器37中的至少一者的信号来控制转向单元4。行驶控制单元11可以根据车辆2的驾驶模式在第一操作模式和第二操作模式之间进行选择。行驶控制单元11可以在手动驾驶模式下执行第一操作模式，并且可以在自主驾驶模式下执行第二操作模式。

在第一操作模式下，行驶控制单元11根据车辆操作者对转向输入构件10的转动操作来控制转向单元4，并相应地改变车轮的转向角度。在第二操作模式下，行驶控制单元11根据车辆操作者对第一电容式传感器35至第三电容式传感器37中的任一者的触摸操作来控制转向单元4和驱动单元5中的至少一者。

第一电容式传感器35和第二电容式传感器36将与其电容对应的信号输出到行驶控制单元11。行驶控制单元11根据从第一电容式传感器35和第二电容式传感器36输出的信号来控制驱动单元5和制动单元6中的至少一者。例如，在对应于自主驾驶模式的第二操作模式下，行驶控制单元11根据从第一电容式传感器35和第二电容式传感器36输出的信号来控制驱动单元5和制动单元6。在本实施方式中，行驶控制单元11在接收到来自第一电容式传感器35的预定信号时执行用于控制驱动单元5使车辆2加速的加速控制，并且在接收到来自第二电容式传感器36的预定信号时执行用于控制驱动单元5和制动单元6中的至少一者使车辆2减速的减速控制。加速控制可以包括将车辆速度从当前速度增大规定值，以及将与前方车辆的目标距离从当前距离减小规定值。减速控制可以包括将车辆速度从当前速度减小规定值，以及将与前方车辆的目标距离从当前距离增大规定值。

当车辆操作者对第一电容式传感器35执行预定操作时，第一电容式传感器35向行驶控制单元11输出预定信号。车辆操作者对第一电容式传感器35执行的预定操作可以是例如产生诸如单击操作、双击操作或长按操作这样的预定电容变化的操作。在本实施方式中，行驶控制单元11在检测到与车辆操作者对第一电容式传感器35的单击操作对应的第一电容式传感器35的电容变化后执行加速控制。

另外，行驶控制单元11响应于车辆操作者对第一电容式传感器35的预定操作而在第一电容式传感器35的电容变得等于或大于第一判定值时执行加速控制。行驶控制单元11可以在发生第一电容式传感器35的电容持续或继续等于或大于第一判定值达预定时间段的事件之后经过了一定时间段后执行加速控制，此后第一电容式传感器35的电容下降至第一判定值以下。通过遵循该过程，可以避免第一电容式传感器35进行过度检测。

除了第一电容式传感器35的检测值之外，行驶控制单元11还可以根据第三电容式传感器37的检测值来执行加速控制。例如，当检测到与车辆操作者对第一电容式传感器35的单击操作对应的第一电容式传感器35的电容变化并且检测到与车辆操作者的长按操作对应的第三电容式传感器37的任何部分的改变时，行驶控制单元11可以执行加速控制。当检测到与车辆操作者对第一电容式传感器35的单击操作对应的第一电容式传感器35的电容变化并且检测到与车辆操作者的长按操作对应的第三电容式传感器37的规定部分的改变时，行驶控制单元11也可以执行加速控制。根据该布置，当车辆操作者在将手掌沿着外环33的外周放置在特定位置处的同时已用拇指对外环33的前部部分33A执行了单击操作时，行驶控制单元11将车辆2加速。还可以沿着转向输入构件10的周边设置第一电容式传感器35的多个传感器元件，并且当从第一电容式传感器35的规定部分或规定传感器元件接收到与等于或大于规定值的电容对应的信号时，致使行驶控制单元11执行加速控制。

除了第一电容式传感器35的检测值之外，行驶控制单元11还可以根据力传感器39的检测值来执行加速控制。例如，在检测到与车辆操作者对第一电容式传感器35的单击操作对应的第一电容式传感器35的电容变化以及与将转向输入构件10在转向输入构件10的旋转中心线A的方向(第一方向)上朝向基座24推动对应的信号后，行驶控制单元11可以执行加速控制。根据该过程，可以避免第一电容式传感器35进行过度检测。另外，可能难以使用第一电容式传感器35而仅根据车辆操作者的触摸操作来检测车辆操作者所期望的加速量，但是通过与第一电容式传感器35的检测结果相结合地使用力传感器39的检测结果，可以以更准确可靠的方式确定车辆操作者的期望。结果，可以以更准确的方式将车辆操作者所期望的加速度水平发送到行驶控制单元11。

当车辆操作者对第二电容式传感器36执行预定操作时，第二电容式传感器36向行驶控制单元11输出预定信号。车辆操作者对第二电容式传感器36执行的预定操作可以是例如单击操作、双击操作或长按操作这样的产生预定电容变化的操作。在本实施方式中，行驶控制单元11在检测到与车辆操作者对第二电容式传感器36的单击操作对应的第二电容式传感器36的电容变化后执行减速控制。

行驶控制单元11可以在因车辆操作者对第二电容式传感器36的预定操作而第二电容式传感器36的电容变得等于或大于第二判定值时执行减速控制。行驶控制单元11可以在发生第二电容式传感器36的电容持续或继续等于或大于第二判定值达预定时间段的事件之后经过了一定时间段后执行减速控制，此后第二电容式传感器36的电容下降至第二判定值以下。通过遵循该过程，可以避免第二电容式传感器36进行过度检测。

除了第二电容式传感器36的检测值之外，行驶控制单元11还可以根据第三电容式传感器37的检测值来执行减速控制。例如，行驶控制单元11可以根据与车辆操作者对第二电容式传感器36的任何部分的单击操作对应的第二电容式传感器36的电容变化以及与车辆操作者对第三电容式传感器的长按操作对应的第三电容式传感器37的电容变化来执行减速控制。另外，行驶控制单元11可以根据与车辆操作者对第二电容式传感器36的单击操作对应的第二电容式传感器36的电容变化以及与车辆操作者对第三电容式传感器37的规定部分的长按操作对应的第三电容式传感器37的该部分的电容变化来执行减速控制。因此，在这种情况下，当车辆操作者在将手掌沿着外环33的圆周放置在特定位置处的同时用食指或中指对外环33的后部部分执行了单击操作时，行驶控制单元11将车辆2减速。

除了第二电容式传感器36的检测值之外，行驶控制单元11还可以根据力传感器39的检测值来执行减速控制。例如，当检测到与车辆操作者对第二电容式传感器36的单击操作对应的第二电容式传感器36的电容变化并且通过力传感器39检测到沿着转向输入构件10的旋转中心线A将转向输入构件10拉离基座24的方向(第二方向)上的负荷时，行驶控制单元11可以执行减速控制。由此，可以避免第二电容式传感器36进行过度检测。在这种情况下，第二电容式传感器36可以包括沿着转向输入构件10的圆周方向的多个传感器元件，并且当从第二电容式传感器36的规定部分或规定传感器元件接收到指示等于或大于规定值的电容的信号时，行驶控制单元11可以执行减速控制。

另外，行驶控制单元11可以被配置为，根据诸如车辆速度这样的车辆2的状态变量来改变响应于车辆操作者的操作而执行的控制动作。例如，行驶控制单元11可以根据车辆2何时静止或运动针对对第一电容式传感器35至第三电容式传感器37执行的相同操作来执行不同的控制工作。行驶控制单元11可以从车辆传感器45获取车辆速度，并且当车辆速度为0或小于或等于预定值时确定车辆2是静止的。当例如车辆速度等于或小于预定值并且在第三电容式传感器37上的规定位置处检测到对应于单击操作的电容变化时，行驶控制单元11可以经由驱动单元5执行行驶开始控制。当例如车辆速度大于预定值并且在第三电容式传感器37上的规定位置处检测到对应于单击操作的电容变化时，行驶控制单元11可以执行停车控制，使车辆2停下。另外，行驶控制单元11可以在车辆2已停下之后启动制动单元6中所包括的泊车制动器。

另外，行驶控制单元11可以检测诸如车辆操作者的手部这样的物体在要么顺时针方向要么逆时针方向上在外环33上滑动的移动，并且执行转向控制以便根据物体的移动方向来控制转向单元4。当物体沿着外环33的外周部分33C沿圆周移动时，第三电容式传感器37中的被接触部分的电容增大，然后在接触点移动经过该部分时，第三电容式传感器37的所述部分的电容减小。通过检测第三电容式传感器37的不同部分中的电容变化，可以检测车辆操作者沿着外环33的外周部分33C的滑动或摩擦移动。

因此，行驶控制单元11能够根据在第三电容式传感器37中发生从一个传感器元件到另一个的电容变化的顺序，检测摩擦操作是在顺时针方向还是逆时针方向上进行的。换句话说，行驶控制单元11能够检测触摸操作沿着转向输入构件10的外边缘(外环33的外周部分33C)是在第一方向还是与第一方向相反的第二方向上进行的。另外，行驶控制单元11能够识别外环33的被车辆操作者施加摩擦操作的部分(区域)。还可以被布置为，使得当由车辆操作者对外环33的特定部分执行摩擦操作时，执行转向控制。如果第三电容式传感器37被配置为允许识别到车辆操作者对其执行触摸操作的位置，则行驶控制单元11能够用第三电容式传感器37的输出信号确定触摸操作的执行位置以及触摸操作的执行位置的移动方向。

行驶控制单元11根据外部环境识别单元46所获取的车辆2周围的环境信息来在第二操作模式下改变响应于车辆操作者的摩擦操作而调用的转向单元4的控制模式。行驶控制单元11可以根据周围环境信息来检测例如与车辆2当前正在其上行驶的车道相邻的车道的存在与否，并且当相邻车道存在于与摩擦操作方向对应的方向上时，改变车道。行驶控制单元11可以根据周围环境信息来检测例如车辆2的路线上的分支道路的存在与否。如果在与摩擦操作方向对应的方向上存在分支道路，则转向单元4可以受控制以在对应方向上转向。行驶控制单元11可以根据周围环境信息来检测例如本车辆2的路线上的商店的存在与否。如果在与摩擦操作方向对应的方向上存在商店，则转向单元4可以受控制以将车辆2朝向商店转向。行驶控制单元11可以根据周围车辆信息来检测例如本车辆2周围的周围车辆的存在与否。如果在与摩擦操作方向对应的方向上存在周围车辆，则转向单元4可以受控制以便适宜地保持与周围车辆的横向距离。

在第二操作模式下，行驶控制单元11可以被配置为当根据来自第三电容式传感器37的传感器元件的信号检测到触摸外环33的物体的移动方向并且在物体停止触摸外环33之后已经过了规定时间段时控制转向单元4。换句话说，当检测到车辆操作者对外环33的摩擦操作并且另外在车辆操作者的手部离开外环之后已经过了规定时间段时，行驶控制单元11开始控制转向单元4。由此，给车辆操作者提供了准备改变车辆的行为使得可以改善车辆的操作舒适性的时间。

在从第三电容式传感器37接收到的信号正在改变的时间期间，根据来自第一电容式传感器35和第二电容式传感器36的信号，禁止行驶控制单元11控制驱动单元5和制动单元6。当接收到来自第一电容式传感器35的信号并且也接收到来自第二电容式传感器36的信号时，行驶控制单元11不执行加速操作，而执行减速操作。换句话说，当行驶控制单元11已接收到信号以执行转向控制、减速控制和加速控制中的两个或更多个时，发生一定的仲裁。通常，仅执行具有最高优先级的转向控制、减速控制和加速控制中的一种。依次优先进行转向操作、减速控制和加速控制。由此，即使在摩擦操作期间车辆操作者意外地触摸到第一电容式传感器35或第二电容式传感器36，也可以防止车辆2无意地加速或减速。

行驶控制单元11在第二操作模式下控制反作用力施加单元43，以限制转向输入构件10的毂31相对于车身15旋转。由此，可以防止转向输入构件10由于车辆操作者对外环33的摩擦操作而旋转，使得行驶控制单元11可以根据来自第三电容式传感器37的传感器元件的信号来正确地检测车辆操作者的摩擦操作。

根据本发明的另一实施方式，在第二操作模式下，行驶控制单元11根据来自第三电容式传感器37的传感器元件的信号还根据来自旋转角度传感器38的信号来控制转向单元4。在这种情况下，优选地，在第二操作模式下针对转向输入构件10的角位置的给定变化的车轮转向角度的控制量小于在第一操作模式下针对转向输入构件10的角位置的相同变化的车轮转向角度的控制量。在这种情况下，行驶控制单元11可以被配置为，使得使在第二操作模式下针对转向输入构件10的角位置的给定变化的车轮转向角度的控制量为零。因此，即使当转向输入构件10因车辆操作者对外环33的摩擦操作而转动时，由于车轮转向角度的控制量受限制，因此防止了车辆的无意转向。

下面，参照图6至图9的流程图来描述根据本发明的优选实施方式的车辆控制系统1的控制过程。行驶控制单元11在图6的流程图中示出的控制方法选择处理中选择车辆2的控制方法。在控制方法选择处理中，首先，行驶控制单元11根据从车辆传感器45获取的车辆速度来确定车辆2是否静止(S1)。行驶控制单元11可以确定当车辆速度等于或小于预定判定值时车辆2是静止的。车辆速度的判定值例如可以为0。

如果车辆2是静止的(或者S1中的确定结果为“是”)，则行驶控制单元11执行图7的流程图中示出的停止操作控制(S2)。当车辆2不静止时(S1中的确定结果为“否”)，行驶控制单元11确定车辆2的当前驾驶模式是否为自主驾驶模式(S3)。在当前驾驶模式是自主驾驶模式时(S3中的确定结果为“是”)，行驶控制单元11执行与第二操作模式对应的第二操作控制(S5)。相反，在当前驾驶模式不是自主驾驶模式时(S3中的“否”)，或者换句话说，在当前驾驶模式为手动驾驶模式时，行驶控制单元11执行与图8的流程图中示出的第一操作模式对应的第一操作控制(S4)。行驶控制单元11执行通过控制方法选择处理选择的停止操作控制、第一操作控制和第二操作控制中的一者。

在第一操作控制中，行驶控制单元11根据来自旋转角度传感器38的信号来控制转向单元4，并且根据转向输入构件10的拉/推操作和对第一电容式传感器35至第三电容式传感器37的触摸操作来控制驱动单元5和制动单元6。例如，行驶控制单元11根据来自力传感器39的信号，检测沿着旋转中心线A的转向输入构件10的推移动(背离车辆操作者的移动)以及转向输入构件10的拉移动(朝向车辆操作者的移动)。驱动单元5和制动单元6受控制，以在检测到转向输入构件10的拉移动时使车辆2减速，并且在检测到转向输入构件10的推移动时使车辆2加速。因此，车辆操作者能够通过转动转向输入构件10使车辆2转向，并且可以通过分别推动和拉动转向输入构件10使车辆2加速和减速。在第一操作控制中，行驶控制单元11根据来自旋转角度传感器38的信号来控制转向单元4，根据来自加速器踏板52的信号来控制驱动单元5，并且根据来自制动踏板53的信号来控制驱动单元5和致动单元6。

在图7中示出的停止操作控制中，行驶控制单元11首先根据来自第一电容式传感器35至第三电容式传感器37的信号来确定是否已检测到车辆操作者的与行驶开始操作对应的预定触摸操作(S11)。可以以多种不同方式来设置车辆操作者的与行驶开始操作对应的触摸操作。例如，可以通过单击在外环33的外周部分33C(第三电容式传感器37)的圆周方向上的预定位置来调用行驶开始操作。当行驶控制单元11检测到车辆操作者执行的行驶开始操作时(S11中的确定结果为“是”)，行驶控制单元11执行行驶开始控制以驱动所述驱动单元5，并且致使车辆2开始行驶(S12)。如果行驶控制单元11未检测到车辆操作者的行驶开始操作(S11中的确定结果为“否”)，则行驶控制单元11重复停止操作控制。

当行驶控制单元11正在执行停止操作控制时，在车辆2静止时，车辆操作者可以通过对转向输入构件10执行预定触摸操作来起动车辆2。

在图8中示出的第二操作控制中，行驶控制单元11首先根据来自第三电容式传感器37的信号来确定是否已检测到车辆操作者的与转向操作对应的预定触摸操作(S21)。车辆操作者的与转向操作对应的触摸操作包括对外环33的外周部分33C(第三电容式传感器37)的摩擦操作。行驶控制单元11检测到的摩擦操作可以是向右(顺时针)或向左(逆时针)。在检测到车辆操作者的转向操作后(S21中为“是”)，行驶控制单元11执行转向控制(参见图9)，以便在对应方向上操作转向单元4(S12)。

在图9的流程图中示出的转向控制中，行驶控制单元11首先根据来自第三电容式传感器37的信号和来自外部环境识别单元46的信号，确定在与摩擦操作的方向对应的方向上是否存在相邻车道(S31)。行驶控制单元11可以根据外部环境识别单元46中所包括的摄像头47拍摄的车辆2前方的视野图像、导航单元49检测到的本车辆位置以及与本车辆位置对应的地图信息来确定是否存在相邻车道。

当确定在与摩擦操作的方向对应的方向上存在相邻车道时(S31中的确定结果为“是”)，行驶控制单元11确定在相邻车道中是否存在与本车辆2相邻的车辆(相邻车辆)(S32)。行驶控制单元11可以根据外部环境识别单元46中所包括的摄像头47和物体检测传感器48获取的环境信息来确定相邻车辆的存在与否。当确定在相邻车道中不存在相邻车辆时(S32中的确定结果为“否”)，行驶控制单元11控制转向单元4将车道改变为相邻车道(S33)。行驶控制单元11可以生成例如车辆2的未来行驶轨迹，使得当将车道改变为相邻车道时，车辆2可以沿着未来行驶轨迹行驶。

当确定在相邻车道中存在相邻车辆时(S32中的确定结果为“是”)，行驶控制单元11控制转向单元4，使得将与相邻车辆的横向距离保持适宜距离(S34)。

当行驶控制单元11确定在与摩擦操作的方向对应的方向上不存在相邻车道时(S31中的确定结果为“否”)，行驶控制单元11确定在与摩擦操作的方向对应的那侧是否存在商店(S35)。行驶控制单元11可以例如根据从外部环境识别单元46中所包括的导航单元49获取的本车辆位置附近的诸如POI这样的环境信息来确定商店的存在与否。

当确定在与本车辆2的行驶方向上的与摩擦操作的方向对应的那侧存在商店时(S35中的“是”)，行驶控制单元11控制转向单元4进入检测到的商店(S36)。行驶控制单元11可以生成例如供车辆进入检测到的商店的车辆2的未来行驶轨迹，并且控制转向单元4，使得车辆2沿着该未来行驶轨迹行驶。作为步骤S36的处理的替代或补充，行驶控制单元11可以通过将商店的存在显示在显示器40上或通过语音来通知商店的存在，或者可以询问用户车辆操作者是否想要进入商店。

当确定在本车辆2的行驶方向上的与摩擦操作的方向对应的那侧上不存在商店时(S35中的确定结果为“否”)，行驶控制单元11根据来自第三电容式传感器37的信号和来自外部环境识别单元46的环境信息来确定在与摩擦操作的方向对应的方向上是否存在分支道路(S37)。行驶控制单元11可以根据外部环境识别单元46中所包括的导航单元49检测到的车辆位置和与该车辆位置对应的地图信息来确定是否存在分支道路。

当行驶控制单元11确定在与摩擦操作的方向对应的那侧存在分支道路时(S37中的确定结果为“是”)，行驶控制单元11控制转向单元4将路线改变为分支道路(S38)。行驶控制单元11可以生成例如将路线改变为分支道路时车辆2的未来行驶轨迹，并且控制转向单元4，使得车辆2沿着该未来行驶轨迹行驶。当确定在与摩擦操作的方向对应的方向上不存在分支道路时(S37中的确定结果为“否”)，行驶控制单元11结束转向控制。

通过行驶控制单元11的转向控制，允许车辆操作者仅通过摩擦转向输入构件10的外环33的外周部分33C而使车辆2转向。与摩擦操作对应的车辆2的转向操作根据车辆2的外部环境而变化。

在第二操作控制中，当在第二操作控制中未检测到车辆操作者的转向操作时(S21中的“否”)，行驶控制单元11根据来自第一电容式传感器35至第三电容式传感器37的信号来确定是否已检测到车辆操作者的与减速操作对应的预定触摸操作(S23)。车辆操作者的与减速操作对应的触摸操作是与转向操作不同的操作，并且可以例如是对外环33的后部部分31B(第二电容式传感器36)的单击操作。在检测到车辆操作者的减速操作后(S23中的“是”)，行驶控制单元11执行减速控制，以便驱动所述驱动单元5和制动单元6中的至少一者来使车辆2减速(S24)。

当行驶控制单元11未检测到车辆操作者的减速操作时(S23中的“否”)，行驶控制单元11根据来自第一电容式传感器35至第三电容式传感器37的信号来确定是否检测到车辆操作者的与加速操作对应的预定触摸操作(S25)。车辆操作者的与加速操作对应的触摸操作是与转向操作和减速操作不同的操作，并且可以例如是对外环33的前部部分31A(第一电容式传感器35)的单击操作。在检测到车辆操作者的加速操作后(S25中的“是”)，行驶控制单元11执行驱动控制，以便驱动所述驱动单元5来使车辆2加速(S26)。

当未检测到车辆操作者的加速操作时(S25中的“否”)，行驶控制单元11根据来自第一电容式传感器35至第三电容式传感器37的信号来确定是否已检测到车辆操作者的与停车操作对应的预定触摸操作(S27)。可以以各种方式来选择车辆操作者的与停车操作对应的触摸操作。例如，与停车操作对应的触摸操作可以是对外环33的外周部分33C(第三电容式传感器37)的预定位置的单击操作。车辆操作者的停车操作可以与行驶开始操作相同或者可以与行驶开始操作不同。在检测到车辆操作者的停车操作后(S27中的“是”)，行驶控制单元11执行停车控制，以便生成通过驱动单元5或制动单元6使车辆2停下的制动力(S28)。在停车控制中，行驶控制单元11可以在车辆2已停下之后操作制动单元6的泊车制动器。如果行驶控制单元11未检测到车辆操作者的停车操作(S27中的“否”)，则行驶控制单元11重复第二操作控制。

当通过行驶控制单元11的第二操作控制使车辆2处于自主驾驶模式时，车辆操作者可以通过触摸转向输入构件10来控制车辆2的转向、加速和减速。由于行驶控制单元11以优先级依次执行转向控制、减速控制和加速控制，因此即使当同时检测到转向操作、减速操作和加速操作时，也不能同时执行转向控制、减速控制和加速控制中的任两个。因此，即使当车辆操作者的触摸操作不合适时，也防止车辆2的行为变得不稳定。

根据所例示实施方式的车辆控制系统1，防止输入操作中的个体差异引起车辆行为的差异。车辆操作者可以通过触摸第一电容式传感器35或第二电容式传感器36使车辆2加速或减速。触摸操作不太可能根据车辆操作者的体格、年龄等而变化，使得可以使输入操作中的个体差异最小化。

已经依据特定实施方式描述了本发明，但是本发明不受此实施方式限制，而是可以在不脱离本发明的范围的情况下以各种方式进行修改。例如，可以被配置为，使得可以通过车辆操作者对转向输入构件10的第一电容式传感器35至第三电容式传感器37的触摸操作来控制滑动件移动单元27，以便改变滑动件相对于轨道21的位置和/或改变臂23的伸长/回缩(伸缩)位置以及基座24的角位置(倾斜角度)。换句话说，可以被配置为，使得可以通过车辆操作者对第一电容式传感器35至第三电容式传感器37的触摸操作来调节转向输入构件10的位置。

例如，行驶控制单元11可以在根据来自第三电容式传感器37的信号在检测到与预定调节操作对应的信号后，执行转向输入构件调节控制，以便调节转向输入构件10的位置。预定调节操作可以是例如由车辆操作者对设置在适当位置处的第三电容式传感器37的长按操作。在转向输入构件调节控制中，行驶控制单元11根据来自第一电容式传感器35至第三电容式传感器37的信号来控制滑动件移动单元27和臂驱动单元28，以便控制转向输入构件10的横向位置、竖直位置和前后位置以及转向输入构件10的角位置。例如，如下所述，使车辆操作者能够改变转向输入构件10的横向位置。行驶控制单元11可以在检测到对第三电容式传感器37的处于外环33右手侧的部分的触摸操作后，控制滑动件移动单元27开始向左移动滑动件22，并且在检测到对第三电容式传感器37的处于外环33左手侧的另一部分的触摸操作后，使滑动件移动单元27停下。行驶控制单元11可以类似地调节转向输入构件10的竖直位置。

当期望将转向输入构件10调节至距车辆操作者更远的位置时(回缩操作)，行驶控制单元11在检测到对处于外环33的前部部分33A上的第一电容式传感器35的触摸操作后控制臂驱动单元28回缩臂23，并且在检测到对处于外环33的后部部分33B上的第二电容式传感器36的触摸操作后使臂23不再回缩。由此，车辆操作者可以通过对转向输入构件10的触摸操作来改变转向输入构件10的前后位置。行驶控制单元11也可以以相同方式使转向输入构件10朝向车辆操作者移动(伸长操作)。

当期望将基座24的角位置或转向输入构件10的倾斜角度调节至更直立的位置时，行驶控制单元11控制臂驱动单元28，以便在检测到对第三电容式传感器37的处于外环33的上部部分中的部分和第一电容式传感器35的触摸操作后使基座24更面向上，并且在检测到第一电容式传感器35的电容下降(或第一电容式传感器35上的触摸操作结束)后使臂驱动单元28停下。由此，车辆操作者可以通过触摸转向输入构件10来改变转向输入构件10的倾斜角度。行驶控制单元11还可以通过执行类似但相反的操作使转向输入构件10的倾斜角度向下改变。

Claims (8)

1.一种车辆控制系统，该车辆控制系统包括：

转向输入构件，其被车辆的车身能旋转地支撑；

主电容式传感器，其沿着所述转向输入构件的外边缘设置，并且被配置为检测所述转向输入构件上的车辆操作者接触的位置；

副电容式传感器，所述副电容式传感器设置在所述转向输入构件上的与所述主电容式传感器不同的位置处；

旋转角度传感器，其被配置为检测所述转向输入构件的旋转角度；以及

控制单元，其被配置为根据来自所述旋转角度传感器的信号和来自所述主电容式传感器的信号来控制所述车辆的转向单元；

其中，所述控制单元被配置为在第一操作模式和第二操作模式下操作，在所述第一操作模式下根据来自所述旋转角度传感器的信号来控制所述转向单元，并且在所述第二操作模式下根据来自所述主电容式传感器的信号来控制所述转向单元，并且

其中，在所述第二操作模式下，所述控制单元被配置为根据来自所述主电容式传感器的信号来控制所述转向单元，并且根据来自所述副电容式传感器的信号来控制驱动单元和/或制动单元使所述车辆加速和/或减速，在来自所述主电容式传感器的信号正在改变时，所述控制单元禁止根据来自所述副电容式传感器的信号来控制所述驱动单元和/或所述制动单元。

2.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其中，在所述第二操作模式下，所述控制单元被配置为检测所述主电容式传感器上的接触点沿着所述转向输入构件的所述外边缘在第一方向上的移动以及所述主电容式传感器上的所述接触点沿着所述转向输入构件的所述外边缘在与所述第一方向相反的第二方向上的移动，并且根据所述主电容式传感器上的所述接触点的移动方向来控制所述转向单元。

3.根据权利要求2所述的车辆控制系统，所述车辆控制系统还包括外部环境识别单元，所述外部环境识别单元被配置为获取车辆周围环境的环境信息并且将所述环境信息输出到所述控制单元，其中，所述控制单元被配置为根据所获取的所述环境信息在所述第二操作模式下改变所述转向单元的控制模式。

4.根据权利要求2所述的车辆控制系统，其中，在所述第二操作模式下，所述控制单元被配置为根据来自所述主电容式传感器的信号来检测所述接触点在所述主电容式传感器上的移动方向，并且在对所述主电容式传感器的接触停止之后经过了规定时间段后开始控制所述转向单元。

5.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其中，所述主电容式传感器沿着所述转向输入构件的外周部分沿圆周布置，并且所述副电容式传感器设置在所述转向输入构件的前部部分或后部部分上。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的车辆控制系统，所述车辆控制系统还包括旋转限制装置，所述旋转限制装置被配置为选择性地限制所述转向输入构件相对于所述车身的旋转，其中，所述控制单元被配置为在所述第二操作模式下启动所述旋转限制装置以限制所述转向输入构件相对于所述车身的旋转。

7.根据权利要求1至5中的任一项所述的车辆控制系统，其中，所述控制单元被配置为在所述第二操作模式下根据来自所述主电容式传感器和所述旋转角度传感器的信号来控制所述转向单元，并且其中，与在所述第一操作模式下相比，在所述第二操作模式下，针对所述旋转角度传感器测定的从所述转向输入构件输入的给定旋转角度的所述转向单元的转向输出较小。

8.根据权利要求1至5中的任一项所述的车辆控制系统，其中，当所述车辆处于手动驾驶模式时选择所述第一操作模式，并且当所述车辆处于自主驾驶模式时选择所述第二操作模式。

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