CN112566835A - 转向控制方法和转向控制装置 - Google Patents

Abstract

在针对具备方向盘(31a)与转向轮(34FL、34FR)之间被机械分离的线控转向式转向机构的车辆的转向控制方法中，通过致动器产生转向反力并将该转向反力赋予给方向盘，该转向反力包含使方向盘的转向角恢复为基准角度的复原成分、与方向盘的转向角速度相应的粘性成分以及与转向角速度相应的摩擦成分(S9)，控制转向反力以使转向角成为用于使车辆沿着目标行驶轨道行驶的目标转向角(S1、S5)，根据转向角来控制转向轮的转轮角(S11)，判断驾驶员是否操作了方向盘(S2)，在驾驶员没有操作方向盘的情况下，对转向反力中包含的摩擦成分进行抑制(S6～S9)。

Description

转向控制方法和转向控制装置

技术领域

本发明涉及一种转向控制方法和转向控制装置。

背景技术

在专利文献1中记载了一种用于赋予将与转向角速度相应的摩擦转矩、与转向角速度相应的粘性转矩以及自校准转矩相加而计算出的目标反力转矩的转向装置。通过消除从转向角传感器输出的规定数量的脉冲信号来将摩擦转矩设定为“0”，由此消除伴随方向盘的微小振动而引起的变动来赋予平滑变化的目标反力转矩。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-137287号公报

发明内容

发明要解决的问题

在采用线控转向式转向机构的车辆中，方向盘与转向轮之间被机械分离。因此，能够通过致动器模拟地产生转向反力来提高转向感。

然而，在通过自动转向控制对方向盘的转向角进行控制并根据该方向盘的转向角来控制转向轮的情况下，有时转向角由于通过致动器产生的转向反力而变动，从而妨碍自动转向控制下的平滑的转向。

本发明的目的在于，对方向盘赋予用于能够进行自动转向控制下的平滑的转向的转向反力。

用于解决问题的方案

根据本发明的一个方式，提供一种针对具备方向盘与转向轮之间被机械分离的线控转向式转向机构的车辆的转向控制方法。在转向控制方法中，设定转向反力，控制对方向盘赋予旋转转矩的致动器使得方向盘产生转向反力，转向反力包含用于使方向盘的转向角恢复为基准角度的复原成分、与方向盘的转向角速度相应的粘性成分以及与转向角速度相应的摩擦成分，根据转向角来控制转向轮的转轮角，判断驾驶员是否正在操作方向盘，在驾驶员没有操作方向盘的情况下，设定车辆行驶的目标行驶轨道，为了方向盘的转向角成为用于使车辆沿着目标行驶轨道行驶的目标转向角，控制致动器，对转向反力中包含的摩擦成分进行抑制。

发明的效果

根据本发明的一个方式，能够对方向盘赋予用于能够进行自动转向控制下的平滑的转向的转向反力。

本发明的目的和优点使用权利要求书中所示的要素及其组合来体现并实现。应当了解上述的一般描述和下面的详细描述都是简单的例示和说明，并非如权利要求书那样对本发明进行限定。

附图说明

图1是实施方式的车辆控制装置的一例的概要结构图。

图2是搭载有车辆控制装置的车辆的转向系统的一例的概要结构图。

图3是示出图2的反力控制部的结构例的框图。

图4A是复原转矩特性曲线的一例的说明图。

图4B是基于目标转向角进行偏移后的复原转矩特性曲线的说明图。

图5是示出粘性转矩的特性的一例的图。

图6是示出摩擦转矩的特性的一例的图。

图7A是与转向角速度相应的系数α的第一例的说明图。

图7B是与转向角速度相应的系数α的第二例的说明图。

图8是实施方式的转向控制方法的一例的流程图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

(结构)

参照图1。搭载有车辆控制装置1的车辆(下面表述为“本车辆”)具备方向盘与转向轮之间被机械分离的线控转向式转向机构。车辆控制装置1控制转向轮的转轮角和对方向盘赋予的转向反力。

另外，车辆控制装置1基于本车辆周围的行驶环境，进行无驾驶员参与的使本车辆自动驾驶的自动驾驶控制、或者对驾驶员进行的本车辆的驾驶进行辅助的驾驶辅助控制。

例如，在驾驶辅助控制中包含车道维持控制、前车跟随控制、自动制动控制、定速行驶控制等。

车辆控制装置1具备外部传感器2、内部传感器3、定位装置4、地图数据库5、通信装置6、导航系统7、行驶控制器8、加速踏板开度致动器9、制动控制致动器10、控制器11、反力致动器12、第一驱动电路13、转轮致动器14以及第二驱动电路15。在附图中将地图数据库表述为“地图DB”。

外部传感器2是检测本车辆的周围环境、例如本车辆周围的物体的传感器。外部传感器2例如可以包括摄像机16和测距装置17。

摄像机16和测距装置17检测在本车辆的周围存在的物体(例如，其它车辆、行人、车道边界线或车道划分线等白线、在道路上或道路周边设置的信号灯、停止线、标识、建筑物、电线杆、路缘石、人行横道等地物)、物体相对于本车辆的相对位置、本车辆与物体之间的相对距离等本车辆的周围环境。

摄像机16例如可以为立体摄像机。摄像机16也可以为单眼摄像机，可以通过单眼摄像机以多个视点拍摄同一物体并计算到物体的距离。另外，可以基于从由单眼摄像机获得的摄像图像中检测出的物体的触地位置，来计算到物体的距离。

测距装置17例如可以为激光测距仪(LRF：Laser Range-Finder)、雷达单元、激光扫描器单元。

摄像机16和测距装置17将所检测到的周围环境的信息即周围环境信息输出到导航系统7、行驶控制器8以及控制器11。

内部传感器3是检测本车辆的行驶状态的传感器。内部传感器3例如可以具备车速传感器18、转向角传感器19。

车速传感器18检测本车辆的车速。转向角传感器19检测柱轴旋转角、即方向盘的转向角θs(操纵(handle)角度)。

内部传感器3例如也可以具备检测本车辆产生的加速度的加速度传感器、检测本车辆的角速度的陀螺仪传感器。

内部传感器3将所检测到的行驶状态的信息即行驶状态信息输出到导航系统7、行驶控制器8以及控制器11。

定位装置4从多个导航卫星接收电波来获取本车辆的当前位置，并将所获取到的本车辆的当前位置输出到导航系统7和行驶控制器8。定位装置4例如也可以具有GPS(地球定位系统：Global Positioning System)接收机、除GPS接收机以外的其它的全球定位系统(GNSS：Global Navigation Satellite System)接收机。

地图数据库5存储道路地图数据。

道路地图数据包含车道边界线、车道划分线等白线的形状(车道形状)或坐标信息、道路或白线的高度、在道路上或道路周边设置的信号灯、停止线、标识、建筑物、电线杆、路缘石、人行横道等地物的坐标信息。

道路地图数据也可以还包含与道路类型、道路的坡度、车道数、限制速度(法定速度)、道宽、有无合流地点等有关的信息。在道路类型中例如可以包含一般道路和高速道路。

通过导航系统7和行驶控制器8来参照地图数据库5。

通信装置6与本车辆的外部的通信装置之间进行无线通信。通信装置6的通信方式例如可以为利用公共陆地移动网的无线通信、车车间通信、路车间通信、或者卫星通信。

导航系统7、行驶控制器8以及控制器11可以取代地图数据库5而通过通信装置6从外部的信息处理装置获取道路地图数据，或者可以除了地图数据库5以外还通过通信装置6从外部的信息处理装置获取道路地图数据。

导航系统7对本车辆的乘员进行去到由本车辆的驾驶员在地图上设定的目的地的路径引导。导航系统7使用从外部传感器2、内部传感器3、定位装置4输入的各种信息来估计本车辆的当前位置，生成去到目的地的路径，来对乘员进行路径引导。导航系统7将其路径信息输出到行驶控制器8。

行驶控制器8进行车道维持控制、前车跟随控制、自动制动控制、定速行驶控制等驾驶辅助控制、或者无驾驶员参与的使本车辆自动驾驶的自动驾驶控制。

例如，在驾驶辅助控制中，行驶控制器8基于定位装置4的定位结果、外部传感器2检测到的周围环境、地图数据库5的道路地图数据以及内部传感器3检测到的本车辆的行驶状态，来设定本车辆要行驶的目标行驶轨道。

在自动驾驶控制中，行驶控制器8基于从导航系统7输出的路径信息、周围环境、道路地图数据以及本车辆的行驶状态，来设定本车辆要行驶的目标行驶轨道。

行驶控制器8为使本车辆沿着目标行驶轨道行驶，驱动加速踏板开度致动器9和制动控制致动器10，来控制本车辆的驱动力和制动力。

加速踏板开度致动器9对车辆的加速踏板开度进行控制。制动控制致动器10对车辆的制动装置的制动动作进行控制。

另外，在驾驶辅助控制或自动驾驶控制包含自动转向控制的情况下，行驶控制器8决定用于使本车辆沿着目标行驶轨道行驶的方向盘的目标转向角θt。行驶控制器8将目标转向角θt输出到控制器11。

控制器11是进行转向轮的转轮控制和方向盘的反力控制的电子控制单元(ECU：Electronic Control Unit)。

控制器11包括处理器20和存储装置21等周边部件。处理器20例如可以是CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、MPU(Micro-Processing Unit：微处理单元)。

控制器11可以是与行驶控制器8成一体的电子控制单元，也可以是独立的电子控制单元。

存储装置21可以具备半导体存储装置、磁存储装置以及光学存储装置。存储装置21可以包括寄存器、高速缓冲存储器、作为主存储装置使用的ROM(Read Only Memory：只读存储器)及RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等存储器。

此外，也可以通过在通用的半导体集成电路中设定的功能性的逻辑电路来实现控制器11。例如，控制器11可以具有现场可编程门阵列(FPGA：Field-Programmable GateArray)等可编程逻辑设备(PLD：Programmable Logic Device)等。

控制器11根据方向盘的转向角θs、转向角速度Δθs、本车辆的车速以及行驶控制器8所决定的目标转向角θt，来决定对方向盘赋予的旋转转矩的指令值即指令转向转矩Tr。

此时，控制器11判断驾驶员是否操作了方向盘，在驾驶员没有操作方向盘的情况下，为了使转向角θs成为目标转向角θt而决定转向角控制转矩。

控制器11通过将用于使反力致动器12产生所决定的旋转转矩的控制信号输出到第一驱动电路13来驱动反力致动器12，由此对方向盘赋予所决定的转向反力转矩或转向角控制转矩。

控制器11根据由驾驶员或反力致动器12操作的方向盘的转向角θs和转向角速度Δθs，来决定转向轮的转轮角的指令值即指令转轮角。

控制器11将所决定的指令转轮角输出到第二驱动电路15，来驱动转轮致动器14以使实际的转轮角成为指令转轮角。

参照图2对具备线控转向式转向机构的本车辆的转向系统进行说明。

本车辆具备转向部31、转轮部32以及备用离合器33。当备用离合器33处于释放状态时，接受驾驶员的转向输入的转向部31与使作为转向轮的左右前轮34FL、34FR转轮的转轮部32被机械分离。

转向部31具备方向盘31a、柱轴31b、电流传感器31c、反力致动器12、第一驱动电路13以及转向角传感器19。

转轮部32具备小齿轮轴32a、转向齿轮32b、齿条32c、转向齿条32d、转轮致动器14、第二驱动电路15以及转轮角传感器35。

另外，控制器11具备：转轮控制部36，其根据方向盘31a的转向角θs和转向角速度Δθs来决定指令转轮角；以及反力控制部37，其根据转向角θs、转向角速度Δθs、车速及行驶控制器8所决定的目标转向角θt来决定指令转向转矩Tr。

转轮控制部36和反力控制部37的功能例如可以通过处理器20执行控制器11的存储装置21中保存的计算机程序来实现。

反力致动器12、第一驱动电路13以及控制器11形成转向控制装置。

转向部31的方向盘31a接受驾驶员的转向输入而旋转。

柱轴31b与方向盘31a一体地进行旋转。

反力致动器12例如可以是电动马达。反力致动器12具有与柱轴31b配置在同轴上的输出轴。

反力致动器12根据从第一驱动电路13输出的指令电流，来向柱轴31b输出对方向盘31a赋予的旋转转矩。通过赋予旋转转矩，来使方向盘31a产生转向反力转矩或转向角控制转矩。

第一驱动电路13通过转矩反馈来控制向反力致动器12输出的指令电流，该转矩反馈用于使根据电流传感器31c所检测到的反力致动器12的驱动电流估计的实际的转向反力转矩与从反力控制部37输出的控制信号所表示的指令转向转矩Tr一致。

转向角传感器19对柱轴31b的旋转角、即方向盘31a的转向角(操纵角度)θs进行检测。

另一方面，转轮部32的转向齿轮32b响应于小齿轮轴32a的旋转而使左右前轮34FL、34FR进行转轮。作为转向齿轮32b，例如可以采用齿条齿轮式的转向齿轮等。

转轮致动器14例如可以是无刷马达等电动马达。转轮致动器14的输出轴经由减速机来与齿条32c连接。

转轮致动器14根据从第二驱动电路15输出的指令电流，来将用于使左右前轮34FL、34FR进行转轮的转轮转矩输出到转向齿条32d。

转轮角传感器35检测转轮致动器14的输出轴的旋转角，基于所检测到的旋转角来检测左右前轮34FL、34FR的转轮角。

第二驱动电路15通过角度反馈来控制向转轮致动器14输出的指令电流，该角度反馈用于使由转轮角传感器35检测的实际的转轮角与来自转轮控制部36的控制信号所表示的指令转轮角一致。

备用离合器33设置在柱轴31b与小齿轮轴32a之间。而且，备用离合器33在处于释放状态时，将转向部31与转轮部32机械断开，在处于接合状态时，将转向部31与转轮部32机械连接。

参照图3对反力控制部37的功能结构进行说明。

反力控制部37计算指令转向转矩Tr，该指令转向转矩Tr包含作为用于使方向盘31a的转向角θs恢复为规定的基准角度的复原成分的复原转矩Ts、作为与转向角速度Δθs相应的粘性成分的粘性转矩Tv、以及作为与转向角速度Δθs相应的摩擦成分的摩擦转矩Tf。

复原转矩Ts是通过自校准转矩(SAT)使转向角θs恢复为规定的基准角度的转向反力转矩。

在不通过行驶控制器8的自动转向控制而控制转向角θs的情况下，反力控制部37将基准角度设定为方向盘31a的中立位置，计算使转向角θs恢复为中立位置的复原转矩Ts。

参照图4A对不通过自动转向控制而控制转向角θs的情况下的复原转矩Ts的特性进行说明。表示转向角θs，纵轴表示复原转矩Ts。

在此，将向右转弯的转向角θs、即顺时针的转向角θs的符号设为正，向左转弯的转向角θs、即逆时针的转向角θs的符号设为负。另外，将逆时针方向的复原转矩Ts的符号设为正，将顺时针方向的复原转矩Ts的符号设为负。

在不通过自动转向控制而控制转向角θs的情况下，在转向角θs为零时，复原转矩Ts为零，在转向角θs从零向顺时针方向增大时产生逆时针的复原转矩Ts，在转向角θs从零向逆时针方向增大时产生顺时针的复原转矩Ts。因此，复原转矩Ts以使方向盘31a恢复到中立位置的方式发挥作用。

另一方面，在通过行驶控制器8的自动转向控制来控制转向角θs的情况下，反力控制部37将基准角度设定为目标转向角θt，计算使转向角θs恢复为目标转向角θt的复原转矩Ts。

参照图4B对通过自动转向控制来控制转向角θs的情况下的复原转矩Ts的特性进行说明。

在该情况下，以在转向角θs为目标转向角θt时复原转矩Ts为零的方式将复原转矩Ts的特性曲线进行了偏移。因此，复原转矩Ts以使转向角θs恢复为目标转向角θt的方式发挥作用。换言之，为了转向角θs成为目标转向角θt，对反力致动器12赋予旋转转矩，来使方向盘31a产生转向角控制转矩。

由此，如果驾驶员没有操作方向盘31a，则为了转向角θs与目标转向角θt一致，对反力致动器12进行伺服控制。以使转向角θs成为行驶控制器8所决定的目标转向角θt且使本车辆沿着目标行驶轨道行驶的方式控制转向角θs。

接着，粘性转矩Tv是模拟根据转向角速度Δθs而作用在方向盘31a上的转向反力转矩的粘性成分(阻尼成分)得到的转矩。

粘性转矩Tv具有例如图5所示的特性，根据转向角速度Δθs而变化。

另外，摩擦转矩Tf是模拟根据转向角速度Δθs而作用在方向盘31a上的转向反力的摩擦成分得到的转向转矩。通过将摩擦转矩Tf与转向反力转矩相加，由此即使来自驾驶员的微小的转向输入施加到方向盘31a，方向盘31a也不易动作，能够使方向盘31a稳定。

摩擦转矩Tf可以具有例如图6所示的特性。当转向角速度Δθs的绝对值从0增加到Δθ1时，摩擦转矩Tf的绝对值增大到峰值Tp。当转向角速度Δθs超过峰值Tp时，由于静摩擦切换为动摩擦，因此摩擦转矩Tf的绝对值快速减小，之后即使转向角速度Δθs的绝对值增大，摩擦转矩Tf的绝对值也大致为固定值。像这样，摩擦转矩Tf可以具有作用于方向盘31a的摩擦在静摩擦与动摩擦之间切换的特性。

参照图3。如参照图4A和图4B说明的那样，反力控制部37根据是否通过自动转向控制来控制转向角θs，而切换复原转矩Ts的特性。

因此，反力控制部37具备判定驾驶员是否正在手动操作方向盘31a的转向判定部40。

转向判定部40输出表示是否正在手动操作方向盘31a的第一增益K。正在手动操作方向盘31a的情况下的第一增益K的值为“0”，没有手动操作方向盘31a的情况下的第一增益K的值为“1”。

例如，转向判定部40可以基于反力致动器12的输出和转向角速度Δθs，来判定是否正在手动操作方向盘31a。

转向判定部40可以基于电流传感器31c检测到的反力致动器12的驱动电流，来判断反力致动器12的输出是否为“0”。另外，转向判定部40可以获取对转向角θs进行微分的角速度运算部41输出的转向角速度Δθs。

例如，在反力致动器12的输出和转向角速度Δθs都为“0”的情况下，转向判定部40可以判断为没有手动操作方向盘31a。另外，在反力致动器12的输出和转向角速度Δθs都不为“0”的情况下，转向判定部40可以判断为没有手动操作方向盘31a。

另一方面，在反力致动器12的输出和转向角速度Δθs中的一方为“0”且另一方不为“0”的情况下，转向判定部40可以判断为正在手动操作方向盘31a。

另外，例如，转向判定部40也可以基于方向盘31a和反力致动器12的力学模型，来判定是否正在手动操作方向盘31a。

例如，当将方向盘31a和反力致动器12的惯性设为J、将反力致动器12的转矩设为Tm、将驾驶员对方向盘31a施加的转向转矩设为Td时，能够通过Td＝Js²-Tm来计算转向转矩Td。s为拉普拉斯算子。

转向判定部40可以为，在转向转矩Td小于阈值时，判断为没有手动操作方向盘31a，在转向转矩Td为阈值以上时，判断为正在手动操作方向盘31a。

另外，转向判定部40也可以基于设置于方向盘31a的触摸传感器、由车内摄像机拍摄到的驾驶员的影像，来判定是否正在手动操作方向盘31a。

例如，转向判定部40可以为，在驾驶员握着方向盘31a的情况下，在转向转矩Td为阈值以上时，判断为正在手动操作方向盘31a。

转向判定部40也可以将这些判断处理进行组合来决定第一增益K的值。例如，转向判定部40可以在根据转向角速度或反力致动器12的输出、上述力学模型判断为没有手动操作方向盘31a但根据触摸传感器或车内摄像机判断为驾驶员没有手动操作方向盘31a的情况下，将第一增益K的值设定为“0”。

反力控制部37为了计算复原转矩Ts，具备乘法器42、减法器43、轴力计算部44、SAT计算部45、伺服控制部46、乘法器47以及加法器48。

乘法器42将从行驶控制器8输出的目标转向角θt与第一增益K相乘。乘法器42将目标转向角θt与第一增益K之积(K×θt)输入到减法器43。减法器43将从转向角θs减去积(K×θt)得到的差(θs-(K×θt))输入到轴力计算部44。

由此，在正在手动操作方向盘31a的情况下(K＝0)，转向角θs被直接输入到轴力计算部44。

在没有手动操作方向盘31a的情况下(K＝1)，从转向角θs减去目标转向角θt得到的差(即，使转向角θs基于目标转向角θt偏移后的角度(θs-θt))被输入到轴力计算部44。

轴力计算部44基于差(θs-(K×θt))和本车辆的车速，来参照转向角-轴力变换对应关系(MAP)估计齿条轴力。

例如，转向角-轴力变换对应关系是表示预先通过实验等计算出的常规的转向装置中的各车速时的转向角与齿条轴力的关系的对应关系。

轴力计算部44将计算结果输出到SAT计算部45。SAT计算部45基于轴力计算部44所估计出的齿条轴力和本车辆的车速，来计算自校准转矩。

在正在手动操作方向盘31a的情况下(K＝0)，使用转向角θs来估计齿条轴力，因此自校准转矩成为如图4A所示那样使方向盘31a恢复到中立位置的转向反力转矩。

在没有手动操作方向盘31a的情况下(K＝1)，使用将转向角θs基于目标转向角θt偏移后的角度(θs-θt)来估计齿条轴力，因此自校准转矩成为如图4B所示那样使转向角θs恢复为目标转向角θt的转向反力转矩。

在通过SAT计算部45以恢复为目标转向角θt的方式转向后的转向角θs与目标转向角θt之间仍有差的情况下，伺服控制部46为了使转向角θs与目标转向角θt一致而对反力致动器12进行伺服控制。

乘法器47将伺服控制部46计算出的伺服信号与第一增益K相乘，并将其积输出到加法器48。

加法器48将伺服信号同第一增益K之积与自校准转矩的和作为复原转矩Ts进行输出。

因此，在手动操作了方向盘31a的情况下(K＝0)，复原转矩Ts不包含伺服控制部46计算出的伺服信号。

反力控制部37具备计算粘性转矩Tv的粘性转矩计算部49和计算摩擦转矩Tf的摩擦转矩计算部50。

粘性转矩计算部49可以基于转向角速度Δθs，来使用例如具有图5所示的特性的变换对应关系计算粘性转矩Tv。

摩擦转矩计算部50可以基于转向角速度Δθs，来使用例如具有图6所示的特性的变换对应关系计算摩擦转矩Tf。

在正在通过自动转向控制来控制转向角θs的状态(例如，没有手动操作方向盘31a的状态)下，有时方向盘31a的动作因摩擦转矩Tf而不平滑，导致驾驶员产生不自然感。另外，如果不平滑的动作大，则有时表现在本车辆的运动状态中。

这例如是在由反力致动器12使方向盘31a旋转时随着滑动速度的增加而摩擦系数急剧减少时、从静摩擦转变为动摩擦时产生不连续的摩擦降低的情况下产生的。其结果为，有时因摩擦转矩Tf而妨碍自动转向控制下的平滑的转向。

因此，在没有手动操作方向盘31a的情况下，反力控制部37计算对摩擦转矩Tf进行抑制的第二增益(1-α×K)。

具体地说，反力控制部37具备系数计算部51、乘法器52以及减法器53。

系数计算部51计算与转向角速度Δθs相应的系数α。系数α在转向角速度Δθs高于阈值的情况下为“0”。

例如，系数α可以具有图7A所示的特性。在转向角速度Δθs为第一阈值Δθ2以下的范围内，系数α为“1”，在转向角速度Δθs为第一阈值Δθ2以上且第二阈值Δθ3以下的范围内，系数α从“1”减少至“0”，在转向角速度Δθs为第二阈值Δθ3以上的范围内，系数α为“0”。

系数α可以具有图7B所示的特性。在转向角速度Δθs小于第三阈值Δθ4的范围内，系数α为“1”，在转向角速度Δθs为第三阈值Δθ4以上的范围内，系数α为“0”。

乘法器52计算第一增益K与系数α之积(α×K)，减法器53计算第二增益(1-α×K)。通过乘法器54将第二增益(1-α×K)与摩擦转矩Tf相乘。

在转向判定部40判断为正在手动操作方向盘31a的情况下(K＝0)，将第二增益(1-α×K)设定为“1”。其结果为，从乘法器54输出摩擦转矩Tf。

另外，如果转向角速度Δθs高且系数α为“0”，则第二增益(1-α×K)被设置为“1”。这是因为，在自动转向控制中，对转向角速度Δθs设置了上限，因此在转向角速度Δθs高于自动转向控制的上限的情况下，能够判断为正在手动操作方向盘31a。

当手动操作方向盘31a时，转向角速度Δθs提前增加。因此，能够迅速地检测出手动操作。由此，即使转向判定部40的判定有延迟、或者手动操作的检测失败，也能够在驾驶员手动操作时适当地赋予摩擦转矩Tf。

另一方面，如果转向判定部40判断为没有手动操作方向盘31a(K＝1)、转向角速度Δθs低且系数α不为“0”，则(α×K)不为“0”，从乘法器54输出的摩擦转矩Tf被抑制。例如，在系数α为“1”的情况下，第二增益(1-α×K)被设定为“0”，因此乘法器54的输出变为“0”，摩擦转矩Tf被完全消除。

由此，在没有手动操作方向盘31a、通过自动转向控制来控制转向角θs的状况中，能够抑制作用于方向盘31a的摩擦转矩Tf。因此，能够在自动转向控制中抑制方向盘31a的动作因摩擦转矩Tf而不平滑，并能够赋予使得能够进行平滑的转轮的转向反力转矩。

在此，通过如图7A的Δθ2至Δθ3的范围那样使得转向角速度Δθs越高则系数α越小，由此能够使得转向角速度Δθs越高则对摩擦转矩Tf抑制的程度逐渐变小。由此，能够防止因对摩擦转矩Tf的抑制突然切换而导致转向感降低被破坏。

此外，在根据方向盘31a的手动操作而切换对摩擦转矩Tf的抑制的情况下使用将第一增益K乘以系数α得到的增益(α×K)、在复原转矩Ts的切换中使用不乘以系数α的第一增益K的理由如下。

例如，假定如下的状况：在行驶于弯道的过程中通过自动转向控制来使方向盘31a转向，复原转矩Ts如图4B所示那样基于目标转向角θt进行了偏移。

在该状况中，考虑到如果驾驶员不小心碰触了方向盘31a而产生转向角速度Δθs、或者在自动转向控制中转向角速度Δθs暂时变高，则由于转向角速度Δθs的产生而系数α变为0。

如果使用将第一增益K乘以系数α得到的增益(α×K)，则在如上所述的由于转向角速度Δθs的产生而第一增益K(α×K)变为0的情况下，判定为正在手动操作方向盘31a，可能导致在行驶于弯道的过程中自动转向控制停止。

因此，通过在复原转矩Ts的切换中使用不乘以系数α的第一增益K，由此使得在产生转向角速度Δθs时不判定为正在手动操作方向盘31a，从而避免自动转向控制停止。

反力控制部37具备将复原转矩Ts、摩擦转矩Tf以及粘性转矩Tv相加来计算指令转向转矩Tr＝(Ts+(1-α×K)×Tf+Tv)的加法器55和56。

加法器55计算乘法器54的输出((1-α×K)×Tf)与粘性转矩Tv的和((1-α×K)×Tf+Tv)。加法器56将加法器55的输出与复原转矩Ts的和(Ts+(1-α×K)×Tf+Tv)作为指令转向转矩Tr输出到第一驱动电路13。

(动作)

接着，参照图8对实施方式的转向控制方法的一例进行说明。

在步骤S1中，行驶控制器8决定目标转向角θt，该目标转向角θt用于使本车辆沿着在驾驶辅助控制或者自动驾驶控制的自动转向控制中设定的目标行驶轨道行驶。

在步骤S2中，转向判定部40判定是否正在手动操作方向盘31a。在正在手动操作方向盘31a的情况下(步骤S2＝“是”)，处理进入步骤S3。在没有手动操作方向盘31a的情况下(步骤S2＝“否”)，处理进入步骤S4。

在步骤S3中，转向判定部40将第一增益K设定为“0”。之后，处理进入步骤S5。

在步骤S4中，转向判定部40将第一增益K设定为“1”。之后，处理进入步骤S5。

在步骤S5中，乘法器42、减法器43、轴力计算部44、SAT计算部45、伺服控制部46、乘法器47以及加法器48计算基于自校准转矩的复原转矩Ts。

在正在手动操作方向盘31a的情况下(K＝0)，轴力计算部44基于转向角θs来估计齿条轴力。因此，自校准转矩成为使方向盘31a恢复到中立位置的转向反力转矩。

在没有手动操作方向盘31a的情况下(K＝1)，轴力计算部44使用将转向角θs基于目标转向角θt偏移后的角度(θs-θt)来估计齿条轴力。因此，自校准转矩成为使转向角θs恢复为目标转向角θt的转向反力转矩。

伺服控制部46为了使转向角θs与目标转向角θt一致而对反力致动器12进行伺服控制。乘法器47和加法器48将伺服控制部46的伺服信号同第一增益K之积与自校准转矩的和计算为复原转矩Ts。

因此，没有手动操作方向盘31a的情况下(K＝1)的复原转矩Ts包含伺服控制部46的伺服信号，正在手动操作方向盘31a的情况下(K＝0)的复原转矩Ts不包含伺服控制部46的伺服信号。

在步骤S6中，粘性转矩计算部49基于转向角速度Δθs来计算粘性转矩Tv。另外，摩擦转矩计算部50基于转向角速度Δθs来计算摩擦转矩Tf。

在步骤S7中，系数计算部51计算与转向角速度Δθs相应的系数α。

在步骤S8中，乘法器52和减法器53计算在没有手动操作方向盘31a的情况下对摩擦转矩Tf进行抑制的第二增益(1-α×K)。

在步骤S9中，加法器55和56将复原转矩Ts、摩擦转矩Tf以及粘性转矩Tv相加来计算指令转向转矩Tr＝(Ts+(1-α×K)×Tf+Tv)。

在步骤S10中，第一驱动电路13通过转矩反馈，控制向反力致动器12输出的指令电流，来驱动反力致动器12，该转矩反馈用于使根据反力致动器12的驱动电流估计的实际的转向反力转矩与指令转向转矩Tr一致。

在步骤S11中，转轮控制部36根据方向盘31a的转向角θs和转向角速度Δθs来决定指令转轮角。第二驱动电路15通过角度反馈，控制向转轮致动器14输出的指令电流，来驱动转轮致动器14，该角度反馈用于使由转轮角传感器35检测的实际的转轮角与指令转轮角一致。之后，处理结束。

(实施方式的效果)

(1)本车辆具备方向盘31a与转向轮34FL及34FR之间被机械分离的线控转向式转向机构。反力控制部37设定转向反力，控制对方向盘31a赋予旋转转矩的反力致动器12使得方向盘31a产生转向反力，该转向反力包含用于使方向盘31a的转向角θs恢复为基准角度的复原转矩Ts、与方向盘31a的转向角速度Δθs相应的粘性转矩Tv以及与转向角速度Δθs相应的摩擦转矩Tf。

转轮控制部36根据转向角θs来控制转向轮的转轮角34FL和34FR。转向判定部40判断驾驶员是否正在操作方向盘31a。

在驾驶员没有操作方向盘31a的情况下，行驶控制器8设定本车辆行驶的目标行驶轨道，反力控制部37为了方向盘31a的转向角θs成为用于使本车辆沿着目标行驶轨道行驶的目标转向角，控制反力致动器12，乘法器54对指令转向转矩Tr中包含的摩擦转矩Tf进行抑制。

由此，在自动转向控制中，能够抑制方向盘31a的动作因摩擦转矩Tf而不平滑，能够赋予使得能够进行平滑的转轮的转向反力转矩。

(2)乘法器54通过将第二增益(1-α×K)乘以摩擦转矩Tf，来对摩擦转矩Tf进行抑制。在转向角速度Δθs高于阈值的情况下系数α被设定为“0”，因此在转向角速度Δθs高于阈值的情况下，第二增益(1-α×K)为“1”，不对摩擦转矩Tf进行抑制。

在转向角速度Δθs高的情况下，考虑为正在手动操作方向盘31a，因此能够避免由于对摩擦转矩Tf的抑制而破坏手动的转向感。

(3)系数计算部51将系数α设定为转向角速度Δθs越快则系数α越小。因此，转向角速度Δθs越快，则对摩擦转矩Tf抑制的程度逐渐变小。由此，能够防止对摩擦转矩Tf的抑制突然切换而导致转向感降低被破坏。

(4)在驾驶员握着方向盘而没有对方向盘进行操作的情况下，转向判定部40将第一增益K设定为“0”。因而，不对摩擦转矩Tf进行抑制。由此，在从握着方向盘的状态开始转向时，能够适当地赋予摩擦转矩Tf，能够避免由于对摩擦转矩Tf的抑制而破坏转向感。

此处记载的全部例子和条件术语均是出于帮助读者理解本发明和发明人为了推动技术进步而给出的概念那样的教育目的，应解释为并不限定于具体记载的上述例子和条件、以及本说明书中的表示本发明的优势和劣势所相关的例子的结构。虽然详细地说明了本发明的实施例，但是应理解为在不脱离本发明的精神和范围的情况下能够对其施加各种变更、置换以及修正。

附图标记说明

1：车辆控制装置；2：外部传感器；3：内部传感器；4：定位装置；5：地图数据库；6：通信装置；7：导航系统；8：行驶控制器；9：加速踏板开度致动器；10：制动控制致动器；11：控制器；12：反力致动器；13：第一驱动电路；14：转轮致动器；15：第二驱动电路；16：摄像机；17：测距装置；18：车速传感器；19：转向角传感器；20：处理器；21：存储装置；31：转向部；31a：方向盘；31b：柱轴；31c：电流传感器；32：转轮部；32a：小齿轮轴；32b：转向齿轮；32c：齿条；32d：转向齿条；33：备用离合器；34FR、34FL：左右前轮；35：转轮角传感器；36：转轮控制部；37：反力控制部；40：转向判定部；41：角速度运算部；42、47、52、54：乘法器；43、53：减法器；44：轴力计算部；45：SAT计算部；46：伺服控制部；48、55、56：加法器；49：粘性转矩计算部；50：摩擦转矩计算部；51：系数计算部。

Claims (5)

1.一种转向控制方法，是针对具备方向盘与转向轮之间被机械分离的线控转向式转向机构的车辆的转向控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

设定转向反力，控制对方向盘赋予旋转转矩的致动器使得所述方向盘产生所述转向反力，所述转向反力包含用于使所述方向盘的转向角恢复为基准角度的复原成分、与所述方向盘的转向角速度相应的粘性成分以及与所述转向角速度相应的摩擦成分，

根据所述转向角来控制所述转向轮的转轮角，

判断驾驶员是否正在操作所述方向盘，

在所述驾驶员没有操作所述方向盘的情况下，设定所述车辆行驶的目标行驶轨道，为了所述方向盘的转向角成为用于使所述车辆沿着所述目标行驶轨道行驶的目标转向角，控制所述致动器，对所述转向反力中包含的所述摩擦成分进行抑制。

2.根据权利要求1所述的转向控制方法，其特征在于，

在所述转向角速度高于阈值的情况下，不对所述摩擦成分进行抑制。

3.根据权利要求1或2所述的转向控制方法，其特征在于，

所述转向角速度越快，则使对所述摩擦成分抑制的程度越小。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的转向控制方法，其特征在于，

在所述驾驶员握着所述方向盘而没有对所述方向盘进行操作的情况下，不对所述摩擦成分进行抑制。

5.一种转向控制装置，是针对具备方向盘与转向轮之间被机械分离的线控转向式转向机构的车辆的转向控制装置，其特征在于，具备：

致动器，其对所述方向盘赋予旋转转矩；

驱动电路，其用于驱动所述致动器；以及

控制器，其设定转向反力，向所述驱动电路输出用于使所述方向盘产生所述转向反力的控制信号，所述转向反力包含用于使所述方向盘的转向角恢复为基准角度的复原成分、与所述方向盘的转向角速度相应的粘性成分以及与所述转向角速度相应的摩擦成分，

其中，所述控制器根据所述转向角来控制所述转向轮的转轮角，判断驾驶员是否正在操作所述方向盘，在所述驾驶员没有操作所述方向盘的情况下，为了所述转向角成为用于使所述车辆沿着目标行驶轨道行驶的目标转向角，控制所述致动器，对所述转向反力中包含的所述摩擦成分进行抑制。

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