CN113173204B - 车辆控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车辆控制系统，提高乘车动作或下车动作时的方向盘的使用便利性。电动动力转向装置产生辅助由方向盘的旋转引起的车轮的转向的辅助转矩。在通常模式下，控制装置以根据方向盘的旋转而产生辅助转矩的方式控制电动动力转向装置。控制装置还判定在车辆的点火开关开启的状态下驾驶员座位的乘员是否正在进行乘车动作或下车动作。在进行乘车动作或下车动作期间，控制装置以与通常模式不同的暂时模式控制电动动力转向装置。在暂时模式下，控制装置以与通常模式的情况相比抑制方向盘的旋转的方式改变电动动力转向装置的控制方法。

Description

车辆控制系统
技术领域
本发明涉及对车辆进行控制的车辆控制系统。特别是本发明涉及具备电动动力转向装置的车辆控制系统。
背景技术
专利文献1公开了即使将车辆停在狭窄的停车空间时，驾驶员也能够向该车辆乘车或从该车辆下车的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2007/122704号
发明内容
发明所要解决的课题
有时车辆的乘员(典型地，是驾驶员)以转向操作以外的目的使用方向盘。例如，在向车辆乘车时或从车辆下车时，驾驶员座位的乘员有时一边将方向盘用作支撑件一边移动。此时，如果方向盘容易旋转，则无法充分地利用方向盘。即，乘车动作或下车动作时的方向盘的使用便利性差。
本发明的一个目的在于提供一种能够提高乘车动作或下车动作时的方向盘的使用便利性的技术。
用于解决课题的技术方案
第一观点提供对车辆进行控制的车辆控制系统。
车辆控制系统具备：
电动动力转向装置，产生辅助转矩，该辅助转矩辅助由方向盘的旋转引起的车轮的转向；
控制装置，在通常模式下，以根据方向盘的旋转而产生辅助转矩的方式控制电动动力转向装置；及
状态传感器，检测车辆的行驶状态及车辆的驾驶员座位的乘员的状态。
控制装置还进行如下操作：
基于状态传感器的检测结果，判定在车辆的点火开关开启的状态下驾驶员座位的乘员是否正在进行乘车动作或下车动作；
在进行乘车动作或下车动作期间，以与通常模式不同的暂时模式控制电动动力转向装置；
在暂时模式下，以与通常模式的情况相比抑制方向盘的旋转的方式改变电动动力转向装置的控制方法。
第二观点以第一观点为基础，还具有如下的特征。
在暂时模式下，控制装置暂时停止电动动力转向装置的控制。
第三观点以第一观点为基础，还具有如下的特征。
辅助转矩包含基本辅助分量，该基本辅助分量依赖于包含方向盘旋转时的转向转矩的输入参数。
在输入参数相同的状况下进行比较时，控制装置使暂时模式下的基本辅助分量小于通常模式下的基本辅助分量。
第四观点以第一观点为基础，还具有如下的特征。
辅助转矩包含抑制方向盘的旋转速度的阻尼分量。
阻尼分量随着方向盘的旋转速度的变高而变大。
在旋转速度相同的状况下进行比较时，控制装置使暂时模式下的阻尼分量大于通常模式下的阻尼分量。
第五观点以第一观点为基础，还具有如下的特征。
电动动力转向装置包括产生辅助转矩的电动马达。
在暂时模式下，控制装置以保持电动马达的旋转位置或电角度的方式控制电动马达。
第六观点以第一至第五观点中的任一观点为基础，还具有如下的特征。
控制装置还执行自动地控制车辆的行驶的自动驾驶控制。
在自动驾驶控制中，控制装置进行如下操作：
生成目标轨迹；
计算车辆追随目标轨迹所需的目标转向角；及
通过控制电动动力转向装置，以使车轮的实际转向角追随目标转向角的方式控制车轮的转向。
发明效果
根据第一观点，在由驾驶员座位的乘员进行乘车动作或下车动作期间，车辆控制系统以与通常模式不同的暂时模式控制电动动力转向装置。在暂时模式下，车辆控制系统以与通常模式的情况相比抑制方向盘的旋转的方式改变电动动力转向装置的控制方法。由于抑制方向盘的旋转，因此驾驶员座位的乘员容易一边将方向盘用作支撑件一边进行乘车动作或下车动作。即，乘车动作或下车动作时的方向盘的使用便利性提高。
根据第二～第五观点，能得到与第一观点相同的效果。
根据第六观点，在乘车动作或下车动作时，能抑制车轮的实际转向角从目标转向角的偏离。其结果是，在自动驾驶控制再次开始时，能抑制目标轨迹无法生成这样的情况。而且，在自动驾驶控制再次开始时，用于使车轮的实际转向角返回目标转向角的时间缩短，能够没有延迟地开始自动驾驶控制。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的车辆及车辆控制系统的构成例的框图。
图2是用于说明本发明的实施方式的辅助控制的框图。
图3是表示本发明的实施方式的车辆控制系统的处理的流程图。
图4是表示图3中的步骤S100的流程图。
图5是表示具备本发明的实施方式的自动驾驶功能的车辆控制系统的构成例的框图。
标号说明
1 车辆
2 车轮
3 方向盘(手柄)
10 车辆控制系统
20 转向传感器
21 转向角传感器
22 转向转矩传感器
30 行驶状态传感器
31 车速传感器
40 驾驶员状态传感器
41 车门开闭传感器
42 安全带传感器
50 驾驶环境取得装置
60 电动动力转向装置(EPS装置)
61 电动马达
70 驱动装置
80 制动装置
100 控制装置
101 处理器
102 存储器
110 基本辅助控制量计算部
120 阻尼控制量计算部
130 补偿控制量计算部
200 驾驶环境信息
δa 辅助控制量
θs 转向角
Ta 辅助转矩
Ts 转向转矩
V 车速
具体实施方式
参照附图，说明本发明的实施方式。
1.车辆控制系统的构成例
图1是表示本实施方式的车辆1及车辆控制系统10的构成例的框图。车辆控制系统10搭载于车辆1，对车辆1进行控制。
车辆1具备车轮2、方向盘(手柄)3、转向轴4及转向机构5。方向盘3是车辆1的驾驶员为了进行转向操作而使用的操作构件。转向轴4的一端连结于方向盘3，其另一端连结于转向机构5。转向机构5按照方向盘3的旋转操作使车轮2转向。具体而言，转向机构5包括与转向轴4连结的小齿轮、与小齿轮啮合的齿条杆、将齿条杆与车轮2之间连结的拉杆。方向盘3的旋转经由转向轴4向小齿轮传递。小齿轮的旋转运动被转换成齿条杆的直线运动，由此，车轮2的转向角发生变化。
车辆控制系统10具备转向传感器20、行驶状态传感器30、驾驶员状态传感器40、电动动力转向(EPS：Electric Power Steering)装置60、及控制装置100。
转向传感器20检测车辆1的驾驶员进行的转向操作(方向盘3的操作)。转向传感器20包括转向角传感器21及转向转矩传感器22。
转向角传感器21检测方向盘3的转向角θs。转向角传感器21将转向角θs的信息向控制装置100输出。
转向转矩传感器22检测在方向盘3旋转时施加到转向轴4的转向转矩Ts。转向转矩传感器22将转向转矩Ts的信息向控制装置100输出。
行驶状态传感器30检测车辆1的行驶状态。例如，行驶状态传感器30包括车速传感器31和横摆率传感器32。
车速传感器31检测车辆1的速度即车速V。车速传感器31将车速V的信息向控制装置100输出。
横摆率传感器32检测车辆1的横摆率。横摆率传感器32将横摆率的信息向控制装置100输出。
驾驶员状态传感器40检测车辆1的驾驶员座位的乘员(典型地，是驾驶员)的状态。例如，驾驶员状态传感器40包括车门开闭传感器41和安全带传感器42。
车门开闭传感器41检测驾驶员座位的车门的开闭状态。车门开闭传感器41将该开闭状态的信息向控制装置100输出。
安全带传感器42检测驾驶员座位的安全带的佩戴状态。安全带传感器42将该佩戴状态的信息向控制装置100输出。
电动动力转向装置60是对驾驶员进行的车辆1的转向进行辅助的装置。更详细而言，电动动力转向装置60产生对方向盘3的旋转引起的车轮2的转向进行辅助的辅助转矩Ta。该电动动力转向装置60包括电动马达61，通过电动马达61的工作(旋转)而生成辅助转矩Ta。例如，电动马达61经由转换机构而连结于齿条杆。当电动马达61的转子旋转时，转换机构将其的旋转运动转换成齿条杆的直线运动。这样，产生辅助转矩Ta，对车轮2的转向进行辅助。该电动动力转向装置60(电动马达61)的动作由控制装置100控制。
控制装置100具备处理器101及存储器102。控制装置100也称为ECU(ElectronicControl Unit：电子控制单元)。通过处理器101执行保存于存储器102的控制程序来实现控制装置100的各种处理。例如，控制装置100通过控制电动动力转向装置60来执行对车轮2的转向进行辅助的“辅助控制”。以下，对辅助控制进行说明。
2.辅助控制(通常模式)
图2是用于说明本实施方式的控制装置100的辅助控制的框图。控制装置100计算用于控制电动动力转向装置60的动作的辅助控制量δa。辅助控制量δa例如包括用于驱动电动马达61的目标电流指令值。控制装置100将辅助控制量δa向电动动力转向装置60输出。电动动力转向装置60按照辅助控制量δa来驱动电动马达61，产生辅助转矩Ta。
控制装置100具备基本辅助控制量计算部110、阻尼控制量计算部120及补偿控制量计算部130作为与辅助控制相关联的功能块。上述功能块通过处理器101执行保存于存储器102的控制程序来实现。
基本辅助控制量计算部110计算用于生成辅助转矩Ta的“基本辅助分量”的基本辅助控制量δ1。基本辅助分量依赖于转向转矩Ts、车速V这样的输入参数。例如，随着转向转矩Ts的增大而基本辅助分量增大。基本辅助控制量计算部110基于转向转矩Ts、车速V这样的输入参数，计算基本辅助控制量δ1。例如，基本辅助控制量计算部110参照映射，计算与输入参数相应的基本辅助控制量δ1。
阻尼控制量计算部120计算用于生成辅助转矩Ta的“阻尼分量”的阻尼控制量δ2。阻尼分量向抑制方向盘3的旋转速度(转向速度)dθs/dt的方向发挥作用。随着方向盘3的旋转速度dθs/dt的变高而阻尼分量变大。通过该阻尼分量，抑制转向速度，收敛性提高。阻尼控制量计算部120基于方向盘3的旋转速度dθs/dt，计算阻尼控制量δ2。例如，阻尼控制量计算部120参照映射，计算与旋转速度dθs/dt相应的阻尼控制量δ2。
补偿控制量计算部130计算用于补偿控制的补偿控制量δ3。补偿控制是用于校正辅助力，从而提高转向感的控制。
辅助控制量δa由基本辅助控制量δ1、阻尼控制量δ2、补偿控制量δ3之和来提供(δa＝δ1+δ2+δ3)。即，控制装置100计算基本辅助控制量δ1、阻尼控制量δ2、补偿控制量δ3之和作为辅助控制量δa。然后，控制装置100按照辅助控制量δa来控制电动动力转向装置60。由此，产生与辅助控制量δa相应的辅助转矩Ta，对方向盘3的旋转引起的车轮2的转向进行辅助。
需要说明的是，以下，如上所述进行辅助控制的模式被称为“通常模式”。在驾驶员驾驶车辆1时，控制装置100以通常模式控制电动动力转向装置60。
3.乘车动作或下车动作时的控制(暂时模式)
有时车辆1的驾驶员座位的乘员(典型地，是驾驶员)以转向操作以外的目的使用方向盘3。例如，在向车辆1乘车时或从车辆1下车时，乘员有时一边将方向盘3用作支撑件一边移动。此时，如果方向盘3容易旋转，则无法充分地利用方向盘3。即，乘车动作或下车动作时的方向盘3的使用便利性差。
因此，根据本实施方式，控制装置100在由驾驶员座位的乘员进行乘车动作或下车动作期间，以与上述的通常模式不同的方法来控制电动动力转向装置60。具体而言，控制装置100以与通常模式的情况相比抑制方向盘3的旋转的方式暂时改变电动动力转向装置60的控制方法。以下，这样的控制模式被称为“暂时模式”。
以下，说明暂时模式下的电动动力转向装置60的控制方法的各种例子。需要说明的是，在本实施方式中，考虑车辆1的点火开关开启的状态。
3-1.第一例
在暂时模式下，控制装置100暂时停止电动动力转向装置60的控制。即，控制装置100不计算辅助控制量δa。在该情况下，不通过电动动力转向装置60生成辅助转矩Ta。其结果是，与通常模式的情况相比，方向盘3难以旋转。即，方向盘3的旋转得到抑制。
3-2.第二例
如上所述，辅助转矩Ta的基本辅助分量依赖于包含转向转矩Ts的输入参数。在输入参数相同的状况下进行比较时，控制装置100使暂时模式下的基本辅助分量小于通常模式下的基本辅助分量。例如，在通常模式下，控制装置100(基本辅助控制量计算部110)参照映射，计算与输入参数相应的基本辅助控制量δ1。在暂时模式下，控制装置100还通过对基本辅助控制量δ1乘以校正系数来使基本辅助控制量δ1减少。与通常模式的情况相比，基本辅助分量(辅助转矩Ta)减小，因此方向盘3难以旋转。即，方向盘3的旋转得到抑制。
3-3.第三例
如上所述，辅助转矩Ta的阻尼分量向抑制方向盘3的旋转速度(转向速度)dθs/dt的方向发挥作用。随着方向盘3的旋转速度dθs/dt的变高而阻尼分量变大。在旋转速度dθs/dt相同的状况下进行比较时，控制装置100使暂时模式下的阻尼分量大于通常模式下的阻尼分量。例如，在通常模式下，控制装置100(阻尼控制量计算部120)参照映射，计算与旋转速度dθs/dt相应的阻尼控制量δ2。在暂时模式下，控制装置100还通过对阻尼控制量δ2乘以校正系数来使阻尼控制量δ2增加。与通常模式的情况相比，阻尼分量变大，因此方向盘3的旋转得到抑制。
3-4.第四例
在暂时模式的开始时，控制装置100存储电动动力转向装置60的电动马达61的旋转位置(旋转角)。在暂时模式下，控制装置100以保持电动马达61的旋转位置的方式控制电动马达61。由此，方向盘3难以旋转。即，方向盘3的旋转得到抑制。
3-5.第五例
在暂时模式的开始时，控制装置100将电动动力转向装置60的电动马达61的电角度固定。在暂时模式下，控制装置100以保持电动马达61的电角度的方式控制电动马达61。由此，方向盘3难以旋转。即，方向盘3的旋转得到抑制。
4.处理流程
图3是表示本实施方式的车辆控制系统10的控制装置100进行的处理的流程图。需要说明的是，车辆1的点火开关开启状态。
在步骤S100中，控制装置100判定驾驶员座位的乘员是否正在进行乘车动作或下车动作。在驾驶员座位的乘员正在进行乘车动作或下车动作的情况下(步骤S100；是)，处理进入步骤S200。另一方面，在驾驶员座位的乘员未进行乘车动作及下车动作的情况下(步骤S100；否)，处理进入步骤S300。
在步骤S200中，控制装置100以暂时模式控制电动动力转向装置60。具体而言，控制装置100以与通常模式的情况相比抑制方向盘3的旋转的方式暂时改变电动动力转向装置60的控制方法。暂时模式下的电动动力转向装置60的控制方法的各种例子如上所述。
在步骤S300中，控制装置100以通常模式控制电动动力转向装置60。即，控制装置100以根据方向盘3的旋转而产生辅助转矩Ta的方式控制电动动力转向装置60。
图4是表示步骤S100的流程图。
在步骤S110中，控制装置100基于由车速传感器31检测的车速V，判定车辆1是否停止。在车辆1停止的情况下(步骤S110；是)，处理进入步骤S120。在除此以外的情况下(步骤S110；否)，处理进入步骤S150。
在步骤S120中，控制装置100基于车门开闭传感器41的检测结果，判定驾驶员座位的车门是否打开。在驾驶员座位的车门打开的情况下(步骤S120；是)，处理进入步骤S140。另一方面，在驾驶员座位的车门关闭的情况下(步骤S120；否)，处理进入步骤S130。
在步骤S130中，控制装置100基于安全带传感器42的检测结果，判定驾驶员座位的乘员是否佩戴安全带。在驾驶员座位的乘员佩戴安全带的情况下(步骤S130；是)，处理进入步骤S150。另一方面，在驾驶员座位的乘员未佩戴安全带的情况下(步骤S130；否)，处理进入步骤S140。
在步骤S140中，控制装置100判定为驾驶员座位的乘员处于乘车动作中或者下车动作中。
在步骤S150中，控制装置100判定为驾驶员座位的乘员既未进行乘车动作也未进行下车动作。
5.效果
如以上说明的那样，根据本实施方式，控制装置100判定驾驶员座位的乘员是否正在进行乘车动作或下车动作。在由驾驶员座位的乘员进行乘车动作或下车动作期间，控制装置100以与通常模式不同的暂时模式控制电动动力转向装置60。在暂时模式下，控制装置100以与通常模式的情况相比抑制方向盘3的旋转的方式改变电动动力转向装置60的控制方法。由于方向盘3的旋转得到抑制，因此驾驶员座位的乘员容易一边将方向盘3用作支撑件一边进行乘车动作或下车动作。即，乘车动作或下车动作时的方向盘3的使用便利性提高。
6.自动驾驶控制
本实施方式的车辆控制系统10可以执行自动地控制车辆1的行驶的自动驾驶控制。在该情况下，车辆1为自动驾驶车辆。
图5是表示具备自动驾驶功能的车辆控制系统10的构成例的框图。车辆控制系统10具备转向传感器20、行驶状态传感器30、驾驶员状态传感器40、驾驶环境取得装置50、电动动力转向装置60、驱动装置70、制动装置80及控制装置100。
驾驶环境取得装置50取得表示车辆1的驾驶环境的驾驶环境信息200。例如，驾驶环境信息200包括地图信息、车辆位置信息、周边环境信息、车辆状态信息等。地图信息表示导航地图、车道配置、道路形状等。地图信息从保存于规定的存储装置的地图数据库取得。车辆位置信息是表示车辆1的位置及方位的信息。车辆位置信息通过使用例如GPS(GlobalPositioning System：全球定位系统)传感器来取得。周边环境信息是表示车辆1的周围的状况的信息。周边环境信息通过使用以照相机、雷达、激光雷达(LIDAR：Laser ImagingDetection and Ranging：激光成像探测和测距)等例示的识别传感器来取得。车辆状态信息表示车辆1的状态。作为车辆1的状态，可例示车速V、横摆率、横向加速度、转向角等。
驱动装置70是产生驱动力的动力源。作为驱动装置70，可例示电动机、发动机。制动装置80产生制动力。驱动装置70及制动装置80的动作由控制装置100控制。
控制装置100进行车辆行驶控制。车辆行驶控制包括对车辆1的转向(即，车轮2的转向)进行控制的转向控制、对车辆1的加速进行控制的加速控制、及对车辆1的减速进行控制的减速控制。控制装置100通过控制电动动力转向装置60来进行转向控制。控制装置100通过控制驱动装置70进行加速控制。控制装置100通过控制制动装置80而进行减速控制。
在自动驾驶控制中，控制装置100与驾驶员进行的驾驶操作无关地执行车辆行驶控制。
例如，控制装置100基于驾驶环境信息200，生成目标轨迹。例如，目标轨迹是通过车道的中央的线。控制装置100能够基于地图信息和车辆位置信息来计算目标轨迹。或者，控制装置100能够基于周边状况信息(白线的信息)来计算目标轨迹。
控制装置100以车辆1追随目标轨迹的方式执行车辆行驶控制。具体而言，控制装置100基于目标轨迹和驾驶环境信息200来计算车辆1与目标轨迹之间的第一偏差(横向偏差及横摆角偏差)。例如，控制装置100能够基于目标轨迹和车辆位置信息来计算第一偏差。然后，控制装置100以使第一偏差减少的方式执行车辆行驶控制。
例如，控制装置100计算使第一偏差(横向偏差及横摆角偏差)减少所需的目标横摆率。此外，控制装置100根据目标横摆率与实际横摆率的差分即横摆率偏差来计算目标转向角。实际横摆率由横摆率传感器32检测。横摆率偏差越大，则目标转向角也越大。并且，控制装置100以使车轮2的实际转向角追随目标转向角的方式进行转向控制。车轮2的实际转向角根据电动动力转向装置60的电动马达61的旋转角来计算。例如，控制装置100基于目标转向角与实际转向角之间的第二偏差进行反馈控制。这样，实现自动驾驶控制。
在此，作为自动驾驶控制的适用例，可考虑利用了车辆1(自动驾驶车辆)的调配车辆服务。例如，控制装置100执行自动驾驶控制，使车辆1行驶至由用户指定的乘车位置。当车辆1到达乘车位置时，用户手动地打开车门，或者控制装置100自动地打开车门。用户进入车辆1。当用户的乘车动作完成时，控制装置100再次开始自动驾驶控制，使车辆1朝向由用户指定的目的地行驶。
用户(即乘员)存在一边将方向盘3用作支撑件一边进行乘车动作的可能性。此时，当方向盘3旋转时，车轮2的实际转向角从目标转向角偏离。在该情况下，在自动驾驶控制再次开始时，可能无法生成目标轨迹。或者在自动驾驶控制再次开始时，控制装置100为了使车轮2的实际转向角返回目标转向角而需要使车轮2转向。
根据本实施方式，控制装置100以暂时模式控制电动动力转向装置60，抑制方向盘3的旋转。因此，车轮2的实际转向角从目标转向角的偏离得到抑制。其结果是，在自动驾驶控制再次开始时，能够抑制无法生成目标轨迹这样的情况。而且，在自动驾驶控制再次开始时，用于使车轮2的实际转向角返回目标转向角的时间缩短，能够没有延迟地开始自动驾驶控制。下车动作的情况也同样。

Claims (6)

1.一种车辆控制系统，对车辆进行控制，其中，
所述车辆控制系统具备：
电动动力转向装置，产生辅助转矩，该辅助转矩辅助由方向盘的旋转引起的车轮的转向；
控制装置，在通常模式下，以根据所述方向盘的所述旋转而产生所述辅助转矩的方式控制所述电动动力转向装置；及
状态传感器，检测所述车辆的行驶状态及所述车辆的驾驶员座位的乘员的状态，
所述控制装置还进行如下操作：
基于所述状态传感器的检测结果，判定在所述车辆的点火开关开启的状态下所述驾驶员座位的所述乘员是否正在进行乘车动作或下车动作；
在进行所述乘车动作或所述下车动作期间，以与所述通常模式不同的暂时模式控制所述电动动力转向装置；及
在所述暂时模式下，以与所述通常模式的情况相比抑制所述方向盘的所述旋转的方式改变所述电动动力转向装置的控制方法。
2.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其中，
在所述暂时模式下，所述控制装置暂时停止所述电动动力转向装置的控制。
3.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其中，
所述辅助转矩包含基本辅助分量，该基本辅助分量依赖于包含所述方向盘旋转时的转向转矩的输入参数，
在所述输入参数相同的状况下进行比较时，所述控制装置使所述暂时模式下的所述基本辅助分量小于所述通常模式下的所述基本辅助分量。
4.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其中，
所述辅助转矩包含抑制所述方向盘的旋转速度的阻尼分量，
所述阻尼分量随着所述方向盘的所述旋转速度变高而变大，
在所述旋转速度相同的状况下进行比较时，所述控制装置使所述暂时模式下的所述阻尼分量大于所述通常模式下的所述阻尼分量。
5.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其中，
所述电动动力转向装置包括产生所述辅助转矩的电动马达，
在所述暂时模式下，所述控制装置以保持所述电动马达的旋转位置或电角度的方式控制所述电动马达。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的车辆控制系统，其中，
所述控制装置还执行自动地控制所述车辆的行驶的自动驾驶控制，
在所述自动驾驶控制中，所述控制装置进行如下操作：
生成目标轨迹；
计算所述车辆追随所述目标轨迹所需的目标转向角；及
通过控制所述电动动力转向装置，以使所述车轮的实际转向角追随所述目标转向角的方式控制所述车轮的所述转向。
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