JP2019107966A - 車両の車線逸脱防止制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車線逸脱防止制御の開始時に、ドライバの操舵操作に応じて操舵系の摩擦を適正に補償し、ドライバに違和感を与えることなく車線逸脱を防止する。【解決手段】目標操舵トルク、摩擦補償トルクを算出した後（Ｓ２，Ｓ３）、摩擦補償トルクの出力先を判定し（Ｓ４）、摩擦補償トルクの出力先を示すフラグがＯＮか否かを調べる（Ｓ５）。フラグＯＮの場合、目標操舵トルクに摩擦補償トルクを加算する摩擦補償トルク加算処理を行った（Ｓ６）後、レートリミット処理を行い（Ｓ７）、ＥＰＳモータを駆動するモータ駆動部に出力する。一方、フラグＯＦＦの場合には、目標操舵トルクをレートリミット処理し（Ｓ８）、レートリミット処理後の目標操舵トルクに摩擦補償トルクを加算し（Ｓ９）、ＥＰＳモータを駆動するモータ駆動部に出力する。【選択図】図５

Description

本発明は、車両の走行車線からの逸脱を防止する車線逸脱防止制御を実行する車両の車線逸脱防止制御装置に関する。

自動車等の車両においては、例えば特許文献１に開示されているように、ドライバによる操舵操作と独立して電動モータを介して操舵角を制御可能な電動パワーステアリング（EPS;Electric Power Steering）装置等の操舵装置を備え、カメラやレーダ装置等によって認識した車両周囲の外部環境に基づいて、自車両の走行位置を車線内に維持する車線維持制御や、自車両の走行車線外への逸脱を防止する車線逸脱防止制御等の操舵支援制御を行う技術が知られている。

特開２０１６−６４７９９号公報

一般に、ＥＰＳ装置等の電動モータを介した操舵制御では、車両の姿勢を目標とするヨー角に制御するための目標操舵トルクが急激に変化してドライバに不快感を与えないよう、目標操舵トルクの変化速度をリミッタで抑制した後、操舵系の摩擦を補償する摩擦補償トルクを付加するようにしており、これにより、操舵系の個体差や経年変化によるばらつき等の影響を低減してより精度の高い制御が可能となる。

しかしながら、ドライバのステアリング把持を前提とする操舵支援制御では、システムが車線外に逸脱する虞があると判断して車線逸脱防止制御を開始したとき、同時にドライバが車線逸脱を防止する方向にステアリングを操作する場合がある。このような場合、ドライバ操作による操舵トルクで操舵系の摩擦の一部又は全部が補償されてしまい、一義的に摩擦補償トルクをリミット処理後の目標操舵トルクに加算すると、最終的な指示トルクが過剰になって円滑を欠くトルク変動や操舵角変化が発生し、ドライバに違和感を与える虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、車線逸脱防止制御の開始時に、ドライバの操舵操作に応じて操舵系の摩擦を適正に補償し、ドライバに違和感を与えることなく車線逸脱を防止することのできる車両の車線逸脱防止制御装置を提供することを目的としている。

本発明の一態様による車両の車線逸脱防止制御装置は、自車両が走行する車線からの逸脱を防止する車線逸脱防止制御を実行する車両の車線逸脱防止制御装置であって、前記車線からの逸脱を防止するために操舵系に付与する目標操舵トルクを算出する目標操舵トルク算出部と、前記操舵系の摩擦を補償する摩擦補償トルクを設定する摩擦補償設定部と、前記目標操舵トルクの変化速度を抑制するリミット処理を行うリミット処理部と、前記車線逸脱防止制御の開始時に、ドライバの操舵操作によって操舵系の摩擦が補償されるか否かを判断し、前記判断の判断結果に応じて、前記摩擦補償トルクの出力先を、前記リミット処理部でリミット処理される前の前記目標操舵トルクに加算する第１の加算処理部と、前記リミット処理部でリミット処理された後の前記目標操舵トルクに加算する第２の加算処理部との何れか一方に切り換える摩擦補償切換部とを備える。

本発明によれば、車線逸脱防止制御の開始時に、ドライバの操舵操作に応じて操舵系の摩擦を適正に補償することができ、ドライバに違和感を与えることなく車線逸脱を防止することができる。

車両操舵系の構成図 操舵制御系の機能を示すブロック図 自車両及び車線と各パラメータを示す説明図 摩擦トルクの推定を示す説明図 車線逸脱防止制御ルーチンを示すフローチャート モータ回転角変化量に基づく摩擦補償切換ルーチンを示すフローチャート ドライバ操舵トルクに基づく摩擦補償切換ルーチンを示すフローチャート

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１において、符号１は、ドライバによる操舵操作と独立してアクチュエータを介して操舵角を制御可能な操舵装置としての電動パワーステアリング（EPS;Electric Power Steering）装置を示す。このＥＰＳ装置１においては、図示しない自動車等の車両の車体フレームに、ステアリング軸２がステアリングコラム３を介して回動自在に支持されている。

ステアリング軸２の一端は運転席側へ延出され、他端がエンジンルーム側へ延出されている。ステアリング軸２の運転席側端部には、ステアリングホイール４が固設され、このステアリングホイール４が結合されるステアリング軸２の外周側に、舵角センサ２１が配設されている。

舵角センサ２１は、例えば、その内部に検知ギヤに内蔵された磁石の回転を検知する磁気抵抗素子を二組備えて構成されている。この舵角センサ２１は、ステアリングホイール４の基準となる回転位置（例えば、車両直進状態におけるステアリングホイール４上部の回転位置）を予め設定しておき、検知ギヤが回転することで生じる磁気変化に基づいて、予め設定した固定の基準位置からの回転角（舵角）及び回転方向（操舵方向）を検出することができる。

また、ステアリング軸２の中途には、トーションバー２ａが介装され、エンジンルーム側に延出される端部に、ピニオン軸５が連設されている。トーションバー２ａの外周側には、トルクセンサ２２が配設されている。トルクセンサ２２は、トーションバー２ａの捩れによってステアリング軸２の軸周りに生じるステアリングホイール４側とピニオン軸５側との変位を検出することにより、ドライバの操舵操作によるドライバの操舵トルクを検出可能となっている。

一方、エンジンルーム内には、車幅方向へ延出するステアリングギヤボックス６が配設されており、このステアリングギヤボックス６にラック軸７が往復移動自在に挿通支持されている。このラック軸７に形成されたラック（図示せず）に、ピニオン軸５に形成されたピニオンが噛合されて、ラックアンドピニオン式のステアリング機構が形成されている。

また、ラック軸７の左右両端はステアリングギヤボックス６の端部から各々突出されており、その端部に、タイロッド８を介してフロントナックル９が連設されている。このフロントナックル９は、操舵輪としての左右輪１０Ｌ，１０Ｒを回動自在に支持すると共に、車体フレームに転舵自在に支持されている。ステアリングホイール４を操作し、ステアリング軸２、ピニオン軸５を回転させると、このピニオン軸５の回転によりラック軸７が左右方向へ移動し、その移動によりフロントナックル９がキングピン軸（図示せず）を中心に回動して、左右輪１０Ｌ，１０Ｒが左右方向へ転舵される。

また、ピニオン軸５に、ウォームギヤ等の減速ギヤ機構からなるアシスト伝達機構１１を介して、ドライバの操舵操作に対するアシスト及び自動操舵を可能とするアクチュエータとしての電動パワーステアリングモータ（ＥＰＳモータ）１２が連設されている。ＥＰＳモータ１２は、例えばケースに固定されたステータとステータの内部で回転するロータとを有するＤＣブラシレスモータからなる電動モータであり、この電動モータのロータの回転がアシスト伝達機構１１を介してラック軸７の軸方向の動きに変換される。

ＥＰＳモータ１２には、ロータの回転角を検出する回転角センサ２３が内蔵されている。この回転角センサ２３は、例えば、ロータリエンコーダ等によって所定の零点位置からのロータの相対的な回転角を検出するセンサであり、回転角センサ２３からの信号が操舵制御装置５０に入力される。

尚、回転角センサ２３は、例えば、イグニッションＯＮ時に、舵角センサ２１による舵角とアシスト伝達機構１１の減速比とに基づいての零点位置が初期設定され、通常、回転角センサ２３で検出する回転角と舵角センサ２１で検出するステアリングホイール４の回転角（ハンドル角）とは、同じ舵角（操舵角）として扱うことができる。

操舵制御装置５０は、マイクロコンピュータを中心として構成される制御ユニットであり、モータ駆動部２０を介してＥＰＳモータ１２を駆動制御する。操舵制御装置５０には、舵角センサ２１、トルクセンサ２２、回転角センサ２３、その他、車速を検出する車速センサ２４、車両の鉛直軸回りの回転速度すなわちヨーレートを検出するヨーレートセンサ２５等のセンサ類や図示しないスイッチ類からの信号が入力される。

また、操舵制御装置５０は、車内ネットワークを形成する通信バス２００に接続されている。通信バス２００には、車両の外部環境を認識して走行環境情報を取得する外部環境認識装置１５０をはじめとして、その他、図示しないエンジン制御装置、変速機制御装置、ブレーキ制御装置等の他の制御装置が接続され、各制御装置が通信バス２００を介して互いに制御情報を交換することができる。

外部環境認識装置１５０は、前方認識用のカメラやミリ波レーダ、側方認識用のサイドカメラや側方レーダ等の各種デバイスによる自車両周囲の物体の検出情報、路車間通信や車車間通信等のインフラ通信によって取得した交通情報、ＧＰＳ衛星等からの信号に基づく自車両位置の測位情報、道路の曲率、車線幅、路肩幅等の道路形状データや、道路方位角、車線区画線の種別、レーン数等の走行制御用データを含む高精細の地図情報等により、自車両周囲の外部環境を認識する。

本実施の形態においては、外部環境認識装置１５０は、車載のカメラ及び画像認識装置による自車両の前方環境の認識を主として、前方認識用のカメラは、同一対象物を異なる視点から撮像する２台のカメラで構成されるステレオカメラを用いる。このステレオカメラを構成する２台のカメラは、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有するシャッタ同期のカメラであり、例えば、車室内上部のフロントウィンドウ内側のルームミラー近傍に所定の基線長で配置されている。

ステレオカメラからの画像データの処理は、例えば以下のように行われる。まず、ステレオカメラで撮像した自車両の進行方向の１組のステレオ画像対に対し、対応する位置のずれ量から距離情報を有する距離画像を生成し、この距離画像の距離情報を用いて、白線等の車線区画線の認識、先行車両や対向車両等の立体物の認識処理を行う。

白線等の車線区画線の認識では、車線区画線は道路面と比較して高輝度であるという知得に基づき、道路の幅方向の輝度変化を評価して、画像平面における左右の車線区画線の位置を画像平面上で特定する。この車線区画線の実空間上の位置（ｘ，ｙ，ｚ）は、画像平面上の位置（ｉ，ｊ）とこの位置に関して算出された視差とに基づいて、すなわち、距離情報に基づいて、周知の座標変換式より算出される。

自車両の位置を基準に設定された実空間の座標系は、本実施の形態では、例えば、図３に示すように、カメラの中央真下の道路面を原点として、車幅方向をｘ軸、車高方向をｙ軸、車長方向（距離方向）をｚ軸とする。このとき、ｘ−ｚ平面（ｙ＝０）は、道路が平坦な場合、道路面と一致する。道路モデルは、道路上の自車両の走行レーンを距離方向に複数区間に分割し、各区間における左右の車線区画線を所定に近似して連結することによって表現される。

左右車線区画線の近似処理は、例えば、車線区画線を最小自乗法によって近似する処理が採用される。具体的には、自車両の左側の車線区画線は、最小自乗法により、以下の（１）式により近似され、自車両の右側の車線区画線は、最小自乗法により、以下の（２）式により近似される。
ｘ＝ＡＬ・ｚ²＋ＢＬ・ｚ＋ＣＬ …（１）
ｘ＝ＡＲ・ｚ²＋ＢＲ・ｚ＋ＣＲ …（２）

ここで、上述の（１）式、（２）式における、「ＡＬ」と「ＡＲ」は、それぞれの曲線における曲率を示し、左側の車線区画線の曲率κＬは、２・ＡＬであり、右側の車線区画線の曲率κＲは、２・ＡＲである。従って、車線の曲率κは、以下の（３）式となる。
κ＝（２・ＡＬ＋２・ＡＲ）／２＝ＡＬ＋ＡＲ …（３）

また、（１）式、（２）式における、「ＢＬ」と「ＢＲ」は、それぞれの曲線の自車両の幅方向における傾きを示し、「ＣＬ」と「ＣＲ」は、それぞれの曲線の自車両の幅方向における位置を示す（図３参照）。

更に、外部環境認識装置１５０は、自車両の対車線ヨー角θyawを、以下の（４）式により算出する。
θyaw＝ｔａｎ^-1((ＢＬ＋ＢＲ)／２） …（４）

外部環境認識装置１５０による外部環境の認識結果は、操舵制御装置５０や他の制御装置に送信される。操舵制御装置５０は、自車両の自動運転やドライバの運転を支援する運転支援制御において、外部環境の認識結果から自車両が走行する目標コースを設定し、この目標コースに追従して走行するよう、ＥＰＳモータ１２を駆動するモータ駆動部２０を介して操舵支援制御を実行し、ドライバの操舵操作による操舵介入が検知された場合には、ＥＰＳモータ１２によりドライバの操舵操作をアシストする補助トルクを出力する。

操舵制御装置５０の操舵制御における目標コースは、外部環境認識装置１５０による外部環境の認識結果に基づいて設定される。例えば、自車両を車線に追従させて車線中央に維持する車線維持制御では、車線区画線としての左右の白線の道路幅方向の中央位置が目標コースとして設定される。操舵制御装置５０は、自車両の車幅方向の中心位置を目標コースに一致させる目標操舵角を設定し、操舵制御の舵角が目標操舵角となるよう、ＥＰＳモータ１２の駆動電流を制御する。尚、目標コースは、操舵制御装置５０ではなく、外部環境認識装置１５０等の他の制御装置で設定するようにしても良い。

また、操舵制御装置５０は、自車両を車線中央に維持する車線維持制御に加えて、自車両の車線から逸脱を防止する車線逸脱防止制御を実行する。具体的には、操舵制御装置５０は、外部環境認識装置１５０からの情報及び自車両の運転状態に基づいて、自車両の対車線ヨー角が逸脱方向を向いている場合、自車両が逸脱方向の車線を跨ぐまでの車線逸脱推定時間Ｔtlcを算出し、車線逸脱推定時間Ｔtlcが自車両の車速Ｖと車線曲率κとによって決定される閾値Ｔth以下の場合、車線逸脱防止制御を開始する。

車線逸脱推定時間Ｔtlcは、以下の（５）式に示すように、自車両から逸脱方向の車線までの距離Ｌを、自車両の車速Ｖの対車線ヨー角θyawに応じた速度成分で除算して求めることができる。
Ｔtlc＝Ｌ／(Ｖ・ｓｉｎθyaw) …（５）

この車線逸脱防止制御においては、ＥＰＳモータ１２の指示トルクには、操舵系の摩擦を補償するための摩擦補償トルクが含まれており、車線逸脱防止制御によるＥＰＳモータ１２の駆動に対して、ドライバが逸脱回避の操舵を行うと、ドライバの操舵操作で発生する操舵トルクによって摩擦補償トルクの一部又は全てが補償されることになり、ＥＰＳモータ１２の指示トルクが過剰になる虞がある。

このため、操舵制御装置５０は、車線逸脱防止制御に係る機能部として、図２に示すように、自車両が目標コースに沿って走行するための目標ヨーレートを算出する目標ヨーレート算出部６０、目標ヨーレートを実現するための目標操舵トルクを算出する目標操舵トルク算出部７０、目標操舵トルクの変化速度を主としてドライバに違和感を与えない速度に抑制するリミット処理部としてのレートリミッタ７５、操舵系の摩擦を補償する摩擦補償トルクを設定する摩擦補償設定部８０、摩擦補償トルクの出力先を、レートリミッタ７５の前（入力側）の第１の加算処理部としての加算器７４と、レートリミッタ７５の後（出力側）の第２の加算処理としての加算器７６との何れか一方に切り換える摩擦補償切換部８５を主要部として備えている。

詳細には、目標ヨーレート算出部６０は、車線の曲率に応じた目標旋回量となるヨーレート（車線曲率旋回目標ヨーレート）γtgt_laneと、車線に対して逸脱を防止する目標旋回量となるヨーレート（逸脱防止挙動生成目標ヨーレート）γtgt_turnとを算出する。逸脱防止挙動生成目標ヨーレートγtgt_turnと車線曲率旋回目標ヨーレートγtgt_laneとは、以下の（６）式に示すように、互いに加算されて最終的な目標ヨーレートγtgtとして算出される。
γtgt＝γtgt_lane＋γtgt_turn …（６）

尚、ヨーレート及び曲率は、正の符号で左旋回を表し、対車線ヨー角は、正の符号で左側の車線への逸脱方向を表すものとする。また、横位置は、正の符号で車線内側を表すものとする。

詳細には、車線曲率旋回目標ヨーレートγtgt_laneは、以下の（７）式に示すように、自車両の車速Ｖと車線の曲率κとにより算出される。
γtgt_lane＝κ・Ｖ …（７）

また、逸脱防止挙動生成目標ヨーレートγtgt_turnは、詳細には、車線逸脱防止制御の制御開始から逸脱を抑制するための挙動を自車両に発生させる逸脱抑制制御（対車線ヨー角θyaw≧０）の目標ヨーレートγtgt_turn_1と、逸脱抑制制御後に自車両の姿勢を制御終了地点まで制御する姿勢決定制御（対車線ヨー角θyaw＜０）の目標ヨーレートγtgt_turn_2とに分けて算出される。これらの目標ヨーレートγtgt_turn_1，γtgt_turn_2は、自車両の対車線ヨー角及び横位置に応じて切り換えられ、逸脱防止挙動生成目標ヨーレートγtgt_turnとして出力される。

逸脱抑制制御中の目標ヨーレートγtgt_turn_1は、以下の（８）式に示すように、対車線ヨー角θyawと車線逸脱推定時間Ｔtlcに基づいて算出される。
γtgt_turn_1＝θyaw／Ｔtlc …（８）

一方、姿勢決定制御中の目標ヨーレートγtgt_turn_2は、以下の（９）式に示すように、制御終了時の目標対車線ヨー角θtgt_yawと姿勢決定制御中の対車線ヨー角θyawとの偏差に所定のフィードバックゲインＫyawfbを乗算した値を、目標対車線ヨー角θtgt_yawに到達するまでの目標時間Ｔtgtで除算して算出される。
γtgt_turn_2＝−Ｋyawfb・(θtgt_yaw−θyaw)／Ｔtgt …（９）

目標操舵トルク算出部７０は、フィードフォワード制御によるフィードフォワードトルクを算出するフィードフォワードトルク算出部７１と、フィードバック制御によるフィードバックトルクを算出するフィードバックトルク算出部７２を備えている。以下に説明するように、フィードフォワードトルクとフィードバックトルクとは合算され、目標操舵トルクとなる。

フィードフォワードトルク算出部７１は、車線曲率旋回目標ヨーレートγtgt_laneを発生させるためのフィードフォワードトルクＴp_ff_laneを算出し、また、逸脱防止挙動生成目標ヨーレートγtgt_turnを発生させるためのフィードフォワードトルクＴp_ff_turnを算出する。

各フィードフォワードトルクＴp_ff_lane,Ｔp_ff_turnは、例えば、ヨーレート／トルク変換ゲインのマップを予め作成しておき、マップ参照によって得られたトルク変換ゲインＫyawr_to_trqを用いて算出する。

すなわち、以下の（１０），（１１）式に示すように、トルク変換ゲインＫyawr_to_trqを、車線曲率旋回目標ヨーレートγtgt_lane、逸脱防止挙動生成目標ヨーレートγtgt_turnに乗算することにより、フィードフォワードトルクＴp_ff_lane,Ｔp_ff_turnを算出する。
Ｔp_ff_lane＝Ｋyawr_to_trq・γtgt_lane …（１０）
Ｔp_ff_turn＝Ｋyawr_to_trq・γtgt_turn …（１１）

フィードバックトルク算出部７２は、目標ヨーレートγtgtとヨーレートセンサ２５で検出した自車両の実ヨーレートγとの偏差に基づくフィードバックトルクＴp_fbを算出する。具体的には、フィードバックトルクＴp_fbは、以下の（１２）式に示すように、目標ヨーレートγtgtと実ヨーレートγとの偏差（γtgt−γ）に対するＰＩＤ制御によって算出される。
Ｔp_fb＝Ｋp・(γtgt−γ)＋Ｋi・∫(γtgt−γ)ｄｔ＋Ｋd・ｄ(γtgt−γ)／ｄｔ…（１２）

（１２）式におけるＰＩＤ制御の比例ゲインＫp、積分ゲインＫi、微分ゲインＫdは、ドライバの操舵操作の有無に応じて設定される。ドライバの操舵操作がない場合（トルクセンサ２２によって操舵トルクが検出されない場合）、各ゲインＫp，Ｋi，Ｋdは、予め最適に設定された特性に従って設定される、
一方、トルクセンサ２２によって逸脱防止方向にドライバの操舵操作が検出され、なおかつ目標ヨーレートに対し実ヨーレートがオーバーシュートしている場合（例えば、右側の車線に対して逸脱防止する際に、目標ヨーレートの値より実ヨーレートの値が大きい場合）には、各ゲインＫp，Ｋi，Ｋdが零とされ、以下の（１３）式に示すように、フィードバックトルクＴp_fbは零となる。
Ｔp_fb＝０ …（１３）

フィードフォワードトルク算出部７１からのフィードフォワードトルクＴp_ff_lane,Ｔp_ff_turnと、フィードバックトルク算出部７２からのフィードバックトルクＴp_fbは、以下の（１４）式に示すように互いに加算され、目標操舵トルクＴpが算出される。
Ｔp＝Ｔp_ff_lane＋Ｔp_ff_turn＋Ｔp_fb …（１４）

目標操舵トルク算出部７０で算出された目標操舵トルクＴpには、摩擦補償設定部８０で設定された摩擦補償トルクＴp_fricがレートリミッタ７５の前後の加算器７４，７６の何れかで加算される。そして、レートリミット処理及び摩擦補償処理された目標操舵トルクＴpがＥＰＳモータ１２への指示トルクとなる車線逸脱防止制御トルクＴp_cmdとして出力される。

摩擦補償設定部８０は、ステアリングホイール４からステアリング機構を経て操舵輪に至る操舵系の摩擦を補償するための摩擦補償トルクＴp_fricを設定する。この摩擦補償トルクＴp_fricは、操舵系の特性に応じて実験やシミュレーション等で推定した摩擦トルクをもとに算出されるものである。

例えば、図４（ａ）に示すように、舵角センサ２１で検出されるハンドル角θHと、トルクセンサ２２で検出されるピニオン軸トルクＴp_senとを軸とする座標系におけるヒステリシス幅Ｈwを計測し、図４（ｂ）に示すように、ヒステリシス幅Ｈwをハンドル角θH−ヒステリシス幅Ｈwの座標系に投影する。そして、ハンドル角θHに対するヒステリシス幅Ｈwの特性を線形回帰して得られる特性直線の回帰係数（切片）を操舵系の摩擦トルクＴ_fricとして推定し、マップに格納しておく。更に、マップから得られる摩擦トルクＴ_fricを車両毎に学習して更新することにより、温度、経年変化、個体間のばらつき等の影響を低減してより精密な摩擦補償が可能となる。

尚、電流センサ（図示せず）で検出されるＥＰＳモータ１２の電流値と、回転角センサ２３で検出されるＥＰＳモータ１２のモータ回転角と軸とする座標系におけるヒステリシス幅に基づいて、摩擦トルクＴ_fricを推定するようにしても良い。

摩擦補償切換部８５は、車線逸脱防止制御の制御開始時におけるドライバの操舵操作によって操舵系の摩擦が補償されるか否かを判断し、摩擦補償トルクＴp_fricの出力先をレートリミッタ７５の前後の加算器７４，７６の何れか一方に切り換える。この場合、摩擦補償トルクＴp_fricの出力先の切り換えは、車線逸脱防止制御における逸脱抑制制御中に行い、逸脱抑制制御後の姿勢決定制御に移行したときには、摩擦補償トルクＴp_fricの出力先をレートリミッタ７５の後の加算器７６に固定する。

ドライバの操舵操作によって操舵系の摩擦が補償されるか否かは、制御開始時のドライバの操舵操作によるＥＰＳモータ１２のモータ回転角変化量ΔＭ、或いは制御開始時のドライバの操舵操作によって発生するドライバ操舵トルクＴdrvによって判断する。以下では、ＥＰＳモータ１２のモータ回転角方向及びドライバ操舵トルクは左旋回方向を正として説明する。

詳細には、車線逸脱防止制御の開始時に、ＥＰＳモータ１２のモータ回転角変化量ΔＭ及び対車線ヨー角θyawを調べる。モータ回転角変化量ΔＭと対車線ヨー角θyawとの正負の符号が一致しない条件（例えば正の対車線ヨー角で車線逸脱防止制御が開始されたときに、モータ回転角変化量が負でＥＰＳモータ１２が逸脱防止方向に回転している条件）が成立し、且つモータ回転角変化量（絶対値）｜ΔＭ｜が閾値ＭＴＨより大きい条件が成立する場合、ドライバの操舵操作によって操舵系の摩擦が補償されるものと判断し、これらの条件が成立しない場合には、ドライバの操舵操作によって操舵系の摩擦が補償されないと判断する。

また、ドライバの操舵操作によって発生するドライバ操舵トルクＴdrvと対車線ヨー角θyawとの関係に基づいて操舵系の摩擦が補償されるか否かを判断する場合も同様である。すなわち、ドライバ操舵トルクＴdrvと対車線ヨー角θyawとの正負の符号が一致しない条件（例えば正の対車線ヨー角で車線逸脱防止制御が開始されたときに、ドライバ操舵トルクＴdrvが負でドライバが逸脱防止方向に操舵している条件）が成立し、且つ操舵トルク（絶対値）｜Ｔdrv｜が閾値ＤＲＶＴＨより大きい条件が成立する場合、ドライバの操舵操作によって操舵系の摩擦が補償されると判断し、これらの条件が成立しない場合には、ドライバの操舵操作によって操舵系の摩擦が補償されないと判断する。

摩擦補償切換部８５は、ドライバの操舵操作によって操舵系の摩擦が補償されると判断した場合、摩擦補償トルクＴp_fricの出力先をレートリミッタ７５の前の加算器７４にセットする。その結果、目標操舵トルクＴpに摩擦補償トルクＴp_fricを加算したトルクがレートリミッタ７５でリミット処理され、ＥＰＳモータ１２への指示トルクが過剰にならないように制限される。

一方、ドライバの操舵操作によって操舵系の摩擦が補償されないと判断した場合には、摩擦補償トルクＴp_fricの出力先をレートリミッタ７５の後の加算器７６に切り換える。その結果、目標操舵トルクＴpがレートリミッタ７５でリミット処理された後に摩擦補償トルクＴp_fricが加算され、操舵系の個体差や経年変化の影響を低減した摩擦補償が可能となる。

次に、以上の操舵制御装置５０で実行される車線逸脱防止制御に係るプログラム処理について、図５〜図７のフローチャートを用いて説明する。

先ず、車線逸脱防止制御ルーチンについて、図５のフローチャートに基づいて説明する。この車線逸脱防止制御ルーチンは、車線逸脱防止制御の開始条件が成立する場合、例えば、進行方向左側の車線を逸脱防止制御対象の車線とするとき、現在の自車両の対車線ヨー角θyawがθyaw≧０で逸脱方向を向いている条件、自車両が車線を逸脱するまでの車線逸脱推定時間Ｔtlcが車速Ｖと車線曲率κとによって決定される閾値Ｔth以下の条件が成立する場合に開始される。

操舵制御装置５０は、車線逸脱防止制御ルーチンの最初のステップＳ１において、センサ信号、認識情報、制御情報等を入力する入力処理を行う。例えば、操舵制御装置５０は、舵角センサ２１、トルクセンサ２２、回転角センサ２３、車速センサ２４、ヨーレートセンサ２５等のセンサ類や図示しないスイッチ類からの信号、外部環境認識装置１５０からのカメラによる認識情報、通信バス２００を介した他の制御装置からの制御情報を入力する。

次に、ステップＳ２へ進んで目標ヨーレートγtgtを実現するための目標操舵トルクＴpを算出する。この目標操舵トルクＴpは、車線曲率旋回目標ヨーレートγtgt_lane、逸脱防止挙動生成目標ヨーレートγtgt_turnをトルク変換したフィードフォワードトルクＴp_ff_lane，Ｔp_ff_turnと、目標ヨーレートγtgtと実ヨーレートγとの偏差に基づくフィードバックトルクＴp_fbとを加算したトルクとなる。但し、ドライバの逸脱防止方向への操舵操作が検出され、なおかつ目標ヨーレートに対し実ヨーレートがオーバーシュートしている場合には、フィードバックトルクＴp_fbは零となる。

その後、ステップＳ３へ進み、目標操舵トルクＴpに加算する摩擦補償トルクＴp_fricを算出する。摩擦補償トルクＴp_fricは、例えば、前述したように予め作成したマップに格納された値をもとに算出される。

ステップＳ３に続くステップＳ４では、後述する図６或いは図７の摩擦補償切換ルーチンによる摩擦補償切換判定を実施し、摩擦補償トルクＴp_fricの出力先を判定する。摩擦補償トルクＴp_fricの出力先は、摩擦補償レートリミットフラグＦ_fric_limによって示され、Ｆ_fric_lim＝１（フラグＯＮ）のとき、摩擦補償トルクＴp_fricの出力先がレートリミッタ７５の前の加算器７４となり、Ｆ_fric_lim＝０（フラグＯＦＦ）のとき、摩擦補償トルクＴp_fricの出力先がレートリミッタ７５の後の加算器７６となることを示す。

そして、ステップＳ５で摩擦補償レートリミットフラグＦ_fric_limを参照してフラグＯＮか否かを調べる。Ｆ_fric_lim＝１でフラグＯＮの場合、ステップＳ５からステップＳ６へ進み、加算器７４を介して目標操舵トルクＴpに摩擦補償トルクＴp_fricを加算する摩擦補償トルク加算処理を行う。ステップＳ６で摩擦補償トルク加算処理を行った後は、ステップＳ７へ進み、摩擦補償トルクＴp_fricを加算した目標操舵トルクＴpを、レートリミッタ７５に入力してレートリミット処理を行い、ＥＰＳモータ１２を駆動するモータ駆動部２０に出力する。

一方、ステップＳ５において、Ｆ_fric_lim＝０でフラグＯＦＦの場合には、ステップＳ５からステップＳ８へ進み、ステップＳ２で算出した目標操舵トルクＴpをレートリミッタ７５に入力してレートリミット処理を行う。ステップＳ８におけるレートリミット処理は、摩擦補償トルクＴp_fricを加算する前の目標操舵トルクＴpを、レートリミッタ７５で処理することになる。

その後、ステップＳ８からステップＳ９へ進み、加算器７６を介してレートリミット処理後の目標操舵トルクＴpに摩擦補償トルクＴp_fricを加算する摩擦補償トルク加算処理を行う。この摩擦補償トルクＴp_fricで摩擦補償されたレートミット処理後のトルクがＥＰＳモータ１２を駆動するモータ駆動部２０に出力される。

次に、ステップＳ４における摩擦補償切換ルーチンについて、図６，図７のフローチャートを用いて説明する。尚、図６のフローチャートは、モータ回転角変化に基づいて摩擦補償トルクＴp_fricの出力先を判定する摩擦補償切換ルーチンを示し、図７のフローチャートは、ドライバ操舵操作に基づいて摩擦補償トルクＴp_fricの出力先を判定する摩擦補償切換ルーチンを示す。

先ず、図６の摩擦補償切換ルーチンについて説明する。図６の摩擦補償切換ルーチンでは、最初のステップＳ１１において、センサ信号、認識情報、制御情報等の入力情報を取得し、ステップＳ１２で車線逸脱防止制御の制御開始時か否かを調べる。

車線逸脱防止制御の制御開始時の場合、ステップＳ１２からステップＳ１３へ進み、回転角センサ２３の信号からＥＰＳモータ１２のモータ回転角変化量ΔＭを算出する。そして、ステップＳ１４でモータ回転角変化量ΔＭと対車線ヨー角θyawとの正負の符号が一致せず、ＥＰＳモータ１２が逸脱防止方向に回転しているか否かを調べる。

ステップＳ１４においてモータ回転角変化量ΔＭと対車線ヨー角θyawとの正負の符号が不一致の場合、ステップＳ１４からステップＳ１５へ進み、モータ回転角変化量（絶対値）｜ΔＭ｜が閾値ＭＴＨを超えているか否かを調べる。そして、モータ回転角変化量｜ΔＭ｜が閾値ＭＴＨを超えている場合、ステップＳ１６で摩擦補償レートリミットフラグＦ_fric_limをＯＮとする。摩擦補償レートリミットフラグＦ_fric_limのＯＮにより、目標操舵トルクＴpに摩擦補償トルクＴp_fricが加算された後にレートリミット処理され、ＥＰＳモータ１２への指示トルクが過剰にならないように制限される。

一方、ステップＳ１４においてモータ回転角変化量ΔＭと対車線ヨー角θyawとの正負の符号が一致する場合、或いはステップＳ１５において、モータ回転角変化量の絶対値｜ΔＭ｜が閾値ＭＴＨ以下の場合には、ステップＳ１４或いはステップＳ１５からステップＳ１９に進み、摩擦補償レートリミットフラグＦ_fric_limをＯＦＦにする。この摩擦補償レートリミットフラグＦ_fric_limのＯＮにより、目標操舵トルクＴpがレートリミッタ７５でリミット処理された後に摩擦補償トルクＴp_fricが加算され、操舵系の個体差や経年変化の影響を低減した摩擦補償が可能となる。

その後、次の制御周期のステップＳ１２で制御開始時ではないと判定されたとき、ステップＳ１２からステップＳ１７へ進み、車線逸脱防止制御における初期の逸脱抑制制御から姿勢決定制御に移行したか否かを調べる。そして、未だ姿勢決定制御に切り換わっていない場合には、ステップＳ１７からステップＳ１８に進んで、摩擦補償レートリミットフラグＦ_fric_limを前回値に保持し、姿勢決定制御に切り換わった場合、ステップＳ１７からステップＳ１９に進んで、摩擦補償レートリミットフラグＦ_fric_limをＯＦＦにする。

図７のドライバ操舵操作に基づく摩擦補償切換ルーチンも同様であり、図６のステップＳ１１，Ｓ１２と同様のステップＳ２１，Ｓ２２を経て車線逸脱制御の開始時にステップＳ２３へ進み、トルクセンサ２２によって検出したドライバ操舵トルクＴdrvと対車線ヨー角θyawとの正負の符号が不一致か否か、すなわちドライバが逸脱防止方向に操舵しているか否かを調べる。

そして、ステップＳ２３において、ドライバ操舵トルクＴdrvと対車線ヨー角θyawとの正負の符号が不一致の場合には、ステップＳ２３からステップＳ２４へ進んでドライバ操舵トルク（絶対値）｜Ｔdrv｜が閾値ＤＲＶＴＨを超えているか否かを調べる。ステップＳ２４で｜ＴDRV｜が閾値ＤＲＶＴＨを超えている場合、ステップＳ２５で摩擦補償レートリミットフラグＦ_fric_limをＯＮにする。

一方、ステップＳ２３においてドライバ操舵トルクＴdrvと対車線ヨー角θyawとの正負の符号が一致する場合、或いはステップＳ２４においてドライバ操舵トルク（絶対値）｜Ｔdrv｜が閾値ＤＲＶＴＨ以下の場合には、ステップＳ２８で摩擦補償レートリミットフラグＦ_fric_limをＯＦＦにする。

その後、次の制御周期のステップＳ２２で制御開始時ではないと判定されたとき、ステップＳ２２からステップＳ２６へ進んで姿勢決定制御に移行したか否かを調べる。そして、姿勢決定制御に切り換わっていない場合には、ステップＳ２７で摩擦補償レートリミットフラグＦ_fric_limを前回値に保持し、姿勢決定制御に切り換わった場合、ステップＳ２８で摩擦補償レートリミットフラグＦ_fric_limをＯＦＦにする。

このように本実施の形態においては、車線逸脱防止制御を開始する際に、ドライバの操舵操作によって操舵系の摩擦が補償されるか否かを判断し、その判断結果に応じて、目標操舵トルクに摩擦補償トルクを加算した後にレートリミット処理するか、目標操舵トルクをレートリミット処理した後に摩擦補償トルクを加算するかを切り換えるため、ドライバの操舵操作によってＥＰＳモータ１２への指示トルクが過剰となることがない。これにより、ドライバの操舵操作に応じて操舵系の摩擦を適正に補償することができ、ドライバに違和感を与えることなく車線逸脱を防止することができる。

１ 電動パワーステアリング装置
１２ 電動パワーステアリングモータ（ＥＰＳモータ）
２１ 舵角センサ
２２ トルクセンサ
２３ 回転角センサ
２５ ヨーレートセンサ
５０ 操舵制御装置
６０ 目標ヨーレート算出部
７０ 目標トルク算出部
７４ 加算器（第１の加算処理部）
７５ レートリミッタ（リミット処理部）
７６ 加算器（第２の加算処理部）
８０ 摩擦補償設定部
８５ 摩擦補償切換部
１５０ 外部環境認識装置

Claims (6)

1. 自車両が走行する車線からの逸脱を防止する車線逸脱防止制御を実行する車両の車線逸脱防止制御装置であって、
   前記車線からの逸脱を防止するために操舵系に付与する目標操舵トルクを算出する目標操舵トルク算出部と、
   前記操舵系の摩擦を補償する摩擦補償トルクを設定する摩擦補償設定部と、
   前記目標操舵トルクの変化速度を抑制するリミット処理を行うリミット処理部と、
   前記車線逸脱防止制御の開始時に、ドライバの操舵操作によって操舵系の摩擦が補償されるか否かを判断し、前記判断の判断結果に応じて、前記摩擦補償トルクの出力先を、前記リミット処理部でリミット処理される前の前記目標操舵トルクに加算する第１の加算処理部と、前記リミット処理部でリミット処理された後の前記目標操舵トルクに加算する第２の加算処理部との何れか一方に切り換える摩擦補償切換部と
   を備えることを特徴とする車両の車線逸脱防止制御装置。
2. 前記摩擦補償切換部は、前記操舵系を駆動する電動モータの前記車線逸脱防止制御開始時の回転角変化量に基づいて、前記操舵系の摩擦が補償されるか否かを判断することを特徴とする請求項１に記載の車両の車線逸脱防止制御装置。
3. 前記摩擦補償切換部は、前記車線逸脱防止制御開始時の前記回転角変化量が逸脱防止方向で、且つ前記回転角変化量の絶対値が閾値より大きい場合、前記操舵系の摩擦が補償されると判断することを特徴とする請求項２に記載の車両の車線逸脱防止制御装置。
4. 前記摩擦補償切換部は、前記車線逸脱防止制御開始時のドライバの操舵操作によって発生する操舵トルクに基づいて、前記操舵系の摩擦が補償されるか否かを判断することを特徴とする請求項１に記載の車両の車線逸脱防止制御装置。
5. 前記摩擦補償切換部は、前記車線逸脱防止制御開始時の前記操舵トルクが逸脱防止方向で、且つ前記操舵トルクの絶対値が閾値より大きい場合、前記操舵系の摩擦が補償されると判断することを特徴とする請求項４に記載の車両の車線逸脱防止制御装置。
6. 前記摩擦補償切換部は、前記車線逸脱防止制御において前記車線からの逸脱を抑制するための挙動を発生させる逸脱抑制制御を終了した後は、前記摩擦補償トルクの出力先を前記第２の加算器に固定することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の車両の車線逸脱防止制御装置。

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