JP2020131797A - 車両制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】自動転舵制御の最中のドライバの違和感や煩わしさを軽減する。
【解決手段】車両制御システムは、車両の車輪を転舵する転舵装置と、車両のドライバによる操舵操作を検出する操舵センサと、制御装置とを備える。制御装置は、操舵操作によらず、転舵装置を制御して車輪を自動的に転舵する自動転舵制御を行う。修正要求度は、ドライバによる操舵操作が自動転舵制御による車両走行を修正する度合いを表す。自動転舵制御の実行中、制御装置は、操舵センサによる検出結果に基づいて修正要求度を算出する。修正要求度が閾値を超える場合、制御装置は、自動転舵制御を終了することなくシステム抑制処理を行う。システム抑制処理において、制御装置は、修正要求度が閾値以下である場合と比較して、自動転舵制御を弱める。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両に搭載される車両制御システムに関する。特に、本発明は、自動転舵制御を行う車両制御システムに関する。

特許文献１は、車両の操舵支援装置を開示している。操舵支援装置は、車両が車線に沿って走行するように操舵系に操舵トルクを付与してドライバに対する操舵支援を行う。

特開２０１４−０２４４４８号公報

車両の車輪を自動的に転舵する「自動転舵制御」について考える。自動転舵制御による車両走行は、ドライバの感覚（意図、好み）と必ずしも一致しない。そのため、自動転舵制御の実行中に、ドライバが操舵操作（ハンドル操作）を行って、車両の位置や挙動を修正する場合がある。ドライバによる修正は、自動転舵制御にとっては外乱となる。自動転舵制御は、外乱を打ち消すように、すなわち、ドライバによる操舵操作に対抗するように作動する。このことは、車両のふらつきの原因となる。また、車両がドライバの望み通りに走行しなくなる。その結果、ドライバは違和感や煩わしさを感じる。

本発明の１つの目的は、自動転舵制御の最中のドライバの違和感や煩わしさを軽減することができる技術を提供することにある。

第１の観点は、車両を制御する車両制御システムに関連する。
前記車両制御システムは、
前記車両の車輪を転舵する転舵装置と、
前記車両のドライバによる操舵操作を検出する操舵センサと、
前記操舵操作によらず、前記転舵装置を制御して前記車輪を自動的に転舵する自動転舵制御を行う制御装置と
を備える。
修正要求度は、前記ドライバによる前記操舵操作が前記自動転舵制御による車両走行を修正する度合いを表す。
前記自動転舵制御の実行中、前記制御装置は、前記操舵センサによる検出結果に基づいて前記修正要求度を算出する。
前記修正要求度が閾値を超える場合、前記制御装置は、前記自動転舵制御を終了することなくシステム抑制処理を行う。
前記システム抑制処理において、前記制御装置は、前記修正要求度が前記閾値以下である場合と比較して、前記自動転舵制御を弱める。

第２の観点は、第１の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
前記修正要求度が前記閾値から増加するにつれて、前記自動転舵制御が弱まる度合いが増加する。

第３の観点は、第１あるいは第２の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
前記システム抑制処理において、前記制御装置は、前記修正要求度が前記閾値以下である場合と比較して、前記自動転舵制御の制御量を算出するための制御ゲインを減少させる。

第４の観点は、第３の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
前記自動転舵制御は、前記車両が目標軌道に追従するように前記車輪の転舵を制御する軌道追従制御を含む。
前記軌道追従制御において、前記制御装置は、前記車両と前記目標軌道との間の偏差に基づいて目標転舵角を算出し、実転舵角が前記目標転舵角に追従するようにフィードバック制御を行う。
前記システム抑制処理において減少する前記制御ゲインは、前記偏差から前記目標転舵角を算出するための第１ゲインと、前記フィードバック制御の第２ゲインのうち少なくとも一方を含む。

第５の観点は、第１から第４の観点のいずれか１つに加えて、次の特徴を更に有する。
前記操舵センサは、前記操舵操作による操舵トルクを検出する。
前記制御装置は、前記操舵トルクの変動幅に基づいて、前記修正要求度を算出する。

第６の観点は、第５の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
前記修正要求度は、前記操舵トルクの前記変動幅である。

第７の観点は、第５の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
前記修正要求度は、前記操舵トルクの前記変動幅が変動幅閾値を超える状態の継続時間あるいは発生頻度である。

第８の観点は、第５の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
前記修正要求度は、第１期間における前記操舵トルクの前記変動幅の積分値である。

第９の観点は、第８の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
前記制御装置は、前記操舵トルクの前記変動幅に応じて前記第１期間を可変に設定する。
前記操舵トルクの前記変動幅が大きいほど前記第１期間は短い。

第１０の観点は、車両を制御する車両制御システムに関連する。
前記車両制御システムは、
前記車両の車輪を転舵する転舵装置と、
前記車両のドライバによる操舵操作を検出する操舵センサと、
前記転舵装置を制御する制御装置と
を備える。
前記制御装置は、
前記操舵操作に応じて、前記転舵装置を制御して前記車輪の転舵をアシストするアシスト制御と、
前記操舵操作によらず、前記転舵装置を制御して前記車輪を自動的に転舵する自動転舵制御と
を行う。
修正要求度は、前記ドライバによる前記操舵操作が前記自動転舵制御による車両走行を修正する度合いを表す。
前記自動転舵制御の実行中、前記制御装置は、前記操舵センサによる検出結果に基づいて前記修正要求度を算出する。
前記修正要求度が閾値を超える場合、前記制御装置は、前記自動転舵制御を終了することなくシステム抑制処理を行う。
前記システム抑制処理において、前記制御装置は、前記修正要求度が前記閾値以下である場合と比較して、前記自動転舵制御を弱める、あるいは、前記アシスト制御を強める。

本発明に係る車両制御システムは、自動転舵制御の実行中に修正要求度が閾値を超えた場合、システム抑制処理を行う。システム抑制処理では、車両制御システムは、修正要求度が閾値以下である場合と比較して、自動転舵制御を弱める。これにより、自動転舵制御の最中のドライバの違和感や煩わしさが軽減される。

また、車両制御システムは、ドライバによる操舵操作が自動転舵制御による車両走行を修正する度合いを表す修正要求度を算出する。そして、車両制御システムは、算出された修正要求度に基づいて、システム抑制処理を行うかを決定する。ドライバの感覚には個人差があり、また、同じドライバであっても、状況によって要求は異なり得る。つまり、ドライバ要求は、ドライバ毎あるいは状況に応じて異なり得る。単に操舵操作を検出するだけではなく、修正要求度を逐一算出して参照することによって、ドライバ要求を適切に汲み取ることが可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係る車両制御システムの概要を説明するための概念図である。 ドライバによる操舵操作が自動転舵制御による車両走行を修正する場合の一例を示す概念図である。 ドライバによる操舵操作が自動転舵制御による車両走行を修正する場合の他の例を示す概念図である。 本発明の第１の実施の形態に係る車両制御システムによるシステム抑制処理を説明するための概念図である。 本発明の第１の実施の形態に係る車両及び車両制御システムの具体的な構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る情報取得装置及び運転環境情報の例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る自動転舵制御の一例としての軌道追従制御を説明するための概念図である。 本発明の第１の実施の形態に係る制御装置の基本的な機能構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る制御装置によるシステム抑制処理に関連する機能構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る制御装置によるシステム抑制処理に関連する処理を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態における修正要求度の算出方法の例を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る制御装置によるシステム抑制処理に関連する機能構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に係る車両及び車両制御システムの具体的な構成例を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に係る制御装置の基本的な機能構成を示すブロック図である。

添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

１．第１の実施の形態
１−１．概要
図１は、第１の実施の形態に係る車両制御システム１０の概要を説明するための概念図である。車両制御システム１０は、車両１に搭載されており、車両１を制御する。特に、車両制御システム１０は、少なくとも、車両１の車輪を自動的に転舵する「自動転舵制御」を行う。

自動転舵制御の一例として、軌道追従制御（trajectory following control）が挙げられる。車両制御システム１０は、目標軌道ＴＲを決定し、車両１が目標軌道ＴＲに追従するように車両１の走行（転舵、加減速）を制御する。このような軌道追従制御は、自動運転制御、車線維持支援制御（LTA: Lane Tracing Assist）、等において行われる。

自動転舵制御の他の例として、車両１が走行車線から逸脱することを防止する車線逸脱防止制御も考えられる。例えば、車両１が車線境界ＬＢに近接した場合、車両制御システム１０は、車両１を走行車線の中央に戻すように自動転舵制御を行う。

但し、自動転舵制御による車両走行は、車両１のドライバの感覚（意図、好み）と必ずしも一致しない。そのため、自動転舵制御の実行中に、ドライバが操舵操作（ハンドル操作）を行って、車両１の位置や挙動を修正する場合がある。つまり、ドライバによる操舵操作が自動転舵制御による車両走行を修正する場合がある。図２及び図３は、そのような場合を例示している。

図２に示される例において、車両制御システム１０は、上述の軌道追従制御を行う。本例では、目標軌道ＴＲは、走行車線の中央に位置している。しかしながら、カーブ区間においてドライバが望む走行位置は、必ずしも走行車線の中央ではない。従って、ドライバは、軌道追従制御（自動転舵制御）による車両走行を修正するように操舵操作を行う可能性がある。

図３に示される例においても、目標軌道ＴＲは、走行車線の中央である。しかしながら、走行車線の片側にポールが並んでいる場合、ドライバは、ポールからある程度の距離を保って走行することを望む。従って、ドライバは、軌道追従制御（自動転舵制御）による車両走行を修正するように操舵操作を行う可能性がある。

ドライバによる修正は、自動転舵制御にとっては外乱となる。自動転舵制御は、外乱を打ち消すように、すなわち、ドライバによる操舵操作に対抗するように作動する。このことは、車両１のふらつきの原因となる。また、車両１がドライバの望み通りに走行しなくなる。その結果、ドライバは違和感や煩わしさを感じる。以上の観点から、本実施の形態は、自動転舵制御の最中のドライバの違和感や煩わしさを軽減することができる技術を提供する。

図４は、本実施の形態の特徴を説明するための概念図である。上述の通り、自動転舵制御の実行中、ドライバによる操舵操作が自動転舵制御による車両走行を修正する場合がある。ドライバによる操舵操作が自動転舵制御による車両走行を修正する度合いは、以下「修正要求度Ｒ」と呼ばれる。修正要求度Ｒは、自動転舵制御に対する信頼度と逆の概念であるとも言える。

自動転舵制御の実行中、車両制御システム１０は、修正要求度Ｒを算出する。修正要求度Ｒが大きい場合、ドライバが自動転舵制御による車両走行に対して違和感や煩わしさを感じていると推定される。この場合、車両制御システム１０は、自動転舵制御を弱める。より詳細には、修正要求度Ｒが閾値Ｒｔｈを超える場合、車両制御システム１０は、修正要求度Ｒが閾値Ｒｔｈ以下である場合と比較して、自動転舵制御を弱める。「自動転舵制御を弱める」とは、車輪の転舵に対する自動転舵制御の影響（寄与）を減少させることを意味する。自動転舵制御を弱める処理は、以下「システム抑制処理」と呼ばれる。

尚、システム抑制処理が行われる場合であっても、自動転舵制御は終了することなく継続する。つまり、車両制御システム１０は、自動転舵制御を終了することなく、自動転舵制御を弱める。例えば、車両制御システム１０は、目標軌道ＴＲを維持したまま軌道追従制御を継続する。

以上に説明されたように、本実施の形態に係る車両制御システム１０は、自動転舵制御の実行中に修正要求度Ｒが閾値Ｒｔｈを超えた場合、システム抑制処理を行う。システム抑制処理では、車両制御システム１０は、修正要求度Ｒが閾値Ｒｔｈ以下である場合と比較して、自動転舵制御を弱める。これにより、自動転舵制御の最中のドライバの違和感や煩わしさが軽減される。

また、本実施の形態によれば、車両制御システム１０は、ドライバによる操舵操作が自動転舵制御による車両走行を修正する度合いを表す修正要求度Ｒを算出する。そして、車両制御システム１０は、算出された修正要求度Ｒに基づいて、システム抑制処理を行うかを決定する。ドライバの感覚には個人差があり、また、同じドライバであっても、状況によって要求は異なり得る。つまり、ドライバ要求は、ドライバ毎あるいは状況に応じて異なり得る。単に操舵操作を検出するだけではなく、修正要求度Ｒを逐一算出して参照することによって、ドライバ要求を適切に汲み取ることが可能となる。

修正要求度Ｒが閾値Ｒｔｈから増加するにつれて、自動転舵制御が弱まる度合いが単調にあるいは段階的に増加してもよい。これにより、ドライバの違和感や煩わしさがより効果的に軽減される。

１−２．構成例
図５は、第１の実施の形態に係る車両１及び車両制御システム１０の具体的な構成例を示すブロック図である。

車両１は、車輪２、ハンドル３（ステアリングホイール）、ステアリングシャフト４、及び転舵機構５を備えている。ハンドル３は、ドライバが操舵操作を行うために用いる操作部材である。ステアリングシャフト４の一端はハンドル３に連結されており、その他端は転舵機構５に連結されている。転舵機構５は、ハンドル３の回転操作に従って車輪２を転舵する。具体的には、転舵機構５は、ステアリングシャフト４と連結するピニオンギア、ピニオンギアと噛み合うラックバー、ラックバーと車輪２との間を連結するタイロッドを含んでいる。ハンドル３の回転は、ステアリングシャフト４を介して、ピニオンギアに伝達される。ピニオンギアの回転運動はラックバーの直線運動に変換され、それにより、車輪２の転舵角θが変化する。

車両制御システム１０は、転舵装置２０、操舵センサ４０、走行装置５０、情報取得装置６０、及び制御装置１００を備えている。

転舵装置２０は、転舵モータ（転舵アクチュエータ）を含んでおり、転舵モータの作動により車輪２を転舵する。例えば、転舵モータは、変換機構を介してラックバーに連結している。転舵モータのロータが回転すると、変換機構は、その回転運動をラックバーの直線運動に変換する。これにより、車輪２の転舵角θが変化する。転舵装置２０は、ＥＰＳ（Electric Power Steering）とも呼ばれる。転舵装置２０の動作は、制御装置１００によって制御される。

操舵センサ４０は、車両１のドライバによる操舵操作（ハンドル３の操作）を検出する。操舵センサ４０は、ハンドル角センサ４１、操舵トルクセンサ４２、及び転舵角センサ４３を含んでいる。

ハンドル角センサ４１は、ハンドル３の操舵角であるハンドル角ＭＡを検出する。ハンドル角センサ４１は、ハンドル角ＭＡを示す情報を制御装置１００に出力する。

操舵トルクセンサ４２は、ステアリングシャフト４に印加される操舵トルクＭＴを検出する。操舵トルクセンサ４２は、操舵トルクＭＴを示す情報を制御装置１００に出力する。

転舵角センサ４３は、車輪２の転舵角θを検出する。例えば、転舵角センサ４３は、転舵装置２０の転舵モータの回転角から転舵角θを算出する。転舵角センサ４３は、転舵角θを示す情報を制御装置１００に出力する。

走行装置５０は、駆動装置と制動装置を含んでいる。駆動装置は、駆動力を発生させる動力源である。駆動装置としては、電動機やエンジンが例示される。制動装置は、制動力を発生させる。走行装置５０の動作は、制御装置１００によって制御される。

情報取得装置６０は、車両制御システム１０による車両走行制御に必要な情報を取得する。車両走行制御に必要な情報は、車両１の運転環境を示す情報であり、以下「運転環境情報７０」と呼ばれる。情報取得装置６０は、取得した運転環境情報７０を制御装置１００に送る。

図６は、情報取得装置６０及び運転環境情報７０の例を示すブロック図である。情報取得装置６０は、地図情報取得装置６１、位置情報取得装置６２、認識センサ６３、及び車両状態センサ６４を備えている。運転環境情報７０は、地図情報７１、位置情報７２、周辺状況情報７３、及び車両状態情報７４を含んでいる。

地図情報取得装置６１は、車線配置や道路形状を示す地図情報７１を取得する。例えば、地図情報取得装置６１は、地図データベースから、必要なエリアの地図情報７１を取得する。地図データベースは、車両１に搭載されている所定の記憶装置に格納されていてもよいし、車両１の外部の管理サーバに格納されていてもよい。後者の場合、地図情報取得装置６１は、通信を介して、管理サーバの地図データベースから必要な地図情報７１を取得する。

位置情報取得装置６２は、車両１の位置及び方位を示す位置情報７２を取得する。例えば、位置情報取得装置６２は、車両１の位置及び方位を計測するＧＰＳ（Global Positioning System）装置を含んでいる。位置情報取得装置６２は、更に、車両１の周囲の白線を検出するセンサを含んでいてもよい。検出された白線の配置と地図情報７１で示される車線配置とを対比することによって、車両１の位置及び方位を精度良く算出することができる。

認識センサ６３は、車両１の周囲の状況を認識（検出）する。例えば、認識センサ６３は、カメラ、ライダー（LIDAR: Laser Imaging Detection and Ranging）、及びレーダを含んでいる。周辺状況情報７３は、認識センサ６３による認識結果を示す。例えば、周辺状況情報７３は、車両１の周囲の周辺車両や白線の情報を含む。

車両状態センサ６４は、車両１の状態を示す車両状態情報７４を取得する。例えば、車両状態センサ６４は、車速センサ、車輪速センサ、ヨーレートセンサ、加速度センサ、上述の操舵センサ４０、等を含んでいる。車速センサは、車速Ｖ（車両１の速度）を検出する。車輪速センサは、各車輪２の車輪速を検出する。ヨーレートセンサは、車両１のヨーレートＹＲを検出する。加速度センサは、車両１の加速度を検出する。

制御装置１００は、プロセッサ及びメモリを備えるマイクロコンピュータである。制御装置１００は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）とも呼ばれる。プロセッサがメモリに格納された制御プログラムを実行することにより、制御装置１００による各種処理が実現される。例えば、制御装置１００は、転舵装置２０を制御することによって車輪２の転舵を制御する。また、制御装置１００は、走行装置５０を制御することによって加減速を制御する。以下、制御装置１００による転舵制御について詳しくする。

１−３．基本的な転舵制御
制御装置１００による転舵制御は、「ドライバ転舵制御」と「自動転舵制御」を含む。ドライバ転舵制御は、ドライバによる操舵操作に応じて行われる転舵制御である。一方、自動転舵制御は、ドライバによる操舵操作によらず自動的に行われる転舵制御である。

１−３−１．ドライバ転舵制御の例
ドライバ転舵制御は、ドライバが操舵操作を行う際の操舵負担を軽減するための「アシスト制御」を含む。アシスト制御では、制御装置１００は、転舵装置２０を制御して車輪２の転舵をアシストする。

より詳細には、制御装置１００は、操舵トルクＭＴや車速Ｖに基づいて、アシストトルクを算出する。典型的には、操舵トルクＭＴが大きくなるほど、アシストトルクも大きくなる。そして、制御装置１００は、アシストトルクが得られるように転舵装置２０を制御する。このアシストトルクによって車輪２の転舵がアシストされ、ドライバの操舵負担が軽減される。

アシスト制御は、ダンピング制御及び補償制御を含んでいてもよい。ダンピング制御は、操舵速度を抑制する方向に作用するダンピング力を発生させるための制御である。操舵速度（ｄＭＡ／ｄｔ）が高くなるにつれて、ダンピング力も大きくなる。このダンピング制御によって、操舵速度が抑制され、収斂性が向上する。補償制御は、ドライバの操舵感を向上させるための制御である。

１−３−２．自動転舵制御の例
自動転舵制御では、制御装置１００は、ドライバによる操舵操作によらず、転舵装置２０を制御して車輪２を自動的に転舵する。例えば、自動転舵制御は、車両が目標軌道ＴＲに追従するように車両１の走行を制御する軌道追従制御を含む。

図７は、軌道追従制御を説明するための概念図である。まず、座標系（Ｘ，Ｙ）について定義する。図７に示される例では、原点Ｏは、車両１の中心である。Ｘ方向は車両１の前方方向であり、Ｙ方向はＸ方向と直交する平面方向である。但し、座標系（Ｘ，Ｙ）は、図７で示された例に限られない。

目標軌道ＴＲは、あるタイミングにおける座標系（Ｘ，Ｙ）において定義される。原点ＯからＹ方向に位置する目標軌道ＴＲ上の点Ｓを考える。このとき、横偏差Ｅｄは、原点Ｏと点Ｓとの間の距離、すなわち、車両１と目標軌道ＴＲとの間の距離である。ヨー角偏差（方位角偏差）Ａｄは、点Ｓにおける目標軌道ＴＲの接線ＴＬとＸ方向との間の角である。

まず、制御装置１００は、運転環境情報７０に基づいて、目標軌道ＴＲを生成する。例えば、目標軌道ＴＲは、走行車線の中央を通る線である。制御装置１００は、地図情報７１と位置情報７２に基づいて、目標軌道ＴＲを算出することができる。あるいは、制御装置１００は、周辺状況情報７３（白線の情報）に基づいて、目標軌道ＴＲを算出することができる。但し、目標軌道ＴＲやその算出方法は、それらに限定されない。

続いて、制御装置１００は、目標軌道ＴＲと運転環境情報７０に基づいて、車両１と目標軌道ＴＲとの間の第１偏差（横偏差Ｅｄ及びヨー角偏差Ａｄ）を算出する。例えば、制御装置１００は、目標軌道ＴＲと位置情報７２に基づいて第１偏差を算出することができる。また、制御装置１００は、車両状態情報７４（車速Ｖ、ヨーレートＹＲ）に基づいて車両１の移動量を算出し、移動量に基づいて第１偏差を補正してもよい。

そして、制御装置１００は、第１偏差（横偏差Ｅｄ及びヨー角偏差Ａｄ）が減少するように車両１の走行を制御する。より詳細には、制御装置１００は、第１偏差を減少させるために必要な目標ヨーレートＹＲｔを算出する。例えば、目標ヨーレートＹＲｔは、次の式（１）で表される。

式（１）：ＹＲｔ＝Ｇａ×Ｅｄ＋Ｇｂ×Ａｄ

式（１）中のＧａ、Ｇｂは、それぞれ、横偏差Ｅｄ及びヨー角偏差Ａｄに対するゲインである。式（１）は、目標軌道ＴＲの曲率に基づくフィードフォワード項を含んでいてもよい。

制御装置１００は、目標ヨーレートＹＲｔと実ヨーレートＹＲとの差分であるヨーレート偏差に応じて目標転舵角θｔを算出する。実ヨーレートＹＲは、車両状態情報７４から得られる。ヨーレート偏差が大きいほど、目標転舵角θｔも大きくなる。

更に、制御装置１００は、実転舵角θが目標転舵角θｔに追従するようにフィードバック制御を行う。実転舵角θは、転舵角センサ４３によって検出される。フィードバック制御は、例えばＰＩＤ制御である。例えば、制御装置１００は、目標転舵角θｔと実転舵角θとの間の第２偏差に基づいてフィードバック制御を行う。このようにして軌道追従制御が実現される。

１−３−３．機能ブロックの例
図８は、本実施の形態に係る制御装置１００の基本的な機能構成を示すブロック図である。制御装置１００は、転舵制御に関連する機能ブロックとして、ドライバ転舵制御部１１０と自動転舵制御部１２０を有している。これら機能ブロックは、制御装置１００のプロセッサがメモリに格納された制御プログラムを実行することにより実現される。

ドライバ転舵制御部１１０は、ドライバ転舵制御を行う。ドライバ転舵制御部１１０は、ドライバ転舵制御に必要な第１制御量Ｃ１を算出する。第１制御量Ｃ１は、転舵装置２０（転舵モータ）を駆動するためのトルク指令や電流指令である。

例えば、ドライバ転舵制御部１１０は、上述のアシスト制御を行うアシスト制御部１１１を含んでいる。アシスト制御部１１１は、操舵トルクＭＴ等に基づいて、アシストトルクを生成するための基本アシスト制御量を算出する。操舵トルクＭＴが大きくなるほど、基本アシスト制御量も大きくなる。また、アシスト制御部１１１は、操舵速度（ｄＭＡ／ｄｔ）に基づいて、ダンピング力を発生させるためのダンピング制御量を算出する。操舵速度が高くなるにつれて、ダンピング制御量は大きくなる。更に、アシスト制御部１１１は、補償制御のための補償制御量を算出する。そして、アシスト制御部１１１は、基本アシスト制御量とダンピング制御量と補償制御量の和を、アシスト制御に必要な第１制御量Ｃ１として算出する。

自動転舵制御部１２０は、自動転舵制御を行う。自動転舵制御部１２０は、自動転舵制御に必要な第２制御量Ｃ２を算出する。第２制御量Ｃ２は、転舵装置２０（転舵モータ）を駆動するためのトルク指令や電流指令である。

例えば、自動転舵制御部１２０は、上述の軌道追従制御を行う。この場合、自動転舵制御部１２０は、目標転舵角生成部１２１とフィードバック制御部１２２を含む。

目標転舵角生成部１２１は、運転環境情報７０に基づいて、目標転舵角θｔを算出する。具体的には、目標転舵角生成部１２１は、運転環境情報７０に基づいて、目標軌道ＴＲを生成し、車両１と目標軌道ＴＲとの間の第１偏差（横偏差Ｅｄ及びヨー角偏差Ａｄ）を算出する。また、目標転舵角生成部１２１は、上記の式（１）に従って、目標ヨーレートＹＲｔを算出する。そして、目標転舵角生成部１２１は、目標ヨーレートＹＲｔと実ヨーレートＹＲとの差分であるヨーレート偏差に応じて目標転舵角θｔを算出する。

フィードバック制御部１２２は、実転舵角θが目標転舵角θｔに追従するようにフィードバック制御を行う。具体的には、フィードバック制御部１２２は、実転舵角θが目標転舵角θｔに追従するために必要な第２制御量Ｃ２を算出する。例えば、フィードバック制御部１２２は、目標転舵角θｔと実転舵角θとの間の第２偏差に応じて第２制御量Ｃ２を算出する。第２偏差が大きいほど、第２制御量Ｃ２も大きくなる。

制御装置１００は、第１制御量Ｃ１と第２制御量Ｃ２を統合して転舵制御量Ｃを生成する。制御装置１００は、転舵制御量Ｃに従って転舵装置２０を制御することによって、必要な転舵制御を行う。

１−４．システム抑制処理
図９は、制御装置１００によるシステム抑制処理に関連する機能構成を示すブロック図である。制御装置１００は、上述のドライバ転舵制御部１１０と自動転舵制御部１２０に加えて、修正要求判定部１３０とシステム抑制処理部１４０を有している。これら機能ブロックは、制御装置１００のプロセッサがメモリに格納された制御プログラムを実行することにより実現される。

図１０は、制御装置１００によるシステム抑制処理に関連する処理を示すフローチャートである。図９及び図１０を参照して、システム抑制処理に関連する処理を説明する。

１−４−１．ステップＳ１００
自動転舵制御の実行中、修正要求判定部１３０は、ドライバにより操舵操作が行われたか否か判定する。例えば、修正要求判定部１３０は、ハンドル角ＭＡに基づいて、操舵操作が行われたか否か判定する。操舵操作が行われた場合（ステップＳ１００；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２００に進む。それ以外の場合（ステップＳ１００；Ｎｏ）、今回のサイクルにおける処理は終了する。

変形例として、修正要求判定部１３０は、操舵操作が通常のものか緊急回避用のものかを判定してもよい。例えば、修正要求判定部１３０は、ハンドル角ＭＡと操舵速度（ｄＭＡ／ｄｔ）がそれぞれ所定の閾値以下である場合、通常の操舵操作が行われたと判定する。通常の操舵操作が行われた場合（ステップＳ１００；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２００に進む。それ以外の場合（ステップＳ１００；Ｎｏ）、今回のサイクルにおける処理は終了する。

１−４−２．ステップＳ２００
自動転舵制御の実行中、修正要求判定部１３０は、修正要求度Ｒを算出する。修正要求度Ｒは、ドライバによる操舵操作が自動転舵制御による車両走行を修正する度合いを表す。ドライバによる操舵操作が自動転舵制御による車両走行を修正する場合、操舵トルクＭＴが増大する。従って、修正要求判定部１３０は、操舵トルクセンサ４２によって検出される操舵トルクＭＴに基づいて、修正要求度Ｒを算出する。

図１１は、修正要求度Ｒの算出方法の例を説明するためのタイミングチャートである。縦軸は操舵トルクＭＴを表し、横軸は時間を表す。ドライバが操舵操作を行って車両走行を修正する結果、操舵トルクＭＴが変動する。修正要求判定部１３０は、操舵トルクＭＴの変動幅Ｗを算出する。例えば、修正要求判定部１３０は、操舵トルクＭＴのピーク値（極値）Ｐをサンプリングし、記憶する。更に、修正要求判定部１３０は、ある期間内にサンプリングされたピーク値Ｐの平均値を、正負毎に算出する。そして、修正要求判定部１３０は、正負のピーク値Ｐの平均値から変動幅Ｗを算出する。

第１の例では、操舵トルクＭＴの変動幅Ｗが修正要求度Ｒとして用いられる。つまり、修正要求判定部１３０は、操舵トルクＭＴの変動幅Ｗを修正要求度Ｒとして算出する。

第２の例では、修正要求度Ｒは、操舵トルクＭＴの変動幅Ｗが変動幅閾値Ｗｔｈを超える状態の継続時間あるいは発生頻度（一定期間における発生回数）である。ドライバによる修正が長時間あるいは頻繁に発生する場合、ドライバは煩わしさを強く感じていると想定される。第２の例の修正要求度Ｒを用いることによって、そのようなドライバの強い煩わしさを検知することが可能となる。

第３の例では、修正要求度Ｒは、積分期間Ｌ（第１期間）における操舵トルクＭＴの変動幅Ｗの積分値である。この第３の例でも、上記の第２の例の場合と同様に、ドライバによる修正の継続時間あるいは発生頻度を考慮することが可能となる。つまり、ドライバの強い煩わしさを検知することが可能となる。

上記の第３の例において、修正要求判定部１３０は、積分期間Ｌを可変に設定してもよい。例えば、修正要求判定部１３０は、操舵トルクＭＴの変動幅Ｗに応じて積分期間Ｌを可変に設定する。操舵トルクＭＴの変動幅Ｗが小さいほど積分期間Ｌは長く、操舵トルクＭＴの変動幅Ｗが大きいほど積分期間Ｌは短い（図１１参照）。これにより、操舵トルクＭＴの変動幅Ｗが小さい場合であっても、ドライバの修正意図を適切に検知することが可能となる。また、操舵トルクＭＴの変動幅Ｗが大きい場合、積分期間Ｌが短くなるため、早期に次のステップＳ３００に移行することができる。このことは、処理の効率化に寄与する。

１−４−３．ステップＳ３００
修正要求度Ｒを算出した後、修正要求判定部１３０は、その修正要求度Ｒを閾値Ｒｔｈと比較する。修正要求度Ｒが閾値Ｒｔｈを超える場合（ステップＳ３００；Ｙｅｓ）、ドライバが自動転舵制御による車両走行に対して違和感や煩わしさを感じていると判定される。この場合、処理はステップＳ４００に進む。一方、修正要求度Ｒが閾値Ｒｔｈ以下である場合（ステップＳ３００；Ｎｏ）、今回のサイクルにおける処理は終了する。

１−４−４．ステップＳ４００
システム抑制処理部１４０は、システム抑制処理を行う。すなわち、システム抑制処理部１４０は、修正要求度Ｒが閾値Ｒｔｈ以下である場合と比較して、自動転舵制御部１２０による自動転舵制御を弱める。「自動転舵制御を弱める」とは、車輪２の転舵に対する自動転舵制御の影響（寄与）を減少させることを意味する。

例えば、システム抑制処理部１４０は、自動転舵制御部１２０において第２制御量Ｃ２を算出するために用いられる制御ゲインを減少させる。自動転舵制御の第２制御量Ｃ２を算出するための制御ゲインが減少することにより、自動転舵制御が弱まる。

一例として、自動転舵制御が軌道追従制御である場合を考える。上述の通り、自動転舵制御部１２０（目標転舵角生成部１２１）は、車両１と目標軌道ＴＲとの間の第１偏差（横偏差Ｅｄ及びヨー角偏差Ａｄ）を算出する。そして、自動転舵制御部１２０は、第１偏差と上記式（１）に基づいて、目標転舵角θｔを算出する。上記式（１）には、第１偏差から目標転舵角θｔを算出するための第１ゲイン（ゲインＧａ，Ｇｂ）が含まれている。システム抑制処理部１４０は、この第１ゲインを減少させる。

また、自動転舵制御部１２０（フィードバック制御部１２２）は、実転舵角θが目標転舵角θｔに追従するようにフィードバック制御を行う。システム抑制処理部１４０は、このフィードバック制御のゲイン（第２ゲイン）を減少させてもよい。例えば、フィードバック制御がＰＩＤ制御である場合、システム抑制処理部１４０は、比例ゲインを減少させる。システム抑制処理部１４０は、微分ゲインや積分ゲインを減少させてもよい。

システム抑制処理部１４０は、自動転舵制御部１２０における第１ゲインと第２ゲインのうち少なくとも一方を減少させる。これにより、軌道追従制御（自動転舵制御）が弱まる。

以上に説明されたように、修正要求度Ｒが閾値Ｒｔｈを超える場合、自動転舵制御が弱まる。その結果、自動転舵制御の最中のドライバの違和感や煩わしさが軽減される。修正要求度Ｒが閾値Ｒｔｈから増加するにつれて、自動転舵制御が弱まる度合いが増加してもよい。例えば、修正要求度Ｒが閾値Ｒｔｈから増加するにつれて、自動転舵制御の制御ゲインの減少量が増加する。これにより、ドライバの違和感や煩わしさがより効果的に軽減される。

２．第２の実施の形態
第２の実施の形態は、上述の第１の実施の形態と比較して、システム抑制処理（ステップＳ４００）が異なる。第１の実施の形態と重複する説明は、適宜省略する。

図１２は、第２の実施の形態に係るシステム抑制処理に関連する機能構成を示すブロック図である。システム抑制処理部１４０は、自動転舵制御部１２０による自動転舵制御を弱める代わりに、ドライバ転舵制御部１１０によるドライバ転舵制御を強める。

特に、システム抑制処理部１４０は、アシスト制御部１１１（図８参照）によるアシスト制御を強める。「アシスト制御を強める」とは、車輪２の転舵に対するアシスト制御の影響（寄与）を増加させることを意味する。上述の通り、アシスト制御部１１１は、操舵トルクＭＴ等に基づいて、アシストトルクを生成するための基本アシスト制御量を算出する。システム抑制処理部１４０は、操舵トルクＭＴ等から基本アシスト制御量を算出するための制御ゲインを増加させる。これにより、アシスト制御が強まる。アシスト制御（アシストトルク）が強まることにより、自動転舵制御は相対的に弱まる。

尚、アシストトルクが増加することにより、例えば切り戻し時にハンチングが発生しやすくなる。そのようなハンチングを抑制するために、システム抑制処理部１４０は、ダンピング制御も同時に強めることが好適である。ダンピング制御は、操舵速度を抑制する方向に作用するダンピング力を発生させるための制御である。ダンピング力が強くなることにより、ハンチングが抑制され、収斂性が向上する。

３．第３の実施の形態
第３の実施の形態では、ステアバイワイヤ方式の車両１を考える。第１の実施の形態と重複する説明は、適宜省略する。

図１３は、第３の実施の形態に係る車両１及び車両制御システム１０の構成例を示すブロック図である。車輪２とハンドル３（ステアリングシャフト４）は、機械的に分離可能である。車両制御システム１０は、第１の実施の形態（図５）で説明された構成に加えて、反力発生装置３０を更に備えている。

反力発生装置３０は、ハンドル３に対して反力トルクを擬似的に付与する。具体的には、反力発生装置３０は、反力モータ（反力アクチュエータ）を含んでいる。反力モータのロータは、減速機を介してステアリングシャフト４につながっている。反力モータの作動により、ステアリングシャフト４ひいてはハンドル３に反力トルクを付与することができる。

制御装置１００は、ドライバによる操舵操作に応じて転舵装置２０を制御することによって、車輪２の転舵を制御する。例えば、制御装置１００は、ハンドル角ＭＡ、車速Ｖ等に基づいて目標転舵角を算出する。そして、制御装置１００は、車輪２の転舵角θが目標転舵角となるように、転舵装置２０（転舵モータ）を制御する。

また、制御装置１００は、ドライバによる操舵操作に応じて反力発生装置３０を制御することによって、ハンドル３に付与される反力トルクを制御する。例えば、制御装置１００は、ハンドル角ＭＡ、車速Ｖ等に基づいて目標反力トルクを算出する。そして、制御装置１００は、目標反力トルクと操舵トルクＭＴに基づいて、目標反力トルクがハンドル３に付与されるように反力発生装置３０（反力モータ）を制御する。

尚、制御装置１００は、転舵装置２０を制御するための第１の制御装置と、反力発生装置３０を制御するための第２の制御装置とを別々に含んでいてもよい。この場合、第１の制御装置と第２の制御装置とは、互いに通信可能に接続され、必要な情報を互いにやりとりする。

図１４は、第３の実施の形態に係る制御装置１００の基本的な機能構成を示すブロック図である。自動転舵制御部１２０は、第１の実施の形態の場合（図８参照）と同様である。ドライバ転舵制御部１１０は、転舵制御部１１２と反力トルク制御部１１３を含んでいる。

転舵制御部１１２は、ハンドル角ＭＡ、車速Ｖ等に基づいて目標転舵角を算出する。そして、転舵制御部１１２は、実転舵角θと目標転舵角との偏差に基づいて、転舵装置２０（転舵モータ）を駆動するための第１制御量Ｃ１を生成する。

反力トルク制御部１１３は、ハンドル角ＭＡ、車速Ｖ等に基づいて目標反力トルクを算出する。そして、反力トルク制御部１１３は、目標反力トルク、操舵トルクＭＴ等に基づいて、反力発生装置３０（反力モータ）を駆動するための制御信号を生成する。反力モータは制御信号に従って駆動され、それにより反力トルクが発生する。

システム抑制処理は、第１の実施の形態の場合（図９、図１０参照）と同様である。すなわち、修正要求度Ｒが閾値Ｒｔｈを超える場合、システム抑制処理部１４０は、システム抑制処理を行い、自動転舵制御を弱める。これにより、第１の実施の形態の場合と同様の効果が得られる。

１ 車両
２ 車輪
３ ハンドル（ステアリングホイール）
４ ステアリングシャフト
５ 転舵機構
１０ 車両制御システム
２０ 転舵装置
３０ 反力発生装置
４０ 操舵センサ
４１ ハンドル角センサ
４２ 操舵トルクセンサ
４３ 転舵角センサ
５０ 走行装置
６０ 情報取得装置
７０ 運転環境情報
１００ 制御装置
１１０ ドライバ転舵制御部
１１１ アシスト制御部
１１２ 転舵制御部
１１３ 反力トルク制御部
１２０ 自動転舵制御部
１２１ 目標転舵角生成部
１２２ フィードバック制御部
１３０ 修正要求判定部
１４０ システム抑制処理部

Claims (10)

1. 車両を制御する車両制御システムであって、
   前記車両の車輪を転舵する転舵装置と、
   前記車両のドライバによる操舵操作を検出する操舵センサと、
   前記操舵操作によらず、前記転舵装置を制御して前記車輪を自動的に転舵する自動転舵制御を行う制御装置と
   を備え、
   修正要求度は、前記ドライバによる前記操舵操作が前記自動転舵制御による車両走行を修正する度合いを表し、
   前記自動転舵制御の実行中、前記制御装置は、前記操舵センサによる検出結果に基づいて前記修正要求度を算出し、
   前記修正要求度が閾値を超える場合、前記制御装置は、前記自動転舵制御を終了することなくシステム抑制処理を行い、
   前記システム抑制処理において、前記制御装置は、前記修正要求度が前記閾値以下である場合と比較して、前記自動転舵制御を弱める
   車両制御システム。
2. 請求項１に記載の車両制御システムであって、
   前記修正要求度が前記閾値から増加するにつれて、前記自動転舵制御が弱まる度合いが増加する
   車両制御システム。
3. 請求項１又は２に記載の車両制御システムであって、
   前記システム抑制処理において、前記制御装置は、前記修正要求度が前記閾値以下である場合と比較して、前記自動転舵制御の制御量を算出するための制御ゲインを減少させる
   車両制御システム。
4. 請求項３に記載の車両制御システムであって、
   前記自動転舵制御は、前記車両が目標軌道に追従するように前記車輪の転舵を制御する軌道追従制御を含み、
   前記軌道追従制御において、前記制御装置は、前記車両と前記目標軌道との間の偏差に基づいて目標転舵角を算出し、実転舵角が前記目標転舵角に追従するようにフィードバック制御を行い、
   前記システム抑制処理において減少する前記制御ゲインは、前記偏差から前記目標転舵角を算出するための第１ゲインと、前記フィードバック制御の第２ゲインのうち少なくとも一方を含む
   車両制御システム。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の車両制御システムであって、
   前記操舵センサは、前記操舵操作による操舵トルクを検出し、
   前記制御装置は、前記操舵トルクの変動幅に基づいて、前記修正要求度を算出する
   車両制御システム。
6. 請求項５に記載の車両制御システムであって、
   前記修正要求度は、前記操舵トルクの前記変動幅である
   車両制御システム。
7. 請求項５に記載の車両制御システムであって、
   前記修正要求度は、前記操舵トルクの前記変動幅が変動幅閾値を超える状態の継続時間あるいは発生頻度である
   車両制御システム。
8. 請求項５に記載の車両制御システムであって、
   前記修正要求度は、第１期間における前記操舵トルクの前記変動幅の積分値である
   車両制御システム。
9. 請求項８に記載の車両制御システムであって、
   前記制御装置は、前記操舵トルクの前記変動幅に応じて前記第１期間を可変に設定し、
   前記操舵トルクの前記変動幅が大きいほど前記第１期間は短い
   車両制御システム。
10. 車両を制御する車両制御システムであって、
    前記車両の車輪を転舵する転舵装置と、
    前記車両のドライバによる操舵操作を検出する操舵センサと、
    前記転舵装置を制御する制御装置と
    を備え、
    前記制御装置は、
    前記操舵操作に応じて、前記転舵装置を制御して前記車輪の転舵をアシストするアシスト制御と、
    前記操舵操作によらず、前記転舵装置を制御して前記車輪を自動的に転舵する自動転舵制御と
    を行い、
    修正要求度は、前記ドライバによる前記操舵操作が前記自動転舵制御による車両走行を修正する度合いを表し、
    前記自動転舵制御の実行中、前記制御装置は、前記操舵センサによる検出結果に基づいて前記修正要求度を算出し、
    前記修正要求度が閾値を超える場合、前記制御装置は、前記自動転舵制御を終了することなくシステム抑制処理を行い、
    前記システム抑制処理において、前記制御装置は、前記修正要求度が前記閾値以下である場合と比較して、前記自動転舵制御を弱める、あるいは、前記アシスト制御を強める
    車両制御システム。

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