专利名称：以转向力矩作为车辆转向系统的控制输入的车道保持控制的制作方法
技术领域：
本发明的背景技术本发明涉及目的在于辅助驾驶员转向动作的车道保持支持系统的车道保持控制。
近年来，为减轻驾驶员的工作量，对车道保持支持(LKS)系统进行了大量的研究。这种LKS系统肯定有助于驾驶员通过对车辆的转向系统施加一个转向偏置使运动车辆跟踪道路车道标志的设计中线。此转向偏置由一伺服系统提供，并且在车道保持控制(LKC)模式下此转向偏置可辅助或对抗驾驶员发出的转向力矩。为了使此伺服系统提供这一转向偏置，通常惯用的方法是使用方向盘角度作为对伺服系统的控制输入。这一方法可提供优异的鲁棒性，因为可以补偿转向系统的非线性。驾驶员的转向干预可以多种方式获得识别，而且这种识别同时伴随有容许从LKC模式平稳转移到正常驾驶员控制(NDC)模式的过渡控制。
为了识别这种驾驶员转向干预，此前公知的方法有多种。一个例子公开于JP-A 11-286280中，根据该专利，在LKC模式下，由力矩传感器检测到的驾驶员发出的转向力矩的实际值与阈值进行比较。此阈值表示为预先规定值与此前监测到的在NDC模式下驾驶员发出的转向力矩的最大值的乘积。当超过此阈值时，就识别为驾驶员转向干预。另一个例子也是公开于JP-A 11-286280中，该方法是将转向角传感器检测到的转向角的实际值与其目标值的偏离与阈值进行比较。目标值表示车辆可朝向车道标志之间的设计中线的转向的转向角。当超过此阈值时，就识别为驾驶员转向干预。
发明概述然而，上述技术，有着明显的缺点。比较转向角的实际值与阈值要求另外提供力矩传感器。而另外提供力矩传感器就很难抑制成本和安装空间的增加。另一方面，比较转向角与阈值的偏离，虽然不要求另外提供新传感器，但其缺点是阈值很难设定。产生这一困难的原因是，由于伺服系统使转向角的偏离减小到零的这一性质，未必会出现这种偏离。因此，就需要有一种代替方案来识别驾驶员转向干预，该方案应该不需要力矩传感器，因而安装和维护都很经济。
本发明的目的在于提供一种可以满足上述需要的车道保持控制器。
根据本发明，此目的的达到，是藉助于一种辅助驾驶员使车辆转向跟踪道路车道标志之间的目标线的车道保持支持系统的车道保持控制方法，该方法包括产生一个指示使车辆在车道保持控制(LKC)模式期间转向跟踪道路车道标志之间的目标线所需要的转向力矩助力的命令；提供一个具有车辆承受横向加速度数值范围的两组极限数据的映射图，在这两组极限数据中间存在一个在LKC模式下使车辆转向的不同阶段的命令值范围；校正此两组极限数据以便补偿由于存在连续扰动而引起的与命令值范围的任何偏离所导致的意外结果；比较命令的瞬时值与利用经过校正的两组极限数据确立的两个极限值以判断是否存在驾驶员转向干预。
附图简述本发明的进一步的目的和优点可通过结合附图阅读下面的描述而得到了解。
图1为实现根据本发明的车道保持控制的车道保持支持(LKS)系统系统的框图。
图2为根据本发明的车道保持控制的功能框图。
图3为示出本发明的一个特点的流程框图。
图4为示出在没有连续扰动时在车道保持控制(LKC)模式下在车辆转向期间当前命令值范围中间的两组极限数据的映射图的一个二维坐标系。
图5为示出图5所示的包含在存在连续扰动时在车道保持控制(LKC)模式下在车辆转向期间当前命令值范围中间的两组极限数据的映射图的一个二维坐标系。
图6为两种状态映射图校正结束标志的时序图。
图7为示出图4及图5示出的极限数据组的二维坐标系。
图8为示出经修改的与图3类似的流程框图。
图9为示出经修改的第1和第3象限的一个示例的二维坐标系。
图10为示出经修改的第1和第3象限的另一个示例的二维坐标系，可藉助其来判断在当前操作点处于其中时在映射图校正期间的驾驶员的干预。
图11为采用示于图9的经修改的第1和第3象限的第1示例的与图5类似的示图。
图12为采用示于图9的经修改的第1和第3象限的第2示例的与图5类似的示图。
图13为示出本发明的另一特点的流程框图。
图14为示出用来进行数据抽样的范围的二维坐标系。
图15为与图5类似的示图，其中示出由示于图13和图14的映射图校正完成的经过校正的极限数据组的一个示例。
图16为与图5类似的示图，其中示出经过校正的极限数据组的另一示例。
发明的实施方式下面参考图1，其中示出一个用来减小驾驶员在跟踪可称其为目标线的设计中线中的工作量的一个车道保持支持(LKS)系统。总的由标号10标注的此车道保持支持(LKS)系统，适用于轮式机动车的普通转向系统12。如图所示，转向系统12的构成包括一个液压辅助转向(P/S)单元14，用来响应转向轮20的手动操纵控制车辆的前轮16和18的转向位置。设计中线可以是道路上的车道标志中间的真实中线，也可以从真实中线偏移以便于进行曲线处理。
为了辅助驾驶员跟踪设计中线，在车道保持在控制模式下，在转向系统12上施加一个转向偏置。此转向偏置是一个力矩输入，此转向偏置可辅助或对抗驾驶员发出的转向力矩。用来作为转向偏置的力矩此处称其为“转向力矩辅助Tassist”，而驾驶员施加的力矩此处称其为“驾驶员力矩Td”。转向力矩辅助Tassist由电机22形式的执行器施加于转向系统12。电动机22通过齿轮箱26和电磁离合器28与转向机构连接，其中的电磁离合器28在某些装置中可能省略。但是，提供电磁离合器28的好处是在出现中止车道保持控制的需要之后可立即使电机22与转向系统12脱离。在此示例中，齿轮箱26包括一个蜗杆30和蜗轮32。
LKC系统10可包括各种传感器34用来生成指示车速和车辆横向加速度G的信号。此种传感器34通过输入口36与电力控制器24电连接。
另外，转向轮角度传感器38和角度传感器40通过输入口36与电力控制器24电连接。转向轮角度传感器38生成一个指示转向轮20的角度位置的信号。角度传感器40生成一个指示齿轮箱26的蜗杆30的角度位置的信号。
为了检测道路上的车道标志，车辆装配有车道识别单元42。车道识别单元42包括一个安装于车辆上相机44，，比如安装于发动机机罩或格栅中部，或是安装于内部后视镜附近，用来检测道路上的车道标志的存在，比如确定车道的分开的白线或黄线。相机44可以是“感光”型或“红外”感光型。在一个优选实施方式中，相机44是电荷耦合器件(CCD)相机。车道识别单元42还包括一个信号图像处理器46。信号图像处理器46的信号经输入口36输入到控制器24。
控制器24最好包括一个微处理器50，经数据与控制总线54与各种计算机可读存储媒体52通信。计算机可读存储媒体52可包括多种已知装置中的任何一种，可用作只读存储器(ROM)56，随机存储器(RAM)58，保持激活存储器(KAM)等等。计算机可读存储媒体可由能够存储表示由计算机，比如控制器24，执行的指令的数据的多种已知装置中的任何一种使用。已知装置包含，但不限于，PROM，EPROM，EEPROM，闪存，等等，以及可以临时或永久存储数据的磁、光或组合媒体。
计算机可读存储媒体52包括用来控制电机22和电磁离合器28的各种程序指令，软件，以及控制逻辑。控制器24经输入口36接受来自传感器34，38，40和图像处理器46的信号并生成输出信号，该输出信号可输入到电机22的驱动器(包含电机继电器62)(见图2的86)和电磁离合器28的驱动器(未示出)。
下面参见图2，其中示出根据本发明的车道保持控制的功能框图。在功能块70，道路上的车道标志是根据图像处理器46发出的信号进行识别，并且生成关于经过识别的车道标志的车道标志信息经输出线72输出。在功能块74，由转向轮角度传感器38的输出检测转向轮角度，并且生成关于检测到的转向轮角度的转向轮角度信息，经输出线76输出。输出线72上的车道标志信息和输出线76上的转向轮角度信息送到车道保持支持(LKS)控制器78。送到LKS控制器78的还有车速。LKS控制器78利用这些信息来判断道路的车道弯曲，车道标志之间的设计中线形式的目标线，以及车辆相对车道标志的横向位置。车辆的横向位置可由相对车道一边上的车道标志的横向位移或相对目标线位置的横向位移表示。在优选实施例中，相对目标线的横向位移用来表示车辆相对车道标志的横向位置。LKS控制器78利用车辆的横向位置确定执行器驱动电流命令I_cont以使车辆不脱离车道标志之间的目标线。执行器驱动电流命令I_cont包括施加到电机22上的电流的方向和幅度，在输出线80上生成。
输出线80上的命令I_cont送入极限标准器82。在极限标准器82中电流命令I_cont限制于上下极限之间。通过极限标准器82的电流命令经输出线84施加于执行器驱动器86。驱动器86根据电流命令控制施加于电机22的执行器驱动电流I_act，从而控制转向力矩辅助Tassist。关于执行器驱动电流I_act的信息可在驱动器86的输出线88上获得。为进一步了解LKS控制器78，可参考此处作为参考文献整个援引的Shimakageet.al.，“Design of Lane-Keeping Control with Steering Torque Input fora Lane-Keeping Support System”SAE Technical Paper Series2001-01-0480，Steering and Suspension Technology Symposium 2001(SP-1597)，Detroit，Michigan March 5-8，2001。
由上面的描述可知，由LKS控制器78生成的电流命令I_cont与辅助驾驶员操纵车辆保持于车道标志之间的目标线所需要的转向力矩辅助Tassist相对应。为了在车道保持控制模式下驾驶车辆期间保持车道标志之间的目标线，LKS控制器78有3个补偿器。一个是前馈补偿器，用来补偿使车轮转向跟踪道路车道弯曲中的延迟，一个反馈补偿器，用来补偿在适当保持车辆相对车道标志的横向位置和车辆相对目标线的侧滑角度中的意外结果，一个干扰补偿器，用来补偿由于干扰造成的意外结果。此种干扰的发生源于道路表面的不规整，包括倾斜和/或硬块，侧风，以及车辆驾驶员的转向干预。
下面继续参照图2，在功能块90中，检测车辆重心处的横向加速度G，并且在输出线92中生成关于检测到的横向减速度G的信息。在功能块94中，由横向加速度标注的电流命令的一组上限数据以及由横向加速度标注的电流命令的一组下限数据存储于映射图中。利用横向减速度检索出在输出线96上的上下限给出上限值I_lmt+和下限值I_lmt-。参考图4，全画线150示出下限数据组，而全画线152示出上限数据组。
下面继续参考图4，对在轮廓线152及154上的上限及下限值I_lmt+和I_lmt-予以描述。在此二维坐标系中，x轴表示横向加速度，而y轴表示电流。设I_lmt总的代表上限及下限值I_lmt+和I_lmt-，则下式成立I_lmt＝I_sat-I_ps+I_dis…(1)，其中I_sat代表以电流表示的自回正力矩；I_ps代表以电流表示的液压转向辅助力矩；而I_dis代表以电流表示的额外力矩，该额外力矩通过考虑干扰，比如由摩擦损失引起的干扰，来确定。
在方程(1)中，项(I_sat-I_ps)代表转弯所需的最小执行器驱动电流。在接近转向轮的中性位置处相对转向轮角度它表现出非线性特性，因为I_ps表现出非线性。项(I_at-I_ps)的非线性特性反映在每根曲线150和152的轮廓上。每根曲线150和152的轮廓和位置都是通过考虑环绕总的以154代表的阴影区的封闭回线的轮廓和位置而确定。阴影区154覆盖以执行器驱动器电流表示的转向力矩的变化的标准模式，其条件是在没有连续干扰的LKC模式下操纵车辆，具有不同的横向加速度。换言之，此阴影区154覆盖了在没有连续干扰的LKC模式下操纵车辆时施加于电机22上的执行器驱动电流的所有的可能情况。
如上面所提到的，每根曲线150和152的轮廓和位置都是通过考虑阴影区154确定的。阴影区154和每根曲线150和152的轮廓之间的关系将进一步结合图4予以描述。示出的坐标系具有4个象限，即第1象限，其中G≥0和电流I≥0，第2象限，其中G≥0和电流I＜0，第3象限，其中G＜0和电流I＜0和第4象限，其中G＜0和电流I＞0(G为横向加速度，I电流)。在第1象限中，轮廓线152与阴影区154的周线的距离在y轴方向上大致相等。与此类似，在第3象限中，轮廓线150与阴影区154的周线的距离在y轴方向上大致相等。在第2象限中，从轮廓线150到阴影区154的外周线之间在y轴方向上有足够的空域。同样地，在第4象限中，从轮廓线152到阴影区154的外周线之间在y轴方向上有足够的空域。设计出图示的间隔关系是企图容许驾驶员转向干预时，在整个横向加速度G的范围内，只要驾驶员的转向干预的力矩不超过预定的水平，就不需要脱离LKC模式。这一预定水平，一般讲，在整个横向加速度G的范围内保持不变。如前面在联系到图2时所述，LKS控制器78具有干扰补偿器。为了补偿在LKC模式下由于干扰造成的意外结果，干扰补偿器根据转向干预的驱动力矩，增加执行器驱动电流命令I_cont的干扰补偿电流分量。如执行器驱动电流命令I_cont由于干扰补偿电流分量过度增加而超过在轮廓线152和150上的上下极限值，则减小为产生转向力矩辅助Tassist而正施加于电机22的执行器驱动电流I_act(见图1)，以便易于在识别驾驶员干预转向动作的意图时容许驾驶员的转向干预。
在
具体实施例方式
中，计算机可读存储媒体52中存储有一个映射图，其中上下极限值I_lmt+和I_lmt-分配带有标注横向加速度G以显示电流对横向加速度的非线性关系，如图4轮廓线152和150所示。图示的非线性特性曲线容许驾驶员转向干预时，在整个横向加速度G的范围内，只要驾驶员的转向干预的力矩不超过预定的水平，就不需要脱离LKC模式。
映射图提供的上下极限值I_lmt+和I_lmt-可以按照预期工作，条件是如果在车辆的整个操纵寿命期间连续的干扰彻底消除。然而，此种连续干扰是无法避免的，并且会由于各种原因产生。其一个例子是车辆的悬架系统找平不彻底。另一个例子是车辆转向系统中左右转向运动之间摩擦力不平衡。LKS控制器78的干扰补偿器对这种连续的干扰有响应，可在转向系统中的左右转向运动之间提供执行器驱动电流命令I_cont的不平衡的分布，导致从示于图4的阴影区154的原始位置连续向其偏离位置偏离(或偏移)，比如，如图5所示。图5示出由于在转向系统中在左转向运动期间连续的干扰所造成的偏移的阴影区154。图5中的偏移阴影区154是将示于图4的阴影区154从其原始位置沿x轴向右平移而得出的。在转向系统中在右转向期间存在连续干扰将使图4示出的阴影区154通过沿x轴向左平移而连续偏离原始位置。
如图5所示，在转向系统中在左转向期间存在连续干扰将使轮廓线150和向右偏移的阴影区154的周线之间的空域在第2象限中在圆圈156围出的部分中变得狭窄得不可接受。在转向系统中在右转向期间存在连续干扰将使轮廓线152和图中未示出的左移的阴影区的周线之间的空域在第4象限中在某一部分中变得狭窄得不可接受。这清楚地说明，在识别驾驶员在LKC模式下驾驶时的干预转向动作的意图时应该避免使用第2象限和第4象限。
为了避免由于在识别驾驶员干预转向动作的意图时存在此种连续干扰而引起的意外结果，根据本发明对映射图中的数据进行校正。回到图2，在功能块98中，在LCK模式下驾驶期间在对映射图中的数据进行一定数目的抽样之后，对数据进行校正。对数据进行一定数目的抽样要求相当长时间。参考图6的时序图，在此具体实施方式
中，映射图校正开始于启动发动机点火源并且中止于设置映射图校正结束标志fMAP(状态从“0”改变为“1”)。这种映射图校正所需时间是变化的，主要取决于需要多少时间对可变数据进行预定数目的抽样来进行映射图校正。关于校正映射图的方式下面简略介绍，尽管其详细描述下面在联系到图13至图15时将进行精确的描述。简略描述如下。在点火源启动之后在功能块98中立即启动对实际上施加于电机22上的执行器驱动电流I_act和横向减速度G的监测。在LKC模式下驾驶期间，监测的横向减速度G的值分别以监测的执行器驱动电流I_act值标注。每个监测的执行器驱动电流I_act幅值都与预定的值α比较，并且如其小于预定值，就将相伴的横向加速度G值用作抽样。这种抽样汇集预定的数目NO。之后，在汇集的抽样中间，选择最大值Gmax和最小值Gmin用来计算指示偏离的Gave，对此已经在联系到由于存在连续的干扰而引起的意外结果时予以描述过。在此具体实施例中，指示参数Gave的偏离表示为Gave＝(Gmin+Gmax)/2…(2)预定值α的选择考虑到图14中示出的偏移阴影区154的周线轮廓。示于图14中的阴影区与示于图5中的相同。在图14中，预定值α是沿x轴的距离2α的一半，该距离是位于第1象限内的偏移阴影区154的周线上的距离x轴最近的折点与位于第3象限内的偏移阴影区154的周线上的距离x轴最近的另一折点之间的距离。利用参数Gave，对映射图进行校正，如图15所示。如图15所示，由轮廓点线152示出的上限数据由轮廓点线150示出的下限数据沿x轴向着分别由全画轮廓线152A和150A指示的校正位置移动一个由参数Gave指示的量。在这种映射图校正结束时，设置映射图校正结束标志fMAP。
下面再参考图2。上述的映射图校正和映射图校正结束标志fMAP由功能块98执行。标志fMAP的状态永远在一根输出线100上生成。在映射图校正结束后，可利用检测到的横向加速度G的值通过检索如图15中的轮廓线152A和150A所示的经过校正的数据发现经过校正的上限及下限值I_lmt+*和I_lmt-*。在另一根输出线102上生成经过校正的上限及下限值I_lmt+*和I_lmt-*。经过校正的上限及下限值I_lmt+*和I_lmt-*不经修改输入到极限标准器82用来限制由LKS控制器78生成的执行器驱动电流命令I_cont，除非在功能块104中确定驾驶员转向干预的意图。经过校正的上限及下限值I_lmt+*和I_lmt-*输入到功能块104并用来判断是否存在驾驶员转向干预。在功能块104中，如果在可得到的经过校正的上限及下限值I_lmt+*和I_lmt-*中的一个被执行器驱动电流命令I_cont超过时，就判断出现驾驶员干预的意图。
上面描述了在映射图校正期间上限及下限值I_lmt+和I_lmt-的生成。如先前结合图5所讨论的，在第2象限内的下限数据和在第3象限内的上限数据并不完全适于用来在存在连续干扰时判断驾驶员转向干预意图的出现。在具体实施例中，在第2和第4象限内的此种数据并不用来判断在LKC模式下是否存在驾驶员干预转向动作的意图。然而，由图5中的阴影矩形指示的第1象限内的上限数据和由图5中的阴影矩形指示的第3象限内的下限数据用于在功能块104中判断是否存在驾驶员干预转向的意图。换言之，此种数据用来针对检测到的横向加速度G值确定上限或下限值I_lmt+和I_lmt-并输入到功能块104。映射图数据的限制使用可以很容易利用以下方式做到，即通过只在G≥0时针对检测到的横向加速度G值从轮廓线152指示的数据中求出上限值I_lmt+，和只在G≥0时针对检测到的横向加速度G值从轮廓线150指示的数据中求出下限值I_lmt-。
这样，一直到映射图校正结束，此种极限值I_lmt+和I_lmt-输入到功能块104并用于判断是否存在驾驶员干预转向的意图。判断是否存在驾驶员干预转向的意图的方式下面将结合图2和3予以详细描述。在映射图校正期间，所有未经校正的数据用于针对检测到的横向加速度G值求出上限及下限值I_lmt+和I_lmt-并且用于在功能块82中在LKC模式期间限制执行器驱动电流命令I_cont。
在进一步讨论之前，参看图7，每根曲线152和150的轮廓线都已经结合在LKC模式期间在跟踪车道标志之间的目标线时的转向运动描述过了。参考图7，位于第1象限内的上限数据线152的一部分应用在有顺时针方向的力矩由电机22施加于转向系统12以便在LCK模式下驾驶期间增加离开中性位置的转向角度之时。在车辆进入右转向运动中的这一转向动作期间，(向左)的横向加速度G的幅值随着车辆的运行速度和侧滑率的不同而改变。随后，施加反时针力矩来使转向系统12以减小转向角度的方式返回到中性位置。在此返回转向动作中，利用了位于第2象限内的下限数据线150的一部分。
其次，考虑在LKC模式下跟踪目标线时进入左转向运动的转向动作。位于第3象限内的下限数据线150的另一部分应用在有反时针方向的力矩由电机22施加于转向系统12以便增加离开中性位置的转向角度之时。在车辆进入左转向运动中的这一转向动作期间，(向右)的横向加速度G的幅值随着车辆的运行速度和侧滑率的不同而改变。随后，施加顺时针力矩来使转向系统12以减小转向角度的方式返回到中性位置。在此返回转向动作中，利用了位于第4象限内的上限数据线152的一部分。
对于位于第1象限内的线152的一部分的轮廓，上限值I_lmt+的幅值，在从0到一个第1预定值的范围内，在x轴上，在线152的一个折点的下方随着横向加速度G的幅度而线性地变化，从而随着横向加速度G的幅度的增加而增加，如箭头160所示。在此范围之外，上限值I_lmt+的幅度随着横向加速度G的幅度进一步超出第一预定值的增加而减小。对于位于第2象限内的线150的一个部分的轮廓，线150的该部分由两个不同的部分组成，且这两个部分相互连接而形成了一个折点；该折点沿着y轴离开x轴上的一个第2预定值。该第2预定值与0的间距小于第1预定值与0的间距。下限值I_lmt-的幅度，在从0到第2预定值的范围内，在x轴上，随着横向加速度G的幅度而线性地变化并且随着横向加速度G的幅度的增加而减小。在此范围之外，下限值I_lmt-的幅度减小并趋向于零。随着横向加速度G的幅度超出第2预定值的进一步增大而减小并趋向于零，如箭头162所示。
对于位于第3象限内的线150的其他部分的轮廓，下限值I_lmt-的幅度，在从0到一个第3预定值的范围内，在x轴上，在线150的一个折点的下方随着横向加速度G的幅值成线性变化，其变化方式为下限值I_lmt-的幅值的增加是随着横向加速度G的幅值增加，如箭头166所示。在这一范围之外，下限值I_lmt-的幅值随着横向加速度G的幅值进一步超出第3预定值地增加而减小。对于位于第4象限内的线152的其他部分的轮廓线，线152的这一部分由两个互相连接而形成一个折点的不同区段组成，该折点沿y轴距离远离x轴上的一个第4预定值。此第4预定值与0的间隔小于第3预定值与0的间隔。上限值I_lmt+的幅值，在从0到第4预定值的范围内，在x轴上随着横向加速度G的不同幅值成线性变化，其变化方式为它随着横向加速度G的幅值增加而减小。在这一范围之外，上限值I_lmt+的幅值随着横向加速度G的幅值超出第4预定值的进一步增加而减小并趋近零，如箭头164所示。
从图7很容易看出，原始映射图设计成为保持对称，是为了驾驶员易于在右转向运动的转向动作和左转向运动的转向动作之间进行转向干预。因此，x轴上的第1预定值与x轴上的第3预定值与0的间隔相同，而x轴上的第2预定值与x轴上的第4预定值与0的间隔相同。
回过来参考图2，在功能块104中，判断驾驶员的转向干预是通过将比较执行器驱动电流命令I_cont与在功能块102中生成的极限值进行比较。在映射图校正期间，在LKC模式下，在返回转向动作时，不进行此种驾驶员转向干预的判断，虽然在车辆进入右转向运动的转向动作期间进行此种判断。在输出线102上生成的极限值依映射图校正结束标志fMAP的状态而不同。在映射图校正期间，当标志fMAP设置成为0时，利用第1象限内的(见图5)上限数据来确定针对横向加速度G的上限值I_lmt+，或利用第3象限内的下限数据来确定针对横向加速度G的下限值I_lmt+。此上下限值输入到功能块104中用来判断驾驶员转向干预。在映射图校正期间，没有这种极限值输入到功能块104中来判断驾驶员转向干预，因为不使用在第2和第4象限内的映射图数据(见图5)。因此，在映射图校正期间，在返回转向动作期间不进行驾驶员转向干预判断。
在映射图校正期间或紧随其后，当标志fMAP从状态0变为1时，在LKC模式下，在整个转向动作阶段，在功能块104中，进行驾驶员干预转向的判断。针对横向加速度确定的经过校正的上限及下限值I_lmt+*和I_lmt-*，输出的功能块104用来判断驾驶员转向干预。
在功能块104中，判断是否存在I_cont＞I_lmt+*(或I_lmt-*)以便对限流系数K_lmt执行从1开始随时间减值，如果I_cont＞I_lmt+*(或I_lmt+)。如果I_cont≤I_lmt+*(或I_lmt+)，就判断是否存在I_cont≤I_lmt-*(或I_lmt-)。如是，就对限流系数K_lmt执行减值。限流系数K_lmt在功能块106中生成并输出到功能块108。在功能块108中，在出现驾驶员转向干预时对极限标准器82中使用的上下限进行修改。
为了在功能块108中进行处理，在映射图校正期间，利用原始的或未经修改的映射图数据，在LKC模式下，在转向动作整个阶段，针对横向减速度确定上下限值I_lmt+和I_lmt-。这些极限值输入到功能块108。在映射图校正结束时或在其后，已经针对横向减速度确定的经过校正的经过校正的上限及下限值I_lmt+*和I_lmt-*输入到功能块108中。利用这些极限值数据和系数K_lmt，对下面的方程进行计算并将计数结果提供给极限标准器82作为上下限。
I_lmt+(或I_lmt+*)＝I_lmt+(或I_lmt+*)×K_lmt…(3)，I_lmt-(或I_lmt-*)＝I_lmt-(或I_lmt-*)×K_lmt…(4)。
因为在LKC模式下驾驶期间在不存在驾驶员转向干预时K_lmt等于1，将I_lmt+(或I_lmt+*)和I_lmt-(或I_lmt-*)作为未经修改的设定为极限标准器82的上下限。在极限标准器82中，执行器驱动电流命令I_cont的瞬时绝对值等于执行器驱动电流I_act的绝对值(对于位于上下限之间的值的范围)，但是，对于在此范围以上的输入值，执行器驱动电流I_act的绝对值大致处于与上下限相当的水平。这样，极限标准器82的功能与削波限幅器类似。
如上所述，在判断驾驶员转向干预时或其后，限流系数K_lmt取小于1的随时间递减的值，使得极限标准器82上的上下限之间的范围变得相当狭窄。因此，执行器驱动电流I_act的绝对值和转向力矩辅助Tassist的幅值减小很多以容许驾驶员转向干预和平滑地从在LKC模式下驾驶转移到在NDC(正常驾驶员控制)模式下的驾驶。
再参考图5和7，在映射图校正期间，在功能块104中，在LKC模式下在转向动作的返回阶段，不进行驾驶员转向干预的判断。在此场合，在出现驾驶员转向干预时预期上述的转向力矩辅助Tassist的幅值不会减小。然而，在LKC模式下在转向动作的返回阶段，由于驾驶员转向干预，随着横向加速度幅值的增加，转向力矩辅助Tassist的幅值向0减小，从而容许驾驶员转向干预。这可以由第2象限内的轮廓线150和第4象限内的轮廓线152确认。在转向动作的返回阶段容许的转向力矩辅助Tassist的幅值受到相当的抑制并且在横向加速度幅值增加时接近零。因此，由判断驾驶员转向启动的干预转向力矩辅助Tassist控制可以去掉而不会使驾驶员可能有任何反对的感觉。
在上面的描述中，描述了控制逻辑。正如普通的技术人士可以理解那样，这种逻辑控制可以由硬件实现，或硬件与软件的结合，最好是由可编程微处理器来执行各种功能，但也可以包括一个或多个由专用电力，电子或集成电路来实现。在具体实施方式
中，是将各种功能作为存储于计算机可读存储媒体52(见图1)中的代表指令的数据进行存储。
参考图3，一个用来判断驾驶员转向干预和修改极限标准器的上下限的控制例程总的以120标识。
在图3中，在步骤122中，接收并存储横向加速度G的瞬时值，执行器驱动电流I_act和映射图校正结束标志fMAP。在步骤124中，判断标志fMAP是否是状态1。如果，在步骤124中，fMAP不等于1(否)，进程转到步骤126。如在步骤124中，fMAP等于1(是)，则进程转到步骤128。
在映射图校正尚未结束时，将横向加速度G的瞬时值和执行器驱动电流命令I_cont与0(零)比较以求出在图5所示的二维坐标系中4个象限中的哪一个可以用来检索极限数据(轮廓线152和150)。如在步骤126中，判断第1象限(0≤G和0≤I_cont)或第3象限(G≤0和I_cont≤0)可以使用，则进程转到步骤128。在此条件下，将第1象限和第3象限内的极限数据取出以便求出上限及下限值I_lmt+和I_lmt-。如在步骤126中，判断第1象限和第3象限不可以使用，则进程转到步骤132。直到映射图校正结束一直使用位于第1和第3象限内的未校正部分或原始极限数据提供上限及下限值I_lmt+和I_lmt-用于步骤128及其后的处理。
如果，在步骤124中，fMAP等于1，则表示映射图校正结束，而可以使用经过校正的极限数据提供经过校正的上限及下限值I_lmt+*和I_lmt-*，这些数据是针对横向加速度G的瞬时值确定的，作为上限及下限值I_lmt+和I_lmt-用作步骤128及其后的处理。
在步骤128中，判断是否存在I_lmt+＜I_cont。如是，则进程由步骤128转到步骤134。如不是，则进程从步骤128转到步骤130。在步骤130，判断是否存在I_cont＜I_lmt-。如是，则进程从步骤130转到步骤134。如不是，则进程从步骤130转到步骤132。正如普通的技术人士可以理解那样，在步骤128和130中执行的是判断驾驶员转向干预的出现，如果执行器驱动电流命令I_cont的瞬时值大于位于两个极限值I_lmt+和I_lmt-中间的数值范围。
如在上述方式中判断有驾驶员转向干预存在，则进程从步骤128或步骤130转到步骤134。在步骤134中，执行计数器cnt增1(cnt←cnt+1)。
如果执行器驱动电流命令I_cont的瞬时值处于位于两个极限值I_lmt+和I_lmt-中间的数值范围内，则进程从步骤130转到步骤132。
在步骤132中，执行计数器cnt减1(cnt←cnt-1)。
计数器cnt的内容正比于从驾驶员转向干预开始经过的实际时间，因为驾驶员干预的经过时间cnt-T可以表示为cnt和抽样时间的乘积。在计数器cnt在步骤134或132中增1或减1之后，进程转到步骤136。
在步骤136中，针对经过时间cnt-T的瞬时值求出限流系数K_lmt的瞬时值，其方法如示出的曲线所示。如图所示，随着经过时间cnt-T的经过，限流系数K_lmt的值减小。之后，进程转到步骤138。
在步骤138中，对极限标准器82的上下极限值利用下面的方程进行修改I_lmt+＝I_lmt+×K_lmt…(5)，I_lmt-＝I_lmt-×K_lmt …(6)。
正如普通的技术人士可以理解那样，在控制例程120中各个步骤示出前面结合示于图2中的功能块90，94，98，104和108所描述的功能的一个优选实现方案。
在前面的描述中，是利用图5进行描述的，其中在映射图校正期间，位于二维坐标系中第1和第3象限中的未经校正的极限数据在判断驾驶员转向干预上是足够可靠的，因为由圆圈156包围的部分去掉了。只使用未经校正的极限数据中的可靠部分而避免圆圈156内的数据部分可以有各种不同方法。一个例子是使用示于图9或10的所谓的经过修改的第1和第3象限。
参考图9和11，可以看到，示出的经过修改的第1象限不同于示于图5的正常的第1象限，不同之处在于它沿着x轴在负的方向上超出y轴偏移了一个量ε并且可以定义为-ε≤G和0≤I_cont。示出的经过修改的第3象限不同于示于图5的正常的第3象限，不同之处在于它沿着x轴在正的方向上超出y轴偏移了一个量ε并且可以定义为G≤ε和I_cont＜0。从图11可知，这种经过修改的象限的偏移量的确定是为了避免使用圆圈156内的不可靠的数据。
下面参考图10或12，可以看到，示出的经过修改的第1象限不同于示于图5的正常的第1象限，不同之处在于它沿着x轴在正的方向上离开y轴偏移了一个量ε并且可以定义为ε≤G和0≤I_cont。示出的经过修改的第3象限不同于示于图5的正常的第3象限，不同之处在于它沿着x轴在负的方向上离开y轴偏移了一个量ε并且可以定义为G≤-ε和I_cont＜0。从图12可知，这种经过修改的象限的偏移量的确定是为了避免使用圆圈156内的不可靠的数据。
参考图8，在步骤120A中，总体地显示了经过修改的控制例程，其用途是判断驾驶员转向干预和修改极限标准器的上下极限值。控制例程120A实质上与前面描述的控制例程120相同，除了在步骤126处更换为步骤120A(见图3)在步骤126A，依赖经过修改的第1和第3象限，如图9-12所示，而不是通常的第1和第3象限(见图5)，从而在映射图校正中间选择未经校正的极限数据的足够可靠的部分。
简言之，在映射图校正尚未结束时，将横向加速度G的瞬时值和执行器驱动电流命令I_cont与-ε，ε和0(零0)比较以求出在图11所示的二维坐标系中经过修改的第1和第3象限象限中是否有一个可以用来检索极限数据(轮廓线152和150)。如在步骤126A中，判断经过修改的第1象限(-ε≤G和0≤I_cont)或经过修改的第3象限(G≤ε和I_cont≤0)可以使用，则进程从120A转到步骤128。在此条件下，将经过修改的第1象限和第3象限内的极限数据取出以便求出上限及下限值I_lmt+和I_lmt-。如在步骤126A中，判断经过修改的第1象限和第3象限不可以使用，则进程从120A转到步骤132。直到映射图校正结束一直使用位于经过修改的第1和第3象限内的未校正部分或原始极限数据提供上限及下限值I_lmt+和I_lmt-用于步骤128及其后的处理。
下面参考图13，一个用来进行映射图校正的控制例程总的以200标识。
在图13中，在步骤202中，接收并存储横向加速度G的瞬时值和执行器驱动电流I_act。横向加速度G的瞬时值可从车装横向加速度计的输出取得或根据车辆相对车道标志的横向位置和转向轮角度传感器38的输出估算而取得。
在其后的步骤204中，判断在抽样数据中是否满足预定的条件。在步骤204中，判断I_act的绝对值是否小于α的值。此值α可以从示于图14中的位于零[A]附近的一批数值中选择。如果，在步骤204中，I+act的绝对值小于α(是)，则进程转到步骤206及其后步骤。如果，在步骤204中，I+act的绝对值不小于α(是)，则进程转到例程200的开始点。
在步骤206，执行计数器N增1(N←N+1)。之后，则进程转到步骤208及其后步骤。
在步骤208中，判断横向加速度G的瞬时值是否小于最小值Gmin。如是(是)，则进程转到步骤210。在步骤210中，横向加速度G的此瞬时值作为最小值Gmin予以存储。
如果，在步骤208中，判断横向加速度G的瞬时值不小于最小值Gmin(否)，则进程转到步骤212。在步骤212中，判断G的瞬时值是否大于最大值Gmax。如是(是)，则进程转到步骤214。在步骤214中，横向加速度G的此瞬时值作为最大值Gmax予以存储。如横向加速度G的瞬时值位于最小值Gmin和最大值Gmax中间的值的范围内，则进程从步骤212转到步骤216。在此场合，现有的最小值Gmin和最大值Gmax不予以改变。
在步骤210或214之后，进程转到步骤216。在步骤216中，判断计数器N是否超过预定的数NO。此预定的数NO是用来指示映射图校正所需要的抽样数据的一个足够大的数。如在步骤216中，N不大于NO，则进程返回到例程200的开始点。如在步骤216中，判断N大于NO，则进程转到步骤218。
在步骤218中，利用取得的最小值Gmin和最大值Gmax可得到Gave，可以以下式表示Gave←(Gmin+Gmax)/2…(7)在步骤220中，通过使极限数据沿着x轴移动一Gave，如图15所示，并利用此偏移值Gave执行用来校正映射图的极限值的子例程。此移动在映射图校正中的方向不限于此示例。如需要沿着y轴移动，则上限数据和下限数据应当互相移向示出的位置152B和150B以减少空域，如图16所示。如图16所示的映射图校正，或许在补偿由于车辆老化或制造偏差引起的意外结果时会需要。
正如普通的技术人士可以理解那样，在控制例程200中各个步骤示出前面结合示于图2中的功能块98所描述的功能的一个优选实现方案。
在前面的描述中，此具体实施例的说明是根据假设映射图校正是在点火源一旦启动就执行。这种映射图校正可以在任何时刻启动并启动任何次数。
映射图校正的方式不限定于例程200所示的方式。任何其他不同的映射图校正方式都可应用，只要这种映射图校正的目的是在极限数据和在LKS模式下由LKS控制器可以产生的电流I_cont的数值的范围(比如，见图5中的阴影区154)周线之间保持合适的空域就可以。
虽然本发明是特别结合优选实施例予以说明的，但很明显，根据上面的描述业内人士易于了解其多种变形，改型和变化。因此，可以期望后附的权利要求将会包括任何属于本发明的真正范围和精神的此类变形，改型和变化。
本申请要求2000年12月12日申请的日本专利申请No.P2000-377221的优先权，且此处引用其全部内容。
权利要求
1.一种用于辅助驾驶员使车辆跟踪道路上的车道标志之间的一条目标线的车辆驾驶动作的车道保持支持系统的车道保持控制方法，该包括产生一个命令，该命令表示使车辆在车道保持控制(LKC)模式期间里跟踪道路上的车道标志之间的一条目标线所需要的转向力矩助力；提供一个映射图，该映射图具有车辆所承受的横向加速度数值范围的两组极限数据，在这两组极限数据中间有一个在LKC模式下使车辆转向的不同阶段中的命令值的范围；以一种方式校正此两组极限数据，以补偿由于存在连续扰动而引起的该命令值范围的偏离所导致的不利结果；在判断是否存在驾驶员转向干预时，把该命令的瞬时值与利用该经过校正的两组极限数据而确立的两个极限值相比较。
2.如权利要求1中记载的方法，其中校正要求一个从系统电源接通后的第1时刻开始并且中止于第2时刻的时期，并且其构成还包括将命令的瞬时值与两个极限值中的至少一个进行比较来判断驾驶员转向干预，两个极限值中的该极限值是由两组极限数据中的一部分在LKC模式下操纵车辆转向的阶段中的一个预定阶段中建立的。
3.如权利要求2中记载的方法，其中提供一个两种状态的映射图校正结束标志，该标志在时期结束时从一种状态移动到另一种状态。
4.如权利要求1中记载的方法，其构成还包括限制两个极限中间的命令瞬时值；以及响应驾驶员转向干预修改两个极限值以减小转向力矩容许驾驶员转向干预。
5.如权利要求2中记载的方法，其构成还包括限制两个极限中间的命令瞬时值；设定两个由两组极限数据中建立的极限作为在该时期间的两个极限；以及响应驾驶员转向干预修改两个极限值以减小转向力矩容许驾驶员转向干预。
6.如权利要求4中记载的方法，其中转向力矩助力随着判断驾驶员转向干预的经过时间以可变速率减小。
7.如权利要求2中记载的方法，其构成还包括将横向加速度的瞬时值与第1和第2值之一进行比较以定位在该时期中两组极限数据中的那一部分。
8.如权利要求7中记载的方法，其中第1和第2值互相相等和零。
9.如权利要求7中记载的方法，其中第1和第2值在相反方向上从零偏离。
10.如权利要求1中记载的方法，其中校正包含在转向力矩的实际值比预定值偏离零更小时对横向加速度的瞬时值进行预定的数目的抽样；从预定数目抽样的横向加速度的瞬时值中确定最大值和最小值；利用确定的最大值和最小值计算偏移值，以及在校正两组极限值中利用此偏移值。
全文摘要
一种车道保持支持系统的车道保持控制方法可提供产生一个指示使车辆在车道保持控制(LKC)模式期间转向跟踪道路车道标志之间的目标线所需要的转向力矩助力的命令；一种映射图具有针对车辆承受的多个横向加速度值的两组极限数据，在LKC模式下在操纵车辆的不同阶段该两组极限数据之间存在多个命令值。为了补偿由于存在连续干扰而引起的电流命令值的范围的任何偏离所引起的意外结果，对两组极限数据进行校正。为判断驾驶员转向干预，将电流命令的瞬时值与两个由经过校正的两组极限数据建立的极限值进行比较。
文档编号B62D1/28GK1400944SQ01804888
公开日2003年3月5日 申请日期2001年11月30日 优先权日2000年12月12日
发明者岛影正康, 川添宽, 定野温, 佐藤茂树 申请人:日产自动车株式会社