JP2008189087A - 車両用の操舵力制御装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用の操舵力制御装置において、運転者が意図している操舵操作に、車両が実際に走行する操舵方向を迅速且つ適切に追従させる。
【解決手段】車両用の操舵力制御装置（１）は、前輪に操舵力又は操舵角を付与する操舵力付与手段（１０）と、運転者の操舵操作に対応した操作操舵力と、障害物を回避可能な目標軌跡を走行するための目標操舵力との差である第１偏差を検出する検出手段（１４等）と、操舵操作に対応した操作操舵角と、目標軌跡に対応した目標操舵角との差である第２偏差に基づいて、第１偏差を補正する補正手段（３０等）と、補正された第１偏差を目標値とする、補助的な補助操舵力を付与するように、操舵力付与手段を制御する制御手段（３０等）とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、車両用の操舵力制御装置及び方法の技術分野に関する。

この種の車両用の操舵力制御装置に関して、特許文献１では、障害物を回避する最適な軌跡と、その軌跡上を走行するのに必要な制御目標を演算する操舵力制御装置に関する技術について開示されている。

また、特許文献２では、レーンキープ走行中に運転者が操舵入力を加えたときはアシストトルクを減少させる操舵力制御装置に関する技術について開示されている。

また、特許文献３では、運転者が障害物を回避する方向に操舵していると判断すると、自車両と障害物との車間距離が大きい場合は、補正ゲインを小さく設定する操舵力制御装置に関する技術について開示されている。

また、特許文献４では、レーンキープアシストに関し、運転者が逸脱回避を行うと判断した場合、逸脱回避手段による制御量を小さくする操舵力制御装置に関する技術について開示されている。

特開２００５−１３２１７２号公報 特開平１１−７８９５１号公報 特開２００４−２４３９０４号公報 特開２００６−１７５９５７号公報

しかしながら、上述の特許文献１から４等に開示された技術によれば、例えば、運転者が障害物を安全且つ確実に回避するために、操作操舵角を大きくして、車両の操舵を行う際に、車両を目標軌跡に沿って走行させようとする補助的な補助操舵力が単に車両に付与される。このため、運転者は、運転者自らが迅速に回避しようと意図している操舵操作と、車両が実際に走行する操舵方向とがかけ離れているように体感してしまう可能性が生じるという技術的な問題点が生じる。

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、運転者が意図している操舵操作に、車両が実際に走行する操舵方向を迅速且つ適切に追従させることを可能とする車両用の操舵力制御装置及び方法を提供することを課題とする。

（車両用の操舵力制御装置）
上記課題を解決するために、本発明に係る車両用の操舵力制御装置は、車両の少なくとも前輪に操舵力を付与する操舵力付与手段と、運転者の操舵操作に対応した操作操舵力と障害物を回避可能な目標軌跡を走行するための目標操舵力との差である第１偏差を検出する検出手段と、前記操舵操作に対応した操作操舵角と前記目標軌跡に対応した目標操舵角との差である第２偏差に基づいて（決定される係数を乗算することで）、前記検出された第１偏差を補正する補正手段と、前記操舵力として、前記補正された第１偏差を目標値とする、補助的な補助操舵力を、前記操作操舵力に加えて付与するように、前記操舵力付与手段を制御する制御手段とを備える。

本発明に係る車両用の操舵力制御装置によれば、車両走行中に、操舵力付与手段によって、車両の前輪及び後輪のうち少なくとも前輪に操舵力が付与される。ここに、本発明に係る「操舵力」は、前輪又は後輪の進行方向を基準にして、横方向又はヨーイング方向（横ぶれ方向）に付加される力を意味してよい。特に、この「操舵力」は、力の大きさを意味することに加えて、力の方向を意味してよいし、この力の方向に影響を与える後述の操舵角を意味してよい。また、本発明に係る「操舵角」は、操舵力によって設定可能な、車両の進行方向を基準にした、前輪又は後輪の進行方向を示す角度を意味してよい。

すると、検出手段によって、運転者の操舵操作に対応した操作操舵力と、障害物を回避可能な目標軌跡を走行するための目標操舵力との差である第１偏差が検出される。尚、本発明に係る「検出」とは、典型的には、操作操舵力と、目標操舵力との差である第１偏差を示す何らかの物理量やパラメータを、直接的に「検出」、「測定」、「計測」等することを意味する。更に、第１偏差を示す何らかの物理量やパラメータを、間接的に「算出」、「演算」等することを含んでいてもよい。また、第１偏差が直接的に検出されてよいし、操作操舵力及び目標操舵力が夫々検出された後で、第１偏差が一義的に算出されてよい。特に、尚、本発明に係る第１偏差及び後述される第２偏差は、差若しくは差分の絶対値を意味してよい。

このような第１偏差の検出と並行して又は相前後して、補正手段によって、操舵操作に対応した操作操舵角と、目標軌跡に対応した目標操舵角との差である第２偏差に基づいて、検出された第１偏差が補正される。ここに、本発明に係る「第２偏差に基づいて、補正する」とは、第２偏差の大小に応じて、第１偏差を増減することを意味する。具体的には、第２偏差に基づいて一義的に決定される係数を第１偏差に乗算すること或いは第１偏差を一義的に補正することを意味してよい。例えば操舵角に係る第２偏差が、ある限度を超えた範囲内で大きければ、第２偏差の大きさに応じて第１偏差を減少させるように補正され、ある限度を超えていなければ或いは小さければ、補正されない又は第１偏差を増大させるように補正される。このような補正の程度及びやり方は、各種走行状態において運転手によりなされる各種操舵操作とこれに対応して実行される実際の操舵状態とが、運転手の違和感を小さくする際における、第１偏差と第２偏差との関係を、実験的、経験的に或いはシミュレーション等により求めて関数化又はテーブル化することで設定すればよい。

次に、制御手段の制御下で、操舵力付与手段によって、補正された第１偏差を目標値とする、補助的な補助操舵力が、操舵操作に対応した操作操舵力として、既に付与されている或いはこれから付与される予定の操作操舵力に上乗せする形で、付与される。言い換えれば、操舵力付与手段によって、目標操舵力が、そのまま操舵の目標とされるのではなく、第１偏差に応じて補正された目標操舵力が、実際の操舵の目標とされ、この値は操作操舵力及び補助操舵力の合算値に一致することになる。

一般的に、車両の運転者が障害物から遠ざかる方向へ、車両の進行方向を変更する場合、車両は、障害物の位置に対応して、この障害物を回避して走行するための車両の目標軌跡を予め特定している。

仮に、ここで、例えば、運転者が障害物を安全且つ確実に回避するために、操作操舵角を大きくして、車両の操舵を行う際に、操舵操作に対応した操作操舵角と、目標軌跡に対応した目標操舵角との第２偏差を考慮しないとすれば、車両を目標軌跡に沿って走行させようとする補助的な補助操舵力が時間軸上で平均化されて車両に付与されるので、運転者は、運転者自らが迅速に回避しようと意図している操舵操作と、車両が実際に走行する操舵方向とがかけ離れ、車両の反応が遅延しているように体感してしまう可能性が生じる。ひいては、運転者に、運転者自らが意図する操舵操作が妨げられているという違和感を心理的に与えてしまう。

これに対して、本発明によれば、補正手段によって、操舵操作に対応した操作操舵角と、目標軌跡に対応した目標操舵角との第２偏差に基づいて、検出された第１偏差が補正される。具体的には、補正手段によって、操作操舵角と、目標操舵角との第２偏差が所定閾値より大きい場合、検出された第１偏差を減少側へ補正される。そして、制御手段の制御下で、操舵力付与手段によって、操舵力として、現在付与されている或いは付与されようとしている操作操舵力に加える形で、補正された第１偏差を目標値とする、補助的な補助操舵力が付与される。

この結果、運転者が障害物を安全且つ確実に回避するために、例えば、操作操舵角を大きくして、車両の操舵を行う際に、車両を目標軌跡に沿って走行させようとする補助操舵力の目標値が、例えば減少側に補正されて車両に付与されるので、運転者自らが迅速に回避しようと意図している操舵操作に、車両が実際に走行する操舵方向を迅速且つ適切に追従させることが可能である。以上の結果、運転者自らが迅速に回避しようと意図している操舵操作に対応させて、車両の反応を鋭敏化させ、運転者自らが意図する操舵操作が妨げられているという心理的な違和感を顕著に低減させることが可能である。

本発明に係る車両用の操舵力制御装置の一の態様では、前記補正手段は、前記第２偏差が大きくなるに従って、前記第１偏差が小さくなるように、前記第１偏差を補正する。

この態様によれば、第２偏差が大きくなるに従って、第１偏差が小さくなるように、検出された第１偏差が補正される。

この結果、減少する側に補正された第１偏差によって、運転者自らが迅速に回避しようと意図している操舵操作に、車両が実際に走行する操舵方向を、より迅速且つ適切に追従させることが可能である。

本発明に係る車両用の操舵力制御装置の他の態様では、前記補正手段は、前記第２偏差が、第１閾値（例えば後述の閾値Ｔａ）より大きい場合、前記第１偏差に、１未満の係数を前記第１偏差（例えばゲイン）に乗算しつつ、前記第１偏差を補正する。

この態様によれば、係数によって、第１偏差を、減少する側に、定量的に補正することが可能である。ここに、ここに、本発明に係る「第１閾値」とは、補助操舵力を付与する操舵力付与処理を開始させる開始状態を規定するための第２偏差の境界値を意味してよい。また、本発明に係る「係数」とは、例えばゲイン等の、対象となる数値に対して重み付けを行うことが可能な数値を意味してよい。この係数は、理論的、経験的、実験的、シミュレーション的に、所望の第１偏差が得られるように、個別具体的に規定してよい。

この結果、定量化されつつ高精度に補正された第１偏差によって、運転者自らが迅速に回避しようと意図している操舵操作に、車両が実際に走行する操舵方向を、より迅速且つ適切に追従させることが可能である。

この係数に係る態様では、前記係数は、前記第２偏差が大きくなるに従って、線形的又は非線形的に小さくなるようにしてもよい。

このように構成すれば、線形的又は非線形的に減少する側に補正された第１偏差によって、運転者自らが迅速に回避しようと意図している操舵操作に、車両が実際に走行する操舵方向を、より迅速且つ適切に追従させることが可能である。

本発明に係る車両用の操舵力制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記第２偏差が、第２閾値（例えば後述の閾値Ｔｂ）より大きい場合、前記補助操舵力の付与を停止するように、前記操舵力付与手段を制御する。

この態様によれば、例えば第２偏差と第２閾値（例えば後述の閾値Ｔｂ）との比較等によって、補助操舵力を付与する操舵力付与処理を行う場合に限界の状態を規定し、この限界の状態では、補助操舵力を付与する度合いを、相対的に小さくさせる、又は、補助操舵力を付与する操舵力付与処理を停止させる。ここに、本発明に係る「第２閾値」とは、補助操舵力を付与する影響を、相対的に低減可能な限界の状態を規定するための第２偏差の限界値を意味してよい。

この結果、車両の慣性力による走行状態を維持させ、車両の走行状態を安定化させることが可能である。

本発明に係る車両用の操舵力制御装置の他の態様では、前記制御手段は、（i）前記車両が前記障害物に衝突すると予測される場合で、且つ、前記運転者による操舵速度が第１所定値より大きい場合、又は（ii）前記第２偏差が第２閾値より大きい状態が継続する継続時間が第２所定値より大きい場合、前記補助操舵力を付与するように、前記操舵力付与手段を制御する。

この態様によれば、補助操舵力の付与が行われる場合を、操舵速度と第１所定値との比較、又は、継続時間と第２所定値との比較によって、定量的又は定性的に明確にさせ、迅速且つ簡便な補助操舵力の付与を実現可能である。ここに、本発明に係る「第１所定値」とは、補助操舵力を付与する必要性が相対的に高い操舵状態を規定するための操舵速度の境界値を意味してよい。また、本発明に係る「第２所定値」とは、補助操舵力を付与する必要性が相対的に高い操舵状態を規定するための継続時間の境界値を意味してよい。

本発明に係る車両用の操舵力制御装置の他の態様では、前記補正手段は、（i）前記操作操舵角と、一の目標軌跡に対応した一の目標操舵角との差である一の第２偏差に基づいて決定される一の係数、及び（ii）前記操作操舵角と、他の目標軌跡に対応した他の目標操舵角との差である他の第２偏差に基づいて決定される他の係数のうち、いずれか大きい方に基づいて、前記検出された第１偏差を補正する。

この態様によれば、１次的には、上述したように運転者の操舵操作に対応した操作操舵角を優先させて、操舵力付与処理を行いつつ、複数の回避軌跡が存在する場合では、２次的には、より大きな係数によって第１偏差を補正することで、車両の目標操舵角に近づけることが容易な回避軌跡を優先させて、操舵力付与処理を行うことによって、車両を操舵する度合いを低減させ、車両が蛇行走行するのを効果的に防止することが可能である。

本発明に係る車両用の操舵力制御装置の他の態様では、前記補正手段は、（i）前記操作操舵角と、一の目標軌跡に対応した一の目標操舵角との差である一の第２偏差、及び（ii）前記操作操舵角と、他の目標軌跡に対応した他の目標操舵角との差である他の第２偏差のうち、いずれか小さい方に基づいて、前記検出された第１偏差を補正する。

この態様によれば、１次的には、上述したように運転者の操舵操作に対応した操作操舵角を優先させて、操舵力付与処理を行いつつ、複数の回避軌跡が存在する場合では、２次的には、より小さな第２偏差に対応される、より大きなゲインによって第１偏差を補正することで、車両の目標操舵角に近づけることが容易な回避軌跡を優先させて、操舵力付与処理を行うことによって、車両を操舵する度合いを低減させ、車両が蛇行走行するのを効果的に防止することが可能である。

（車両用の操舵力制御方法）
上記課題を解決するために、車両の少なくとも前輪に操舵力を付与する操舵力付与手段を備える車両用の操舵力制御方法であって、運転者の操舵操作に対応した操作操舵力と障害物を回避可能な目標軌跡を走行するための目標操舵力との差である第１偏差を検出する検出工程と、前記操舵操作に対応した操作操舵角と前記目標軌跡に対応した目標操舵角との差である第２偏差に基づいて（決定される係数を乗算することで）、前記検出された第１偏差を補正する補正工程と、前記操舵力として、前記補正された第１偏差を目標値とする、補助的な補助操舵力を前記操作操舵力に加えて付与するように、前記操舵力付与手段を制御する制御工程とを備える。

本発明に係る車両用の操舵力制御方法によれば、上述した本発明に係る車両用の操舵力制御装置に係る実施形態が有する各種利益を享受することが可能となる。

尚、上述した本発明に係る車両用の操舵力制御装置に係る実施形態が有する各種態様に対応して、本発明に係る車両用の操舵力制御方法に係る実施形態も各種態様を採ることが可能である。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
（１）基本構成
初めに、図１を参照しながら、本発明の操舵力制御装置に係る実施形態の基本的な構成について説明する。ここに、図１は、本発明の操舵力制御装置に係る実施形態の基本的な構成を概念的に示す概略構成図である。

図１に示すように、車両１は、前輪５及び６、並びに後輪７及び８を備えている。前輪及び後輪の少なくとも一方がエンジンの駆動力を得ることにより駆動すると共に、前輪が操舵されることで、車両１は所望の方向に進行することができる。

操舵輪である前輪５及び６は、ドライバーによるステアリングホイール１１の操舵に応じて駆動される電動式パワーステアリング装置１０により操舵される。尚、この電動式パワーステアリング装置１０から、本発明に係る「操舵力付与手段」の一例が構成されている。具体的には、電動式パワーステアリング装置１０は、例えばラックアンドピニオン式の電動式パワーステアリング装置であり、ステアリングホイール１１に一方の端部が接続されるステアリングシャフト１２と、該ステアリングシャフト１２の他方の端部に接続されるラックピニオン機構１６と、ステアリングホイール１２の回転角度である操舵角θを検出する舵角センサ１３と、ステアリングホイール１１の操舵によってステアリングシャフト１２に加えられる操舵トルクＭＴを検出するトルクセンサ１４と、ドライバーの操舵負担を軽減する補助操舵力を発生させると共に不図示の減速ギアを介してステアリングシャフト１２に補助操舵力を与える電動モータ１５とを備えている。

このような電動式パワーステアリング装置１０においては、ＥＣＵ３０により、舵角センサ１３から出力される操舵角θ、トルクセンサ１４から出力される操舵トルクＭＴ、ロール角算出回路３１から出力される車両１のロール角ＲＡ、タックイン判定回路３２から出力されるタックインが発生しているか否かを示す制御信号Ｓ１、ＡＢＳ制御回路３３から出力されるＡＢＳ制御が行なわれているか否かを示す制御信号Ｓ２、サス制御回路３４から出力されるサスペンション制御又はスタビライザ制御が行なわれているか否かを示す制御信号Ｓ３、車速センサ４１から出力される車速Ｖ、並びに横力センサ４２から出力される前輪の横力Ｆｆ及び後輪の横力Ｆｒに基づいて、電動モータ１５が発生するトルクである目標操舵トルクＴが算出される。尚、このＥＣＵ３０から、本発明に係る「制御手段」の一例が構成されている。

この場合、ロール角算出回路３１は、横Ｇセンサ４３により検出される横Ｇに基づいて、ロール角ＲＡを算出する。タックイン判定回路３２は、ヨーレートセンサ４４により検出されるヨーレート（ＹａｗＲａｔｅ）γ及びスロットル開度センサ４５により検出されるスロットル開度Ｏに基づいて、タックインが発生しているか否かを示す制御信号Ｓ１を生成する。

目標操舵トルクＴはＥＣＵ３０から電動モータ１５に出力され、目標操舵トルクＴに応じた電流が電動モータ１５に供給されることで、電動モータ１５が駆動される。これにより、電動モータ１５からステアリングシャフト１２に操舵補助力が加えられ、その結果、ドライバーの操舵負担が軽減される。また、ラックピニオン機構１６により、ステアリングシャフト１２の回転方向の力が、ラックバー１７の往復動方向の力に変換される。ラックバー１７の両端は、タイロッド１８を介して前輪５及び６に連結されており、ラックバー１７の往復運動に応じて、前輪５及び６の向きが変わる。

尚、横力センサ４２が直接横力Ｆｆ及びＦｒを検出するように構成してもよいし、或いは横力センサ４２を設けることに代えて、例えばＥＣＵ３０が他のパラメータに基づいて横力Ｆｆ及びＦｒを演算等により推定（言い換えれば、算出）するように構成してもよい。他の各種センサについても同様に、センサを設けることでセンサの検出対象を直接的に検出するように構成してもよいし、或いはセンサを設けることに代えて、例えばＥＣＵ３０が他のパラメータに基づいてセンサの検出対象を演算等により推定するように構成してもよい。特に、車両１は、例えばミリ波を利用したレーダ５０や、例えばステレオカメラ等のカメラ５１を備えて構成されてよい。この結果、ＥＣＵ３０の制御下で、車両１と障害物との衝突判定を、高精度且つ迅速に行うことが可能である。特に、この衝突判定は、操舵角、操舵角速度、ヨーレート、重力等の自車両の走行状態に加えて、レーダ５０や、カメラ５１から取得される、距離、相対速度、横方向の位置関係に関する情報を解析することによって、車両１と障害物との衝突判定を、高精度且つ迅速に行うことが可能である。尚、本実施形態に係る車両は、ＶＤＩＭ（ＡＢＳ／ＶＳＣ／ＴＲＣ）や、ＶＧＲＳ（Variable Gear Ratio System）や、４ＷＳ（4 wheel steering）や、ＡＲＳ（Active Rear Steering）などの走行状態を制御する各種のシステムが適用されてよい。
（２）補助操舵力を付与する操舵力付与処理
次に、図２から図４を参照して、本実施形態に係る電動式パワーステアリング装置１０によって、主に、行われる補助的な補助操舵力を付与する操舵力付与処理について説明する。ここに、図２は、本実施形態に係る、補助的な補助操舵力を付与する操舵力付与処理の流れを示したフローチャートである。尚、この操舵力付与処理は、ＥＣＵ３０によって、例えば、数十μ秒、又は数μ秒等の所定の周期で繰り返し実行される。図３は、本実施形態に係る、運転者の操舵操作に対応した操作操舵力と、障害物を回避可能な目標軌跡を走行するための目標操舵力との差である第１偏差を補正するためのゲインＫと、運転操作に対応した操作操舵角との定量的な相関関係を示したグラフである。

図２に示されるように、ＥＣＵ３０の制御下で、操舵力付与処理を開始するか否かが判定される（ステップＳ１０１）。詳細には、ＥＣＵ３０の制御下で、例えば、車両が、障害物の位置に対応して、障害物を回避しないと、車両がこの障害物に衝突してしまう可能性があるか否かが判定されてよい。或いは、運転者の操舵操作に対応した操舵速度が、閾値より大きいか否かが判定されてよい。或いは、後述される第２偏差が相対的に大きい状態が継続する継続時間が相対的に長いか否かが判定されてよい。従って、補助操舵力の付与が行われる場合を、操舵速度の大小、又は、継続時間の大小によって、定量的又は定性的に明確にさせ、迅速且つ簡便な補助操舵力の付与を実現可能である。

このステップＳ１０１の判定の結果、ＥＣＵ３０が、操舵力付与処理を開始すると判定する場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ３０の制御下で、操舵角センサ１３によって、運転者の操舵操作に対応した操作操舵角が検出される（ステップＳ１０２）。

次に、ＥＣＵ３０の制御下で、障害物を回避可能な目標軌跡に対応した目標操舵角が特定される（ステップＳ１０３）。

次に、ＥＣＵ３０の制御下で、検出された操作操舵角と、特定された目標操舵角との差である第２偏差が、閾値Ｔａより大きいか否かが判定される（ステップＳ１０４）。尚、本実施形態に係る偏差（第２偏差及び第１偏差）は、差の絶対値を意味してよい。ここで、検出された操作操舵角と、特定された目標操舵角との差である第２偏差が、閾値Ｔａより大きい場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ３０の制御下で、運転者の操舵操作に対応した操作操舵力と、障害物を回避可能な目標軌跡を走行するための目標操舵力との差である第１偏差を補正するためのゲインＫが、「１」より小さくなるように設定される（ステップＳ１０５）。具体的には、図３に示されるように、このゲインＫは、操作操舵角と、目標操舵角との差である第２偏差が、閾値Ｔａより更に大きくなるに従って、「１．０」より更に小さくなるように規定してよい。加えて、このゲインＫは、操作操舵角と、目標操舵角との差である第２偏差が、閾値Ｔｂ（但し、Ｔｂ＞Ｔａ）より大きくなる場合、本実施形態に係る操舵力付与処理を終了するようにしてよい。或いは、このゲインＫを、「０．０」から「１．０」の間の値となるように規定してよい。

他方、ステップＳ１０４の判定の結果、検出された操作操舵角と、特定された目標操舵角との差である第２偏差が、閾値Ｔａより大きくない場合、即ち、閾値Ｔａより小さい又は等しいと判定された場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、ＥＣＵ３０の制御下で、操作操舵力と、目標操舵力との差である第１偏差を補正するためのゲインＫが、「１」になるように設定される（ステップＳ１０６）。

次に、ＥＣＵ３０の制御下で、操舵角センサ１３、横Ｇセンサ４３、ヨーレートセンサ４４によって、運転者の操舵操作に対応した操作操舵力が検出される（ステップＳ１０７）。

次に、ＥＣＵ３０の制御下で、障害物を回避可能な目標軌跡を走行するための目標操舵力が特定される（ステップＳ１０８）。

次に、ＥＣＵ３０の制御下で、検出された操作操舵力と、特定された目標操舵力との差である第１偏差に、上述の設定されたゲインＫが乗算される（ステップＳ１０９）。

次に、ＥＣＵ３０の制御下で、電動モータ１５によって、ゲインＫが乗算された第１偏差を目標値とする、補助的な補助操舵力を付与される（ステップＳ１１０）。具体的には、電動式パワーステアリング装置１０が駆動され、ゲインＫが乗算された第１偏差を目標値とする、補助的な補助操舵力を付与されるように、電動モータ１５が駆動される。
（３）本実施形態に係る作用と効果との検討
次に、図４及び図５を参照して、本実施形態に係る作用と効果とについて検討する。ここに、図４は、比較例に係る、補助操舵力の目標値を決定する数値データの流れを概念的に示したブロック図（図４（ａ））、及び、本実施形態に係る、補助操舵力の目標値を決定する数値データの流れを概念的に示したブロック図（図４（ｂ））である。図５は、本実施形態に係る車両が障害物を回避する走行軌跡と、比較例に係る車両が障害物を回避する走行軌跡との位置関係を図式的に示した平面図（図５（ａ））、及び、本実施形態に係る、運転操作に対応した操作操舵角と、目標操舵角との差である第２偏差と、走行時間との相関関係の一具体例を示したグラフ（図５（ｂ））である。尚、この図５（ｂ）中の走行時間は、車両が走行する走行距離で示されるようにしてよい。

図４（ａ）に示されるように、比較例に係る補助操舵力の目標値を決定する決定手法においては、ＥＣＵ３０の制御下で、運転者の操舵操作に対応した操作操舵力と、障害物を回避可能な目標軌跡を走行するための目標操舵力との差である第１偏差が目標値として決定される。よって、例えば、運転者が障害物を安全且つ確実に回避するために、操作操舵角を大きくして、車両の操舵を行う際に、車両を目標軌跡に沿って走行させようとする補助的な補助操舵力が時間軸上で平均化されて車両に付与されるので、運転者は、運転者自らが迅速に回避しようと意図している操舵操作と、車両が実際に走行する操舵方向とがかけ離れ、車両の反応が遅延しているように体感してしまう可能性が生じる。ひいては、運転者に、運転者自らが意図する操舵操作が妨げられているという違和感を心理的に与えてしまう。より具体的には、本願発明者による研究によれば、図５（ａ）中の点線に示されるように、障害物を回避するための車両の走行軌跡が、障害物に近づいており、更に、障害物を回避した後に、車両の走行軌跡を、障害物を回避する前の本来の進行方向に戻すまでに、蛇行してしまうことが判明している。

これに対して、本実施形態に係る補助操舵力の目標値を決定する決定手法においては、図４（ｂ）に示されるように、先ず、ＥＣＵ３０の制御下で、運転者の操舵操作に対応した操作操舵力と、障害物を回避可能な目標軌跡を走行するための目標操舵力との差である第１偏差が検出される。次に、この検出された第１偏差に対して、運転操作に対応した操作操舵角と、目標軌跡に対応した目標操舵角との差である第２偏差に基いて規定されるゲインＫを乗算することで、第１偏差が減少側に補正される。そして、この補正された第１偏差が目標値として決定される。

この結果、運転者が障害物を安全且つ確実に回避するために、例えば、操作操舵角を大きくして、車両の操舵を行う際に、車両を目標軌跡に沿って走行させようとする補助的な補助操舵力の目標値が、例えば減少側に補正されて車両に付与されるので、運転者自らが迅速に回避しようと意図している操舵操作に、車両が実際に走行する操舵方向を迅速且つ適切に追従させることが可能である。具体的には、本願発明者による研究によれば、図５（ａ）中の実線に示されるように、障害物を回避するための車両の走行軌跡が、障害物に近づくより手前側において、障害物から距離的に離れている。加えて、障害物を回避した後に、車両の走行軌跡を、障害物を回避する前の本来の進行方向に、蛇行することなく、迅速且つ適切に戻すことが実現可能である。より具体的には、図５（ｂ）中に示されるように、運転操作に対応した操作操舵角と、目標軌跡に対応した目標操舵角との差である第２偏差が、閾値Ｔａより大きい時間間隔である、「時間Ｘ１と、時間Ｘ２との間の時間間隔」、及び、「時間Ｘ３と、時間Ｘ４との間の時間間隔」においては、操作操舵角と、目標操舵角との差である第２偏差が大きくなるに従って小さくなる、「１．０」より小さいゲインＫが第１偏差に乗算されることで、第１偏差が減少側に補正される。特に、図５（ｂ）中の時間Ｘ１ａにおいては、前述の図３中に示されるように、ゲインＫとして「０．６５」が第１偏差に乗算されることで、第１偏差が減少側に補正される。他方、図５（ｂ）中に示されるように、操作操舵角と、目標操舵角との差である第２偏差が、閾値Ｔａより小さい時間間隔である、「時間Ｘ０と、時間Ｘ１との間の時間間隔」、「時間Ｘ２と、時間Ｘ３との間の時間間隔」、及び、「時間Ｘ４以降の時間」においては、操作操舵角と、目標操舵角との差である第２偏差に対応することなく、「１．０」のゲインＫが第１偏差に乗算される、言い換えると、第１偏差がゲインＫによって補正されなく、検出された第１偏差がそのまま目標値として決定される。

以上の結果、運転者自らが迅速に回避しようと意図している操舵操作に対応させて、車両の反応を鋭敏にさせ、運転者自らが意図する操舵操作が妨げられているという心理的な違和感を顕著に低減させることが可能である。
（５）他の実施形態（その１）
次に、図６から図８を参照して、本発明の操舵力制御装置に係る他の実施形態（その１）について説明する。
（５−１）基本構成
最初に、図６を参照しながら、本発明の操舵力制御装置に係る他の実施形態（その１）の基本的な構成について説明する。ここに、図６は、本発明の操舵力制御装置に係る他の実施形態の基本的な構成を概念的に示す概略構成図である。尚、上述した本実施形態と概ね同様の構成要素については、同様の符号番号を付し、それらの説明は適宜省略する。

図６に示されるように、車両１は、上述したレーダ５０や、カメラ５１に加えて又は代えて、例えばビーコンなどを利用した自車両が、情報発信基地又は他の車両と通信するための通信手段５２を備えて構成されてよい。この結果、ＥＣＵ３０の制御下で、車両１と、道路上の障害物や、他の車両との衝突判定を、より高精度且つ迅速に行うことが可能である。
（５−２）補助操舵力を付与する操舵力付与処理
次に、図７及び図８を参照して、他の実施形態（その１）に係る電動式パワーステアリング装置１０によって、主に、行われる補助的な補助操舵力を付与する操舵力付与処理について説明する。ここに、図７は、他の実施形態（その１）に係る、補助的な補助操舵力を付与する操舵力付与処理の流れを示したフローチャートである。尚、この操舵力付与処理は、ＥＣＵ３０によって、例えば、数十μ秒、又は数μ秒等の所定の周期で繰り返し実行される。また、上述した本実施形態と概ね同様の動作処理については、同様の符号番号を付し、それらの説明は適宜省略する。図８は、他の実施形態（その１）に係る、運転者の操舵操作に対応した操作操舵力と、障害物を回避可能な目標軌跡を走行するための目標操舵力との差である第１偏差を補正するためのゲインＫと、運転操作に対応した操作操舵角との定量的な相関関係を示したグラフ群（図８（ａ）から図８（ｂ））である。

図７に示されるように、上述のステップＳ１０４の判定の結果、検出された操作操舵角と、特定された目標操舵角との差である第２偏差が、閾値Ｔａより大きい場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ３０の制御下で、更に、第２偏差が、閾値Ｔｂより小さいか否かが判定される（ステップＳ２０１）。ここで、第２偏差が、閾値Ｔｂより小さくないと判定される場合、即ち、第２偏差が、閾値Ｔｂより大きいと判定される場合、運転者の操舵操作に対応した操作操舵力と、障害物を回避可能な目標軌跡を走行するための目標操舵力との差である第１偏差を補正するためのゲインＫが、例えば「０．１」等の、一定値ｋ１となるように設定されてよい（ステップＳ２０２）。より詳細には、図８（ａ）に示されるように、ゲインＫが設定される一定値ｋ１は、操作操舵角と、目標操舵角との差である第２偏差が、閾値Ｔｂより大きくなる場合、例えば「０．１」等の目標操舵角の影響が運転者の操舵操作に影響を殆ど又は完全に与えない程度に、十分小さい値であるように規定してよい。或いは、図８（ｂ）に示されるように、ゲインＫが設定される一定値ｋ１は、「１．０」より小さく、且つ、操作操舵角と、目標操舵角との差である第２偏差の変化に対応して、第２偏差が、更に大きくなるに従って、「１．０」より更に小さくなるように（言い換えると「０．０」により近づくように）、非線形的に変化するように規定してよい。この場合、一定値ｋ１は、閾値Ｔａ又は閾値Ｔｂと関連して変化するようにしてよい、又は、一定値ｋ１は、閾値Ｔａ又は閾値Ｔｂと関連することなく変化するようにしてよい。更に、或いは、前述の図３に示されるように、ゲインＫが設定される一定値ｋ１は、閾値Ｔｂ（但し、Ｔｂ＞Ｔａ）より大きくなる場合、「０．０」となるように規定してよい。更に、或いは、本実施形態に係る補助操舵力の付与を停止するようにしてよい。

このように、例えば第２偏差と閾値Ｔｂとの比較等によって、補助操舵力を付与する操舵力付与処理を行う場合に限界の状態を規定し、この限界の状態では、補助操舵力を付与する度合いを、相対的に小さくさせる、又は、補助操舵力を付与する操舵力付与処理を停止させる。この結果、車両の慣性力による走行状態を維持させ、車両の走行状態を安定化させることが可能である。
（６）他の実施形態（その２）
次に、図９及び図１０を参照して、本発明の操舵力制御装置に係る他の実施形態（その１）について説明する。
（６−１）補助操舵力を付与する操舵力付与処理
次に、図９及び図１０を参照して、他の実施形態（その２）に係る電動式パワーステアリング装置１０によって、主に、行われる補助的な補助操舵力を付与する操舵力付与処理について説明する。ここに、図９は、他の実施形態（その２）に係る、補助的な補助操舵力を付与する操舵力付与処理の流れを示したフローチャートである。尚、この操舵力付与処理は、ＥＣＵ３０によって、例えば、数十μ秒、又は数μ秒等の所定の周期で繰り返し実行される。また、上述した本実施形態と概ね同様の動作処理については、同様の符号番号を付し、それらの説明は適宜省略する。

図１０は、他の実施形態（その２）に係る車両が障害物を回避する走行軌跡が複数ある場合における、２つの回避軌跡と、比較例に係る車両が障害物を回避する走行軌跡との位置関係を図式的に示した平面図（図１０（ａ））、及び、他の実施形態（その２）に係る、運転操作に対応した操作操舵角と、複数の目標操舵角（即ち、目標操舵角ａ及び目標操舵角ｂ）との夫々の差である第２ａ偏差及び第２ｂ偏差と、走行時間との相関関係の一具体例を示したグラフ（図１０（ｂ））である。

図９に示されるように、上述したステップＳ１０２に続いて、ＥＣＵ３０の制御下で、障害物を回避可能な目標軌跡に対応した２種類の目標操舵角ａ及び目標操舵角ｂが特定される（ステップＳ３０１）。

次に、ＥＣＵ３０の制御下で、（i）検出された操作操舵角と、特定された目標操舵角ａとの差である第２ａ偏差が、（ii）検出された操作操舵角と、特定された目標操舵角ｂとの差である第２ｂ偏差より小さいか否かが判定される（ステップＳ３０２）。ここで、目標操舵角ａに対応される第２ａ偏差が、目標操舵角ｂに対応される第２ｂ偏差より小さいと判定される場合（ステップＳ３０２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ３０の制御下で、より小さい第２ａ偏差の値が、上述した第２偏差に代入される（ステップＳ３０３）。他方、ステップＳ３０２の判定の結果、目標操舵角ａに対応される第２ａ偏差が、目標操舵角ｂに対応される第２ｂ偏差より小さくないと判定される場合、即ち、第２ａ偏差が、第２ｂ偏差より大きいと判定される場合（ステップＳ３０２：Ｎｏ）、ＥＣＵ３０の制御下で、より小さい第２ｂ偏差の値が、上述した第２偏差に代入される（ステップＳ３０４）。

続いて、上述したように、ＥＣＵ３０の制御下で、検出された操作操舵角と、特定された目標操舵角との差である第２偏差が、閾値Ｔａより大きいか否かが判定される（ステップＳ１０４）。

特に、上述の他の実施形態（その２）に係る操舵力付与処理においては、第２ａ偏差及び第２ｂ偏差を検出し、それら検出された偏差のうち小さい方を入力情報として選択したが、検出された第２ａ偏差及び第２ｂ偏差に夫々対応して、２種類のゲインＫを設定し、この２種類のゲインＫのうち大きい方を、第１偏差に乗算することで、第１偏差を補正してよい（図８（ｃ）を参照）。

このように、図１０（ａ）に示されるように、車両が障害物を回避する走行軌跡が複数ある場合における、２つの回避軌跡、即ち、回避軌跡ａ及び回避軌跡ｂに対しては、夫々の軌跡に対応して第２ａ偏差及び第２ｂ偏差を検出し、より小さい値を採用して、操舵力付与処理を行う。具体的には、図１０（ｂ）中の時間Ｘ１ｂにおいては、目標操舵角ｂに対応される第２ｂ偏差より小さい値である、目標操舵角ａに対応される第２ａ偏差を優先させて選択する。このように、１次的には、上述したように運転者の操舵操作に対応した操作操舵角を優先させて、操舵力付与処理を行いつつ、複数の回避軌跡が存在する場合では、２次的には、車両の目標操舵角に近づけることが容易な回避軌跡を優先させて、操舵力付与処理を行うことによって、車両を操舵する度合いを低減させ、車両が蛇行走行するのを効果的に防止することが可能である。

本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、本発明は、例えばディーゼルエンジンや、ガソリンその他の燃料を利用する各種の内燃機関によって駆動する車両や、ハイブリッド式の車両や電気自動車（Electric Vehicle）等の各種の車両用の操舵力制御装置に限らず、飛行機用の操舵力制御装置などの各種の移動体に備えられる車輪に操舵力を付与する操舵力制御装置に適用してよい。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両用の操舵力制御装置及び方法もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本発明の操舵力制御装置に係る実施形態の基本的な構成を概念的に示す概略構成図である。 本実施形態に係る、補助的な補助操舵力を付与する操舵力付与処理の流れを示したフローチャートである。 本実施形態に係る、運転者の操舵操作に対応した操作操舵力と、障害物を回避可能な目標軌跡を走行するための目標操舵力との差である第１偏差を補正するためのゲインＫと、運転操作に対応した操作操舵角との定量的な相関関係を示したグラフである。 比較例に係る、補助操舵力の目標値を決定する数値データの流れを概念的に示したブロック図（図４（ａ））、及び、本実施形態に係る、補助操舵力の目標値を決定する数値データの流れを概念的に示したブロック図（図４（ｂ））である。 本実施形態に係る車両が障害物を回避する走行軌跡と、比較例に係る車両が障害物を回避する走行軌跡との位置関係を図式的に示した平面図（図５（ａ））、及び、本実施形態に係る、運転操作に対応した操作操舵角と、目標操舵角との差である第２偏差と、走行時間との相関関係の一具体例を示したグラフ（図５（ｂ））である。 本発明の操舵力制御装置に係る他の実施形態の基本的な構成を概念的に示す概略構成図である。 他の実施形態（その１）に係る、補助的な補助操舵力を付与する操舵力付与処理の流れを示したフローチャートである。 他の実施形態（その１）に係る、運転者の操舵操作に対応した操作操舵力と、障害物を回避可能な目標軌跡を走行するための目標操舵力との差である第１偏差を補正するためのゲインＫと、運転操作に対応した操作操舵角との定量的な相関関係を示したグラフ群（図８（ａ）から図８（ｂ））である。 他の実施形態（その２）に係る、補助的な補助操舵力を付与する操舵力付与処理の流れを示したフローチャートである。 他の実施形態（その２）に係る車両が障害物を回避する走行軌跡が複数ある場合における、２つの回避軌跡と、比較例に係る車両が障害物を回避する走行軌跡との位置関係を図式的に示した平面図（図１０（ａ））、及び、他の実施形態（その２）に係る、運転操作に対応した操作操舵角と、複数の目標操舵角（即ち、目標操舵角ａ及び目標操舵角ｂ）との夫々の差である第２ａ偏差及び第２ｂ偏差と、走行時間との相関関係の一具体例を示したグラフ（図１０（ｂ））である。

符号の説明

１ 車両
５、６ 前輪
７、８ 後輪
１０ 電動式パワーステアリング装置
１１ ステアリングホイール
１３ 舵角センサ
１４ トルクセンサ
１５、５５ 電動モータ
３０ ＥＣＵ
３１ ロール角算出回路
３２ タックイン判定回路
３３ ＡＢＳ制御回路
３４ サス制御回路
４１ 車速センサ
４２ 横力センサ
５０ レーダ
５１ カメラ
５２ 通信手段

Claims (9)

1. 車両の少なくとも前輪に操舵力を付与する操舵力付与手段と、
   運転者の操舵操作に対応した操作操舵力と障害物を回避可能な目標軌跡を走行するための目標操舵力との差である第１偏差を検出する検出手段と、
   前記操舵操作に対応した操作操舵角と前記目標軌跡に対応した目標操舵角との差である第２偏差に基づいて、前記検出された第１偏差を補正する補正手段と、
   前記操舵力として、前記補正された第１偏差を目標値とする、補助的な補助操舵力を、前記操作操舵力に加えて付与するように、前記操舵力付与手段を制御する制御手段と
   を備えることを特徴とする車両用の操舵力制御装置。
2. 前記補正手段は、前記第２偏差が大きくなるに従って、前記検出された第１偏差が小さくなるように、前記第１偏差を補正することを特徴とする請求項１に記載の車両用の操舵力制御装置。
3. 前記補正手段は、前記第２偏差が、第１閾値より大きい場合、前記第１偏差に、１未満の係数を前記第１偏差に乗算しつつ、前記第１偏差を補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用の操舵力制御装置。
4. 前記係数は、前記第２偏差が大きくなるに従って、線形的又は非線形的に小さくなることを特徴とする請求項３に記載の車両用の操舵力制御装置。
5. 前記制御手段は、前記第２偏差が、第２閾値より大きい場合、前記補助操舵力の付与を停止するように、前記操舵力付与手段を制御することを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の車両用の操舵力制御装置。
6. 前記制御手段は、（i）前記車両が前記障害物に衝突すると予測される場合で、且つ、前記運転者による操舵速度が第１所定値より大きい場合、又は（ii）前記第２偏差が第２閾値より大きい状態が継続する継続時間が第２所定値より大きい場合、前記補助操舵力を付与するように、前記操舵力付与手段を制御することを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか一項に記載の車両用の操舵力制御装置。
7. 前記補正手段は、（i）前記操作操舵角と、一の目標軌跡に対応した一の目標操舵角との差である一の第２偏差に基づいて決定される一の係数、及び（ii）前記操作操舵角と、他の目標軌跡に対応した他の目標操舵角との差である他の第２偏差に基づいて決定される他の係数のうち、いずれか大きい方に基づいて、前記検出された第１偏差を補正することを特徴とする請求項１から６のうちのいずれか一項に記載の車両用の操舵力制御装置。
8. 前記補正手段は、（i）前記操作操舵角と、一の目標軌跡に対応した一の目標操舵角との差である一の第２偏差、及び（ii）前記操作操舵角と、他の目標軌跡に対応した他の目標操舵角との差である他の第２偏差のうち、いずれか小さい方に基づいて、前記検出された第１偏差を補正することを特徴とする請求項１から６のうちのいずれか一項に記載の車両用の操舵力制御装置。
9. 車両の少なくとも前輪に操舵力を付与する操舵力付与手段を備える車両用の操舵力制御方法であって、
   運転者の操舵操作に対応した操作操舵力と障害物を回避可能な目標軌跡を走行するための目標操舵力との差である第１偏差を検出する検出工程と、
   前記操舵操作に対応した操作操舵角と前記目標軌跡に対応した目標操舵角との差である第２偏差に基づいて、前記検出された第１偏差を補正する補正工程と、
   前記操舵力として、前記補正された第１偏差を目標値とする、補助的な補助操舵力を前記操作操舵力に加えて付与するように、前記操舵力付与手段を制御する制御工程と
   を備えることを特徴とする車両用の操舵力制御方法。

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