УСТРОЙСТВО ПОМОЩИ ПРИ ВОЖДЕНИИ В ПОЛОСЕ
DRIVING ASSISTANCE DEVICE IN A LANE

Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к устройству помощи при вождении в полосе движения.
Уровень техники
[0002] Патентный документ 1 раскрывает технологию, которая определяет присутствие/отсутствие отклонения от полосы движения относительно полосы движения, и когда определяется присутствие отклонения от полосы движения, вспомогательная сила при рулении электрического усилителя рулевого управления увеличивается в направлении для возврата транспортного средства в полосу движения.
Документы предшествующего уровня техники
Патентные документы
[0003] Патентный документ 1. Выложенная заявка на патент (Япония) № 2006-248304
Сущность изобретения
Задачи, решаемые изобретением
[0004] В предшествующем уровне техники, описанном выше, имеется проблема в том, что угол поворота, полученный посредством увеличения вспомогательной силы при рулении, колеблется вследствие силы удержания рулевого управления водителем, приводя к варьированию поведения транспортного средства и неспособности получать намеченное поведение транспортного средства.
Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставлять устройство помощи при вождении в полосе, которое допускает получение намеченного поведения транспортного средства независимо от силы удержания рулевого управления водителем.
Средство, используемое для того, чтобы разрешать проблемы
[0005] В настоящем изобретении при управлении величиной поворачивания поворотного модуля, который механически отсоединен от модуля рулевого управления, величина поворачивания поворотного модуля управляется на основе величины руления модуля рулевого управления, когда определяется то, что отсутствует отклонение от полосы, и величина поворачивания управляется на основе величины поворачивания для помощи при вождении для формирования момента относительно вертикальной оси в направлении возврата транспортного средства в полосу, в то время как сила реакции при рулении управляется на основе величины поворачивания без отражения величины поворачивания для помощи при вождении на силе реакции при рулении, которая прикладывается к модулю рулевого управления, когда определяется то, что присутствует отклонение от полосы.
Преимущества изобретения
[0006] Таким образом, поскольку на угол поворота, который получается посредством величины поворачивания для помощи при вождении, не оказывает влияние сила удержания рулевого управления водителем, намеченное поведение транспортного средства может получаться независимо от силы удержания рулевого управления водителем.
Краткое описание чертежей
[0007] Фиг. 1 является системным видом, иллюстрирующим систему рулевого управления транспортного средства первого варианта осуществления.
Фиг. 2 является блок-схемой управления модуля 19 управления поворотом.
Фиг. 3 является блок-схемой управления модуля 20 управления силой реакции при рулении первого варианта осуществления.
Фиг. 4 является блок-схемой управления модуля 32 вычисления задаваемого LDP-угла поворота.
Фиг. 5 является блок-схемой управления модуля 36 смещения крутящего момента силы реакции при рулении.
Фиг. 6 является блок-схемой управления модуля 39 вычисления силы реакции на основе резервного времени отклонения.
Фиг. 7 является блок-схемой управления модуля 40 вычисления силы реакции на основе поперечной позиции.
Фиг. 8 является видом, иллюстрирующим состояние, в котором характеристика силы реакции при рулении, представляющая крутящий момент силы реакции при рулении, соответствующий стабилизирующему крутящему моменту, смещается в направлении, в котором абсолютное значение крутящего момента силы реакции при рулении становится большим.
Фиг. 9 является характерным видом, иллюстрирующим взаимосвязь между углом поворота колеса рулевого управления при рулении и крутящим моментом поворота при рулении водителем.
Фиг. 10 является видом, иллюстрирующим состояние, в котором характеристика, иллюстрирующая взаимосвязь между углом поворота колеса рулевого управления при рулении и крутящим моментом поворота при рулении водителем, изменена посредством смещения характеристики силы реакции при рулении, представляющей крутящий момент силы реакции при рулении, соответствующий стабилизирующему крутящему моменту, в направлении, в котором абсолютное значение крутящего момента силы реакции при рулении становится большим.
Фиг. 11 является временной диаграммой, иллюстрирующей то, что варьирование формируется в поведении транспортного средства вследствие абсолютной величины силы удержания рулевого управления водителем в традиционном устройстве помощи при вождении в полосе.
Фиг. 12 является временной диаграммой, иллюстрирующей то, что поведение транспортного средства является идентичным независимо от абсолютной величины силы удержания рулевого управления водителем в устройстве помощи при вождении в полосе первого варианта осуществления.
Фиг. 13 является временной диаграммой, иллюстрирующей изменение задаваемого LDP-угла поворота в первом варианте осуществления.
Фиг. 14 является блок-схемой управления модуля 50 управления силой реакции при рулении второго варианта осуществления.
Список номеров ссылок
[0008] 1 - модуль рулевого управления
2 - поворотный модуль
3 - резервная муфта
4 - SBW-контроллер
5L, 5R - передние колеса
6 - колесо рулевого управления
7 - вал рулевой колонки
8 - электромотор обеспечения силы реакции
9 - датчик угла поворота при рулении
11 - вал шестерни
12 - рулевая передача
13 - поворотный электромотор
14 - датчик угла поворота
15 - шестерня зубчатой рейки
16 - зубчатая рейка
17 - камера
18 - датчик скорости транспортного средства
19 - модуль управления поворотом
19a - модуль переключения задаваемого угла поворота
20 - модуль управления силой реакции при рулении
20b - сумматор
20c - сумматор
21 - процессор изображений
22 - формирователь сигналов управления по току
23 - формирователь сигналов управления по току
24 - навигационная система
31 - модуль вычисления задаваемого SBW-угла поворота
32 - модуль вычисления LDP-угла поворота
32a - модуль вычисления угла относительно вертикальной оси
32b - модуль вычисления расстояния в направлении переднего обзора
32c - модуль вычисления поперечной позиции
32d - модуль определения отклонения
32f - модуль вычисления целевого углового ускорения относительно вертикальной оси
32e - модуль вычисления целевого момента относительно вертикальной оси
32g - модуль вычисления целевой скорости относительно вертикальной оси
32h - модуль вычисления задаваемого угла поворота
32i - процессор задания ограничений
33 - модуль вычисления поперечной силы
35 - модуль вычисления SAT
36 - модуль смещения крутящего момента силы реакции при рулении
36a - модуль вычисления угла относительно вертикальной оси
36b - модуль вычисления поперечной позиции
36c - модуль выбора силы реакции
36d - процессор задания ограничений
39 - модуль вычисления силы реакции на основе резервного времени отклонения
39a - умножитель
39b - делитель
39c - делитель
39d - модуль выбора резервного времени отклонения
39e - модуль вычисления силы реакции на основе резервного времени отклонения
40 - модуль вычисления силы реакции на основе поперечной позиции
40a - модуль вычитания
40b - модуль вычитания
40c - модуль выбора отклонения поперечной позиции
40d - модуль вычисления силы реакции на основе отклонения поперечной позиции
50 - модуль управления силой реакции при рулении
51 - датчик поперечного G
52 - датчик скорости относительно вертикальной оси
53 - модуль вычисления поперечной FB-силы
54 - модуль вычисления поперечной FF-силы
55 - модуль вычисления SAT
Предпочтительные варианты осуществления изобретения
[0009] Первый вариант осуществления
Конфигурация системы
Фиг. 1 является системным видом, иллюстрирующим систему рулевого управления транспортного средства первого варианта осуществления.
Устройство рулевого управления первого варианта осуществления, главным образом, сконфигурировано посредством модуля 1 рулевого управления, поворотного модуля 2, резервной муфты 3 и SBW-контроллера 4, и устройство использует систему рулевого управления по проводам (SBW), в которой модуль 1 рулевого управления, который принимает ввод рулевого управления от водителя, и поворотный модуль 2, который поворачивает левое и правое переднее колесо 5FL, 5FR (поворотные колеса), механически отсоединены.
[0010] Модуль 1 рулевого управления содержит колесо 6 рулевого управления, вал 7 рулевой колонки, электромотор 8 обеспечения силы реакции и датчик 9 угла поворота при рулении.
Вал 7 рулевой колонки вращается неразъемно с колесом 6 рулевого управления.
Электромотор 8 для формирования силы реакции, например, представляет собой бесщеточный электромотор, и коаксиальный электромотор, в котором выходной вал является коаксиальным с валом 7 рулевой колонки, выводит крутящий момент силы реакции при рулении на вал 7 рулевой колонки в ответ на команду из SBW-контроллера 4.
Датчик 9 угла поворота при рулении обнаруживает абсолютный угол поворота вала 7 рулевой колонки, т.е. угол поворота колеса 6 рулевого управления при рулении.
[0011] Поворотный модуль 2 содержит вал 11 шестерни, рулевую передачу 12, поворотный электромотор 13 и датчик 14 угла поворота.
Рулевая передача 12 представляет собой рулевую передачу с механизмом реечной передачи, которая поворачивает передние колеса 5L, 5R в ответ на вращение вала 11 шестерни.
Поворотный электромотор 13, например, представляет собой бесщеточный электромотор, в котором выходной вал соединяется с шестерней 15 зубчатой рейки через непроиллюстрированный замедлитель, и этот электромотор выводит крутящий момент поворота для поворота переднего колеса 5 в зубчатую рейку 16 в ответ на команду из SBW-контроллера 4.
Датчик 14 угла поворота обнаруживает абсолютный угол поворота поворотного электромотора 13. Поскольку всегда возникает уникально определенная корреляция между углом поворота поворотного электромотора 13 и углом поворота переднего колеса 5, угол поворота переднего колеса 5 может обнаруживаться на основе угла поворота поворотного электромотора 13. В данном документе, если прямо не описано, угол поворота переднего колеса 5 должен представлять собой угол, который вычисляется на основе угла поворота поворотного электромотора 13.
Резервная муфта 3 предоставляется между валом 7 рулевой колонки модуля 1 рулевого управления и валом 11 шестерни поворотного модуля 2, и модуль 1 рулевого управления и поворотный модуль 2 механически отсоединяются посредством расцепления; модуль 1 рулевого управления и поворотный модуль 2 механически соединяются посредством их зацепления.
[0012] В дополнение к датчику 9 угла поворота при рулении и датчику 14 угла поворота, описанным выше, скорость транспортного средства (скорость кузова транспортного средства), обнаруживаемая посредством изображения проезжаемого пути впереди транспортного средства-носителя, захваченного посредством камеры 17 и датчика 18 скорости транспортного средства, вводится в SBW-контроллер 4.
SBW-контроллер 4 содержит модуль 19 управления поворотом для управления углом поворота передних колес 5FL, 5FR, модуль 20 управления силой реакции при рулении для управления крутящим моментом силы реакции при рулении, приложенным к валу 7 рулевой колонки, и процессор 21 изображений.
Модуль 19 управления поворотом формирует задаваемый угол поворота на основе каждого фрагмента входной информации и выводит сформированный задаваемый угол поворота в формирователь 22 сигналов управления по току.
Формирователь 22 сигналов управления по току управляет задаваемым током в поворотный электромотор 13 посредством обратной связи по углу для согласования фактического угла поворота, определенного посредством датчика 14 угла поворота, с задаваемым углом поворота.
Модуль 20 управления силой реакции при рулении формирует задаваемый крутящий момент силы реакции при рулении на основе каждого фрагмента входной информации и выводит сформированный задаваемый крутящий момент силы реакции при рулении в формирователь 23 сигналов управления по току. Формирователь 23 сигналов управления по току управляет задаваемым током в электромотор 8 для формирования силы реакции посредством обратной связи по крутящему моменту для согласования фактического крутящего момента силы реакции при рулении, который логически выводится из текущего значения электромотора 8 для формирования силы реакции с задаваемым крутящим моментом силы реакции при рулении.
Процессор 21 изображений распознает левую и правую белые линии дорожной разметки полосы движения (разделительные линии пути движения) посредством обработки изображений, к примеру, посредством извлечения краев из изображения проезжаемого пути впереди транспортного средства-носителя, захваченного посредством камеры 17.
Помимо этого, когда SBW-система выходит из строя, SBW-контроллер 4 закрепляет резервную муфту 3 и механически соединяет модуль 1 рулевого управления и поворотный модуль 2, обеспечивая возможность перемещения зубчатой рейки 16 в осевом направлении посредством поворачивания колеса 6 рулевого управления. В это время может выполняться управление, соответствующее системе электрического усилителя рулевого управления, для повышения силы поворота при рулении водителем посредством усиливающего крутящего момента поворотного электромотора 13.
SBW-система, описанная выше, может представлять собой резервную систему, содержащую множество экземпляров каждого датчика, каждого контроллера и каждого электромотора. Кроме того, модуль 19 управления поворотом и модуль 20 управления силой реакции при рулении могут быть отдельными элементами управления.
[0013] В первом варианте осуществления управление уменьшением величины корректирующего руления выполняется с целью уменьшать величину корректирующего руления от водителя. Управление уменьшением величины корректирующего руления направлено на повышение уровня безопасности транспортного средства относительно ввода рулевого управления от водителя и выполняет два вида управления смещением силы реакции.
1. Управление смещением силы реакции, соответствующим поперечной позиции
Характеристика силы реакции при рулении, соответствующая стабилизирующему крутящему моменту, смещается в направлении, в котором абсолютное значение силы реакции при рулении становится большим в соответствии с поперечной позицией, чтобы подавлять изменение знака крутящего момента поворота при рулении на противоположный, когда водитель выполняет корректирующее руление, которое переходит нейтральную позицию угла поворота при рулении.
2. Управление смещением реакции, соответствующее резервному времени отклонения
Характеристика силы реакции при рулении, соответствующая стабилизирующему крутящему моменту, смещается в направлении, в котором абсолютное значение силы реакции при рулении становится большим в соответствии с резервным временем отклонения (временем, требуемым для того, чтобы достигать белой линии дорожной разметки), чтобы подавлять изменение знака крутящего момента поворота при рулении на противоположный, когда водитель выполняет корректирующее руление, которое переходит нейтральную позицию угла поворота при рулении.
[0014] Модуль управления поворотом
Фиг. 2 является блок-схемой управления модуля 19 управления поворотом.
Модуль 31 вычисления задаваемого SBW-угла поворота вычисляет задаваемый SBW-угол поворота на основе угла поворота при рулении и скорости транспортного средства.
Модуль 32 вычисления задаваемого угла поворота LDP (недопущения выезда за пределы полосы) вычисляет задаваемый LDP-угол поворота для формирования момента относительно вертикальной оси в направлении возврата транспортного средства в полосу, на основе скорости транспортного средства и информации белой линии дорожной разметки, когда определяется то, что присутствует отклонение от полосы. Ниже описываются подробности модуля 32 вычисления задаваемого LDP-угла поворота.
Модуль 19a переключения задаваемого угла поворота выводит задаваемый SBW-угол поворота в формирователь 22 сигналов управления по току в качестве конечного задаваемого угла поворота, когда флаг отклонения, выведенный из модуля 32d определения отклонения, описанного ниже, сброшен (=0), и выводит задаваемый LDP-угол поворота в формирователь 22 сигналов управления по току в качестве конечного задаваемого угла поворота, когда флаг отклонения задан (=1).
[0015] Модуль управления силой реакции при рулении
Фиг. 3 является блок-схемой управления модуля 20 управления силой реакции при рулении.
Модуль 33 вычисления поперечной силы вычисляет поперечную силу на шинах посредством обращения к карте преобразования угла поворота при рулении и поперечной силы, представляющей взаимосвязь между углом поворота при рулении и поперечной силой на шинах, согласно скорости транспортного средства в традиционном устройстве рулевого управления, которая получена посредством экспериментирования или других средств заранее, на основе угла поворота при рулении и скорости транспортного средства. Карта преобразования угла поворота при рулении и поперечной силы имеет характеристику, при которой поперечная сила на шинах увеличивается по мере того, как увеличивается угол поворота при рулении; величина изменения поперечной силы на шинах относительно величины изменения угла поворота при рулении больше, когда угол поворота при рулении является небольшим, по сравнению со случаем, когда он является большим; и поперечная сила на шинах становится меньшей по мере того, как увеличивается скорость транспортного средства.
Модуль 35 вычисления SAT вычисляет крутящий момент силы реакции при рулении, который формируется посредством поперечной силы на шинах, посредством обращения к карте преобразования поперечной силы и крутящего момента силы реакции при рулении, представляющей взаимосвязь между поперечной силой на шинах и крутящим моментом силы реакции при рулении в традиционном устройстве рулевого управления, полученную посредством экспериментирования или других средств заранее, на основе скорости транспортного средства и поперечной силы на шинах. Карта преобразования поперечной силы на шинах и крутящего момента силы реакции при рулении имеет характеристику, при которой крутящий момент силы реакции при рулении больше по мере того, как увеличивается поперечная сила на шинах; величина изменения крутящего момента силы реакции при рулении относительно величины изменения поперечной силы на шинах больше, когда поперечная сила на шинах является небольшой, по сравнению со случаем, когда она является большой; и крутящий момент силы реакции при рулении становится меньшим по мере того, как увеличивается скорость транспортного средства. Эта характеристика моделирует силу реакции, которая формируется на колесе рулевого управления посредством стабилизирующего крутящего момента колес, пытающихся возвращаться в прямое состояние, который формируется посредством силы реакции поверхности дороги в традиционном устройстве рулевого управления.
[0016] Сумматор 20b суммирует компонент крутящего момента силы реакции при рулении (пружинный элемент, элемент вязкости, инерционный элемент), соответствующий крутящему моменту силы реакции при рулении, и характеристику рулевого управления. Пружинный элемент представляет собой компонент, который является пропорциональным углу поворота при рулении, и вычисляется посредством умножения предварительно определенного усиления и угла поворота при рулении. Элемент вязкости представляет собой компонент, пропорциональный угловой скорости рулевого управления, и вычисляется посредством умножения предварительно определенного усиления и угловой скорости рулевого управления. Инерционный элемент представляет собой компонент, который является пропорциональным угловому ускорению рулевого управления, и вычисляется посредством умножения предварительно определенного усиления и углового ускорения рулевого управления.
Модуль 36 смещения крутящего момента силы реакции при рулении вычисляет величину смещения крутящего момента силы реакции при рулении для смещения характеристики силы реакции при рулении при управлении смещением силы реакции, соответствующем поперечной позиции или резервному времени отклонения, на основе скорости транспортного средства и изображения проезжаемого пути впереди транспортного средства-носителя. Ниже описываются подробности модуля 36 смещения крутящего момента силы реакции при рулении.
Сумматор 20c выводит значение, полученное посредством суммирования крутящего момента силы реакции при рулении после суммирования компонента крутящего момента силы реакции при рулении, соответствующего характеристике руления, и величины смещения крутящего момента поворота при рулении, в формирователь 23 сигналов управления по току в качестве конечного задаваемого крутящего момента силы реакции при рулении.
[0017] Модуль вычисления задаваемого LDP-угла поворота
Фиг. 4 является блок-схемой управления модуля 32 вычисления задаваемого LDP-угла поворота.
Модуль 32a вычисления угла относительно вертикальной оси вычисляет угол относительно вертикальной оси, который является углом между белой линией дорожной разметки, которая пересекается с направлением движения транспортного средства- носителя (целевой белой линией дорожной разметки), и направлением движения транспортного средства-носителя.
Модуль 32b вычисления расстояния в направлении переднего обзора вычисляет расстояние в направлении переднего обзора, которое является расстоянием впереди, на котором транспортное средство, согласно прогнозу, должно быть после определенного времени проезда расстояния между движущимися в потоке транспортными средствами, посредством умножения предварительно определенного времени проезжания расстояния между движущимися в потоке транспортными средствами и скорости транспортного средства.
Модуль 32c вычисления поперечной позиции вычисляет поперечную позицию на расстоянии в направлении переднего обзора посредством вычисления величины перемещения поперечной позиции для перемещения на расстояние в направлении переднего обзора посредством умножения расстояния в направлении переднего обзора и угла относительно вертикальной оси и суммирования результата и текущей поперечной позиции (расстояния до целевой белой линии дорожной разметки).
Модуль 32d определения отклонения вычисляет отклонение поперечной позиции на расстоянии в направлении переднего обзора посредством вычитания порогового значения управления, которое задается заранее, из абсолютного значения поперечной позиции на расстоянии в направлении переднего обзора и выводит вычисленное отклонение поперечной позиции. Кроме того, модуль определения отклонения определяет то, что "отклонение от полосы отсутствует", когда отклонение поперечной позиции меньше нуля (<0), и сбрасывает флаг отклонения (=0), и определяет то, что "отклонение от полосы присутствует", когда отклонение поперечной позиции равно или выше нуля (≥0), и задает флаг отклонения (=1). Если сигнал поворота мигает в целевом направлении белой линии дорожной разметки, осуществляется смена полосы; за счет этого модуль определения отклонения определяет то, что "отклонение от полосы отсутствует", и сбрасывает флаг отклонения, даже если отклонение поперечной позиции равно или выше нуля.
[0018] Модуль 32e вычисления целевого момента относительно вертикальной оси вычисляет целевой момент M* относительно вертикальной оси посредством обращения к следующей формуле.
M*=(2×I×ΔY)/(L×T2):
где I является моментом инерции относительно вертикальной оси, ΔY является отклонением поперечной позиции на расстоянии в направлении переднего обзора, L является расстоянием в направлении переднего обзора и T является временем проезжания расстояния между движущимися в потоке транспортными средствами.
Модуль 32f вычисления целевого ускорения по углу относительно вертикальной оси вычисляет целевое ускорение по углу относительно вертикальной оси посредством умножения коэффициента момента инерции относительно вертикальной оси и целевого момента относительно вертикальной оси.
Модуль 32g вычисления целевой скорости относительно вертикальной оси вычисляет целевую скорость относительно вертикальной оси посредством умножения времени проезжания расстояния между движущимися в потоке транспортными средствами и целевого ускорения по углу относительно вертикальной оси.
Модуль 32h вычисления задаваемого угла поворота вычисляет задаваемый LDP-угол δ* поворота посредством обращения к следующей формуле:
δ*=(ϕ* × WHEEL_BASE × (1+(V/vCh)2) × 180)/(V × M_PI),
где δ* является целевой скоростью относительно вертикальной оси, WHEEL_BASE является колесной базой, vCh является характеристической скоростью транспортного средства, V является скоростью транспортного средства и M_PI является предварительно определенным коэффициентом. Характеристическая скорость vCh транспортного средства представляет собой параметр в известном "уравнении Аккермана", представляющем характеристики автоматического рулевого управления транспортного средства.
[0019] Процессор 32i задания ограничений задает верхний предел скорости изменения задаваемого LDP-угла поворота равным значению ограничения скорости и выводит ограниченное значение в модуль 19a переключения задаваемого угла поворота. Значение ограничения скорости задается большим, когда задаваемый LDP-угол поворота увеличивается, по сравнению со случаем уменьшения. В частности, значение ограничения скорости, когда увеличение задается равным максимальному значению, которое может быть принято согласно ограничениям безопасности, и значение ограничения скорости при уменьшении ограничено значением уровня, при котором быстро не изменяется поперечное ускорение (поперечное G), и при котором транспортное средство не должно возвращаться в противоположную полосу вследствие управления, продолжающегося в течение длительного времени.
Кроме того, при увеличении, если задаваемый LDP-угол поворота равен или выше предварительно определенного угла, значение ограничения скорости задается меньше, когда задаваемый LDP-угол поворота меньше предварительно определенного угла, так что изменение поперечного G в точке, в которой увеличение переключается на уменьшение, уменьшается.
[0020] Модуль смещения крутящего момента силы реакции при рулении
Фиг. 5 является блок-схемой управления модуля 36 смещения крутящего момента силы реакции при рулении.
Модуль 36a вычисления угла относительно вертикальной оси вычисляет угол относительно вертикальной оси в точке контакта в направлении переднего обзора. Легкое и точное обнаружение угла относительно вертикальной оси является возможным посредством вычисления угла относительно вертикальной оси на основе изображения проезжаемого пути, захваченного посредством камеры 17.
Модуль 36b вычисления поперечной позиции вычисляет каждую из поперечных позиций относительно левой и правой белых линий дорожной разметки в точке контакта в направлении переднего обзора и поперечной позиции относительно левой и правой белых линий дорожной разметки в текущей позиции. Здесь, когда транспортное средство- носитель перемещается в смежную полосу движения за пределами белой линии дорожной разметки, т.е. когда возникает смена полосы движения, модуль 36b вычисления поперечной позиции заменяет поперечную позицию относительно левой и правой белых линий дорожной разметки в текущей позиции. Иными словами, поперечная позиция относительно левой белой линии дорожной разметки до достижения белой линии дорожной разметки задается в качестве поперечной позиции относительно правой белой линии дорожной разметки после достижения белой линии дорожной разметки; поперечная позиция относительно правой белой линии дорожной разметки до достижения белой линии дорожной разметки задается в качестве поперечной позиции относительно левой белой линии дорожной разметки после достижения белой линии дорожной разметки. При смене полосы на полосу движения с другой шириной полосы поперечная позиция корректируется посредством умножения значения W2/W1, полученного посредством деления ширины W2 полосы движения для полосы движения после смены полосы движения на ширину W1 полосы движения для полосы движения перед сменой полосы, на замененную поперечную позицию. Здесь информация о ширине полосы для каждой полосы движения получается из навигационной системы 24.
Модуль 39 вычисления силы реакции на основе резервного времени отклонения вычисляет силу реакции, соответствующую резервному времени отклонения, на основе скорости транспортного средства и поперечной позиции относительно левой и правой белых линий дорожной разметки в точке контакта в направлении переднего обзора. Ниже описываются подробности модуля 39 вычисления силы реакции на основе резервного времени отклонения.
Модуль 40 вычисления силы реакции на основе поперечной позиции вычисляет силу реакции, соответствующую поперечной позиции, на основе поперечной позиции относительно левой и правой белых линий дорожной разметки в текущей позиции. Ниже описываются подробности модуля 40 вычисления силы реакции на основе поперечной позиции.
Модуль 36c выбора силы реакции выбирает силу реакции с большим абсолютным значением из силы реакции, соответствующей резервному времени отклонения, и силы реакции, соответствующей поперечной позиции, в качестве величины смещения крутящего момента силы реакции при рулении.
Процессор 36d задания ограничений ограничивает максимальное значение и верхний предел скорости изменения величины смещения крутящего момента силы реакции при рулении. Например, максимальное значение составляет 2 Нм, и верхний предел скорости изменения составляет 10 Нм/с. Дополнительно, когда флаг отклонения, выведенный из модуля 32d определения отклонения, задается (=1), процессор 36d задания ограничений удерживает величину смещения крутящего момента силы реакции при рулении, чтобы выводиться как значение, которое выведено непосредственно перед тем, как задан флаг отклонения, до тех пор, пока флаг отклонения не будет сброшен (=0). После того как флаг отклонения сбрасывается, величина смещения крутящего момента силы реакции при рулении возвращается к вычисленному значению; тем не менее, величина смещения крутящего момента силы реакции при рулении постепенно изменяется на вычисленное значение с предварительно определенной скоростью изменения, чтобы подавлять быстрое изменение силы реакции при рулении.
[0021] Фиг. 6 является блок-схемой управления модуля 39 вычисления силы реакции на основе резервного времени отклонения.
Умножитель 39a определяет поперечную скорость транспортного средства посредством умножения скорости транспортного средства и угла относительно вертикальной оси.
Делитель 39b определяет предельное время отклонения относительно левой белой линии дорожной разметки посредством деления поперечной позиции относительно левой белой линии дорожной разметки в точке контакта в направлении переднего обзора на поперечную скорость.
Делитель 39c определяет резервное время отклонения относительно правой белой линии дорожной разметки посредством деления поперечной позиции относительно правой белой линии дорожной разметки в точке контакта в направлении переднего обзора на поперечную скорость.
Модуль 39d выбора резервного времени отклонения выбирает меньшее из резервных времен отклонения относительно левой и правой белых линий дорожной разметки в качестве резервного времени отклонения.
Модуль 39e вычисления силы реакции резервного времени отклонения, соответствующий резервному времени отклонения, вычисляет силу реакции, соответствующую резервному времени отклонения, на основе резервного времени отклонения. Сила реакции, соответствующая резервному времени отклонения, является обратно пропорциональной резервному времени отклонения (пропорциональной обратной величине относительно резервного времени отклонения) и имеет характеристику почти нулевого значения через три секунды или больше.
[0022] Фиг. 7 является блок-схемой управления модуля 40 вычисления силы реакции на основе поперечной позиции.
Модуль 40a вычитания определяет отклонение поперечной позиции относительно левой полосы посредством вычитания поперечной позиции относительно левой полосы из целевой левой поперечной позиции, которая задается заранее (например, 90 см).
Модуль 40b вычитания определяет отклонение поперечной позиции относительно правой полосы посредством вычитания поперечной позиции относительно правой полосы из целевой правой поперечной позиции, которая задается заранее (например, 90 см).
Модуль 40c выбора отклонения поперечной позиции выбирает большее из отклонений поперечной позиции относительно левой и правой полос в качестве отклонения поперечной позиции.
Модуль 40d вычисления силы реакции на основе отклонения поперечной позиции вычисляет силу реакции, соответствующую поперечной позиции, на основе отклонения поперечной позиции. Сила реакции, соответствующая поперечной позиции, задается с возможностью иметь характеристику увеличения по мере того, как увеличивается отклонение поперечной позиции, и для нее задается верхний предел.
[0023] Далее описываются преимущества.
Преимущество управления смещением силы реакции, соответствующего поперечной позиции
Управление смещением силы реакции, соответствующее поперечной позиции, суммирует силу реакции, соответствующую поперечной позиции, с крутящим моментом силы реакции при рулении, в качестве величины смещения крутящего момента силы реакции при рулении. Характеристика силы реакции при рулении, представляющая крутящий момент силы реакции при рулении, соответствующий стабилизирующему крутящему моменту, за счет этого смещается в направлении, в котором увеличивается абсолютное значение крутящего момента силы реакции при рулении, по мере того как сокращается расстояние до белой линии дорожной разметки, как проиллюстрировано на фиг. 8. Фиг. 8 иллюстрирует случай близости к правой полосе, а в случае близости к левой полосе смещение выполняется в противоположном направлении относительно направления на фиг. 8.
[0024] Здесь рассматривается случай, в котором позиция движения транспортного средства сдвигается в правую сторону вследствие внезапного рулевого управления водителем вправо, после чего водитель возвращает позицию движения в окрестность центра полосы движения с помощью корректирующего руления, при традиционном управлении силой реакции при рулении. Угол поворота при рулении и крутящий момент поворота при рулении, когда водитель проводит внезапную операцию, должны быть позицией точки P1 на характеристике A на фиг. 9. Характеристика A должна быть характеристикой, представляющей взаимосвязь между углом поворота при рулении и крутящим моментом поворота при рулении при задании характеристики силы реакции при рулении, моделирующей традиционное устройство рулевого управления. Поскольку поворот переднего колеса влево требуется для того, чтобы возвращать позицию движения в окрестность центра полосы движения из этого состояния после рулевого управления с возвратом в нейтральную позицию угла поворота при рулении, водитель увеличивает рулевое управление с нейтральной позиции угла поворота при рулении и согласует колесо рулевого управления с целевым углом θ5. В это время, в традиционной технологии, описанной выше, нейтральная позиция угла поворота при рулении (нулевая точка угла поворота при рулении) и нейтральная позиция крутящего момента поворота при рулении (нулевая точка крутящего момента поворота при рулении) совпадают, и требуется уменьшение крутящего момента поворота при рулении до нейтральной позиции угла поворота при рулении при увеличении крутящего момента поворота при рулении после превышения нейтральной позиции угла поворота при рулении. Другими словами, при проведении корректирующего руления, разносящего нейтральную позицию угла поворота при рулении, изменяется на противоположный знак крутящего момента поворота при рулении, и переключается направление, в котором водитель управляет силой, и поскольку величина изменения угла поворота при рулении относительно величины изменения крутящего момента поворота при рулении значительно меньше около нейтральной позиции крутящего момента поворота при рулении, по сравнению с другими областями угла поворота при рулении, нагрузка по рулевому управлению на водителя является большой, и управление колесом рулевого управления таким образом, что он имеет целевой угол θ5, является затруднительным. Таким образом, имеется проблема в том, что позиция движения транспортного средства легко выходит за установленные пределы, приводя к увеличению величины корректирующего руления.
[0025] Напротив, при управлении смещением силы реакции, соответствующем поперечной позиции, по первому варианту осуществления, посредством смещения крутящего момента силы реакции при рулении, соответствующего стабилизирующему крутящему моменту, больше в направлении, в котором абсолютное значение крутящего момента силы реакции при рулении увеличивается по мере того, как сокращается расстояние до белой линии дорожной разметки, характеристика, представляющая взаимосвязь между углом поворота при рулении и крутящим моментом поворота при рулении, смещается в направлении, в котором увеличивается абсолютное значение крутящего момента поворота при рулении, как проиллюстрировано на фиг. 10, и характеристика A изменяется непрерывно на характеристику C по мере того, как сокращается расстояние до белой линии дорожной разметки. В это время требуется увеличение крутящего момента поворота при рулении для того, чтобы поддерживать угол поворота при рулении; следовательно, если крутящий момент поворота при рулении является постоянным, колесо 6 рулевого управления постепенно возвращается в нейтральную позицию угла поворота при рулении (точка P1->точка P2), за счет этого подавляя сдвиг позиции движения транспортного средства в правую сторону вследствие внезапного рулевого управления водителя. С другой стороны, когда водитель поддерживает угол поворота при рулении, угол поворота при рулении и крутящий момент поворота при рулении перемещаются из точки P1 в точку P3. Когда водитель осуществляет корректирующее руление из этого состояния, поскольку нейтральная позиция крутящего момента поворота при рулении смещается больше в сторону увеличения рулевого управления, чем нейтральная позиция угла поворота при рулении в характеристике C, не изменяется на противоположный знак крутящего момента поворота при рулении до достижения нейтральной позиции крутящего момента поворота при рулении в ходе увеличения рулевого управления из нейтральной позиции угла поворота при рулении. Таким образом, водитель может управлять углом поворота передних колес 5L, 5R только посредством уменьшения крутящего момента поворота при рулении и прекращения вращения колеса 6 рулевого управления, когда колесо 6 рулевого управления поворачивается до целевого угла. Иными словами, управление смещением силы реакции, соответствующее поперечной позиции, по первому варианту осуществления позволяет упрощать корректирующее руление водителя, поскольку направление, в котором водитель управляет силой, не переключается легко. Как результат, позиция движения транспортного средства не выходит легко за установленные пределы, и может уменьшаться величина корректирующего руления.
[0026] Традиционно известна технология, в которой цель заключается в том, чтобы подавлять сдвиг позиции движения вследствие внезапной операции водителем посредством увеличения силы реакции при рулении при приближении к белой линии дорожной разметки; тем не менее, в традиционной технологии колесо рулевого управления выполнено с возможностью просто становиться более тяжелым при приближении к белой линии дорожной разметки, и нейтральная позиция крутящего момента поворота при рулении в характеристике силы реакции при рулении всегда совпадает с нейтральной позицией угла поворота при рулении; следовательно, изменяется на противоположный знак крутящего момента поворота при рулении при корректирующем рулевом управлении, которое разносит нейтральную позицию угла поворота при рулении, и не уменьшается нагрузка по рулевому управлению на водителя. Другими словами, посредством смещения крутящего момента силы реакции при рулении, соответствующего стабилизирующему крутящему моменту, больше в направлении, в котором абсолютное значение крутящего момента силы реакции при рулении увеличивается по мере того, как сокращается расстояние до белой линии дорожной разметки, возможна реализация как подавления сдвига позиции движения, так и уменьшения нагрузки по рулевому управлению на водителя.
[0027] Кроме того, при управлении смещением силы реакции, соответствующем поперечной позиции, по первому варианту осуществления, величина смещения выполнена с возможностью быть больше по мере того, как сокращается расстояние до белой линии дорожной разметки; как результат, нейтральная позиция крутящего момента поворота при рулении смещается в позицию, которая дополнительно отделена от нейтральной позиции угла поворота при рулении по мере того, как сокращается расстояние до белой линии дорожной разметки. Когда водитель осуществляет корректирующее руление для того, чтобы возвращать позицию движения транспортного средства в окрестность центра полосы движения, требуется увеличение рабочей величины увеличения рулевого управления из нейтральной позиции угла поворота при рулении по мере того, как приближается белая линия дорожной разметки. В это время, когда величина смещения нейтральной позиции крутящего момента поворота при рулении относительно нейтральной позиции угла поворота при рулении является небольшой, имеется вероятность того, что крутящий момент поворота при рулении превышает нейтральную позицию, и изменяется на противоположный знак крутящего момента поворота при рулении до того, как колесо рулевого управления поворачивается до целевого угла. Таким образом, возможно подавление превышения нейтральной позиции посредством крутящего момента поворота при рулении посредством увеличения величины смещения по мере того, как сокращается расстояние до белой линии дорожной разметки.
[0028] При управлении смещением силы реакции, соответствующем поперечной позиции, по первому варианту осуществления, модуль 36b вычисления поперечной позиции переключает поперечную позицию относительно левой и правой белых линий дорожной разметки в текущей позиции, когда транспортное средство-носитель достигает белой линии дорожной разметки. Управление смещением силы реакции, соответствующее поперечной позиции, имеет такую конфигурацию, в которой транспортное средство-носитель легко возвращается в окрестность центра полосы движения посредством увеличения силы реакции при рулении по мере того, как транспортное средство-носитель удаляется от окрестности центра полосы движения. Другими словами, интегрированное значение угла относительно вертикальной оси (изменение поперечной позиции) считается возмущениями, и сила реакции при рулении управляется таким образом, что транспортное средство направляется в направлении, в котором исключается интегрированное значение угла относительно вертикальной оси. Следовательно, требуется сброс интегрированного значения угла относительно вертикальной оси, когда осуществлена смена полосы. Это обусловлено тем, что, если интегрированное значение угла относительно вертикальной оси не сбрасывается, сила реакции при рулении для возвращения транспортного средства в окрестность центра полосы движения до смены полосы продолжает действовать даже после смены полосы, и запрещается операция водителя. Если интегрированное значение просто задано равным нулю, невозможно направление транспортного средства в окрестность центра полосы движения после смены полосы.
[0029] Следовательно, в первом варианте осуществления, поскольку преднамеренная операция водителя может рассматриваться, когда транспортное средство-носитель достигает белой линии дорожной разметки, в этом случае посредством переключения поперечной позиции относительно левой и правой белых линий дорожной разметки в текущей позиции, другими словами, посредством изменения на противоположный знака интегрированного значения угла относительно вертикальной оси позиция, в которую направляется транспортное средство-носитель, переключается из окрестности центра полосы движения перед сменой полосы на окрестность центра полосы движения после смены полосы; следовательно, может формироваться сила реакции при рулении для направления транспортного средства-носителя в окрестность центра полосы движения после смены полосы. В это время, для того чтобы учитывать отношение W2/W1 ширины W2 полосы для полосы движения после смены полосы относительно ширины W1 полосы для полосы движения до смены полосы, возможно задание точной поперечной позиции и возможно задание оптимальной величины смещения для направления транспортного средства-носителя в окрестность центра полосы движения.
[0030] Преимущество управления смещением силы реакции, соответствующего резервному времени отклонения
Управление смещением силы реакции, соответствующее резервному времени отклонения, суммирует силу реакции, соответствующую резервному времени отклонения, с крутящим моментом силы реакции при рулении, в качестве величины смещения крутящего момента силы реакции при рулении. Характеристика силы реакции при рулении, представляющая крутящий момент силы реакции при рулении, соответствующий стабилизирующему крутящему моменту, за счет этого смещается в направлении, в котором увеличивается абсолютное значение крутящего момента силы реакции при рулении по мере того, как сокращается резервное время отклонения, как проиллюстрировано на фиг. 8. Фиг. 8 иллюстрирует случай близости к правой полосе, а в случае близости к левой полосе смещение выполняется в противоположном направлении относительно направления, показанного на фиг. 8.
[0031] Соответственно, характеристика, представляющая взаимосвязь между углом поворота при рулении и крутящим моментом поворота при рулении, смещается в направлении, в котором увеличивается абсолютное значение крутящего момента поворота при рулении, и характеристика A изменяется непрерывно на характеристику C по мере того, как сокращается резервное время отклонения, как проиллюстрировано на фиг. 10. В это время требуется увеличение крутящего момента поворота при рулении, чтобы поддерживать угол поворота при рулении; следовательно, если крутящий момент поворота при рулении является постоянным, колесо 6 рулевого управления постепенно возвращается в нейтральную позицию угла поворота при рулении (точка P1 → точка P2), за счет этого подавляя сдвиг позиции движения транспортного средства в правую сторону вследствие внезапного рулевого управления водителем. С другой стороны, когда водитель поддерживает угол поворота при рулении, угол поворота при рулении и крутящий момент поворота при рулении перемещаются из точки P1 в точку P3. Когда водитель осуществляет корректирующее руление из этого состояния, поскольку нейтральная позиция крутящего момента поворота при рулении смещается больше в сторону увеличения рулевого управления, чем нейтральная позиция угла поворота при рулении в характеристике C, не изменяется на противоположный знак крутящего момента поворота при рулении до достижения нейтральной позиции крутящего момента поворота при рулении, когда рулевое управление увеличивается из нейтральной позиции угла поворота при рулении. Таким образом, водитель может управлять углом поворота передних колес 5L, 5R только посредством уменьшения крутящего момента поворота при рулении и прекращения вращения колеса 6 рулевого управления, когда колесо 6 рулевого управления поворачивается до целевого угла. Иными словами, управление смещением силы реакции, соответствующее резервному времени отклонения, по первому варианту осуществления позволяет упрощать корректирующее руление водителя, поскольку направление, в котором водитель управляет силой, не переключается легко. Как результат, позиция движения транспортного средства не выходит легко за установленные пределы, и может уменьшаться величина корректирующего руления.
[0032] Кроме того, при управлении смещением силы реакции, соответствующем резервному времени отклонения, по первому варианту осуществления величина смещения выполнена с возможностью увеличиваться по мере того, как сокращается резервное время отклонения; как результат, нейтральная позиция крутящего момента поворота при рулении смещается в позицию, которая дополнительно отделена от нейтральной позиции угла поворота при рулении по мере того, как сокращается резервное время отклонения. Когда водитель осуществляет корректирующее руление для возвращения позиции движения транспортного средства в окрестность центра полосы движения, транспортное средство с большей вероятностью должно находиться ближе к белой линии дорожной разметки по мере того, как сокращается резервное время отклонения, и требуется увеличение величины рулевого управления из нейтральной позиции угла поворота при рулении по мере того, как становится ближе белая линия дорожной разметки. В это время, когда величина смещения нейтральной позиции крутящего момента поворота при рулении относительно нейтральной позиции угла поворота при рулении является небольшой, имеется вероятность того, что крутящий момент поворота при рулении превышает нейтральную позицию, и изменяется на противоположный знак крутящего момента поворота при рулении до того, как колесо рулевого управления поворачивается до целевого угла. Таким образом, возможно подавление превышения нейтральной позиции посредством крутящего момента поворота при рулении посредством увеличения величины смещения по мере того, как сокращается расстояние до белой линии дорожной разметки.
[0033] Преимущество управления смещением силы реакции, соответствующего поперечной позиции и резервному времени отклонения
В модуле 20 управления силой реакции при рулении сила реакции с большим абсолютным значением из силы реакции, соответствующей резервному времени отклонения, и силы реакции, соответствующей поперечной позиции, выбирается в качестве величины смещения крутящего момента силы реакции при рулении в модуле 36 смещения крутящего момента поворота при рулении, и величина смещения крутящего момента силы реакции при рулении суммируется с крутящим моментом силы реакции при рулении в сумматоре 20c. Характеристика силы реакции при рулении за счет этого смещается в направлении, в котором увеличивается абсолютное значение крутящего момента силы реакции при рулении, в соответствии с резервным временем отклонения или поперечной позицией.
При управлении смещением силы реакции, соответствующем резервному времени отклонения, сила реакции, соответствующая резервному времени отклонения, является нулевой, когда транспортное средство-носитель и белая линия дорожной разметки являются параллельными, т.е. когда угол относительно вертикальной оси является нулевым. Следовательно, даже если транспортное средство-носитель находится в позиции близко к белой линии дорожной разметки, когда угол относительно вертикальной оси является небольшим, может выводиться только небольшая сила реакции. Напротив, при управлении смещением силы реакции, соответствующем поперечной позиции, сила реакции (сила реакции, соответствующая поперечной позиции) формируется как пропорциональная расстоянию до белой линии дорожной разметки; следовательно, большая сила реакции может выводиться по мере того, как сокращается расстояние до белой линии дорожной разметки, и возможно простое возвращение транспортного средства-носителя в окрестность центра полосы движения.
[0034] С другой стороны, при управлении смещением силы реакции, соответствующем поперечной позиции, когда транспортное средство-носитель находится около центра полосы движения, сила реакции, соответствующая поперечной позиции, является нулевой. Следовательно, даже около центра полосы движения, когда угол относительно вертикальной оси является большим и скорость транспортного средства является высокой, белая линия дорожной разметки достигается за короткий период времени, тогда как увеличение силы реакции при рулении с хорошей чувствительностью является затруднительным. Напротив, при управлении смещением силы реакции, соответствующем резервному времени отклонения, поскольку сила реакции (сила реакции, соответствующая резервному времени отклонения) формируется в соответствии с резервным временем отклонения, и сила реакции имеет характеристику быстрого увеличения, когда резервное время отклонения становится равным или меньше 3 секунд, возможно подавление отклонения от полосы движения посредством увеличения силы реакции при рулении с хорошей чувствительностью даже при достижении белой линии дорожной разметки за короткий период времени.
Таким образом, посредством комбинирования управления смещением силы реакции, соответствующего резервному времени отклонения, и управления смещением силы реакции, соответствующего поперечной позиции, возможно эффективное подавление отклонения от полосы при приложении устойчивой силы реакции в соответствии с расстоянием до белой линии дорожной разметки. В это время посредством использования силы реакции с большим абсолютным значением из силы реакции, соответствующей резервному времени отклонения, и силы реакции, соответствующей поперечной позиции, возможно непрерывное приложение оптимальной требуемой силы реакции при рулении.
[0035] Преимущество помощи при вождении в полосе
В традиционном устройстве помощи при вождении в полосе, когда определяется то, что присутствует отклонение от полосы, водитель вынужденно выполняет операцию возврата транспортного средства в полосу посредством увеличения вспомогательной силы при рулении с электрическим усилителем в направлении возврата транспортного средства в полосу движения; тем не менее, угол поворота, полученный посредством увеличения усиливающей силы, колеблется вследствие силы удержания рулевого управления водителем, приводя к варьированию поведения транспортного средства и неспособности получать намеченное поведение транспортного средства.
Например, когда водитель плотно захватывает колесо рулевого управления так, как показано на фиг. 11(a), сила для того, чтобы преодолевать силу удержания рулевого управления водителем и поворачивать передние колеса, является небольшой; как результат, угол поворота, полученный посредством увеличения усиливающей силы, становится небольшим, и отклонение от полосы не может предотвращаться. С другой стороны, когда водитель слегка захватывает колесо рулевого управления так, как показано на фиг. 11(b), сила для того, чтобы преодолевать силу удержания рулевого управления водителем и поворачивать передние колеса, становится чрезмерной, и транспортное средство возвращается слишком далеко в полосу.
[0036] Напротив, в первом варианте осуществления угол поворота управляется на основе задаваемого SBW-угла поворота на основе угла поворота при рулении и скорости транспортного средства, когда определяется то, что отсутствует отклонение от полосы; когда определяется то, что присутствует отклонение от полосы, угол поворота управляется на основе задаваемого LDP-угла поворота для формирования момента относительно вертикальной оси в таком направлении возврата транспортного средства в полосу. Иными словами, поскольку угол поворота для того, чтобы возвращать транспортное средство в полосу, непосредственно предоставляется на передние колеса 5L, 5R, фактический угол поворота может согласовываться с задаваемым LDP-углом поворота независимо от абсолютной величины силы удержания рулевого управления водителем, как проиллюстрировано на фиг. 12(a), (b). Другими словами, фактический угол поворота зависит только от задаваемого LDP-угла поворота, и на него не влияет сила удержания рулевого управления водителем; как результат, намеченное поведение транспортного средства может всегда получаться независимо от силы удержания рулевого управления водителем.
С другой стороны, посредством приложения силы реакции при рулении, соответствующей поперечной силе на шинах, логически выведенной из угла поворота при рулении и скорости транспортного средства, на силе реакции при рулении без отражения задаваемого LDP-угла поворота, колебание поперечной силы на шинах, которое формируется вследствие применения задаваемого LDP-угла поворота и переключения между задаваемым SBW-углом поворота и задаваемым LDP-углом поворота, не отражается на силе реакции при рулении; как результат, может уменьшаться дискомфорт, вызываемый у водителя.
[0037] Фиг. 13 является временной диаграммой, иллюстрирующей изменение задаваемого LDP-угла поворота в первом варианте осуществления, и процессор 32i задания ограничений увеличивает значение ограничения скорости, когда задаваемый LDP-угол поворота увеличивается (область A), по сравнению со случаем уменьшения (область B). Когда формируется отклонение от полосы, требуется форсирование руления водителя, чтобы не допускать отклонения от полосы посредством изменения поперечного G на ранней стадии. С другой стороны, после недопущения отклонения от полосы требуется предотвращение быстрого изменения поведения транспортного средства посредством подавления изменения поперечного G в максимально возможной степени. Следовательно, посредством задания градиента увеличения большим градиента уменьшения задаваемого LDP-угла поворота возможно форсирование руления водителем, чтобы не допускать отклонения от полосы на более ранней стадии, и может подавляться быстрое изменение поведения транспортного средства после недопущения отклонения от полосы.
Кроме того, при увеличении процессор 32i задания ограничений задает значение ограничения скорости меньшим, когда задаваемый LDP-угол поворота равен или выше предварительно определенного угла (область C), по сравнению со случаем, когда задаваемый LDP-угол поворота меньше предварительно определенного угла (область A). Если изменение поперечного G является большим в точке, в которой увеличение переключается на уменьшение (в точке максимума) в области, в которой задаваемый LDP-угол поворота является большим, рывок по рысканию, который вызывает дискомфорт для пассажира, становится большим и значительно поворачивает тело и голову пассажира, вызывая дискомфорт. Следовательно, изменение поперечного G в точке максимума может задаваться небольшим посредством задания градиента увеличения небольшим, когда задаваемый LDP-угол поворота равен или выше предварительно определенного угла, и дискомфорт, вызываемый у пассажира, может уменьшаться посредством уменьшения рывка по рысканию.
[0038] Когда определяется то, что присутствует отклонение от полосы, процессор 36d задания ограничений поддерживает величину смещения крутящего момента силы реакции при рулении при управлении смещением силы реакции (управлении смещением силы реакции, соответствующем поперечной позиции, управлении смещением силы реакции, соответствующем резервному времени отклонения), равной значению непосредственно перед определением. Следовательно, поскольку изменения поперечной позиции и резервного времени отклонения, которые возникают вследствие применения задаваемого LDP-угла поворота, не отражаются на силе реакции при рулении, может уменьшаться дискомфорт, вызываемый у водителя.
[0039] Нижеуказанные преимущества могут быть получены в первом варианте осуществления, как описано выше.
(1) Предусмотрены колесо 6 рулевого управления, которое принимает ввод рулевого управления от водителя; поворотный модуль 2, который поворачивает передние колеса 5L, 5R, который механически отсоединяется от колеса 6 рулевого управления; модуль 32d определения отклонения, который определяет присутствие/отсутствие отклонения от полосы относительно полосы движения; модуль 32 вычисления задаваемого LDP-угла поворота, который вычисляет задаваемый LDP-угол поворота для формирования момента относительно вертикальной оси в направлении возврата транспортного средства в полосу; модуль 19 управления поворотом, который управляет углом поворота передних колес 5L, 5R на основе задаваемого SBW-угла поворота, соответствующего углу поворота при рулении, когда определяется то, что отсутствует отклонение от полосы, и управляет углом поворота на основе задаваемого LDP-угла поворота, когда определяется то, что присутствует отклонение от полосы; и модуль 20 управления силой реакции при рулении, который управляет силой реакции при рулении на основе угла поворота при рулении, без отражения задаваемого LDP-угла поворота на силе реакции при рулении, которая прикладывается к колесу 6 рулевого управления.
Намеченное поведение транспортного средства в силу этого может получаться независимо от силы удержания рулевого управления водителем.
[0040] (2) Предусмотрены модуль 33 вычисления поперечной силы, который вычисляет поперечную силу на шинах на основе угла поворота при рулении; модуль 35 вычисления SAT, который логически выводит стабилизирующий крутящий момент на основе поперечной силы на шинах; модуль 20 управления силой реакции при рулении, который задает характеристику силы реакции при рулении равной координатам, оси координат которых представляют собой стабилизирующий крутящий момент и силу реакции при рулении, так что стабилизирующий крутящий момент увеличивается по мере того, как увеличивается сила реакции при рулении, и вычисляет задаваемый крутящий момент силы реакции при рулении на основе характеристики силы реакции при рулении; модуль 36b вычисления поперечной позиции, который обнаруживает поперечную позицию транспортного средства-носителя относительно белой линии дорожной разметки; и модуль 36 смещения крутящего момента силы реакции при рулении, который смещает характеристику силы реакции при рулении при координатах больше в направлении, в котором абсолютное значение силы реакции при рулении увеличивается по мере того, как поперечная позиция транспортного средства-носителя становится ближе к белой линии дорожной разметки; при этом модуль 20 управления силой реакции при рулении прикладывает силу реакции при рулении к колесу 6 рулевого управления на основе задаваемого крутящего момента силы реакции при рулении, и когда определяется то, что присутствует отклонение от полосы, модуль 36 смещения крутящего момента силы реакции при рулении поддерживает величину смещения непосредственно перед определением.
Поскольку нейтральная позиция крутящего момента поворота при рулении в силу этого смещается больше в сторону увеличения рулевого управления, чем нейтральная позиция угла поворота при рулении, подавляется изменение знака крутящего момента поворота при рулении на противоположный во время корректирующего руления. Как результат, поскольку направление, в котором управляет силой водитель, легко не переключается, нагрузка по рулевому управлению на водителя может уменьшаться.
Кроме того, поскольку изменения поперечной позиции и резервного времени отклонения, которые возникают вследствие применения задаваемого LDP-угла поворота, не отражаются на силе реакции при рулении, может уменьшаться дискомфорт, вызываемый у водителя.
[0041] (3) Предусмотрен модуль 39d выбора резервного времени отклонения, который вычисляет резервное время, которое является временем, требуемым для достижения транспортным средством-носителем белой линии дорожной разметки, при этом модуль 36 смещения крутящего момента силы реакции при рулении вычисляет величину смещения поперечной позиции, которая увеличивается по мере того, как обнаруженная поперечная позиция становится ближе к белой линии дорожной разметки, вычисляет величину смещения резервного времени, которая увеличивается по мере того, как уменьшается вычисленное резервное время, и проводит смещение с использованием большей из величины смещения поперечной позиции и величины смещения резервного времени.
Устойчивая сила реакции в силу этого может прикладываться в соответствии с расстоянием до белой линии дорожной разметки при эффективном подавлении отклонения от полосы. В это время посредством использования силы реакции с большим абсолютным значением из силы реакции, соответствующей резервному времени отклонения, и силы реакции, соответствующей поперечной позиции, возможно непрерывное приложение оптимальной требуемой силы реакции при рулении.
[0042] (4) Предусмотрен процессор 32i задания ограничений, который ограничивает изменение задаваемого LDP-угла поворота, при этом процессор 32i задания ограничений задает градиент увеличения большим градиента уменьшения задаваемого LDP-угла поворота.
В силу этого возможно форсирование руления водителем, чтобы не допускать отклонения от полосы на более ранней стадии, и может подавляться быстрое изменение поведения транспортного средства после недопущения отклонения от полосы.
[0043] (5) Процессор 32i задания ограничений задает градиент увеличения меньшим, когда задаваемый LDP-угол поворота равен или выше предварительно определенного угла, по сравнению со случаем, когда он меньше предварительно определенного угла.
За счет этого подавляется рывок по рысканию, который формируется в точке, в которой задаваемый LDP-угол поворота переключается с увеличения на уменьшение, и может уменьшаться дискомфорт, вызываемый у пассажира.
[0044] (6) При управлении углом поворота передних колес 5L, 5R, которые механически отсоединяются от колеса 6 рулевого управления, угол поворота передних колес 5L, 5R управляется на основе задаваемого SBW-угла поворота, соответствующего углу поворота колеса 6 рулевого управления при рулении, когда определяется то, что отсутствует отклонение от полосы, и угол поворота управляется на основе задаваемого LDP-угла поворота для формирования момента относительно вертикальной оси в направлении возврата транспортного средства в полосу, при управлении силой реакции при рулении на основе угла поворота при рулении без отражения задаваемого LDP-угла поворота на силе реакции при рулении, которая прикладывается к колесу 6 рулевого управления, когда определяется то, что присутствует отклонение от полосы.
Намеченное поведение транспортного средства в силу этого может получаться независимо от силы удержания рулевого управления водителем.
[0045] (7) Предусмотрены модуль 32d определения отклонения, который определяет присутствие/отсутствие отклонения от полосы относительно полосы движения; и SBW-контроллер 4, который, при управлении углом поворота передних колес 5L, 5R, которые механически отсоединяются от колеса 6 рулевого управления, управляет углом поворота передних колес 5L, 5R на основе задаваемого SBW-угла поворота, соответствующего углу поворота колеса 6 рулевого управления при рулении, когда определяется то, что отсутствует отклонение от полосы, и управляет углом поворота на основе задаваемого LDP-угла поворота для формирования момента относительно вертикальной оси в направлении возврата транспортного средства в полосу, при управлении силой реакции при рулении на основе угла поворота при рулении без отражения задаваемого LDP-угла поворота на силе реакции при рулении, которая прикладывается к колесу 6 рулевого управления, когда определяется то, что присутствует отклонение от полосы.
Намеченное поведение транспортного средства в силу этого может получаться независимо от силы удержания рулевого управления водителем.
[0046] Вариант 2 осуществления
Устройство рулевого управления второго варианта осуществления отличается от первого варианта осуществления по конфигурации модуля управления силой реакции при рулении.
Модуль управления силой реакции при рулении
Фиг. 14 является блок-схемой управления модуля 50 управления силой реакции при рулении второго варианта осуществления. Описываются только аспекты, которые отличаются от первого варианта осуществления на фиг. 3.
Датчик 51 поперечного G обнаруживает поперечное ускорение (поперечное G) транспортного средства.
Датчик 52 скорости относительно вертикальной оси обнаруживает скорость относительно вертикальной оси транспортного средства.
Модуль 53 вычисления поперечной FB-силы вычисляет поперечную силу на шинах с обратной связью (FB) на основе поперечного G и скорости относительно вертикальной оси, с использованием известной двухколесной модели.
[0047] Модуль 54 вычисления поперечной FF-силы вычисляет поперечную силу на шинах с прямой связью (FF) посредством обращения к карте преобразования угла поворота при рулении и поперечной силы, представляющей взаимосвязь между углом поворота при рулении и поперечной силой на шинах, согласно скорости транспортного средства в традиционном устройстве рулевого управления, которая получена посредством экспериментирования или других средств заранее, на основе угла поворота при рулении и скорости транспортного средства. Карта преобразования угла поворота при рулении и поперечной силы имеет характеристику, при которой поперечная сила на шинах увеличивается по мере того, как увеличивается угол поворота при рулении; величина изменения поперечной силы на шинах относительно величины изменения угла поворота при рулении больше, когда угол поворота при рулении является небольшим, по сравнению со случаем, когда он является большим; и поперечная сила на шинах становится меньшей по мере того, как увеличивается скорость транспортного средства.
[0048] Модуль 55 вычисления SAT применяет взвешивание к поперечной FB-силе на шинах и поперечной FF-силе на шинах с учетом скорости транспортного средства и абсолютного значения разности между двумя поперечными силами (разности поперечных сил), чтобы получать конечную поперечную силу на шинах, и вычисляет крутящий момент силы реакции при рулении, который формируется посредством поперечной силы на шинах, посредством обращения к карте преобразования поперечной силы и крутящего момента силы реакции при рулении, представления взаимосвязи между поперечной силой на шинах и крутящим моментом силы реакции при рулении в традиционном устройстве рулевого управления, полученной посредством экспериментирования или других средств заранее, на основе скорости транспортного средства и поперечной силы на шинах. Карта преобразования поперечной силы на шинах и крутящего момента силы реакции при рулении является идентичной карте в первом варианте осуществления.
[0049] Модуль 55 вычисления SAT уменьшает коэффициент Gv распределения, соответствующий скорости транспортного средства для поперечной FF-силы на шинах, и увеличивает коэффициент 1-Gv распределения, соответствующий скорости транспортного средства для поперечной FB-силы на шинах, по мере того, как уменьшается скорость транспортного средства, когда скорость транспортного средства меньше предварительно определенного порогового значения скорости транспортного средства (например, 30 км/ч). Здесь пороговое значение скорости транспортного средства является скоростью транспортного средства, при которой появляется нелинейность характеристики шины, и начинает уменьшаться точность логического вывода поперечной FF-силы на шинах. С другой стороны, когда скорость транспортного средства превышает предварительно определенное значение, коэффициенты Gv, 1-Gv распределения, соответствующие скоростям транспортного средства для поперечной FF-силы на шинах и поперечной FB-силы на шинах, заданы равными 0,5.
[0050] Модуль 55 вычисления SAT задает коэффициент Gf распределения, соответствующий разности поперечных сил поперечной FF-силы на шинах, равным 1, а коэффициент 1-Gf распределения, соответствующий разности поперечных сил поперечной FB-силы на шинах, равным нулю, когда разность поперечных сил меньше предварительно определенного первого порогового значения разности поперечных сил. Здесь, первое пороговое значение разности поперечных сил представляет собой поперечную силу, при которой начинает уменьшаться точность логического вывода поперечной FF-силы на шинах. Кроме того, когда поперечная сила превышает предварительно определенную вторую разность поперечных сил, коэффициент Gf распределения, соответствующий разности поперечных сил поперечной FF-силы на шинах, задается равным нулю, а коэффициент 1-Gf распределения, соответствующий разности поперечных сил поперечной FB-силы на шинах, задается равным 1. Здесь второе пороговое значение разности поперечных сил представляет собой поперечную силу, при которой точность логического вывода поперечной FF-силы на шинах снижается больше точности логического вывода поперечной FB-силы на шинах. Дополнительно, когда пороговое значение разности поперечных сил равно или выше первого порогового значения разности поперечных сил и равно или меньше второго порогового значения разности поперечных сил, коэффициент Gf распределения, соответствующий разности поперечных сил поперечной FF-силы на шинах, снижается, а коэффициент 1-Gf распределения, соответствующий разности поперечных сил поперечной FB-силы на шинах, увеличивается по мере того, как увеличивается разность поперечных сил.
Модуль 55 вычисления SAT получает усиление k посредством умножения коэффициента Gf распределения, соответствующего разности поперечных сил, и коэффициента GV распределения, соответствующего скорости транспортного средства, и получает конечную поперечную силу на шинах посредством суммирования значения, полученного посредством умножения усиления (1-k) и поперечной FB-силы на шинах, и значения, полученного посредством умножения усиления k и поперечной FF-силы на шинах. Когда флаг отклонения, выведенный из модуля 32d определения отклонения, задается, модуль 55 вычисления SAT задает усиление k равным 1, а усиление (1-k) равным нулю до тех пор, пока флаг отклонения не будет сброшен.
[0051] Далее описываются преимущества.
Преимущество вычисления поперечной силы на шинах посредством поперечной FF-силы на шинах и поперечной FB-силы на шинах
Во втором варианте осуществления поперечная FF-сила на шинах логически выводится из скорости транспортного средства и угла поворота при рулении, и поперечная FB-сила на шинах логически выводится из скорости относительно вертикальной оси и поперечного G, которое является величиной состояния поворачивания в модуле 55 вычисления SAT модуля 50 управления силой реакции при рулении. Затем взвешивание применяется к поперечной FF-силе на шинах и поперечной FB-силе на шинах согласно скорости транспортного средства и разности поперечных сил, чтобы получать конечную поперечную силу на шинах. Поперечная FB-сила на шинах изменяется в соответствии с изменениями состояния поверхности дороги или изменениями состояния транспортного средства. С другой стороны, поперечная FF-сила на шинах изменяется плавно независимо от изменений состояния поверхности дороги и т.п. Следовательно, точность логического вывода поперечной FF-силы на шинах уменьшается, когда меньше порогового значения скорости транспортного средства, при котором появляется нелинейность характеристики шины. Напротив, точность логического вывода поперечной FB-силы на шинах является почти постоянной независимо от скорости транспортного средства.
[0052] Следовательно, во втором варианте осуществления усиление k, которое умножается на поперечную FF-силу на шинах, снижается при увеличении усиления (1-k), которое умножается на поперечную FB-силу на шинах, по мере того как уменьшается скорость транспортного средства, когда скорость транспортного средства меньше порогового значения скорости транспортного средства. За счет этого может подавляться снижение точности логического вывода поперечной силы на шинах в диапазоне низких скоростей транспортного средства и может прикладываться более надлежащая сила реакции при рулении. Кроме того, во втором варианте осуществления усиление k, которое умножается на поперечную FF-силу на шинах, снижается при увеличении усиления (1-k), которое умножается на поперечную FB-силу на шинах, по мере того как увеличивается разность поперечных сил, когда разность поперечных сил равна или выше первого порогового значения разности поперечных сил. Снижение точности логического вывода конечной поперечной силы на шинах за счет этого может подавляться относительно снижения точности логического вывода поперечной FF-силы на шинах, и может прикладываться более надлежащая сила реакции при рулении.
[0053] Преимущество помощи при вождении в полосе
Во втором варианте осуществления, когда определяется то, что присутствует отклонение от полосы, задаваемый крутящий момент силы реакции при рулении вычисляется только на основе поперечной FF-силы на шинах в модуле 55 вычисления SAT. Следовательно, поскольку изменения поперечного G и скорости относительно вертикальной оси, которые возникают вследствие применения задаваемого LDP-угла поворота, не отражаются на силе реакции при рулении, может уменьшаться дискомфорт, вызываемый у водителя.
[0054] Нижеперечисленные преимущества, в дополнение к преимуществам (3)-(5) первого варианта осуществления, могут получаться во втором варианте осуществления, как описано выше.
(8) Предусмотрены колесо 6 рулевого управления, которое принимает ввод рулевого управления от водителя; поворотный модуль 2, который поворачивает передние колеса 5L, 5R, который механически отсоединяется от колеса 6 рулевого управления; датчик 51 поперечного G, который обнаруживает поперечное G транспортного средства; датчик 52 скорости относительно вертикальной оси, который обнаруживает скорость относительно вертикальной оси транспортного средства; модуль 32d определения отклонения, который определяет присутствие/отсутствие отклонения от полосы относительно полосы движения; модуль 32 вычисления задаваемого LDP-угла поворота, который вычисляет задаваемый LDP-угол поворота для формирования момента относительно вертикальной оси в направлении возврата транспортного средства в полосу; модуль 19 управления поворотом, который управляет углом поворота передних колес 5L, 5R на основе задаваемого SBW-угла поворота, соответствующего углу поворота при рулении, когда определяется то, что отсутствует отклонение от полосы, и управляет углом поворота на основе задаваемого LDP-угла поворота, когда определяется то, что присутствует отклонение от полосы; и модуль 50 управления силой реакции при рулении, который управляет силой реакции при рулении, которая прикладывается к колесу 6 рулевого управления, на основе, по меньшей мере, одной из поперечной FF-силы на шинах, соответствующей углу поворота при рулении, и поперечной FB-силы на шинах, соответствующей поперечному G и скорости относительно вертикальной оси, когда определяется то, что отсутствует отклонение от полосы, и управляет силой реакции при рулении на основе поперечной FF-силы на шинах без отражения поперечной FB-силы на шинах на силе реакции при рулении, которая прикладывается к колесу 6 рулевого управления, когда определяется то, что присутствует отклонение от полосы.
Намеченное поведение транспортного средства в силу этого может получаться независимо от силы удержания рулевого управления водителем.
Кроме того, поскольку изменения поперечного G и скорости относительно вертикальной оси, которые возникают вследствие применения задаваемого LDP-угла поворота, не отражаются на силе реакции при рулении, может уменьшаться дискомфорт, вызываемый у водителя.
[0055] (9) Предусмотрены модуль 54 вычисления поперечной FF-силы на шинах, который вычисляет поперечную FF-силу на шинах на основе угла поворота при рулении; модуль 53 вычисления поперечной FB-силы на шинах, который вычисляет поперечную FB-силу на шинах на основе поперечного G и скорости относительно вертикальной оси; модуль 55 вычисления SAT, который логически выводит стабилизирующий крутящий момент на основе, по меньшей мере, одной из поперечной FF-силы на шинах и поперечной FB-силы на шинах; модуль 20 управления силой реакции при рулении, который задает характеристику силы реакции при рулении равной координатам, оси координат которых представляют собой стабилизирующий крутящий момент и силу реакции при рулении, так что стабилизирующий крутящий момент увеличивается по мере того, как увеличивается сила реакции при рулении, и вычисляет задаваемый крутящий момент силы реакции при рулении на основе характеристики силы реакции при рулении; модуль 36b вычисления поперечной позиции, который обнаруживает поперечную позицию транспортного средства-носителя относительно белой линии дорожной разметки; и модуль 36 смещения крутящего момента силы реакции при рулении, который смещает характеристику силы реакции при рулении при координатах больше в направлении, в котором абсолютное значение силы реакции при рулении увеличивается по мере того, как поперечная позиция транспортного средства-носителя становится ближе к белой линии дорожной разметки; при этом модуль 20 управления силой реакции при рулении прикладывает силу реакции при рулении к колесу 6 рулевого управления на основе задаваемого крутящего момента силы реакции при рулении, и когда определяется то, что присутствует отклонение от полосы, модуль 36 смещения крутящего момента силы реакции при рулении поддерживает величину смещения непосредственно перед определением.
Поскольку нейтральная позиция крутящего момента поворота при рулении в силу этого смещается больше в сторону увеличения рулевого управления, чем нейтральная позиция угла поворота при рулении, подавляется изменение знака крутящего момента поворота при рулении на противоположный во время корректирующего руления. Как результат, поскольку направление, в котором управляет силой водитель, легко не переключается, нагрузка по рулевому управлению на водителя может уменьшаться.
Кроме того, поскольку изменения поперечной позиции и резервного времени отклонения, которые возникают вследствие применения задаваемого LDP-угла поворота, не отражаются на силе реакции при рулении, может уменьшаться дискомфорт, вызываемый у водителя.
Другие варианты осуществления
[0056]
Выше описан предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения на основе одного варианта осуществления, но конкретные конфигурации настоящего изобретения не ограничены посредством варианта осуществления, и конструктивные изменения, внесенные без отступления от объема изобретения, также включаются в настоящее изобретение.