专利名称：汽车的车道保持控制设备和方法
技术领域：
本发明涉及汽车的车道保持控制设备和方法。
背景技术：
1999年4月9日发布的日本专利申请第一公开Heisei11-96497号说明了第一在先提出的用于汽车的车道保持控制设备。在该上面提到的日本专利申请第一公开中描述的第一在先提出的车道保持控制设备，其中根据车辆相对交通车道中心线的横向位移量控制驾驶转矩，以在回到车辆正行驶的交通车道的中心位置的方向上产生偏航力矩(yaw moment)，从而防止车辆在偏离(脱离)交通车道的情形下行驶(使车辆保持在交通车道中行驶)。
此外，2003年3月20日发布的日本专利中请第一公布2000-33860号说明了第二在先提出的车道保持控制设备，其中，当车辆要偏离其行驶的交通车道时，根据车辆相对该交通车道中心线的横向移动偏差量控制作用在每个从动轮上的制动力，以在回到车辆正行驶的交通车道的中心位置的方向上产生偏航力矩，从而防止车辆偏离交通车道行驶(使车辆保持在同一条交通车道中行驶)。
发明内容
但是，在上面说明的在先提出的第一和第二车道保持控制设备中，转舵扭矩以及制动力的被控变量有限。这样，例如当车辆正行驶的交通车道(该交通车道的长度方向)和该车辆前后轴之间形成的锐角大(宽)，并且车辆相对于该交通车道中心线的横向位移量具有逐步增加的趋势时，不会根据该横向位移的偏差量的增加形成偏航力矩；从而该车辆偏离其自然行驶的交通车道。
从而，本发明的一个目的是提供汽车的车道保持控制设备和方法，其可以在不使司机感觉不协调(一种令人不愉快的感觉)的情况下改进避免车辆偏离正在行驶的交通车道的性能。
该目的可以通过提供一种用于汽车的车道保持控制设备实现，该设备包括减速受控变量计算部分，其根据车辆从其正行驶交通车道的偏移趋势状态计算减速受控变量；以及制动力控制部分，其根据该算出的减速受控变量控制作用在汽车各个从动轮上的制动力。
该目的还可以通过提供一种用于汽车的车道保持控制方法实现，该方法包括根据车辆从其正行驶交通车道的偏移趋势状态计算减速受控变量；以及，根据该算出的减速受控变量控制作用在汽车各个从动轮上的制动力。
本发明的上述概要不必说明所有必要的特征，从而本发明也可以是这些被说明特征的子组合。
图1是可对其应用本发明第一优选实施例的车道保持控制设备的汽车的大略配置图。
图2的流程图表示由图1中示出的制动/驱动力控制器执行的计算处理。
图3表示在图2示出的计算处理中使用的控制图。
图4是图3中示出的控制图的变型。
图5是在图2中示出的第一实施例的车道保持控制设备的计算处理中使用的控制图。
图6是图5中示出的控制图的变型。
图7是一个操作流程图，表示在依据本发明的第二优选实施例的车道保持控制设备中由图1中所示的驱动/制动力控制器执行的计算处理。
图8是一个操作流程图，表示在依据本发明的第三优选实施例的车道保持控制设备中由图1中所示的驱动/制动力控制器执行的计算处理。
图9是图8中示出的计算处理使用的控制图。
图10是图8中示出的计算处理使用的控制图。
图11是图8中示出的计算处理使用的图10的控制图的一种变型。
图12A和12B举例说明在车辆正行驶的交通车道和该车辆的前后轴之间形成的锐角φ，以及车辆相对于交通车道的横向位移偏移量X。
具体实施例方式
为了帮助更好的理解本发明，以下参照各附图进行说明。
(第一实施例)图1示出表示依据本发明第一优选实施例的车道保持控制设备的大略配置。图1中示出的参考数字1代表制动踏板，参考数字2代表增压器，参考数字3代表主缸，而参考数字4代表储器。通常，根据司机对制动踏板1的压下量(压下深度)，通过主缸3增压的制动液压力施加到每个车轮5FL至5RR(5FL代表左前车轮，5FR代表右前车轮，5RL代表左后车轮，5RR代表右后车轮)的每个轮缸(wheel cylinder)6FL至6RR上。借助安装在主缸3中的制动液压力控制电路7能控制每个轮缸6FL至6RR的制动液压力。该制动液压力控制电路7还允许对每个轮缸6FL、6FR、6RL和6RR的制动液压力控制。制动液压力控制电路7是ACC(自适应巡航控制)中使用的制动液压力控制电路的一种应用，例如用以保持车辆对前面车辆的车间距离。该前面车辆是和本车辆在同一交通车道上行驶的另一辆前面的车辆。能分别(单独地)控制每个轮缸6FL至6RR的制动液压力。但是，当从制动/驱动力控制单元(控制器)8输入制动液压力命令值时，制动液压力控制电路7根据该制动液压力命令值控制用于各个轮缸6FL至6RR的制动液压力。如上面说明那样，在该第一实施例中，由于使用可买到的并且在ACC中普遍采用的相对便宜的制动液压力控制电路(控制型负压增压器)，可以降低该车道保持控制设备的制造成本，并且可在车辆中便宜地构成该交通车道保持控制设备。
在该车辆中安装一个驱动转矩控制器12，其通过可调地控制发动机9的驱动状态、自动变速箱10的选定齿轮比以及发动机9进气系统中的节流阀11的节流开度角来控制对各驱动轮，即后车轮5RL和5RR的驱动转矩。可以根据燃料喷射量、喷射定时以及同时根据对节流阀11的开度角的控制(参考数字11A代表激励节流阀的节流致动器)控制发动机9的驱动状态。请注意，尽管该驱动转矩控制器12可以单独地控制后车轮5RL和5RR的驱动转矩，但当从驱动/制动力控制器8向驱动转矩控制器12输入驱动转矩命令值时根据该驱动转矩命令值控制从动轮的转矩。另外，在车上设置CCD(电荷耦合器件)摄象机13和摄象机控制器14以检测车辆在交通车道内的位置，以便检测交通车道偏移趋势状态。摄象机控制器14例如从CCD摄象机13捕集的前方摄影区中的摄影图象，通过检测例如白色线的车道标记来检测车辆要行驶(或正行驶)的前方交通车道，并且计算在车辆行驶的交通车道和车辆前后轴(Z)(也称为穿过车辆(实际上摄象机13)重心的车辆纵轴)之间形成的如图12A中所示的锐角φ，车辆相对于交通车道中心CL的如图12B中所示的横向位移X，交通车道曲率β(车辆行驶的交通车道的曲率)等等，如后面说明那样。请注意，按上面说明那样定义的锐角φ以下还简称为“其之间形成的锐角φ”。
此外，加速度传感器15检测车上形成的纵向加速度Xg和横向加速度Yg，主缸压力传感器17检测称为主缸压力Pm的主缸3的输出压力，加速器开度角传感器18检测加速踏板的压下量，即加速器开度角Acc，转向角传感器19检测方向盘21的转向角位移(转向角)δ，车轮速度传感器22FL至22RR检测各个车轮5FL至5RR的转速，即车轮速度Vwi(i＝FL至RR)，并且方向指示器开关20检测通过一个方向指示器检测方向指示操作。这些检测信号提供到和输入到制动/驱动力控制器8。
向驱动/制动力控制器8提供和输入摄象机控制器14检测的在交通车道和车辆前后轴之间形成的锐角φ，对交通车道中心的横向位移，交通车道曲率β，由雷达控制器16检测的至障碍物的前后距离Lx，对该障碍物的横向距离Ly，该障碍物的高度Hs，以及驱动转矩控制器12控制的驱动转矩Tw。如果检测到的车辆行驶状态数据存在方向性(左和右)，则把相对于车体的向左方向假设为正方向和把相对于车体的向右方向假设为负方向。也就是说，用于车辆左转的偏航率、横向加速度Yg以及偏航角φ假设具有正值，并且当前后轴(Z)相对于交通车道的中心线CL向左方向上偏移(偏离)时，横向位移X假设具有正值(参见图12B)。
接着，图2示出由图1所示的驱动/制动力控制器8执行的计算处理。对每个预定采样时间ΔT，例如10毫秒，按一个定时器中断例程执行该处理一次。注意未设置通信步骤，但通过计算处理得到的信息暂时地更新和存储在一存储器中并且所需信息在任何时间从该存储器中读出。
在步骤S1，驱动/制动力控制器8从各传感器、控制器和控制电路(控制单元)读各种类型的数据，具体地，车辆的纵向加速度Xg、横向加速度Yg、偏航率φ、每个车轮的速度Vwi、转向角δ、加速器开度角Acc和主缸压力Pm，方向指示信号(转弯信号灯)开关信号，来自驱动转矩控制器12的驱动转矩，来自摄象机控制器14的其之间形成的锐角φ，来自摄象机控制器14的车辆对其正行驶交通车道的中心线CL的横向位移X；以及来自摄象机控制器14的该交通车道的曲率β。
在下个步骤S2，驱动/制动力控制器8计算未来估计横向位移XS。具体地，驱动/制动力控制8根据其之间形成的锐角φ、车辆对交通车道中心线CL的横向位移X、交通车道曲率β以及为非驱动轮的前左、前右车轮速度VwFL和VwFR的平均值的行驶速度V，按下面的式(1)计算未来估计横向位移XSXS＝Tt×V×(φ+Tt×V×β)+X(1)请注意，在式(1)中，Tt代表用于计算向前注视距离(forward gazingdistance)的行进时间。也就是说，如果行进时间Tt乘以行驶速度V，则产生向前注视距离。具体说，在经过行进时间Tt之后车辆对交通车道中心线CL的横向位移估计值表示该未来估计横向位移XS。
在下个步骤S3，驱动/制动力控制器8判定该车辆是否具有从交通车道偏移(脱离)的趋势的状态。具体地，驱动/制动力控制器8判定步骤S2计算的未来横向位移XS是否等于或大于横向位移限制值Xc。如果未来估计横向位移XS等于或大于横向位移限制值Xc，则该车辆具有脱离(偏移)该交通车道(从该交通车道向左的方向)的趋势的状态。注意如图3中所示，脱离(偏移)判定阈值，即横向位移限制值Xc，在其之间形成的锐角φ的绝对值|φ|相对小(窄)(小于某预定小值)的区段中表示一个相对大的常数值。在该绝对值|φ|相对大(等于或大于某预定大值)的区段中，脱离(偏移)判定阈值Xc是一个相对小的常数值。在这二个区段之间的中间区段中，随着绝对值|φ|的增加，脱离判定阈值Xc以线性(直线)方式(线性地)减小。
在该第一实施例中，当该车辆的其之间形成的锐角φ的绝对值|φ|变大时，把偏移判定阈值Xc置为小，在较早的定时把偏移判定标志FLD置为“1”。从而，车辆的行驶速度V在该较早的定时变小(慢)。在该第一实施例中，在该较早的定时把脱离判定标志FLD置为“1”从而在该较早的定时车辆的行驶速度变小(慢)。在该第一实施例中，根据其之间形成的锐角φ的绝对值|φ|设定脱离(偏移)判定阈值Xc。但是，脱离(偏移)判定阈值Xc不受此的限制。例如，可以根据交通车道曲率β的绝对值|β|设定脱离判定阈值Xc。在此情况下，在交通车道曲率β的绝对值|β|相对小(小于曲率β的绝对值|β|的某预定小值)的区段中把偏移判定阈值Xc置为相对大的常数值。在曲率β的绝对值|β|相对大(等于或大于某预定大值)的区段中，把横向位移限制值Xc置为相对小的常数值，如图4中所示。在这二个区段之间的中间区段中，随着交通车道曲率的绝对值|β|的增大脱离判定阈值Xc线性地减小。此外，如果未来估计横向位移XS小于横向位移限制值Xc，驱动/制动力控制器8判定未来估计横向位移XS是否等于或小于横向位移限制值Xc的和横向位移XS的符号一致的反向值(-Xc)，并把偏移判定标志FLD置为“1”，即该车辆趋于从其行驶的交通车道向右侧方向偏移。
另外，如果未来横向位移XS小于横向位移限制值Xc并且大于符号和横向位移限制值Xc相反的值(-Xc)，则把偏移判定标志FLD复位为“0”，即，表示该车辆不具有从该交通车道脱离(偏移)的趋势状态。
接着，在步骤S4，驱动/制动控制器8计算减速受控变量Pg。具体地，驱动/制动控制器8判定在步骤S3是否把偏移判定标志FLD置为“1”。在车辆具有偏离交通车道的趋势时，驱动/制动力控制器8按照下面的式(2)计算减速受控变量Pg。如果不是，则把减速受控变量Pg置为“0”。
Pg＝KV1×Ks×Ky×(|XS|-Xc)(2)式(2)中，KV1代表从车辆技术条件确定的比例系数，Ks代表从车辆行驶速度V确定的比例系数，Ky代表从其之间形成的锐角φ确定的比例系数。在图5中所示，在其之间形成的锐角的绝对值|φ|相对小(小于绝对值|φ|的某预定小值)的区段内，把比例系数Ky置成为一个相对小的常数值，在其之间形成的锐角的绝对值|φ|相对大(等于或大于某预定大值)的区段内把Ky置成为一个相对大的常数值，而在这二个区段之间的中间区段中Ky随其之间形成的锐角φ的绝对值|φ|的增大线性地增大。也就是说，随着在车辆行驶的交通车道和车辆前后轴(Z)之间形成的锐角φ的绝对值|φ|变大，加大(largely)对减速受控变量Pg的计算并且车辆的行驶速度V明显减小。
注意比例系数Ky是根据在车辆行驶的交通车道和车辆前后轴之间形成的锐角的绝对值|φ|而设定的。但是，可以替代地例如根据交通车道曲率β的绝对值|β|设定比例系数Ky。在此情况下，如图6中所示的方式设定比例系数Ky，即，在车辆所行驶的交通车道的曲率β的绝对值|β|相对小(小于某预定小值)的区段中Ky为一个相对小的常数值，在车辆所行驶的交通车道的曲率β的绝对值|β|相对大(等于或大于某预定大值)的区段中Ky为一个相对大的常数值，并且在这二个区段之间的中间区段中Ky随绝对值|β|的增大线性地增大。
在下个步骤S5，根据步骤S4计算的减速受控变量Pg计算每个车轮的目标制动液压力。向制动液压力控制电路7输出用于该目标制动压力的制动液压力命令值。接着，该例程返回到主例程。
下面接着说明在车辆行驶的一种特殊情况下依据本发明的车道保持控制设备的操作。
首先，假定车辆行驶在急剧弯曲的道路上并且其之间形成(在车辆的交通车道和车辆的前后轴之间形成)的锐角φ变大(宽)，从而车辆偏离该交通车道的趋势变高。这样，在如图2中示出的驱动/制动力控制器8的算术处理中，在步骤S1从各传感器/控制器和控制电路读各种数据和在步骤S2加大对未来估计横向位移XS的计算，而且把脱离(偏移)判定阈值Xc置成小，如图3中所示。这里假定把横向位移限制值Xc设置为小于未来估计横向位移XS。此刻，在步骤S3中于较早的定时把脱离判定标志FLD置为等于“1”。也就是说，车辆指示出现偏离交通车道的趋势。在步骤S4，加大对比例系数Ky的计算，如图5中所示。在步骤S5，向制动液压力控制电路7输出制动液压命令值。接着，当通过制动液压力控制电路7得到该制动液压力命令值时，向每个车轮输出目标制动液压力并且车辆大大减速。从而，车辆的行驶速度在该较早的定时明显降低。车轮将要偏离交通车道的时间，即司机能操纵方向盘21以避免偏离交通车道的时间变长。另外，车轮的转弯半径变小。因此，改善车辆的交通车道偏移性能。请注意，即使司机没有进行适当的驾驶操作从而车辆行驶路线偏离交通车道，由于使车辆行驶速度V变慢(低)，车辆和位于其行驶的交通车道之外的障碍物碰撞的概率足够小(几乎不可能)。
(第二实施例)下面接着说明依据本发明的车道保持控制设备的第二优选实施例。和上面说明的第一实施例的不同点在于，未来估计横向位移XS是根据交通车道曲率β和车辆转弯曲率βv计算的，并且根据未来估计横向位移XS检查车辆偏移交通车道的趋势状态。
具体地，图2中示出的由驱动/制动力控制单元(控制器)8执行的步骤S2的计算处理修改为在第二实施例中执行的步骤S6和S7的另一种计算处理。详细地，在步骤S6，根据步骤S1读出的转向角δ和步骤S2算出的车辆行驶速度V，按照下面的式(3)计算车辆转变曲率βv。即，βv＝Kv2×δ/N(3)注意Kv2代表一个根据车辆技术条件确定的比例系数。
在下个步骤S7，驱动/制动力控制器8计算未来估计横向位移XS。具体地，按照下面的式(4)，根据车辆正行驶的交通车道的曲率β、步骤S1中读出的车辆的行驶速度V以及步骤S6算出的车辆转弯曲率βv计算未来估计横向位移XS。注意，车辆的行驶速度V是步骤S1中读出的各个车轮速度Vwi中的非驱动轮的左前、右前车轮的速度VwFL和VwFR的平均值。
XS＝Tt×V×(Tt×V×Δβ)+X(4)注意Δβ是车辆正行驶交通车道的曲率β和车辆转弯曲率βv之间的差(β-βv)。具体地，在本实施例中，为了计算未来估计横向位移XS，根据交通车道曲率β和车辆转弯曲率βv之间的差，可以准确地确定未来估计横向位移XS并且可以准确地计算车辆对交通车道的偏移趋势。
请注意，在本实施例中使用CCD摄象机13和摄象机控制器14检测交通车道曲率β。但交通车道曲率β的检测不受此的限制。可以替代地通过车中安装的汽车导航系统或者通过带有基本设施的道路-车辆通信检测交通车道曲率β。可以准确地计算未来估计横向位移XS并且可以准确地计算车辆的交通车道偏移趋势。
接着，根据车辆行驶的一种特定情况说明依据本发明的交通车道保持控制设备的操作。首先，假定车辆在急剧弯曲的道路上行驶期间，车辆的转弯半径大于车辆行驶的车道的曲率半径。接着，假定车辆偏移该交通车道的趋势增加。此刻，在驱动/制动力控制器8的计算处理中，在经过S1的步骤S6中把车辆转弯曲率βv计算为小。在步骤S7把交通车道β计算为大。假定把车辆行驶的交通车道的曲率β计算成大于车辆转弯曲率βv。此刻，在步骤S7，加大对未来估计横向位移XS的计算。如图3中所示，在其之间形成的锐角φ的绝对值小于某预定小值的区段中把脱离(偏移)判定阈值Xc设成为一个相对大的常数值，在其之间形成的锐角φ的绝对值等于或大于某预定大值的区段中把Xc设成为一个相对小的常数值，并且在这二个区段之间把Xc设成为随其之间形成的锐角φ的绝对值的增大线性地减小。在步骤S3，由于横向位移限制值(偏移判定阈值)Xc置为小于未来估计横向位移XS，在较早的定时把偏移判定标志FLD置成为“1”。具体地，把目前的状态确定为车辆趋于偏离车辆正行驶的交通车道。在步骤S4，如图5中所示，把比例系数Ky计算成大值。接着，把减速受控变量Pg计算成大值，从而未来估计横向位移XS的绝对值|XS|于偏移判定阈值Xc。在步骤S5，向制动液压力控制电路7输出制动液压力命令值。此时，向各个车辆缸输出目标制动液压力，从而车辆大大减速。从而，在该较早的定时车辆的行驶速度V变小(慢)。车辆偏离交通车道的持续时间，即司机能操纵方向盘21以避免车辆偏移交通车道的持续时间变长。另外，车辆的转弯半径相应变小。因此，可以改善车辆避免偏离其正行驶的交通车道的性能。
(第三实施例)下面接着说明依据本发明的第三优选实施例的交通车道保持控制设备。第三实施例和前面说明的第一实施例的不同之处在于，在不计算未来估计横向位移XS情况下，根据交通车道曲率β和车辆转弯曲率βv检测车辆从交通车道偏移的趋势状态。具体地，图2中所示的在第一实施例中由驱动/制动力控制器8执行的计算处理之中的步骤S2至S4修改为图8中所示的在第三实施例中执行的步骤S8至S11。
详细地说，在图8的步骤S8中，驱动/制动力控制器8按照上述式(3)，根据步骤S1(在图2中示出)读出的转向角δ以及在步骤S2(在图2中示出)算出的行驶速度V计算车辆转弯曲率βv。在下个步骤S9，驱动/制动力控制器8判定是否出现车辆偏移交通车道的趋势状态。
具体地，在步骤S1检测的交通车道的曲率β等于或大于零(0)，并且驱动/制动力控制器8判定步骤S1检测的交通车道曲率β和步骤S8计算的车辆转弯曲率βv的差(β-βv)是否等于或大于偏移判定阈值，即本实施例中的偏移差判定阈值βc。如果交通车道曲率β等于或大于零(0)并且差(β-βv)等于或大于偏移差判定阈值βc，则把偏移判定标志FLD置为“1”。也就是说，驱动/制动力控制器8判定该车辆具有从该交通车道向左侧方向偏移的趋势状态。请注意，如图9中所示，在交通车道曲率β的绝对值|β|相对小(等于或小于某预定小值)的区段中把偏移差判定阈值βc设成是一个相对大的常数值，在交通车道曲率β的绝对值|β|相对大(等于或大于某预定大值)的区段中把βc设成是一个相对小的常数值，而在这二个区段之间的中间区段中把βc设成随交通车道曲率β的绝对值|β|的增大线性地减小。
在该第三实施例中，如上面说明那样，当车辆正行驶的交通车道的曲率绝对值|β|大时，把偏移差判定阈值βc计算成小值。这样，在较早的定时把偏移判定标志FLD置为“1”。另外，在该较早的定时，车辆的行驶速度V变小。
另一方面，如果车辆正行驶的交通车道的曲率β既不等于也不大于“0”(零)，并且差(β-βv)不等于或不大于偏移判定阈值βc，则驱动/制动力控制器8判定车辆行驶的交通车道的曲率β是否小于零(0)并且判定差(β-βv)是否等于或小于偏移判定阈值βc的反向值(-βc)。如果车辆行驶的交通车道的曲率β等于或小于零(0)并且差(β-βv)等于或小于偏移判定阈值βc的反向值(-βc)，则驱动/制动力控制器8把偏移判定标志FLD置为“1”，即，表示车辆已进入从正行驶交通车道向右侧方向偏移的趋势状态。
另外，如果车辆行驶的交通车道的曲率3小于零(0)并且差(β-βv)不等于或不小于反向值(-βc)，则把偏移判定标志FLD复位成“0”状态，即，驱动/制动力控制器8指示车辆不具有对交通车道偏移趋势的状态。
在下个步骤S10，驱动/制动力控制器8计算目标车速Vt。具体地，驱动/制动力控制器8按照下面的式(5)，根据车辆行驶的交通车道的曲率β、步骤S1读出的转向角δ以及步骤S9算出的偏移判定阈值βc计算目标车速Vt。
Vt＝Kv2×δ/(|β|-βc)(5)接着，在步骤S11，驱动/制动力控制器8计算减速受控变量Pg。具体地，驱动/制动力控制器8判定步骤S9设定的偏移判定标志FLD是否为“1”的设置状态(即，车辆具有从交通车道偏移趋势的状态)。如果标志FLD为该设定状态，则按照式(6)，根据步骤S10计算的目标车速Vt以及步骤S6计算的车辆行驶速度V来计算减速受控变量。
Pg＝Kt×(V-Vt)(6)注意Kt代表一个比例系数。如图10中所示，在车辆行驶的交通车道曲率β的绝对值|β|相对小(等于或小于某预定小值)的区段中，把该比例系数Kt设成为一个相对小的常数值，而在车辆行驶的交通车道曲率β的绝对值|β|相对大(等于或大于某预定大值)的区段中把Kt设成为一个相对大的常数值。在这二个区段的中间区段中，把比例系数Kt设置为随车辆行驶的交通车道曲率β的绝对值|β|的增大而线性地增大。也就是说，随着交通车道曲率的绝对值|3|变大，把减速受控变量Pg计算成大车辆的行驶速度V明显减小。
请注意，在本实施例中，根据车辆行驶的交通车道曲率的绝对值|β|设定比例系数Kt。但是，比例系数Kt可以不只根据交通车道曲率的绝对值|β|设定。例如，比例系数Kt可以替代地根据车辆的行驶速度V和目标车速Vt之间的差(车速偏差(V-Vt)来设定。在此情况下，如图11中所示，在车速偏差(V-Vt)相对小(小于车速偏差的某预定小值)的区段中把比例系数Kt设成为一个相对小的常数值，而在车速偏差(V-Vt)相对大(等于或大于车速偏差的某预定大值)的区段中把Kt设成为一个相对大的常数值。在这二个区段之间的中间区段，把比例系数Kt设为随车速偏差(V-Vt)的增大线性地增大。
请注意，如果偏移判定标志FLD为等于“0”的复位状态(其中车辆对其行驶的交通车道不具有脱离(偏移)趋势的状态)，把减速受控变量Pg置成为“0”(零)。
接着，将根据车辆行驶的一种特定情况说明依据本发明的第三实施例的车道保持控制设备的操作。
假定车辆在急剧弯曲道路行驶期间，车辆的转弯半径变成大于交通车道的曲率半径并且车辆偏离交通车道的趋势增加。此时，在图8中示出的驱动/制动力控制器8的计算处理中，在经过步骤S1的步骤S8中，把车辆转弯曲率βv计算成为一个小值。在步骤S9，如图9中示出那样，根据该交通车道的大曲率β把偏移判定阈值βc计算成为小。然后，假定交通车道的交通车道曲率β减去车辆转弯曲率βv的值计算成大于偏移(脱离)判定阈值βc。此时，在步骤S9，于较早的定时把偏移判定标志FLD置成为“1”。即，出现车辆具有偏移其行驶的交通车道的趋势的状态。在步骤S10，把目标车速Vt计算成小。在步骤S11，把比例系数Kt计算成为大，如图10中所示。相应地把减速受控变量Pg计算成为大，从而车辆的行驶速度V变成小于目标车速Vt。在步骤S5，向制动液压控制电路7输出制动液压命令值。
当通过制动液压控制电路7得到该制动液压命令值时，向每个车轮缸6FL至6RR输出目标制动液压，车辆大大减速。这样，在较早的定时，车辆的行驶速度V明显变小(降低)。车辆对其行驶的交通车道偏移的持续时间，即司机可以操纵方向盘Z1(进行转向操作)的持续时间变长并且车辆的转弯半径变小。由此，改善车辆的偏移避免性能。
在第一、第二和第三实施例的每个中，图1的各个传感器、摄象机控制器14和图2、7、8中示出的各个步骤S1构成一个行驶信息检测部分。主缸3、制动液压力控制电路7、图2和图7中分别示出的步骤S4和S5以及图8中示出的步骤S5和S11构成制动力控制部分。请注意本说明书中采用的车辆是其中安装着依据本发明的车道保持控制设备的汽车(通常所说的主车辆)。
在不背离附后权利要求书的精神和范围情况下可对依据本发明的车道保持控制设备做出各种改变和修改。日本专利申请2003-078661号(2003年3月20日申请)的全部内容收录作为参考。本发明的范围是参照下述权利要求书定义的。
权利要求
1.一种用于汽车的车道保持控制设备，包括一个减速受控变量计算部分，用于根据车辆对其正行驶的交通车道的偏移趋势状态计算减速受控变量；以及一个制动力控制部分，用于根据该算出的减速受控变量控制作用在汽车的各个从动轮上的制动力。
2.如权利要求1所述的用于汽车的车道保持控制设备，其中，该车道保持控制设备还包括一个车辆行驶信息检测部分，用于检测车辆行驶状态和车辆行驶环境中的至少一个；以及，一个偏移趋势检测部分，用于检测车辆对其正行驶的交通车道的偏移状态，并且其中所述减速受控变量计算部分根据该车辆对其正行驶的交通车道的该偏移状态计算减速受控变量。
3.如权利要求2所述的用于汽车的车道保持控制设备，其中，所述行驶信息检测部分检测在车辆正行驶的交通车道和该车辆的前后轴之间形成的锐角(φ)以及该车辆正行驶的交通车道的曲率之中的至少一个，并且其中所述偏移趋势检测部分根据该在车辆正行驶的交通车道和该车辆的前后轴之间形成的锐角以及该车辆正行驶的该交通车道的曲率中的至少一个来检测车辆偏移交通车道的趋势状态。
4.如权利要求2所述的用于汽车的车道保持控制设备，其中，该车道保持控制设备还包括一个检测车辆的转弯状态的转弯状态检测部分，并且其中所述偏移趋势检测部分根据由所述行驶信息检测部分检测的车辆行驶状态和行驶环境中的至少一个，并且根据该转弯状态检测部分检测的车轮转弯状态来检测车辆从其正行驶的交通车道偏移的趋势状态。
5.如权利要求4所述的用于汽车的车道保持控制设备，其中，所述行驶信息检测部分检测车辆正行驶的交通车道的曲率，所述转弯状态检测部分根据该车辆的行驶速度、转向角和偏航率中的至少一个检测车辆的转弯曲率，以及所述偏移趋势检测部分根据由该行驶信息检测部分检测的交通车道的曲率以及由该转弯状态检测部分检测的车辆转弯曲率来检测车辆偏移交通车道的趋势状态。
6.如权利要求5所述的用于汽车的车道保持控制设备，其中，所述偏移趋势检测部分根据由所述行驶信息检测部分检测的交通车道曲率以及由所述车辆转弯状态检测部分检测的车辆转弯曲率来计算相对于车辆正行驶的交通车道的未来偏移量估计值。
7.如权利要求3所述的用于汽车的车道保持控制设备，其中，所述行驶信息检测部分检测该在车辆正行驶的交通车道和该车辆的前后轴之间形成的锐角(φ)以及该交通车道的曲率(β)二者，并且所述偏移趋势检测部分根据所述的其之间形成的锐角(φ)以及车辆正行驶的交通车道的曲率(β)来检测车辆偏移该交通车道的趋势状态。
8.如权利要求7所述的用于汽车的车道保持控制设备，其中，所述偏移趋势检测部分包括一个未来估计横向位移(XS)计算部分，用于根据车辆的行驶速度(V)、在交通车道和车辆前后轴之间形成的锐角(φ)以及该交通车道的曲率(β)来计算车辆相对于交通车道的未来估计横向位移(XS)；以及一个第一判定部分，用于判定车辆的该未来估计横向位移(XS)的幅值是否等于或大于一个偏移判定阈值(Xc)，并且其中所述偏移趋势检测部分在该第一判定部分判定该未来估计横向位移(XS)的幅值等于或大于该偏移判定阈值(Xc)时检测车辆偏移交通车道的状态。
9.如权利要求8所述的用于汽车的车道保持控制设备，其中，所述偏移判定阈值(Xc)是一个横向位移限制值，在交通车道和车辆的前后轴之间形成的锐角的绝对值|φ|小于一预定小值的第一区段中把该偏移判定阈值设定为一个相对大的常数值，在所述的其之间形成的锐角的绝对值|φ|大于或等于一预定大值的第二区段中把该偏移判定阈值设定为一个相对小的常数值，以及在该第一和第二区段之间的中间区段中把该偏移判定阈值设定成随所述的其之间形成的锐角的绝对值|φ|的增大而线性地减小。
10.如权利要求8所述的用于汽车的车道保持控制设备，其中，所述偏移判定阈值(Xc)是一个横向位移限制值，在车辆正行驶的交通车道曲率的绝对值|β|小于一预定小值的第一区段中把该偏移判定阈值设定为一个相对大的常数值，在交通车道曲率的绝对值|β|等于或大于一预定大值的第二区段中把该偏移判定阈值设定为一个相对小的常数值，以及在该第一和第二区段之间的中间区段中把该偏移判定阈值设定成随交通车道曲率的绝对值|β|增大而线性地减小。
11.如权利要求8所述的用于汽车的车道保持控制设备，其中，所述偏移趋势检测部分还包括一个第二判定部分，用于判定车辆的未来估计横向位移(XS)的幅值是否小于零以及是否小于所述偏移判定阈值(Xc)的反向值(-Xc)，并且其中该偏移趋势检测部分在该第二判定部分判定该未来估计横向位移(XS)的幅值小于零而且小于该偏移判定阈值(Xc)的反向值(-Xc)时检测车辆偏移交通车道的趋势状态。
12.如权利要求11所述的用于汽车的车道保持控制设备，其中，所述减速受控变量计算部分根据从车辆技术要求确定的第一比例系数(KV1)、从车辆的行驶速度(V)确定的第二比例系数(Ks)、从在交通车道和车辆的前后轴之间形成的锐角确定的第三比例系数(Ky)、未来估计横向位移的绝对值(|XS|)以及偏移判定阈值(Xc)来计算该减速受控变量(Pg)。
13.如权利要求12所述的用于汽车的车道保持控制设备，其中，第二比例系数(Ky)在交通车道和车辆的前后轴之间所形成的锐角的绝对值(|φ|)等于或大于一预定大值的第一区段中被设定为是一个相对大的常数值，在交通车道和车辆的前后轴之间所形成的锐角的绝对值(|φ|)小于一预定小值的第二区段中被设定为是一个相对小的常数值，以及在该第一和第二区段之间的中间区段中被设定为随交通车道和车辆的前后轴之间所形成的锐角的绝对值(|φ|)增大而线性地增大。
14.如权利要求12所述的用于汽车的车道保持控制设备，其中，第二比例系数(Ky)在车辆正行驶的交通车道曲率的绝对值(|β|)等于或大于一预定大值的第一区段中被设定为是一个相对大的常数值，在交通车道曲率(β)的绝对值(|β|)小于一预定小值的第二区段中被设定为小于一预定小值，以及在该第一和第二区段之间的中间区段中被设定为随交通车道曲率的绝对值(|β|)的增大而线性地增大。
15.如权利要求4所述的用于汽车的车道保持控制设备，其中，所述转弯状态检测部分包括一个根据车辆方向盘的转向角(δ)和车辆的行驶速度(V)计算车辆转弯曲率(βv)的车辆转弯曲率计算部分，并且其中所述偏移趋势检测部分包括一个未来估计横向位移计算部分，用于根据车辆正行驶的交通车道的曲率(β)、车辆的行驶速度(V)和车辆转弯曲率(βv)计算未来估计横向位移(XS)，以及一个第一判定部分，用于判定该未来估计横向位移(XS)是否等于或大于偏移判定阈值(Xc)，并且其中，当该第一判定部分判定该未来估计横向位移(XS)等于或大于该偏移判定阈值(Xc)时，该偏移趋势检测部分检测该车辆具有从该交通车道偏移的趋势状态。
16.如权利要求6所述的用于汽车的车道保持控制设备，其中，所述偏移趋势检测部分包括一个第一交通车道曲率判定部分，用于判定车辆正行驶的交通车道的曲率(β)和车辆转弯曲率(βv)之间的差(β-βv)是否等于或大于偏移判定阈值(βc)，并且当该差(β-βv)等于或大于该偏移判定阈值(βc)时，该偏移趋势检测部分判定该车辆具有从该交通车道偏移的趋势状态。
17.如权利要求16所述的用于汽车的车道保持控制设备，其中，所述偏移判定阈值(βc)在车辆正行驶的交通车道曲率的绝对值|β|等于或大于一预定大值的第一区段中被设定为是一个相对小的常数值，在该交通车道曲率(β)的绝对值(|β|)小于一预定小值的第二区段中被设定为是一个相对大的常数值，以及在该第一和第二区段之间的中间区段中被设定为随该交通车道曲率的绝对值(|β|)的增大而线性地减小。
18.如权利要求16所述的用于汽车的车道保持控制设备，其中，所述偏移趋势检测部分还包括一个第二交通车道曲率判定部分，用于判定车辆正行驶的交通车道的曲率(β)是否小于零以及差(β-βv)是否等于或小于所述偏移判定阈值(βc)的反向值(-βc)，并且其中，当该第二交通车道曲率判定部分判定该交通车道的曲率(β)小于零以及该差(β-βv)等于或小于该偏移判定阈值(βc)的反向值(-βc)时，该偏移趋势检测部分检测该车辆偏移该交通车道的趋势状态，并且其中，该车道保持控制设备还包括一个目标车速计算部分，用于在该偏移趋势检测部分检测出车辆偏移交通车道的趋势状态时根据交通车道的曲率(β)、车辆的转向角(δ)以及偏移判定阈值(βc)来计算目标车速(Vt)，并且其中，所述减速受控变量计算部分根据一个比例系数(Kt)以及车辆行驶速度(V)和该算出的目标车速(Vt)之间的差(V-Vt)来计算减速受控变量(Pg)。
19.如权利要求18所述的用于汽车的车道保持控制设备，其中，所述用来计算目标车速的比例系数(Kt)在交通车道曲率的绝对值(|β|)小于一预定小值的第一区段中被设定成是一个相对小的常数值，在交通车道曲率的绝对值(|β|)等于或大于一预定大值的第二区段中被设定成是一个相对大的常数值，以及在该第一和第二区段之间的中间区段中被设定成随交通车道曲率的绝对值(|β|)的增大而线性地增大。
20.如权利要求18所述的用于汽车的车道保持控制设备，其中，所述用来计算目标车速(Vt)的比例系数(Kt)在车辆的行驶速度(V)和目标车速(Vt)之间的偏差(V-Vt)小于一预定小值的第一区段中被设成是一个相对小的常数值，在车辆的行驶速度(V)和目标车辆(Vt)之间的偏差(V-Vt)等于或大于一预定大值的第二区段中被设成是一个相对大的常数值，以及在该第一和第二区段之间的中间区段中被设成随车辆行驶速度(V)和目标车辆(Vt)之间的该偏差的增大而线性地增大。
21.一种用于汽车的车道保持控制设备，包括减速受控变量计算装置，用于根据车辆从其正行驶交通车道的偏移趋势状态来计算减速受控变量；以及制动力控制装置，用于根据该算出的减速受控变量来控制作用在各个从动轮上的制动力。
22.一种用于汽车的车道保持控制方法，包括根据车辆从其正行驶交通车道的偏移趋势状态来计算减速受控变量；以及根据该算出的减速受控变量控制作用在汽车各从动轮上的制动力。
全文摘要
在用于汽车的车道保持控制设备中，根据车辆从其正行驶交通车道的偏移趋势状态计算减速受控变量，并且根据该算出的减速受控变量控制作用在汽车各从动轮上的制动力。
文档编号B60W30/00GK1532101SQ20041003016
公开日2004年9月29日 申请日期2004年3月19日 优先权日2003年3月20日
发明者田家智, 内藤原平, 平, 松本真次, 次 申请人:日产自动车株式会社