本發(fā)明涉及用于輔助駕駛員的駕駛以使車輛在車道內(nèi)行駛的車道維持輔助裝置。

背景技術(shù)：

以往公知有一種例如專利文獻(xiàn)1所提出那樣，實施車道維持輔助控制的車道維持輔助裝置。車道維持輔助裝置例如通過照相機(jī)傳感器來檢測道路的左右的白線，基于該左右的白線來設(shè)定行駛車道內(nèi)的目標(biāo)行駛線(例如，位于左右的白線的中央的線)。車道維持輔助裝置基于本車輛的行駛位置相對于目標(biāo)行駛線的寬度方向的偏移量、和本車輛的行進(jìn)方向相對于目標(biāo)行駛線的偏移角等運算目標(biāo)轉(zhuǎn)向角，并將表示基于該目標(biāo)轉(zhuǎn)向角而設(shè)定的目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩的指令信號發(fā)送至轉(zhuǎn)向控制裝置。轉(zhuǎn)向控制裝置根據(jù)由車道維持輔助裝指示的目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩來驅(qū)動馬達(dá)，使轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)產(chǎn)生目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩。由此，轉(zhuǎn)向操縱角被控制以使本車輛的行駛位置維持在目標(biāo)行駛線附近。因此，駕駛員能夠簡單地使本車輛沿著車道的恰當(dāng)線進(jìn)行行駛。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2009－18626號公報

一般來說，車道維持輔助裝置為了僅在高速行駛時實施車道維持輔助控制而限定了實施該控制的車速域。鑒于此，產(chǎn)生了想將車速域擴(kuò)展到低速側(cè)而在整個車速域中實施車道維持輔助控制這一要求。若為了應(yīng)對這樣的要求而將車道維持輔助控制的車速域擴(kuò)展到低速，則在低速行駛時由于以下的理由而難以運算適當(dāng)?shù)哪繕?biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩。

在變更車輛的行駛方向的情況下，需要使車輛產(chǎn)生橫向力(橫向加速度)。在對車輪賦予了轉(zhuǎn)向力的情況下，輪胎產(chǎn)生滑移角。橫向力主要通過輪胎的橡膠由于產(chǎn)生該滑移角而變形且想要使該變形返回的橡膠的復(fù)元力而產(chǎn)生。但是，與高速行駛時相比，在低速行駛時滑移角較小。另外，也難以產(chǎn)生回正力矩。因此，在高速行駛時和低速行駛時，橫向力的產(chǎn)生機(jī)制不同，導(dǎo)致針對轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的橫向力的特性變化。因此，當(dāng)?shù)退傩旭倳r，在以與高速行駛時相同的方式使用基于目標(biāo)轉(zhuǎn)向角而設(shè)定的目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩控制了馬達(dá)的情況下，無法產(chǎn)生能得到適當(dāng)?shù)臋M向力的轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩。結(jié)果，導(dǎo)致車道維持輔助性能降低。

在專利文獻(xiàn)1所提出的裝置中，基于本車輛的行駛位置相對于目標(biāo)行駛線的寬度方向的偏移量、本車輛的行進(jìn)方向相對于目標(biāo)行駛線的偏移角、以及目標(biāo)行駛線的曲率來運算目標(biāo)橫向加速度，將基于該目標(biāo)橫向加速度而設(shè)定的目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩設(shè)定為前饋控制量。而且，根據(jù)由橫擺率傳感器檢測出的本車輛的橫擺率來運算實際橫向加速度，將對目標(biāo)橫向加速度與實際橫向加速度的偏差乘以反饋增益而得到的值設(shè)定為反饋控制量。該裝置將前饋控制量和反饋控制量相加來計算最終的目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩。

但是，在專利文獻(xiàn)1所提出的裝置中，也由于在低速行駛時難以產(chǎn)生橫向力，所以即使與高速行駛時相同地使用目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩來控制馬達(dá)，也無法產(chǎn)生適當(dāng)?shù)臋M向力，導(dǎo)致車道維持輔助性能降低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決上述課題而完成的，其目的在于，即使在低速行駛域中也能夠良好地實施車道維持輔助控制。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的特征在于，

在為了使本車輛沿著目標(biāo)行駛線行駛而使轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)產(chǎn)生轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩來輔助駕駛員的駕駛的車道維持輔助裝置中，具備：

目標(biāo)轉(zhuǎn)向角運算單元(101)，運算用于使上述本車輛沿著上述目標(biāo)行駛線行駛的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角；

前饋控制量運算單元(102)，基于上述目標(biāo)轉(zhuǎn)向角來運算作為適合于高速行駛時的前饋控制量的FF目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩；

轉(zhuǎn)向角檢測單元(92)，檢測上述本車輛的實際的轉(zhuǎn)向角即實際轉(zhuǎn)向角；

反饋控制量運算單元(105、106)，基于上述目標(biāo)轉(zhuǎn)向角與上述實際轉(zhuǎn)向角的偏差，運算作為反饋控制量的FB目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩；

車速檢測單元(11)，檢測本車輛的車速；

前饋控制量調(diào)整單元(103)，該前饋控制量調(diào)整單元調(diào)整上述FF目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩，以使上述車速低的低速行駛時與上述車速高的高速行駛時相比上述FF目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩變??；

最終控制量運算單元(104)，基于上述調(diào)整后的上述FF目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩和上述FB目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩來運算最終目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩；以及

轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生單元(70、80、90)，使上述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)產(chǎn)生上述最終目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩。

本發(fā)明的車道維持輔助裝置為了使本車輛沿著目標(biāo)行駛線行駛而使轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)產(chǎn)生轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩來輔助駕駛員的駕駛。為此，車道維持輔助裝置具備目標(biāo)轉(zhuǎn)向角運算單元、前饋控制量運算單元、轉(zhuǎn)向角檢測單元、反饋控制量運算單元、車速檢測單元、前饋控制量調(diào)整單元、最終控制量運算單元、以及轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生單元。

目標(biāo)轉(zhuǎn)向角運算單元運算用于使本車輛沿著目標(biāo)行駛線行駛的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角。例如，目標(biāo)轉(zhuǎn)向角運算單元獲取目標(biāo)行駛線，并基于本車輛的行駛位置相對于目標(biāo)行駛線的寬度方向的偏移量、本車輛的行進(jìn)方向相對于目標(biāo)行駛線的偏移角、以及目標(biāo)行駛線的形狀等來運算目標(biāo)轉(zhuǎn)向角。目標(biāo)行駛線例如通過拍攝本車輛正在行駛的車道的前方的照相機(jī)傳感器等識別車道的車道標(biāo)識(左右的白線等)，來將該車道標(biāo)識設(shè)定為基準(zhǔn)。

前饋控制量運算單元基于目標(biāo)轉(zhuǎn)向角來運算適合于高速行駛時的前饋控制量即FF目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩。例如，前饋控制量運算單元運算目標(biāo)轉(zhuǎn)向角越大則越大的FF目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩?！癋F”是前饋的簡稱。該FF目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩在轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩和車輛的橫向力被維持為恒定的關(guān)系的高速行駛區(qū)域中是適合的值。

轉(zhuǎn)向角檢測單元檢測本車輛的實際的轉(zhuǎn)向角即實際轉(zhuǎn)向角。反饋控制量運算單元基于目標(biāo)轉(zhuǎn)向角與實際轉(zhuǎn)向角的偏差，來運算作為反饋控制量的FB目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩。例如，反饋控制量運算單元通過PID控制、PI控制、以及P控制等來運算FB目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩?！癋B”是反饋的簡稱。

車道維持輔助控制為了本車輛沿著目標(biāo)行駛線行駛而控制本車輛的方向。該情況下，通過使輪胎產(chǎn)生橫向力，能夠改變本車輛的方向。該橫向力具有在高速行駛時與轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩幾乎成比例增加的特性，但在低速行駛時滑移角變小，不能得到如高速行駛時那樣的與轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩幾乎成比例的特性。因此，在低速行駛時，F(xiàn)F目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩不能被運算出適當(dāng)?shù)闹怠?/p>

鑒于此，本發(fā)明的車道維持輔助裝置具備車速檢測單元和前饋控制量調(diào)整單元作為用于調(diào)整前饋控制量的結(jié)構(gòu)。車速檢測單元檢測本車輛的車速。前饋控制量調(diào)整單元調(diào)整FF目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩，以使與上述車速較高的高速行駛時相比，在上述車速較低的低速行駛時FF目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩變小。

最終控制量運算單元基于調(diào)整后的FF目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩和FB目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩來運算最終目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩。例如，最終控制量運算單元運算FB目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩與調(diào)整后的FF目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩的合計值作為最終目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生單元使轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)產(chǎn)生最終目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩。因此，在低速行駛時，能夠主要使用由反饋控制量運算單元運算出的FB目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩來實施車道維持控制。另外，在高速行駛時，能夠使用適當(dāng)?shù)腇F目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩和FB目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩來實施響應(yīng)性好的車道維持控制。

結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明，即使在低速行駛域中也能夠良好地實施車道維持輔助控制。

本發(fā)明的一個方面的特征在于，

上述前饋控制量調(diào)整單元構(gòu)成為在上述車速比設(shè)定車速(V1)低的情況下，將上述FF目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩設(shè)定為零。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在車速比設(shè)定車速低的情況下，F(xiàn)F目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩被設(shè)定為零。因此，在車速比設(shè)定車速低的低速行駛時，能夠僅基于FB目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩來運算最終目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩。由此，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在低速行駛時前饋控制的影響消失，即使在低速行駛域中也能夠良好地實施車道維持輔助控制。

在上述說明中，為了幫助理解發(fā)明，對于與實施方式對應(yīng)的發(fā)明的構(gòu)成要件用括號添加了實施方式中使用的符號，但發(fā)明的各構(gòu)成要件并不局限于由上述符號規(guī)定的實施方式。

附圖說明

圖1是本實施方式的車道維持輔助裝置的概略系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖2是對車道維持輔助控制所使用的參數(shù)進(jìn)行說明的圖。

圖3是車道維持輔助控制所涉及的控制框圖。

圖4是表示FF轉(zhuǎn)矩映射的圖表。

圖5是表示車速調(diào)整系數(shù)映射的圖表。

圖6是表示高速行駛時的轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩與橫向力的關(guān)系的圖表。

具體實施方式

以下，使用附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行詳細(xì)的說明。圖1是本實施方式的車道維持輔助裝置的概略系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

本實施方式的車道維持輔助裝置由車道維持輔助控制部1和電動助力轉(zhuǎn)向部50構(gòu)成。車道維持輔助控制部1具備駕駛輔助ECU10。該駕駛輔助ECU10是用于輔助駕駛員的駕駛的電子控制裝置，具備微型計算機(jī)作為主要部分。駕駛輔助ECU10實施車道維持輔助控制。車道維持輔助控制是指以本車輛的行駛位置被維持在目標(biāo)行駛線附近的方式對轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)60賦予轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩來輔助駕駛員的轉(zhuǎn)向操縱操作的控制。駕駛輔助ECU10在實施車道維持輔助控制時，利用電動助力轉(zhuǎn)向部50的轉(zhuǎn)向操縱輔助功能。其中，在本說明書中，微型計算機(jī)包括CPU和ROM以及RAM等存儲裝置等，CPU通過執(zhí)行儲存于ROM的指令(程序)來實現(xiàn)各種功能。另外，ECU是Electric Control Unit(電子控制單元)的簡稱。

電動助力轉(zhuǎn)向部50具備通過轉(zhuǎn)向操縱方向盤61的轉(zhuǎn)向操縱操作來使轉(zhuǎn)向輪W轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)60、被組裝于轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)60且產(chǎn)生轉(zhuǎn)向操縱輔助轉(zhuǎn)矩的馬達(dá)70、驅(qū)動馬達(dá)70的馬達(dá)驅(qū)動器80、以及控制馬達(dá)驅(qū)動器80的工作的轉(zhuǎn)向ECU90作為主要部分。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)60具備以一體旋轉(zhuǎn)的方式在上端連接了轉(zhuǎn)向操縱方向盤61的轉(zhuǎn)向軸62。在該轉(zhuǎn)向軸62的下端以一體旋轉(zhuǎn)的方式連接有小齒輪63。小齒輪63與形成于齒條桿64的齒條齒嚙合。在齒條桿64的兩端經(jīng)由轉(zhuǎn)向橫拉桿65以能夠轉(zhuǎn)向的方式連接有轉(zhuǎn)向輪W的轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)(省略圖示)。轉(zhuǎn)向軸62的繞軸線的旋轉(zhuǎn)運動被轉(zhuǎn)換成齒條桿64的軸線方向的直線運動，左右的轉(zhuǎn)向輪W通過該齒條桿64的直線運動向左右轉(zhuǎn)向。

在齒條桿64組裝有馬達(dá)70。馬達(dá)70的輸出軸經(jīng)由滾珠絲杠機(jī)構(gòu)66以可傳遞動力的方式與齒條桿64連接，通過其旋轉(zhuǎn)對轉(zhuǎn)向輪W賦予轉(zhuǎn)舵力來輔助駕駛員的轉(zhuǎn)向操縱操作。滾珠絲杠機(jī)構(gòu)66作為減速器以及旋轉(zhuǎn)－直線轉(zhuǎn)換器發(fā)揮作用，使馬達(dá)70的旋轉(zhuǎn)減速，并且將馬達(dá)70的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直線運動而傳遞到齒條桿64。

在轉(zhuǎn)向軸62設(shè)置有轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩傳感器91以及轉(zhuǎn)向角傳感器92。轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩傳感器91輸出表示轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩Ts的檢測信號。轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩傳感器91例如檢測被夾設(shè)于轉(zhuǎn)向軸62的中間部的扭桿(省略圖示)的扭轉(zhuǎn)角度，基于該扭轉(zhuǎn)角來檢測轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩Ts。轉(zhuǎn)向角傳感器92輸出表示轉(zhuǎn)向輪W的轉(zhuǎn)向角θs的檢測信號。轉(zhuǎn)向角傳感器92例如檢測比扭桿(省略圖示)靠轉(zhuǎn)向輪W側(cè)的轉(zhuǎn)向軸62的旋轉(zhuǎn)角(以中立位置為基準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)角)。

轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩Ts以及轉(zhuǎn)向角θs根據(jù)其符號(正負(fù))來識別方向。例如，正的轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩Ts表示向左方向作用的轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩，負(fù)的轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩Ts表示向右方向作用的轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩。另外，正的轉(zhuǎn)向角θs表示比中立位置靠左方向的轉(zhuǎn)向角，負(fù)的轉(zhuǎn)向角θs表示比中立位置靠右方向的轉(zhuǎn)向角。其中，對于轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩Ts以及轉(zhuǎn)向角θs的大小，用其絕對值來論述。

轉(zhuǎn)向ECU90具備微型計算機(jī)作為主要部分。轉(zhuǎn)向ECU90與轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩傳感器91以及轉(zhuǎn)向角傳感器92連接，被輸入表示轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩Ts以及轉(zhuǎn)向角θs的檢測信號。轉(zhuǎn)向ECU90基于輸入的檢測信號，以得到與駕駛員的轉(zhuǎn)向操縱操作對應(yīng)的最佳的轉(zhuǎn)向操縱輔助轉(zhuǎn)矩的方式運算流向馬達(dá)70的目標(biāo)電流，并以該目標(biāo)電流流向馬達(dá)70的方式控制馬達(dá)驅(qū)動器80的工作。

將以方向盤操作相對于駕駛員這樣進(jìn)行的方向盤操作(轉(zhuǎn)向操縱操作)變輕的方式驅(qū)動馬達(dá)70的控制稱為轉(zhuǎn)向操縱輔助控制。在該轉(zhuǎn)向操縱輔助控制中，基本上設(shè)定了轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩Ts越大則越增加的目標(biāo)輔助轉(zhuǎn)矩。根據(jù)需要，為了使轉(zhuǎn)向操縱感覺提高而基于轉(zhuǎn)向角θs、或者轉(zhuǎn)向角θs的微分值即轉(zhuǎn)向角速度設(shè)定了補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩，該補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩與目標(biāo)輔助轉(zhuǎn)矩相加。

轉(zhuǎn)向ECU90和駕駛輔助ECU10以可經(jīng)由CAN(Controller Area Network：控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò))40相互收發(fā)信號的方式連接。轉(zhuǎn)向ECU90在從駕駛輔助ECU10接收到車道維持用轉(zhuǎn)矩指令的情況下，基于由車道維持用轉(zhuǎn)矩指令確定的控制量(后述的最終目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩T*)來驅(qū)動馬達(dá)70而產(chǎn)生轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩。該情況下，與轉(zhuǎn)向操縱輔助控制不同，不需要進(jìn)行駕駛員的轉(zhuǎn)向操縱操作地驅(qū)動馬達(dá)70。

本實施方式的車道維持輔助裝置是以使本車輛沿著目標(biāo)行駛線行駛的方式輔助駕駛員的轉(zhuǎn)向操縱操作的裝置，不是能夠進(jìn)行不需要駕駛員的轉(zhuǎn)向操縱操作的自動駕駛的裝置。因此，由馬達(dá)70產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩被設(shè)定為能夠引起駕駛員的轉(zhuǎn)向操縱操作的程度的大小，即被設(shè)定為較小的值。此外，車道維持輔助裝置也可以構(gòu)成為通過自動駕駛使本車輛沿著目標(biāo)行駛線行駛。

駕駛輔助ECU10以規(guī)定的周期從轉(zhuǎn)向ECU90經(jīng)由CAN40獲取表示轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩Ts以及轉(zhuǎn)向角θs的信息。

在駕駛輔助ECU10上連接有車速傳感器11、操作開關(guān)12、照相機(jī)傳感器13、顯示器14、以及蜂鳴器15。車速傳感器11將表示本車輛的車速Vx的檢測信號輸出至駕駛輔助ECU10。操作開關(guān)12是用于駕駛員進(jìn)行是否使車道維持輔助控制實施的選擇的開關(guān)，將選擇信號輸出至駕駛輔助ECU10。在操作開關(guān)12接通的情況下，實施車道維持輔助控制。

照相機(jī)傳感器13拍攝車輛前方，通過進(jìn)行圖像處理，來識別道路的左右的車道標(biāo)識(例如，白線)。照相機(jī)傳感器13基于該車道標(biāo)識來決定使本車輛行駛的目標(biāo)行駛線。例如，照相機(jī)傳感器13如圖2所示，識別左白線LL和右白線LR，將成為該左右的白線的中央位置的車道中央決定為目標(biāo)行駛線Ld。

并且，照相機(jī)傳感器13運算該目標(biāo)行駛線Ld的方向與車輛行進(jìn)方向的偏移角(以下，稱為橫擺角θy)、車輛重心位置相對于目標(biāo)行駛線Ld的寬度方向的偏移量(以下，稱為偏移量D)、以及目標(biāo)跟隨線的曲率a(稱為道路曲率a)等。也可以代替道路曲率a而運算道路半徑R(＝1/R)。照相機(jī)傳感器13將作為這些運算結(jié)果的車道信息輸出至駕駛輔助ECU10。其中，表示偏移量D的車輛重心位置相對于目標(biāo)行駛線Ld的寬度方向的偏移量既可以是車寬度方向的偏移量，也可以是道路寬度方向的偏移量。

另外，在照相機(jī)傳感器13僅具有拍攝功能的情況下，駕駛輔助ECU10也可以執(zhí)行上述的照相機(jī)傳感器13的運算功能的一部分或者全部(即，圖像處理、車道標(biāo)識的識別、目標(biāo)行駛線的決定、橫擺角θy的計算、偏移量D的計算、以及曲率a的計算等的一部分或者全部)。

顯示器14被設(shè)置于駕駛員在就座于駕駛座的位置能夠視覺確認(rèn)的位置，在畫面上顯示從駕駛輔助ECU10發(fā)送的輔助控制信息。蜂鳴器15在通過照相機(jī)傳感器13無法識別車道標(biāo)識的情況下、以及檢測出系統(tǒng)異常的情況下等鳴動，來對駕駛員通知是無法實施車道維持輔助控制的狀況。

本實施方式的駕駛輔助ECU10在整個車速域中實施車道維持輔助控制。整個車速域是從車速零到高車速的通常的車輛行駛所使用的車速范圍。此外，實施車道維持輔助控制的車速域不一定需要為整個車速域，例如，既可以為微低速以上，也可以在高速域中設(shè)置有車速上限。

接下來，對駕駛輔助ECU10所實施的車道維持輔助控制進(jìn)行說明。圖3是駕駛輔助ECU10所實施的車道維持輔助控制涉及的控制框圖。駕駛輔助ECU10具備目標(biāo)轉(zhuǎn)向角運算部101、FF轉(zhuǎn)矩運算部102、車速對應(yīng)調(diào)整部103、合計部104、減法部105、以及FB轉(zhuǎn)矩運算部106。各控制模塊101～106并行地以規(guī)定的運算周期反復(fù)實施后述的運算處理。另外，駕駛輔助ECU10在各種運算的執(zhí)行時使用各種傳感器檢測值，該傳感器檢測值只要沒有事先說明就是運算時刻的最新的值。

目標(biāo)轉(zhuǎn)向角運算部101被從照相機(jī)傳感器13輸入偏移量D、橫擺角θy、以及道路曲率a，基于這些輸入值并使用公式(1)來運算目標(biāo)轉(zhuǎn)向角θs*。

θs*＝K1×D+K2×θy+K3×a···(1)

這里，K1、K2、以及K3分別是控制增益。目標(biāo)轉(zhuǎn)向角θs*是被設(shè)定為本車輛能夠沿著目標(biāo)行駛線Ld行駛的轉(zhuǎn)向角。此外，關(guān)于目標(biāo)轉(zhuǎn)向角θs*的運算，并不局限于上述公式(1)，能夠以任意的公式實施。另外，例如控制增益K1～K3也能夠是根據(jù)車速Vx等其他參數(shù)而設(shè)定的值。

目標(biāo)轉(zhuǎn)向角運算部101將計算出的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角θs*供給至FF轉(zhuǎn)矩運算部102、以及減法部105。

FF轉(zhuǎn)矩運算部102基于目標(biāo)轉(zhuǎn)向角θs*來運算作為前饋控制量的FF目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩TFF*。FF轉(zhuǎn)矩運算部102存儲有圖4所示的特性的FF轉(zhuǎn)矩映射，參照該FF轉(zhuǎn)矩映射來運算FF目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩TFF*。FF轉(zhuǎn)矩映射具有設(shè)定隨著目標(biāo)轉(zhuǎn)向角θs*變大而增加的FF目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩TFF*的特性。FF轉(zhuǎn)矩映射中設(shè)定有死區(qū)，在目標(biāo)轉(zhuǎn)向角θs*進(jìn)入零附近區(qū)域的情況下，F(xiàn)F目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩TFF*被設(shè)定為零。

此外，雖然圖4的FF轉(zhuǎn)矩映射表示了目標(biāo)轉(zhuǎn)向角θs*取正值的情況(即，設(shè)定了左方向的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角θs*的情況)下的FF目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩TFF*，但在目標(biāo)轉(zhuǎn)向角θs*取負(fù)值的情況(即，設(shè)定了右方向的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角θs*的情況)下，僅是FF目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩TFF*的符號變?yōu)樨?fù)，其大小(絕對值)與目標(biāo)轉(zhuǎn)向角θs*取正值的情況沒有變化。

FF轉(zhuǎn)矩運算部102將計算出的FF目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩TFF*供給至車速對應(yīng)調(diào)整部103。

車速對應(yīng)調(diào)整部103被輸入FF目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩TFF*和由車速傳感器11檢測出的車速Vx。車速對應(yīng)調(diào)整部103基于車速Vx來設(shè)定車速調(diào)整系數(shù)Kv，計算對FF目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩TFF*乘以車速調(diào)整系數(shù)K而得到的值(TFF*×Kv)。將該計算出的值(TFF*×Kv)稱為調(diào)整后FF目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩(TFF*×Kv)。

車速對應(yīng)調(diào)整部103存儲有圖5所示的車速調(diào)整系數(shù)映射，參照該車速調(diào)整系數(shù)映射來運算車速調(diào)整系數(shù)Kv。車速調(diào)整系數(shù)映射具有在車速Vx比第一設(shè)定車速V1低的情況下，將車速調(diào)整系數(shù)Kv設(shè)定為值“0”，在車速Vx比第二設(shè)定車速V2(＞V1)高的情況下，將車速調(diào)整系數(shù)Kv設(shè)定為值“1”的特性。另外，車速調(diào)整系數(shù)映射具有在車速Vx是第一設(shè)定車速以上且是第二設(shè)定車速V2以下的情況(V1≤Vx≤V2)下，隨著車速Vx變低而使車速調(diào)整系數(shù)Kv從值“1”降低到值“0”的特性(在本實施方式中設(shè)定為以一次函數(shù)的方式降低的特性)。第一設(shè)定車速V1以及第二設(shè)定車速V2是預(yù)先設(shè)定的值。

車速對應(yīng)調(diào)整部103計算將這樣設(shè)定的車速調(diào)整系數(shù)Kv與FF目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩TFF*相乘而得到的調(diào)整后FF目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩(TFF*×Kv)，并將該計算結(jié)果供給至合計部104。該調(diào)整后FF目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩(TFF*×Kv)表示前饋控制量的最終值。因此，車速對應(yīng)調(diào)整部103在本車輛正以小于第一設(shè)定車速V1的速度行駛的情況下，輸出值“0”作為前饋控制量，在本車輛正以超過第二設(shè)定車速V2的速度行駛的情況下，將FF目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩TFF*直接作為前饋控制量輸出。另外，車速對應(yīng)調(diào)整部103在本車輛正以第一設(shè)定車速V1以上且第二設(shè)定速度V2以下的速度行駛的情況下，輸出基于車速調(diào)整系數(shù)Kv將FF目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩TFF*向降低方向調(diào)整后的值(TFF*×Kv)作為前饋控制量。

減法部105被輸入從目標(biāo)轉(zhuǎn)向角運算部101供給的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角θs*和由轉(zhuǎn)向角傳感器92檢測出的轉(zhuǎn)向角θs(稱為實際轉(zhuǎn)向角θs)，運算目標(biāo)轉(zhuǎn)向角θs*與實際轉(zhuǎn)向角θs的偏差即轉(zhuǎn)向角偏差Δθs(θs*－θs)。減法部105將計算出的轉(zhuǎn)向角偏差Δθs供給至FB轉(zhuǎn)矩運算部106。

FB轉(zhuǎn)矩運算部106基于轉(zhuǎn)向角偏差Δθs來運算作為反饋控制量的FB目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩TFB*。FB轉(zhuǎn)矩運算部106例如通過包括轉(zhuǎn)向角偏差Δθs作為比例項的PID控制式、PI控制式、P控制式等來運算FB目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩TFB*。

FB轉(zhuǎn)矩運算部106將計算出的FB目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩TFB*供給至合計部104。

合計部104被輸入從FB轉(zhuǎn)矩運算部106供給的FB目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩TFB*、以及從車速對應(yīng)調(diào)整部103供給的調(diào)整后FF目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩(TFF*×Kv)，計算將FB目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩TFB*和調(diào)整后FF目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩(TFF*×Kv)相加而得到的值即最終目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩T*(＝TFB*+TFF*×Kv)。

合計部104將包括表示計算出的最終目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩T*的信息的車道維持用轉(zhuǎn)矩指令經(jīng)由CAN40發(fā)送至轉(zhuǎn)向ECU90。

轉(zhuǎn)向ECU90若接收到車道維持用轉(zhuǎn)矩指令，則將車道維持用轉(zhuǎn)矩指令所包含的信息即最終目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩T*轉(zhuǎn)換成目標(biāo)電流，以目標(biāo)電流流向馬達(dá)70的方式控制馬達(dá)驅(qū)動器80的工作。在馬達(dá)驅(qū)動器80設(shè)置有檢測流向馬達(dá)70的電流的電流傳感器(省略圖示)。轉(zhuǎn)向ECU90以由電流傳感器檢測出的實際電流與目標(biāo)電流相等的方式控制馬達(dá)驅(qū)動器80的開關(guān)元件(省略圖示)的占空比。由此，從馬達(dá)70輸出最終目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩T*，轉(zhuǎn)向輪W被轉(zhuǎn)向。結(jié)果，能夠以使本車輛沿著目標(biāo)行駛線Ld行駛的方式輔助駕駛員的轉(zhuǎn)向操縱操作。

本實施方式的車道維持輔助裝置為了不僅在高速行駛時，在低速行駛時也能夠適當(dāng)?shù)貙嵤┸嚨谰S持輔助控制，而設(shè)置了根據(jù)車速來調(diào)整前饋控制量的車速對應(yīng)調(diào)整部103。對設(shè)置該車速對應(yīng)調(diào)整部103的理由進(jìn)行說明。

在車道維持輔助控制中，以本車輛在目標(biāo)行駛線附近行駛的方式賦予較小的轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩來調(diào)整本車輛的方向而輔助駕駛員的轉(zhuǎn)向操縱操作。本車輛的方向主要能夠通過使輪胎產(chǎn)生橫向力(橫向加速度)來進(jìn)行調(diào)整。該橫向力通過對轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)60賦予轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩而使轉(zhuǎn)向輪W轉(zhuǎn)向來產(chǎn)生。橫向力在高速行駛時如圖6所示，針對轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩具有大致線形的關(guān)系。因此，通過運算與目標(biāo)轉(zhuǎn)向角θs*對應(yīng)的FF目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩TFF*，能夠通過前饋控制來產(chǎn)生所希望的橫向力。

但是，與高速行駛時相比，在低速行駛時滑移角較小。另外，也難以產(chǎn)生回正力矩。因此，在高速行駛時和低速行駛時，對于轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩來說，橫向力產(chǎn)生的機(jī)制不同，橫向力針對轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩不具有線形的關(guān)系。因此，即使運算與目標(biāo)轉(zhuǎn)向角θs*對應(yīng)的FF目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩TFF*，在其運算結(jié)果中，也無法進(jìn)行適當(dāng)?shù)那梆伩刂啤?/p>

鑒于此，車速對應(yīng)調(diào)整部103如上述那樣在車速Vx比第一設(shè)定車速V1低的低速行駛時，將前饋控制量(調(diào)整后FF目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩(TFF*×Kv))設(shè)定為零。該情況下，由于基于轉(zhuǎn)向角偏差Δθs并根據(jù)作為反饋控制量的FB目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩TFB*驅(qū)動控制馬達(dá)70，所以能夠使實際轉(zhuǎn)向角θs接近目標(biāo)轉(zhuǎn)向角θs*，可使馬達(dá)70產(chǎn)生適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩。與前饋控制相比，在反饋控制的情況下響應(yīng)性低劣。但是，由于在低速行駛時，所要求的響應(yīng)性比高速行駛時低，所以能夠沒有任何問題地良好實施車道維持輔助控制。

另外，車速對應(yīng)調(diào)整部103在車速Vx比第二設(shè)定車速V2高的高速行駛時，將FF目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩TFF*直接作為前饋控制量輸出。因此，能夠通過響應(yīng)性良好的前饋控制和反饋控制雙方(稱為FF+FB控制)良好地實施車道維持輔助控制。

另外，車速對應(yīng)調(diào)整部103在車速Vx是第一設(shè)定車速以上且是第二設(shè)定車速V2以下的情況(V1≤Vx≤V2)下，將隨著車速Vx變低而逐漸降低的車速調(diào)整系數(shù)Kv乘以FF目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩TFF*而得到的值設(shè)定為調(diào)整后FF目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩(TFF*×Kv)。因此，在從FF+FB控制移至反饋控制的過程、以及從反饋控制移至FF+FB控制的過程中，能夠以最終目標(biāo)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩T*不產(chǎn)生較大的變動的方式順利地切換控制方式。從而，能夠不給予駕駛員不適感。

如以上說明那樣，根據(jù)本實施方式的車道維持輔助裝置，能夠在整個車速域良好地實施車道維持輔助控制。

以上，對本實施方式所涉及的車道維持輔助裝置進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不局限于上述實施方式以及變形例，只要不脫離本發(fā)明的目的則能進(jìn)行各種變更。

例如，在本實施方式中，具備在齒條桿64上組裝了馬達(dá)70的齒條輔助型的電動助力轉(zhuǎn)向部50，但也可以代替該電動助力轉(zhuǎn)向部50而具備在轉(zhuǎn)向軸62組裝了馬達(dá)的轉(zhuǎn)向柱助力式(Column-assist)的電動助力轉(zhuǎn)向部。

另外，在本實施方式中，轉(zhuǎn)向角傳感器92檢測轉(zhuǎn)向軸62的旋轉(zhuǎn)角，但也能夠取而代之，根據(jù)齒條桿的軸向位置等來檢測轉(zhuǎn)向角。

符號說明

1…車道維持輔助控制部；10…駕駛輔助ECU；11…車速傳感器；13…照相機(jī)傳感器；50…電動助力轉(zhuǎn)向部；60…轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)；70…馬達(dá)；80…馬達(dá)驅(qū)動器；90…轉(zhuǎn)向ECU；91…轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)矩傳感器；92…轉(zhuǎn)向角傳感器；101…目標(biāo)轉(zhuǎn)向角運算部；102…FF轉(zhuǎn)矩運算部；103…車速對應(yīng)調(diào)整部；104…合計部；105…減法部；106…FB轉(zhuǎn)矩運算部；W…轉(zhuǎn)向輪。