车辆用信息处理装置制造方法
【专利摘要】搭载于车辆（1）的车辆用信息处理装置（100）具备：将来位置算出单元，基于与转向输入对应的转向输入信息、规定转弯状态的车辆状态量及车速，算出所述车辆的将来位置；推定单元，基于包含至少一个所算出的所述将来位置且包含与所述车辆的当前位置对应的车辆位置的、所述车辆的三个以上车辆位置，推定自所述当前位置前往的暂定行驶位置处的所述车辆的转弯曲率。由此，能够以简易的结构推定自当前位置前往的车辆位置处的车辆的转弯曲率，而且，优选能够将所推定的转弯曲率用于车辆动作的稳定化中。
【专利说明】车辆用信息处理装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种车辆用信息处理装置的【技术领域】，适当地搭载于具备例如EPS(Electronic controlled Power Steering:电子控制式动力转向装置)、VGRS (VariableGear Ratio Steering:可变齿轮比转向装置)等各种转向机构的车辆,能够用于实现所希望的行驶轨迹。
【背景技术】
[0002]在这种【技术领域】中，在专利文献I中公开了一种对GPS (Global PositioningSystem:全球定位系统)等位置信息进行汇总而算出道路形状的技术。
[0003]另外，在专利文献2中公开了一种基于将道路网络数据、道路建设时期及曲率法令表格建立对应而得到的道路法令信息来推定弯路形状的导航装置。
[0004]另外，在专利文献3中公开了一种基于道路形状信息来计算道路曲率并根据道路曲率而中断车道行驶支援的车辆控制装置。
[0005]专利文献1:日本特开2004-272426号公报
[0006]专利文献2:日本特开2010-151691号公报
[0007]专利文献3:日本特开2006-031553号公报
【发明内容】
[0008]发明所要解决的课题
[0009]总体而言，GPS能提供高精度的绝对的位置信息，但有时包含较大的误差，在这种情况下算出的道路形状可能与实际的道路形状存在较大区别。而且，通过车载相机等摄像单元对车辆周边部进行拍摄，能够推定车辆的行驶路的曲率，但通常这样的系统的造价高，而且处理复杂，因此会增大成本。
[0010]而且，作为更大的问题，道路的曲率(直白的讲，表示道路的形状)未必与驾驶员所希望的车辆的转弯曲率一致。因此，例如，即使自当前位置前往的位置处的道路的曲率在实践方面以充分的精度被推定，也难以实现与驾驶员的意思、感觉对应的车辆的动作控制。尤其是在中高车速区中，驾驶员多将视线放在自车辆的当前位置前往的行驶路上而无意识地进行假定自此将要到达的行驶路的转向操作。因此，在当前位置处的与行驶路的曲率、车辆的转弯曲率对应的转向控制中，向驾驶员提供的转向感与驾驶员的感觉未必一致。即，存在以下技术问题:在包含上述情况在内的现有技术思想中，虽然能够提供合适的转向感而不会增加成本，但实践方面来看几乎不可能实现。
[0011]本发明鉴于上述的技术问题而作出，课题在于提供一种以简易的结构能够推定自当前位置前往的车辆位置处的车辆的转弯曲率的车辆用信息处理装置。而且，更优选地，课题在于提供一种能将该推定的转弯曲率用于车辆动作的稳定化中的车辆用信息处理装置。
[0012]用于解决课题的方法
[0013]为了解决上述的课题，本发明的车辆用信息处理装置搭载于车辆，其特征在于，具备:将来位置算出单元，基于与转向输入对应的转向输入信息、规定转弯状态的车辆状态量及车速，算出所述车辆的将来位置；推定单元，基于包含至少一个所算出的所述将来位置且包含与所述车辆的当前位置对应的车辆位置的、所述车辆的三个以上车辆位置，推定自所述当前位置前往的暂定行驶位置处的所述车辆的转弯曲率(技术方案I)。
[0014]本发明的车辆用信息处理装置作为优选的一方式而构成为，包括计算机装置、处理器等，而且根据需要适当具备存储器、传感器等。
[0015]将来位置算出单元基于与例如转向角等的转向输入相关的转向输入信息、包括例如横摆率、横向加速度及车身滑移角等的车辆状态量及车速(以下，作为将它们包括的词语而适当使用“参照要素组”这一词语)，算出表示比当前时刻靠未来时刻的车辆的位置的将来位置。另外，车辆位置表示包括概念上通过纬度及经度所规定的绝对位置，也包括与任意设定所得的基准位置相对的相对位置，但若从展开车辆的运动控制这一观点出发，则只要至少把握后者即可，优选表示后者。
[0016]可认为是，驾驶员基于该时刻的转向输入信息以外的其他的参照要素(车速、车辆状态量)和自身在视觉上识别出的自当前位置前往的车辆位置处的道路形状(道路曲率)，施加经由转向输入单元(例如，方向盘)而得到的转向输入。即，能够认为在从驾驶员施加的转向输入中，包括与车辆不久的将来所要到达的行驶位置相关的信息。鉴于这一点，例如，构建基于参照要素组来预测将来位置作为距基准位置(例如，与当前时刻对应的当前位置、与过去的某时刻(过去时刻)对应的过去位置)的位置位移量的一种计算模型、运算规则等，通过反复进行与所述计算模型、运算规则对应的计算、运算，能够推定时时刻刻发生变化的车辆的将来位置。另外，该将来位置是车辆还未到达的不久的将来处的预测的车辆位置，因此不必限定为一个。
[0017]例如，作为第一过程，将来位置算出单元可以求出车辆的当前位置及过去位置，作为第二过程，通过基于该当前位置及过去位置和参照要素组的数学且几何学的解析方法来求出将来位置。车辆的过去位置及当前位置例如能够根据过去至当前的固定或不固定的期间的上述参照要素组的履历来求出。此时，例如，可以根据过去固定期间的参照要素组的值求出车辆的轨迹(例如，重心的轨迹)作为时间函数，并将所希望的时间值代入到该时间函数，由此求出所希望的时刻的车辆位置(在这种情况下，是相对于由二维坐标系规定的基准位置(基准坐标)的位置变化量(坐标变化量)的累计值)。或者，作为过去位置，可以利用在过去至当前的期间内连续求出的当前位置的履历。而且，过去位置及当前位置也可以经由车辆导航装置、各种路车间通信系统等而适当取得。
[0018]根据本发明的车辆用信息处理装置，在通过将来位置算出单元以固定或不固定的时间周期时刻地算出将来位置的过程中，通过推定单元，推定自当前位置前往的暂定行驶位置(可以是算出的将来位置的一个)处的车辆的转弯曲率。
[0019]在此，能够认为与道路的曲率未必一致的车辆的转弯曲率为将车辆作为例如其重心位置的轨迹而描绘的假想圆的半径的倒数。该假想圆由二维坐标系的中心位置(中心坐标)及半径这三要素来规定，因此只要规定重心位置的轨迹的重心位置为至少三点，就能够基于算出圆的轨迹的方程式来求出假想圆。本发明的推定单元利用这一点，基于包括由将来位置算出单元算出的至少一个将来位置且包括与车辆的当前位置对应的车辆位置的、三个以上车辆位置，能够推定暂定行驶位置处的车辆的转弯曲率。[0020]另外，“与当前位置对应的车辆位置”表示与当前位置直接建立关联的车辆位置，例如，表示在上述的第一过程中求出的当前位置本身，或基于对应前位置而算出的将来位置。通过包括这样的与当前位置对应的车辆位置作为转弯曲率推定的参照值，而能够高精度地确定作为车辆位置的轨迹的假想圆。另外，在推定单元所参照的三个以上车辆位置中包括“基于当前位置而算出的将来位置”的情况下，“算出的将来位置”和“与车辆的当前位置对应的车辆位置”可以相互一致。
[0021]当推定单元推定暂定行驶位置处的转弯曲率时，关于参照哪个车辆位置作为其余的一个以上的车辆位置，至少在概念上赋予比较高的自由度。但是，关于车辆的过去位置，随着所参照的过去位置的过去时刻与现在时刻(当前时刻)的时间轴上的偏差增大，所参照的过去位置对在比现在时刻靠未来的时刻到达的暂定行驶位置处的转弯曲率造成的影响变小，因此实践中能够用于转弯曲率的推定中的过去位置自身被限定。例如，考虑以某周期时时刻刻地算出车辆重心位置的过程的情况下，用于推定暂定行驶位置处的转弯曲率的过去位置为过去I?2个采样左右，理想而言可以不参照过去位置。
[0022]同样地，关于车辆的将来位置，随着所参照的将来位置的将来时刻与现在时刻(当前时刻)的时间轴上的偏差增大，将来位置的推定精度下降(多数情况下，对驾驶员的转向输入造成影响的将来位置例如是几秒?十几秒后的未来区域的车辆位置，根据上述参照要素来推定在此之后的时刻的车辆位置这一情况在实践方面几乎没有意义)，因此实践中能够用于转弯曲率的推定中的将来位置自身被限定。
[0023]鉴于这些方面，推定单元作为优选的一方式，可以基于与当前位置对应的将来位置、与一采样时刻前的过去位置对应的将来位置(即，在过去的某时刻所算出的将来位置)、与二采样时刻前的过去位置对应的将来位置(即，在这种情况下，算出自当前位置前往的三个以上将来位置)的三个车辆位置来推定转弯曲率。或者，作为优选的一方式，推定单元可以基于与当前位置对应的将来位置、与一?几个采样时刻前的过去位置对应的将来位置、当前位置(即，在这种情况下，算出自当前位置前往的多个将来位置)这三个车辆位置来推定转弯曲率。
[0024]如以上说明那样，根据本发明的车辆用信息处理装置，无需利用例如车载相机等导致成本增加的系统就能够推定自当前位置前往的暂定行驶位置处的与驾驶员的意思、感觉对应的车辆自身的转弯曲率。因此，在控制搭载于车辆的各种转向机构的情况下，能够对驾驶员提供与驾驶员的意思、感觉对应的无不适感的转向感。
[0025]在本发明的车辆用信息处理装置的一形态中，所述将来位置算出单元取得所述车辆的当前位置及过去位置，并基于该取得的当前位置及过去位置、与所述转向输入对应的转向输入信息、规定转弯状态的车辆状态量及车速来算出所述将来位置(技术方案2)。
[0026]根据该形态，将来位置算出单元首先取得当前位置及过去位置，基于该取得的当前位置及过去位置和参照要素组来算出将来位置。将来位置对从过去位置向当前位置连续的车辆的轨迹和对当前位置处的参照要素组造成影响，因此反映这样的从过去至当前的车辆的轨迹的、经过了多个阶段的将来位置的算出过程在能高精度地推定将来位置这一点上是合理的且在实践中是有意义的。
[0027]此外，当取得当前位置及过去位置时，如上所述可以进行基于参照要素组的数值运算(例如，求出重心位置的轨迹的运算及根据所求出的轨迹来算出位置的运算等)，也可以经由导航装置、路车间通信系统等来取得信息。而且，关于过去位置，在时间轴上连续地取得的当前位置以与经过时间建立对应的方式存储时，可以通过读出该存储的值等来取得。
[0028]在本发明的车辆用信息处理装置的其它形态中，所述将来位置是根据相对于基准位置的相对位置变化量而规定的相对位置(技术方案3)。
[0029]根据该形态，将来位置被规定为相对于任意设定的基准位置的相对位置变化量，因此算出或存储所需的负载可以比较轻。而且，在考虑展开车辆运动控制时，在实践方面，车辆位置被规定为这样的相对位置更为优选。
[0030]在本发明的车辆用信息处理装置的其它形态中，具备检测所述车辆状态量的检测单元，所述将来位置算出单元在算出所述将来位置时利用所检测出的所述车辆状态量(技术方案4)。
[0031]根据该形态，基于由各种传感器等检测单元检测出的高精度的车辆状态量来算出将来位置，因此能够提高所算出的将来位置的可靠性。另外，无论是否具备这种检测单元，本发明的将来位置算出单元都能够基于该时刻的车速及转向输入信息来推定车辆状态量。
[0032]在本发明的车辆用信息处理装置的其它形态中，所述转向输入信息是转向角，所述车辆状态量是横摆率、横向加速度及车身滑移角。(技术方案5)。
[0033]根据该形态，采用转向角作为转向输入信息，而且采用横摆率、横向加速度及车身滑移角(车身的行进方向与转向轮的中心线所成的横向滑移角)作为车辆状态量。转向角是在驾驶员施加转向输入时操作的方向盘等各种转向输入单元的旋转角，因此最适合作为反映驾驶员的意思的转向输入信息。而且，横摆率、横向加速度及车身滑移角适合作为规定车辆的转弯动作的车辆状态量。因此，根据该形态，能比较高精度地算出将来位置。
[0034]在本发明的车辆用 信息处理装置的其它形态中，所述三个以上车辆位置包括算出时刻在时序上彼此相邻的三个车辆位置(技术方案6)。
[0035]作为推定暂定行驶位置处的车辆的转弯曲率时所参照的车辆位置，在包含算出时刻在时序上彼此相邻的三个车辆位置时，能够高精度地确定作为将来的车辆位置的轨迹的假想圆，在实践中是有益的。
[0036]在本发明的车辆用信息处理装置的其它形态中，所述车辆具备能够使所述转向输入与转向轮的转向角之间的关系变化的转向角可变单元和能够提供用于对驾驶员的转向转矩进行辅助的辅助转矩的辅助转矩提供单元中的至少一方，所述车辆用信息处理装置还具备控制单元，基于所推定的所述转弯曲率而控制所述转向角可变单元和辅助转矩提供单元中的至少一方(技术方案7)。
[0037]根据该形态，车辆构成为，具备转向角可变单元和辅助转矩提供单元中的至少一方。
[0038]转向角可变单元是使转向输入与转向轮的转向角之间的关系多义地变化的单元，优选地是指，VGRS等前轮转向角可变装置、ARS (Active Rear Steering:后轮转向角可变装置)等后轮转向角可变装置或SBW (Steer By Wire:电子控制式转向角可变装置)等线控
>j-U ρ?α装直。
[0039]辅助转矩提供单元是能够提供用于对驾驶员经由方向盘等转向输入单元而施加的转向转矩进行辅助的辅助转矩的单元，优选地是指EPS (Electric Power Steering:电动动力转向装置)等。
[0040]另外，辅助转矩是与驾驶员的转向转矩(适当表述为“驾驶员转向转矩”)作用于相同方向或相反方向的转矩。在作用于与驾驶员转向转矩相同的方向时，辅助转矩能够减轻驾驶员的转向负担(狭义的辅助)，在作用于与驾驶员转向转矩相反的方向时，辅助转矩能够加重驾驶员的转向负担或向与驾驶员的转向方向相反的方向操作方向盘(广义上这也是辅助的范畴)。而且，辅助转矩的控制目标可以设定为与转向机构的惯性特性对应的惯性控制项、与转向机构的粘性特性对应的阻尼控制项等多个控制项的累计值，在这种情况下，根据各控制项的控制形态例如各种增益的设定形态等，能够实现多样的转向感。而且，辅助转矩若沿着将从转向轮向转向输入单元(直白的讲，是方向盘)传递的转向反力(直白的讲，是由转向轮绕转向销轴作用的自动回正转矩引起的反力)抵消的方向作用，则也能够减轻或抵消该转向反力。
[0041]根据该形态，构成为，具备作为能够对这样的转向角可变单元或辅助转矩提供单元或这两者进行控制的单元的控制单元，基于由推定单元推定的暂定行驶位置处的车辆的转弯曲率来控制它们中的至少一方。因此，驾驶员通过视觉而能够使潜在地反映到现在时刻的转向输入中的、自当前位置前往的暂定行驶位置处的道路信息反映到现在时刻的车辆的转向控制中，从而能够实现与驾驶员的感觉对应的不适感少的转向感。
[0042]在具备控制单元的本发明的车辆用信息处理装置的一形态中，具备获取单元，取得所述车辆的当前位置及多个过去位置，所述推定单元基于所取得的所述当前位置及多个过去位置来推定所述当前位置处的所述车辆的转弯曲率，所述控制单元在所述驾驶员对转向输入单元进行回轮操作时，基于所推定的所述暂定行驶位置处的转弯曲率和所推定的所述当前位置处的转弯曲率来控制所述辅助转矩(技术方案8)。
[0043]根据该形态，基于由获取单元取得的当前位置及多个过去位置(B卩，三个以上车辆位置)，与暂定行驶位置处的转弯曲率同样地能推定当前位置处的车辆的转弯曲率。而且，控制单元基于该推定的当前位置处的转弯曲率和暂定行驶位置的转弯曲率来控制驾驶员对转向输入单元(例如，方向盘)进行回轮操作时的辅助转矩。
[0044]因此，根据该形态，在驾驶员进行回轮操作时，能实现不适感少的自然的转向感。另外，该辅助转矩的控制例如可以以对回轮时的辅助转矩的通常值施加基于这些转弯曲率的校正的方式来执行。而且，这样的控制单元的控制作为优选的一方式，可以在转向感容易背离驾驶员感觉的中高速区(基准可以适当确定)中执行。
[0045]另外，本形态中的“获取单元”如上述那样，在采用将来位置算出单元在算出将来位置的过程中适当取得当前位置及过去位置的结构时是能由将来位置算出单元替代的概念。而且，即使在获取单元和将来位置算出单元分体构成的情况下，获取单元取得当前位置及过去位置时的实践形态也可以与上述的各种形态相同。
[0046]此外，在该形态中也可以是，所推定的所述暂定行驶位置处的转弯曲率的前次值与所推定的所述当前位置处的转弯曲率的当前值之差越大，则所述控制单元越增大所述辅助转矩(技术方案9)。
[0047]所推定的转弯曲率的前次值实质上是驾驶员通过视觉而事先期待的现在时刻的转弯曲率，若如此控制回轮操作时的辅助转矩，则能够使转向输入单元的返回特性成为大致与驾驶员的感觉对应的自然的特性。另外，前次值优选是指前一次值，但只要能向驾驶员提供自然的转向感，或者前一次值被判断为是异常值的情况下等，未必限定为前一次值。
[0048]在具备控制单元的本发明的车辆用信息处理装置的其它形态中，在所述驾驶员进行打轮操作时，所推定的所述暂定行驶位置处的转弯曲率越大，则所述控制单元越增大所述辅助转矩的阻尼控制项或摩擦转矩控制项(技术方案10)。
[0049]根据该形态，暂定行驶位置处的转弯曲率越大，则打轮操作时的阻尼控制项或摩擦转矩控制项越增大，因此难以将驾驶员的转向操作反映到转向角变化中。因此，在实际的打轮操作时产生了干扰的情况下能够抑制车辆的摇晃，能够确保对突发性干扰的鲁棒性。
[0050]另外，阻尼控制项基于作为转向输入之一的转向角速度来计算，摩擦转矩控制项基于作为转向输入之一的转向角来确定。即，两者在关于对打轮操作时的转向感造成影响这一点上虽然相同，但作为对象的驾驶员的操作不同。鉴于这一点，无需始终仅执行阻尼控制项和摩擦转矩控制项中的任一方，可以对两者适当地协调控制。
[0051]在具备控制单元的本发明的车辆用信息处理装置的其它形态中，具备获取单元，取得所述车辆的当前位置及多个过去位置，所述推定单元基于所取得的所述当前位置及多个过去位置来推定所述当前位置处的所述车辆的转弯曲率，在所述驾驶员进行打轮操作时，所推定的所述暂定行驶位置处的转弯曲率与所推定的所述当前位置处的转弯曲率的偏差越大，则所述控制单元越增大所述辅助转矩的阻尼控制项或摩擦转矩控制项(技术方案11)。
[0052]根据该形态，暂定行驶位置处的转弯曲率与和上述的形态同样地推定的当前位置处的转弯曲率的偏差越大，则打轮操作时的阻尼控制项或摩擦转矩控制项越增大，因此难以将驾驶员的转向操作反映到转向角变化中。因此，在实际的打轮操作时发生了干扰的情况下能够抑制车辆的摇晃，能够确保对突发性干扰的鲁棒性。
[0053]另外，在本形态中，阻尼控制项与摩擦转矩控制项还可以相互协调地向增大一侧控制。
[0054]在具备控制单元的本发明的车辆用信息处理装置的其它形态中，所述车辆具备能够使所述转向输入与转向轮的转向角之间的关系变化的转向角可变单元和能够提供用于对驾驶员的转向转矩进行辅助的辅助转矩的辅助转矩提供单元中的至少一方，所述车辆用信息处理装置还具备控制单元，基于所推定的所述转弯曲率的时间变化量来控制所述转向角可变单元和辅助转矩提供单元中的至少一方(技术方案12)。
[0055]根据该形态，基于所推定的转弯曲率的时间变化量而进行转向角可变单元或辅助转矩提供单元的控制，因此能够将自当前位置前往的暂定行驶位置处的道路信息反映到现在时刻的车辆的转向控制中，能获得与驾驶员(驾驶员)的意图一致的转向特性，从而能够进行与驾驶员的感觉一致的控制。
[0056]在具备控制单元的本发明的车辆用信息处理装置的其它形态中，所述控制单元在路面摩擦系数为规定值以上时对所述辅助转矩进行控制(技术方案13)。
[0057]根据该形态，在控制辅助转矩提供单元时，通过设置路面摩擦系数的许可条件，限于能够进行适当辅助的状况而能够执行辅助转矩控制，其结果是，能够进行与驾驶员的感觉更一致的控制。
[0058]在具备控制单元的本发明的车辆用信息处理装置的其它形态中，所述控制单元在所述车辆的加速度处于规定范围内时对所述辅助转矩进行控制(技术方案14)。[0059]根据该形态，在控制辅助转矩提供单元时，通过设置加减速的许可条件，限于能够适当的辅助的状况而执行辅助转矩控制，其结果是，能够进行与驾驶员的感觉更一致的控制。
[0060]在具备控制单元的本发明的车辆用信息处理装置的其它形态中，转向角速度越小，则所述控制单元越增大所述辅助转矩(技术方案15)。
[0061]根据该形态，在控制辅助转矩提供单元时，在难以提取驾驶员意图的转向角速度高的区域中，以减少辅助转矩的方式进行控制，由此限于转向角速度低而能够提取驾驶员的意图的状况，而能够进行适当的辅助控制。
[0062]本发明的作用及其他利益将从如下说明的【具体实施方式】而变得明显。
【专利附图】
【附图说明】
[0063]图1是概念性地表示第一实施方式的车辆的结构的概略结构图。
[0064]图2是导杆模型的基本模型图。
[0065]图3是预测位置的概念图。
[0066]图4是预测曲率推定处理的流程图。
[0067]图5是预测位置算出过程的概念图。
[0068]图6是预测曲率算出过程的概念图。
[0069]图7是例示曲率的一时间推移的图。
[0070]图8是方向盘控制处理的流程图。
[0071]图9是方向盘回轮控制的控制框图。
[0072]图10是例示方向盘回轮控制的执行过程中的重心位置的曲率P及预测曲率P ’的时间推移的图。
[0073]图11是本发明的第二实施方式的方向盘控制处理的流程图。
[0074]图12是在图11的方向盘控制处理中执行的辅助转矩控制的控制框图。
[0075]图13是例示辅助转矩控制的执行过程中的阻尼控制量CAdmp的一时间推移的图。
[0076]图14是例示辅助转矩控制的效果的示意性的车辆行驶状态图。
[0077]图15是例示辅助转矩控制的执行过程中的转向角速度MA’的一时间推移的图。
[0078]图16是本发明的第三实施方式的摩擦模拟转矩控制的控制框图。
[0079]图17是例示摩擦模拟转矩控制的执行过程中的摩擦模拟转矩TAfric的一时间推移的图。
[0080]图18是本发明的第四实施方式的方向盘控制处理的流程图。
[0081]图19是转弯方向判定的概念图。
[0082]图20是例示在转弯方向判定中向与预测轨迹对应的预测曲率标注符号的图。
[0083]图21是辅助转矩控制的控制框图。
[0084]图22是例示辅助转矩控制的执行过程中的辅助转矩的时间推移的图。
[0085]图23是将图22所示的辅助转矩的时间推移中的辅助转矩控制的初期部分放大观察而得到的图。
[0086]图24是例示以转矩微分补偿为比较例的辅助转矩的时间推移的图。
[0087]图25是将图24所示的辅助转矩的时间推移中的辅助转矩控制的初期部分放大观察而得到的图。
[0088]图26是例示以δ微分补偿为比较例的辅助转矩的时间推移的图。
[0089]图27是将图26所示的辅助转矩的时间推移中的辅助转矩控制的初期部分放大观察而得到的图。
[0090]图28是本发明的第五实施方式的辅助转矩控制的控制框图。
[0091]图29是例示辅助转矩控制的执行过程中的辅助转矩的时间推移的图。
[0092]图30是将图29所示的辅助转矩的时间推移中的辅助转矩控制的初期部分放大观察而得到的图。
[0093]图31是例示以转矩微分补偿为比较例的辅助转矩的时间推移的图。
[0094]图32是将图31所示的辅助转矩的时间推移中的辅助转矩控制的初期部分放大观察而得到的图。
[0095]图33是例示以δ微分补偿为比较例的辅助转矩的时间推移的图。
[0096]图34是将图33所示的辅助转矩的时间推移中的辅助转矩控制的初期部分放大观察而得到的图。
[0097]图35是本发明的第六实施方式的辅助转矩控制的控制框图。
[0098]图36是例示辅助转矩控制的执行过程中的辅助转矩的时间推移的图。
[0099]图37是将图36所示的辅助转矩的时间推移中的辅助转矩控制的初期部分放大观察而得到的图。
[0100]图38是例示以转矩微分补偿为比较例的辅助转矩的时间推移的图。
[0101]图39是将图38所示的辅助转矩的时间推移中的辅助转矩控制的初期部分放大观察而得到的图。
[0102]图40是例示以δ微分补偿为比较例的辅助转矩的时间推移的图。
[0103]图41是将图40所示的辅助转矩的时间推移中的辅助转矩控制的初期部分放大观察而得到的图。
[0104]图42是本发明的第七实施方式的辅助转矩控制的控制框图。
[0105]图43是本发明的第八实施方式的辅助转矩控制的控制框图。
[0106]图44是本发明的第九实施方式的辅助转矩控制的控制框图。
【具体实施方式】
[0107]〈发明的实施方式〉
[0108]以下，适当参照附图，说明本发明的实施方式。
[0109]〈第一实施方式〉
[0110]〈实施方式的结构〉
[0111]首先，参照图1，说明本发明的第一实施方式的车辆I的结构。在此，图1是概念性地表示车辆I的结构的概略结构图。
[0112]在图1中，车辆I构成为具备左右一对前轮FL及FR作为转向轮，通过使这些前轮转向而能够向所希望的方向行进。车辆I具备EOJ (Electronic Control Unit:电子控制装置)100、VGRS促动器200及EPS促动器300。
[0113]ECU100 是分别具备未图不的 CPU (Central Processing Unit), ROM (Read OnlyMemory)及RAM (Random Access Memory)且构成为能够控制车辆I的整体动作的电子控制单元，是本发明的“车辆用信息处理装置”的一例。ECUlOO构成为，按照存储于ROM的控制程序，能够执行后述的预测曲率推定处理及方向盘控制处理以及附随于它们的各种控制。
[0114]在车辆I中，经由方向盘11通过驾驶员施加的转向输入传递给作为轴体的上转向轴12，该上转向轴12以能够同轴旋转的方式与方向盘11连接且能够与方向盘11沿同一方向旋转。上转向轴12作为驾驶员经由方向盘施加转向输入的转向输入轴而发挥功能。上转向轴12在其下游侧的端部与VGRS促动器200连接。
[0115]VGRS促动器200是作为本发明的“转向角可变单元”的一例的转向传递比可变装置。VGRS促动器200具有如下结构:在上转向轴12的下游侧的端部被固定的壳体内收容有VGRS电动机，该VGRS电动机具有固定于同一壳体内的定子。而且，该VGRS电动机的转子能够在壳体内旋转，在壳体内经由减速机构而与作为转向输出轴的下转向轴13连接。
[0116]S卩，在VGRS促动器200中，下转向轴13与上转向轴12能够在壳体内相对旋转，通过经由E⑶100及未图示的驱动装置的VGRS电动机的驱动控制，能够使作为上转向轴12旋转量的转向角MA与根据下转向轴13的旋转量而唯一确定的(与后述的齿条小齿轮机构的齿轮比也相关的)作为转向轮的前轮的转向角之比即转向传递比在预先确定的范围内连续可变。
[0117]下转向轴13的旋转向齿条小齿轮机构传递。齿条小齿轮机构是转向力传递机构，包括与下转向轴13的下游侧端部连接的小齿轮14及形成有与该小齿轮的齿轮齿啮合的齿轮齿的齿条15,通过将小齿轮14的旋转转换成齿条15的图中左右方向的运动,而成为经由与齿条15的两端部连接的转向横拉杆及转向节(附图标记省略)将转向力向各转向轮传递的结构。即，在车辆I中能实现所谓齿条小齿轮式的转向方式。
[0118]EPS促动器300是作为本发明的“辅助转矩提供单元”的一例的电动动力转向装置，且具备作为DC无刷电动机的EPS电动机,该EPS电动机包括附设有永磁体而构成的作为旋转件的未图示的转子和将该转子包围的固定件即定子。该EPS电动机构成为，借助通过经由未图示的EPS驱动装置向该定子通电而在EPS电动机内形成的旋转磁场的作用，使转子旋转，由此沿着其旋转方向能够产生辅助转矩TA。
[0119]另一方面，在EPS电动机的旋转轴即电动机轴上固定有未图示的减速齿轮，该减速齿轮还与小齿轮14啮合。因此，从EPS电动机产生的辅助转矩TA作为对小齿轮14的旋转进行辅助的辅助转矩而发挥功能。小齿轮14如上所述地与下转向轴13连接，下转向轴13经由VGRS促动器200而与上转向轴12连接。因此，向上转向轴12施加的驾驶员转向转矩MT构成为，以通过辅助转矩TA进行了适当辅助的方式向齿条15传递，从而减轻驾驶员的转向负担。另外，若辅助转矩TA的作用方向是驾驶员转向转矩MT的相反方向，则当然辅助转矩TA作用于妨碍驾驶员的转向操作的方向。
[0120]车辆I具备包括转向转矩传感器16、转向角传感器17、VGRS相对角传感器18、车速传感器19、横摆率传感器20及横向加速度传感器21在内的各种传感器。
[0121 ] 转向转矩传感器16是能够检测从驾驶员经由方向盘11所施加的驾驶员转向转矩MT的传感器。
[0122]更具体而言，上转向轴12被分割成上游部和下游部，具有通过未图示的扭杆而彼此连接的结构。在所述扭杆的上游侧及下游侧的两端部固定有旋转相位差检测用的环。该扭杆构成为在车辆I的驾驶员操作方向盘11时根据经由上转向轴12的上游部传递的转向转矩(即，驾驶员转向转矩MT)而在其旋转方向上扭转，并构成为产生所述扭转并能够将转向转矩向下游部传递。因此，在传递转向转矩时，在前面叙述的旋转相位差检测用的环彼此之间产生旋转相位差。转向转矩传感器16构成为，能够检测所述旋转相位差，并将所述旋转相位差换算成转向转矩而作为与转向转矩MT对应的电信号来输出。而且，转向转矩传感器16与ECUlOO电连接，检测出的转向转矩MT由ECU100以固定或不固定的周期进行参照。
[0123]转向角传感器17是能够检测表示上转向轴12的旋转量的转向角MA的角度传感器。转向角传感器17与E⑶100电连接，检测出的转向角MA由E⑶100以固定或不固定的周期进行参照。另外，ECU100成为通过对该检测出的转向角MA实施时间微分处理来算出转向角速度MA’的结构。这些转向角MA及转向角速度MA’是本发明的“转向输入信息”的一例。
[0124]VGRS相对角传感器18是旋转编码器，能够检测VGRS促动器200的、上转向轴12与下转向轴13的旋转相位差即VGRS相对旋转角δ VGRS0 VGRS相对角传感器18与E⑶100电连接，检测出的VGRS相对旋转角δ VGRS由E⑶100以固定或不固定的周期进行参照。
[0125]车速传感器19是能够检测车辆I的速度即车速V的传感器。车速传感器19与E⑶100电连接，检测出的车速V由E⑶100以固定或不固定的周期进行参照。
[0126]横摆率传感器20是能够检测车辆I的横摆率Yr的传感器。横摆率传感器20与E⑶100电连接，检测出的横摆率Yr由E⑶100以固定或不固定的周期进行参照。
[0127]横向加速度传感器21是能够检测作为车辆I的速度的横向加速度Gy的传感器。横向加速度传感器21与ECU100电连接，检测出的横向加速度Gy由ECU100以固定或不固定的周期进行参照。
[0128]〈实施方式的动作〉
[0129]以下，作为本实施方式的动作，说明预测曲率推定处理及方向盘控制处理的详情。
[0130]〈导杆模型的概要〉
[0131]首先，参照图2，说明在预测曲率推定处理中使用的计算模型即导杆模型的概要。在此，图2是导杆模型的基本模型图。另外，在该图中，对于与图1重复的部位，标注同一附图标记并适当省略其说明。另外，导杆模型是:根据(I)驾驶员的转向输入以车辆的当前的行进方向为基准观察而表示从车辆的当前位置到目标到达位置的方向及到达目标到达位置时的目标行进方向；(2)车速表示从车辆的当前位置到目标到达位置的距离这样的见解，为了基于从过去到现在时刻的转向输入信息、车辆状态量及车速而预测车辆的将来位置所构筑的计算模型。
[0132]在图2中，车辆I在沿着前后方向贯通重心G的中心线上具备前轮F和后轮R，并设定具有长度a的导杆(参照粗线)，该导杆从该重心G延伸且其前端部分(参照白圆圈)表示重心G的将来位置。导杆的前端部分的位置是预测位置A (xa, ya)。另外，(xa，ya)是为了简便起见而构筑的二维坐标系中的预测位置A的相对坐标。
[0133]接着，参照图3，概念性地说明基于导杆的车辆位置的预测。在此，图3是预测位置的概念图。
[0134]在图3中，当车辆I在图示Gl的位置行驶时，通过基于导杆模型的后述的运算处理而得到的相对于图示Gl的车辆位置的预测位置表示为图示预测位置Al (xal,yal)0同样地，对于图示G2、G3、G4及G5的车辆位置，分别设定预测位置A2 (xa2, ya2)、A3 (xa3,ya3)、A4 (xa4,ya4)及 A5 (xa5, ya5)。
[0135]另一方面，例如将这些预测位置中的预测位置Al、A2及A3连接而得到的图示CRB123 (参照虚线)成为相对于车辆I的当前位置而在时间轴上先行的、作为暂定行驶位置的轨迹的预测轨迹之一。该预测轨迹的半径R的倒数为预测曲率P ’，是决定应向驾驶员施加的转向感时的重要要素。
[0136]作为补充，随着车速上升，驾驶员将视点放在更远方而进行转向操作(B卩，导杆长度a变长)。因此，除了直行行驶时、正常环行时等一部分的状况之外，在基于当前位置处的转弯曲率的转向控制(例如，基于EPS的辅助转矩TA的控制)中，随着车速上升，转向感有时会背离驾驶员预期的期待值。另外，即使了解自当前位置前往的道路曲率，多数情况下也无法避免这样的问题。这是因为，道路曲率与驾驶员的转向操作所对应的车辆的转弯曲率在多数情况下不一致。
[0137]因此，E⑶100构成为，通过预测曲率推定处理，推定自当前位置前往的(即，认为将来要到达的)暂定行驶位置处的车辆I的转弯曲率，并基于该推定的转弯曲率来控制EPS促动器300。
[0138]<预测曲率推定处理的详情>
[0139]在此，参照图4，说明预测曲率推定处理的详情。在此，图4是预测曲率推定处理的流程图。
[0140]在图4中，ECU100执行各变量的初始化(步骤SlOl)。另外，变量的初始化仅在初次执行。
[0141]当进行变量的初始化时，取得预测曲率P ’的推定所需的各种输入信号(即，上述的参照要素组)。具体而言， 取得从现在时刻到过去规定时间的转向角MA、车速V、横摆率Yr及横向加速度Gy (步骤S102)。另外，在本实施方式中，它们全部由对应的传感器检测，但例如横摆率Yr、横向加速度Gy也可以根据车速V和转向角MA来推定。关于这样的推定方法，存在已经公知的方法。
[0142]接着，将所取得的输入信号按照时序排列而得到的时刻履历数据暂时保存于RAM(步骤 S103)。
[0143]若时刻履历数据被保存，则E⑶100算出车辆I的重心位置(步骤S104)。另外，算出重心位置是指确定重心位置的坐标。但是，该坐标不是例如基于纬度及经度等的绝对坐标，而是相对于某基准位置的相对性的位置坐标(即，也可以设为距基准位置的变化量)。
[0144]在此，说明步骤S104的重心位置的算出过程。
[0145]在步骤S104中，首先，基于从下述(I)式所示的关系导出的下述(2)式，求出车身滑移角β。另外，di3表示车身滑移角β的时间微分值。
[0146]Gy=VX Cdβ +YR)...(I)
[0147]β = / { (Gy—YRXV)/V}dt…(2)
[0148]另一方面，车辆I的横摆角YA通过下述(3)式求出。
[0149]YA= / (YR) dt…(3)
[0150]重心位置的轨迹(时间轨迹)根据上述情况而表示为下述(4)式及(5)式。另外，X是重心位置的X坐标所描绘的轨迹，同样地Y是y坐标所描绘的轨迹。重心位置的当前值是该轨迹的当前时刻相当值，若将当前时刻表示为t,即,成为(x (t),y (t))。
【权利要求】
1.一种车辆用信息处理装置，搭载于车辆，其特征在于，具备: 将来位置算出单元，基于与转向输入对应的转向输入信息、规定转弯状态的车辆状态量及车速，算出所述车辆的将来位置； 推定单元，基于包含至少一个所算出的所述将来位置且包含与所述车辆的当前位置对应的车辆位置的、所述车辆的三个以上车辆位置，推定自所述当前位置前往的暂定行驶位置处的所述车辆的转弯曲率。
2.根据权利要求1所述的车辆用信息处理装置，其特征在于， 所述将来位置算出单元取得所述车辆的当前位置及过去位置，并基于该取得的当前位置及过去位置、与所述转向输入对应的转向输入信息、规定转弯状态的车辆状态量及车速来算出所述将来位置。
3.根据权利要求1或2所述的车辆用信息处理装置，其特征在于， 所述将来位置是根据相对于基准位置的相对位置变化量而规定的相对位置。
4.根据权利要求1?3中任一项所述的车辆用信息处理装置，其特征在于， 具备检测所述车辆状态量的检测单元， 所述将来位置算出单元在算出所述将来位置时利用所检测出的所述车辆状态量。
5.根据权利要求1?4中任一项所述的车辆用信息处理装置，其特征在于， 所述转向输入信息是转向角，所述车辆状态量是横摆率、横向加速度及车身滑移角。
6.根据权利要求1? 5中任一项所述的车辆用信息处理装置，其特征在于， 所述三个以上车辆位置包括算出时刻在时序上彼此相邻的三个车辆位置。
7.根据权利要求1?6中任一项所述的车辆用信息处理装置，其特征在于， 所述车辆具备能够使所述转向输入与转向轮的转向角之间的关系变化的转向角可变单元和能够提供用于对驾驶员的转向转矩进行辅助的辅助转矩的辅助转矩提供单元中的至少一方， 所述车辆用信息处理装置还具备控制单元，基于所推定的所述转弯曲率来控制所述转向角可变单元和所述辅助转矩提供单元中的至少一方。
8.根据权利要求7所述的车辆用信息处理装置，其特征在于， 具备获取单元，取得所述车辆的当前位置及多个过去位置， 所述推定单元基于所取得的所述当前位置及多个过去位置来推定所述当前位置处的所述车辆的转弯曲率， 所述控制单元在所述驾驶员对转向输入单元进行回轮操作时，基于所推定的所述暂定行驶位置处的转弯曲率和所推定的所述当前位置处的转弯曲率来控制所述辅助转矩。
9.根据权利要求8所述的车辆用信息处理装置，其特征在于， 所推定的所述暂定行驶位置处的转弯曲率的前次值与所推定的所述当前位置处的转弯曲率的当前值之差越大，则所述控制单元越增大所述辅助转矩。
10.根据权利要求7?9中任一项所述的车辆用信息处理装置，其特征在于， 在所述驾驶员进行打轮操作时，所推定的所述暂定行驶位置处的转弯曲率越大，则所述控制单元越增大所述辅助转矩的阻尼控制项或摩擦转矩控制项。
11.根据权利要求7?10中任一项所述的车辆用信息处理装置，其特征在于， 具备获取单元，取得所述车辆的当前位置及多个过去位置，所述推定单元基于所取得的所述当前位置及多个过去位置来推定所述当前位置处的所述车辆的转弯曲率， 在所述驾驶员进行打轮操作时，所推定的所述暂定行驶位置处的转弯曲率与所推定的所述当前位置处的转弯曲率的偏差越大，则所述控制单元越增大所述辅助转矩的阻尼控制项或摩擦转矩控制项。
12.根据权利要求1?7中任一项所述的车辆用信息处理装置，其特征在于， 所述车辆具备能够使所述转向输入与转向轮的转向角之间的关系变化的转向角可变单元和能够提供用于对驾驶员的转向转矩进行辅助的辅助转矩的辅助转矩提供单元中的至少一方， 所述车辆用信息处理装置还具备控制单元，基于所推定的所述转弯曲率的时间变化量来控制所述转向角可变单元和所述辅助转矩提供单元中的至少一方。
13.根据权利要求7或12所述的车辆用信息处理装置，其特征在于， 所述控制单元在路面摩擦系数为规定值以上时对所述辅助转矩进行控制。
14.根据权利要求7或12所述的车辆用信息处理装置，其特征在于， 所述控制单元在所述车辆的加速度处于规定范围内时对所述辅助转矩进行控制。
15.根据权利要求7或12所述的车辆用信息处理装置，其特征在于， 转向角速度越小，则所述控制.单元越增大所述辅助转矩。
【文档编号】B62D6/00GK103442970SQ201280014629
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2012年3月16日 优先权日:2011年3月23日
【发明者】国弘洋司, 后藤武志, 藤本雅树, 仁木惠太郎, 入江亮 申请人:丰田自动车株式会社