车辆转向系统及其控制方法.pdf

电子控制单元(36)从每个传感器(S11)接收检测值，并使用所接收的检测值确定表示驾驶员对转向特性的熟悉程度的熟悉程度系数(Nk_0)(S12)。当该系数(Nk_0)具有接近“0”的值时，将期望实际转向角(δd)计算为较小的值，并且当该系数(Nk_0)具有接近“1”的值时，将期望实际转向角(δd)计算为较大的值(S16)。当该系数(Nk_0)具有接近“0”的值时，将实际转向致动器(21)的时间常数(τ)设定为较大的值，并且当该系数(Nk_0)具有接近“1”的值时，将时间常数(τ)设定为较小的值(S17)。基于该系数(Nk_0)确定反作用转矩(Tz)(S18)。

1.  一种车辆转向系统，包括：
转向盘，其由驾驶员操作以使车辆转向；
反作用力致动器，其用于调节抵抗所述转向盘的操作而提供的反作用力；
实际转向致动器，其用于使转向轮转向；以及
控制器，其通过根据所述转向盘的操作驱动所述反作用力致动器来调节所述反作用力的大小，并通过驱动所述实际转向致动器来控制所述转向轮的转向，
其中，所述控制器包括：
熟悉程度确定部分，其用于确定驾驶员对转向特性的熟悉程度，所述转向特性反映了所述转向盘的特定操作与响应于所述转向盘的所述特定操作的、反作用力特性和所述转向轮的实际转向特性两者之间的关系；
转向特性改变部分，其用于根据所确定的所述驾驶员的熟悉程度来改变所述转向特性；以及
致动器操作控制部分，其用于基于由所述转向特性改变部分所改变的所述转向特性来控制所述反作用力致动器和所述实际转向致动器的操作。

2.  根据权利要求1所述的车辆转向系统，其中
所述熟悉程度确定部分包括：操作量检测部分，其用于检测由驾驶员对所述转向盘的操作量；以及运动状态量检测部分，其用于检测由于所述转向盘的操作而变化的所述车辆的运动状态量，
其中，基于由所述操作量检测部分检测到的所述操作量、由所述运动状态量检测部分检测到的所述车辆的运动状态量和根据检测到的所述操作量计算得到的所述车辆的期望运动状态量中的至少一者，来确定所述驾驶员对所述转向特性的熟悉程度。

3.  根据权利要求2所述的车辆转向系统，其中
所述熟悉程度确定部分基于由所述操作量检测部分检测到的所述转向盘操作量和检测到的所述操作量的时间微分值，来确定所述驾驶员的熟悉程度。

4.  根据权利要求2所述的车辆转向系统，其中
所述熟悉程度确定部分基于由所述运动状态量检测部分检测到的所述车辆的所述运动状态量和检测到的所述车辆的所述运动状态量的时间微分值，来确定所述驾驶员的熟悉程度。

5.  根据权利要求2所述的车辆转向系统，其中
所述熟悉程度确定部分基于由所述操作量检测部分检测到的所述转向盘操作量的时间微分值和根据检测到的所述转向盘操作量计算得到的所述车辆的期望横向加速度的值或所述车辆的期望横摆率的值，来确定所述驾驶员的熟悉程度。

6.  根据权利要求3所述的车辆转向系统，其中
所述熟悉程度确定部分基于由所述操作量检测部分检测到的所述转向盘操作量的随时间变化的峰值和所述操作量的所述时间微分值的随时间变化的峰值，来确定所述驾驶员的熟悉程度。

7.  根据权利要求4所述的车辆转向系统，其中
所述熟悉程度确定部分基于由所述运动状态量检测部分检测到的所述车辆的所述运动状态量的随时间变化的峰值和所述车辆的所述运动状态量的所述时间微分值的随时间变化的峰值，来确定所述驾驶员的熟悉程度。

8.  根据权利要求5所述的车辆转向系统，其中
所述熟悉程度确定部分基于由所述操作量检测部分检测到的所述转向盘操作量的所述时间微分值的随时间变化的峰值和计算得到的所述车辆的所述期望横向加速度或期望横摆率的随时间变化的峰值，来确定所述驾驶员的熟悉程度。

9.  根据权利要求2所述的车辆转向系统，其中
所述运动状态量检测部分检测由于所述转向盘的操作而引起的所述车辆的横向加速度和横摆率中的至少一者。

10.  根据权利要求2所述的车辆转向系统，其中
当正在执行使得由所述操作量检测部分检测到的所述操作量的绝对值增大的所述转向盘的转动操作时，所述熟悉程度确定部分确定所述驾驶员的熟悉程度。

11.  根据权利要求1所述的车辆转向系统，其中
所述熟悉程度确定部分包括：
操作量检测部分，其用于检测由驾驶员对所述转向盘的操作量；
运动状态量检测部分，其用于检测由于所述转向盘的操作而变化的所述车辆的运动状态量；
点火开关操作状态检测部分，其用于检测设置在所述车辆中的点火开关的操作状态；
熟悉程度系数确定部分，其用于基于由所述操作量检测部分检测到的所述操作量、由所述运动状态量检测部分检测到的所述车辆的运动状态量和根据检测到的所述操作量计算得到的所述车辆的期望运动状态量中的至少一者，来确定表示所述驾驶员的熟悉程度的熟悉程度系数；
熟悉程度系数存储部分，其用于存储在即将由所述点火开关操作状态检测部分检测到所述点火开关切换到关状态之前的、由所述熟悉程度系数确定部分确定的所述熟悉程度系数；
关状态时间确定部分，其用于在由所述点火开关操作状态检测部分检测到所述点火开关从关状态切换到开状态时，确定所述点火开关维持在所述关状态下的关状态时间；以及
熟悉程度系数校正部分，其用于基于由所述关状态时间确定部分确定的所述关状态时间，来校正存储在所述熟悉程度系数存储部分中的所述熟悉程度系数，
其中，所述转向特性改变部分基于由所述熟悉程度系数校正部分校正的所述熟悉程度系数所表示的所述熟悉程度，来改变所述转向特性。

12.  根据权利要求11所述的车辆转向系统，其中
所述熟悉程度系数校正部分校正存储在所述熟悉程度系数存储部分中的所述熟悉程度系数，使得由所述关状态时间确定部分确定的所述关状态时间越长，则所述熟悉程度系数表示驾驶员对所述转向特性越不熟悉，所述转向特性反映了所述转向盘的特定操作与响应于所述转向盘的所述特定操作的、反作用力特性和所述转向轮的实际转向特性两者之间的关系。

13.  根据权利要求1所述的车辆转向系统，其中
所述控制器还包括：驾驶员识别部分，其用于识别驾驶所述车辆的驾驶员；基于驾驶员的熟悉程度系数存储部分，其用于存储由所述熟悉程度确定部分为由所述驾驶员识别部分识别的每个驾驶员所确定的所述熟悉程度；以及熟悉程度设定部分，其用于使用存储在所述基于驾驶员的熟悉程度系数存储部分中的所述熟悉程度，来执行由所述驾驶员识别部分识别的每个驾驶员的所述熟悉程度的初始设定。

14.  根据权利要求13所述的车辆转向系统，其中
所述控制器还包括：点火开关操作状态检测部分，其用于检测设置在所述车辆中的点火开关的操作状态；关状态时间确定部分，其用于当由所述点火开关操作状态检测部分响应于由所述驾驶员识别部分识别的驾驶员的操作而检测到所述点火开关从关状态切换到开状态时，确定所述点火开关维持在所述关状态下的关状态时间；以及基于驾驶员的熟悉程度校正部分，其用于校正已经由所述熟悉程度设定部分执行了初始设定的所述熟悉程度，使得由所述关状态时间确定部分确定的所述关状态时间越长，则所述熟悉程度表示驾驶员对所述转向特性越不熟悉，所述转向特性反映了所述转向盘的特定操作与响应于所述转向盘的所述特定操作的、反作用力特性和所述转向轮的实际转向特性两者之间的关系。

15.  根据权利要求1所述的车辆转向系统，其中
所述转向特性改变部分包括反作用力特性改变部分和实际转向特性改变部分中的至少一者，所述反作用力特性改变部分用于基于由所述熟悉程度确定部分确定的所述熟悉程度，向如下反作用力特性进行切换：所述驾驶员越不熟悉所述转向特性、则抵抗所述转向盘的操作而提供的所述反作用力就越强的反作用力特性，所述实际转向特性改变部分用于基于由所述熟悉程度确定部分确定的所述熟悉程度，向如下实际转向特性进行切换：所述驾驶员越不熟悉所述转向特性、则响应于所述转向盘的操作的所述转向轮的实际转向动作就越缓和的实际转向特性。

16.  根据权利要求15所述的车辆转向系统，其中
所述实际转向特性改变部分向如下实际转向特性进行切换：所述驾驶员越不熟悉所述转向特性、则所述转向轮的实际转向的量与所述转向盘的操作量的比率变得越小并且响应于所述转向盘的操作而被驱动的所述实际转向致动器的时间常数变得越大的实际转向特性。

17.  根据权利要求1所述的车辆转向系统，其中
所述控制器还包括：紧急回避操作状态判定部分，其用于判定是否正由驾驶员执行所述转向盘的紧急回避操作；以及紧急回避操作时熟悉程度校正部分，其用于当由所述紧急回避操作状态判定部分判定正由驾驶员执行所述转向盘的所述紧急回避操作时，校正由所述熟悉程度确定部分所确定的所述熟悉程度，使得所述熟悉程度表示所述驾驶员对所述转向特性充分熟悉。

18.  根据权利要求17所述的车辆转向系统，其中
所述紧急回避操作状态判定部分基于所述转向盘的操作量、所述操作量的时间微分值和所述车辆的速度，来判定是否正在执行紧急回避操作。

19.  一种控制车辆转向系统的方法，所述车辆转向系统包括：转向盘，其由驾驶员操作以使车辆转向；反作用力致动器，其用于调节抵抗所述转向盘的操作而提供的反作用力；实际转向致动器，其用于使转向轮转向；以及控制器，其通过根据所述转向盘的操作驱动所述反作用力致动器来调节所述反作用力的大小，并通过驱动所述实际转向致动器来控制所述转向轮的转向，所述方法包括：
确定所述驾驶员对转向特性的熟悉程度，所述转向特性反映了所述转向盘的特定操作与响应于所述转向盘的所述特定操作的、反作用力特性和所述转向轮的实际转向特性两者之间的关系；
根据所确定的所述驾驶员的熟悉程度来改变所述转向特性；以及
基于所改变的所述转向特性来控制所述反作用力致动器和所述实际转向致动器的操作。

车辆转向系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及车辆转向系统和控制车辆转向系统的方法。更具体而言，本发明涉及的车辆转向系统包括：转向盘，其由驾驶员操作以使车辆转向；反作用力致动器，其用于调节抵抗转向盘的操作而提供的反作用力；实际转向致动器，其用于使一个或多个转向轮转向；以及控制器，其通过根据转向盘的操作驱动反作用力致动器来调节反作用力的大小，并通过驱动实际转向致动器来控制一个或多个转向轮的转向，本发明还涉及控制该车辆转向系统的方法。
背景技术
近年来，这种电动转向系统已经得到积极的发展。例如，日本专利申请公开No.7-47970描述了一种用于车辆转向系统的控制器，其推定在各个时间点的特定行驶条件下驾驶员的驾驶技能，并根据所推定的驾驶技能来改变转向系统的控制特性以根据车辆的行驶条件控制转向系统，由此总是对显著受到驾驶技能影响的车辆转向系统进行最佳控制。无论车辆的行驶条件如何，此用于车辆转向系统的控制器通过从车辆的转弯行为确定车辆的实际轨迹，并从驾驶员执行的操作或从车辆在地图上的行驶路径来确定期望轨迹，并通过在每预定时间段将实际轨迹和期望轨迹的偏差的积分与预定值进行比较来评估驾驶员的驾驶技能，来总是最优化地推定驾驶员的驾驶技能。
一般而言，当已经驾驶过配备有使转向轮以相对于转向盘的操作量的一定转向量转向的转向系统(以下称为传统的转向系统，其中所述特定转向量是以机械的方式确定)的车辆的驾驶员切换到配备有能够改变相对于转向盘的操作量的、转向轮的实际转向量的转向系统(以下称为实际转向量可变转向系统)时，由于这些转向系统的转向特性之间的差异，驾驶员很可能感受到不舒适的感觉。具体而言，对于实际转向量可变转向系统，即使当驾驶员对转向盘的操作量较小时，也可以使转向轮转向较大的转向量。因而，对于良好地了解实际转向量可变转向系统的转向特性(即，熟悉其转向特性)的驾驶员，因为能够减小转向盘的操作量而获得了优良的可操作性。
然而，未良好地了解实际转向量可变转向系统的转向特性(即，不熟悉其转向特性)的驾驶员会对这种转向轮的实际转向动作感受到不舒适的感觉。具体而言，即使具有优良驾驶技能的驾驶员在从传统的转向系统的转向特性进行切换之后、在对实际转向量可变转向系统的典型转向特性(实际转向动作)变得熟悉之前，也会对该转向特性感受到不舒适的感觉，并感到难以驾驶车辆。因而，为了消除不舒适的感觉并感觉容易驾驶，驾驶员对实际转向量可变转向系统的典型转向特性变得熟悉是相当重要的。
然而，驾驶员对实际转向量可变转向系统的典型转向特性变得熟悉所需的时间段(时间)和对典型转向特性的熟悉程度依赖于驾驶员的驾驶背景(诸如驾驶车辆的经验)的差异而显著变化。具体而言，驾驶技能优异并熟悉车辆驾驶的驾驶员更可能快速地对实际转向量可变转向系统的典型转向特性变得熟悉。另一方面，很少有机会驾驶车辆的驾驶员很可能需要较长的时间来对实际转向量可变转向系统的典型转向特性变得熟悉。因而，对于实际转向量可变转向系统，考虑到熟悉程度随驾驶车辆的驾驶员的不同而不同，期望对所有的驾驶员都能获得优异的可操作性，即，车辆的驾驶变得容易。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过考虑驾驶员对转向系统的转向特性的熟悉程度来使车辆的驾驶变得容易的车辆转向系统，以及控制该车辆转向系统的方法。
本发明的第一方面涉及一种车辆转向系统。该车辆转向系统包括：转向盘，其由驾驶员操作以使车辆转向；反作用力致动器，其用于调节抵抗所述转向盘的操作而提供的反作用力；实际转向致动器，其用于使转向轮转向；以及控制器，其通过根据所述转向盘的操作驱动所述反作用力致动器来调节所述反作用力的大小，并通过驱动所述实际转向致动器来控制所述转向轮的转向。在该车辆转向系统中，所述控制器包括：熟悉程度确定部分，其用于确定驾驶员对转向特性的熟悉程度，所述转向特性反映了所述转向盘的特定操作与响应于所述转向盘的所述特定操作的、反作用力特性和所述转向轮的实际转向特性两者之间的关系；转向特性改变部分，其用于根据所确定的所述驾驶员的熟悉程度来改变所述转向特性；以及致动器操作控制部分，其用于基于由所述转向特性改变部分所改变的所述转向特性来控制所述反作用力致动器和所述实际转向致动器的操作。
在此情况下，所述转向特性改变部分可以包括反作用力特性改变部分和实际转向特性改变部分中的至少一者，所述反作用力特性改变部分用于基于由所述熟悉程度确定部分确定的所述熟悉程度，向如下反作用力特性进行切换：所述驾驶员越不熟悉所述转向特性、则抵抗所述转向盘的操作而提供的所述反作用力就越强的反作用力特性，所述实际转向特性改变部分用于基于由所述熟悉程度确定部分确定的所述熟悉程度，向如下实际转向特性进行切换：所述驾驶员越不熟悉所述转向特性、则响应于所述转向盘的操作的所述转向轮的实际转向动作就越缓和的实际转向特性。在此情况下，所述实际转向特性改变部分可以向如下实际转向特性进行切换：所述驾驶员越不熟悉所述转向特性、则所述转向轮的实际转向的量与所述转向盘的操作量的比率变得越小并且响应于所述转向盘的操作而被驱动的所述实际转向致动器的时间常数变得越大的实际转向特性。
利用以上构造，当操作其中与转向盘的操作分立地使转向轮转向的转向系统时，可以基于根据操作转向系统的转向盘的经验的差异(更具体地，驾驶安装有该转向系统的车辆的经验的差异)而变化的物理量(例如，转向盘的操作量、诸如横向加速度和横摆率之类的车辆运动状态量)来确定驾驶员对转向特性的熟悉程度。此外，可以根据所确定的熟悉程度来改变转向特性。
因而，在驾驶员不熟悉转向特性的情况下，例如，可以向施加较大的反作用力以阻止转向盘被操作较大的量的反作用力特性进行切换，并还可以向转向轮被缓和地转向的实际转向特性进行切换。另一方面，在驾驶员熟悉转向特性的情况下，可以向施加较小的反作用力使得可以灵敏地使转向盘转动的反作用力特性进行切换，并且还可以向使转向轮快速转向的实际转向特性进行切换。此外，可以基于所改变的转向特性来控制反作用力致动器和实际转向致动器的操作。因而，可以根据驾驶员对转向特性的熟悉程度来设定适合的转向特性，这使得驾驶员能容易地驾驶车辆。
所述熟悉程度确定部分可以包括：操作量检测部分，其用于检测由驾驶员对所述转向盘的操作量；以及运动状态量检测部分，其用于检测由于所述转向盘的操作而变化的所述车辆的运动状态量，其中，可以基于由所述操作量检测部分检测到的所述操作量、由所述运动状态量检测部分检测到的所述车辆的运动状态量和根据检测到的所述操作量计算得到的所述车辆的期望运动状态量中的至少一者，来确定所述驾驶员对所述转向特性的熟悉程度。在此情况下，例如运动状态量检测部分可以检测由于转向盘的操作而引起的横向加速度和横摆率中的至少一者。
所述熟悉程度确定部分可以基于例如由所述操作量检测部分检测到的所述转向盘操作量和检测到的所述操作量的时间微分值，来确定所述驾驶员的熟悉程度。所述熟悉程度确定部分可以基于例如由所述运动状态量检测部分检测到的所述车辆的所述运动状态量和检测到的所述车辆的所述运动状态量的时间微分值，来确定所述驾驶员的熟悉程度。所述熟悉程度确定部分可以基于例如由所述操作量检测部分检测到的所述转向盘操作量的时间微分值和根据检测到的所述转向盘操作量计算得到的所述车辆的期望横向加速度的值或所述车辆的期望横摆率的值，来确定所述驾驶员的熟悉程度。
所述熟悉程度确定部分可以基于例如由所述操作量检测部分检测到的所述转向盘操作量的随时间变化的峰值和所述操作量的所述时间微分值的随时间变化的峰值，来确定所述驾驶员的熟悉程度。所述熟悉程度确定部分可以基于例如由所述运动状态量检测部分检测到的所述车辆的所述运动状态量的随时间变化的峰值和所述车辆的所述运动状态量的所述时间微分值的随时间变化的峰值，来确定所述驾驶员的熟悉程度。所述熟悉程度确定部分可以基于例如由所述操作量检测部分检测到的所述转向盘操作量的所述时间微分值的随时间变化的峰值和计算得到的所述车辆的所述期望横向加速度或期望横摆率的随时间变化的峰值，来确定所述驾驶员的熟悉程度。
利用这些构造，可以使用转向盘的操作量及其时间微分值、车辆的横向加速度及其时间微分值、和车辆的横摆率及其时间微分值来作为根据操作转向盘的经验的差异而变化的物理量。此外，可以使用转向盘的操作量及其时间微分值、期望横向加速度、和期望横摆率作为这种物理量。因而，可以更精确地确定驾驶员对转向特性的熟悉程度。此外，可以考虑转向盘的操作量的随时间变化的峰值和该操作量的时间微分值的随时间变化的峰值、或者考虑车辆的运动状态量的随时间变化的峰值和车辆的运动状态量的时间微分值的随时间变化的峰值来确定驾驶员对转向特性的熟悉程度。以此方式，可以显著提高确定熟悉程度的精度并向更适合于驾驶员的转向特性进行切换。
例如当正在执行使得由所述操作量检测部分检测到的所述操作量的绝对值增大的所述转向盘的转动操作时，所述熟悉程度确定部分可以确定所述驾驶员的熟悉程度。利用此构造，当驾驶员能稳定地操作转向盘时确定熟悉程度，并且因而可以更精确地确定熟悉程度。结果，可以向更适合于驾驶员的转向特性进行切换。
所述熟悉程度确定部分可以包括：操作量检测部分，其用于检测由驾驶员对所述转向盘的操作量；运动状态量检测部分，其用于检测由于所述转向盘的操作而变化的所述车辆的运动状态量；点火开关操作状态检测部分，其用于检测设置在所述车辆中的点火开关的操作状态；熟悉程度系数确定部分，其用于基于由所述操作量检测部分检测到的所述操作量、由所述运动状态量检测部分检测到的所述车辆的运动状态量和根据检测到的所述操作量计算得到的所述车辆的期望运动状态量中的至少一者，来确定表示所述驾驶员的熟悉程度的熟悉程度系数；熟悉程度系数存储部分，其用于存储在即将由所述点火开关操作状态检测部分检测到所述点火开关切换到关状态之前的、由所述熟悉程度系数确定部分确定的所述熟悉程度系数；关状态时间确定部分，其用于在由所述点火开关操作状态检测部分检测到所述点火开关从关状态切换到开状态时，确定所述点火开关维持在所述关状态下的关状态时间；以及熟悉程度系数校正部分，其用于基于由所述关状态时间确定部分确定的所述关状态时间，来校正存储在所述熟悉程度系数存储部分中的所述熟悉程度系数。在车辆转向系统中，所述转向特性改变部分可以基于由所述熟悉程度系数校正部分校正的所述熟悉程度系数所表示的所述熟悉程度，来改变所述转向特性。
在此情况下，所述熟悉程度系数校正部分可以校正存储在所述熟悉程度系数存储部分中的所述熟悉程度系数，使得由所述关状态时间确定部分确定的所述关状态时间越长，则所述熟悉程度系数表示驾驶员对所述转向特性越不熟悉，所述转向特性反映了所述转向盘的特定操作与响应于所述转向盘的所述特定操作的、反作用力特性和所述转向轮的实际转向特性两者之间的关系。
利用这些构造，可以根据相同驾驶员在多次车辆驾驶之间的间隔来校正熟悉程度。对于熟悉程度系数的校正，可以下述方式校正熟悉程度系数：使得相同的驾驶员在多次车辆驾驶之间的间隔越长，则熟悉程度系数表示越不熟悉。因而，尽管有这样的可能性：例如即使驾驶员曾经对转向特性变得熟悉，但如果驾驶员已经未驾驶车辆达较长的时间段，则驾驶员会再次变得不熟悉，并感受到对转向特性不舒适的感觉的情况下，可以通过基于驾驶员已经未驾驶车辆的时间段校正熟悉程度系数，而向根据当前驾驶员对转向特性的熟悉程度的转向特性进行切换。因而，即使在此情况下，驾驶员也能容易地驾驶车辆。
所述控制器可以还包括：驾驶员识别部分，其用于识别驾驶所述车辆的驾驶员；基于驾驶员的熟悉程度系数存储部分，其用于存储由所述熟悉程度确定部分为由所述驾驶员识别部分识别的每个驾驶员所确定的所述熟悉程度；以及熟悉程度设定部分，其用于使用存储在所述基于驾驶员的熟悉程度系数存储部分中的所述熟悉程度，来执行由所述驾驶员识别部分识别的每个驾驶员的所述熟悉程度的初始设定。
在此情况下，所述控制器还包括：点火开关操作状态检测部分，其用于检测设置在所述车辆中的点火开关的操作状态；关状态时间确定部分，其用于当由所述点火开关操作状态检测部分响应于由所述驾驶员识别部分识别的驾驶员的操作而检测到所述点火开关从关状态切换到开状态时，确定所述点火开关维持在所述关状态下的关状态时间；以及基于驾驶员的熟悉程度校正部分，其用于校正已经由所述熟悉程度设定部分执行了初始设定的所述熟悉程度，使得由所述关状态时间确定部分确定的所述关状态时间越长，则所述熟悉程度表示驾驶员对所述转向特性越不熟悉，所述转向特性反映了所述转向盘的特定操作与响应于所述转向盘的所述特定操作的、反作用力特性和所述转向轮的实际转向特性两者之间的关系。
利用这些构造，可以为驾驶车辆的每个驾驶员存储熟悉程度，并因而可以在下次开始驾驶时使用所存储的熟悉程度来设定适合于驾驶员的熟悉程度。此外，还可以根据驾驶员在多次车辆的驾驶之间的间隔来校正所存储的熟悉程度。因而，可以向基于驾驶员的熟悉程度的最优化转向特性进行切换，使得驾驶员能更容易地驾驶车辆。
所述控制器可以还包括：紧急回避操作状态判定部分，其用于判定是否正由驾驶员执行所述转向盘的紧急回避操作；以及紧急回避操作时熟悉程度校正部分，其用于当由所述紧急回避操作状态判定部分判定正由驾驶员执行所述转向盘的所述紧急回避操作时，校正由所述熟悉程度确定部分所确定的所述熟悉程度，使得所述熟悉程度表示所述驾驶员对所述转向特性充分熟悉。
所述紧急回避操作状态判定部分可以基于所述转向盘的操作量、所述操作量的时间微分值和所述车辆的速度，来判定是否正在执行紧急回避操作。
利用该构造，当为了避免车辆与碰撞障碍物之间的碰撞而正在执行转向盘的紧急回避操作时，暂时校正驾驶员对转向特性的熟悉程度，使得熟悉程度表示驾驶员充分地熟悉转向特性。因而，可以通过向施加小的反作用力使得可以操作转向盘达较大的量的反作用力特性进行切换或者通过向转向轮响应于转向盘的转动操作而快速转动的实际转向特性进行切换，来提高紧急回避时车辆的转弯性能。因而，驾驶员能在紧急回避条件下很容易地驾驶车辆。
本发明的第二方面涉及一种控制车辆转向系统的方法，更具体地，涉及一种控制车辆转向系统的方法，所述车辆转向系统包括：转向盘，其由驾驶员操作以使车辆转向；反作用力致动器，其用于调节抵抗所述转向盘的操作而提供的反作用力；实际转向致动器，其用于使转向轮转向；以及控制器，其通过根据所述转向盘的操作驱动所述反作用力致动器来调节所述反作用力的大小，并通过驱动所述实际转向致动器来控制所述转向轮的转向。所述方法包括以下步骤：确定所述驾驶员对转向特性的熟悉程度，所述转向特性反映了所述转向盘的特定操作与响应于所述转向盘的所述特定操作的、反作用力特性和所述转向轮的实际转向特性两者之间的关系；根据所确定的所述驾驶员的熟悉程度来改变所述转向特性；以及基于所改变的所述转向特性来控制所述反作用力致动器和所述实际转向致动器的操作。
附图说明
结合附图并根据以下对实施例的说明，本发明的上述和其它目的、特征和优点将变得清楚，其中类似的附图标记用来表示类似的元件，附图中：
图1是本发明的第一至第四实施例共同的车辆转向系统的示意图；
图2是图示根据本发明第一实施例由图1所示的电子控制单元执行的转向特性改变程序的流程图；
图3是示出了熟悉程度系数与经校正的熟悉程度系数之间的关系的曲线图；
图4是示出车速与车速系数之间的关系的曲线图；
图5是示出熟悉程度系数与实际转向量校正系数之间的关系的曲线图；
图6是示出经校正的熟悉程度系数与时间常数之间的关系的曲线图；
图7是示出转向操作角与弹性项转矩之间的关系的曲线图；
图8是示出转向操作角速度与摩擦项转矩之间的关系的曲线图；
图9是示出转向操作角速度与粘性项转矩之间的关系的曲线图；
图10是示出经校正的熟悉程度系数与用于校正弹性项转矩的校正系数之间的关系的曲线图；
图11是示出经校正的熟悉程度系数与用于校正摩擦项转矩的校正系数之间的关系的曲线图；
图12是示出经校正的熟悉程度系数与用于校正粘性项转矩的校正系数之间的关系的曲线图；
图13是图示根据本发明第二实施例的、由图1所示的电子控制单元执行的转向特性改变程序的流程图；
图14是图示如图13所示的转向特性改变程序的熟悉程度系数确定例程的流程图；
图15是示出关状态时间与时间系数之间的关系的曲线图；
图16是用于解释根据点火开关的操作状态而变化的熟悉程度系数的图；
图17是图示根据本发明第三实施例的、由图1所示的电子控制单元执行的熟悉程度系数确定例程的流程图；
图18是示出区域判定对照图的示意曲线图；
图19是用于解释与本发明第三实施例的修改方案相关的、检测到的横摆率与横摆率微分值之间的延迟的图；
图20是图示根据本发明第三实施例的修改方案的、由图1所示的电子控制单元执行的熟悉程度系数确定例程的流程图；
图21是图示根据本发明第四实施例的、由图1所示的电子控制单元执行的转向特性改变程序的流程图；并且
图22是图示如图21所示的转向特性改变程序的紧急回避操作管理例程的流程图。
具体实施方式
第一实施例
以下将参照附图描述根据本发明实施例的车辆转向系统。图1示意性地示出了根据第一到第四实施例的其中使用共同的电动转向系统的车辆转向系统。
该转向系统包括由驾驶员转动以用于使作为转向轮的左、右前轮FW1和FW2转向的转向盘11。转向盘11固定到转向操作输入轴12的上端，并且转向操作输入轴12的下端连接到包括电动机和减速器的反作用力致动器13。反作用力致动器13提供抵抗由驾驶员对转向盘11的转动操作的反作用力。
转向系统包括具有电动机和减速器的实际转向致动器21。由实际转向致动器21产生的转向力通过实际转向输出轴22、小齿轮23和齿条24传递到左、右前轮FW1和FW2。利用这种构造，由实际转向致动器21提供的旋转力通过实际转向输出轴22传递到小齿轮23，小齿轮23的旋转使得齿条24沿着纵向发生位移，并且此齿条24在纵向上的位移使左、右前轮FW1和FW2向左和向右转向。
接着，将描述用于控制反作用力致动器13和实际转向致动器21的操作的电控制器。电控制器包括转向操作角传感器31、实际转向角传感器32、车速传感器33、横向加速度传感器34和横摆率传感器35。
安装在转向操作输入轴12上的转向操作角传感器31检测转向盘11相对于其中性位置的转角，并将该角输出作为转向操作角θ。安装在实际转向输出轴22上的实际转向角传感器32检测实际转向输出轴22相对于其中性位置的转角，并将该角输出作为实际转向角δ(与左、右前轮FW1和FW2的实际转向角相对应)。在此说明书中，中性位置是指在车辆保持直线前进行驶的情况下转向盘11、转向操作输入轴12、实际转向输出轴22以及左、右前轮FW1和FW2的操作位置。对于转向操作角θ和实际转向角δ，这些角在中性位置处为零，逆时针转角由正值表示，顺时针转角由负值表示。
车速传感器33检测并输出车速V。横向加速度传感器34检测并输出车辆的实际横向加速度G。横摆率传感器35检测并输出车辆的实际横摆率γ。应该注意，实际横向加速度G和实际横摆率γ也在向左的加速度和横摆率的情况下由正值表示，并在向右的加速度和横摆率的情况下由负值表示。
这些传感器31至35连接到电子控制单元36。电子控制单元36包括具有CPU、EEPROM、RAM和计时器的微计算机作为主要部件，并通过执行包括下述程序在内的各种程序来控制反作用力致动器13和实际转向致动器21的操作。用于驱动反作用力致动器13和实际转向致动器21的驱动电路37和38连接到电子控制单元36的输出侧。用于检测流经反作用力致动器13和实际转向致动器21中的电动机的驱动电流值的电流检测器37a和38a设置在驱动电路37和38中。由电流检测器37a和38a检测到的驱动电流值被反馈给电子控制单元36以控制这些电动机的驱动。
接着，将描述如以上所述构造的电动转向系统的操作，更具体地，描述其中实际转向输出轴22能相对于转向操作输入轴12旋转的转向系统的操作。一般而言，当已经在操作常规转向系统(其中，转向操作输入轴与实际转向输出轴之间没有相对旋转)方面具有较长经验的驾驶员操作电动转向系统时，驾驶员需要对反映转向盘的操作、与反作用力特性和实际转向特性这两者特性之间的关系的转向特性变得熟悉。驾驶员对转向特性的熟悉程度(以下称为熟悉程度)的差异依赖于驾驶员而不同。
因而，考虑到驾驶员的熟悉程度，电子控制单元36通过执行图2所示的转向特性改变程序以适当地改变电动转向系统的转向特性。以下将具体描述转向特性改变程序。
当点火开关(未示出)打开时，电子控制单元36以每预定时间段重复执行转向特性改变程序。具体地，电子控制单元36在步骤S10开始执行转向特性改变程序，并在步骤S11接收由传感器31至35检测到的值。在接收到检测值之后，电子控制单元36进行到步骤S12。
在步骤S12，电子控制单元36推定并确定表示车内驾驶员对电动转向系统的转向特性的熟悉程度的熟悉程度系数Nk_0。熟悉程度系数Nk_0是从“0”到“1”变化的变量。车内驾驶员越不熟悉转向特性，就将熟悉程序系数Nk_0的值被设定为越接近“0”。驾驶员越熟悉转向特性，就将熟悉程度系数Nk_0的值设定为越接近“1”。
电子控制单元36基于主要与驾驶员的驾驶经历相关的物理量(诸如驾驶员在操作电动转向的转向系统的情况下驾驶车辆的里程和驾驶时间；在车辆转弯时转向盘11的修正转动操作的次数；以及由于转向盘11的转动操作引起的车辆行为的变化量)中的全部来推定和确定熟悉程度系数Nk_0。为此目的，本发明人已经对性别、年龄、驾驶记录等不同的各种人进行了实验以获得熟悉程度系数Nk_0与里程、驾驶经验、修正转动操作次数和行为变化量之间的关系，以更精确地推定和确定车内驾驶员的熟悉程度系数Nk_0。结果，已经发现，当驾驶员驾驶配备有电动转向的转向系统的车辆的里程和驾驶时间越短时、当在车辆转弯时转向盘11的修正转动操作的次数越大时、或者当车辆的行为的变化量越大时，驾驶员越不熟悉转向特性。
因而，电子控制单元36基于例如车辆的当前里程和驾驶时间、在车辆转弯时转向盘11的修正转动操作次数和在步骤S11分别从横向加速度传感器34和横摆率传感器35接收的实际横向加速度G和实际横摆率γ的变化量，来确定熟悉程度系数Nk_0。电子控制单元36在步骤S12确定熟悉程度系数Nk_0，并进行到步骤S13。
在步骤S13，电子控制单元36判定在步骤S11从转向操作角传感器31接收的检测到的转向角θ的绝对值是否正在减小，即是否正在执行转向盘11的返回操作。具体地，当检测到的转向角θ的绝对值正在减小时，电子控制单元36作出肯定的判定(“是”)，并进行到步骤S14。
在步骤S14，电子控制单元与正在执行转向盘11的返回操作的情况相对应地校正在步骤S12中确定的熟悉程度系数Nk_0。具体地，当实际转向输出轴22能相对于转向操作输入轴12旋转时，例如在电动转向的转向系统的情况下，可以适当地改变转向操作输入轴12的旋转量与实际转向输出轴22的旋转量之间的比率(例如，速比)。因而，可以通过改变左、右前轮FW1和FW2相对于转向盘11的转动量的实际转向量，来容易地使车辆转弯，或者稳定其转弯行为。然而，对于该实际转向特性，存在左、右前轮FW1和FW2的实际转向动作变快的情况，尤其是在执行转向盘11的返回操作的时候，这使熟悉电动转向系统的转向特性的驾驶员对左、右前轮FW1和FW2的实际转向动作感受到不舒适的感觉。
因而，当正在执行转向盘11的返回操作时，电子控制单元36设定经校正的熟悉程度系数Nk_1，其是通过如图3所示将在步骤S12确定的熟悉程度系数Nk_0校正为更低值而获得的。在设定了经校正的熟悉程度系数Nk_1之后，电子控制单元36进行到步骤S16。
另一方面，当检测到的转向角θ的绝对值正在增大时，即，当正在执行转向盘11的转动操作时，电子控制单元36在步骤S13作出否定的判定(“否”)，并进行到步骤S15。在步骤S15，为了使熟悉程度系数Nk_0适于在以后步骤中的使用，电子控制单元36将在步骤S12中确定的熟悉程度系数Nk_0限定为经校正的熟悉程度系数Nk_1。在确定了在转动操作状态下使用的经校正的熟悉程度系数Nk_1之后，电子控制单元36进行到步骤S16。
在步骤S16，为了使左、右前轮FW1和FW2根据在步骤S12中确定的熟悉程度系数Nk_0进行转向，电子控制单元36基于例如以下表示式1来计算以幂函数方式变化的期望实际转向角δd。
δd＝(1/Kg)·a·θ^I   (表达式1)
在表达式1中，a是根据在步骤S11中从车速传感器33接收到的检测车速V而变化的车速系数。如图4所示，车速系数具有这样的特性：车速系数在检测到的车速V较低的区域中大于“1”，在检测到的车速V较高的区域中车速系数小于“1”，并随着检测到车速V升高，车速系数非线性地减小经过值“1”。实际转向输出轴22的旋转量相对于转向操作输入轴12的旋转量的比率(诸如，传动比或者速比)可以用作车速系数a。
此外。表达式1中的θ是在步骤S11中从转向操作角传感器31接收的检测到的转向操作角θ的绝对值。当检测到的转向操作角θ的值为正时，将车速系数a设定为正值。当检测到的转向操作角θ的值为负时，将车速系数设定为绝对值等于a的正值的负值。此外，表达式1中的I是表示幂阶的常数，并被设定为大于“1”的值。
此外，表达式1中的Kg是根据在步骤S12中确定的熟悉程度系数Nk_0而变化的实际转向量校正系数。如图5所示，实际转向量校正系数Kg具有以下特性：熟悉程度系数Nk_0越小，即，驾驶员越不熟悉转向特性，实际转向量校正系数Kg变得越大，直到大值Kg0；并且熟悉程度系Nk_0越大，即，驾驶员越熟悉转向特性，实际转向量校正系数Kg变得越小(例如，直到“1”)。当实际转向量校正系数Kg根据熟悉程度系数Nk_0而变化时，可以根据驾驶员对电动转向系统的转向特性的熟悉情况来使左、右前轮FW1和FW2转向。
具体地，在驾驶员不熟悉电动转向系统的转向特性的情况下，即，当将熟悉程度系数Nk_0被设定为“0”附近的值时，将实际转向量校正系数Kg设定为大值。因而，当驾驶员转动转向盘11时，以幂函数的方式变化(更具体地，随着检测转向操作角θ变化而变化)的期望实际转向角δd的值的计算结果变得相对较小，结果，可以缓和地使左、右前轮FW1和FW2转向。因而，即使不熟悉电动转向系统的转向特性的驾驶员也能容易地使车辆转弯。
另一方面，在驾驶员熟悉电动转向系统的转向特性的情况下，即，当将熟悉程度系数NK_0被设定为“1”附近的值时，将实际转向量校正系数Kg设定为小值。因而，以幂函数的方式变化的期望实际转向角δd的值的计算结果变得相对较大，结果，可以快速地使左、右前轮FW1和FW2转向。因而，对电动转向系统的转向特性熟悉的驾驶员在速度较低时以较小的转向盘11的转动操作量就容易地使车辆转弯。在计算期望实际转向角δd之后，电子控制单元36进行到步骤S17。
在步骤S17，电子控制单元36根据在步骤S14或S15中确定的经校正的熟悉程度系数Nk_1的值来改变左、右前轮FW1和FW2的实际转向动作对由驾驶员对转向盘11的转动操作的响应性。具体地，电子控制单元36根据经校正的熟悉程度系数Nk_1的值来改变设置在驱动电路38中的软滤波器(soft filter)或可变时间常数滤波器的时间常数τ。如图6所示，时间常数τ具有这样的特性：随着经校正的熟悉程度系数Nk_1减小，时间常数τ增大直到大值τ0，并随着经校正的熟悉程度系数Nk_1增大，时间常数τ减小。
具体地，当校正熟悉程度系数Nk_1较小时，换言之，当驾驶员不熟悉电动转向系统的转向特性时，电子控制单元36将时间常数τ设定为大值。因而，可以略延迟实际转向致动器21(更具体地，电动机)开始操作的时间，该致动器的驱动是根据由驾驶员对转向盘11的转动操作来控制的，因而，可以使左、右前轮FW1和FW2的实际转向动作的响应性变慢。以此方式，即使当不熟悉电动转向系统的转向特性的驾驶员相对快速地转动转向盘11时，也可以避免左、右前轮FW1和FW2快速转向，因而可以适当地减小由于驾驶员对转向盘11的转动操作而引起的车辆行为的波动。
另一方面，当经校正的熟悉程度系数Nk_1较大时，换言之，当驾驶员熟悉电动转向系统的转向特性时，电子控制单元36将时间常数τ设定为小值。因而，可以将实际转向致动器21(更具体地，电动机)响应于驾驶员对转向盘11的转动操作而开始操作的时间提前。因而，可以使左、右前轮FW1和FW2的实际转向动作的响应性变快。以此方式，熟悉电动转向系统的转向特性的驾驶员能使车辆根据驾驶员对转向盘11的转动操作而快速地转弯。在以此方式设定时间常数τ之后，电子控制单元36进行到步骤S18。
在步骤S18，电子控制单元36根据以下表达式2计算期望反作用转矩Tz，该期望反作用转矩Tz是根据在步骤S14或者S15中确定的经校正的熟悉程度系数Nk_1的值抵抗驾驶员对转向盘11的操作而提供的。
Tz＝Ks·Ts+Kf·Tf+Kr·Tr   (表达式2)
在表达式2中，Ts表示根据在步骤S11从转向操作角传感器31接收的检测到的转向操作角θ的值而变化的弹性项转矩，Tf表示根据检测转向操作角θ的时间微分值dθ/dt(以下，该微分值称为转向操作角速度dθ/dt)的值而变化的摩擦项转矩，并且Tr表示根据转向操作角速度dθ/dt的值而变化的粘性项转矩。
现在将简要描述弹性项转矩Ts、摩擦项转矩Tf和粘性项转矩Tr。弹性项转矩Ts与检测到的转向操作角θ成比例，并且电子控制单元36使用具有如图7所示的特性的转换表来计算与检测到的转向操作角θ对应的弹性项转矩Ts。摩擦项转矩Tf取决于转向操作角速度dθ/dt的值，并具有迟滞特性，并且电子控制单元36使用具有如图8所示特性的转换表来计算与转向操作角速度dθ/dt对应的摩擦项转矩Tf。粘性项转矩Tr与转向操作角速度dθ/dt成比例，并且电子控制单元36使用具有如图9所示的特性的转换表来计算与转向操作角速度dθ/dt对应的粘性相转矩Tr。
表达式2中的系数Ks、Kf和Kr是根据在步骤S14或S15中确定的经校正的熟悉程度系数Nk_1而变化的校正系数。更具体地，校正系数Ks是用于校正弹性项转矩Ts的校正系数，并且如图10所示具有这样的特性：校正系数Ks随着经校正的熟悉程度系数Nk_1减小而增大直到大值Ks0，并随着经校正的熟悉程度系数Nk_1增大而减小。校正系数Kf是用于校正摩擦项转矩Tf的校正系数，并如图11所示，具有这样的特性：校正系数Kf随着经校正的熟悉程度系数Nk_1减小而增大直到大值Kf0，并随着经校正的熟悉程度系数Nk_1增大而减小。校正系数Kr是用于校正粘性项转矩Tr的校正系数，并如图12所示，具有这样的特性：校正系数Kr随着经校正的熟悉程度系数Nk_1减小而增大直到大值Kr0，并随着经校正的熟悉程度系数Nk_1增大而减小。
电子控制单元36然后计算与在步骤S14或S15确定的经校正的熟悉程度系数Nk_1对应的期望反作用转矩Tz。具体地，当经校正的熟悉程度系数Nk_1较小时，电子控制单元36将校正系数Ks、Kf和Kr设定为较大值以增大根据表达式2计算的期望反作用转矩Tz。因而，可以阻止转向盘11被不熟悉电动转向系统的转向特性的驾驶员操作了较大的量。另一方面，当经校正的熟悉程度系数Nk_1较大时，电子控制单元36将校正系数Ks、Kf和Kr设定为较小值以减小根据表达式2计算的期望反作用转矩Tz。因而，熟悉电动转向系统的特性的驾驶员能灵敏地转动转向盘11。在计算与经校正的熟悉程度系数Nk_1对应的期望反作用转矩Tz之后，电子控制单元36进行到步骤S19。
在S19，电子控制单元36基于在步骤S16中计算得到的期望实际转向角δd、在步骤S17中设定的时间常数τ和在步骤S18中计算得到的期望反作用转矩Tz，来控制反作用力致动器13和实际转向致动器21的操作。首先，以下将具体描述反作用力控制。
电子控制单元36从设置在驱动电路37中的电流检测器37a接收流经反作用力致动器13中的电动机的驱动电流的值，并以反馈方式控制驱动电路37，使得与期望反作用转矩Tz对应的驱动电流流经电动机。反作用力致动器13中的电动机的驱动的控制使电动机将与期望反作用转矩Tz对应的反作用力经由转向操作输入轴12向转向盘11施加。
接着，将具体描述实际转向控制。电子控制单元36接收由实际转向角传感器32检测到的实际转向角δ，并执行实际转向致动器21中的电动机的旋转的反馈控制，使得实际转向输出轴22旋转到在步骤S16中计算得到的期望实际转向角δd。此时，电子控制单元36从设置在驱动电路38中的电流检测器38a接收流经实际转向致动器21中的电动机的驱动电流的值，并以反馈方式控制驱动电路38，使得与实际转向力对应的驱动电流适当地流经电动机。
电子控制单元36控制驱动电路38，使得实际转向致动器21中的电动机基于设置在驱动电路38中的软滤波器或可变时间常数滤波器的时间常数τ(其时间常数τ已经在步骤S17中设定)来产生驱动力。因而，与实际转向输出轴22一体的小齿轮23旋转，并且小齿轮23的旋转因而使齿条24沿着纵向发生位移。然后，齿条24在纵向上的位移使左、右前轮FW1和FW2根据期望实际转向角δd进行转向。
以此方式，由电子控制单元36对反作用力致动器13和实际转向致动器21的操作的控制使得反作用力致动器13可以根据经校正的熟悉程度系数Nk_1(熟悉程度系数Nk_0)提供抵抗驾驶员对转向盘11的转动操作的适当反作用力。此外，实际转向致动器21可以使左、右前轮FW1和FW2根据熟悉程度系数Nk_0适当地转向。因而，当所配备的转向系统使用使用电动转向系统(即所配备的转向系统中转向操作输入轴12和实际转向输出轴22能相对于彼此旋转)的车辆被驱动时，可以根据驾驶员对转向特性的熟悉程度来提供最优化的实际转向特性和反作用力特性，使得驾驶员能非常容易地驾驶车辆，而不会伴随着车辆的变化而感受到不舒适的感觉。
在步骤S19控制反作用力致动器13和实际转向致动器21的操作之后，电子控制单元36进行到步骤S20。在步骤S20，电子控制单元36暂时结束转向特性改变程序的执行。在预定的较短时间段已经经过之后，电子控制单元36再次在步骤S10开始执行转向特性改变程序以使反作用力致动器13和实际转向致动器21根据熟悉程度系数Nk_0(经校正的熟悉程度系数Nk_1)进行操作。
如从以上描述理解到，根据第一实施例，当电动转向的转向系统操作时，能基于转向盘11的修正转动操作次数、横向加速度G和横摆率γ的变化量等确定表示驾驶员对转向特性的熟悉程度的熟悉程度系数Nk_0，其中转向盘11的修正转动操作次数、横向加速度G和横摆率γ的变化量等是根据在操作转向盘11方面的经验的差异(具体地，诸如驾驶员驾驶配备有转向系统的车辆的里程和驾驶时间之类的驾驶经验方面的差异)而变化的物理量。在驾驶员不熟悉转向特性的情况下，可以向施加大的反作用转矩Tz以阻止转向盘11被操作了较大量的反作用力特性进行切换，并且还可以向使左、右前轮FW1和FW2缓和转向的实际转向特性进行切换。此外，可以基于改变后的转向特性来控制反作用力致动器12和实际转向致动器21的操作。因而，可以根据驾驶员对转向特性的熟悉程度来设定适当的转向特性，这使驾驶员能容易地驾驶车辆。
第二实施例
接着，将描述第二实施例，其中考虑到对转向特性的熟悉程度取决于驾驶车辆的驾驶员而变化，最优化地改变实际转向特性和反作用力特性(即，电动转向系统的转向特性)。在以上所述的第一实施例中，推定并确定表示驾驶员对电动转向系统的转向特性的一般熟悉程度的熟悉程度系数Nk_0，并基于熟悉程度系数Nk_0来改变实际转向特性和反作用力特性。然而，因为驾驶车辆的情况取决于驾驶员而变化，所以有这样的可能性：即使当熟悉程度系数Nk_0的值在驾驶员暂时熟悉转向特性时变大时，如果下次驾驶车辆之前的间隔较长，则熟悉程度系数Nk_0会再次变小，即，驾驶员变得不熟悉转向特性。由于此原因，在第二实施例中，根据各个驾驶员的状况确定熟悉程度系数Nk_0。在第二实施例的描述中，与第一实施例相同的部分用相同的标记表示，并将省略其详细描述。
在第二实施例中，电子控制单元36执行图13所示的转向特性改变程序。在第二实施例的转向特性改变程序中，将步骤S30、S32、S33和S34添加到在第一实施例中描述的转向特性改变程序中，并将步骤S12改变为步骤S31。具体而言，当点火开关(未示出)打开时，电子控制单元36每隔预定的短时间重复地从步骤S10开始执行根据第二实施例的转向特性改变程序。在步骤S30，电子控制单元36识别正在驾驶车辆的驾驶员。
具体而言，为了识别车内驾驶员，电子控制单元36经由接收器(未示出)接收可用于识别驾驶员的信息，诸如从驾驶员携带的蜂窝电话发送的识别无线电信号、从驾驶员携带的智能钥匙发送的识别无线电信号或者从分配给驾驶员的点火开关钥匙发送的识别无线电信号。为了判定在打开点火开关时驾驶员是否已经发生改变，电子控制单元36接收由车速传感器33检测到的车速V、表示经由安装在车辆的悬架装置(未示出)上的车高传感器检测到的车高的车高信息、从安装在车座(未示出)中的乘坐检测传感器输出的乘坐信息、从安装在车门(未示出)中的打开/关闭检测传感器输出的打开/关闭信息等。
当判定驾驶员已经改变时，电子控制单元36于是将由接收到的识别无线电信号所表示的驾驶员识别信息与例如已经预先记录在EEPROM中的驾驶员注册信息进行比较。基于此比较，电子控制单元36识别正在驾驶车辆的驾驶员。无需多言，本发明可以这样实施，在点火开关被关闭时，仅仅当基于检测到的车速V、车高信息、乘坐信息或者打开/关闭信息判定驾驶员已经改变时，电子控制单元36通过执行步骤S30识别驾驶员。在识别驾驶员之后，如在第一实施例的情况那样，通过执行步骤S11，电子控制单元36接收从每个传感器供应的检测值，然后进行到步骤S31。
在步骤S31，电子控制单元36执行用于确定在步骤S30中识别的驾驶员的熟悉程度系数Nk_0的熟悉程度系数确定例程。以下具体地描述熟悉程度系数确定例程。
如图14所示，在步骤S50开始执行熟悉程度系数确定例程，并在步骤S51，电子控制单元36判定当前对熟悉程度系数确定例程的执行是否是点火开关被打开之后的首次执行。具体地，当对熟悉程度系数确定例程的执行是首次执行时，电子控制单元36作出肯定的判定(“是”)，然后进行到步骤S52。另一方面，当当前对熟悉程度系数确定例程的执行是第二次或其后的执行，电子控制单元36作出否定的判定(“否”)，然后进行到后述的步骤S55。
在步骤S52，电子控制单元36读取与转向特性改变程序的步骤S30中识别的驾驶员相关联的、例如在前次关闭点火开关时存储在EEPROM中的预定位置处的熟悉程度系数Nk_0的存储值(以下该存储值称为熟悉程度系数存储值Nk_Igoff)。当存储熟悉程度系数存储值Nk_Igoff时，电子控制单元36还存储表示存储时间的时间信息。后文将详细地描述将熟悉程度系数存储值Nk_Igoff存储到EEPROM的处理。在以此方式读取熟悉程度系数存储值Nk_Igoff之后，电子控制单元36进行到步骤S53。
在步骤S53，电子控制单元36计算由在步骤S30识别的驾驶员在前次关闭点火开关时和此次打开点火开关时之间所经历的时间(以下将该经历的时间称为关状态时间T_Igoff)。具体地，电子控制单元36比较点火开关关闭时间点和打开点火开关的点火开关打开时间点，其中点火开关关闭时间点由在步骤S52读取的熟悉程度系数存储值Nk_Igoff一起存储的时间信息来表示。此后，电子控制单元36基于点火开关关闭时间和点火开关打开时间点之间的差来计算作为前次关闭点火开关时与此次打开点火开关时之间的时间段的关状态时间T_Igoff。在以此方式计算关状态时间T_Igoff之后，电子控制单元36进行到步骤S54。
在步骤S54，电子控制单元36根据以下表达式3来计算此次打开点火开关时的熟悉程度系数的初始值(以下，该初始值称为熟悉程度初始值系数Nk_Igon)。
Nk_Igon＝Nk_Igoff·K_time   (表达式3)
在表达式3中，系数K_time是根据关状态时间T_Igoff变化的时间系数。例如，如图15所示，系数K_time具有系数K_time随着关状态时间T_Igoff增大而从“1”非线性地减小的特性。在计算熟悉程度初始值系数Nk_Igon之后，电子控制单元36进行到步骤S55。例如，驾驶员自己可以通过操作设置在驾驶员车座附近的调节开关来设定熟悉系数初始值系数Nk_Igon的值。
在步骤S55，电子控制单元36计算自打开点火开关以后车辆已经行驶的行驶距离Dis_Igon。具体地，电子控制单元36通过将在转向特性改变程度的步骤S11中从车速传感器33接收的检测到的车速V针对行驶时间进行积分来计算行驶距离Dis_Igon。当对行驶距离Dis_Igon进行计算时，例如使用由安装在车辆中的短距离里程表所表示的值执行该计算。在计算行驶距离Dis_Igon之后，电子控制单元36进行到步骤S56。
在步骤S56，电子控制单元36计算自打开点火开关起已经由驾驶员转动对转向盘11进行转动的转动操作量N_Igon。具体地，电子控制单元36比较在转向特性改变程序的步骤S11中从转向操作角传感器31接收的检测到的转向角θ的绝对值和预先设定的预定值，来判定是否已经执行了转向盘11的转动操作。关于转向盘11的转动操作的状态，电子控制单元36对检测到的转向操作角θ从等于或小于预定值的值改变为大于预定值的值的次数进行计数，并使用该计数值作为转动操作次数N_Igon。在以此方式计算转动操作次数N_Igon之后，电子控制单元36进行到步骤S57。
在步骤S57，电子控制单元36计算已识别的驾驶员的熟悉程度系数Nk_0。具体地，电子控制单元36根据以下表达式4、使用在步骤S54中计算得到的熟悉程度初始值系数Nk_Igon、在步骤S55中计算得到的行驶距离Dis_Igon和在步骤S56中计算得到的转动操作次数N_Igon，来计算熟悉程度系数Nk_0。
Nk_0＝Nk_Igon+K_dis·Dis_Igon+K_N·N_Igon   (表达式4)
在表达式4中，K_dis和K_N是预设的较小的正常数。
因而，熟悉程度初始值系数Nk_Igon越大，根据表达式4计算的熟悉程度系数Nk_0的计算结果越接近“1”。具体地，如表达式3所示，基于以关状态时间T_Igoff越大、则时间系数K_time具有的值越小的方式设定的时间系数K_time，来计算熟悉程度初始值系数Nk_Igon。换言之，在前次车辆驾驶结束和当前车辆驾驶开始之间的时间段越短，则熟悉程度初始值系数Nk_Igon的计算结果在一定程度上越大；另一方面，此时间段越长，熟悉程度初始值系数Nk_Igon的计算结果就越小。因而，即使在驾驶员由于直到前次驾驶之前已经积累的驾驶经验而熟悉电动转向系统的转向特性的情况下，当关状态时间T_Igoff较长时，使熟悉程度系数Nk_0暂时更接近“0”，使得可以减小感受到对转向特性的不舒适感的机会。
行驶距离Dis_Igon越长，根据以上表达式4计算的熟悉程度系数Nk_0的计算结果就越接近“1”。具体地，在当前车辆驾驶中行驶距离Dis_Igon越长，因为驾驶员对电动转向系统的转向特性变得熟悉，所以熟悉程度系数Nk_0的计算结果越接近“1”。此外，转向盘11的转动操作次数N_Igon越大，则根据以上表达式4计算的熟悉程度系数Nk_0的计算结果越接近“1”。具体地，转向盘11的转动操作次数N_Igon越大，则因为驾驶员对电动转向系统的转向特性变得熟悉，所以熟悉程度系数Nk_0的计算结果越接近“1”。
因而，当根据关状态时间T_Igoff计算熟悉程度初始值系数Nk_Igon，并且考虑行驶距离Dis_Igon和转动操作次数N_Igon计算熟悉程度系数Nk_0时，行驶距离Dis_Igon越长并且转动操作次数N_Igon越大(即，点火开关在开状态下的时间段越长)，如图16所示熟悉程度系数Nk_0越接近“1”。因而，随着驾驶员驾驶车辆并且执行转向盘11的转向操作，驾驶员对电动转向系统的转向特性变得熟悉。在计算熟悉程度系数Nk_0之后，电子控制单元36在步骤S58暂时退出对熟悉程度系数确定例程的执行。
返回到根据第二实施例的转向特性改变程序的描述，如以上所述的第一实施例的情况那样，电子控制单元36使用所计算的熟悉程度系数Nk_0执行转向特性改变程序的步骤S13至S19的处理。因而，可以如在以上所述第一实施例的情况那样根据驾驶员对电动转向系统的转向特性的熟悉程度来改变实际转向特性和反作用力特性。在执行步骤S19的处理之后，电子控制单元36进行到步骤S32。
在步骤S32，电子控制单元36判定点火开关是否已经被驾驶员关闭。具体地，当点火开关维持在开状态下时，电子控制单元36作出否定的判定(“否”)，进行到步骤S20，并暂时结束转向特性改变程序的执行。在已经经过预定的较短时间段之后，电子控制单元再次在步骤S10开始执行相同的程序。
另一方面，当点火开关被驾驶员关闭时，电子控制单元36作出肯定的判定(“是”)，并进行到步骤S33。在步骤S33，电子控制单元36执行预定的停止程序(未示出)、将当点火开关被关闭时的熟悉程度系数Nk_0作为熟悉程度系数存储值Nk_Igoff存储在EEPROM中的预定位置处，并还存储表示点火开关被关闭时的时间的时间信息。在此情况下，电子控制单元36存储驾驶员注册信息(其用来识别在步骤S30识别的驾驶员)和熟悉程度系数存储值Nk_Igoff以及时间信息，且将这些信息件彼此相关联。电子控制单元36然后进行到步骤S34，并完全退出对转向特性改变程序的执行。
如从以上描述理解到，根据第二实施例，可以针对驾驶车辆的每个驾驶员设定适当的熟悉程度系数Nk_0。因而，可以基于驾驶员的熟悉程度系数Nk_0将转向特性改变到最优化特性，使得驾驶员能更容易地驾驶车辆。此外，可以考虑相同驾驶员在多次车辆驾驶之间的间隔，来校正熟悉程度系数Nk_0。关于对熟悉程度系数Nk_0的校正，可以校正熟悉程度系数Nk_0，使得相同驾驶员在多次车辆驾驶之间的间隔越长，熟悉程度系数Nk_0越接近“0”，以表示驾驶员不熟悉转向特性。因而，尽管有这样的可能性：即使在驾驶员曾经熟悉转向特性的情况下，例如如果驾驶员已经未驾驶车辆达较长的时间段，则驾驶员仍会感受到对转向特性的不舒适感觉；但是可以通过基于驾驶员已经未驾驶车辆所达的时间段来校正熟悉程度系数Nk_0，来向根据驾驶员当前转向特性的熟悉程度的转向特性进行切换。因而，即使在此情况下，驾驶员仍能容易地驾驶车辆。其它有益的效果类似于以上所述的第一实施例。
第三实施例
接着，将描述本发明的第三实施例。同样在第三实施例中，如在第二实施例的情况那样，考虑驾驶车辆的驾驶员对转向特性的熟悉程度，来适当地改变电动转向系统的实际转向特性和反作用力特性。应该注意，在第三实施例中使用的熟悉程度系数确定例程与在以上第二实施例中描述的熟悉程度系数确定例程不同。以下将详细描述在第三实施例中使用的熟悉程度系数确定例程。对于其它元件，因为这些元件类似于第二实施例，所以用相同的标记来表示这些元件，并省略其详细说明。
同样在第三实施例中，电子控制单元36如在以上所述第二实施例的情况中的那样执行图13所示的实际转向控制程序。具体地，当打开点火开关(未示出)时，电子控制单元36每隔预定的较短时间重复地从步骤S10起执行转向特性改变程序。在步骤S30，如在以上所述的第二实施例的情况中那样，电子控制单元36识别正在驾驶车辆的驾驶员。此后，电子控制单元36在步骤S11从每个传感器接收检测值，然后在步骤S31执行熟悉程度系数确定例程。
根据第三实施例的熟悉程度系数确定例程基于随着驾驶员对转向盘11的转动操作的状态而变化的车辆的转弯状态，来确定熟悉程度系数Nk_0。以下将具体描述根据第三实施例的熟悉程度系数确定例程。
如在图17中所示，在步骤S70开始执行熟悉程度系数确定例程，并在步骤S71，电子控制单元36判定当前对熟悉程度系数确定例程的执行是否为打开点火开关之后的首次执行。具体地，当对熟悉程度系数确定例程的执行是首次执行时，电子控制单元36作出肯定的判定(“是”)，并进行到步骤S72。另一方面，在当前对熟悉程度系数确定例程的执行是第二次或者其后的执行时，电子控制单元36作出否定的判定(“否”)，并进行到步骤S75。
在步骤S72，电子控制单元36读取与转向特性改变程序的步骤S30中识别的驾驶员相关联的、在前次关闭点火开关时存储在EEPROM中的预定位置处的熟悉程度系数存储值Nk_Igoff。在以此方式读取熟悉程度系数存储值Nk_Igoff之后，电子控制单元36进行到步骤S73。
在步骤S73，电子控制单元36计算前次点火开关被关闭时和此次点火开关被打开时之间的关状态时间T_Igoff。对关状态时间T_Igoff的计算类似于在以上所述的第二实施例中使用的熟悉程度系数确定例程的步骤S53，并且省略其详细描述。在计算得到关状态时间T_Igoff之后，电子控制单元进行到步骤S74。
在步骤S74，如在以上所述的第二实施例中使用的熟悉程度系数确定例程的步骤S54的情况那样，电子控制单元36根据以上表达式3来计算熟悉程度初始值系数Nk_Igon。无需多言，同样在此情况下，驾驶员自己能通过操作调节开关来适当地设定熟悉程度初始值系数Nk_Igon的值。在计算得到熟悉程度初始值系数Nk_Igon之后，电子控制单元36进行到步骤S75。
在步骤S75，电子控制单元36计算在步骤S11从横摆率传感器35接收的检测到的横摆率的时间微分值dγ/dt(以下，该时间微分值称为横摆率微分值dγ/dt)。在计算得到横摆率微分值dγ/dt之后，电子控制单元36进行到步骤S76.
在步骤S76以及后述的步骤S78，电子控制单元36判定由步骤S11中接收的检测到的横摆率γ的绝对值和在步骤S71中计算的横摆率微分值dγ/dt的绝对值所确定的点处于图18所示的区域判定对照图中的哪个区域。现在将描述该区域判定对照图。
区域判定对照图包括三个区域：即，图18所示的区域A、区域B和区域C。区域A是其中横摆率微分值dγ/dt的绝对值的改变量相对于检测到的横摆率γ的绝对值的改变量较大、且其中车辆响应于驾驶员对转向盘11的转动操作而急冲转弯的区域。区域C是其中横摆率微分值dγ/dt的绝对值的改变量相对于检测到的横摆率γ的绝对值的改变量较小、且其中车辆响应于驾驶员对转向盘11的转动操作平顺转弯的区域。区域B是其中横摆率微分值dγ/dt的绝对值的改变量相对于检测到的横摆率γ的绝对值的改变量几乎在区域A的改变量和区域C的改变量之间的中间的区域。例如，区域判定对照图预先存储在EEPROM的预定位置处。
然后，在步骤S76，电子控制单元36判定由检测到的横摆率γ的绝对值和横摆率微分值dγ/dt的绝对值所确定的点是否处于区域判定对照图中的A区域，换言之，车辆是否响应于驾驶员对转向盘11的转动操作而急冲转弯。当使用图18所示的区域判定对照图来判定由检测到的横摆率γ的绝对值和横摆率微分值dγ/dt的绝对值所确定的点处于A区域时，电子控制单元36作出肯定的判定(“是”)，并进行到步骤S77。
在步骤S77，电子控制单元36从熟悉计数值N_count减去“1”，熟悉计数值N_count取决于由检测到的横摆率γ的绝对值和横摆率微分值dγ/dt的绝对值所确定的点所处的区域而变化，并被加到在步骤S74中计算得到的熟悉程度初始值系数Nk_Igon。当由检测到的横摆率γ的绝对值和横摆率微分值dγ/dt的绝对值所确定的点处于区域A时，车辆响应于由驾驶员对转向盘11的转动操作而急冲转弯。当驾驶员对电动转向系统的转向特性不熟悉时，发生车辆急冲转动的状态的可能性较高。
因而，电子控制单元36从熟悉计数值N_count减去“1”以减小后述计算的熟悉程度系数Nk_0的值。熟悉计数N_count是当打开点火开关时初始化的计数值，并且其最小值是“0”。在从熟悉计数值N_count减去“1”之后，电子控制单元36进行到步骤S80。
另一方面，当由检测到的横摆率γ的绝对值和横摆率微分值dγ/dt的绝对值所确定的点不处于区域判定对照图中的区域A中时，电子控制单元36作出否定的判定(“否”)，并进行到步骤S78。在步骤S78，电子控制单元36判定由检测到的横摆率γ的绝对值和横摆率微分值dγ/dt的绝对值所确定的点是否处于区域C，换言之，是否实现车辆平滑转弯的状态。具体地，当使用图18所示的区域判定对照图判定由检测到的横摆率γ的绝对值和横摆率微分值dγ/dt的绝对值所确定的点处于区域C时，电子控制单元36作出肯定的判定(“是”)，并进行到步骤S79。
在步骤S79，电子控制单元36将“1”加到熟悉计数值N_count。当由检测到的横摆率γ的绝对值和横摆率微分值dγ/dt的绝对值所确定的点处于区域C时，车辆响应于驾驶员对转向盘11的转动操作而平顺地转弯。当驾驶员对电动转向系统的转向特性熟悉时发生车辆平顺转弯的状态。因而，电子控制单元36将“1”加到熟悉计数值N_count以增大后述计算的熟悉程度系数Nk_0的值。在将“1”加到熟悉计数值N_count之后，电子控制单元36进行到步骤S80。
另一方面，当由检测到的横摆率γ的绝对值和横摆率微分值dγ/dt的绝对值所确定的点不处于区域C时，换言之，当由所检测的横摆率γ的绝对值和横摆率微分值dγ/dt的绝对值所确定的点处于区域判定对照图中的区域B时，电子控制单元36作出否定的判定(“否”)，并进行到步骤S80。当由所检测的横摆率γ的绝对值和横摆率微分值dγ/dt的绝对值所确定的点处于区域判定对照图中的区域B中时，驾驶员对电动转向系统的转向特性并非不熟悉，但同时对转向特性并不充分熟悉。因而，电子控制单元36不执行熟悉计数值N_count的加或减，并且电子控制单元36进行到步骤S80。
关于步骤76和78的区域判定处理，当由检测到的横摆率γ的绝对值和横摆率微分值dγ/dt的绝对值较小时，换言之，当车辆大致直线向前行驶时，电子控制单元36不执行区域判定处理。不执行区域判定处理的原因是因为当车辆大致直线向前行驶时，驾驶员没有主动地转动转向盘11，因而，不需要判定驾驶员对电动转向系统的转向特性是否熟悉。
在步骤S80，电子控制单元36计算已识别的驾驶员的熟悉程度系数Nk_0。具体地，电子控制单元36根据以下表达式5、使用在步骤S74中计算得到的熟悉程度初始值系数Nk_Igon和在步骤S77中减小或者在步骤S79中增大的熟悉计数值N_count来计算熟悉程度系数Nk_0。
Nk_0＝Nk_Igon+K_count·N_count   (表达式5)
应该注意，表达式5中的K_count是预设的较小正常数。
因而，熟悉程度初始值系数Nk_Igon越大，根据表达式5计算得到的熟悉程度系数Nk_0的计算结果越接近“1”。具体地，如表达式3所示，基于以关状态时间T_Igoff越大、时间系数K_time具有的值越小的方式设定的时间系数K_time，来计算熟悉程度初始值系数Nk_Igon。换言之，在前次车辆驾驶结束与当前车辆驾驶开始之间的时间段越短，则熟悉程度初始值系数Nk_Igon的计算结果在一定程度上越大；另一方面，此时间段越长，则熟悉程度初始值系数Nk_Igon的计算结果就越小。因而，即使在驾驶员由于直到前次驾驶之前已经积累的驾驶经验而熟悉电动转向系统的转向特性的情况下，当关状态时间T_Igoff较长时，使熟悉程度系数Nk_0暂时更接近“0”，使得可以减小感受到对转向特性的不舒适感的机会。
熟悉计数N_count越大，根据以上表达式5计算的熟悉程度系数Nk_0的计算结果越接近于“1”。具体地，在当前车辆驾驶中车辆转弯越平顺，因为驾驶员熟悉电动转向系统的转向特性，所以熟悉程度系数Nk_0的计算结果越接近于“1”。
因而，当根据关状态时间T_Igoff计算熟悉程度初始值系数Nk_Igon，并考虑熟悉计数值N_count来计算熟悉程度系数Nk_0时，使熟悉程度系数Nk_0反映车辆实际被驾驶员转动的方式而变化。在计算得到熟悉程度系数Nk_0之后，电子控制单元36在步骤S81暂时退出对熟悉程度系数确定例程的执行。
当电子控制单元36暂时结束对熟悉程度系数确定例程的执行时，如第一和第二实施例的情况那样，电子控制单元36执行转向特性改变程序。因而，省略其描述。
如从以上描述理解到，根据第三实施例，可以基于检测到的横摆率γ的绝对值和横摆率微分值dγ/dt的绝对值来确定熟悉程度系数Nk_0。因而，可以更精确地确定表示驾驶员对转向特性的熟悉程度的熟悉程度系数Nk_0，结果，可以为驾驶员设置适合的转向特性。因而，驾驶员能更容易地驾驶车辆。其它有益的效果类似于以上所述的第一实施例。
在此实施例中，本发明实施成在以上所述的熟悉程度系数确定例程的步骤S76和S78中判定由检测到的横摆率γ的绝对值和横摆率微分值dγ/dt的绝对值所确定的点处于区域判定对照图中的哪个区域。可选地，本发明可以实施成判定由横向加速度传感器34检测到的检测横向加速度G的绝对值和检测横向加速度时间微分值dG/dt(以下，该微分值称为横向急冲dG/dt)的绝对值所确定的点处于图18所示的区域判定对照图中的哪个区域。
同样在此情况下，当由检测到的横向加速度G的绝对值和横向急冲dG/dt的绝对值所确定的点处于区域A时，可以确定车辆响应于驾驶员对转向盘11的转动操作而急冲转弯。另一方面，当由检测到的横向加速度G的绝对值和横向急冲dG/dt的绝对值所确定的点处于区域C时，可以确定车辆响应于驾驶员对转向盘11的转动操作而平顺地转弯。
代替或者附加于判定由检测到的横摆率γ的绝对值和横摆率微分值dγ/dt的绝对值所确定的点处于区域判定对照图中的哪个区域，本发明可以实施成判定由转向操作角传感器31检测到的检测转向角θ的绝对值和转向角微分值dθ/dt的绝对值所确定的点处于图18所示的区域判定对照图中的哪个区域。
同样在此情况下，当由检测到的转向操作角θ的绝对值和转向操作角速度dθ/dt的绝对值所确定的点处于区域A时，可以判定车辆响应于驾驶员对转向盘11的转动操作而急冲转弯。另一方面，当由检测到的转向操作角θ的绝对值和转向操作角速度dθ/dt的绝对值所确定的点处于区域C时，可以判定车辆响应于驾驶员对转向盘11的转动操作而平顺地转弯。
此外，代替或者附加于判定由检测到的横摆率γ的绝对值和横摆率微分值dγ/dt的绝对值所确定的点处于区域判定对照图中的哪个区域，本发明可以实施成判定由基于检测到的转向操作角θ计算得到的期望横向加速度Gd的绝对值和转向操作角速度dθ/dt的绝对值所确定的点、或者由基于检测到的转向操作角θ计算得到的期望横摆率γd的绝对值和转向操作角速度dθ/dt的绝对值所确定的点处于图18所示的区域判定对照图中的哪个区域。
同样在此情况下，当由转向操作角速度dθ/dt的绝对值、与期望横向加速度Gd和期望横摆率γd的绝对值中的一个绝对值确定的点处于区域A中时，可以判定车辆响应于驾驶员对转向盘11的转动操作而急冲转弯。另一方面，当由转向操作角速度dθ/dt的绝对值、与期望横向加速度Gd和期望的横摆率γd的绝对值中的一个绝对值确定的点处于区域C中时，可以判定车辆响应于驾驶员对转向盘11的转动操作而平顺地转弯。
优选地，当转向盘11的转向状态处于转动操作状态时执行以上所述的区域判定。其原因如下。如在第一实施例中所描述的那样，在电动转向系统中，即使熟悉其转向特性的驾驶员也可能在正在执行返回操作时对左、右前轮FW1和FW2的快速实际转向动作感受到不舒适的感觉，结果，转向盘11的转动操作会变得不稳定。另一方面，当正在执行转动操作时，左、右前轮FW1和FW2的实际转向量响应于转向盘11的转动操作而相对缓和地增大，因而驾驶员能稳定地执行转向盘11的转动操作。由于此原因，当正在执行转向盘11的转动操作时，电子控制单元36执行以上所述的区域判定。
第三实施例的修改方案
关于以上所述的第三实施例的熟悉程度系数确定例程，本发明实施成判定由检测到的横摆率γ的绝对值和将检测到的横摆率γ针对时间进行微分而得到的横摆率微分值dγ/dt的绝对值所确定的点处于区域判定对照图中的区域A、B和C中哪个区域。然而，一般地，如图19中的示意性时序图所示，在横摆率γ的随时间的变化和横摆率微分值dγ/dt的随时间的变化之间发生时间延迟(相移)。由于此原因，在此第三实施例的修改方案中，电子控制单元36考虑到该时间延迟(相移)来执行能更精确地执行区域判定的熟悉程度系数确定例程。以下将详细地描述根据此修改方案的熟悉程度系数确定例程。然而，用相同的标记来表示与以上第三实施例的熟悉程度系数确定例程相同的步骤，并将省略其详细描述。
在根据第三实施例的修改的熟悉程度系数确定例程中，如图20所示改变根据以上所述第三实施例的熟悉程度确定例程的步骤S75至S80。具体地，如以上所述第三实施例的熟悉程度系数确定例程的情况那样，电子控制单元36在步骤S70开始执行熟悉程度系数确定例程。在步骤S71，电子控制单元36判定当前对熟悉程度系数确定例程的执行是否是打开点火开关之后的首次执行。当对熟悉程度系数确定例程的执行是首次执行时，电子控制单元36作出肯定的判定(“是”)，并如第三实施例的熟悉程度系数确定例程的情况那样执行步骤S72至S74的处理。以此方式，电子控制单元36计算熟悉程度初始值系数Nk_Igon，并进行到步骤S90。另一方面，在当前对熟悉程度系数确定例程的执行是第二次或其后的执行时，电子控制单元36作出否定的判定(“否”)，并进行到步骤S90。
在步骤S90，电子控制单元36基于在转向特性改变程序的步骤S11从横摆率传感器35接收的检测到的横摆率γ来计算横摆率微分值dγ/dt。在计算得到横摆率微分值dγ/dt之后，电子控制单元36进行到步骤S91。
在步骤S91，电子控制单元36判定在步骤S90计算得到的横摆率微分值dγ/dt的绝对值是否大于预设的预定基准横摆率γo。当横摆率微分值dγ/dt的绝对值大于基准横摆率γo时，电子控制单元36作出肯定的判定(“是”)，并进行到步骤S92。基于当车辆实际开始转弯时检测到的实际横摆率γ的值来预设基准横摆率γo。
在步骤S92，电子控制单元36根据由以下表达式6所示的关系计算横摆率微分值dγ/dt的峰值(dγ/dt)_max。
(dγ/dt)_max＝MAX((dγ/dt)_new，(dγ/dt)_old)   (表达式6)
在表达式6中，(dγ/dt)_new表示在熟悉程度系数确定例程的当前执行期间在步骤S90计算得到的横摆率微分值dγ/dt，并且(dγ/dt)_old表达在熟悉程度系数确定例程的前次执行期间在步骤S90计算得到的横摆率微分值dγ/dt。在计算得到横摆率微分值的峰值(dγ/dt)_max之后，电子控制单元36暂时退出熟悉程度系数确定例程的执行。
另一方面，当在步骤S91判定横摆率微分值dγ/dt的绝对值等于或者小于基准横摆率γo时，电子控制单元36作出否定的判定(“否”)，并进行到步骤S93。在步骤S93，电子控制单元36判定在熟悉程度系数确定例程的前次执行期间在步骤S91的横摆率微分值dγ/dt是否大于基准横摆率γo，换言之，(dγ/dt)_old是否大于基准横摆率γo。以下将具体地描述此判定。
如上所述，在检测到的横摆率γ的随时间的变化与横摆率微分值dγ/dt的随时间的变化之间(更具体地，在检测到的横摆率的峰值γ_max发生的时间与横摆率微分值的峰值(dγ/dt)_max发生的时间之间)发生时间延迟(相移)。更具体地，如图19中的虚线所示，大于基准横摆率γo的横摆率微分值dγ/dt在检测到的横摆率的峰值γ_max发生时之前达到峰值，然后向下转弯以减小到基准横摆率γo以下。同时，如图19中实线所示，检测到的横摆率γ在横摆率微分值dγ/dt的值向下转弯之后达到峰值γ_max。可以设想到以下情况：如图19所示，当横摆率微分值dγ/dt变得等于或者小于基准横摆率γo时发生检测到的横摆率的峰值γ_max。
基于此情况，在基于步骤S91中的判定已经判定当前横摆率微分值(dγ/dt)_new等于或者小于基准横摆率γo的状况下，电子控制单元36在步骤S93判定前次横摆率微分值(dγ/dt)_old是否大于基准横摆率γo。具体地，当在步骤S93判定横摆率微分值(dγ/dt)_old的绝对值大于基准横摆率γo时，认为出现已经发生检测到的横摆率的峰值γ_max，因而电子控制单元36作出肯定的判定(是)，并进行到步骤S94。
另一方面，在基于步骤S91中的判定已经判定当前横摆率微分值(dγ/dt)_new的绝对值等于或小于基准横摆率γo的状况下，当横摆率微分值(dγ/dt)_old的绝对值等于或小于基准横摆率γo时，车辆实质上未转弯，并且电子控制单元36作出否定判定(“否”)，并进行到步骤S95。在步骤S95，已经在熟悉程度系数确定例程的前次执行期间或在该前次执行之前、在步骤S92的计算处理中计算得到的横摆率微分值的峰值(dγ/dt)_max由电子控制单元36设定为“0”，并且电子控制单元36在步骤S81暂时退出熟悉程度系数确定例程的执行。
在步骤S94，基于步骤S91中的判定，电子控制单元36确定在当前横摆率微分值(dγ/dt)_new变得等于或小于基准横摆率γo时的时间点的检测到的横摆率的峰值γ_max。在确定检测到的横摆率的峰值γ_max之后，电子控制单元36进行到步骤S96。
然后，在步骤S96，电子控制单元36判定由检测到的横摆率的峰值γ_max(绝对值)和在步骤S92中计算得到的横摆率微分值的峰值(dγ/dt)_max(绝对值)所确定的点是否处于图18所示的区域判定对照图的区域A，换言之，车辆是否响应于驾驶员对转向盘11的转动操作而急冲转弯。当使用图18所示的区域判定对照图来判定由检测到的横摆率的峰值γ_max(绝对值)和横摆率微分值的峰值(dγ/dt)_max(绝对值)所确定的点处于区域A时，电子控制单元36作出肯定的判定(“是”)，并进行到步骤S97。
在步骤S97，如以上所述第三实施例的熟悉程度系数确定例程的步骤S77的情况那样，从熟悉计数值N_count减去“1”。在从熟悉计数值N_count减去“1”之后，电子控制单元36进行到步骤S100。
另一方面，当由检测到的横摆率的峰值γ_max(绝对值)和横摆率微分值的峰值(dγ/dt)_max(绝对值)所确定的点不处于区域判定对照图中的区域A，电子控制单元36作出否定的判定(“否”)，并进行到步骤S98。在步骤S98，电子控制单元36判定由检测到的横摆率的峰值γ_max(绝对值)和横摆率微分值的峰值(dγ/dt)_max(绝对值)所确定的点是否处于区域判定对照图中的区域C，换言之，是否实现车辆平顺转弯的状态。具体地，在使用图18所示的区域判定对照图判定由检测到的横摆率的峰值γ_max(绝对值)和横摆率微分值的峰值(dγ/dt)_max(绝对值)所确定的点处于区域C，电子控制单元36作出肯定的判定(“是”)，并进行到步骤S99。
在步骤S99，如以上所述第三实施例的熟悉程度系数确定例程的步骤S79的情况那样，将“1”加到熟悉计数值N_count。在将“1”加到熟悉计数值N_count之后，电子控制单元36进行到步骤S100。
另一方面，当由检测到的横摆率的峰值γ_max(绝对值)和横摆率微分值的峰值(dγ/dt)_max(绝对值)所确定的点不处于区域判定对照图中的区域C时，换言之，当由检测到的横摆率的峰值γ_max(绝对值)和横摆率微分值的峰值(dγ/dt)_max(绝对值)所确定的点处于区域判定对照图中的区域B时，电子控制单元36作出否定的判定(“否”)，并进行到步骤S100。当由检测到的横摆率的峰值γ_max(绝对值)和横摆率微分值的峰值(dγ/dt)_max(绝对值)所确定的点处于区域判定对照图中的区域B时，驾驶员对电动转向系统的转向特性并非不熟悉，但同时对该转向特性也并不充分地熟悉。因而，电子控制单元36不执行熟悉计数值N_count的加或减，并且电子控制单元36进行到步骤S100。
在步骤S100，电子控制单元36计算已识别的驾驶员的熟悉程度系数Nk_0。具体地，如在以上所述的第三实施例的熟悉程度系数确定例程的步骤S80的情况那样，电子控制单元36根据以上表达式5、使用在步骤S74中计算得到的熟悉程度初始值系数Nk_Igon和在步骤S97减小或在步骤S99增大的熟悉计数值N_count，来计算熟悉程度系数Nk_0。
因而，同样在第三实施例的修改方案的情况下，熟悉程度初始值系数Nk_Igon越大，根据表达式5计算的熟悉程度系数Nk_0的计算结果越接近“1”。具体地，如表达式3所示，基于以关状态时间T_Igoff越大、时间系数K_time具有的值越小的方式设定时间系数K_time，来计算熟悉程度初始值系数Nk_Igon。换言之，在前次车辆驾驶结束与当前车辆驾驶开始之间的时间段越短，熟悉程度初始值系数Nk_Igon的计算结果在一定程度上越大；另一方面，此时间段越长，熟悉程度初始值系数Nk_Igon的计算结果就越小。因而，即使在驾驶员由于直到前次驾驶之前已经积累的驾驶经验而熟悉电动转向系统的转向特性的情况下，当关状态时间T_Igoff较长时，也使熟悉程度系数Nk_0暂时更接近“0”，使得可以减小对转向特性的不舒适感的感觉的机会。
熟悉计数N_count越大，根据以上表达式5计算的熟悉程度系数Nk_0的计算结果越接近于“1”。具体地，在当前的车辆驾驶中车辆转弯越平顺，因为驾驶员熟悉电动转向系统的转向特性，所熟悉程度系数Nk_0的计算结果越接近于“1”。
因而，当根据关状态时间T_Igoff计算熟悉程度初始值系数Nk_Igon，并考虑熟悉计数N_count的值计算熟悉程度系数Nk_0时，使熟悉程度系数Nk_0反映车辆实际被驾驶员转动的方式而变化。在计算得到熟悉程度系数Nk_0之后，电子控制单元36在步骤S81暂时退出对熟悉程度系数确定例程的执行。
当电子控制单元36暂时结束对熟悉程度系数确定例程的执行时，如第一和第二实施例的情况那样，电子控制单元36执行转向特性改变程序。因而，省略其描述。
如从以上描述理解到，根据第三实施例的修改方案，可以基于由检测到的横摆率的峰值γ_max(绝对值)和横摆率微分值的峰值(dγ/dt)_max(绝对值)来确定熟悉程度系数Nk_0。因而，可以在考虑横摆率γ与横摆率微分值dγ/dt之间的时间延迟(相移)的情况下，更精确地确定表示驾驶员对转向特性的熟悉程度的熟悉程度系数Nk_0。结果，可以为驾驶员设定适当的转向特性。因而，驾驶员能更容易地驾驶车辆。其它有益的效果类似于以上所述的第一实施例。
第四实施例
在第一实施例中，根据驾驶员的熟悉程度适当地改变实际转向特性和反作用力特性(即，转向特性)，由此本发明被实施成驾驶员在不会感受到不舒适感的情况下操作电动转向系统。然而，如上所述，电动转向系统被构造成，转向操作输入轴12和实际转向输出轴22能相对于彼此旋转。因而，可以响应于由驾驶员对转向盘11的转动操作而快速地使左、右前轮FW1和FW2转向。例如当驾驶员执行转向盘11的转动操作以避免与障碍物碰撞时(以下，此转动操作称为紧急回避操作)，该转向特性极其有效。
因而，在第四实施例中，本发明被实施成当驾驶员执行转向盘11的紧急回避操作时，以快速的响应使左右前轮FW1和FW2转向。以下将详细描述第四实施例。与第一实施例相同的部分用相同的标记表示，并将省略其详细描述。无需多言，尽管在以下描述中引用第一实施例，但是可以用结合第二实施例、第三实施例以及第三实施例的修改方案的方式来实施第四实施例。
在第四实施例中，电子控制单元36执行图21所示的转向特性改变程序。第四实施例的转向特性改变程序与第一实施例所述的转向特性改变程序的变化在于：将步骤S35添加到在第一实施例中所描述的转向特性改变程序。具体地，当打开点火开关(未示出)时，电子控制单元36每隔预定的较短时间重复地从步骤S10开始执行根据第四实施例的转向特性改变程序。然后，如在第一实施例的情况那样，电子控制单元36在步骤S11从每个传感器接收检测值，并在步骤S12推定并确定驾驶员的熟悉程度系数Nk_0。
电子控制单元36然后在后续的步骤S35执行紧急回避操作管理例程。以下将详细描述紧急回避操作管理例程。
如图22中所示，在步骤S120开始执行紧急回避操作管理例程，并在步骤S121，电子控制单元36判定驾驶员是否正在执行转向盘11的紧急回避操作。具体地，电子控制单元36判定以下条件是否得到满足：在转向特性改变程序的步骤S11中从转向操作角传感器31接收的检测到的转向操作角θ的绝对值大于预设的基准转向操作角θk；通过将检测到的转向操作角θ相对于时间进行微分获得的转向操作角速度dθ/dt的绝对值大于预设的基准转向操作角速度dθk/dt；从车速传感器33接收的检测到的车速V大于预设的基准车速Vk(以下，这些条件总称为紧急回避操作条件)。
具体地，当紧急回避操作条件得到满足时，驾驶员正在执行转向盘11的紧急回避操作，并且电子控制单元36因而作出肯定的判定(“是”)，并进行到步骤S122。在步骤S122，为了在驾驶员对转向盘11的紧急回避操作完成之后恢复与驾驶员熟悉程度相对应的实际转向特性和反作用力特性，在以上所述的转向特性改变程序的步骤S12确定的熟悉程度系数Nk_0由电子控制单元36暂时存储在EEPROM的预定位置处。在以下描述中，暂时存储的熟悉程度系数Nk_0称为暂时存储值Nk_memo。在存储暂时存储值Nk_memo之后，电子控制单元36进行到步骤S123。
在步骤S123，电子控制单元36将驾驶员的熟悉程度系数Nk_0设定为表示驾驶员已经熟悉电动转向系统的转向特性的“1”，并在步骤S127暂时退出紧急回避操作管理例程的执行。当在紧急回避操作管理例程的执行使得熟悉程度系数Nk_0被设定为“1”之后、如在第一实施例的情况那样执行转向特性改变程序的步骤S13和后续步骤的处理时，左、右前轮FW1和FW2响应于驾驶员对转向盘11的转动操作而快速转向较大的量，并提供抵抗转向盘11的转动操作的较小反作用转矩Tz。
具体地，当熟悉程度系数Nk_0被设定为“1”时，经校正的熟悉程度系数Nk_1被设定为更接近“1”的值(当执行转动操作时经校正的熟悉程度系数Nk_1被设定为“1”)。结果，实际转向量校正系数Kg的计算结果变小，并且时间常数τ被设定为较小的值。因而，实际转向致动器21使实际转向输出轴22以快速的响应性相对于转向操作输入轴12旋转较大的量，使得左、右前轮FW1和FW2快速地转向。换言之，车辆响应于驾驶员对转向盘11的转向操作而快速地转弯。因而，例如，可以快速地回避车辆和车辆前方出现的碰撞障碍物之间的碰撞。
此外，当经校正的熟悉程度系数Nk_1被设定为更接近“1”的值(当执行转动操作时将经校正的熟悉程度系数Nk_1设定为“1”)时，将用于分别对弹性项转矩Ts的量、摩擦项转矩Tf的量和粘性项转矩Tr的量进行校正的校正系数Ks、Kf和Kr设定为较小的值，其中弹性项转矩Ts、摩擦项转矩Tf和粘性项转矩Tr构成反作用转矩Tz。因而，抵抗转向盘11的转动操作而提供的反作用转矩Tz的量变小，使得驾驶员能容易地转动转向盘11。因而，驾驶员能很好地执行转向盘11的紧急回避操作。
当在步骤S121判定紧急回避操作条件没有得到满足时，电子控制单元36作出否定的判定(“否”)，并进行到步骤S124。在步骤S124，电子控制单元36判定在前次执行紧急回避操作管理例程期间在步骤S121是否判定紧急回避操作条件是否得到满足。当在前次执行紧急回避操作管理例程期间判定紧急回避操作条件得到满足时，电子控制单元36作出肯定的判定(“是”)，并进行到步骤S125。
在步骤S125，电子控制单元36判定自判定紧急回避操作条件得到满足起是否已经经过预设的预定时间。基于避免与碰撞障碍物碰撞所需的时间来设定预设的预定时间。当自判定紧急回避操作条件得到满足起已经经过预定时间时，电子控制单元36判定已经避免了与碰撞障碍物的碰撞。在此情况下，电子控制单元36作出肯定的判定(“是”)，并进行到步骤S126。
在步骤S126，电子控制单元36将已经被设定为“1”的熟悉程度系数Nk_0的值恢复到在步骤S122存储在EEPROM中的暂时存储值Nk_memo，即恢复到在转向特性改变程序的步骤S12中确定的熟悉程度系数Nk_0的值。电子控制单元36然后在步骤S127暂时退出紧急回避操作管理例程的执行。
当在执行紧急回避操作管理例程之后再次将熟悉程度系数Nk_0的值设定为暂时存储值Nk_memo的值，并且此后如第一实施例的说明中所描述的那样，执行转向特性改变程序的步骤S13和后续的步骤的处理时，根据驾驶员对电动转向系统的转向特性的熟悉程度来适当地改变实际转向特性和反作用力特性。因而，左、右前轮FW1和FW2根据熟悉程度系数Nk_0(经校正的熟悉程度系数Nk_1)、响应于转向盘11的转动操作而转向，并且提供抵抗转动操作的适当的反作用转矩Tz的量，使得驾驶员在驾驶员对其转向盘11执行通常的转动操作时不会感受到不舒适的感觉的情况下驾驶车辆。
当在步骤S124判定在前次执行例程期间判定紧急回避操作条件没有得到满足时，电子控制单元36作出否定的判定(“否”)，并在步骤S127暂时退出紧急回避操作管理例程的执行。在此情况下，驾驶员没有正在执行转向盘11的紧急回避操作，并且电子控制单元36因而将熟悉程度系数Nk_0的值维持为在转向特性改变程序的步骤S12中确定的值。如第一实施例的情况那样，电子控制单元36然后执行转向特性改变程序的步骤S13和后续步骤的处理。
如从以上描述理解到，根据第四实施例，当正在执行转向盘11的紧急回避操作以避免车辆与碰撞障碍物之间的碰撞时，表示驾驶员对转向特性的熟悉程度的熟悉程度系数Nk_0暂时被校正为表示驾驶员充分熟悉转向特性的“1”。因而，通过向使转向盘11能转动较大的量的反作用力特性进行切换或者通过向使左、右前轮FW1和FW2响应于转向盘11的转动操作而快速转动的实际转向特性进行切换，来提高紧急回避时车辆的转弯性能。因而，驾驶员能在紧急回避的条件下很容易地驾驶车辆。
其它修改方案
本发明的实施例不限于以上所述第一至第四实施例及其修改方案。在不脱离本发明的目的的情况下可以进行各种修改和替换。
例如，在第一至第四实施例及其修改方案中，其中转向操作输入轴12与实际转向输出轴22能相对于彼此旋转的电动转向系统被用作转向系统，由此本发明被实施成根据熟悉程度系数Nk_0的值来适当地改变转向特性。然而，还可以根据熟悉程度系数Nk_0来适当地改变例如传动比可变类型的转向系统的转向特性。
在此情况下，可以通过借助于可变传动机构无级地改变实际转向输出轴的旋转量与转向操作输入轴的旋转量的比率(传动比)，来根据驾驶员对可变传动比类型的转向系统的熟悉程度适当地改变实际转向特性。此外，可以通过改变由用于减小驾驶员转动转向盘11所需的力的辅助机构(诸如电动机或者液压系统)提供的辅助量，根据驾驶员对可变传动比类型的转向系统的熟悉程度来适当地改变实际转向特性。因而，即使在使用除了电动转向系统以外的系统的转向系统的情况下，驾驶员也能在没有感受到不舒适的感觉的情况下驾驶车辆。
可以通过适合地组合在第一至第四实施例及其修改方案的描述中所描述的确定方法，来确定在这些实施例和修改方案中的熟悉程度系数Nk_0。同样在此情况下，适当地确定熟悉程度系数Nk_0，并根据所确定的熟悉程度系数Nk_0最优化地改变转向特性。
在第一至第四实施例及其修改方案中，使用为了使车辆转弯而转动的转向盘11。然而，代替转向盘，例如可以使用线性移动的操纵杆类型的转向手柄。能使用任何其它装置，只要它能被驾驶员操作，并能用来提供指令以使车辆转向即可。
在第一至第四实施例及其修改方案中，通过借助于实际转向致动器21使实际转向输出轴22旋转来使左、右前轮FW1和FW2转向。然而，代替实际转向输出轴22，可以借助于实际转向致动器21使齿条24直线移动以使左、右前轮FW1和FW2转向。
尽管已经参照可视为本发明的优选实施例的方案描述了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的实施例或者结构。相反，本发明意在覆盖各种修改方案和等同布置。此外，尽管以各种示例性的组合和构造示出所公开的本发明的各种元件，但是，包括更多、更少或者单个元件的其它组合和构造也落在所附权利要求的范围内。