JP5544422B2 - 運転中の車両のドライバーを補助するための方法及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、現在の運転シナリオに基づいて望ましくない状況を回避するために、運転中の車両のドライバーを補助するための方法及びシステムに関する。

望ましくない状況とは、例えば、車両の所望の今後の経路からの逸脱を意味する。つまり、本発明は、運転中の車両のいわゆる車線維持に適用できる。意図しない車線逸脱を表わす現在の運転シナリオは、通行車線（又は路肩）に対して車両の位置、方向及び／又は方向付けに基づいて決定できる。更に、車両前方の車線の行路を監視するために構成される公知のシステムがあり、例えば、視覚システムを用いて車線標識を監視することによるものがある。車線維持サポートシステムは、好ましくは、操舵装置に対する案内力の供給が、すべての入力データ（例えば、車両前方の車線の行路、走行中の他の車両、及び車両の予測される運転挙動）の分析後に適切であるとみなされる状況においてのみ、案内力を供給するように構成される。

操舵装置に及ぼされる案内力は、ドライバーが操舵装置に付与する力に逆らう場合には、抵抗的であり、ドライバーが操舵装置に付与する力と同じ方向に作用する場合には補助的である。従って、例えば、車輪などに働く例えば摩擦力の作用を低減するが、これは、操舵装置を操作する際、ドライバーにより抵抗として経験される。操舵装置は、車両の場合、一般に、従来のハンドルによって形成される。しかし、本発明は、上記以外の操舵装置、例えば、ジョイスティック、スライディングニップル、又は車両を操舵するためのいずれか他の好適な操舵装置にも適用可能である。例えば、操舵装置がハンドルである場合、案内力は該ハンドルに及ぼされる案内トルクとして付与されることになる。

特許文献１によれば、パワーアシストの操舵システムと車線維持機能を組み合わせることが知られている。操舵アクチュエータは、車両を操舵するために手動で付与されるトルクを低減できるため、ドライバーの負担を軽減できる。更に、パワーアシストの操舵システムでは、操舵システムのトルクサポート及び／又は速度伝達比が速度依存的であると考えられている。より低い速度、例えば、駐車及び非駐車する際の速度では、高いトルクサポートを有する非常に直接的な操舵を用いることができるが、より高速の走行中には、低トルクサポートを有する間接的操舵が望ましいであろう。

多くの国や地域では、操舵装置に付与される許容案内力を制限する法的要件が存在する。公知の方法によれば、ハンドルに付与される案内トルクは、介入中に許容限界まで自動的に制限される。しかし、こうした自動的制限は、所望の範囲まで介入できないため、介入がうまくいかないという結果をもたらしうる。

米国特許第６，６４０，９２３号明細書

本発明の目的の１つは、ドライバーを補助する方法であって、特に、案内力の量について所定の限界がある場合に、運転中、更に改善された安全の状況を形成する上記方法を達成することである。

上記の目的は、請求項１に記載の方法によって達成される。この方法は、
−上記の望ましくない状況を回避するために、車両操舵装置に対する第１案内力が望ましいか否かを予測するステップ、及び
第１案内力が望ましい場合には、
−望ましくない状況を回避するために操舵装置に付与されることになる第１案内力を含む合計案内力を予測するステップ、
−予測された合計案内力と限界値とを比較するステップ、そして、予測合計案内力が限界値を超える場合には、
−望ましくない状況を回避するために操舵装置に予測合計案内力を付与すべきか否かを事前に決定するステップ、によって達成される。

従って、第１案内力を含む合計案内力は、望ましくない状況を回避するための介入中に、操舵装置に付与される。好ましくは、介入はドライバーの操舵操作中に実施される。好ましくは、付与される案内力は補助的なものにすぎない。すなわち、これは、ドライバーが、車両を操舵する完全な権限を依然として有する程度までに限定される。しかし、上記システムは、車両を制御し、車線維持の場合には、本来の車線における安全な位置に車両を戻すように構成されてもよい。

このように、所望の結果を完全にもたらす程度まで介入できるか否かの決定は、事前に、すなわち介入が開始される前に行われる。場合によっては、介入を中断しなければならないより、第１の案内力を全く付与しない方がよいことが認められている。つまり、補助的案内力が、意図しない状況を完全に回避するのに十分ではない可能性があることから、介入の開始は、誤った見かけ上の安全をドライバーに与える恐れがある。

合計案内力は、第１案内力のみを含んでもよい。しかし、好ましい実施形態によれば、方法は、少なくとも１つの案内力操作モデルに基づき第２案内力を決定するステップと、第１案内力と第２案内力の和としての予測合計案内力を決定するステップを含む。従って、第２案内力は、他の操舵形態、例えば特定の操舵感覚をオペレータに提供することなどに応じて決定でき、詳しくは以下を参照されたい。本実施例は、第２案内力に基づき、操舵装置に付与される案内力を連続的に制御すると共に、望ましくない状況を回避する操作中にのみ、やはり第１案内力に基づき案内力を制御するための条件を形成する。

一実施形態によれば、本方法は、予測合計案内力が限界値を超える場合に、予測合計案内力を付与しないことを決定するステップを含む。その代わり、限定された合計案内力を付与することを事前に決定してもよい。特に、望ましくない状況（例えば、車線逸脱）を回避するために決定される第１案内力は、同時に取り消してもよい。

別の例示的実施形態によれば、本方法は、予測合計案内力が、望ましくない状況を完全に回避するのに十分であると推定される場合にのみ、予測合計案内力を付与することを決定するステップを含む。

別の例示的実施形態によれば、本方法は、第１案内力のいずれの予測とも無関係に、
−運転中、第２案内力を連続的に決定するステップ、
−決定された第２案内力を含む合計案内力を操舵装置に連続的に付与するステップ、及び
−第１案内力が望ましい場合にのみ、第１案内力と第２案内力との和としての予測合計案内力を決定するステップを含む。

この実施形態は、電気式パワーアシスト操舵（ＥＰＡＳ）システムを使用するための条件を形成する。特に、本方法は、操舵装置と地面との間に機械的接続が存在するもので、しかし、運転中、機械的接続によって生じる固有の操舵感覚が排除されるか、あるいは少なくとも抑制される、操舵システムに適用可能である。ドライバーが、機械的接続によって生じる固有の操舵感覚ではなく、操舵装置において所望の感覚を経験するように、案内力（上記第２案内力）が、運転中連続的に決定されるシステムが公知である。

例えば、実際の操舵装置における固有の機械的摩擦は、様々な動作状態、例えば、製造誤差、摩耗、温度、経年などによって変動する。従って、機械的接続における機械的摩擦は、個々の車両で異なり、時間を経て変動する。従って、この実施形態は、摩擦操舵感覚からハードウエア（機械的接続）を切り離すための条件を形成する。つまり、この実施形態は、アプリケーション非依存的（ハードウエア非依存的）摩擦操舵感覚の条件を形成する。

最後に述べた例示的実施形態を更に発展させた形態によれば、少なくとも１つの案内力操作モデルは、少なくとも１つの所望の操舵特性パラメータを含む。操舵特性パラメータは、案内力影響動作パラメータであってよい。少なくとも１つの所望の操舵特性パラメータは、好ましくは車両側方加速によって形成される。

特定の側方加速は、ＥＰＡＳシステムにおいてすでに決定された所定量の案内力を要求することから、車線維持のような安全機能をこのタイプのＥＰＡＳと組み合わせることが特に有利である。

本発明の別の目的は、ドライバーを補助するためのシステムであって、特に、案内力の量について所定の限界が存在する場合には、運転中に更に改善された安全性の条件を形成する、上記システムを達成することである。

上記の目的は、請求項１９に記載のシステムによって達成される。従って、この目的は、望ましくない状況を回避するために、車両操舵装置に対して第１案内力が望ましいか否かを予測する手段と、望ましくない状況を回避するために操舵装置に付与されることになる第１案内力を含む合計案内力を予測すると共に、予測された合計案内力と限界値を比較することによって、予測合計案内力が限界値を超える場合には、望ましくない状況を回避するために、操舵装置に予測合計案内力を付与すべきか否かを事前に決定する手段を含むシステムによって達成される。

一例示的実施形態によれば、上記システムは、少なくとも１つの操舵装置の案内力操作モデルに基づいて第２案内力を決定する手段と、第１案内力と第２案内力の和としての予測合計案内力を決定する手段を含む。従って、第２案内力は、他の操舵形態（例えば、特定の操舵感覚をオペレータに提供するものなど）に応じて決定できる。

別の例示的実施形態によれば、少なくとも１つの案内力操作モデルは、少なくとも１つの所望の操舵特性パラメータを含む。従って、上記モデルは、名目上の車両を呈示するように構成できる。好ましくは、少なくとも１つの所望の操舵特性パラメータは、操舵装置の操作速度に対するダンパー作用力、タイヤ摩擦、操舵装置のニュートラル位置への自己アライメント、及び操舵装置と車輪との機械的接続における摩擦のうち少なくとも１つを含む。

更に別の例示的実施形態によれば、上記システムは、操舵装置から車輪へ操舵信号を機械的伝達するための操舵装置と車輪との機械的接続、及び機械的接続の影響からドライバーの操舵感覚を切り離すと共に、決定された合計案内力に基づく所望の操舵感覚をドライバーに提供する手段を含む。好ましくは、供給された操舵装置案内力を測定し、推定される所望の操舵装置案内力と比較するが、供給された操舵装置案内力は、フィードバック制御装置を用いて、案内力の量を調整することにより、所望の操舵装置案内力とほぼ同じになるように改変される。

更に好ましい実施形態及びその利点は、以下の説明、図面及び特許請求の範囲から明らかになろう。

本発明は、添付図面に示す実施形態を参照しながら、以下に、より詳細に説明することにする。

一実施形態による本発明の方法を実施するシステムを概略的に示す図である。 案内力操作モデルにおいて操舵特性が変更されている、図１のシステムを示す図である。 第１実施形態による本発明の方法の作業の流れを概略的に示す図である。 第２実施形態による本発明の方法の作業の流れを概略的に示す図である。 摩擦モデルの実施形態を示す図である。 摩擦モデルの実施形態を示す図である。

以下、本発明のトラックへの適用について説明する。しかし、本発明は、トラックに限定されると見なされるべきではなく、他の車両、例えば乗用車にも適用できる。図１は、一実施形態の制御方法を実施するためのシステム１を概略的に示す。システム１は、機械的操舵装置２を含み、これは従来のタイプのものでよい。機械的操舵装置２は、ステアリングホイール（ハンドル）の形態の操舵装置３、車輪の形態の少なくとも１つの接地係合部材４、及びハンドル３から車輪４へ操舵信号を伝達するためのハンドル３と車輪４との間の機械的接続５を含む。

ハンドル３は、車両の車室内に配置され、車輪４を操舵するために車両のドライバーによって手動で操作される。操舵装置２は、ハンドル３から下方の油圧式パワーアシストシステム（ＨＰＡＳ）７まで延びる操舵連結手段６を含むが、これは、操舵連結手段６における角回転を、操舵部材８を介して線形運動に変換するためのものである。操舵連結手段６は、電気操舵ギヤを含む。ＨＰＡＳは、油圧シリンダ（図示なし）とトーションバー（図示なし）を含む従来のタイプのものでよい。操舵部材８は、両端が左右の車輪４に連結され、ハンドル３からの操舵信号に応じて車輪４を回転させるように構成される。

システム１は、操舵角の補助調節をするアクチュエータ９を更に含む。アクチュエータ９は、好ましくは電気モータによって形成される。アクチュエータ９は、ドライバーがハンドルを操舵するのを補助するために、案内力、より具体的には案内トルク又はアシストトルクを操舵集合装置に供給する。電気モータは、操舵装置２におけるハンドル軸周辺に配置され、磁界がハンドル軸に直接作用する。あるいは、電気モータは、ハンドル軸の付近に配置して、機械的連結、好ましくはピニオンギヤを介してハンドル軸に作用させてもよい。

システム１は更に、ドライバーによってハンドルに付与される手動のトルクを測定するためのトルク測定装置、すなわちセンサー１０を含む。トルク測定装置１０は、弾力的構成からなり、好ましくはトーションバーを含む。つまり、操舵角がトーションバーによって測定される。より具体的には、電気操舵ギヤはトーションバーを含む。つまり、トルクセンサー１０は、ハンドルに付与される操舵トルクとして、円周方向の相対移動を検出するが、この相対移動は、上部シャフトと下部シャフトとの間に位置するトーションバーのねじりによるハンドルの回転に従ってハンドルの軸を中心に回転するハンドル軸の上部シャフトと下部シャフトとの間に起こる。

好ましくは、操舵トルクは、操舵装置におけるトーションバーのねじりを測定することによって決定される。より詳細には、第１角度センサーが、トーションバーの第１末端に配置され、第２角度センサーが、トーションバーの第２末端（第１末端の反対側）に配置される。操舵トルクは、トーションバーの相対角運動（ねじり）とトーションバーの剛性に基づいて決定できる。別の実施形態では、１つ又は複数のストレインゲージを用いることができる。

システム１は更に、電気式パワーアシスト操舵（ＥＰＡＳ）システム１１を含む。ＥＰＡＳ１１は、調節ループ１２を含み、これは、トルクフリーの操舵を達成するように構成される。調節ループ１２は、ハンドル３における現在の操舵トルクを示す入力信号を受信するように構成される。入力信号は、トルク測定装置１０から受信される。基本的に、調節ループ１２は、トルクフリーの操舵が達成されるように、アクチュエータ９に信号を出力するために構成される。

調節ループ１２は、フィルター機能を備えた制御装置（すなわちレギュレータ）２７を含む。フィルター機能は、本発明の車両の操舵動力学の逆モデルに基づくものでよい。更に、レギュレータ２７は、上記モデルにおけるエラーを軽減すると共に、外乱及び測定ノイズを低減して、システムの不安定性の危険性を軽減するように構成できる。

レギュレータ２７は、電気モータを介して操舵装置に付与しようとするトルクを示す信号を受信し、これに応じて、出力信号を生成するように構成される。調節ループ１２は電気モータ制御手段２８を更に含み、これは、レギュレータ２７からのトルクを示す出力信号を受信し、電気モータに対して、対応する電流値を示す信号を生成するように構成される。別の形態によれば、レギュレータ２７と電気モータ制御手段２８とを、単一の制御装置に一体化する。

ＥＰＡＳは更に、制御機能１３（以後、基準信号発生器と呼ぶ）を含み、これは、ドライバーに所望の操舵感覚を提供するために、ハンドルに付与しようとする所望のトルクを決定するように構成される。つまり、基準信号発生器は、名目上の車両を呈示するものである。

更に、基準信号発生器１３は、調節ループ１２に作動可能に接続されて、所望の操舵トルクを示す信号を出力する。調節ループは、所望の操舵トルクと、実際の現在の操舵トルクを比較し、出力信号をアクチュエータに連続的に適合させ、これによって所望の操舵トルクがドライバーに伝達されるようにする。つまり、アクチュエータは、基準信号発生器からの所望のトルク値と、操舵集合装置における現在の実際トルクとの間のトルク差を付与するように制御され、これによって実際トルクが、所望のトルクと実質的に等しくなるように制御される。

基準信号発生器１３は、少なくとも１つの操舵装置案内力操作モデルを含み、図１の実施例では、複数の案内力操作モデル１４、１５、１６、１７、１８を含む。案内力操作モデルは、好ましくは数学モデルを含む。該モデルは、ある意味では、操舵装置において所望の操舵感覚を達成するように構成される。従って、上記モデルは、様々な車両タイプ及び／又は様々な所望の操舵感覚のために様々な方法で構成できる。

更に、上記モデルは、少なくとも１つの所望の操舵特性パラメータを含む。より具体的には、各モデルは、少なくとも１つの入力１９に基づく、１つの所望の予定された操舵特性パラメータについて、案内トルク値Ｔを生成するように構成される。つまり、操舵特性パラメータは、動作パラメータに影響を与える案内力である。各モデルは、数学的機能を含み、トルク値は、入力の値の関数として決定される。図１の機能の図示した例を参照されたい。

上記モデルから得られた個々のトルク値を合計してトルク和を得るが、基準信号発生器からの出力２０を形成する。図示の実施形態では、基準信号発生器は、車両側方加速、操舵装置の操作速度に対するダンパー作用力、タイヤ摩擦、操舵装置のニュートラル位置への自己アライメント、及び操舵装置と車輪との機械的接続の摩擦などの以下の操舵特性パラメータについてのモデルを含む。

基準信号発生器への信号入力は、ドライバーの操舵意図、例えば、操舵角（δ）及び操舵角の変化率（ｄδ／ｄｔ）を示す少なくとも１つの信号を含む。操舵角に代わる実施形態によれば、操舵意図を示す信号は、電気モータ角度又は車輪角であってよい。操舵角の変化率に代わる実施形態によれば、操舵意図を示す信号は、電気モータ角度又は車輪角の変化率であってよい。

基準信号発生器への信号入力は、車体運動、例えば、側方加速（Ａｙ）及び／又は片揺れ率を示す少なくとも１つの信号を含む。こうした車体運動は、車両に配置されたセンサーによって感知できる。

車両側方加速モデル１４は、所望の操舵感覚を達成するための案内トルク値と現在の側方加速との所定の関係を表す。従って、モデル１４は、入力信号として現在の側方加速を示す信号を受信する。図１に示す機能例では、トルク値は、側方加速の小さな入力値については劇的に上昇する。更に、トルク値は、側方加速の入力値が大きくなると、ほとんど増加しなくなる。つまり、曲線は平坦になる。車両側方加速モデル１４は、好ましくは純粋な静的マッピングである。好ましい実施例では、車両側方加速は、最も重要な操舵特性パラメータである。

制動モデル１５は、所望の操舵感覚を達成するための案内トルク値と現在のハンドル速度との所定の関係を表す。従って、制動モデル１５は、好ましくはハンドル速度（ハンドル位置の変化率）を示す信号を受信する。図１に示す機能例では、トルク値は、ハンドル速度の小さな入力値については劇的に上昇する。更に、トルク値は、ハンドル速度の入力値が大きくなると、ほとんど増加しない。つまり、曲線は平坦になる。制動モデル１５は、好ましくは純粋な静的マッピングである。制動モデルからのトルク値出力は、現在のハンドル速度に対して反対方向に作用するように構成される。制動モデル１５は、好ましくは、得られるトルクが、より高いハンドル速度については小さく、また、より小さいハンドル速度については高くなるように構成される。このように、制動トルクは、正常運転中は操舵角速度に比例しており、また、駐車又は回避操作中は最大値に限定される。

従って、車両側方加速モデル１４と制動モデル１５は、互いに関連している。

自己アライメントモデル１７は、所望の操舵感覚を達成するための案内トルク値と現在の操舵角との所定の関係を表す。ニュートラル位置に対する操舵装置の自己アライメントとは、能動的な戻り、すなわち開放されたハンドルの中心設定への戻りを意味する。自己アライメントモデル１７は、好ましくは、操舵角を示す信号と、入力信号として車両速度を示す信号を受信する。車両速度入力信号の目的は、高速走行中に自己アライメントトルクを減少させられるように、現在の車両速度に応じて所望のアライニングトルクを調節できるようにすることである。

摩擦モデル１６、１８に関しては、ハンドルにおいて所定量の摩擦感覚が望ましい。例えば、小さな操舵角偏差について所望のトルク増大を達成するためには、オンセンターハンドリング中にクーロン摩擦が望ましい。更に、クーロン摩擦は、長いカーブを走行中にも望ましく、これにより、操舵力が減少し、ドライバーは、摩擦時にハンドルを「休ませる」ことができる。

タイヤモデル１６はヒステリシスカーブを含み、これはタイヤモデルを表す。好ましくは、モデル１６は、操舵トルクに対して非回転タイヤの動的モデルである。操舵角とトルクとの関係は、物理的関係によって与えられ、個別のゴム要素の偏向が、ハンドルの角度差、ねじり、及び回転タイヤによるゴム要素の弛緩に応じてモデル化される。従って、得られるモデルは、車両速度が増大し、かつ操舵角振動数が一定のとき、より小さなヒステリシス作用をもたらす。

本発明の方法は、実際の操舵装置から得られるハンドルにおける実際摩擦作用を取り消し、それに代わって、ハンドルに対し所望の抵抗トルクを付与するための条件を形成するが、これは、ドライバーに対してごくわずかな摩擦感覚を呈示する。このように、ハードウエア（機械的操舵装置）は、摩擦操舵感覚から切り離される。つまり、本発明は、アプリケーションから独立した（ハードウエアから独立した）摩擦操舵感覚のための条件を形成する。

タイヤ摩擦モデル１６と機械的接続摩擦モデル１８は、原則として互いに類似している。タイヤ摩擦モデル１６は、タイヤと地面との間の摩擦を表すものであり、機械的接続摩擦モデル１８は、上部ハンドルの舵取り軸集合装置における摩擦を表している。従って、機械的接続摩擦モデル１８における摩擦係数は、タイヤ摩擦モデル１６の係数より高い。タイヤ摩擦モデル１６は、好ましくは操舵角を示す信号と車両速度を示す信号とを受信する。機械的接続摩擦モデル１８は、好ましくは操舵角を示す信号を受信する。

図５〜６は、摩擦モデル１６、１８の実施例を詳細に示す。操舵角δの値が、剛性Ｋを表す第１ボックス５０１に入力されるが、剛性Ｋは、圧縮されたばね剛性（Ｎｍ／Ｒａｄ）に一致する。第１ボックス５０１から得られた値は、第２ボックス５０３に入力されるが、これは、ラプラスオペレータｓによって示される導関数を表す。得られた操舵角信号、すなわち操舵角速度に剛性Ｋを乗じたものが、第３ボックス５０５を通過するが、これは、アンチワインドアップ機能性を含む積分関数を表しており、積分限界及びラプラストランスフォーメータの逆数によって示される。所望の最大値及び最小値に対する摩擦トルクを制限するために、限定値を選択する。前述したアンチワインドアップ機能性は、いったん積分限界に達したら、積分を止めるように意図されている。第２ボックス５０３から得られた値は、第３ボックス５０５に入力されるが、これは、アンチワインドアップの積分器ｗを表す。操舵角δと出力トルク値との関係を図６に示す。

操舵特性モデル１４、１５、１６、１７、１８は、様々な操舵特性パラメータが、様々な運転シナリオにおいて他のパラメータに対して優先するように構成される。一実施例では、側方加速は、高速で運転中、他の操舵特性パラメータに対して優先するように構成される。別の実施例では、操舵システム摩擦及びタイヤ摩擦が、低速で運転中に、他の操舵特性パラメータに対し優先するように構成される。制動力は、車両速度とは関係なく同様に作動状態である。別の実施例によれば、自己アライメントは、高速度及び低速度の間の中間速度時間内での運転中に、他の操舵特性パラメータに対し優先するように構成される。

システム１は、車線維持制御機能の形態の安全機能２１を更に含む。車線維持制御機能２１は、車両の意図する所望の今後の経路からの逸脱を回避するように構成される。車線維持機能２１は、現在の運転シナリオに基づいて、意図しない車線逸脱を回避する目的で、車両操舵装置に対する第１案内力が十分であるか否かを予測するように構成される。より具体的には、車線維持制御機能２１は、現在の運転シナリオを示す少なくとも１つの入力２２、２３、２４を受信し、これに応じて出力トルク値２５を決定する。

車線維持制御機能２１は車線監視システム３３を含み、該システムは好ましくはカメラを備えている。車線監視システム３３は、現在の車線位置を示す信号２３を生成する。車線維持制御機能２１は更に、要求される車線位置を示す信号２２を受信する。車線維持制御機能２１はまた、車両速度を示す信号も受信する。

車線維持制御機能２１はフィードフォワード部分２９、３０を含むが、これは、第１制御機能２９において、求められる車線位置を示す信号と、車両速度を示す信号を受信する。第１制御機能２９は、求められる車線位置と車両速度とに基づき側方加速値を決定（計算）するように構成される。つまり、車両がカーブに接近すると、カーブの間、所望の車線に車両を維持するために、側方加速の値が計算される。第２制御機能３０は、側方加速を示す第１制御機能２９から信号を受信し、これに応じて、対応するトルク値を示す出力信号を生成する。

第２制御機能３０は、側方加速モデル３４を含むが、これは、好ましくは基準信号発生器１３における側方加速モデル１４と同じである。

更に、車線維持制御機能２１はフィードバック部分３１、３２を含むが、これは、第１制御機能３１において、所望する車線位置と実際の車線位置との差を最小限にするために所望の操舵角を計算する。第２制御機能３２は、所望の操舵角と実際の操舵角（δ）との差を決定して、対応するトルク信号を生成するように構成される。フィードフォワード部分３０及びフィードバック部分３２からの信号のトルク値を合計して、車線維持制御機能２１からの出力トルク値とする。

基準信号発生器１３及び車線維持制御システム２１において同じ側方加速モデルを用いることにより、完全な制御システムを平衡させる。更に車線維持制御機能は、所望の車両経路を仮定して、要求されるハンドルトルクを予測することについて、基準信号発生器１３の存在を利用できる。これは、所与の側方加速についてハンドルトルクが規定されていることから、基準信号発生器１３の特性によって可能である。このように、車線維持機能性は、要求される最大ハンドルトルクを獲得することによって、要求される側方加速に関して所望の車両経路を仮定して、所望の車線位置を達成する目的で、基準信号発生器１３を使用できる。従って、基準信号発生器と組み合わせて、安全機能、例えば車線維持を用いることは、特に有利である。なぜなら、伝統的なブースト曲線に基づく操舵システムの場合のように、意図する介入の成功を介入中に決定するのではなく、意図する介入の前に決定できるからである。このようにして、車両の全寿命を通して、成功せずに中止された介入の量が最小限にされる。

車線維持制御機能２１からの出力トルク値２５と、基準信号発生器１３からの出力トルク値２０を合計して、合計トルク値２６を得るが、これは、ハンドル３に付与される所望の操舵トルクを示す。調節ループ１２は、所望の合計トルク値２６を受信する。

従って、ＥＰＡＳは、車線維持機能から得られた所望のトルク２５と、基準信号発生器１３から得られた所望のトルク２０を含む、合計案内トルクを予測するように構成される。ＥＰＡＳは更に、予測された合計案内トルクと限界値とを比較して、もし予測合計案内力が限界値を超える場合には、車線逸脱を回避するために、予測合計案内トルクをハンドルに付与するか否かを事前に決定するように構成される。

予測された合計案内力が限定値を超える場合には、車線逸脱を回避するために、予測された合計案内トルクをハンドルに付与しないことが決定される。予測合計案内力が限界値を越えない場合には、車線逸脱を回避するために、予測合計案内トルクをハンドルに付与することが決定される。更に、決定された合計案内トルクもハンドルに付与される。

第１の好ましい実施例では、第１案内力（車線維持機能から得られた所望のトルク２５を表す）が取り消される。従って、制御装置２７からの出力された所望の操舵トルク値は、基準信号発生器１３からの所望の操舵トルクのみを含む。

第２の実施例によれば、制御装置は、予測合計案内力が、望ましくない状況を回避するのに十分であるように、第２の案内力（基準信号発生器から得られたトルク）を変更するように構成される。詳細な実施例によれば、予測合計案内力が、ドライバーの運転中に、望ましくない状況を回避するのに十分であるように、制御装置は、少なくとも１つの案内力操作モデルを変更するように構成される。従って、モデル１４、１５、１６、１７、１８における操舵特性を変更したり、オフに切り替えたりできる。

図２は、車線維持介入中と同様に、角度制御に関して、システム制御の質に摩擦作用がマイナスの影響をもたらすことがわかっているため、操舵システムの制御性を改善する目的で、自己アライメントトルク１７及び摩擦作用１６、１８が取り消された実施形態を示している。

摩擦作用１６、１８は、好ましくは、車線維持操作中に必ず取り消される。

更に、図２に示す実施形態では、側方加速モデルは２つの曲線を含み、これは、側方加速モデルが、座標（トルク軸）に沿って曲線を移動させることによって変更されることを表している。もちろん、トルク曲線を移動させる原理は、その他の操舵特性モデルのいずれの取り消しとも無関係に実施できる。側方加速モデルを変更する主な目的は、開始した介入を解除するために、要求トルクの最大量で表される法的要件を満たすと同時に、最大レベルの側方加速で表される要求権限で介入できるようにすることである。つまり、該システムの補助作用は、意図する車線位置に戻る意味で、車線維持機能の必要性を満たすと同時に、操舵システムの安定性を維持すると共に、法的要件を満たすことができるように、介入中に再構成できる。

上記システムは、好ましくは、予め選択した複数の所望の操舵特性パラメータの優先リストに従って、予め選択した複数の所望の操舵特性パラメータの少なくとも１つの案内力の寄与を取り消すように構成される。これに対し、介入を達成するために、あまりにも多くの操舵感覚を犠牲にしなければならないことが予測される場合には、予測される合計案内力を一切付与しないことを決定できる（これは、特に、操舵装置と地面との間の機械的接続から生じる固有の操舵感覚がないステアバイワイヤシステム及び基準信号発生器システムにおいて特に重要である）。

ＥＰＡＳは、完全な介入中に、ハンドルを介してドライバーに供給される補助トルクを予測するための条件を形成するが、これは、数秒の時間で実施される。

本発明は、運転中の車両のドライバーを補助するための方法に関する。好ましい実施形態によれば、制御方法は、走行中の車両のドライバーによって経験される操舵特性の制御を可能にするように構成される。つまり、制御方法は、ハンドルを介して、ある操舵感覚（又は操舵感受性若しくは触覚フィードバック）をドライバーにもたらすように構成される。

図３は、制御方法の実施形態のフローチャートを開示する図である。この方法は、ボックス３０１から開始する。方法は、現在の運転シナリオに基づいて望ましくない状況を回避するために、車両操舵装置に対する第１案内力が望ましいか否かを予測するステップ３０３を含み、第１案内力が望ましい場合には、方法は、望ましくない状況を回避するために操舵装置に付与されることになる第１案内力を含む合計案内力を予測するステップ３０５に進む。次に、本方法は、予測された合計案内力と限界値とを比較するステップ３０７に進み、予測合計案内力が限界値を超える場合には、望ましくない状況を回避するために操舵装置に予測合計案内力を付与すべきか否かを事前に決定するステップ３０９に進む。

好ましくは、方法は、予測合計案内力が限界値を超える場合に、予測合計案内力を付与しないことを決定するステップを更に含む。好ましくは、本方法は、予測合計案内力が、望ましくない状況を完全に回避するのに十分であると推定される場合にのみ、予測合計案内力を付与することを決定するステップを更に含む。

ステップ３０３において、第１案内力は望ましくないことが予測される場合には、方法は、ステップ３０１に直接戻ってこれを開始する。同様に、ステップ３０７における予測合計案内力が限界値を超えない場合には、方法は、ステップ３０１に直接戻ってこれを開始する。更に、方法は、連続的に繰り返される。

図４は、制御方法の第２の実施形態のフローチャートを開示する図である。この方法は、ボックス４０１から開始する。方法は、運転中、少なくとも１つの案内力操作モデルに基づき第２案内力を連続的に決定するステップ４０３と、決定された第２案内力を含む合計案内力を連続的に操舵装置に付与するステップ４０５を含む。更に、本方法は、現在の運転シナリオに基づいて望ましくない状況を回避するために、車両操舵装置に対する第１案内力が望ましいか否かを予測するステップ４０７を含み、第１案内力が望ましい場合には、方法は、第１案内力と第２案内力との和としての合計案内力を予測するステップ４０９に進み、合計案内力は、望ましくない状況を回避するために操舵装置に付与されることになる。そして、本方法は、予測された合計案内力と限界値とを比較するステップ４１１に進み、予測合計案内力が限界値を超える場合には、望ましくない状況を回避するために操舵装置に予測合計案内力を付与すべきか否かを事前に決定するステップ４１３に進む。

第２案内力を決定するステップ４０３と、決定された第２案内力を含む合計案内力を操舵装置に付与するステップ４０５は、第１案内力のいずれの予測とも無関係に実施される。

好ましくは、本方法は、操舵装置から車輪へ操舵信号を機械的伝達するための、操舵装置３と車輪４との間の機械的接続６を備えた車両において実施される。方法は、このとき、機械的接続の影響からドライバーの操舵感覚を切り離し、その代わりに、決定された合計案内力に基づいて所望の操舵感覚をドライバーに提供する、更なるステップを含む。

好ましくは、方法は、予測合計案内力が限界値を超える場合に、予測合計案内力を付与しないことを決定するステップを更に含む。好ましくは、本方法は、予測合計案内力が、望ましくない状況を完全に回避するのに十分であると推定される場合にのみ、予測合計案内力を付与することを決定するステップを更に含む。

ステップ４０７において、第１案内力が望ましくないと予測される場合には、方法は、ステップ４０１に直接戻ってこれを開始する。同様に、ステップ４１１における予測合計案内力が限界値を超えない場合には、方法は、ステップ４０１に直接戻ってこれを開始する。更に、方法は、連続的に繰り返される。

図３及び４に示す２つの実施形態のいずれか１つは、車両状態を表し、かつ該車両状態に基づく少なくとも１つの所望の操舵特性パラメータの値を決定する少なくとも１つの信号を受信するステップを更に含む。車両状態は、ドライバーの操舵入力、車両の片揺れ率、車両側方加速及び車両速度のうち少なくとも１つを含む。操舵角及び操舵トルクは、ドライバーの操舵入力、又は操舵意図を示す好ましい測定値である。

摩擦感覚に関して、例示的実施形態によれば、方法は、操舵角を表す入力に基づく所望の抵抗トルクを決定するステップを含む。実際の操舵角の方向（時計方向又は反時計方向）を決定し、即座に反対方向にトルクを付与することにより、操舵装置における摩擦の作用を有効に取り消すことができる。

操舵角は、好ましくは、ハンドルの偏向を測定することによって決定される。あるいは、操舵角は、車輪角を測定するか、又は機械的操舵装置におけるハンドルと接地車輪との間のいずれか任意の位置を測定することよって決定される。

車線維持について本発明を説明してきたが、本発明は、他の能動的安全機能、例えば、他の経路補正機能、例えば、横風補償又は追突回避（例えば、緊急車線アシスト、ＥＬＡ）にも適用可能である。つまり、車線案内調節システムは、ＥＰＡＳに組み込まれている。同様に、別の機能を本発明の方法の一実施形態に組み込んでもよい。

更に、本方法は、ステアバイワイヤシステムに適用可能である。

車両の運転安全性を更に高めるために、操舵システムは、ドライバーの操舵意思とは独立した操向前輪の設定を調節する運転動力学レギュレータを含んでもよい。

基準信号発生器１３と調節ループ１２（制御装置２７、２８を含む）は、ソフトウエアで実施するのが好ましい。

車両側方加速の値は、測定した車両の片揺れ率から推定できる。

Claims (24)

1. 現在の運転シナリオに基づいて車両の所望の今後の経路からの逸脱を回避するために、運転中の車両のドライバーを補助する方法であって、
   −前記車両の所望の今後の経路からの逸脱を回避するために、車両操舵装置に対し、車線維持制御機能（２１）から受けた第１案内力を付与することが望ましいか否かを予測するステップ、
   そして、第１案内力を付与することが望ましい場合には、
   −前記車両の所望の今後の経路からの逸脱を回避するために前記操舵装置に付与されることになる前記第１案内力と、基準信号発生器から受ける第２案内力とを含む合計案内力を予測するステップ、
   −予測された合計案内力と限界値とを比較するステップ、そして、予測合計案内力が限界値を越えない場合には、車線逸脱を回避するために、予測合計案内力をハンドルに付与することが決定され、
   該予測合計案内力が前記限界値を超える場合には、
   −前記車両の所望の今後の経路からの逸脱を回避するために前記操舵装置に前記予測合計案内力を付与すべきか否かを予測合計案内力を付与する前に決定するステップを備え、前記予測合計案内力が、前記車両の所望の今後の経路からの逸脱から完全に回避するのに十分であると推定される場合にのみ該予測合計案内力を付与することを特徴とする、方法。
2. 前記予測合計案内力が前記限界値を超えないように、該予測合計案内力を変更するステップを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 少なくとも１つの操舵装置案内力操作モデルに基づき第２案内力を決定するステップと、前記第１案内力と前記第２案内力の和としての予測合計案内力を決定するステップを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記少なくとも１つの案内力操作モデルが、少なくとも１つの所望の操舵特性パラメータを含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記少なくとも１つの案内力操作モデルが、複数の所望の操舵特性パラメータを含む、請求項３に記載の方法。
6. 前記少なくとも１つの所望の操舵特性パラメータが、少なくとも側方加速を含む、請求項４又は５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記少なくとも１つの所望の操舵特性パラメータが、操舵装置の操作速度に対するダンパー作用力、タイヤ摩擦、操舵装置のニュートラル位置への自己アライメント、及び操舵装置と車輪との機械的接続における摩擦のうち少なくとも１つを含む、請求項４〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 車両状態を表す少なくとも１つの信号を受信し、該車両状態に基づいて前記少なくとも１つの所望の操舵特性パラメータの値を決定することを特徴とする、請求項４〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記車両状態が、ドライバーの操舵入力、車両側方加速及び車両速度のうち少なくとも１つを示す、請求項８に記載の方法。
10. 前記予測合計案内力が前記限界値を超えないように、前記第２案内力を変更するステップを特徴とする、請求項３〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記予測合計案内力が、前記ドライバーの運転中に、前記車両の所望の今後の経路からの逸脱を回避するのに十分であるように、少なくとも１つの操舵装置案内力操作モデルを変更するステップを特徴とする、請求項３〜１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記予測合計案内力が、前記車両の所望の今後の経路からの逸脱を回避するのに十分であるように、介入している前記複数の所望の操舵特性パラメータの少なくとも１つの案内力の寄与を取り消すか否かを決定するステップを特徴とする、請求項５に記載の方法。
13. −前記操舵装置から前記車輪へ操舵信号を機械的伝達するための、該操舵装置と該車輪との間の機械的接続を備える車両に前記方法を実施するステップ、
    −機械的接続の影響からドライバーの操舵感覚を切り離すステップ、その代わりに
    −前記決定された合計案内力に基づく所望の操舵感覚をドライバーに提供するステップを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記操舵装置がハンドルを含み、前記案内力が該ハンドルに付与される案内トルクを形成することを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 現在の運転シナリオに基づいて車両の所望の今後の経路からの逸脱を回避するために、運転中の車両のドライバーを補助するシステム（１）であって、前記車両の所望の今後の経路からの逸脱を回避するために、車両操舵装置（３）に対し、車線維持制御機能から受けた第１案内力を付与することが望ましいか否かを予測する手段（２１）と、前記車両の所望の今後の経路からの逸脱を回避するために前記操舵装置に付与されることになる第１案内力と、基準信号発生器から受ける第２案内力とを含む合計案内力を予測すると共に、該予測された合計案内力と限界値とを比較することにより、予測合計案内力が限界値を越えない場合には、車線逸脱を回避するために、予測合計案内力をハンドルに付与することが決定され、該予測合計案内力が前記限界値を超える場合には、前記車両の所望の今後の経路からの逸脱を回避するために前記操舵装置に前記予測合計案内力を付与すべきか否かを予測合計案内力を付与する前に決定する手段（１１）とを備え、前記予測合計案内力が、前記車両の所望の今後の経路からの逸脱を完全に回避するのに十分であると推定される場合にのみ該予測合計案内力を付与することを特徴とする、システム。
16. 少なくとも１つの操舵装置案内力操作モデル（１４、１５、１６、１７、１８）に基づき第２案内力を決定する手段（１３）と、前記第１案内力と前記第２案内力の和としての予測合計案内力を決定する手段（２７）とを特徴とする、請求項１５に記載のシステム（１）。
17. 前記少なくとも１つの操舵装置案内力操作モデル（１４、１５、１６、１７、１８）が、少なくとも１つの所望の操舵特性パラメータを含むことを特徴とする、請求項１６に記載のシステム（１）。
18. 前記少なくとも１つの所望の操舵特性パラメータが、操舵装置の操作速度に対するダンパー作用力、タイヤ摩擦、操舵装置のニュートラル位置への自己アライメント、及び前記操舵装置と前記車輪との機械的接続における摩擦のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１７に記載のシステム（１）。
19. 前記システムが、前記操舵装置から前記車輪へ操舵信号を機械的伝達するための、該操舵装置（３）と該車輪（４）との間の機械的接続（２）と、前記機械的接続（２）の影響からドライバーの操舵感覚を切り離すと共に、前記決定された合計案内力に基づく所望の操舵感覚をドライバーに提供する手段（１２）とを含むことを特徴とする、請求項１５〜１８のいずれか一項に記載のシステム（１）。
20. 現在の運転シナリオに基づいて車両の所望の今後の経路からの逸脱を回避するために、運転中の車両のドライバーを補助するシステムであって、前記車両の所望の今後の経路からの逸脱を回避するために、車両操舵装置に対し、車線維持制御機能から受けた第１案内力を付与することが望ましいか否かを予測するための制御機能と、前記車両の所望の今後の経路からの逸脱を回避するために前記操舵装置に付与されることになる第１案内力と、基準信号発生器から受ける第２案内力とを含む合計案内力を予測すると共に、該予測された合計案内力と限界値とを比較することにより、予測合計案内力が限界値を越えない場合には、車線逸脱を回避するために、予測合計案内力をハンドルに付与することが決定され、該予測合計案内力が前記限界値を超える場合には、前記車両の所望の今後の経路からの逸脱を回避するために前記操舵装置に前記予測合計案内力を付与すべきか否かを予測合計案内力を付与する前に決定するための制御機能とを備え、前記予測合計案内力が、前記車両の所望の今後の経路からの逸脱を完全に回避するのに十分であると推定される場合にのみ該予測合計案内力を付与する制御機能とを含むことを特徴とする、システム。
21. 前記システムが、少なくとも１つの操舵装置案内力操作モデルに基づき第２案内力を決定するための制御機能と、前記第１案内力と前記第２案内力の和としての予測合計案内力を決定する制御機能とを含む、請求項２０に記載のシステム。
22. 前記少なくとも１つの案内力操作モデルが、少なくとも１つの所望の操舵特性パラメータを含むことを特徴とする、請求項２１に記載のシステム。
23. 前記少なくとも１つの所望の操舵特性パラメータが、操舵装置の操作速度に対するダンパー作用力、タイヤ摩擦、操舵装置のニュートラル位置への自己アライメント、及び該操舵装置と前記車輪との機械的接続における摩擦のうち少なくとも１つを含む、請求項２２に記載のシステム。
24. 前記システムが、前記操舵装置から前記車輪へ操舵信号を機械的伝達するための、該操舵装置と該車輪との間の機械的接続、及び前記機械的接続の影響からドライバーの操舵感覚を切り離すと共に、前記決定された合計案内力に基づく所望の操舵感覚をドライバーに提供するための制御機能を含む、請求項２０〜２３のいずれか一項に記載のシステム。

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