JP2007168663A - 車両用操舵支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者が意図的に転舵操作している際の操舵感覚を改善することができる車両用操舵支援装置を提供する。
【解決手段】ドライバによるステアリングホイールの操舵方向が走行車線ＴＬのカーブの方向と一致し、ドライバが走行車線ＴＬのカーブの方向に意図的にハンドルを切り増して転舵操作している際には、操舵支援の方向が本来の切り戻しの方向から強制的に切り増しの方向へ切り替えられ、ハンドルを切り増すように転舵させてゆく操舵支援の際の操舵トルクが車両の操舵機構に付与される。このため、運転者は違和感のない操舵感覚を得ることができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、車両が走行車線の中央付近に沿って適切に走行できるように運転者の操舵を支援する車両用操舵支援装置に関するものである。

近年、車両が走行車線の中央付近に沿って適切に走行できるように運転者の操舵を支援する装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。この種の操舵支援装置では、自車両の進行方向前方の画像をＣＣＤカメラなどで撮影し、撮影した画像から自車両の走行車線を区画する白線（道路区画線）を画像認識処理によって検出し、検出した白線（道路区画線）で区画された走行車線の中央付近に沿って自車両が走行できるようにするための操舵方向および操舵トルクを求め、その操舵方向に応じた操舵トルクを車両の操舵機構に付与することで運転者の操舵を支援するようにしている。

ここで、特許文献１には、走行車線の中央付近に沿って精度よく車両を走行させるため、走行車線のカーブの曲率、走行車線の中心線に対する車両の中心線の横方向のずれ量（オフセット）および走行車線の中心線に対する車両の中心線のなす車両偏向角を用いて操舵トルクを算出することが記載されている。
特開２００１−１０５１８号公報

ところで、車両の操舵機構にはラック・ピニオン機構やサスペンションジョイントなどの摩擦抵抗が操舵抵抗として働くため、ハンドルを切り増すように転舵させてゆく操舵支援に際しては、操舵機構の操舵抵抗を見込んだ操舵トルクを操舵機構に付与する必要がある。しかしながら、ハンドルを切り戻すように転舵状態を復帰させてゆく操舵支援に際しては、車両の車輪を直進状態に復帰させようとする力が路面から操舵機構に作用するため、操舵機構の操舵抵抗を見込んだ操舵トルクをそのまま操舵機構に付与すると、操舵支援のための操舵トルクが過剰となってしまう。

このような問題を解決するため、本件出願人は、ハンドルを切り増すように転舵させてゆく操舵支援の際の操舵トルク量と、ハンドルを切り戻すように転舵状態を復帰させてゆく操舵支援の際の操舵トルク量との間に所定のヒステリシス幅を持たせ、ハンドルを切り増すように転舵させてゆく操舵支援の際の操舵トルク量よりも、ハンドルを切り戻すように転舵状態を復帰させてゆく操舵支援の際の操舵トルク量を小さく設定する技術を開発し、その内容を特許出願により提案している。

ここで、車両が走行車線のカーブ部分を通過する場合、カーブ部分の内側を通過するように運転者が意図的にハンドルを切り増して転舵操作する際には、ハンドルを切り戻して車両をカーブ部分の外側に向けようとする操舵トルクが操舵支援として操舵機構に付与される。すなわち、運転者が意図的にハンドルを切り増して転舵操作しているにも拘わらず、操舵支援としての操舵トルクがハンドルを反対方向に切り戻すため、運転者は操舵感覚に違和感を覚える。

そこで、本発明は、運転者が意図的に転舵操作している際の操舵感覚を改善することができる車両用操舵支援装置を提供することを課題とする。

本発明に係る車両用操舵支援装置は、車両が走行車線の所定の位置に沿って走行するように車両の操舵機構に操舵支援の操舵を付与する車両用操舵支援装置であって、走行車線のカーブの方向を検出する手段と、運転者の操舵方向を検出する手段とを備え、運転者の操舵方向が走行車線のカーブの方向と一致する場合には、一致しない場合に比べて操舵支援の操舵の付与を大きく設定することを特徴とする。

本発明に係る車両用操舵支援装置では、運転者の操舵方向が走行車線のカーブの方向と一致する場合には、一致しない場合に比べて操舵支援の操舵の付与が大きく設定されるため、例えば運転者が走行車線のカーブの方向に意図的にハンドルを切り増して転舵操作している場合には、大きく設定された操舵支援の操舵が付与されることとなり、運転者の操舵感覚として違和感のない操舵感覚が得られる。

また、本発明に係る車両用操舵支援装置は、車両が走行車線の所定の位置に沿って走行するように車両の操舵機構に操舵支援の操舵を付与するに当たり、ハンドルを切り増すように転舵させてゆく操舵支援の際の操舵よりも、ハンドルを切り戻すように転舵状態を復帰させてゆく操舵支援の際の操舵が小さく設定されている車両用操舵支援装置であって、走行車線のカーブの方向を検出する手段と、運転者の操舵方向を検出する手段とを備え、運転者の操舵方向が走行車線のカーブの方向と一致する場合には、ハンドルを切り増すように転舵させてゆく操舵支援の際の操舵が車両の操舵機構に付与されるように構成されていることを特徴とする。

この発明に係る車両用操舵支援装置では、運転者の操舵方向が走行車線のカーブの方向と一致する場合、すなわち、運転者が走行車線のカーブの方向に意図的にハンドルを切り増して転舵操作している場合には、ハンドルを切り増すように転舵させてゆく操舵支援の際の操舵が車両の操舵機構に付与されるため、運転者の操舵感覚として違和感のない操舵感覚が得られる。

この発明に係る車両用操舵支援装置においては、運転者の操舵方向が走行車線のカーブの方向と一致する際に、ハンドルを切り戻すように転舵状態を復帰させてゆく操舵支援への切り替えを禁止するのが好ましい。この場合、ハンドルを切り増すように転舵させてゆく操舵支援の際の操舵が確実に車両の操舵機構に付与されるため、運転者の操舵感覚として違和感のない操舵感覚が確実に得られる。

また、この発明に係る車両用操舵支援装置においては、操舵支援のための操舵の付与が操舵トルクの付与であるものとして、ハンドルを切り増すように転舵させてゆく操舵支援の際の操舵トルクの特性曲線と、ハンドルを切り戻すように転舵状態を復帰させてゆく操舵支援の際の操舵トルクの特性曲線とが所定のヒステリシス幅を有する特性曲線として設定されているのが好ましい。

さらに、本発明に係る車両用操舵支援装置は、運転者の操舵方向が走行車線のカーブの方向と一致する場合に、ハンドルを切り戻すように転舵状態を復帰させてゆく操舵支援の際の操舵トルクより大きく設定された操舵支援の操舵トルクを付与するように構成することができる。この場合、運転者が走行車線のカーブの方向に意図的にハンドルを切り増して転舵操作している際には、ハンドルを切り戻すように転舵状態を復帰させてゆく操舵支援の際の操舵トルクより大きく設定された操舵支援の操舵トルクが付与されるため、運転者の操舵感覚として違和感の少ない操舵感覚が得られる。

本発明に係る車両用操舵支援装置では、運転者の操舵方向が走行車線のカーブの方向と一致する場合には、一致しない場合に比べて操舵支援の操舵の付与が大きく設定されるため、例えば運転者が走行車線のカーブの方向に意図的にハンドルを切り増して転舵操作している場合には、大きく設定された操舵支援の操舵が付与される。従って、本発明によれば、運転者が意図的に転舵操作している際の操舵感覚として違和感のない操舵感覚を得ることができ、その操舵感覚を改善することができる。

以下、図面を参照して本発明に係る車両用操舵支援装置の最良の実施形態を説明する。この説明において、同一または同様の構成要素については、同一の符号を付して重複した説明を省略することがある。ここで、参照する図面において、図１は一実施形態に係る車両用操舵支援装置が適用される車両およびその走行車線を示す斜視図、図２は一実施形態に係る車両用操舵支援装置の構成の概要を示す模式図である。

図１に示すように、一実施形態に係る車両用操舵支援装置は、車両１が基本的に左右の白線（道路区画線）ＬＬ，ＬＲで区画された走行車線ＴＬの中央付近に沿って走行するように操舵支援する装置であり、車両１の進行方向前方の走行車線ＴＬを撮影するＣＣＤカメラ２を車両１の例えばルームミラー３の背面側に配置して備えている。

また、車両用操舵支援装置は、図２に示すように、ＣＣＤカメラ２が撮影した画像データから走行車線ＴＬのカーブの状況や車両１の位置および姿勢に関する各種のパラメータを取得する画像処理部４と、後述する操舵機構のステアリングシャフトに加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ６と、車両１の走行速度を検出する車速センサ７と、車両１のヨー角の角速度を検出するヨーレートセンサ８とを備えている。

さらに、車両用操舵支援装置は、画像処理部４、トルクセンサ６、車速センサ７およびヨーレートセンサ８から各種の信号を入力して処理するマイクロコンピュータである例えばＥＣＵ（Electric Control Unit）９と、このＥＣＵ９から所定の操舵支援信号が入力されるモータドライバ１０とを備えている。

なお、ＥＣＵ９は、入出力インターフェースＩ／ＯおよびＡ／Ｄコンバータの他、プログラムおよびデータを記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）、入力データ等を一時記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、プログラムを実行するＣＰＵ（CentralProcessing Unit）等をハードウェアとして備えている。

そして、このような車両用操舵支援装置は、操舵機構５に組み込まれた操舵支援用のアシストモータ５Ａに対してモータドライバ１０が所定の駆動電流を出力することで車両１が基本的に走行車線ＴＬ（図１参照）の中央付近に沿って走行するように操舵支援する。

ここで、前述したＣＣＤカメラ２は、撮影した走行車線ＴＬの画像情報をＡＤ（Analogto Digital）変換によりデジタル画像データに変換して画像処理部４に出力する。そして、画像処理部４は、ＣＣＤカメラ２から入力されたデジタル画像データに対してエッジ検出処理などの一連の画像認識処理を施すことにより、走行車線ＴＬを区画する白線ＬＬ，ＬＲ（図１参照）を認識する。

この画像処理部４は、認識した白線ＬＬ，ＬＲの情報に基づき、例えば図３に示す走行車線ＴＬのカーブの曲率ｘを従来公知の一連の画像認識処理により検出する。例えば、車両１の所定距離前方における白線ＬＬ，ＬＲの横方向への偏位量や車両１の所定距離前方における白線ＬＬ，ＬＲの接線の傾きを参照してカーブの半径Ｒを幾何学的に求め、このカーブの半径Ｒの逆数としてカーブの曲率ｘを検出する。すなわち、画像処理部４は、走行車線ＴＬのカーブの方向を検出する手段して機能する。

また、画像処理部４は、走行車線ＴＬに対する車両１のレーンオフセットＤ（走行車線ＴＬの中心線ＬＣに対する車両１の中心部の横方向のずれ量）および走行車線ＴＬに対する車両１のヨー角θ（走行車線ＴＬの中心線ＬＣの接線ＴＣに対する車両１の前後方向に延びる中心線１Ｃとの交差角度）を従来公知の一連の画像認識処理により検出する。

図２に示した操舵機構５は、ステアリングホイール５Ｂの回転がステアリングシャフト５Ｃを介して伝達されるラック・ピニオン式のステアリングギヤボックス５Ｄを備えており、ラックバー５Ｅの左右の端部は、左右の操舵車輪５Ｆ，５Ｆを操舵するためのナックルアーム５Ｇ，５Ｇにタイロッド５Ｈ，５Ｈを介して連結されている。

ここで、ステアリングギヤボックス５Ｄには、ラックバー５Ｅをねじ軸部材として構成された図示しないボールねじ機構が内蔵されている。そして、このボールねじ機構のナット部材をロータにより回転駆動してラックバー５Ｅを軸方向に駆動するように、前述したアシストモータ５Ａがラックバー５Ｅと同芯状にステアリングギヤボックス５Ｄに組み込まれている。

トルクセンサ６は、例えば操舵機構５のステアリングシャフト５Ｃに加えられる操舵トルクの大きさおよび操舵方向を検出するようにステアリングギヤボックス５Ｄに組み込まれている。このトルクセンサ６は、操舵方向が右方向のときには正の値の検出信号をＥＣＵ９に出力し、操舵方向が左方向のときには負の値の検出信号をＥＣＵ９に出力する。

車速センサ７は、車両１の走行速度を検出するためのセンサであって、例えば操舵車輪５Ｆ，５Ｆの回転速度や図示しない変速機出力軸の回転速度を検出するように適宜設置されており、検出した回転速度をパルス信号としてＥＣＵ９にする。また、ヨーレートセンサ８は、車両１の重心位置の近傍に配置されており、車両１の重心位置を通る鉛直軸廻りのヨー角の角速度を検出し、その検出信号をＥＣＵ９に出力する。

ＥＣＵ９は、運転者の操舵方向を検出する手段として、トルクセンサ６からの入力信号に基づいて運転者のステアリングホイール５Ｂの操作による操舵トルクの大きさと操舵方向とを検出する。また、ＥＣＵ９は、車速センサ７からの入力信号に基づいて車両１の走行速度を検出すると共に、ヨーレートセンサ８からの入力信号に基づいて車両１の鉛直軸廻りのヨー角の角速度であるヨーレートを検出する。そして、このＥＣＵ９は、操舵支援のための操舵トルクに関する所定の操舵支援信号をモータドライバ１０に出力する。

モータドライバ１０は、ＥＣＵ９から所定の操舵支援信号が入力されると、その操舵支援信号に応じた駆動電流を操舵機構５のアシストモータ５Ａに出力する。これにより、アシストモータ５Ａは、ステアリングギヤボックス５Ｄに所定の操舵トルクを付与してラックバー５Ｅの左右の軸方向移動を支援する。

ここで、図４に示すように、マイクロコンピュータであるＥＣＵ９には、車両１を図３に示した走行車線ＴＬの中心線ＬＣに沿って走行させるための手段として、フィードフォワードコントローラ（Ｆ／Ｆコントローラ）９Ａ、オフセット係数部９Ｂ、ヨー角係数部９Ｃおよびトルク演算部９Ｄがソフトウェアとして構成されている。

Ｆ／Ｆコントローラ９Ａには、画像処理部４からカーブの曲率ｘの検出信号が入力される。このＦ／Ｆコントローラ９Ａは、車両１を走行車線ＴＬの中心線ＬＣのカーブに沿って走行させるために必要なヨーレートωｘをカーブの曲率ｘと車速Ｖｎに応じ所定の特性に基づいて算出する。

オフセット係数部９Ｂには、車両１が走行車線ＴＬの中心線ＬＣに沿って適切に走行するためのレーンオフセットＤの目標値として予め設定されている目標レーンオフセットＤ_０と、画像処理部４から出力されるレーンオフセットＤとの偏差ΔＤである（Ｄ_０−Ｄ）の信号が入力される。このオフセット係数部９Ｂは、（Ｄ_０−Ｄ）の偏差ΔＤに係数Ｋｄを乗じることにより、レーンオフセットＤを補償するためのヨーレートωｄを算出する。

ヨー角係数部９Ｃには、車両１が走行車線ＴＬの中心線ＬＣに沿って適切に走行するためのヨー角θの目標値として予め設定されている目標ヨー角θ_０と、画像処理部４から出力されるヨー角θとの偏差Δθである（θ_０−θ）の信号が入力される。このヨー角係数部９Ｃは、（θ_０−θ）の偏差Δθに係数Ｋθを乗じることにより、ヨー角θを補償するためのヨーレートωθを算出する。

トルク演算部９Ｄには、Ｆ／Ｆコントローラ９Ａが算出したヨーレートωｘと、オフセット係数部９Ｂが算出したヨーレートωｄと、ヨー角係数部９Ｃが算出したヨーレートωθとを合算した目標ヨーレートω（＝ωｘ＋ωｄ＋ωθ）が入力されると共に、車速センサ７から出力される車速Ｖｎの信号が入力される。

このトルク演算部９Ｄは、入力された車速Ｖｎに基づいて目標ヨーレートωを目標横加速度Ｇに変換し、この目標横加速度Ｇに応じた操舵トルクＴをマップ検索により求める。そして、トルク演算部９Ｄは、目標横加速度Ｇに応じて求めた操舵トルクＴに関する操舵支援信号をモータドライバ１０に出力する。

これにより、モータドライバ１０が操舵支援のための操舵トルクＴに対応する駆動電流Ｉをアシストモータ５Ａに出力し、アシストモータ５Ａがステアリングギヤボックス５Ｄに操舵支援のための所定の操舵トルクＴを付与してラックバー５Ｅを軸方向に移動させる。その結果、車両１が走行車線ＴＬの中心線ＬＣに沿って走行するように操舵車輪５Ｆ，５Ｆの操舵が支援される。

ここで、トルク演算部９Ｄが目標横加速度Ｇに応じてマップ検索により求める操舵トルクＴは、ハンドルを切り増すように操舵車輪５Ｆ，５Ｆを転舵させてゆく操舵支援の際には、操舵機構５の各部の摩擦抵抗による操舵抵抗を見込んだ大きめの操舵トルクＴに設定する必要がある。一方、ハンドルを切り戻すように操舵車輪５Ｆ，５Ｆの転舵状態を復帰させてゆく操舵支援の際には、操舵車輪５Ｆ，５Ｆを直進状態に復帰させるように操舵機構５の摩擦抵抗を減じた小さめの操舵トルクＴに設定する必要がある。

そこで、トルク演算部９Ｄが目標横加速度Ｇに応じてマップ検索により求める操舵トルクＴは、図５に示すような特性曲線として設定されている。すなわち、ハンドルを切り増すように操舵車輪５Ｆ，５Ｆを転舵させてゆく操舵支援の際の操舵トルクＴは、図５に実線グラフで示すように、目標横加速度Ｇの絶対値の増加に応じて操舵トルクＴの絶対値が増加する特性に設定されている。一方、ハンドルを切り戻すように操舵車輪５Ｆ，５Ｆの転舵状態を復帰させてゆく操舵支援の際の操舵トルクＴは、図５に点線グラフで示すように、実線グラフで示した特性曲線に対し所定のヒステリシス幅Ｗをもって操舵トルクＴの絶対値が小さくなるような特性曲線として設定されている。

このような特性曲線を示す図５において、目標横加速度Ｇおよび操舵トルクＴがプラスの領域は右転舵の領域であり、目標横加速度Ｇおよび操舵トルクＴがマイナスの領域は左転舵の領域である。そして、「Ｒ＋」で示す実線部分は、右方向にハンドルを切り増すように操舵車輪５Ｆ，５Ｆを右転舵させてゆく操舵支援の際の特性曲線を示し、「Ｒ−」で示す点線部分は、左方向にハンドルを切り戻すように操舵車輪５Ｆ，５Ｆの右転舵状態を中立状態へ復帰させてゆく操舵支援の際の特性曲線を示している。一方、「Ｌ＋」で示す実線部分は、左方向にハンドルを切り増すように操舵車輪５Ｆ，５Ｆを左転舵させてゆく操舵支援の際の特性曲線を示し、「Ｌ−」で示す点線部分は、右方向にハンドルを切り戻すように操舵車輪５Ｆ，５Ｆの左転舵状態を中立状態へ復帰させてゆく操舵支援の際の特性曲線を示している。

ここで、本実施形態の車両用操舵支援装置においては、例えば図６に示すような走行車線ＴＬのカーブ部分を車両１が通過する際に、基本的には車両１が走行車線ＴＬの中心線ＬＣに沿って走行するように操舵支援すると共に、車両１が走行車線ＴＬのカーブ部分の内側を通過するように運転者が意図的に転舵操作している際には、その操舵感覚を改善するように操舵支援する。このような操舵支援の制御は、ＥＣＵ９により図７〜図１２に示すフローチャートに沿って実行される。

まず、図７に示すように、ＥＣＵ９はステップＳ１〜Ｓ５のメインルーチンでドライバ右操舵判定処理、ドライバ左操舵判定処理、操舵支援強制切り替え処理、操舵支援判定処理、操舵トルク出力処理を順次実行する。

ステップＳ１のドライバ右操舵判定処理は、ドライバ（運転者）が意図的にステアリングホイール５Ｂを右方向に操舵している状況にあるか否かを判定するための処理であり、前述したトルクセンサ６からの入力信号に基づき、図８に示すサブルーチンのフローチャートに沿って実行する。

まず、ステップＳ１０において、ドライバがステアリングホイール５Ｂを右方向に操舵していた状況を示すフラグの前回値であるフラグＦｄｓｒｍが「ＯＦＦ」であるか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳであってドライバがステアリングホイール５Ｂを右方向に操舵していなかった場合、つぎのステップＳ１１では、トルクセンサ６からの入力信号に基づき、ドライバによる操舵入力が所定の正の値を持つ閾値ＭＴ１より大きいか否かを判定する。なお、ドライバによる操舵入力は、右操舵の場合は正の値であり、左操舵の場合には負の値である。

ステップＳ１１の判定結果がＹＥＳであって、ドライバによる操舵入力が閾値ＭＴ１より大きい場合には、ドライバがステアリングホイール５Ｂを右方向に操舵しているものと認定し、つぎのステップＳ１２でドライバ右操舵のタイマに１を加算した後、続くステップＳ１３へ進む。

一方、ステップＳ１１の判定結果がＮＯであって、ドライバによる操舵入力が閾値ＭＴ１より小さい場合には、ドライバがステアリングホイール５Ｂを右方向に操舵していないものと認定し、ステップＳ１４でドライバ右操舵のタイマをリセットした後、ステップＳ１３へ進む。

ステップＳ１３では、ドライバ右操舵のタイマがＴ１より大きいか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳであってドライバ右操舵のタイマがＴ１より大きい場合には、ドライバが右操舵状態を意図的に継続しているものと認定し、つぎのステップＳ１５でドライバがステアリングホイール５Ｂを右方向に意図的に継続して操舵している状況を示すフラグＦｄｓｒを「ＯＮ」とした後、続くステップＳ１６でフラグＦｄｓｒをフラグＦｄｓｒｍとして記憶する。

一方、ステップＳ１０の判定結果がＮＯであってドライバがステアリングホイール５Ｂを右方向に操舵していた場合、ステップＳ１７において、トルクセンサ６からの入力信号に基づき、ドライバによる操舵入力が閾値ＭＴ１より小さい所定の正の値を持つ閾値ＭＴ２よりも小さいか否かを判定する。

ステップＳ１７の判定結果がＹＥＳであってドライバによる操舵入力が閾値ＭＴ２よりも小さい場合には、ドライバが実質的に右操舵していないものと認定し、つぎのステップＳ１８でドライバがステアリングホイール５Ｂを右方向に操舵している状況を示すフラグＦｄｓｒを「ＯＦＦ」とした後、ステップＳ１６へ進む。

一方、ステップＳ１７の判定結果がＮＯであってドライバによる操舵入力が閾値ＭＴ２よりも大きい場合には、ドライバが実質的に右操舵しているものと認定してステップＳ１５へ進む。また、ステップＳ１３の判定結果がＮＯであってドライバ右操舵のタイマがＴ１より小さい場合には、ドライバが右操舵状態を継続していないものと認定してステップＳ１８からステップＳ１６へ進む。

図８に示したドライバ右操舵判定処理のサブルーチンが終了すると、図７のメインルーチンへ戻り、ＥＣＵ９がステップＳ２のドライバ左操舵判定処理を実行する。このドライバ左操舵判定処理は、ドライバ（運転者）が意図的にステアリングホイール５Ｂを左方向に操舵している状況にあるか否かを判定するための処理であり、前述したトルクセンサ６からの入力信号に基づき、図９に示すサブルーチンのフローチャートに沿って実行する。

まず、ステップＳ２０において、ドライバがステアリングホイール５Ｂを左方向に操舵していた状況を示すフラグの前回値であるフラグＦｄｓｌｍが「ＯＦＦ」であるか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳであってドライバがステアリングホイール５Ｂを左方向に操舵していなかった場合、つぎのステップＳ２１では、トルクセンサ６からの入力信号に基づき、ドライバによる操舵入力が−ＭＴ１の閾値より小さいか否かを判定する。

ステップＳ２１の判定結果がＹＥＳであって、ドライバによる操舵入力が−ＭＴ１の閾値より小さい場合には、ドライバがステアリングホイール５Ｂを左方向に操舵しているものと認定し、つぎのステップＳ２２でドライバ左操舵のタイマに１を加算した後、続くステップＳ２３へ進む。

一方、ステップＳ２１の判定結果がＮＯであって、ドライバによる操舵入力が−ＭＴ１の閾値より大きい場合には、ドライバがステアリングホイール５Ｂを左方向に操舵していないものと認定し、ステップＳ２４でドライバ左操舵のタイマをリセットした後、ステップＳ２３へ進む。

ステップＳ２３では、ドライバ左操舵のタイマがＴ１より大きいか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳであってドライバ左操舵のタイマがＴ１より大きい場合には、ドライバが左操舵状態を意図的に継続しているものと認定し、つぎのステップＳ２５でドライバがステアリングホイール５Ｂを左方向に意図的に継続して操舵している状況を示すフラグＦｄｓｌを「ＯＮ」とした後、続くステップＳ２６でフラグＦｄｓｌをフラグＦｄｓｌｍとして記憶する。

一方、ステップＳ２０の判定結果がＮＯであってドライバがステアリングホイール５Ｂを左方向に操舵していた場合、ステップＳ２７において、トルクセンサ６からの入力信号に基づき、ドライバによる操舵入力が−ＭＴ２の閾値よりも大きいか否かを判定する。

ステップＳ２７の判定結果がＹＥＳであってドライバによる操舵入力が−ＭＴ２の閾値よりも大きい場合には、ドライバが実質的に左操舵していないものと認定し、つぎのステップＳ２８でドライバがステアリングホイール５Ｂを左方向に継続的に操舵している状況を示すフラグＦｄｓｌを「ＯＦＦ」とした後、ステップＳ２６へ進む。

一方、ステップＳ２７の判定結果がＮＯであってドライバによる操舵入力が−ＭＴ２の閾値よりも小さい場合には、ドライバが実質的に左操舵しているものと認定してステップＳ２５へ進む。また、ステップＳ２３の判定結果がＮＯであってドライバ左操舵のタイマがＴ１より小さい場合には、ドライバが左操舵状態を継続していないものと認定してステップＳ２８からステップＳ２６へ進む。

図９に示したドライバ左操舵判定処理のサブルーチンが終了すると、図７のメインルーチンへ戻り、ＥＣＵ９がステップＳ３の操舵支援強制切り替え判定処理を実行する。この操舵支援強制切り替え判定処理は、操舵支援の態様を通常の態様から特定の態様へ強制的に切り替えるべきか否かを判定するための処理であり、図１０に示すサブルーチンのフローチャートに沿って実行する。

まず、ステップＳ３０において、画像処理部４からの入力信号により検出された走行車線ＴＬのカーブの方向が左カーブであり、かつ、ドライバがステアリングホイール５Ｂを左方向に意図的に継続して操舵している状況を示すフラグＦｄｓｌが「ＯＮ」であるか否かを判定する。

ステップＳ３０の判定結果がＹＥＳであって、走行車線ＴＬの左カーブの方向にドライバが意図的に継続して左操舵している場合には、車両１が左カーブの走行車線ＴＬの内側を通過するようにドライバが左操舵しているものと認定し、つぎのステップＳ３１で操舵支援の態様を強制的に切り替えるべきことを示すフラグＦｆｄｃを「ＯＮ」とした後、処理を終了する。

一方、ステップＳ３０の判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ３２で画像処理部４からの入力信号により検出された走行車線ＴＬのカーブの方向が右カーブであり、かつ、ドライバがステアリングホイール５Ｂを右方向に意図的に継続して操舵している状況を示すフラグＦｄｓｒが「ＯＮ」であるか否かを判定する。

ステップＳ３２の判定結果がＹＥＳであって、走行車線ＴＬの右カーブの方向にドライバが意図的に継続して右操舵している場合には、車両１が右カーブの走行車線ＴＬの内側を通過するようにドライバが右操舵しているものと認定し、ステップＳ３１へ進んで操舵支援の態様を強制的に切り替えるべきことを示すフラグＦｆｄｃを「ＯＮ」とした後、処理を終了する。

一方、ステップＳ３２の判定結果がＮＯの場合には、続くステップＳ３３で操舵支援の態様を強制的に切り替えるべきことを示すフラグＦｆｄｃを「ＯＦＦ」とした後、処理を終了する。

図１０に示した操舵支援強制切り替え判定処理のサブルーチンが終了すると、図７のメインルーチンへ戻り、ＥＣＵ９がステップＳ４の操舵支援判定処理を実行する。この操舵支援判定処理は、操舵支援の操舵方向を判定するための処理であり、図１１に示すサブルーチンのフローチャートに沿って実行する。

まず、ステップＳ４０で操舵支援のための目標横加速度Ｇをローパスフィルタ処理により読み込み、つぎのステップＳ４１で操舵支援の態様を強制的に切り替えるべきことを示すフラグＦｆｄｃが「ＯＦＦ」であるか否かを判定する。

ステップＳ４１の判定結果がＹＥＳであって、フラグＦｆｄｃが「ＯＦＦ」である場合には、操舵支援の態様を強制的に切り替える必要がないものと認定し、続くステップＳ４２で目標横加速度Ｇがその増減の基準値ＧｌｉｍからΔＧを減じた値より小さいか否かを判定する。

ステップＳ４２の判定結果がＹＥＳの場合には、目標横加速度Ｇが順次減少して車両１が走行車線ＴＬの中心線ＬＣから右側にそれて行く場合であると認定し、つぎのステップＳ４３で操舵支援の操舵方向を示すフラグＦｔｇｄを「左」とする。そして、続くステップＳ４４で目標横加速度Ｇにより基準値Ｇｌｉｍを更新し、つぎのステップＳ４５でフラグＦｔｇｄの前回値を更新した後、処理を終了する。

一方、ステップＳ４２の判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ４６で目標横加速度Ｇがその増減の基準値ＧｌｉｍにΔＧを加えた値より大きいか否かを判定する。そして、判定結果がＹＥＳの場合には、目標横加速度Ｇが順次増加して車両１が走行車線ＴＬの中心線ＬＣから左側にそれて行く場合であると認定し、つぎのステップＳ４７で操舵支援の操舵方向を示すフラグＦｔｇｄを「右」とした後、ステップＳ４４へ進む。一方、ステップＳ４６の判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ４５へ進む。

ここで、ステップＳ４１の判定結果がＮＯであって、フラグＦｆｄｃが「ＯＦＦ」でない場合には、操舵支援の態様を強制的に切り替える必要があるものと認定し、ステップＳ４８で操舵支援の操舵方向を示すフラグＦｔｇｄを「走行車線のカーブ方向に応じた左または右」とする。そして、続くステップＳ４９で目標横加速度Ｇにより基準値Ｇｌｉｍを更新した後、ステップＳ４５へ進む。

図１１に示した操舵支援判定処理のサブルーチンが終了すると、図７のメインルーチンへ戻り、ＥＣＵ９がステップＳ５の操舵トルク出力処理を実行する。この操舵トルク出力処理は、図１２に示すサブルーチンのフローチャートに沿って実行する。

まず、ステップＳ５０で操舵支援のための目標横加速度Ｇが０以上の正の値であるか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳであって目標横加速度Ｇが図５に示す右操舵の領域であれば、つぎのステップＳ５１で操舵支援の操舵方向を示すフラグＦｔｇｄが「右」であるか否かを判定する。

ステップＳ５１の判定結果がＹＥＳであれば、右操舵の領域で右方向に操舵支援する場合、すなわち、ハンドルを右方向に切り増すように操舵車輪５Ｆ，５Ｆを転舵させてゆく操舵支援の場合であると認定し、続くステップＳ５２で図５の線図「Ｒ＋」から目標横加速度Ｇに応じた操舵トルクＴを検索する。

ステップＳ５２に続くステップＳ５３では、検索した操舵トルクＴに関する所定の操舵支援信号をＥＣＵ９がモータドライバ１０に出力して操舵トルクＴの出力処理を実行する。この操舵トルクＴの出力処理により、モータドライバ１０が操舵支援信号に応じた駆動電流を操舵機構５のアシストモータ５Ａに出力し、アシストモータ５Ａがステアリングギヤボックス５Ｄに所定の操舵トルクＴを付与する。その結果、ラックバー５Ｅおよびタイロッド５Ｈ，５Ｈを介して操舵車輪５Ｆ，５Ｆが所定の操舵支援方向に操舵される。

一方、ステップＳ５１の判定結果がＮＯであれば、右操舵の領域で左方向に操舵支援する場合、すなわち、ハンドルを左方向に切り戻すように操舵車輪５Ｆ，５Ｆを転舵させてゆく操舵支援の場合であると認定し、続くステップＳ５４で図５の線図「Ｒ−」から目標横加速度Ｇに応じた操舵トルクＴを検索した後、ステップＳ５３へ進んで操舵トルクＴの出力処理を実行する。

一方、ステップＳ５０の判定結果がＮＯであって目標横加速度Ｇが図５に示す左操舵の領域であれば、続くステップＳ５５で操舵支援の操舵方向を示すフラグＦｔｇｄが「左」であるか否かを判定する。

ステップＳ５５の判定結果がＹＥＳであれば、左操舵の領域で左方向に操舵支援する場合、すなわち、ハンドルを左方向に切り増すように操舵車輪５Ｆ，５Ｆを転舵させてゆく操舵支援の場合であると認定し、続くステップＳ５６で図５の線図「Ｌ＋」から目標横加速度Ｇに応じた操舵トルクＴを検索した後、ステップＳ５３へ進んで操舵トルクＴの出力処理を実行する。

一方、ステップＳ５５の判定結果がＮＯであれば、左操舵の領域で右方向に操舵支援する場合、すなわち、ハンドルを右方向に切り戻すように操舵車輪５Ｆ，５Ｆを転舵させてゆく操舵支援の場合であると認定し、続くステップＳ５７で図５の線図「Ｌ−」から目標横加速度Ｇに応じた操舵トルクＴを検索した後、ステップＳ５３へ進んで操舵トルクＴの出力処理を実行する。

ここで、前述したように本実施形態の車両用操舵支援装置では、走行車線ＴＬの左カーブの方向にドライバが意図的に継続して左操舵している場合、操舵支援の態様を強制的に切り替えるべきことを示すフラグＦｆｄｃが「ＯＮ」とされ（図１０のステップＳ３０、Ｓ３１参照）、操舵支援の操舵方向を示すフラグＦｔｇｄが強制的に走行車線ＴＬのカーブの方向に応じた「左」とされるため（図１１のステップＳ４８参照）、操舵トルクＴの出力に当たっては図５の線図「Ｌ＋」から目標横加速度Ｇに応じた操舵トルクＴが検索される（図１２のステップＳ５０、Ｓ５５、Ｓ５６参照）。

同様に、走行車線ＴＬの右カーブの方向にドライバが意図的に継続して右操舵している場合、操舵支援の態様を強制的に切り替えるべきことを示すフラグＦｆｄｃが「ＯＮ」とされ（図１０のステップＳ３２、Ｓ３１参照）、操舵支援の操舵方向を示すフラグＦｔｇｄが強制的に走行車線ＴＬのカーブの方向に応じた「右」とされるため（図１１のステップＳ４８参照）、操舵トルクＴの出力に当たっては図５の線図「Ｒ＋」から目標横加速度Ｇに応じた操舵トルクＴが検索される（図１２のステップＳ５０、Ｓ５１、Ｓ５２参照）。

すなわち、本実施形態の車両用操舵支援装置によれば、ドライバ（運転者）によるステアリングホイール５Ｂの操舵方向が走行車線ＴＬのカーブの方向と一致し、ドライバが走行車線ＴＬのカーブの方向に意図的にハンドルを切り増して転舵操作している際には、操舵支援の方向が本来の切り戻しの方向から強制的に切り増しの方向へ切り替えられ、ハンドルを切り増すように転舵させてゆく操舵支援の際の操舵トルクが車両の操舵機構に付与される。

図１３は、その際の操舵トルクＴの時間変化を示しており、操舵支援の方向が本来の切り戻しの方向とされる場合には、操舵トルクＴは点線のグラフに示すように急激に減少する。これに対し、本実施形態の車両用操舵支援装置によれば、操舵支援の方向が本来の切り戻しの方向から強制的に切り増しの方向へ切り替えられるため、操舵トルクＴは実線のグラフに示すように滑らかに変化する。従って、運転者の操舵感覚として違和感のない操舵感覚を得ることができ、運転者が意図的に転舵操作している際の操舵感覚を改善することができる。

本発明に係る車両用操舵支援装置は、前述した一実施形態に限定されるものではない。例えば、ドライバによるステアリングホイール５Ｂの操舵方向が走行車線ＴＬカーブの方向と一致する場合、図５の線図「Ｒ＋」または「Ｌ＋」から目標横加速度Ｇに応じて検索される操舵トルクＴに代わり、線図「Ｒ＋」と線図「Ｒ−」との間に設定される別途の平行な線図または「Ｌ＋」と線図「Ｌ−」との間に設定される別途の平行な線図から目標横加速度Ｇに応じて検索される操舵トルクＴを操舵機構５に付与するように構成してもよい。

この場合、ドライバが走行車線ＴＬのカーブの方向に意図的にステアリングホイール５Ｂを切り増して転舵操作している際には、図５の線図「Ｒ＋」または「Ｌ＋」から目標横加速度Ｇに応じて検索される操舵トルクＴよりも小さく設定された特定の操舵トルクが操舵機構５に付与されるため、ドライバの操舵感覚として違和感の少ない操舵感覚が得られる。

本実施形態では、操舵機構５に操舵を付与するものとして操舵トルクＴを付与する技術を説明した。しかし、本発明の技術は、操舵を付与するものとして操舵トルクに限定するものではなく、ステアリングの操舵角度、操舵車輪の角度、車両のヨーに基づき制御することが可能である。

本発明の一実施形態に係る車両用操舵支援装置が適用される車両およびその走行車線を示す斜視図である。 一実施形態に係る車両用操舵支援装置の構成の概要を示す模式図である。 図１に示した走行車線のカーブ部分のパラメータと共に走行する車両の位置および進行方向に関するパラメータを示す模式図である。 図２に示したＥＣＵの構成を示すブロック図である。 図２に示したＥＣＵに記憶されている目標横加速度に対する操舵トルクの特性曲線を示すグラフである。 走行車線のカーブ部分と共にカーブ部分を通過する車両を示す図３に対応した模式図である。 図２に示したＥＣＵが実行するメインルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 図７に示したドライバ右操舵判定処理のサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 図７に示したドライバ左操舵判定処理のサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 図７に示した操舵支援強制切り替え処理のサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 図７に示した操舵支援判定処理のサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 図７に示した操舵トルク出力処理のサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 図６に示した走行車線のカーブ部分をドライバがカーブの方向に意図的にハンドルを切り増して転舵操作している際の操舵トルク出力処理による操舵トルクＴの時間変化をグラフである。

符号の説明

１…車両、２…ＣＣＤカメラ、４…画像処理部、５…操舵機構、５Ａ…アシストモータ、５Ｂ…ステアリングホイール、５Ｃ…ステアリングシャフト、５Ｄ…ステアリングギヤボックス、５Ｅ…ラックバー、５Ｆ…操舵車輪、６…トルクセンサ、７…車速センサ、８…ヨーレートセンサ、９…ＥＣＵ９、９Ａ…Ｆ／Ｆコントローラ、９Ｂ…オフセット係数部、９Ｃ…ヨー角係数部、９Ｄ…トルク演算部、１０…モータドライバ、ＴＬ…走行車線、ＬＣ…中心線、ＬＬ，ＬＲ…白線

Claims (5)

1. 車両が走行車線の所定の位置に沿って走行するように車両の操舵機構に操舵支援の操舵を付与する車両用操舵支援装置であって、
   走行車線のカーブの方向を検出する手段と、運転者の操舵方向を検出する手段とを備え、
   運転者の操舵方向が走行車線のカーブの方向と一致する場合には、一致しない場合に比べて操舵支援の操舵の付与を大きく設定することを特徴とする車両用操舵支援装置。
2. 車両が走行車線の所定の位置に沿って走行するように車両の操舵機構に操舵支援の操舵を付与するに当たり、ハンドルを切り増すように転舵させてゆく操舵支援の際の操舵よりも、ハンドルを切り戻すように転舵状態を復帰させてゆく操舵支援の際の操舵が小さく設定されている車両用操舵支援装置であって、
   走行車線のカーブの方向を検出する手段と、運転者の操舵方向を検出する手段とを備え、
   運転者の操舵方向が走行車線のカーブの方向と一致する場合には、ハンドルを切り増すように転舵させてゆく操舵支援の際の操舵が車両の操舵機構に付与されるように構成されていることを特徴とする車両用操舵支援装置。
3. ハンドルを切り戻すように転舵状態を復帰させてゆく操舵支援への切り替えを禁止することを特徴とする請求項２に記載の車両用操舵支援装置。
4. 操舵支援のための操舵の付与が操舵トルクを付与することであり、ハンドルを切り増すように転舵させてゆく操舵支援の際の操舵トルクの特性曲線と、ハンドルを切り戻すように転舵状態を復帰させてゆく操舵支援の際の操舵トルクの特性曲線とが所定のヒステリシス幅を有する特性曲線として設定されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の車両用操舵支援装置。
5. 車両が走行車線の所定の位置に沿って走行するように車両の操舵機構に操舵支援の操舵トルクを付与するに当たり、ハンドルを切り増すように転舵させてゆく操舵支援の際の操舵トルク量よりも、ハンドルを切り戻すように転舵状態を復帰させてゆく操舵支援の際の操舵トルク量が小さく設定されている車両用操舵支援装置であって、
   走行車線のカーブの方向を検出する手段と、運転者の操舵方向を検出する手段とを備え、
   運転者の操舵方向が走行車線のカーブの方向と一致する場合には、ハンドルを切り戻すように転舵状態を復帰させてゆく操舵支援の際の操舵トルク量より大きく設定された操舵支援の操舵トルクを付与することを特徴とする車両用操舵支援装置。
   
   

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