转向辅助装置.pdf

本发明提供能够切实地降低驾驶员的转向负荷的转向辅助装置。一种对驾驶车辆的驾驶员的转向操作进行辅助的转向辅助装置，包括：辅助转矩产生单元，所述辅助转矩产生单元使车辆的转向装置产生辅助转矩，辅助转矩辅助驾驶员的转向力；第一转矩控制单元，所述第一转矩控制单元控制辅助转矩，以使车辆进行与行驶车道的曲率相应的转弯行驶；第二转矩控制单元，所述第二转矩控制单元控制辅助转矩，以使车辆的行驶位置向行驶车道的中央线靠近；车道变换判断单元，所述车道变换判断单元判断车辆是否处于车道变换当中；以及控制抑制单元，当判断为车辆处于车道变换当中时，控制抑制单元抑制通过第二转矩控制单元进行的辅助转矩的控制。

权利要求书
1.  一种车道维持辅助装置，对驾驶员的操作进行辅助以维持车辆沿行驶车道的行驶，并包括：
辅助转矩产生单元，所述辅助转矩产生单元使所述车辆产生辅助转矩，所述辅助转矩辅助驾驶员的转向力；以及
检测单元，所述检测单元检测所述车辆的车道变换，
所述辅助转矩产生单元在所述车辆处于车道变换当中的情况下持续输出所述辅助转矩。

2.  如权利要求1所述的车道维持辅助装置，其特征在于，还包括：
第二检测单元，所述第二检测单元检测所述车辆具有的方向指示器的操作，
所述辅助转矩产生单元在所述方向指示器处于操作当中的情况下持续输出所述辅助转矩。

3.  如权利要求1所述的车道维持辅助装置，其特征在于，
所述辅助转矩产生单元基于所述车辆的车道变换的方向来控制持续输出的所述辅助转矩的值。

4.  如权利要求2所述的车道维持辅助装置，其特征在于，
所述辅助转矩产生单元基于所述方向指示器的操作方向来控制持续输出的所述辅助转矩的值。

5.  如权利要求1所述的车道维持辅助装置，其特征在于，
所述辅助转矩产生单元持续输出所述辅助转矩，直到所述车辆的车道变换完成。

说明书转向辅助装置
本申请是基于申请号为201080016002.X、申请日为2010年03月12日、申请人为丰田自动车株式会社、发明名称为“转向辅助装置”的发明提出的分案申请。
技术领域
本发明涉及转向辅助装置，更确定地涉及辅助车辆驾驶员的转向力的转向辅助装置。
背景技术
以往，已开发了为了减轻驾驶车辆的驾驶员的负担而根据车辆的行驶状态向转向盘提供用于辅助驾驶员的转向力的辅助转矩的转向辅助装置。作为这样的转向辅助装置的一种，开发了向转向盘提供辅助转矩使得自己车辆的位置维持在该车道内的转向辅助装置。这样的转向辅助装置作为所谓的LKA系统(Lane Keeping Assist System，车道维持辅助系统)而被公知。
在专利文献1中公开了上述转向辅助装置的一个例子。专利文献1中公开的转向控制装置计算为了使车辆在行驶车道的中心行驶所必要的车辆的横向目标加速度。并且，转向控制装置向转向盘提供为了使车辆的横向加速度达到该目标加速度所必要的辅助转矩。当计算上述目标加速度时，转向控制装置通过基于车辆行驶的车道的曲率的前馈控制来控制该目标加速度。另外，转向控制装置通过基于从车辆行驶车道的中心线到该车辆的距离等的反馈控制来控制目标加速度。根据这样的前馈控制以及反馈控制，转向盘的转矩被控制，以使车辆沿行驶车道而在该车道的中心上行驶。
根据上述的转向辅助装置的控制，在车辆的车道变换当中，即当车辆 想要脱离当前行驶车道时，有时也会向将车辆返回到车道中央的方向产生辅助转矩。因此，通常，上述的转向辅助装置在安装在车辆上的方向指示器动作的期间停止辅助转矩的产生。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利文献特开2009-18626号公报。
发明内容
发明要解决的问题
然而，在传统的转向辅助装置的控制处理中，对驾驶员来说即便在需要辅助转矩的状况下有时也会停止辅助转矩的产生。
例如，假定车辆在弯道区间内行驶的状况。通常，在车辆在弯道区间内行驶的期间，转向辅助装置为了减轻驾驶员的转向负荷而产生与转弯相应的辅助转矩。这里，如果驾驶员在行驶于弯道区间的过程中为了进行车道变换而操作方向指示器，则转向辅助装置停止到该时刻为止输出着的辅助转矩。此外，如果辅助转矩的产生突然停止，有时驾驶员的转向负荷会急剧增加。在此情况下，由于转向负荷的增加，驾驶员可能会感觉紧张。
本发明就是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供能够切实地降低驾驶员的转向负荷的转向辅助装置。
为了解决上述问题，本发明采用了以下的构成。即，本发明的第一方面是一种对驾驶车辆的驾驶员的转向操作进行辅助的转向辅助装置，包括：辅助转矩产生单元，所述辅助转矩产生单元使车辆的转向装置产生辅助转矩，辅助转矩辅助驾驶员的转向力；第一转矩控制单元，所述第一转矩控制单元控制辅助转矩，以使车辆进行与行驶车道的曲率相应的转弯行驶；第二转矩控制单元，所述第二转矩控制单元控制辅助转矩，以使车辆的行驶位置向行驶车道的中央线靠近；车道变换判断单元，所述车道变换判断单元判断车辆是否处于车道变换当中；以及控制抑制单元，当判断为车辆处于车道变换当中时，所述控制抑制单元抑制通过第二转矩控制单元进行的辅助转矩的控制。
第二方面在第一方面中具有以下特征：其包括：拍摄单元，所述拍摄单元拍摄车辆的前方的图像；曲率计算单元，所述曲率计算单元基于图像来计算车辆的行驶车道的曲率；偏移距离计算单元，所述偏移距离计算单元计算从行驶车道的中央线到车辆的偏移距离；以及偏转角计算单元，所述偏转角计算单元计算由表示车辆的行进方向的直线与行驶车道的中央线形成的偏转角；其中，第一转矩控制单元根据由曲率计算单元计算出的曲率来控制辅助转矩，以使车辆进行与该曲率相应的转弯行驶，第二转矩控制单元根据偏移距离和偏转角中的至少任一个来控制辅助转矩，以使车辆的行驶位置向车道的中央线靠近。
第三方面在第一方面和第二方面中的任意方面中具有以下特征：车道变换方向辨别单元，当车辆处于车道变换当中时，所述车道变换方向辨别单元辨别该车辆的车道变换方向为左右中的哪一方向；以及辅助转矩作用方向辨别单元，所述辅助转矩作用方向辨别单元辨别车辆通过由第二转矩控制单元控制的辅助转矩而转弯时的转弯方向为左右中的哪一方向；其中，仅当判断为车辆处于车道变换当中、并且车道变换方向与转弯方向不一致时，控制抑制单元抑制通过第二转矩控制单元进行的辅助转矩的控制。
第四方面在第一方面中具有以下特征：当车辆具备的方向指示器被操作了时，车道变换判断单元判断为车辆处于车道变换当中，当方向指示器没有被操作时，车道变换判断单元判断为车辆未处于车道变换当中。
第五方面的特征在第一方面中具有以下特征：还包括转向转矩检测单元，所述转向转矩检测单元检测由车辆的驾驶员的操作产生的转向转矩，当转向转矩大于或等于预定的转向转矩阈值时，车道变换判断单元判断为车辆处于车道变换当中，当转向转矩小于转向转矩阈值时，车道变换判断单元判断为车辆未处于车道变换当中。
第六方面的特征在第五方面中具有以下特征：还包括转向转矩阈值计算单元，所述转向转矩阈值计算单元根据车辆的行驶车道的曲率来计算转向转矩阈值。
第七方面在第一方面中具有以下特征：还包括转向角检测单元，所述 转向角检测单元检测车辆的转向角，当转向角大于或等于预定的转向角阈值时，车道变换判断单元判断为车辆处于车道变换当中，当转向角小于转向角阈值时，车道变换判断单元判断为车辆未处于车道变换当中。
第八方面在第七方面中具有以下特征：还包括转向角阈值计算单元，所述转向角阈值计算单元根据车辆的行驶车道的曲率来计算转向角阈值。
第九方面在第二方面中具有以下特征：当偏移距离大于或等于预定的距离阈值时，车道变换判断单元判断为车辆处于车道变换当中，当偏移距离小于距离阈值时，车道变换判断单元判断为车辆未处于车道变换当中。
第十方面在第九方面中具有以下特征：还包括：车道宽度计算单元，所述车道宽度计算单元计算行驶车道的宽度；以及阈值计算单元，所述阈值计算单元根据车辆的行驶车道的宽度来计算距离阈值。
第十一方面在第一方面中具有以下特征：当车辆具备的危急指示灯被操作了时，车道变换判断单元判断为车辆处于车道变换当中，当危急指示灯没有被操作时，车道变换判断单元判断为车辆未处于车道变换当中。
第十二方面在第二方面中具有以下特征：第二转矩控制单元控制辅助转矩，使得通过对偏移距离和偏转角乘以预定的增益值而计算出的值越大，该辅助转矩就越大，当判断为车辆处于车道变换当中时，控制抑制单元将增益值变更为比判断为车辆未处于车道变换当中时的增益值小的值，由此来抑制通过第二转矩控制单元进行的辅助转矩的控制。
第十三方面在第二方面中具有以下特征：第二转矩控制单元控制辅助转矩，使得偏移距离和偏转角越大，该辅助转矩就越大，当判断为车辆处于车道变换当中时，控制抑制单元将要向第二转矩控制单元输入的偏移距离和偏转角的值修正为比判断为车辆未处于车道变换当中时的偏移距离和偏转角的值小的值，由此来抑制通过第二转矩控制单元进行的辅助转矩的控制。
发明效果
根据第一方面，能够切实地降低驾驶员的转向负荷。具体地说，根据第一方面，在判断为车辆处于车道变换当中的情况下，抑制用于使车辆的行驶位置靠向行驶车道中央线的辅助转矩的控制，仅执行用于进行与车道 的曲率相应的转弯行驶的辅助转矩的控制。从而，诸如在车道变换时等驾驶员意图要从当前的行驶车道脱离时，抑制使车辆返回到行驶车道的中央线的辅助转矩的产生。另一方面，弯道行驶等所必要的辅助转矩在车道变换前至变换后持续产生。从而，驾驶员能够以少的转向负荷舒适地操作车辆。
根据第二方面，能够基于辅助转矩的行驶车道的形状以及相对于行驶车道的中央线的车辆的相对位置来切实地进行控制。
根据第三方面，在车辆进行车道变换的期间，仅在基于第二转矩控制单元的辅助转矩的作用方向与车辆的车道变换方向不同的情况下抑制第二转矩控制单元的控制。换言之，即使车辆处于车道变换当中，在基于第二转矩控制单元的辅助转矩的作用方向与车辆的车道变换方向为同一方向的情况下，第二转矩控制单元的控制也如通常那样被执行。即，对于顺应驾驶员的意图的作用方向，可进行基于第二转矩控制单元的辅助转矩的增加控制。从而，例如在由于横向风等的干扰而车辆向违背驾驶员意图的方向移动时等，能够不仅通过第一转矩控制单元而且还通过第二转矩控制单元来向驾驶员意图的方向增加辅助转矩。因此，驾驶员能够以比第二转矩控制单元的控制被抑制时更小的转向负荷向意图的方向进行转向操作。
根据第四方面，能够根据方向指示器是否被操作来通过简单的处理判断车辆是否处于车道变换当中。
根据第五方面，能够根据转向转矩的大小来通过简单的处理判断车辆是否处于车道变换当中。
根据第六方面，能够根据行驶车道的曲率将转向转矩阈值设定为合适的值。从而能够正确地判断车辆是否处于车道变换当中。
根据第七方面，能够根据转向角的大小而通过简单的处理判断车辆是否处于车道变换当中。
根据第八方面，能够根据行驶车道的曲率将转向角阈值设定为合适的值。从而能够正确地判断车辆是否处于车道变换当中。
根据第九方面，能够根据从行驶车道的中央线到车辆的偏移距离来通过简单的处理判断车辆是否处于车道变换当中。
根据第十方面，能够根据行驶车道的宽度将偏移距离阈值设定为合适的值。从而能够正确地判断车辆是否处于车道变换当中。
根据第十一方面，在危急指示灯被操作的期间，能够抑制基于第二转矩控制单元的辅助转矩的控制。例如在紧急时，有时驾驶员会点亮危急指示灯点并使车辆移动到路边。在这样的情况下，根据第十一方面，由于抑制了使车辆返回到车道中央的辅助转矩的产生，因而驾驶员能够容易地操作车辆。
根据第十二方面，通过改变增益值的简单处理能够容易地抑制基于第二转矩控制单元的辅助转矩的控制。另外，通过任意调整增益值的大小，能够任意调整抑制第二转矩控制单元的控制的程度。
根据第十三方面，通过在第二转矩控制单元确定辅助转矩的值时修正各种参数(偏移距离以及偏转角)的值的简单处理，能够容易地抑制基于该第二转矩控制单元的辅助转矩的控制。
附图说明
图1是示出第一实施方式涉及的转向辅助装置的构成的框图的一个示例；
图2是示出用于车道维持辅助ECU50的控制的各种参数的定义的图；
图3是示出第一实施方式涉及的的车道维持辅助ECU50所执行的处理的详细的流程图的一个示例；
图4是示出第一实施方式涉及的的车道维持辅助ECU50所执行的运算处理的内容的控制框图的一个示例；
图5是示出在弯道区间中进行车道变换的车辆100的行驶轨迹的图；
图6是示出由转向辅助装置输出的辅助转矩TA的值的图；
图7是示出驾驶员对转向盘施加的转向转矩TM的值的图；
图8是示出第二实施方式涉及的车道维持辅助ECU50所执行的处理的详细的流程图的一个示例；
图9是示出第三实施方式涉及的车道维持辅助ECU50所执行的流程 图的一个示例；
图10是示出第三实施方式涉及的车道维持辅助ECU50所执行的增益设定处理的流程图的一个示例。
具体实施方式
(第一实施方式)
以下，对本发明第一实施方式涉及的转向辅助装置1进行说明。转向辅助装置1是辅助驾驶员的转向力的装置。在以下所示的实施方式中，对转向辅助装置1安装在车辆100上的示例进行说明。
首先，参照图1对转向辅助装置的构成进行说明。另外，图1是示出第一实施方式涉及的转向辅助装置的构成的框图的一个示例。如图1所示，转向辅助装置包括：前方监视相机10、图像处理ECU11、车速传感器20、横摆率传感器30、方向指示器40、车道维持辅助ECU50、以及转向装置60。
前方监视相机10是拍摄车辆100前方的图像(以下，称为前方图像)的摄像装置。典型地，前方监视相机10是包括CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)传感器和CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)传感器等图像传感器的摄像装置。前方监视相机10在拍摄前方图像后将表示该前方图像的数据发送给图像处理ECU11。
典型地，图像处理ECU11是包括CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)等信息处理装置、存储器等存储装置以及接口电路等的图像处理装置。图像处理ECU11基于从前方监视相机10接收的前方图像来计算当前行驶的车道(以下，称为行驶车道)的曲率R。图像处理ECU11可以使用以往周知的任意方法来计算道路曲率R。图像处理ECU11在算出曲率R后将表示该曲率R的数据发送给车道维持辅助ECU50。
车速传感器20是检测车辆100的车速V的传感器装置。车速传感器20可以使用以往周知的任意方法来检测车速V。车速传感器20在检测出车速V后将表示该车速V的数据发送给车道维持辅助ECU50。
横摆率传感器30是检测车辆100的横摆率ω的传感器装置。横摆率传感器30可以使用以往周知的任意的方法来检测横摆率ω。横摆率传感器30在检测出横摆率ω后将表示该横摆率ω的数据发送给车道维持辅助ECU50。如图2所示，横摆率ω的值分别用正值表示左方向的旋转，用负值表示右方向的旋转。图2是示出用于车道维持辅助ECU50的控制的各种参数的定义的图。
方向指示器40是接受车辆100的驾驶员的操作并根据该操作将车辆100的行进方向显示于车外的装置。方向指示器40包括接受驾驶员的操作的操作杆。该操作杆通过驾驶员的操作可移动到左指示位置、原位置、右指示位置的任一位置，通常被配置在原位置。在通过驾驶员的操作而操作杆移动到左指示位置以及右指示位置中的某一位置的期间，方向指示器40向车道维持辅助ECU50发送表示方向指示器40被驾驶员操作了的指示器操作信号。
典型地，车道维持辅助ECU50是包括CPU等信息处理装置、存储器等存储装置以及接口电路等的处理装置。车道维持辅助ECU50基于从上述各设备输入的信息，来计算为了维持车辆100沿行驶车道的行驶所必要的目标横向加速度Gt。然后，车道维持辅助ECU50将表示算出的目标横向加速度Gt的数据发送给转向装置60所具有的转向控制ECU62。在后述的图3中对于车道维持辅助ECU50的处理的详细情况，将在后面的图3进行说明。
转向装置60是根据驾驶员的转向操作以及来自车道维持辅助ECU50的控制信息来改变车辆100的行进方向的装置。转向装置60包括转向盘传感器61、转向控制ECU62、以及转向执行器63。
转向盘传感器61是检测与驾驶员的转向盘操作相关的信息的传感器装置。在转向盘传感器61检测的信息中包括通过驾驶员的操作而施加给转向盘的转向转矩TM等。转向盘传感器61将检测出的转向转矩TM等信息输出给转向控制ECU62。典型地，转向控制ECU62是包括CPU等信息处理装置、存储器等存储装置以及接口电路等的处理装置。转向控制ECU62根据从车道维持辅助ECU50以及转向盘传感器6接收的信息来控 制转向执行器63。具体地说，转向控制ECU62计算为使车辆100的横向的加速度满足目标横向加速度Gt所必要的目标转向盘转矩量。然后，转向控制ECU62根据目标转向盘转矩量来计算辅助转矩TA的值。典型地，转向执行器63是对车辆100的转向轴(没有图示)施加辅助转矩TA的电动马达。
接下来，参照图3，对车道维持辅助ECU50所执行的处理进行说明。图3是示出第一实施方式涉及的车道维持辅助ECU50所执行的处理的详细的流程图的一个示例。当车辆100的IG电源设定在接通状态时，车道维持辅助ECU50执行图3所示的处理。车道维持辅助ECU50在开始图3的流程图的处理后，首先执行步骤A1的处理。
在步骤A1中，车道维持辅助ECU50判断LKA系统是否启动(ON)。LKA系统是为了维持行驶车道而控制车辆100的行驶的系统。本发明涉及的转向辅助装置1作为LKA系统的一部分来进行动作。LKA系统的动作状态的启动/关闭可通过驾驶员操作安装在车辆100上的开关等接口(没有图示)来任意切换。车道维持辅助ECU50在判断为LKA系统启动时，将处理转移到步骤A2。另一方面，车道维持辅助ECU50在判断为LKA系统没有启动时，将处理转移到步骤A8。
在步骤A2中，车道维持辅助ECU50计算FF控制加速度Gff。具体地说，如图4所示，首先车道维持辅助ECU50分别从图像处理ECU11取得行驶车道的曲率R，从车速传感器20取得车速V。然后，车道维持辅助ECU50对曲率R依次乘以车速V的平方值以及增益值kR，来计算FF控制加速度Gff。即，FF控制加速度Gff是表示为了使车辆100沿当前行驶车道的曲率继续行驶所必要的横向的目标加速度的值。另外，图4是示出车道维持辅助ECU50所执行的运算处理的内容的控制框图的一个示例。增益值kR是预先存储在车道维持辅助ECU50中的任意的常数。车道维持辅助ECU50在完成步骤A2的处理后，将处理转移到步骤A3。
在步骤A3中，车道维持辅助ECU50计算FB控制加速度GFb。具体地说，图4所示，首先车道维持辅助ECU50从横摆率传感器30取得横摆率ω。接着，车道维持辅助ECU50计算横摆率ω的时间积分值作为车辆 100的横摆角θ。如图2所示，横摆角θ是表示车辆100的行进方向的轴线CC相对于行驶车道的中央线LC的偏转角。另外，车道维持辅助ECU50对将车速V乘以横摆角θ而得的值进行时间积分，来计算偏移距离D。如图2所示，偏移距离D是从行驶车道的中央线LC到车辆100的距离。然后，车道维持辅助ECU50将对横摆角θ乘以增益值kθ的值和对偏移距离D乘以增益值kD而得的值相加，来计算FB控制加速度GFb。即，FB控制加速度GFb是表示为了使车辆100返回到行驶车道中央所必要的横向的目标加速度的值。增益值kθ以及增益值kD是预先存储在车道维持辅助ECU50中的任意的常数。车道维持辅助ECU50在完成步骤A3的处理后，将处理转移到步骤A4。
在上述步骤A3的处理中，对车道维持辅助ECU50基于横摆率ω计算偏转角θ的例子进行了说明，但车道维持辅助ECU50也可以基于前方图像来计算偏转角θ。另外，在上述中，对基于偏转角0和车速V计算偏移距离D的例子进行了说明，但车道维持辅助ECU50也可以基于前方图像来计算偏移距离D。另外，车道维持辅助ECU50不限于上述，也可以使用以往周知的任意方法来计算偏转角θ以及偏移距离D。
另外，上述步骤A2和步骤A3的处理的顺序也可以颠倒。另外，在车道维持辅助ECU50可同时地执行上述步骤A2以及步骤A3的处理的情况下，也可以同时执行这些处理。
在步骤A4中，车道维持辅助ECU50判断车辆100是否处于车道变换当中。具体地说，车道维持辅助ECU50基于从方向指示器40发送的指示器操作信号来判断方向指示器40是否被操作。车道维持辅助ECU50在接收着指示器操作信号的情况下判断为车辆100处于车道变换当中，将处理转移到步骤A5。另一方面，车道维持辅助ECU50在没有接收指示器操作信号的情况下判断为车辆100未处于车道变换当中，将处理转移到步骤A6。
在步骤A5中，车道维持辅助ECU50计算将FF控制加速度Gff与FB控制加速度GFb相加的值，作为目标横向加速度Gt的值。车道维持辅助ECU50在完成步骤A5的处理后，将处理转移到步骤A7。
在步骤A6中，车道维持辅助ECU50设定FF控制加速度Gff的值直接设定为目标横向加速度Gt的值。车道维持辅助ECU50在完成步骤A6的处理后，将处理转移到步骤A7。
在步骤A7中，车道维持辅助ECU50将目标横向加速度Gt输出给转向控制ECU62。车道维持辅助ECU50在完成步骤A7的处理后，将处理转移到步骤A8。
在步骤A8中，车道维持辅助ECU50判断车辆100的IG电源是否设定在断开状态。车道维持辅助ECU50在判断为IG电源设定为断开状态的情况下，完成图3的流程图的处理。另一方面，车道维持辅助ECU50在判断为IG电源为接通状态的情况下，将处理返回到步骤A1。
根据所述图3和图4所示的车道维持辅助ECU50的处理，车道维持辅助ECU50基于FF控制加速度Gff计算目标横向加速度Gt，由此控制辅助转矩TA，以使车辆100进行与行驶车道的曲率R相应的转弯行驶。另外，车道维持辅助ECU50基于FB控制加速度GF计算目标横向加速度Gt，由此控制辅助转矩TA，以使车辆100的行驶位置靠向行驶车道的中央线。以下，将基于FF控制加速度Gff的辅助转矩TA的控制称为前馈控制。另外，将基于FB控制加速度GFb的辅助转矩TA的控制称为反馈控制。
车道维持辅助ECU50在车辆100不进行车道变换的情况下基于FB控制加速度GFb以及FF控制加速度Gff这二者来计算目标横向加速度Gt。即，在车辆100不进行车道变换的期间，车道维持辅助ECU50通过反馈控制和前馈控制这两者的控制来控制辅助转矩TA。另一方面，在车辆100进行车道变换的期间，车道维持辅助ECU50不考虑FB控制加速度GFb而仅基于FF控制加速度Gff计算目标横向加速度Gt。即，车道维持辅助ECU50在车辆100进行车道变换的期间仅通过前馈控制来控制辅助转矩TA，而停止基于反馈控制的辅助转矩TA的控制。
根据这样的控制处理，在车辆100进行车道变换的期间，由于反馈控制停止，因此不向将车辆100拉回变更起始的车道的方向产生辅助转矩。另一方面，由于前馈控制在车辆100处于车道变换当中也被执行，因而产 生转弯行驶所必要的辅助转矩。因此，根据转向辅助装置1，能够在不妨碍驾驶员的转向的情况下在转向装置60中产生必要的辅助转矩TA。
接下来，对通过转向辅助装置1产生适当的辅助转矩TA从而适合地减轻驾驶员的转向负荷的情形进行具体说明。以下，将车辆100在弯道区间进行车道变换的状况作为例子进行说明。图5是示出在弯道区间进行车道变换的车辆100的行驶轨迹的图。
在图5中，位置P1、位置P2、位置P3以及位置P4示出了时刻t1、时刻t2、时刻t3以及时刻t4处的车辆100的位置。在时刻t1，车辆100进入弯道区间内，开始弯道行驶。接着，在时刻t2，车辆100从转弯的外侧车道向内侧车道开始车道变换。接着，在时刻t3，车辆100完成车道变换。然后，在时刻t4，脱离弯道区间而在直线道路上行驶。
参照图6和图7，对车辆100在图5所示的路径上行驶时辅助转矩TA以及驾驶员的转向负荷的变化进行说明。另外，图6是示出转向辅助装置输出的辅助转矩TA的值的图。图7是示出驾驶员向转向盘施加的转向转矩TM的值的图。图7所示的转向转矩TM的值与驾驶员的转向负荷成比例。
在图6中，用虚线示出的值是通过传统的转向辅助装置输出的辅助转矩的值。另外，在图7中，用虚线示出的值是在传统的转向辅助装置的辅助作用下驾驶员向转向盘施加的转向转矩的值。如上所述，传统的转向辅助装置在车辆进行车道变换的期间，停止用于产生辅助转矩的控制。因此，如图6所示，从时刻t2到时刻t3的期间，辅助转矩的值变小。其结果是，如图7所示，从时刻t2到时刻t3的期间，驾驶员向转向盘施加的转向转矩急剧地增加。
另一方面，根据本发明涉及的转向辅助装置1，在车辆100进行车道变换的期间，抑制与横摆角θ以及偏移距离D相应的辅助转矩TA的控制，继续执行与曲率R相应的辅助转矩TA的控制。因此，如图6所示，即使在从时刻t2到时刻t3的期间，辅助转矩TA的值也不会极端地降低。另外，在图6中，用实线示出的值是通过转向辅助装置1输出的辅助转矩TA的值。因此，如图7所示，从时刻t2到时刻t3的期间，驾驶员向转向 盘施加的转向转矩TM不增加。另外，在图7中，用实线示出的值是在转向辅助装置1的辅助作用下驾驶员向转向盘施加的转向转矩TM的值。即，根据转向辅助装置1，驾驶员能够以比以往小的转向负荷操作车辆100。
如上所示，根据本发明第一实施方式的转向辅助装置1，能够抑制妨碍车道变换的辅助转矩的产生且输出必要的辅助转矩。即，根据转向辅助装置1，能够切实地降低驾驶员的转向负荷。
(第二实施方式)
在所述第一实施方式中，对在车辆100进行车道变换的期间、车道维持辅助ECU50总是停止基于反馈控制的辅助转矩TA的控制的例子进行了说明，但车道维持辅助ECU50也可以仅在判断为车辆100处于车道变换当中并且基于反馈控制的辅助转矩会妨碍驾驶员的操作时停止反馈控制。具体地说，在车辆100通过基于反馈控制的辅助转矩而转弯的方向、即FB控制加速度GFb的作用方向与车辆100的车道变换方向不同的情况下，车道维持辅助ECU50判断为基于反馈控制的辅助转矩会妨碍驾驶员的操作。
以下，对第二实施方式的转向辅助装置进行说明。另外，由于第二实施方式的转向辅助装置的构成除车道维持辅助ECU50执行的处理以及方向指示器40输出的信息以外与所述第一实施方式相同，因此省略关于该构成的详细说明。
第二实施方式涉及的方向指示器40在操作杆被操作的期间向车道维持辅助ECU50发送上述指示器操作信号以及表示正在指示左右中的哪一方向的指示方向信号。
接下来，参照图8对第二实施方式涉及的车道维持辅助ECU50所执行的处理进行说明。图8是示出第二实施方式涉及的车道维持辅助ECU50所执行的处理的详细的流程图的一个示例。在图8中，对于进行与所述第一实施方式相同的处理的步骤，标注相同的标号并省略详细说明。第二实施方式涉及的车道维持辅助ECU50在开始图8所示流程图的处理后，与上述第一实施方式同样地执行步骤A1到步骤A3的处理。
第二实施方式涉及的车道维持辅助ECU50当在步骤A4中判断为车辆100处于车道变换当中时，将处理转移到步骤B1。另一方面，车道维持辅助ECU50当在步骤A4中判断为车辆100没有处于车道变换当中时，将处理转移到步骤B3。
在步骤B1中，车道维持辅助ECU50判断车辆100的车道变换方向是否为左。具体地说，车道维持辅助ECU50判断是否正从方向指示器40接收表示左方向的指示方向信号。当正从方向指示器40接收表示左方向的指示方向信号时，车道维持辅助ECU50判断为车辆100的车道变换方向为左，将处理转移到步骤B2。另一方面，当没有从方向指示器40接收表示左方向的指示方向信号时，车道维持辅助ECU50判断为车辆100的车道变换方向为右，将处理转移到步骤B3。
在步骤B2中，车道维持辅助ECU50判断车辆100的FB控制加速度GFb的作用方向是否为左。具体地说，车道维持辅助ECU50判断FB控制加速度GFb的值是否为正值。当FB控制加速度GFb的值为正值时，车道维持辅助ECU50判断为车辆100的FB控制加速度GFb的作用方向为左，将处理转移到步骤A5。另一方面，当FB控制加速度GFb的值为负值时，车道维持辅助ECU50判断为车辆100的FB控制加速度GFb的作用方向为右，将处理转移到步骤A6。
在步骤B3中，车道维持辅助ECU50判断车辆100的FB控制加速度GFb的作用方向是否为右。具体地说，车道维持辅助ECU50判断FB控制加速度GFb的值是否为负值。当FB控制加速度GFb的值为负值时，车道维持辅助ECU50判断为车辆100的FB控制加速度GFb的作用方向为右，将处理转移到步骤A5。另一方面，当FB控制加速度GFb的值为正值时，车道维持辅助ECU50判断为车辆100的FB控制加速度GFb的作用方向为左，将处理转移到步骤A6。
第二实施方式涉及的车道维持辅助ECU50对于步骤A5到步骤A8的处理，进行与所述第一实施方式相同的处理。
如上所述，当车辆100处于车道变换当中并且车辆100的车道变换方向和加速度GFb的作用方向为左右中的同一方向时，第二实施方式涉及的 车道维持辅助ECU50设定将FF控制加速度Gff与FB控制加速度GFb相加的值作为目标横向加速度Gt的值。即，当车辆100处于车道变换当中并且车道变换方向和加速度GFb的作用方向为左右中的不同方向时，车道维持辅助ECU50停止基于反馈控制的辅助转矩TA的控制，仅通过前馈控制来控制辅助转矩TA。
另一方面，当车辆100处于车道变换当中并且车辆100的车道变换方向和加速度GFb的作用方向为左右中的不同方向时，车道维持辅助ECU50将FF控制加速度Gff的值直接设定为目标横向加速度Gt的值。即，当车辆100处于车道变换当中并且车道变换方向和加速度GFb的作用方向为左右中的同一方向时，车道维持辅助ECU50通过前馈控制和反馈控制来控制辅助转矩TA。
根据上述第二实施方式涉及的车道维持辅助ECU50的处理，在车辆100进行车道变换的期间，当基于反馈控制的辅助转矩的作用方向没有顺应驾驶员的意图时，停止基于前馈控制的辅助转矩TA的控制。从而，根据第二实施方式涉及的转向辅助装置，能够与第一实施方式涉及的转向辅助装置同样地，停止妨碍车道变换的辅助转矩的产生，并且输出弯道行驶等所必要的辅助转矩。
并且，根据上述车道维持辅助ECU50的处理，对于顺应车道变换方向、即驾驶员的意图的方向，即使在车道变换当中也能够允许增加基于反馈控制的辅助转矩。从而，例如诸如在车道变换时由于横向风等的干扰而车辆100被推回到原来的行驶车道时等，不仅通过前馈控制，而且还能够通过反馈控制增加向车道变换方向的辅助转矩。因此，根据第二实施方式涉及的转向辅助装置，车辆100的驾驶员在上述的状况下能够以更少的转向负荷进行车辆100的车道变换操作。
在上述第二实施方式中，对车道维持辅助ECU50基于指示方向信号来辨别车辆100的车道变换方向的例子进行了说明，但车道维持辅助ECU50也可以通过其他任意的方法来辨别车辆100的车道变换方向。例如，车道维持辅助ECU50也可以基于车辆100的转向角或转向转矩来辨别车辆100的车道变换方向。
(第三实施方式)
在上述第一及第二实施方式中，对在车辆100的车道变换当中车道维持辅助ECU50停止反馈控制的例子进行了说明，但车道维持辅助ECU50也可以不完全停止反馈控制而进行抑制该控制的控制。具体地说，车道维持辅助ECU50可以通过控制有关反馈控制的增益值kD和增益值kθ来抑制该控制。
以下，对第三实施方式的转向辅助装置进行说明。由于第三实施方式的转向辅助装置的构成除车道维持辅助ECU50执行的处理以外与上述第一实施方式显同，因此省略关于该构成的详细说明。
图9是示出第三实施方式涉及的车道维持辅助ECU50所执行的处理的详细的流程图的一个示例。当车辆100的IG电源设定在接通状态时，车道维持辅助ECU50执行图9所示的处理。车道维持辅助ECU50在开始图3所示流程图的处理后，首先执行步骤C1的处理。
在步骤C1中，车道维持辅助ECU50与上述步骤A1的处理同样地判断LKA系统是否启动。车道维持辅助ECU50在判断为LKA系统为启动时，将处理转移到步骤C2。另一方面，车道维持辅助ECU50在判断为LKA系统没有启动时，将处理转移到步骤C7。
在步骤C2中，车道维持辅助ECU50执行增益设定处理。增益设定处理是控制有关反馈控制的增益值kD以及增益值kθ的处理。以下，参照图10对增益设定处理进行详细说明。另外，图10是示出第三实施方式涉及的车道维持辅助ECU50所执行的增益设定处理的流程图的一个示例。车道维持辅助ECU50在开始增益设定处理后，首先执行步骤C21的处理。
在步骤C21中，车道维持辅助ECU50与所述步骤A4同样地判断车辆100是否处于车道变换当中。车道维持辅助ECU50在判断为车辆100处于车道变换当中时，将处理转移到步骤C22。另一方面，车道维持辅助ECU50在没有接收指示器操作信号时判断为车辆100不处于车道变换当中，将处理转移到步骤C24。
在步骤C22中，车道维持辅助ECU50将增益值kθ的值设定为通常 值α1。通常值α1是预先设定的任意的常数。通常值α1预先存储在车道维持辅助ECU50的存储装置中。车道维持辅助ECU50在完成步骤C22的处理后，将处理转移到步骤C23。
在步骤C23中，车道维持辅助ECU50将增益值kD的值设定为通常值β1。通常值β1是预先设定的任意的常数。通常值β1预先存储在车道维持辅助ECU50的存储装置中。车道维持辅助ECU50在完成步骤C23的处理后，完成增益设定处理，将处理转移到图9的步骤C3。
在步骤C24中，车道维持辅助ECU50将增益值kθ的值设定为修正值α2。修正值α2是比通常值α1小的任意的常数。修正值α2预先存储在车道维持辅助ECU50的存储装置中。车道维持辅助ECU50在完成步骤C24的处理后，将处理转移到步骤C25。
在步骤C25中，车道维持辅助ECU50将增益值kD的值设定为修正值β2。修正值β2是比通常值β1小的任意的常数。修正值β2预先存储在车道维持辅助ECU50的存储装置中。车道维持辅助ECU50在完成步骤C25的处理后，完成增益设定处理，将处理转移图9的步骤C3。
在步骤C3中，车道维持辅助ECU50与所述步骤A2同样地计算FF控制加速度Gff。车道维持辅助ECU50在完成步骤C3的处理后，将处理转移到步骤C4。
在步骤C4中，车道维持辅助ECU50与所述步骤A3同样地计算FB控制加速度GFb。车道维持辅助ECU50在完成步骤C4的处理后，将处理转移到步骤C5。
上述步骤C3和步骤C4的处理的顺序可以颠倒。另外，在车道维持辅助ECU50可同时执行上述步骤C3和步骤C4的处理的情况下，也可以同时执行这些处理。
在步骤C5中，车道维持辅助ECU50设定将FF控制加速度Gff与FB控制加速度GFb相加的值，作为目标横向加速度Gt的值。车道维持辅助ECU50在完成步骤C5的处理后，将处理转移到步骤C6。
在步骤C6中，车道维持辅助ECU50向转向控制ECU62输出目标横向加速度Gt。车道维持辅助ECU50在完成步骤C6的处理后，将处理转 移到步骤C7。
在步骤C7中，车道维持辅助ECU50判断车辆100的IG电源是否设定在断开状态。车道维持辅助ECU50在判断为IG电源设定在断开状态时，结束图9的流程图的处理。另一方面，车道维持辅助ECU50在判断为IG电源为接通状态时，将处理返回到步骤C1。
根据上述第三实施方式涉及的车道维持辅助ECU50处理，在车辆100进行车道变换的期间，与车辆100不进行车道变换的情况相比增益值kD和增益值kθ的值被设定为更小的值。即，在车辆100进行车道变换的期间，能够抑制基于反馈控制的辅助转矩的增加。从而，根据第三实施方式涉及的转向辅助装置，与第一实施方式的转向辅助装置同样地，在车辆100进行车道变换的期间，能够抑制妨碍车道变换的辅助转矩的产生并且输出必要的辅助转矩TA。
另外，根据第三实施方式涉及的转向辅助装置，通过改变修正值α2和修正值β2的设定值，能够任意地调整抑制反馈控制的程度。在将修正值α2和修正值β2的值分别预先设定为0的情况下，在车辆100进行车道变换的期间，FB控制加速度GFb的值也为0。即，在将修正值α2和修正值β2的值分别预先设定为0的情况下，在车辆100进行车道变换的期间，能够实际停止基于反馈控制的辅助转矩TA的控制。
在上述第三实施方式中，对通过改变增益值kD和增益值kθ的值来抑制基于反馈控制的辅助转矩TA的控制的例子进行了说明，但车道维持辅助ECU50也可以通过减少作为反馈控制的输入值的横摆角θ和偏移距离D的值来抑制辅助转矩TA的增减控制。
在上述各实施方式中，对车道维持辅助ECU50根据方向指示器40是否正被操作来判断车辆100是否处于车道变换当中的例子进行了说明，但车道维持辅助ECU50也可以通过其他方法来判断车辆100是否正在进行车道变换。
例如，车道维持辅助ECU50可以基于驾驶员的转向转矩TM的大小来判的车辆100是否处于车道变换当中。具体地说，车道维持辅助ECU50在上述步骤A4和步骤C21中判断从转向盘传感器61取得的转向转矩 TM的值是否大于或等于转向转矩阈值TMth。然后，当转向转矩TM的值大于或等于转向转矩阈值TMth时，车道维持辅助ECU50判断为车辆100处于车道变换当中。另一方面，当转向转矩TM的值小于转向转矩阈值TMth时，车道维持辅助ECU50判断为车辆100未处于车道变换当中。
转向转矩阈值TMth的值优选由车道维持辅助ECU50根据曲率R的值而随时变更。具体地说，车道维持辅助ECU50可以在开始步骤A4以及步骤C21的处理后，首先计算对曲率R乘以预定的系数而得的值作为转向转矩阈值TMth，之后执行上述的判断处理。转向转矩TM不仅在车辆100进行车道变换的情况下，在弯道行驶时也为较大的值。这里，如果如上述那样根据曲率R设定转向转矩阈值TMth，就能够仅在产生了弯道行驶所必要的转向转矩以上的转向转矩TM的情况下估计为车辆100处于车道变换当中。即，根据上述车道维持辅助ECU50的处理，可基于转向转矩TM正确地判断车辆100是否处于车道变换当中。
另外，车道维持辅助ECU50也可以基于车辆100的转向角φ的大小来判断车辆100是否处于车道变换当中。具体地说，车道维持辅助ECU50在上述步骤A4以及步骤C21中判断从转向盘传感器61取得的转向角φ的值是否大于或等于转向角阈值φth。然后，当转向角φ的值大于或等于转向角阈值φth时，车道维持辅助ECU50判断为车辆100处于车道变换当中。另一方面，当转向角φ的值小于转向角阈值φth时，车道维持辅助ECU50判断为车辆100不处于车道变换当中。
转向角阈值φth的值优选由车道维持辅助ECU50根据曲率R的值而随时变更。具体地说，车道维持辅助ECU50可以在开始步骤A4以及步骤C21的处理后，首先计算对曲率R乘以预定的系数而得的值作为转向角阈值φth，之后执行上述的判断处理。转向角φ不仅在车辆100进行车道变换的情况下，在转弯行驶时也为较大的值。这里，如果如上述那样根据曲率R设定转向角阈值φth，则能够仅在转向盘被转向了弯道行驶所必要的转向角以上的情况下估计为车辆100处于车道变换当中。即，根据上述车道维持辅助ECU50的处理，可基于转向角φ正确地判断车辆100是否处于车道变换当中。
另外，车道维持辅助ECU50也可以基于偏移距离D的大小来判断车辆100是否处于车道变换当中。具体地说，车道维持辅助ECU50在上述步骤A4以及步骤C21中判断偏移距离D的值是否大于或等于偏移距离阈值Dth。然后，当偏移距离D的值大于或等于偏移距离阈值Dth时，车道维持辅助ECU50判断为车辆100处于车道变换当中。另一方面，当偏移距离D的值小于偏移距离阈值Dth时，车道维持辅助ECU50判断为车辆100不处于车道变换当中。
偏移距离阈值Dth的值优选根据行驶车道的车道宽度W的值而设定。具体地说，图像处理ECU11基于前方图像检测车道宽度W，并向车道维持辅助ECU50发送表示该车道宽度W的数据。车道维持辅助ECU50可以在开始步骤A4以及步骤C21的处理后，首先计算对从图像处理ECU11接收的车道宽度W乘以例如1/2等预定系数而得的值来作为偏移距离阈值Dth，之后执行上述的判断处理。通过如上述那样设定偏移距离阈值Dth，车道维持辅助ECU50能够在车辆100向邻接的车道进入车宽度的一半的距离的时间点，判断为车辆100处于车道变换当中。
另外，车道维持辅助ECU50也可以不仅通过方向指示器40的操作状况而且还根据车辆100的危急指示灯装置的操作状况来判断车辆100是否处于车道变换当中。具体地说，车道维持辅助ECU50与车辆100的危急指示灯装置电连接。危急指示灯装置在根据来自驾驶员的输入操作进行闪烁动作的期间，将危急操作信号发送给车道维持辅助ECU50。然后，车道维持辅助ECU50在上述步骤A4以及步骤C21中判断是否正在接收危急操作信号。车道维持辅助ECU50在正在接收危急操作信号的情况下，判断为车辆100处于车道变换当中。另一方面，车道维持辅助ECU50当没有接收危急操作信号的情况下，判断为车辆100未处于车道变换当中。例如，在紧急时，车辆100的驾驶员有时会点亮危急指示灯并使车辆100向路边移动。在这样的情况下，优选抑制使车辆返回到车道中央的辅助转矩的产生。从而，根据如上述的车道维持辅助ECU50的处理，驾驶员在危急指示灯的操作时也能够以比以往少的负荷进行车辆100的转向操作。
产业上的实用性
本发明的转向辅助装置作为能够切实地降低驾驶员的转向负荷的转向辅助装置等有用。
附图标记说明
1   转向辅助装置
10  前方监视相机
11  图像处理ECU
20  车速传感器
30  横摆率传感器
40  方向指示器
50  车道维持辅助ECU
60  转向装置
61  转向盘传感器
62  转向控制ECU
63  转向执行器
100 车辆