CN113825692A - 转向控制方法及转向控制装置 - Google Patents

Abstract

在具备方向盘与转向轮之间被机械地分离的线控转向式的转轮机构的车辆的转向控制方法中，检测方向盘的实际转向角(S1)，基于转向轮的目标转轮角计算目标转向角(S2)，根据实际转向角与目标转向角之间的角度偏差，对方向盘施加转向反作用力(S9)，检测驾驶员对方向盘的转向操作(S3)，在检测到驾驶员的转向操作时，与未检测到驾驶员的转向操作时相比，降低与角度偏差对应的转向反作用力(S4、S8)。

Description

转向控制方法及转向控制装置

技术领域

本发明涉及一种转向控制方法及转向控制装置。

背景技术

在专利文献1中记载有如下的转向控制装置：在具备将方向盘与转向轮之间机械地分离的线控转向式的转轮机构的车辆中，计算车道维持用的转向轮的目标转轮角，以与目标转轮角对应的方向盘的转向角成为方向盘的中立位置的方式施加转向反作用力。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2007/137287号公报

但是，如果以与行驶辅助控制的目标转轮角对应的转向角成为中立位置的方式施加转向反作用力，则有时难以兼顾行驶辅助控制和驾驶员的转向操作这两者。

发明内容

本发明的目的在于，在施加使转向轮的转轮角追随目标转轮角的转向反作用力的行驶辅助控制中，使驾驶员的转向操作变得容易。

根据本发明的一方式，提供一种车辆的转向控制方法，该车辆具备将方向盘与转向轮之间机械地分离的线控转向式的转轮机构(转向机构)。在转向控制方法中，检测方向盘的实际转向角，基于转向轮的目标转轮角计算方向盘的目标转向角，根据实际转向角与目标转向角之间的角度偏差对方向盘施加转向反作用力。检测驾驶员对所述方向盘的转向操作，在检测到驾驶员的转向操作时，与未检测到驾驶员的转向操作时相比，降低与角度偏差对应的转向反作用力。

发明效果

根据本发明的一方式，在施加使转向轮的转轮角追随目标转轮角的转向反作用力的行驶辅助控制中，能够确保转向轮的转轮角对目标转轮角的追随性，同时使驾驶员的转向操作变得容易，能够兼顾行驶辅助控制和驾驶员的转向操作这两者。

本发明的目的和优点通过使用请求范围所示的要素及其组合来具体化并实现。上述的一般的记述和以下的详细的记述这两者仅是例示和说明，应理解为不是如请求范围那样限定本发明。

附图说明

图1是实施方式的车辆控制装置的一例的概略结构图。

图2是搭载了车辆控制装置的车辆的转向系统的一例的概略结构图。

图3A是不进行自动转向控制的情况下的第一转向反作用力转矩Tr1的说明图。

图3B是自动转向控制中的第一转向反作用力转矩Tr1的说明图。

图3C是第二转向反作用力转矩Tr2的说明图。

图3D是指令转向转矩Tr的说明图。

图4是检测到驾驶员的转向操作时的第一转向反作用力转矩Tr1和第二转向反作用力转矩Tr2的说明图。

图5是表示图2的反作用力控制部的结构例的块图。

图6A是自动转向控制接通和断开时的第一控制增益G1的变化的说明图。

图6B是自动转向控制的可靠性低的情况下的第一控制增益G1的第一例的说明图。

图6C是自动转向控制的可靠性低的情况下的第一控制增益G1的第二例的说明图。

图6D是检测到驾驶员的转向操作时的第一控制扭矩G1的变化的说明图。

图7是表示第一转向反作用力转矩计算部的结构例的块图。

图8A是自动转向控制接通或断开时以及当检测到驾驶员的转向操作时的第一控制增益G1的变化的说明图。

图8B是与图8A的第一控制增益G1对应的第二控制增益G2的变化的说明图。

图9A是自动转向控制的可靠性低的情况下的第一控制增益G1的第三例的说明图。

图9B是与图9A的第一控制增益G1对应的第二控制增益G2的变化的说明图。

图10A是在自动转向控制断开之后自动转向控制被接通，自动转向控制的可靠性被判定为低的情况下的第一控制增益G1的变化的说明图；

图10B是与图10A的第一控制增益G1对应的第二控制增益G2的变化的说明图。

图11是表示第二转向反作用力转矩计算部的结构例的块图。

图12是实施方式的转向控制方法的一例的流程图。

图13是第二控制增益G2计算程序的一例的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

(结构)

参见图1。搭载车辆控制装置1的车辆(以下记为“本车辆”)具备将方向盘与转向轮之间机械地分离的线控转向式的转轮机构。车辆控制装置1控制转向轮的转轮角和施加给方向盘的转向反作用力。

另外，车辆控制装置1进行辅助本车辆行驶的行驶辅助控制。行驶辅助控制包括：自动驾驶控制，其基于本车辆周围的行驶环境，驾驶员不参与而自动地驾驶本车辆；以及驾驶辅助控制，其辅助驾驶员驾驶本车辆。

例如，驾驶辅助控制中包括车道维持控制、沿着前行车的行驶轨迹行驶的前行车跟随控制、辅助用于回避障碍物的转向的转向辅助控制等转向辅助控制。

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、加速器开度促动器9、制动器控制促动器10、控制器11、反作用力促动器12、第一驱动电路13、转轮促动器14、第二驱动电路15。在附图中将地图数据库标记为“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检测存在于本车辆周围的物体(例如，其他车辆、行人、车道边界线或车道划分线等白线、设置在道路上或道路周围的信号机、停止线、标识、建筑物、电线杆、路缘石、人行横道等地上物)、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可以是例如立体摄像机。摄像机16可以是单反摄像机，也可以通过单反摄像机以多个视点拍摄同一物体，计算到物体的距离。另外，也可以基于根据单反摄像机的拍摄图像检测出的物体的接地位置，计算到物体的距离。

例如，测距装置17可以是激光测距仪(LRF：Laser Range-Finder)、雷达单元、激光扫描单元。

摄像机16和测距装置17将作为检测出的周围环境的信息的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可以包括例如车速传感器18和转向角传感器19。

车速传感器18检测本车辆的车速V。转向角传感器19检测柱轴旋转角即方向盘的实际转向角θs(方向盘角度)。

内部传感器3例如也可以具备检测在本车辆中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传感器。

内部传感器3将作为检测出的行驶状态的信息的行驶状态信息向导航系统7、行驶控制器8以及控制器11输出。

定位装置4从多个导航卫星接收电波，取得本车辆的当前位置，将取得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例如可以具有GPS(地球定位系统：Global Positioning System)接收机、以及GPS接收机以外的其他全球型定位系统(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或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、设置在道路上或道路周边的信号机、停止线、标识、建筑物、电线杆、路缘石、人行横道等地上物的坐标信息。

道路地图数据还可以包含与道路种类、道路的坡度、车道数、限制速度(法定速度)、道路宽度、合流地点的有无等相关的信息。道路种类例如可以包含一般道路和高速道路。

地图数据库5被导航系统7和行驶控制器8参照。

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是基于公共移动电话网的无线通信、车车间通信、路车间通信或卫星通信。

导航系统7、行驶控制器8和控制器11可以通过通信装置6代替地图数据库5从外部信息处理装置获取道路地图数据，或者从地图数据库5和外部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直至本车辆的驾驶员设定的地图上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输入的各种信息来推定本车辆的当前位置，生成到达目的地的路径，对乘员进行路径引导。导航系统7将该路径信息向行驶控制器8输出。

行驶控制器8进行本车辆的行驶辅助控制。如上所述，在行驶辅助控制中包括驾驶员不参与而自动驾驶本车辆的自动驾驶控制和由驾驶员辅助本车辆的驾驶的驾驶辅助控制。

例如，在自动驾驶控制中，行驶控制器8根据从导航系统7输出的路径信息、由外部传感器2检测出的本车辆周围的物体或车道边界线等周围环境、地图数据库5的道路地图数据、以及由内部传感器3检测出的本车辆的行驶状态，设定行驶的车道上的本车辆应该行驶的目标行驶轨迹。

另外，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检测出的周围环境、地图数据库5的道路地图数据、内部传感器3检测出的本车辆的行驶状态，设定行驶的车道上的本车辆应该行驶的目标行驶轨迹。

行驶控制器8驱动加速器开度促动器9和制动器控制促动器10，控制本车辆的驱动力和制动力，使得本车辆沿着目标行驶轨迹行驶。

加速器开度促动器9控制车辆的加速器开度。制动器控制促动器10控制车辆的制动装置的制动动作。

另外，行驶控制器8在包含自动转向控制的行驶辅助控制中，计算用于使本车辆沿着目标行驶轨迹行驶的转向轮的转轮角(轮胎角度)的目标值即目标转轮角。行驶控制器8计算与目标转轮角对应的方向盘的目标转向角θt。行驶控制器8向控制器11输出目标转向角θt。

控制器11是进行转向轮的转轮控制和方向盘的反作用力控制的电子控制单元(ECU：Electronic Control Unit)。在本说明书中，“反作用力控制”是指通过促动器施加给方向盘的转向转矩的控制。另外，有时将通过该反作用力控制施加给方向盘的转向转矩记为转向反作用力转矩。

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)或MPU(Micro-Processing Unit)。

控制器11可以是与行驶控制器8一体的电子控制单元，也可以是单独的电子控制单元。

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、用作主存储装置的ROM(Read Only Memory)以及RAM(Random Access Memory)等存储器。

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

控制器11根据方向盘的实际转向角θs、车速V、行驶控制器8确定的目标转向角θt，计算向方向盘施加的转向反作用力转矩(向方向盘施加的旋转转矩，以下也称为转向转矩)的指令值即指令转向转矩Tr。另外，如果车速相同，则目标转向角θt与实际转向角θs的偏差越大，控制器11计算出越大的指令转向转矩Tr。另外，指令转向转矩Tr是对方向盘向实际转向角θs与目标转向角θt一致的方向施加的转向转矩。

控制器11向第一驱动电路13输出使反作用力促动器12产生指令转向转矩Tr的控制信号，通过驱动反作用力促动器12，向方向盘施加计算出的转向反作用力转矩。

控制器11根据由转向角传感器19检测出的方向盘的实际转向角θs，计算转向轮的转轮角的指令值即指令转轮角。

控制器11将计算出的指令转轮角输出到第二驱动电路15，驱动转轮促动器14，以使转向轮的实际转轮角成为指令转轮角。

参照图2，说明本车辆的转向系统。车辆包括转向部31、转轮部32、备用离合器33。当备用离合器33处于分离状态时，接受驾驶员的转向输入的转向部31和使作为转向轮的左右前轮34FL、34FR转向的转轮部32被机械地分离。

转向部31包括方向盘31a、柱轴31b、电流传感器31c、反作用力促动器12、第一驱动电路13和转向角传感器19。

转轮部32包括小齿轮轴32a、转向齿轮32b、齿条32c、转向齿条32d，转轮促动器14、第二驱动电路15和转轮角传感器35。

另外，控制器11具备：转轮控制部36，其根据方向盘31a的实际转向角θs，决定指令转轮角；反作用力控制部37，其根据实际转向角θs、车速V、行驶控制器8决定的目标转向角θt，决定指令转向转矩Tr。

转轮控制部36和反作用力控制部37的功能例如可以通过处理器20执行存储在控制器11的存储装置21中的计算机程序来实现。

反作用力促动器12、第一驱动电路13和控制器11形成转向控制装置。

转向部31的方向盘31a通过由反作用力促动器12施加的转向反作用力转矩而旋转，并且接受由驾驶员施加的转向转矩的输入而旋转。

柱轴31b与方向盘31a一体地旋转。

反作用力促动器12可以是例如电动机。反作用力促动器12具有与柱轴31b同轴配置的输出轴。

反作用力促动器12根据从第一驱动电路13输出的指令电流，向柱轴31b输出施加给方向盘31a的旋转转矩。通过施加旋转转矩，使方向盘31a产生转向反作用力转矩。

第一驱动电路13通过转矩反馈来控制向反作用力促动器12输出的指令电流，该转矩反馈使根据电流传感器31c检测出的反作用力促动器12的驱动电流推定出的实际的转向反作用力转矩和从反作用力控制部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检测柱轴31b的旋转角即方向盘31a的实际转向角θs。

另一方面，转轮部32的转向齿轮32b根据小齿轮轴32a的旋转使左右前轮34FL、34FR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。

转轮促动器14可以是例如无刷电动机等电动机。转轮促动器14的输出轴经由减速器与齿条32c连接。

转轮促动器14根据从第二驱动电路15输出的指令电流，向转向齿条32d输出用于使左右前轮34FL、34FR转轮的转轮转矩。

转轮角传感器35检测转轮促动器14的输出轴的旋转角，并基于检测到的旋转角检测左前轮34FL和右前轮34FR的转轮角。

第二驱动电路15通过使由转轮角传感器35检测出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的角度反馈，控制向转轮促动器14的指令电流。

备用离合器33设置在柱轴31b和小齿轮轴32a之间。当备用离合器33处于分离状态时，备用离合器33机械地分离转向部31和转轮部32。当备用离合器33处于接合状态时，备用离合器33机械地连接转向部31和转轮部32。

接着，对由反作用力控制部37决定的指令转向转矩Tr(即转向反作用力转矩)进行说明。

反作用力控制部37计算第一转向反作用力转矩Tr1和第二转向反作用力转矩Tr2，将第一转向反作用力转矩Tr1和第二转向反作用力转矩Tr2合计，计算指令转向转矩Tr＝Tr1+Tr2。

对第一转向反作用力转矩Tr1进行说明。在线控转向式的转轮机构中，方向盘31a与转向轮之间被机械地分离。因此，作用于转向轮的轮胎横向力不会传递到方向盘31a，不会产生使方向盘31a要返回到中立位置(直行时的转向角，转向角0°的位置)的恢复转矩(例如自调节转矩)。

于是，反作用力控制部37计算第一转向反作用力转矩Tr1作为方向盘31a要返回到中立位置的恢复转矩。

例如，反作用力控制部37计算具有图3A所示的特性的第一转向反作用力转矩Tr1。反作用力控制部37例如可以计算基于实际转向角θs和车速V的转向反作用力，作为第一转向反作用力转矩Tr1。

由此，驾驶员能够感觉到与轮胎横向力对应的转向反作用力，因此提高了线控转向式的转轮机构的转向感。

另一方面，在自动转向控制中，反作用力控制部37通过目标转向角θt使实际转向角θs偏移来计算第一转向反作用力转矩Tr1。于是，第一转向反作用力转矩Tr1的特性如图3B所示，计算出与实际转向角θs和目标转向角θt的角度偏差(θt-θs)对应的转向反作用力转矩。

其结果，第一转向反作用力转矩Tr1以目标转向角θt成为方向盘31a的中立位置的方式作用。具体而言，例如，在将从中立位置向右方向的转向角设为正的转向角，实际转向角θs为15°，目标转向角θt为30°的情况下，若从实际转向角θs的15°除以目标转向角θt的30°而使实际转向角θs偏移，则偏移后的实际转向角θs为-15°(向左方向的转向角15°)，对方向盘施加使转向角从-15°的位置返回到中立位置(转向角0°的位置)的转向反作用力转矩，施加与实际转向角θs和目标转向角θt的偏差对应的转向反作用力转矩。因此，在本实施方式中，通过施加与通过目标转向角θt偏移(减去)实际转向角θs后的值对应的转向反作用力转矩，施加与实际转向角θs和目标转向角θt的偏差(θt-θs)对应的转向反作用力转矩，进行控制以使实际转向角θs追随目标转向角θt。

这样，第一转向反作用力转矩Tr1是相对于驾驶员对线控转向式的转轮机构的转向操作，以使方向盘31a向返回中立位置的方向作用的方式产生的恢复转矩，其不仅在自动转向控制中，在不进行自动转向的情况下(例如手动驾驶中)也产生。

因此，第一转向反作用力转矩Tr1的大小设定为不阻碍驾驶员的转向操作的程度的大小(驾驶员能够容易地进行转向操作的程度的大小)。

另一方面，在自动转向控制中，若仅通过第一转向反作用力转矩Tr1使实际转向角θs追随目标转向角θt，则实际转向角θs的追随响应性不足，作为结果是，有时根据实际转向角θs而转轮(转向)的转向轮(左右前轮34FL、34FR)的转轮角的响应性不充分。

于是，反作用力控制部37在自动转向控制中，将提高实际转向角θs的追随响应性的第二转向反作用力转矩Tr2与第一转向反作用力转矩Tr1相加，计算出指令转向转矩Tr＝Tr1+Tr2。

参见图3C。反作用力控制部37计算与实际转向角θs和目标转向角θt之间的角度偏差(θt-θs)对应的反作用力转矩，作为第二转向反作用力转矩Tr2。

参见图3D。指令转向转矩Tr为实线的第一转向反作用力转矩Tr1和虚线的第二转向反作用力转矩Tr2的合计。

为了提高实际转向角θs的追随响应性，反作用力控制部37也可以计算包含角度偏差(θt-θs)的过渡成分的第二转向反作用力转矩Tr2。过渡成分例如是角度偏差(θt-θs)的速度成分(一次微分值)。

但是，当如上所述的第二转向反作用力转矩Tr2被施加到方向盘31a时，对于驾驶员来说成为过大的转向反作用力，从而阻碍驾驶员的转向操作。即，在自动转向控制中，若为了得到实际转向角θs对目标转向角θt的充分的追随响应性而增大转向反作用力转矩，则驾驶员的转向操作被阻碍，另一方面，若为了使驾驶员的转向操作容易而减小转向反作用力转矩，则难以得到实际转向角θs对目标转向角θt的充分的追随响应性。

于是，反作用力控制部37在自动转向控制中，在检测到驾驶员对方向盘31a的转向操作时，与未检测到转向操作时相比，降低指令转向转矩Tr(即与角度偏差对应的转向反作用力)。由此，在自动转向控制中，得到实际转向角θs对目标转向角θt的充分的追随响应性，并且驾驶员的转向操作变得容易。

当检测到驾驶员的转向操作时，反作用力控制部37可以减小第一转向反作用力转矩Tr1和第二转向反作用力转矩Tr2中的一方或两方。

但是，若降低第一转向反作用力转矩Tr1，则成为与手动驾驶时的转向反作用力不同的转向反作用力，因此，有可能给驾驶员带来不适感。

另外，考虑通过降低由目标转向角θt引起的偏移量(即减小实际转向角θs与目标转向角θt的偏差)，来降低使实际转向角θs朝向目标转向角θt的转向反作用力转矩，但本车辆沿着的目标行驶轨迹行驶变得困难。

因此，如图4所示，本实施方式的反作用力控制部37在检测到驾驶员的转向操作时，与未检测到转向操作时相比，仅降低第二转向反作用力转矩Tr2。

进而，即使在检测到转向操作时，也保持未检测到转向操作时的第一转向反作用力转矩Tr1。

以下，对反作用力控制部37进行详细说明。参见图5。反作用力控制部37具备第一转向反作用力转矩计算部40、第二转向反作用力转矩计算部50、加法器60。

第一转向反作用力转矩计算部40基于实际转向角θs、目标转向角θt、车速V、行驶控制器8生成的第一控制增益G1，计算第一转向反作用力转矩Tr1。

第二转向反作用力转矩计算部50基于实际转向角θs、目标转向角θt和第一控制增益G1来计算第二转向反作用力转矩Tr2。

加法器60将第一转向反作用力转矩Tr1和第二转向反作用力转矩Tr2相加，计算指令转向转矩Tr，并向第一驱动电路13输出。

第一控制增益G1是控制计算第一转向反作用力转矩Tr1时的基于目标转向角θt的偏移量和第二转向反作用力转矩Tr2的大小的增益。

行驶控制器8根据自动转向控制是接通还是断开、是否检测到驾驶员的转向操作、自动转向控制的可靠性来决定第一控制增益G1的大小。

第一控制增益G1具有从最小值“0”到最大值“1”的范围的值。在自动转向控制断开的情况下，第一控制增益G1为“0”，计算第一转向反作用力转矩Tr1时的实际转向角θs的偏移量和第二转向反作用力转矩Tr2为“0”，行驶控制器8的自动转向控制不起作用。因此，在自动转向控制断开的情况下，实际转向角θs不偏移，根据车辆直行时的转向角(即转向角0°)与实际转向角θs的偏差以及车速V，对方向盘施加由第一转向反作用力转矩计算部40计算出的第一转向反作用力转矩Tr1。

参见图6A。当驾驶员在时刻t11接通自动转向控制时，行驶控制器8从时刻t11到时刻t12使第一控制增益G1从“0”逐渐增加到“1”。

另一方面，当在时刻t13驾驶员或行驶控制器8使自动转向控制断开时，行驶控制器8从时刻t13到时刻t14使第一控制增益G1从“1”逐渐减小到“0”。

参见图6B。行驶控制器8在自动转向控制接通的情况下，计算自动转向控制的可靠性，根据自动转向控制的可靠性决定第一控制增益G1的大小。

行驶控制器8基于例如由外部传感器2检测的本车辆的周围环境、由内部传感器3检测的本车辆的行驶状态、外部传感器2和内部传感器3的健全性、行驶场景、天气、时刻等，计算自动转向控制的可靠性。

例如，在时刻t21，即使驾驶员接通自动转向控制，自动转向控制的可靠性低于规定的允许值的情况下，在时刻t22，行驶控制器8输出小于最大值“1”且与自动转向控制的可靠性的高低对应的第一控制增益G1。

参见图6C。例如，在时刻t31即使驾驶员接通自动转向控制，在自动转向控制的可靠性低于规定的允许值的情况下，行驶控制器8也可以中止自动转向控制，在时刻t32使第一控制增益G1减少，在时刻t33返回最小值“0”。

参见图6D。行驶控制器8在自动转向控制接通的情况下，检测驾驶员对方向盘31a的转向操作(即，检测驾驶员是否正在对方向盘31a进行转向)，在检测到转向操作的情况下，将第一控制增益G1降低到比最大值“1”小的值“α”。

行驶控制器8例如基于反作用力促动器12的输出转矩计算驾驶员的转向转矩，检测驾驶员的转向操作。即，能够基于方向盘的转向角相对于反作用力促动器12的输出转矩的变化来检测驾驶员的转向操作。另外，由驾驶员进行的转向操作的检测不限于此，例如也可以设置直接检测由驾驶员输入到方向盘的转向转矩的转矩传感器，根据转矩传感器的检测值检测由驾驶员进行的转向操作，由驾驶员进行的转向操作的检测可以适当应用公知的方法。

现在，在从没有检测出驾驶员的转向操作的状态变化为检测出驾驶员的转向操作的状态的情况下，假设在时刻t41行驶控制器8检测出驾驶员的转向操作的情况。

行驶控制器8从时刻t41到时刻t42使第一控制增益G1从“1”逐渐减小到“α”。

参见图7。第一转向反作用力转矩计算部40计算：增益设定部41、乘法器42、比率限制器43、减法器44以及线控转向(SBW)反作用力计算部45。

增益设定部41根据第一控制增益G1设定第二控制增益G2。第二控制增益G2是控制基于目标转向角θt的实际转向角θs的偏移量的增益，通过乘法器42与目标转向角θt相乘。

第二控制增益G2和目标转向角θt的乘积(G2×θt)在变化速度被比率限制器43限制之后被输入到减法器44。

减法器44根据乘以第二控制增益G2的目标转向角θt(G2×θt)使实际转向角θs偏移。

线控转向反作用力计算部45计算基于偏移的实际转向角θs和车速V的转向反作用力，作为第一转向反作用力转矩Tr1。

第二控制增益G2具有从最小值“0”到最大值“1”的范围的值。当第二控制增益G2为“0”时，计算第一转向反作用力转矩Tr1时的实际转向角θs的偏移量为“0”。当第二控制增益G2为“1”时，偏移量等于目标转向角θt。

当第一控制增益G1从第一控制增益G1和第二控制增益G2都为“0”的状态开始增加时，增益设定部41将第二控制增益G2设定为与第一控制增益G1相同的值，使第二控制增益G2与第一控制增益G1一起增加。

参见图8A和图8B。例如，在时刻t51当驾驶员接通自动转向控制，并且第一控制增益G1从第一控制增益G1和第二控制增益G2都为“0”的状态增加时，增益设定部41将第二控制增益G2设定为与第一控制增益G1相同的值，并且使第二控制增益G2与第一控制增益G1一起增加。

之后，当第一控制增益G1和第二控制增益G2变为“1”时，增益设定部41将自动转向标识FLG的值从“0”变更为“1”。

自动转向标识FLG的值“1”表示在第一控制增益G1达到“1”之后第一控制增益G1还未达到“0”的情况。

相反，自动转向标识FLG的值“0”表示在第一控制增益G1达到“0”之后第一控制增益G1尚未达到“1”的情况。

在图8A和图8B的例子中，在时刻t52，第一控制增益G1和第二控制增益G2变为“1”，并且自动转向标识FLG的值从“0”变为“1”。

在自动转向标识FLG的值为“1”的期间，即在第一控制增益G1达到“1”之后第一控制增益G1尚未达到“0”的期间，即使第一控制增益G1小于“1”，增益设定部41也将第二控制增益G2保持为“1”。

在图8A和图8B的例子中，在时刻t53，行驶控制器8检测驾驶员的转向操作，将第一控制增益G1降低为比“1”小的“α”。

即使第一控制增益G1小于“1”，增益设定部41也将第二控制增益G2保持为“1”。

因此，在自动转向中检测出驾驶员的转向操作时，实际转向角θs的偏移量被保持为未检测出驾驶员的转向操作时的值(目标转向角θt)。

当第一控制增益G1达到“0”时，增益设定部41将自动转向标识FLG的值从“1”变更为“0”。在自动转向标识FLG的值为“0”的期间，如果第二控制增益G2大于第一控制增益G1，则增益设定部41使第二控制增益G2逐渐减小，使第二控制增益G2与第一控制增益G1一致。

在图8A和图8B的例子中，在时刻t54当驾驶员或行驶控制器8断开自动转向控制时，第一控制增益G1减小，并且在时刻t55达到“0”。

于是，自动转向标识FLG的值从“1”变为“0”，第二控制增益G2开始减少，在时刻t56到达“0”而与第一控制增益G1相等。由此，在自动转向控制从接通向断开过渡的情况下，实际转向角θs的偏移量降低到“0”。

如上所述，在自动转向控制的可靠性低于规定的允许值的情况下，第一控制增益G1的值小于“1”，即使当自动转向控制接通时，第一控制增益G1也不会从“0”达到“1”。在这种情况下，自动转向标识FLG的值为“0”。因此，在自动转向标识FLG的值为“0”的情况下，自动转向控制的可靠性比允许值低，存在目标转向角θt不正确的可能性。

因此，在这种情况下，第二控制增益G2和对应于自动转向控制的可靠性的第一控制增益G1相等。由此，防止计算第一转向反作用力转矩Tr1时的实际转向角θs的偏移量过度变大。

例如，如图9A和图9B所示，在时刻t61即使驾驶员接通自动转向控制，如果由于自动转向控制的可靠性低而第一控制增益G1未达到“1”，则根据行驶控制器8设定的第一控制增益G1来设定第二控制增益G2。

图10A和图10B表示了在自动转向标识FLG的值从“1”变为“0”之后第二控制增益G2的变化的一例。

当驾驶员或行驶控制器8断开自动转向控制，在时刻t71第一控制增益G1达到“0”时，自动转向标识FLG的值从“1”变为“0”，第二控制增益G2开始减少。在从时刻t71到时刻t72的期间，由于第二控制增益G2比第一控制增益G1大，所以第二控制增益G2继续减少。

之后，自动转向控制接通，第一控制增益G1开始增加，在时刻t72第二控制增益G2与第一控制增益G1相等，之后，直到第一控制增益G1达到“1”为止，第二控制增益G2与第一控制增益G1相等。

参见图11。第二转向反作用力转矩计算部50具备：比率限制器51、减法器52、偏差角限制器53、伺服控制部54、乘法器55。

目标转向角θt在变化速度被比率限制器51限制后被输入到减法器52。减法器52计算目标转向角θt与实际转向角θs的角度偏差(θt-θs)。偏差角限制器53限制角度偏差(θt-θs)的上下限值。

伺服控制部54通过基于角度偏差(θt-θs)的伺服控制，计算使实际转向角θs追随目标转向角θt的转矩Tr2*。

伺服控制部54也可以计算包含角度偏差(θt-θs)的过渡成分的旋转转矩Tr2*。由此，能够提高实际转向角θs的追随响应性。例如，伺服控制部54也可以通过PD伺服控制(比例微分伺服控制)计算旋转转矩Tr2*。即，旋转转矩Tr2*也可以包含角度偏差(θt-θs)的比例成分和微分成分。

乘法器55计算旋转转矩Tr2*乘以第一控制增益G1的乘积(G1×Tr2*)，作为第二转向反作用力转矩Tr2。

因此，当在自动转向控制从接通向断开过渡的情况下，第一控制增益G1降低到“0”时，第二转向反作用力转矩Tr2根据第一控制增益G1降低到“0”。

另外，在检测到驾驶员的转向操作时当第一控制增益G1降低到“α”，则第二转向反作用力转矩Tr2比根据第一控制增益G1未检测到转向操作时降低。

(动作)

接着，参照图12说明实施方式的转向控制方法的一例。

在步骤S1中，转向角传感器19检测方向盘31a的实际转向角θs。

在步骤S2中，行驶控制器8计算用于使本车辆沿着目标行驶轨迹行驶的目标转向角θt。

在步骤S3中，行驶控制器8检测驾驶员的转向操作。

在步骤S4中，行驶控制器8计算第一控制增益G1。

如上所述，当检测到驾驶员的转向操作时的第一控制增益G1被设定为比没有检测到转向操作时的值“1”的值“α”。此外，当自动转向控制从接通向断开的情况下，第一控制增益G1从“1”向“0”减小。

在步骤S5中，第一转向反作用力转矩计算部40的增益设定部41基于第一控制增益G1计算第二控制增益G2。第二控制增益G2计算程序参照图13在后面叙述。

如上所述，在检测到驾驶员的转向操作时的第二控制增益G2被保持为未检测到转向操作时的值“1”。此外，当自动转向控制从接通向断开的情况下，第二控制增益G2从“1”向“0”减小。

在步骤S6中，乘法器42和减法器44通过第二控制增益G2与目标转向角θt的乘积(G2×θt)使实际转向角θs偏移。

在步骤S7中，线控转向反作用力计算部45根据偏移后的实际转向角θs和车速V来计算第一转向反作用力转矩Tr1。

在步骤S8中，伺服控制部54通过伺服控制计算出使角度偏差(θt-θs)减小的旋转转矩Tr2*。乘法器55计算旋转转矩Tr2*与第一控制增益G1的乘积(G1×Tr2*)作为第二转向反作用力转矩Tr2。

在步骤S9中，第一驱动电路13以指令转向转矩Tr＝Tr1+Tr2驱动反作用力促动器12。

在步骤S10中，控制器11判定本车辆的点火开关(IGN)是否断开。在点火开关未断开的情况下(步骤S10：N)，处理返回到步骤S1。在点火开关断开的情况下(步骤S10：Y)，处理结束。

接着，参照图13说明基于增益设定部41的第二控制增益G2计算程序。

在步骤S20中，增益设定部41判定第一控制增益G1是否为“0”。在第一控制增益G1为“0”的情况下(步骤S20：Y)，处理进入步骤S21。在第一控制增益G1不是“0”的情况下(步骤S20：N)，处理进入步骤S25。

在步骤S21中，增益设定部41判定当前的自动转向标识FLG的值是否为“1”。在自动转向标识FLG的值为“1”的情况下(步骤S21：Y)，意味着第一控制增益G1从不是“0”的状态变化为“0”。在这种情况下，处理进入步骤S24。在自动转向标识FLG的值不是“1”的情况下(步骤S21：N)，处理进入步骤S22。

在步骤S22中，增益设定部41判断上次的第二控制增益G2是否为“0”。在第二控制增益G2为“0”的情况下(步骤S22：在Y)时，不变更第二控制增益G2而结束第二控制增益G2计算程序。在第二控制增益G2不是“0”的情况下(步骤S22：N)，处理进入步骤S23。

在步骤S23中，增益设定部41降低第二控制增益G2。之后，结束第二控制增益G2计算程序。

在步骤S24中，增益设定部41将自动转向标识FLG的值设定为“0”。之后，处理进入步骤S23，将第二控制增益G2设定为从上次值“1”降低后的值。之后，结束第二控制增益G2计算程序。

在第一控制增益G1不为“0”的情况下(步骤S20：N)，在步骤S25中，增益设定部41判断第一控制增益G1是否为“1”。在第一控制增益G1为“1”的情况下(步骤S25：Y)，处理进入步骤S26。在第一控制增益G1不是“1”的情况下(步骤S25：N)，处理进入步骤S29。

在步骤S26中，增益设定部41判定当前的自动转向标识FLG的值是否为“0”。在自动转向标识FLG的值为“0”的情况下(步骤S26：Y)，意味着第一控制增益G1从不是“1”的状态变化为“1”。在这种情况下，处理进入步骤S27。在步骤S27中，增益设定部41将第二控制增益G2的值设定为“1”。

在步骤S28中，增益设定部41将自动转向标识FLG的值设定为“1”。之后，结束第二控制增益G2计算程序。

另一方面，在步骤S26中自动转向标识FLG的值不是“0”的情况下(步骤S26：在N)时，不从上次值“1”变更第二控制增益G2而结束第二控制增益G2计算程序。

在步骤S29中，增益设定部41判定当前的自动转向标识FLG的值是否为“1”。在自动转向标识FLG的值为“1”的情况下(步骤S29：Y)，意味着第一控制增益G1成为“1”之后还未达到“0”。在这种情况下，处理进入步骤S30。在自动转向标识FLG的值不是“1”的情况下(步骤S29：N)，处理进入步骤S31。

在步骤S30中，增益设定部41将第二控制增益G2保持为“1”。之后，结束第二控制增益G2计算程序。

在步骤S31中，增益设定部41判定第二控制增益G2是否比第一控制增益G1大。在第二控制增益G2比第一控制增益G1大的情况下(步骤S31：Y)处理进入步骤S23。在第二控制增益G2不比第一控制增益G1大的情况下(步骤S31：N)，处理进入步骤S32。

在步骤S32中，增益设定部41将第二控制增益G2设定为与第一控制增益G1相同的值“1”。之后，结束第二控制增益G2计算程序。

(实施方式的效果)

(1)本车辆具备将方向盘31a和转向轮之间机械地分离的线控转向式的转轮机构。转向角传感器19检测方向盘的实际转向角θs。行驶控制器8基于转向轮的目标转轮角计算所述方向盘的目标转向角。反作用力控制部47、第一驱动电路13以及反作用力促动器12根据实际转向角θs与目标转向角θt之间的角度偏差(θt-θs)对方向盘施加转向反作用力。行驶控制器8检测驾驶员对方向盘31a的转向操作。反作用力控制部47在检测出驾驶员的转向操作时，与未检测出驾驶员的转向操作时相比，降低与角度偏差对应的转向反作用力。

由此，在没有检测出驾驶员的转向操作的情况下，对方向盘31a施加比较大的转向反作用力，提高自动转向控制中的实际转向角θ相对于目标转向角θt的追随响应性，并且在检测出驾驶员的转向操作的情况下，以不阻碍转向操作的方式降低转向反作用力，能够容易地进行驾驶员的转向操作。

(2)反作用力控制部47、第一驱动电路13以及反作用力促动器12将与角度偏差(θt-θs)对应的第一转向反作用力Tr1和包含角度偏差(θt-θs)的过渡成分的第二转向反作用力Tr2相加，生成对方向盘31a施加的转向反作用力。反作用力控制部47在检测到驾驶员的转向操作时，与未检测到驾驶员的转向操作时相比，仅降低第二转向反作用力Tr2。

由此，通过施加包含角度偏差(θt-θs)的过渡成分的第二转向反作用力Tr2，能够提高自动转向控制中的实际转向角θs的追随响应性，并且在检测出驾驶员的转向操作的情况下，通过降低第二转向反作用力Tr2，能够容易地进行驾驶员的转向操作。

(3)反作用力控制部47在从没有检测到驾驶员的转向操作的状态变化到检测到驾驶员的转向操作的状态的情况下，根据从检测到驾驶员的转向操作的时刻起的经过时间，使第二转向反作用力Tr2逐渐减小。

由此，能够避免由第二转向反作用力Tr2的急剧变化引起的转向感的降低。

(4)第一转向反作用力转矩计算部40根据目标转向角θt使实际转向角θs偏移，并根据偏移后的实际转向角θs来计算第一转向反作用力Tr1，由此，计算与实际转向角θs与目标转向角θt之间的角度偏差(θt-θs)对应的第一转向反作用力Tr1。第一转向反作用力转矩计算部40和第二转向反作用力转矩计算部50在自动转向控制从接通向断开过渡的情况下，降低实际转向角θs的偏移量和第二转向反作用力Tr2。第一转向反作用力转矩计算部40和第二转向反作用力转矩计算部50在自动转向中检测到驾驶员的转向操作时，降低第二转向反作用力Tr2，并且将偏移量保持为未检测到驾驶员的转向操作时的值。

由此，在检测出驾驶员的转向操作时，能够维持使方向盘31a的中立位置(转向反作用力转矩为0的位置)成为目标转向角θt的转向反作用力，并且能够容易地进行驾驶员的转向操作。

(5)第一转向反作用力转矩计算部40计算与基于偏移的实际转向角θs和车辆的车速V的轮胎横向力对应的转向反作用力，并作为第一转向反作用力Tr1。第二转向反作用力转矩计算部50通过角度偏差(θt-θs)的比例微分控制来计算第二转向反作用力。

由此，驾驶员能够感觉到与轮胎横向力对应的转向反作用力，因此，能够提高线控转向式的转轮机构的转向感，并且能够在自动转向控制中提高实际转向角θs相对于目标转向角θt的追随响应性。

在此记载的全部的例子及条件的用语以教育目的意图，从而有助于读者理解为了本发明和技术的进展而由发明人给予的概念。并应理解为，并不限定于与具体记载的上述例子和条件以及表示本发明的优越性和劣等性相关的本说明书中的例子的构成。虽然对本发明的实施例进行了详细说明，但应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行各种变更、替换和修改。

符号说明

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：加速器开度促动器、10：制动器控制促动器、11：控制器、12：反作用力促动器、13：第一驱动电路、14：转轮促动器、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、34FL：左前轮、34FR：右前轮、35：转轮角传感器、36：转轮控制部、37：反作用力控制部、40：第一转向反作用力转矩计算部、41：增益设定部、42：乘法器、43：比率限制器、44：减法器、45：线控转向反作用力计算部、47：反作用力控制部、50：第二转向反作用力转矩计算部、51：比率限制器、52：减法器、53：偏差角限制器、54：伺服控制部、55：乘法器、60：加法器。

Claims (6)

1.一种车辆的转向控制方法，该车辆具备方向盘与转向轮之间被机械地分离的线控转向式的转轮机构，该转向控制方法的特征在于，

检测所述方向盘的实际转向角，

基于所述转向轮的目标转轮角计算所述方向盘的目标转向角，

根据所述实际转向角与所述目标转向角之间的角度偏差对所述方向盘施加转向反作用力，

检测驾驶员对所述方向盘的转向操作，

在检测到所述驾驶员的转向操作时，与未检测到所述驾驶员的转向操作时相比，降低与所述角度偏差对应的转向反作用力。

2.如权利要求1所述的转向控制方法，其特征在于，

将与所述角度偏差对应的第一转向反作用力和包含所述角度偏差的过渡成分的第二转向反作用力相加，生成对所述方向盘施加的转向反作用力，

在检测到所述驾驶员的转向操作时，与未检测到所述驾驶员的转向操作时相比，仅降低所述第二转向反作用力。

3.如权利要求2所述的转向控制方法，其特征在于，

在从未检测到所述驾驶员的转向操作的状态变化到检测到所述驾驶员的转向操作的状态的情况下，根据从检测到所述驾驶员的转向操作的时刻起的经过时间，逐渐减小所述第二转向反作用力。

4.如权利要求2或3所述的转向控制方法，其特征在于，

根据所述目标转向角使所述实际转向角偏移，并根据偏移后的所述实际转向角的值来计算所述第一转向反作用力，

在自动转向控制中检测到所述驾驶员的转向操作时，降低所述第二转向反作用力，并且将所述偏移量保持为未检测到所述驾驶员的转向操作时的值。

5.如权利要求4所述的转向控制方法，其特征在于，

计算与基于所述偏移的实际转向角和所述车辆的车速的轮胎横向力对应的转向反作用力，作为所述第一转向反作用力，

通过所述角度偏差的比例微分控制，计算所述第二转向反作用力。

6.一种车辆的转向控制装置，该车辆具备方向盘与转向轮之间被机械地分离的线控转向式的转轮机构，该转向控制装置的特征在于，具备：

反作用力促动器，其对所述方向盘施加转向反作用力；

驱动电路，其驱动所述反作用力促动器；

控制器，其检测所述方向盘的实际转向角，基于所述转向轮的目标转轮角计算目标转向角，向所述驱动电路输出使所述反作用力促动器产生转向反作用力的控制信号，该转向反作用力与所述实际转向角和所述目标转向角之间的角度偏差对应，

所述控制器在检测到驾驶员对所述方向盘的转向操作时，与未检测到所述驾驶员的转向操作时相比，降低与所述角度偏差对应的转向反作用力。

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