专利名称：防止偏离行车线装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在本车辆要偏离行车线时，防止其偏离的防止偏离行车线装置。
背景技术：
作为防止偏离行车线装置，有以下的装置，其在判断本车辆有从行车线偏离的倾向的情况下，使左右轮产生制动力差，从而对车辆在避免偏离方向上施加横摆力矩(例如参照专利文献1)。
专利文献1特开2003-112540号公报发明内容但是，例如，有时由于车速或路面μ(路面摩擦系数)等行驶状态，无法由制动力差产生足以避免偏离行车线的横摆力矩。例如，在低速行驶时或低路面μ的路面行驶时，有时横摆力矩不充分。另外，由于如果利用制动差向车辆施加横摆力矩则车辆常常会减速，所以有时候会给驾驶员带来不适感。
另外，由于施加大的横摆力矩，转矩从轮胎传递到转向装置上，也会给驾驶员带来不适感。
因此，本发明是鉴于上述问题而提出的发明，其目的在于，提供一种防止偏离装置，其能够不给驾驶员带来不适感，并可靠地产生避免偏离行车线所需的横摆力矩。
此外，本说明书中所述的“行驶状态”，包含行驶中的车辆状态(速度、加速度、轮胎气压等)、道路状态(路面μ、上坡路、下坡路、倾斜路等)、周边环境(前行车辆或后续车辆的存在等)。
技术方案1所述的发明，具备驱动力差产生单元，其使左右的驱动轮产生驱动力差；制动力差产生单元，其使左右轮产生制动力差；偏离倾向判定单元，其判定本车辆从行车线的偏离倾向，横摆力矩施加单元根据在前述偏离倾向判定单元判定本车辆有偏离倾向时的本车辆行驶状态，对由前述驱动力差产生单元向本车辆施加横摆力矩的避免偏离控制，和由前述制动力差产生单元向本车辆施加横摆力矩的避免偏离控制进行切换。
另外，技术方案9所述的发明，具备制动力差或驱动力差产生单元，其在利用转向系进行转向操作的左右轮上产生制动力差或驱动力差；偏离倾向判定单元，其判定本车辆从行车线的偏离倾向；横摆力矩施加单元，其在偏离倾向判定单元判定本车辆有偏离倾向时，利用制动力差或驱动力差产生单元，使左右轮产生制动力差或驱动力差，以向本车辆施加用于避免偏离的横摆力矩，反作用力输入单元向转向系输入反作用力，该反作用力用于抵消由横摆力矩施加单元使左右轮产生制动力差或驱动力差而引起的扭力转向产生的向该转向系的输入。
发明的效果由技术方案1所述的发明，通过对应于车辆行驶状态，利用左右驱动轮的驱动力差或制动力差向本车辆施加横摆力矩，能够可靠地产生避免偏离行车线所需的横摆力矩，而不给驾驶员带来不适感。
另外，由技术方案9所述的发明，可以防止由使左右轮产生制动力差或驱动力差而引起的扭力转向的产生，并且能够防止偏离行车线，而不给驾驶员带来不适感。
图1是表示装载了本发明涉及的防止偏离行车线装置的车辆的实施方式的概要结构图。
图2是表示前述防止偏离行车线装置的控制器的处理内容的流程图。
图3是前述控制器的制动轮选择处理的说明中使用的图。
图4是前述控制器的制动轮选择处理的说明中使用的图。
图5是前述控制器的制动轮选择处理的说明中使用的图。
图6是前述控制器的制动轮选择处理的说明中使用的图。
图7是横摆角的说明中使用的图。
图8是偏离预测时间Tout的说明中使用的图。
图9是扭力转向的说明中使用的图。
图10是表示路面μ与扭力转向增益Kμ2之间的关系的特性图。
图11是表示时间TTLC与增益K6之间的关系的特性图。
图中标号说明6FL～6RR车轮制动油缸7制动流体压力控制部8控制器9发动机12驱动扭矩控制单元13摄像部14导航装置16LSD17主油缸压力传感器18加速器开度传感器19转向角传感器22FL～22RR车轮速度传感器具体实施方式
下面参照附图详细说明用于实施本发明的最佳方式(以下称之为实施方式)。
第一实施方式是装载了本发明的防止偏离行车线装置的后轮驱动车辆。该后轮驱动车辆装载了自动变速器和普通差动齿轮，装载有能够独立控制前后轮和左右轮的制动力的制动装置。
图1是表示本发明的防止偏离行车线装置的实施方式的概要结构图。
图1中的标号1为刹车踏板，2为增压器，3为主油缸，4为储液室，通常，对应于驾驶者对刹车踏板的踩入量，将利用主油缸3被升压的制动流体压力提供给各个车轮5FL～5RR的各个车轮制动油缸6FL～6RR。另外，在该主油缸3与各个车轮制动油缸6FL～6RR之间安装制动流体压力控制部7，利用该制动流体压力控制部7，还能够分别地控制各个车轮制动油缸6FL～6RR的制动流体压力。
制动流体压力控制部7利用了例如在防滑控制或牵引力控制中使用的制动流体压力控制部。制动流体压力控制部7也能够单独控制各车轮制动油缸6FL～6RR的制动流体压力，但在从后述的控制器8输入了制动流体压力指令值时，对应于该制动流体压力指令值控制制动流体压力。
例如，制动流体压力控制部7为在液压供给系中包含致动器而构成。作为致动器，可以举出能够将各车轮制动油缸液压控制为任意的制动液压的比例电磁阀。
另外，在该车辆上设置有驱动扭矩控制单元12。驱动扭矩控制单元12通过控制发动机9的运转状态、自动变速器10的选择变速比以及节流阀11的节流阀开度，控制对作为驱动轮的后轮5RL、5RR的驱动扭矩。驱动扭矩控制单元12通过控制燃料喷射量或点火时机，或者同时控制节流阀开度，来控制发动机9的运转状态。该驱动扭矩控制单元12向控制器8输出在控制中使用的驱动扭矩Tw的值。
此外，该驱动扭矩控制单元12也能够单独控制后轮5RL、5RR的驱动扭矩，但在从控制器8输入了驱动扭矩指令值时，对应于该驱动扭矩指令值来控制驱动轮扭矩。
另外，在该车辆上设置有LSD(Limited Slip Differential Gear)16。本实施方式的车辆仅在后轮侧装载有LSD16。
该车辆所装载的LSD16是所谓的主动式LSD，以可以对应于状况使左右轮的驱动力可变地分配的方式构成。在本实施方式中，如后所述，利用LSD16使左右轮的驱动力分配变化，主动地产生驱动力差，从而在车辆上产生横摆力矩，以防止车辆从行车线偏离。该LSD16例如由控制器8进行控制。此外，作为不同于LSD的机构，也可以设置另外的控制驱动力分配的装置。
另外，在该车辆上设置有摄像部13。摄像部13用于本车辆的偏离行车线倾向检测，其是为了检测本车辆在行车线内的位置而设置的。例如，摄像部13的构成方式为，利用由CCD(Charge CoupledDevice)摄像机构成的单眼摄像机进行摄像。该摄像部13设置在车辆前部。
摄像部13由本车辆前方的摄像图像检测出例如白线等车道标志，根据该检测出的车道标志检测行车线。此外，摄像部13根据该检测出的行车线，计算本车辆的行车线与本车辆的前后方向轴之间的角度(横摆角)、从行车线中央开始的横向偏移X以及行车线曲率β等。该摄像部13将计算出的这些横摆角、横向偏移X以及行车线曲率β等输出给控制器8。
另外，在该车辆上，设置有导航装置14。导航装置14检测在本车辆上产生的前后加速度Yg或横向加速度Xg、或者在本车辆上产生的偏行率′。该导航装置14将检测出的前后加速度Yg、横向加速度Xg以及偏行率′与道路信息一起输出给控制器8。在这里，作为道路信息，有行车线数和表示是普通道路还是高速道路的道路种类信息。
另外，在该车辆上设置有主油缸压力传感器17，其检测主油缸3的输出压力、即主油缸液压Pmf、Pmr；加速器开度传感器18，其检测加速踏板的踩入量、即加速器开度θt；转向角传感器19，其检测方向盘21的转向角δ；方向指示开关20，其检测由方向指示器的方向指示操作；以及车轮速度传感器22FL～22RR，它们检测各车轮5FL～5RR的旋转速度、即所谓的车轮速度Vwi(i＝fl，fr，rl，rr)。并且，这些传感器等将检测出的检测信号输出给控制器8。
此外，在被检测出的车辆的各种数据中有左右方向性的情况下，都是以左方向为正方向。即，偏行率′、横向加速度Xg以及横摆角，在向左转时为正值；横向偏移X，以从行车线中央向左方偏移时为正值。另外，前后加速度Yg，以加速时为正值，减速时为负值。
其次，使用图2说明由控制器8进行的运算处理顺序。该运算处理通过例如每隔10msec.的规定采样时间ΔT进行定时中断来执行。此外，在该图2所示的处理内没有设置通信处理，但由运算处理所得到的信息会刷新存储到随机存储装置中，同时，必要的信息会从随机存储装置中读出。
首先在步骤S1中，从前述各传感器或控制器、控制单元中读入各种数据。具体地说，读入以下数据导航装置14得到的前后加速度Yg、横向加速度Xg、偏行率′以及道路信息；各传感器检测出的各车轮速度Vwi、转向角δ、加速器开度θt、主油缸液压Pmf、Pmr及方向开关信号；来自于驱动扭矩控制单元12的驱动扭矩Tw；来自于摄像部13的横摆角、横向偏移X以及行车线曲率β。
然后在步骤S2中，计算车速V。具体地说，根据在前述步骤S1中读入的车轮速度Vwi，由下述(1)式计算车速V。
前轮驱动的情况下V＝(Vwrl+Vwrr)/2后轮驱动的情况下V＝(Vwfl+Vwfr)/2……(1)在这里，Vwfl、Vwfr分别是左右前轮的车轮速度，Vwrl、Vwrr分别是左右后轮的车轮速度。由该(1)式，计算出作为从动轮车轮速度平均值的车速V。因而，在本实施方式中，因为是后轮驱动的车辆，所以利用后式、即前轮的车轮速度计算车速V。
另外，由此计算出的车速V优选在正常行驶时使用。例如，在ABS(Anti-lock Brake System)控制等工作的情况下，使用在该ABS控制内推定的推定车体速度作为前述车速V。另外，也可以使用在导航装置14的导航信息中利用的值作为前述车速V。
然后在步骤S3中，对前述步骤S2中得到的车速V与规定的阈值VLSD进行比较。
在这里，通过应用本发明，在有偏离行车线倾向的情况下，或者利用左右轮的制动力差施加横摆力矩、或者使LSD16工作而利用左右驱动轮的驱动力差施加横摆力矩。前述规定的阈值VLSD是为了选择是利用制动力差施加横摆力矩还是使LSD16工作而利用左右驱动轮的驱动力差来施加横摆力矩而设定的值，例如是由实验求得的值。
在该步骤S3中，在车速V未达到规定的阈值VLSD的情况下(V＜VLSD)，进入步骤S4，在车速V大于或等于规定的阈值VLSD的情况下(V≥VLSD)，进入步骤S5。
在步骤S4中，将选择标志FLSD设定为“1”。然后，进入步骤S9。
另一方面，在步骤S5中，对全部车轮5FL～5RR进行路面μ的值μi(i＝fl，fr，rl，rr)的判定。具体地说，对各车轮5FL～5RR检测路面μ的值μi(i＝fl，fr，rl，rr)，对该检测出的各路面μ的值μi与规定的阈值μLSD进行比较。
在这里，各轮的路面μ的检测使用一般的检测技术进行，例如，根据左右轮的旋转差，或者驱动轮的旋转状态等相对于驱动扭矩输出的关系进行检测。例如，可以由下述(2)，使用滑转系数α计算出路面μ作为推定值。
μ＝Kμ1·α……(2)在这里，Kμ1是规定路面μ的车辆换算系数。
在该步骤S5中，在对于全部车轮5FL～5RR来说，路面μ的值μi都不足规定的阈值μLSD的情况下，进入前述步骤S4；在对于全部车轮5FL～5RR来说，路面μ的值μi都没有不足规定的阈值μLSD的情况下，进入步骤S6。
在步骤S6中，对于车轮5FL～5RR中的一部分车轮判定路面μ的值μi是否不足规定的阈值μLSD。在这里，在对于一部分车轮来说，路面μ的值μi不足规定的阈值μLSD的情况下，进入步骤S8；在对于一部分车轮来说，路面μ的值μi也没有不足规定的阈值μLSD的情况下、即对于全部车轮5FL～5RR来说，路面μ的值μi都大于或等于规定的阈值μLSD的情况下，进入步骤S7。
在步骤S8中，对应于路面状态选择制动轮。实施该步骤S8的情况是如前所述，对于一部分车轮来说路面μ的值μi不足规定的阈值μLSD的情况，路面状态为路面μ局部地不同的状态。例如，在所谓的异μ路中就是这样的路面状态。在步骤S8中，对应于这样的路面状态选择制动轮。例如，根据下述表1选择制动轮。
表1 在这里，向左右轮施加制动力差而避免偏离行车线的情况的前提是制动轮选择与偏离方向相反一侧的避免偏离侧的车轮。
如利用该表1的下例所示，对应于路面状态选择制动轮。
图3所示的路面，朝向车辆1的行驶方向，行驶路的右侧部分为高路面μ(μ≥μLSD)，行驶路的左侧部分为低路面μ(μ＜μLSD)。并且车辆1有向右侧偏离的倾向，即，该情况下，避免偏离方向为左侧。于是，车辆1的前轮5FL、5FR处于高路面μ的路面上，而后轮5RL、5RR处于低路面μ的路面上。在这样的情况下，选择处于高路面μ的路面上并且是避免偏离侧车轮的左前轮5FL，作为为了避免偏离行车线而工作的制动轮。此外，对于后轮5RL、5RR，使LSD16工作。
另外，图4所示的路面与前述图3所示的路面状态相反，朝向车辆1的行驶方向，行驶路的左侧部分为高路面μ(μ≥μLSD)，行驶路的右侧部分为低路面μ(μ＜μLSD)。并且车辆1有向右侧偏离的倾向，即，该情况下，避免偏离方向为左侧。于是，车辆1的左前后轮5FL、5RL处于高路面μ的路面上，而右前后轮5FR、5RR处于低路面μ的路面上。在这样的情况下，也选择处于高路面μ的路面上并且是避免偏离侧车轮的左前轮5FL，作为为了避免偏离行车线而工作的制动轮。此外，该情况下，使LSD16工作。另外，根据情况，选择左前后轮5FL、5RL作为制动轮。此外，该情况下，也可以使LSD16工作。
另外，图5所示的路面是车辆1的某个行驶场面，在车辆1的行驶方向的一部分区间中，行驶路的后侧为高路面μ(μ≥μLSD)，行驶路的前侧为低路面μ(μ＜μLSD)。并且车辆1有向右侧偏离的倾向，即该情况下，避免偏离方向为左侧。于是，车辆1的前轮5FL、5FR处于低路面μ的路面上，而后轮5RL、5RR处于高路面μ的路面上。在这样的情况下，选择处于高路面μ的路面上并且是避免偏离侧车轮的左后轮5RL，作为为了避免偏离行车线而工作的制动轮。此外，也可以取代左后轮5RL的制动而使LSD16工作。
另外，图6所示的路面，高路面μ的行驶路中的一部分区域为低路面μ(μ＜μLSD)。例如，在行驶路上有如水坑这样的情况下，可以称为这样的路面状态。并且，车辆1有向右侧偏离的倾向，即该情况下，避免偏离方向为左侧。于是，车辆1的左右前轮5FL、5FR以及右后轮5RR处于高路面μ的路面上，而左后轮5RL处于低路面μ的路面上。在这样的情况下，选择处于高路面μ的路面上并且是避免偏离侧车轮的左前轮5FL，作为为了避免偏离行车线而工作的制动轮。此外，此时，使LSD16也工作。
如上所述，在步骤S8中，对应于路面状态选择制动轮。并且，在步骤S8中将选择标志FLSD设定为“2”。然后，进入步骤S9。
在步骤S7中，将选择标志FLSD设定为“0”。然后，进入步骤S9。
在步骤S9中，使用行车线(＝0°)与车辆之间的角度(横摆角)(参照图7)来判定行车线偏离倾向。具体地说，判定横摆角(参照图7)是否比规定的阈值max大。在这里，规定的阈值max是车辆能够产生的横摆角。具体地说，将规定的阈值max设为下述(3)式的值。
max＝TTLC·dd/dt……(3)在这里，TTLC是直到车辆从行车线偏离为止的时间(偏离判断用阈值)，从例如安全性的角度进行设定，d是为了实现车辆避免偏离所必要的横摆角，dd/dt是在避免偏离时使车辆产生的偏行率。
由该步骤S9，在横摆角比规定的阈值max大的情况下(＞max)，进入步骤S10；在横摆角小于或等于规定的阈值max的情况下(≤max)，进入步骤S11。
在步骤S10中，将偏离判断标志Fout设定为ON(Fout＝ON)。并且，根据在前述步骤S1中得到的横向偏移X判定偏离方向Dout。具体地说，在从行车线中央向左方向横向偏移的情况下，将该方向设为偏离方向Dout(Dout＝left)；在从行车线中央向右方向横向偏移的情况下，将该方向设为偏离方向Dout(Dout＝right)。然后，进入步骤S12。
另一方面，在步骤S11中，使用偏离预测时间Tout判定偏离行车线倾向。该判定在根据前述步骤S9中的横摆角小而判定是没有偏离行车线倾向的情况下，从直到偏离为止的时间的观点考虑，利用偏离行车线倾向进行判定。
在该步骤S11中，首先计算偏离预测时间Tout。具体地说，将dx设为横向偏移X的变化量(单位时间的变化量)，将L设为行车线宽度，使用横向偏移X，由下述(4)式计算偏离预测时间Tout(关于X、dx、L的值请参照图8)。例如，行车线宽度是利用由摄像部13取得的图像而得到。
Tout＝(L/2-X)/dx……(4)根据该(4)式，求出从行车线中央(X＝0)横向偏移了X的车辆1从其当前位置到达离开了距离L/2的外侧位置区域(例如路肩)的时间，作为偏离预测时间Tout。
此外，关于行车线宽度L，是通过摄像部13对摄像图像进行处理而得到的。另外，也可以由导航装置14得到车辆位置、或者由导航装置14的地图数据得到行车线宽度L。
然后，在偏离预测时间Tout不足偏离判断用阈值TTLC的情况下(Tout＜TTLC)，判定车辆将偏离行车线(有偏离倾向)，同时进入前述步骤S10。在步骤S10中将偏离判断标志Fout设定为ON(Fout＝ON)，同时判定偏离方向Dout，进入步骤S12。
另一方面，在偏离预测时间Tout大于或等于偏离判断用阈值TTLC的情况下(Tout≥TTLC)，判定车辆没有偏离行车线(没有偏离倾向)，同时结束该图2所示的处理。
利用该步骤S11的处理，例如在车辆从行车线中央离开，偏离预测时间Tout不足偏离判断用阈值TTLC时(Tout＜TTLC)，偏离判断标志Fout成为ON(Fout＝ON)。另外，例如在本车辆(Fout＝ON状态的本车辆)回到行车线中央侧，偏离预测时间Tout大于或等于偏离判断用阈值TTLC时(Tout≥TTLC)，偏离判断标志Fout成为OFF(Fout＝OFF)。例如，如果在有偏离行车线倾向的情况下，实施后述的用于避免偏离的制动控制，或者驾驶员本身进行避免操作，则偏离判断标志Fout从ON变为OFF。
在步骤S12中，判定驾驶员的行车线变更意图。具体地说，根据前述步骤S1中得到的方向开关信号以及转向角δ，如下所述判定驾驶员的行车线变更意图。
在方向开关信号所示的方向(方向指示灯亮灯侧)与前述步骤S10中得到的偏离方向Dout所示的方向相同的情况下，判定驾驶员有意识地变更行车线，将偏离判断标志Fout变更为OFF(Fout＝OFF)。即，变更为没有偏离的判定结果。
另外，在方向开关信号所示的方向(方向指示灯亮灯侧)与前述步骤S10中得到的偏离方向Dout所示的方向不同的情况下，维持偏离判断标志Fout，将偏离判断标志Fout保持为ON(Fout＝ON)。即，维持为有偏离的判定结果。
另外，在方向指示开关20没有被操作的情况下，根据转向角δ判定驾驶员的行车线变更意图。即，在驾驶员向偏离方向操纵的情况中，在该转向角δ和该转向角的变化量(单位时间的变化量)Δδ两者大于或等于设定值时，判定驾驶员有意识地变更行车线，将偏离判断标志Fout变更为OFF(Fout＝OFF)。
由此，在使偏离判断标志Fout为ON的情况下，驾驶员不是有意识地变更行车线时，将偏离判断标志Fout维持为ON。
并且，在该步骤S12中，在偏离判断标志Fout成为OFF的情况下，结束该图2所示的处理；在偏离判断标志Fout维持为ON的情况下，进入步骤S13。
然后在步骤S13中，计算使车辆产生的目标横摆力矩。该目标横摆力矩是为了避免偏离而施加在车辆上的横摆力矩。
具体地说，在前述步骤S9中判定有偏离行车线倾向的情况下，作为横摆角的函数，计算目标横摆力矩Ms，在前述步骤S11中判定有偏离行车线倾向的情况下，作为横向偏移X的函数，计算目标横摆力矩Ms。例如，在前述步骤S9中判定有偏离行车线倾向的情况下，由下述(5)式计算目标横摆力矩Ms。
Ms＝K1·+K2·X+K3·β ……(5)在这里，K1，K2，K3是对应于车速V而变动的增益，β是行车线曲率。
另外，在前述步骤S11中判定有偏离行车线倾向的情况下，由下述(6)式计算目标横摆力矩Ms。
Ms＝K4·X+K5·dx……(6)在这里，K4，K5是对应于车速V而变动的增益。
然后在步骤S14中，判定选择标志FLSD是否是1。在这里，在选择标志FLSD是1的情况下(FLSD＝1)，进入步骤S15，在选择标志FLSD不是1的情况下(FLSD＝0)，进入步骤S17。
在步骤S15中，为了实现在前述步骤S13中得到的目标横摆力矩Ms，设定由LSD16进行的左右轮的驱动力分配。例如，在有向右侧偏离的倾向的情况下，加大向右轮的驱动力分配。
然后在步骤S16中，使LSD16工作以实现在前述步骤S15中设定的驱动力分配。由此，利用左右驱动轮的驱动力差对车辆施加目标横摆力矩Ms，车辆表现出避免偏离动作。
另一方面，在步骤S17中，判定选择标志FLSD是否是2。在这里，在选择标志FLSD是2的情况下(FLSD＝2)，进入步骤S18，在选择标志FLSD不是2的情况下，进入步骤S20。
在步骤S18中，为了实现在前述步骤S13中得到的目标横摆力矩Ms，设定由LSD16进行的左右轮的驱动力分配以及制动轮的制动力。
选择标志FLSD是2的情况，是还通过对车辆施加制动力来进行避免偏离的情况，是在前述步骤S8中对应于路面状态而选择制动轮的情况。因此，为了实现在前述步骤S13中得到的目标横摆力矩Ms，设定由LSD16进行的左右轮的驱动力分配以及制动轮的制动力。例如，在有向右侧偏离倾向的情况下，加大向右轮的驱动力分配，同时确定对避免偏离侧的左轮施加的制动力的大小。
然后在步骤S19中，使LSD16工作，以实现在前述步骤S15中设定的驱动力分配，同时对制动轮施加规定的制动力。由此，利用左右轮的制动力差以及左右驱动力差，向车辆施加目标横摆力矩Ms，车辆表现出避免偏离动作。
另一方面，在选择标志FLSD为0的步骤S20中，为了实现前述步骤S13中得到的目标横摆力矩Ms，确定制动轮的制动力大小。
然后在步骤S21中，向前后轮中的制动轮施加前述步骤S20中确定的规定制动力。由此，利用左右轮的制动力差，向车辆施加目标横摆力矩Ms，车辆表现出避免偏离动作。
此外，在用于避免偏离的LSD16工作时，也可以通过同时监视其工作时间和横摆角，来可靠地避免偏离行车线。
例如，为了避免偏离而工作的LSD16的工作时间TLSD由下述(7)式确定。
TLSD＝/(dd/dt)……(7)通过使LSD16工作该工作时间TLSD，可以可靠地避免偏离行车线。
另外，因为在此时产生的横摆加速度(横摆冲击)d2d/dt2大的情况下，会使驾驶员不舒服、或者车辆本身表现出不稳定的动作，所以以使横摆加速度(横摆冲击)d2d/dt2小于或等于恒定值的方式使LSD16工作。
另外，虽然这样使LSD16工作工作时间TLSD，但也可以优先使实测的横摆角反馈，在该实测横摆角达到为了实现车辆避免偏离而必要的横摆角d0之前，使LSD16工作。由此，可以更可靠地避免偏离行车线。此外，在使避免偏离后的车辆姿态与行车线平行的情况下，前述必要的横摆角d0为0。
如上所述的防止偏离行车线装置大致如下地动作。
首先，从各传感器或控制器、控制单元读入各种数据(前述步骤S1)。然后计算车速V(前述步骤S2)，比较该车速V与规定的阈值VLSD(前述步骤S3)。
在这里，在车速V不足规定的阈值VLSD的情况下(V＜VLSD)，将选择标志FLSD设定为“1”(前述步骤S4)。另一方面，在车速V大于或等于规定的阈值VLSD的情况下(V≥VLSD)，对全部车轮5FL～5RR进行路面μ的值μi(i＝fl，fr，rl，rr)的判定(前述步骤S5)。在这里，在对于全部车轮5FL～5RR来说，路面μ值μi都不足规定的阈值μLSD的情况下，将选择标志FLSD设定为“1”(前述步骤S4)。
另一方面，在对于全部车轮5FL～5RR来说，路面μ值μi没有不足规定的阈值μLSD的情况下，对车轮5FL～5RR中的一部分车轮判定路面μ值μi是否不足规定的阈值μLSD(前述步骤S6)。在这里，在对于一部分车轮来说，路面μ值μi不足规定的阈值μLSD的情况下，对应于路面状态选择制动轮(参照前述表1)，同时将选择标志FLSD设定为“2”(前述步骤S8)。
另一方面，在对于一部分车轮5FL～5RR来说，路面μ值μi也没有不足规定的阈值μLSD的情况下，即对于全部车轮5FL～5RR来说，路面μ值μi都大于或等于规定的阈值μLSD的情况下，将选择标志FLSD设定为“0”(前述步骤S7)。
然后，使用横摆角判定偏离行车线倾向(前述步骤S9)。在这里，在横摆角比规定的阈值max大的情况下(＞max)，即由横摆角判断为有偏离倾向的情况下，将偏离判断标志Fout设定为ON，同时判定其偏离方向Dout(前述步骤S10)。
另一方面，在横摆角小于或等于规定的阈值max的情况下(≤max)，使用偏离预测时间Tout判定偏离行车线倾向(前述步骤S11)。在这里，在偏离预测时间Tout比偏离判断用阈值TTLC小的情况下(Tout＜TTLC)，即由偏离预测时间Tout判断为有偏离倾向的情况下，将偏离判断标志Fout设定为ON，同时判定其偏离方向Dout(前述步骤S10)。除此之外都判定为不偏离(没有偏离倾向)，同时结束该用于避免偏离的处理。
然后，根据在前述步骤S1中得到的方向开关信号以及转向角δ，判定驾驶员的行车线变更意图(前述步骤S12)。在这里，在驾驶员有变更行车线意图的情况下，将偏离判断标志Fout变更为OFF(Fout＝OFF)，结束该用于避免偏离的处理，在驾驶员没有变更行车线意图的情况下，将偏离判断标志Fout维持为ON(Fout＝ON)。
在将偏离判断标志Fout维持为ON的情况下，接下来，计算使本车辆产生的目标横摆力矩(前述步骤S13)。然后，判定选择标志FLSD，并相应于该判定结果，利用左右驱动轮的驱动力差或左右轮的制动力差向车辆施加目标横摆力矩，以避免偏离。
即，在选择标志FLSD是1的情况下，利用左右驱动轮的驱动力差向车辆施加目标横摆力矩，以避免偏离(前述步骤S14～步骤S16)；在选择标志FLSD是2的情况下，利用左右驱动轮的驱动力差，以及向预先选择的制动轮(参照前述步骤S8)施加制动力而在左右轮上产生的制动力差，向车辆施加目标横摆力矩，以避免偏离(前述步骤S17～步骤S19)；在选择标志FLSD是0的情况下，利用左右轮的制动力差向车辆施加目标横摆力矩，以避免偏离(前述步骤S20及步骤S21)。
在这里，选择标志FLSD被设定为1的情况，是车速V不足规定的阈值VLLS的情况(V＜VLSD)，即车速是低速的情况，这种情况下，使左右的驱动轮产生驱动力差，以避免偏离。
例如，低速行驶时即使在车辆上产生了制动力差，也难以向车辆可靠地施加足够的横摆力矩，这种情况下，无法可靠地避免偏离行车线。由此，在车速是低速的情况下，通过使左右驱动轮产生驱动力差，可靠地向车辆施加期望的横摆力矩，从而可靠地避免偏离行车线。
另外，因为在车速V大于或等于规定的阈值VLSD(V≥VLSD)，但对于全部车轮5FL～5RR来说，路面μ值μi都不足规定的阈值μLSD的情况下，也将选择标志FLSD设定为1，所以即使车速是中高速，在行驶路整体是低路面μ的情况下，也使左右驱动轮产生驱动力差，以避免偏离。
例如，在行驶于低路面μ的路面上时，由于即使使车轮上产生制动力差，制动轮也会滑行等理由，难以可靠地向车辆施加足够的横摆力矩，这种情况下，无法可靠地避免偏离行车线。
由此，在高速行驶于低路面μ的路面上时，也通过使左右驱动轮上产生驱动力差，以可靠地向车辆施加期望的横摆力矩，从而可靠地避免偏离行车线。
另外，选择标志FLSD被设定为2的情况，是车速V大于或等于规定的阈值VLSD(V≥VLSD)，并且对于一部分车轮来说路面μ值μi不足规定的阈值μLSD的情况，即，是车速是中高速，但车辆行驶在例如低路面μ和高路面μ相混杂这样的异μ路的情况，这种情况下，使左右驱动轮产生驱动力差，同时在左右轮上产生制动力差，以避免偏离。并且，用于产生制动力差的制动轮对应于该行驶路的状态进行选择。
例如，有时候即使利用LSD16以规定驱动力分配向驱动轮施加驱动力，在低路面μ的路面上，驱动轮也会滑行，从而难以可靠地向车辆施加横摆力矩。特别是，在左右的驱动轮中，偏离方向侧的驱动轮处于低路面μ的路面上，避免偏离侧的驱动轮处于高路面μ的路面上这样的情况下，这样的倾向显著。
由此，利用LSD16以规定驱动力分配向驱动轮施加驱动力，同时在有处于高路面μ的路面上的车轮(避免偏离侧的车轮)的情况下向车轮施加制动力，使左右轮产生制动力差，以可靠地向车辆施加期望的横摆力矩，从而可靠地避免车辆偏离。
另外，选择标志FLSD被设定为0的情况，是车速V大于或等于规定的阈值VLSD(V≥VLSD)，并且对于全部车轮5FL～5RR来说路面μ值μi都大于或等于规定的阈值μLSD的情况，即，是车速是中高速，并且车辆行驶在全部是高路面μ的行驶路的情况，这种情况下，使左右驱动轮产生制动力差，以避免偏离。由此，在车速是中高速、行驶路整体是高路面μ的情况下，由于没有前述这样的制动轮滑行等情况，所以使左右轮产生制动力差，以可靠地向车辆施加期望的横摆力矩，从而可靠地避免偏离行车线。
下面，说明第一实施方式的效果。
如前所述，在有偏离倾向的情况下，利用左右驱动轮的驱动力差向车辆施加横摆力矩。由此，可以向车辆施加对避免偏离行车线来说最适合的横摆力矩，以可靠地避免偏离。
另外，如前所述，根据选择标志FLSD，即根据车速和行驶路的路面μ，对左右驱动轮的驱动力差和左右轮的制动力差进行组合，向车辆施加横摆力矩。由此，能够使其适合车速和行驶路的路面μ，以向车辆施加对避免偏离行车线来说最合适的横摆力矩，以可靠地避免偏离。
此外，在前述实施方式中，对应于本车辆的车速或路面μ的大小，选择由驱动力差施加横摆力矩还是由制动力差施加横摆力矩，但本发明不限于此，也可以根据各种参数进行选择。例如，在以车速这样的车辆状态作为参数的情况下，除了车速以外，还可以举出加速度或转向角、横向G等。另外，在以路面μ这样的道路状态作为参数的情况下，除了路面μ以外，还可以举出例如道路坡度或倾斜状态等。另外，也可以设定本车辆的周边环境，例如与前行车辆的车间距离或与后续车的车间距离作为参数。
具体地说，如下所述。
驾驶状态的例子加速度是正(加速中)时，利用驱动力差施加横摆力矩；是负(减速中)时，利用制动力差施加横摆力矩。另外，转向量小于或等于规定值时，利用驱动力差施加横摆力矩；比规定值大(转弯中)时，利用制动力差施加横摆力矩。另外，横向加速度小于或等于规定值时，利用驱动力差施加横摆力矩；比规定值大时，利用制动力差施加横摆力矩。
道路状态的例子坡度是上坡时，利用驱动力差施加横摆力矩；是下坡时，利用制动力差施加横摆力矩。另外，在倾斜路上，向倾斜下方偏离时，利用驱动力差施加横摆力矩；向倾斜上方偏离时，利用制动力差施加横摆力矩。
周边环境的例子后续车辆处于规定距离范围内的情况下，利用驱动力差施加横摆力矩。另外，前行车辆处于规定距离范围内的情况下，利用制动力差施加横摆力矩。
下面，说明第二实施方式。
第二实施方式也是装载了与前面的第一实施方式相同的防止偏离行车线装置的车辆。并且，在该第二实施方式中，考虑扭力转向来进行避免偏离行车线控制，该扭力转向由利用避免偏离行车线控制而作用于前左右轮的力的差、即利用左右轮的制动力差产生。
在这里，扭力转向是由例如左右轮的制动力差引起的，围绕转向主销轴产生力矩，该力被传递到转向系而成为使方向盘转动的力。当产生这样的扭力转向时，成为从路面介入转向操纵的状态，从而车辆动作变得不稳定。
使用图9说明扭力转向。
在向左前轮5FL作用驱动力FL的情况下，围绕左前轮5FL的转向主销轴的力矩ML如下述(8)所示，在向右前轮5FR作用驱动力FR的情况下，围绕右前轮5FR的转向主销轴的力矩MR如下述(9)所示。
ML＝FL·lpin_L……(8)MR＝FR·lpin_R……(9)在这里，lpin_L，lpin_R分别是左右轮的转向主销轴偏移量。
并且，作为扭力转向而作用于转向系中的Fstrg如下述(10)所示。
Fstrg＝Kμ2·Kstrg·(ML-MR)……(10)在这里，Kμ2是针对于路面μ的扭力转向增益，例如，具有图10所示的特性。如该图10所示，扭力转向增益Kμ2在路面μ小的情况下为较大的恒定值，如果路面μ比某个值大，则以成反比的关系变小，如果路面μ大到某种程度，则成为较小的恒定值。另外，Kstrg是通过实验求出在转向系上产生的扭力转向时的系数。也可以使该值随车速变化。
由此，由扭力转向而产生作用于转向系中的Fstrg。
在第二实施方式中，考虑这样的扭力转向来进行避免偏离行车线控制。具体如下所述。
在第二实施方式中，基本上与前述第一实施方式相同，对应于车速、路面μ以及偏离倾向，利用左右驱动轮的驱动力差或左右轮的制动力差，向车辆施加横摆力矩，以避免偏离。并且，当向前左右轮施加制动力差时，产生如前所述的扭力转向。
由此，在第二实施方式中，由于前述制动力差而产生扭力转向，由此向转向系输入Fstrg，对此，将其反作用力(-Fstrg)输入给该转向系。
具体地说，使齿条或柱型等致动器工作而向转向系输入反作用力。另外，其输入时机是在为了避免偏离行车线而使LSD(驱动轮)或制动轮工作之前。即，使致动器工作从而输出反作用力后，保持一次延迟，再为了避免偏离行车线而使LSD(驱动轮)或制动轮工作。另外，致动器的控制，由例如控制器8参照左右驱动轮的驱动力差或左右轮的制动力差来进行。
在这里，举出用于避免偏离行车线的制动力值的具体例子，并说明其反作用力的施加顺序。在这里，说明根据避免偏离行车线的制动控制的有无，计算最终的制动液压的情况。
在偏离判断标志Fout是OFF的情况下(Fout＝OFF)，即得到了车辆没有从行车线偏离这一判定结果的情况下，如下述式(11)及式(12)所示，将各车轮5FL～5RR的目标制动液压Psi(i＝fl，fr，rl，rr)设为主油缸液压Pmf，Pmr。
Psfl＝Psfr＝Pmf……(11)Psrl＝Psrr＝Pmr……(12)在这里，Pmf是前轮用的主油缸液压。另外，Pmr是后轮用的主油缸液压，是考虑前后分配而根据前轮用主油缸液压Pmf计算出的值。
另一方面，在偏离判断标志Fout是ON的情况下(Fout＝ON)，即得到了车辆将从行车线偏离这一判定结果的情况下，首先根据目标横摆力矩Ms，计算前轮目标制动液压差ΔPsf及后轮目标制动液压差ΔPsr。具体地说，利用下述式(13)～式(16)计算目标制动液压差ΔPsf、ΔPsr。
Ms＜Ms1的情况下ΔPsf＝0……(13)ΔPsr＝2·Kbr Ms/T……(14)Ms≥Ms1的情况下ΔPsf＝2·Kbr·(Ms-Ms1)/T……(15)ΔPsr＝2·Kbr Ms1/T……(16)在这里，Ms1表示设定用阈值。另外，T表示轮距。此外，为了简单，该轮距T在前后中设为相同值。另外，Kbf、Kbr是将制动力换算为制动液压的情况下的与前轮及后轮相关的换算系数，由制动器的各种因素确定。
这样，对应于目标横摆力矩Ms的大小分配向车轮施加的制动力。由此，在目标横摆力矩Ms不足设定用阈值Ms1时，将前轮目标制动液压差ΔPsf设为0，向后轮目标制动液压差ΔPsf赋予规定值，以使左右后轮中产生制动力差，另外，在目标横摆力矩Ms大于或等于设定用阈值Ms1时，向各目标制动液压差ΔPsf、ΔPsr赋予规定值，使前后左右轮中产生制动力差。
然后，由下述(17)式，对如上计算出的目标制动液压差ΔPsf、ΔPsr，考虑由驾驶员的减速操作、即主油缸液压Pmf、Pmr，计算最终的各车轮的目标制动液压Psi(i＝fl，fr，rl，rr)。
Psfl＝PmfPsfr＝Pmf+ΔPsfPsrl＝PmrPsrr＝Pmr+ΔPsr……(17)利用这样的制动力，向车辆施加用于避免偏离行车线的目标横摆力矩。
然后，在为了向车辆施加目标横摆力矩而使制动轮工作之前，使齿条或柱型等致动器动作，向转向系输入反作用力。
例如，在要像这样利用制动差向车辆施加目标横摆力矩的情况下，向转向系的输入Fsrtg，由前述(8)式～(10)式以及(17)式，得到下述(18)式。
Fstrg＝Kμ2·Kstrg·Kstrg_p·{Pmf·lpin_L-(Pmf+ΔPsf)·lpin_L}……(18)在这里，Kstrg_p是用于由主油缸液压计算围绕转向主销轴的力矩的系数。
并且，将该值Fstrg的负值(-Fstrg)作为反作用力而输入给转向系。
由此，即使有由扭力转向导致的向转向系的输入，也会与前述反作用力相抵消。由此，防止由左右轮的制动力差产生的扭力转向的产生，并且可以进行避免偏离行车线控制。
以上，说明了本发明的实施方式。但是，本发明并不限于由前述实施方式来实现。
即，在前述第一以及第二实施方式中，说明了只在后轮侧装载LSD的车辆的情况。但是，并不限定于此。即，也可以是如四轮驱动车这样，在前后两轮上装载LSD的车辆，也可以是如前轮驱动车这样，在前轮上装载LSD的车辆。例如，这种情况中也是在前述步骤S8中，在避免偏离侧的车轮处于高路面μ的路面上的情况下，选择该车轮作为制动轮。
另外，在第二实施方式中，也可以考虑对应于左右前轮上产生的驱动力差而产生的扭力转向，向转向系提供反作用力Fstrg。
另外，关于偏离倾向的判断，并不限定于以如前所述的判断顺序进行。例如，也可以计算规定时间T(例如，前述时间TTLC)后的车辆重心横向位置的推定值Xs，比较该推定值Xs与行驶路上的车辆重心的边界线位置XL，判断偏离倾向。
例如，前述推定值Xs由下述(19)式得到。
Xs＝dx×T+X0……(19)在这里，X0是当前车辆的横向偏移。
另外，车辆重心的边界线的位置XL由下述(20)式得到。
XL＝±(L-H)/2……(20)在这里，L是行车线宽度，H是车辆的宽度。另外，车辆重心的边界线的位置XL的正值表示行驶路右侧，车辆重心的边界线的位置XL的负值表示行驶路左侧。
然后，当由这样得到的值为|Xs|≥|XL|的情况下，判定有偏离行车线倾向，将偏离判断标志Fout设定为ON。
另外，该情况下，也可以如下述(21)所示，使用前述推定值Xs以及车辆重心的边界线的位置XL而得到目标横摆力矩Ms。
Ms＝K6·(Xs-XL)……(21)在这里，K6是增益(＞0)，对应于车速V和前述时间TTLC进行设定。图11是表示增益K6、车速V及前述时间TTLC关系的一个例子。增益K6被设定为与前述时间TTLC成反比关系，并以车速V越大其越小的方式进行设定。
此外，在前述实施方式的说明中，由控制器8执行的步骤S16、步骤S19的处理以及LSD16，实现了使左右的驱动轮产生驱动力差的驱动力差产生单元；由控制器8执行的步骤S19及步骤S21的处理，实现了使左右轮产生制动力差的制动力差产生单元；由控制器8执行的步骤S9～步骤S11的处理，实现了判定本车辆从行车线的偏离倾向的偏离倾向判定单元；由控制器8执行的步骤S13～步骤S19的处理，实现了横摆力矩施加单元，该单元根据偏离倾向判定单元判定本车辆有偏离倾向时的本车辆的行驶状态，切换由驱动力差产生单元向本车辆施加横摆力矩的避免偏离控制，和由制动力差产生单元向本车辆施加横摆力矩的避免偏离控制。
另外，齿条或柱型等致动器及控制该致动器的控制器8的功能，实现了反作用力输入单元，该单元向转向系输入反作用力，该反作用力抵消因横摆力矩施加单元使左右轮产生的制动力差或驱动力差引起的扭力转向产生的向该转向系的输入。
权利要求
1.一种防止偏离行车线装置，其特征在于，具备驱动力差产生单元，其使左右的驱动轮产生驱动力差；制动力差产生单元，其使左右轮产生制动力差；偏离倾向判定单元，其判定本车辆从行车线的偏离倾向；以及横摆力矩施加单元，其根据在前述偏离倾向判定单元判定本车辆有偏离倾向时的本车辆行驶状态，对由前述驱动力差产生单元向本车辆施加横摆力矩的避免偏离控制，和由前述制动力差产生单元向本车辆施加横摆力矩的避免偏离控制进行切换。
2.根据权利要求1所述的防止偏离行车线装置，其特征在于，还具备车速检测单元，其检测本车辆的车速，前述横摆力矩施加单元根据前述车速检测单元的检测结果，对由前述驱动力差产生单元执行的避免偏离控制，和由前述制动力差产生单元执行的避免偏离控制进行切换。
3.根据权利要求2所述的防止偏离行车线装置，其特征在于，前述横摆力矩施加单元，在前述车速是低速时选择由前述驱动力差产生单元执行的避免偏离控制，在前述车速是高速时选择由前述制动力差产生单元执行的避免偏离控制。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的防止偏离行车线装置，其特征在于，还具备路面摩擦系数检测单元，其检测本车辆的行驶路的路面摩擦系数，前述横摆力矩施加单元根据前述路面摩擦系数检测单元的检测结果，对由前述驱动力差产生单元执行的避免偏离控制，和由前述制动力差产生单元执行的避免偏离控制进行切换。
5.根据权利要求4所述的防止偏离行车线装置，其特征在于，前述横摆力矩施加单元，在前述本车辆的行驶路是低路面摩擦系数时选择由前述驱动力差产生单元执行的避免偏离控制，在前述本车辆的行驶路是高路面摩擦系数时选择由前述制动力差产生单元执行的避免偏离控制。
6.根据权利要求4所述的防止偏离行车线装置，其特征在于，在行驶路上混有低路面摩擦系数的路面和高路面摩擦系数的路面的情况下，前述横摆力矩施加单元利用前述驱动力差产生单元使位于前述低路面摩擦系数的路面上的左右驱动轮产生驱动力差，同时利用前述制动力差产生单元向位于前述高路面摩擦系数的路面上的车轮施加制动力，以使左右轮产生制动力差。
7.根据权利要求1所述的防止偏离行车线装置，其特征在于，向转向系输入反作用力，该反作用力用于抵消由前述横摆力矩施加单元使左右轮产生驱动力差而引起的扭力转向产生的向该转向系的输入。
8.根据权利要求2所述的防止偏离行车线装置，其特征在于，向转向系输入反作用力，该反作用力用于抵消由前述横摆力矩施加单元使左右轮产生制动力差而引起的扭力转向产生的向该转向系的输入。
9.一种防止偏离行车线装置，其特征在于，具备制动力差或驱动力差产生单元，其使利用转向系进行转向操作的左右轮产生制动力差或驱动力差；偏离倾向判定单元，其判定本车辆从行车线的偏离倾向；横摆力矩施加单元，其在前述偏离倾向判定单元判定本车辆有偏离倾向的情况下，利用前述制动力差或驱动力差产生单元，使左右轮产生制动力差或驱动力差，以向本车辆施加横摆力矩；以及反作用力输入单元，其向转向系输入反作用力，该反作用力用于抵消由前述横摆力矩施加单元使左右轮产生制动力差或驱动力差而引起的扭力转向产生的向该转向系的输入。
10.根据权利要求9所述的防止偏离行车线装置，其特征在于，前述反作用力输入单元在前述横摆力矩施加单元使左右轮产生制动力差或驱动力差的紧之前，向前述转向系输入反作用力。
全文摘要
可靠地产生避免偏离行车线所必要的横摆力矩。防止偏离行车线装置在选择标志FLSD是1的情况下，利用左右驱动轮的驱动力差向车辆施加目标横摆力矩，以避免偏离(步骤S14～步骤S16)；在选择标志FLSD是2的情况下，利用左右驱动轮的驱动力差，以及向预先选择的制动轮(步骤S8)施加制动力而得到的左右轮的制动力差，向车辆施加目标横摆力矩，以避免偏离(步骤S17～步骤S19)在选择标志FLSD是0的情况下，利用左右轮的制动力差向车辆施加目标横摆力矩，以避免偏离(步骤S20及步骤S21)。
文档编号B60T8/1755GK1796205SQ20051013551
公开日2006年7月5日 申请日期2005年12月28日 优先权日2004年12月28日
发明者尾崎真弘, 今泉隆司, 田中智规 申请人:日产自动车株式会社