JP2020157847A - 自動操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動操舵制御実行時の車両のふらつきを防止することができる自動操舵制御装置を提供する。【解決手段】自動操舵制御装置１００は、自動操舵制御ユニット１１と、カメラユニット２１と、車速センサ１３と、操舵角センサ１４と、ヨーレートセンサ１５とを備えている。自動操舵制御ユニット１１は、横位置偏差演算部３１と操舵角制御部３２とを備えている。横位置偏差演算部３１は、第１および第２の横位置偏差ｄ１，ｄ２を算出する。操舵角制御部３２は、第１の横位置偏差ｄ１の絶対値が減少するように操舵角θｗｔを制御する第１の操舵制御と、第１の操舵制御における操舵角θｗｔの変化量と実舵角θｔの変化量の差が小さくなるように、第２の横位置偏差ｄ２に基づいて操舵角θｗｔを制御する第２の操舵制御を行う。【選択図】図３

Description

本発明は、自車両を車線に沿って走行させる自動操舵制御を行う自動操舵制御装置に関する。

近年、車両においては、運転者の運転を、より快適且つ安全に行えるように自動運転の技術を利用した様々な運転支援装置が開発され実用化されている。このような運転支援装置の１つとして、自車両を車線に沿って走行させる自動操舵制御を行う自動操舵制御装置が知られている。自動操舵制御では、例えば、車両に搭載したカメラによる車線の認識結果に基づいて自車両の進行路を推定し、自車両の操舵角を制御することによって、自車両を上記進行路の中央に維持する制御が行われる。

ところで、従来、伝動機構や操舵機構に存在するバックラッシュ等に起因して、ハンドルの操舵角を変化させたときの車輪の舵角（以下、実舵角とも言う。）が、ヒステリシス特性を示すことが知られている。このようなヒステリシス特性は、電動パワーステアリング装置の動作に遅れが生じる要因となる。

また、電動パワーステアリング装置は、操舵トルクの大きさ等に応じて、電動パワーステアリングモータに与える駆動電流を制御して、運転者のハンドル操作をアシストするアシストトルクを発生させることができるように構成されている。また、電動パワーステアリング装置は、操舵トルクの大きさが０の近傍では、直進安定性を高めるために、アシストトルクを発生させないように、駆動電流を制御する。アシストトルクを発生させないように駆動電流が制御される操舵トルクの範囲を、不感帯域と言う。

特開２００２−３３１９４７号公報には、操舵トルクが不感帯域内にある場合に、予めモータを駆動させてバックラッシュを吸収しておくことによって、不感帯域以上の操舵トルクが検出された場合に、時間遅れを生じさせることなくアシストトルクの発生を発生させる電動パワーステアリング装置が開示されている。この電動パワーステアリング装置では、検出した操舵トルクの方向に基づいて、予め電動パワーステアリングモータに与える駆動電流の正負を決定している。

特開２００２−３３１９４７号公報

自動操舵制御においても、上記のヒステリシス特性や不感帯域は、自動的に操舵角を変化させたときの実舵角の応答（以下、車両応答と言う。）に遅れを生じさせる要因となる。自動操舵制御における車両応答の遅れは、操舵角の切り遅れと、操舵角の切り遅れによる操舵角の切り過ぎを発生させてしまい、その結果、車両が蛇行してしまうという問題があった。

なお、特開２００２−３３１９４７号公報に開示された電動パワーステアリング装置では、操舵トルクの検出結果に基づいて、検出時点よりも後のハンドルの操作方向を推定し、その推定結果に基づいて、電動パワーステアリングモータに与える駆動電流の正負を決定している。しかし、自動操舵制御では、運転者によるハンドルの操作が行われないため、操舵トルクの検出結果から、検出時点よりも後のハンドルの操舵角を推定することは難しい。

そこで、本発明は、自動操舵制御による操舵角の切り遅れや切り過ぎを防止して、車両の蛇行を防止することができる自動操舵制御装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の自動操舵制御装置は、自車両を目標進行路に沿って走行させる自動操舵制御を行う自動操舵制御装置であって、前記自車両の前方の走行環境を認識する前方認識装置と、前記自車両の走行状態の情報を検出する走行状態検出部と、前記前方認識装置の認識結果および前記走行状態検出部の検出結果に基づいて、前記自車両の前方における目標位置と前記自車両の推定位置を算出し、前記目標位置から前記推定位置までの前記自車両の車幅方向の偏差である横位置偏差を算出する横位置偏差演算部と、前記横位置偏差に基づいて、前記自車両の操舵角を制御する操舵角制御部とを備え、前記横位置偏差演算部は、任意の時点において第１の距離だけ前記自車両から前方に離れた位置における前記横位置偏差である第１の横位置偏差と、前記任意の時点において前記第１の距離よりも大きい第２の距離だけ前記自車両から前方に離れた位置における前記横位置偏差である第２の横位置偏差を算出し、前記操舵角制御部は、前記第１の横位置偏差の絶対値が減少するように前記操舵角を制御する第１の操舵制御と、前記第１の操舵制御における前記操舵角の変化量と前記自車両の車輪の舵角である実舵角の変化量の差が小さくなるように、前記第２の横位置偏差に基づいて前記操舵角を制御する第２の操舵制御を行う。

本発明によれば、自動操舵制御による操舵角の切り遅れや切り過ぎを防止して、車両の蛇行を防止することができる車両制御装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係る自動操舵制御装置を搭載する車両の概略の構成を示す説明図である。 本発明の一実施の形態におけるカメラユニットの構成を示す機能ブロック図である。 本発明の一実施の形態に係る自動操舵制御装置の要部の構成を示す機能ブロック図である。 本発明の一実施の形態における第１および第２の横位置偏差を説明するための説明図である。 本発明の一実施の形態における第１および第２の角度を説明するための説明図である。 本発明の一実施の形態における自動操舵制御を示すフローチャートである。 本発明の一実施の形態における第４の例の第２の操舵制御を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の一実施の形態を説明する。始めに、図１を参照して、本発明の実施の形態に係る自動操舵制御装置を搭載する車両の概略の構成について説明する。図１に示したように、車両１には、左前輪ＦＬと、右前輪ＦＲと、左後輪ＲＬと、右後輪ＲＲとが設けられている。以下、左右前輪ＦＬ，ＦＲが駆動輪且つ操舵輪として構成された場合を例にとって説明する。

車両１には、更に、例えばラックアンドピニオン機構等のステアリング機構２が設けられている。ステアリング機構２には、タイロッド３を介して左右前輪ＦＬ，ＦＲが連設されていると共に、先端にステアリングホイール４が固設されたステアリング軸５が連設されている。左右前輪ＦＬ，ＦＲは、運転者によるステアリングホイール４の操作によって、ステアリング機構２を介して、左右方向に転舵される。

車両１には、更に、電動パワーステアリング装置（以下、ＥＰＳ装置と記す。）６が設けられている。ＥＰＳ装置６は、電動パワーステアリングモータ（以下、ＥＰＳモータと記す。）７と、電動パワーステアリング制御ユニット（以下、ＥＰＳ制御ユニットと記す。）８とを有している。なお、図１では、ＥＰＳ制御ユニットをＥＰＳ＿ＥＣＵと記している。ＥＰＳモータ７は、図示しない伝達機構を介して、ステアリング軸５に連接されている。

ＥＰＳ制御ユニット８には、操舵トルクセンサ１２が接続されている。ＥＰＳ制御ユニット８は、操舵トルクセンサ１２や後述する車速センサ等の検出結果に基づいて、運転者の操舵トルクをアシストするアシストトルクを設定する。また、ＥＰＳ制御ユニット８は、設定したアシストトルクがステアリング軸５に付加されるように、ＥＰＳモータ７を制御する。

車両１には、更に、自動操舵制御ユニット１１が設けられている。ＥＰＳ制御ユニット８と自動操舵制御ユニット１１は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の車内ネットワーク１０に接続されている。図示しないが、車内ネットワーク１０には、更に、エンジン制御ユニット、変速機制御ユニット、ブレーキ制御ユニット等の、車両１の走行状態を制御する複数の電子制御ユニットが接続されている。

自動操舵制御ユニット１１は、本実施の形態に係る自動操舵制御装置１００の主要部を構成する装置であり、車両１を目標進行路に沿って走行させる自動操舵制御を実行する装置である。自動操舵制御ユニット１１は、自動操舵制御の実行時には、アシストトルクである目標トルクを設定し、設定した目標トルクに対応する指令信号をＥＰＳ制御ユニット８に送信する。ＥＰＳ制御ユニット８は、受信した指令信号に基づいて、設定した目標トルクがステアリング軸５に付加されるように、ＥＰＳモータ７を制御する。

自動操舵制御ユニット１１は、例えば、運転者が自動操舵制御のためのスイッチをオンにする操作等を検出したときに、自動操舵制御を実行する。また、自動操舵制御ユニット１１は、ハンドル操作等の運転者による所定の運転操作や、自動操舵制御の解除スイッチの操作等を検出したときに、自動操舵制御を解除する。

自動操舵制御ユニット１１には、車両１の車速を検出する車速センサ１３と、車両１の操舵角と操舵方向を検出する操舵角センサ１４と、車両１のヨーレート（ヨー角速度）を検出するヨーレートセンサ１５と、車両１の横加速度を検出する横加速度センサ１６等の、車両１の走行状態の情報を検出する走行状態検出部としてのセンサ類が接続されている。なお、車両１の操舵角およびヨーレートの正負は、車両１が左方向に曲がるか右方向に曲がるかによって定義される。また、車両１の横加速度の正負は、車両１が左方向に進むか右方向に進むかによって定義される。

車両１には、更に、前方認識装置としてのカメラユニット２１が設けられている。ここで、図１および図２を参照して、カメラユニット２１について詳しく説明する。図２は、カメラユニット２１の構成を示す機能ブロック図である。カメラユニット２１は、メインカメラ２２ａとサブカメラ２２ｂとを含むステレオカメラによって構成された車載カメラ２２と、画像処理部２３と、車線認識部２４とを有している。

カメラ２２ａ，２２ｂは、例えば、車室内におけるフロントガラスの近傍において、それぞれ、車幅方向の中央から所定の間隔をあけて配置されている。カメラ２２ａ，２２ｂは、それぞれ、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ等の撮像素子を含んでいる。撮像素子は、車両１が走行している進行方向の前方の走行環境の画像を撮像する。

画像処理部２３は、カメラ２２ａ，２２ｂによって撮像された一対のアナログ画像を所定の輝度階調のデジタル画像に変換する。また、画像処理部２３は、メインカメラ２２ａによって撮像された画像に基づいて基準画像データを生成し、サブカメラ２２ｂによって撮像された画像に基づいて比較画像データを生成する。そして、画像処理部２３は、基準画像データと比較画像データの視差に基づいて、車両１から対象物までの距離である距離データを算出する。

車線認識部２４は、車両１が走行する車線の左右両側に描画されている車線区画線を認識すると共に、車線区画線の認識結果に基づいて、車両１の車幅方向の位置である車両横位置と、目標横位置と、車両１が走行する車線の曲率（以下、車線曲率と記す。）と、車線に対する車両１のヨー角（以下、対車線ヨー角と記す。）を算出する。本実施の形態では、目標横位置は、左右の車線区画線から規定される車線の中央である。なお、曲率の正負は、左方向に曲がるか右方向に曲がるかによって定義される。

車線認識部２４は、例えば以下のようにして、車線曲率を算出する。まず、基準画像データと比較画像データに基づいて、仮想道路平面を生成する。次に、距離データに基づいて、生成した仮想道路平面上に、左右の車線区画線の内側エッジをプロットする。次に、左右の内側エッジの曲率を算出する。次に、左右の内側エッジの曲率に基づいて、車線曲率を算出する。

ＥＰＳ制御ユニット８、自動操舵制御ユニット１１およびカメラユニット２１は、それぞれ、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を備えたマイクロコンピュータを主体として構成されている。ＲＯＭにはシステム毎に設定されている動作を実現するための制御プログラムが記憶されている。ＥＰＳ制御ユニット８、自動操舵制御ユニット１１およびカメラユニット２１の機能は、ＣＰＵがＲＯＭから制御プログラムを読み出して実行することにより実現される。

次に、図３を参照して、本実施の形態に係る自動操舵制御装置１００の構成について説明する。図３は、自動操舵制御装置１００の要部の構成を示す機能ブロック図である。自動操舵制御装置１００は、自動操舵制御ユニット１１と、カメラユニット２１と、車速センサ１３、操舵角センサ１４およびヨーレートセンサ１５等のセンサ類とを備えている。自動操舵制御ユニット１１は、横位置偏差演算部３１と、操舵角制御部３２とを備えている。

横位置偏差演算部３１は、カメラユニット２１の車線認識部２４の認識結果と、車速センサ１３および操舵角センサ１４等のセンサ類の検出結果とに基づいて、車両１の前方における目標位置と車両１の推定位置を算出する。具体的には、横位置偏差演算部３１は、車線認識部２４が算出した車両横位置、目標横位置、車線曲率、対車線ヨー角と、車速センサ１３が検出した車速と、操舵角センサ１４が検出した操舵角とを用いて、所定の位置における目標位置と推定位置を算出する。そして、横位置偏差演算部３１は、算出した目標位置と推定位置を用いて、目標位置から推定位置までの車両１の車幅方向の偏差である横位置偏差を算出する。

操舵角制御部３２は、横位置偏差演算部３１が算出した横位置偏差に基づいて、車両１の操舵角を制御する。本実施の形態では、操舵角制御部３２は、横位置偏差に基づいて目標操舵角を算出し、車両１の操舵角が目標操舵角になるように車両１を転舵させるための目標トルクを算出し、目標トルクに対応する指令信号をＥＰＳ制御ユニット８に送信する。ＥＰＳ制御ユニット８は、目標トルクに対応する指令信号を受信して、受信した指令信号に基づいて、上記の目標トルクがステアリング軸５に付加されるように、ＥＰＳモータ７を制御する。このようにして、車両１の操舵角が制御される。

ここで、目標操舵角の設定方法の一例について説明する。まず、操舵角制御部３２は、車線認識部２４から車線曲率の情報を取得し、車両１を車線曲率に沿って走行させるための目標操舵角（以下、第１の初期目標操舵角と記す。）を算出する。次に、操舵角制御部３２は、車線認識部２４から対車線ヨー角の情報を取得し、対車線ヨー角を所定の目標ヨー角に一致させるための目標操舵角（以下、第２の初期目標操舵角と記す。）を算出する。次に、操舵角制御部３２は、横位置偏差演算部３１から横位置偏差の情報を取得し、横位置偏差を０にするための目標操舵角（以下、第３の初期目標操舵角と記す。）を算出する。次に、操舵角制御部３２は、第１ないし第３の初期目標操舵角の和を、目標操舵角として設定する。

本実施の形態では特に、横位置偏差演算部３１は、任意の時点において第１の前方注視距離だけ車両１から前方に離れた位置における横位置偏差である第１の横位置偏差ｄ１と、上記の任意の時点において第１の前方注視距離よりも大きい第２の前方注視距離だけ車両１から前方に離れた位置における横位置偏差である第２の横位置偏差ｄ２を算出する。第１の前方注視距離は、例えば、Ｔ１秒間に車両１が進む距離である。第２の前方注視距離は、例えば、Ｔ１＋ΔＴ秒間に車両１が進む距離である。Ｔ１は、例えば１．２秒である。ΔＴは、例えば０．３〜２秒の範囲内である。Ｔ１，ΔＴは、それぞれ、車速に応じて変化する値であってもよいし、一定値であってもよい。

以下、図４を参照して、第１および第２の横位置偏差ｄ１，ｄ２について詳しく説明する。図４は、第１および第２の横位置偏差ｄ１，ｄ２を説明するための説明図である。図４では、車両１の重心位置Ｃを原点とし、車両１の車幅方向をＸ軸とし、車両１の車長方向をＺ軸とした。また、図４において、記号ＬＬ，ＬＲを付した実線は走行車線の左右を区画する区画線であり、記号ＬＴを付した破線は目標位置の軌跡である。

ここで、第１の前方注視距離をＺ１とし、第２の前方注視距離をＺ２とする。図４において、記号ＰＥ１，ＰＴ１を付した点は、それぞれ、第１の前方注視距離Ｚ１だけ車両１から前方に離れた位置における推定位置および目標位置を示している。また、記号ＰＥ２，ＰＴ２を付した点は、それぞれ、第２の前方注視距離Ｚ２だけ車両１から前方に離れた位置における推定位置および目標位置を示している。横位置偏差演算部３１は、第１の横位置偏差ｄ１として、目標位置ＰＴ１から推定位置ＰＥ１までのＸ軸に平行な方向における偏差を算出する。同様に、横位置偏差演算部３１は、第２の横位置偏差ｄ２として、目標位置ＰＴ２から推定位置ＰＥ２までのＸ軸に平行な方向における偏差を算出する。

操舵角制御部３２は、第１の横位置偏差ｄ１の絶対値が減少するように操舵角を制御する第１の操舵制御を行う。具体的には、操舵角制御部３２は、第１の横位置偏差ｄ１に基づいて、上述のように目標操舵角と目標トルクを設定して、操舵角を制御する。

操舵角制御部３２は、更に、第１の操舵制御における操舵角の変化量と車両１の車輪の舵角である実舵角の変化量の差が小さくなるように、第２の横位置偏差ｄ２に基づいて操舵角を制御する第２の操舵制御を行う。第２の操舵制御は、第１の操舵制御の前に行われる。

なお、図４は、第１の横位置偏差ｄ１が第２の横位置偏差ｄ２に比べて非常に小さい例を示している。図４では、便宜上、推定位置ＰＥ１と目標位置ＰＴ１を一致させて描いている。

ここで、第１および第２の横位置偏差ｄ１，ｄ２を算出する上記の任意の時点における操舵角を第１の角度θ１とし、第１の横位置偏差ｄ１の絶対値が減少する方向に操舵角を第１の角度θ１から変化させることを想定する。上述のように操舵角を変化させた場合、ステアリング機構２のバックラッシュ等に起因して、操舵角がある程度変化するまでは実舵角が変化しない場合がある。この場合、操舵角を変化させ続けることによって、実舵角を変化させることができる。ここで、上述のように操舵角を変化させときに実舵角が変化し始めるときの操舵角を、第２の角度θ２とする。

以下、図５を参照して、第１および第２の角度θ１，θ２について詳しく説明する。図５は、第１および第２の角度θ１，θ２を説明するための説明図である。図５において横軸は操舵角θｗｔを示し、縦軸は実舵角θｔを示している。図５における矢印は、操舵角θｗｔを変化させる方向を示している。なお、図５では、車両１が左方向に曲がるときのθｗｔ，θｔを正の値で表し、車両１が右方向に曲がるときのθｗｔ，θｔを負の値で表している。

図５における横軸の近傍の右向きの矢印は、直進中すなわち操舵角θｗｔが０°の状態から車両１が左方向に曲がるように操舵角θｗｔを大きくしていく場合を示している。この場合、操舵角θｗｔがθａ（θａ＞０）以下の場合には実舵角θｔは変化せず、操舵角θｗｔがθａよりも大きくなると、操舵角θｗｔが大きくなるに従って実舵角θｔも大きくなる。また、図５における横軸の近傍の左向きの矢印は、操舵角θｗｔが０°の状態から車両１が右方向に曲がるように操舵角θｗｔを大きくしていく場合を示している。この場合、操舵角θｗｔが−θａ以上の場合には実舵角θｔは変化せず、操舵角θｗｔが−θａ未満になると、操舵角θｗｔが小さくなるに従って実舵角θｔも小さくなる。０°の状態から操舵角θｗｔを変化させる場合、θａ，−θａは、前述の第２の角度θ２に対応する。また、この場合、第１の角度θ１は０°である。このように、操舵角θｗｔが−θａ以上θａ以下の範囲内で実舵角θｔが変化しない理由は、前述のバックラッシュや直進安定性を高めるための不感帯域が存在するからである。

なお、操舵角θｗｔを左方向から右方向に切り返す場合と、操舵角θｗｔを右方向から左方向に切り返す場合にも、前述のバックラッシュに起因して、０°の状態から操舵角θｗｔを変化させた場合と同様の現象が生じ得る。図５における左向きの矢印（横軸の近傍の矢印を除く）は、操舵角θｗｔを左方向から右方向に切り返す場合を示している。この場合、操舵角θｗｔがある程度小さくなるまでは実舵角θｔは変化せず、操舵角θｗｔがある程度小さくなると、操舵角θｗｔが小さくなるに従って実舵角θｔも小さくなる。

また、図５における右向きの矢印（横軸の近傍の矢印を除く）は、操舵角θｗｔを右方向から左方向に切り返す場合を示している。この場合、操舵角θｗｔがある程度大きくなるまでは実舵角θｔは変化せず、操舵角θｗｔがある程度大きくなると、操舵角θｗｔが大きくなるに従って実舵角θｔも大きくなる。

ここで、第１の角度θ１と第２の角度θ２の差θ２−θ１を第３の角度と言い、記号θｈｙｓで表す。本実施の形態では、第２の操舵制御は、車両１が直線路からカーブに進入する際に実行される。言い換えると、第２の操舵制御は、操舵角θｗｔが０°または０°に近い角度の場合に実行される。この場合、第３の角度θｈｙｓは、θａまたは−θａと等しいかほぼ等しくなる。第２の操舵制御は、第１の操舵制御の開始時点における操舵角と第３の角度θｈｙｓとの差の絶対値が小さくなるように、操舵角θｗｔを制御する。

次に、図６を参照して、本実施の形態における自動操舵制御について具体的に説明する。図６は、自動操舵制御を示すフローチャートである。自動操舵制御の実行時には、図６に示した一連の処理が繰り返し実行される。自動操舵制御では、まず、横位置偏差演算部３１が、第１および第２の横位置偏差ｄ１，ｄ２を算出する（ステップＳ１１）。次に、操舵角制御部３２が、第２の横位置偏差ｄ２の絶対値｜ｄ２｜が、所定の閾値ｄａ（ｄａ＞０）以上か否かを判定する（ステップＳ１２）。閾値ｄａは、例えば、自動操舵制御におけるノイズを除去する観点から規定される。｜ｄ２｜がｄａ以上ではない場合（ＮＯ）には、ステップＳ１１に戻る。

ステップＳ１２において｜ｄ２｜がｄａ以上の場合（ＹＥＳ）には、操舵角制御部３２は、第２の操舵制御を実行する（ステップＳ１３）。操舵角制御部３２は、例えば、操舵角θｗｔの変化量が第３の角度θｈｙｓと一致するかほぼ一致するように、第２の操舵制御を行う。以下、このような第２の操舵制御を、第１の例の第２の操舵制御と言う。

次に、操舵角制御部３２は、第１の操舵制御を実行して（ステップＳ１４）、１回の一連の処理を終了する。

次に、第２の例の第２の操舵制御について説明する。第２の例の第２の操舵制御は、第１の例の操舵制御の代わりに実行される。第２の例では、操舵角制御部３２は、操舵角θｗｔの変化量を所定の値とする。所定の値は、例えば、その絶対値が０°より大きく２°以下になる範囲内である。車両１が左方向に曲がるように操舵角θｗｔを大きくしていく場合、一例では、所定の値は２°である。また、操舵角制御部３２は、操舵角θｗｔが時間に応じて変化し、且つ操舵角θｗｔの変化の速度が所定の速度になるように操舵角θｗｔを変化させる。所定の速度は、例えば、その絶対値が０°／ｓよりも大きく５°／ｓ以下になる範囲内である。所定の値と所定の速度は、車速に応じて変化させてもよいし、一定値であってもよい。

次に、第３の例の第２の操舵制御について説明する。第３の例の第２の操舵制御は、第１の例の操舵制御の代わりに実行される。第３の例では、操舵角制御部３２は、操舵角θｗｔの変化量を所定の値とする。所定の値は、例えば、その絶対値が０°よりも大きく２°以下になる範囲内である。車両１が左方向に曲がるように操舵角θｗｔを大きくしていく場合、一例では、所定の値は２°である。所定の値は、車速に応じて変化させてもよいし、一定値であってもよい。

次に、図７を参照して、第４の例の第２の操舵制御について説明する。図７は、第４の例の第２の操舵制御を示すフローチャートである。第４の例では、操舵角制御部３２は、前述の第２の例と同様に、操舵角θｗｔを時間に応じて変化させる。

図７に示したように、第４の例では、まず、操舵角制御部３２が、第２の操舵制御による操舵角制御を実行する（ステップＳ２１）。次に、操舵角制御部３２は、ヨーレートセンサ１５から、ヨーレートφを取得する（ステップＳ２２）。次に、操舵角制御部３２は、ヨーレートφの絶対値｜φ｜が所定の閾値φａ（φａ＞０）以上であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。｜φ｜がφａ以上である場合（ＹＥＳ）には、操舵角制御部３２は、第２の操舵制御を終了する。｜φ｜がφａ以上ではない場合（ＮＯ）には、ステップＳ２１に戻る。

次に、本実施の形態に係る自動操舵制御装置１００の作用および効果について説明する。本実施の形態では、操舵角制御部３２は、第１の横位置偏差ｄ１の絶対値が減少するように操舵角θｗｔを制御する第１の操舵制御と、第１の操舵制御における操舵角θｗｔの変化量と実舵角θｔの変化量の差が小さくなるように、第２の横位置偏差ｄ２に基づいて操舵角θｗｔを制御する第２の操舵制御を行う。本実施の形態では特に、第２の操舵制御は、第１の操舵制御の前に行われ、第１の操舵制御の開始時点における操舵角θｗｔと第３の角度θｈｙｓとの差の絶対値が小さくなるように、操舵角θｗｔを制御する。これにより、本実施の形態によれば、自動操舵制御による操舵角θｗｔの切り遅れや切り過ぎを防止して、車両１の蛇行を防止することができる。

以下、本実施の形態における上記の効果について、比較例の操舵角制御部と比較しながら詳しく説明する。比較例の操舵角制御部は、本実施の形態における第２の操舵制御を行わず、本実施の形態における第１の操舵制御に相当する比較例の操舵制御を行う。比較例の操舵制御では、第１の横位置偏差ｄ１に基づいて操舵角θｗｔを制御する。

ここで、比較例の操舵制御による操舵角θｗｔを記号θｗ０で表し、比較例の操舵制御による操舵角θｗｔの変化量を記号θｄ０で表す。バックラッシュや不感帯域の影響を除いた実効的な操舵角は、第３の角度θｈｙｓを用いて、θｗ０−θｈｙｓ（但し｜θｄ０｜＞｜θｈｙｓ｜）または０（但し｜θｄ０｜≦｜θｈｙｓ｜）となる。また、実舵角θｔは、実効的な操舵角に所定のゲインｇを乗じた値で表されるものとする。比較例の操舵制御による実舵角θｔは、ｇ（θｗ０−θｈｙｓ）（但し｜θｄ０｜＞｜θｈｙｓ｜）または０（但し｜θｄ０｜≦｜θｈｙｓ｜）となる。

比較例では、｜θｄ０｜が｜θｈｙｓ｜を超えるまで、すなわちθｗ０が前述の第２の角度θ２を超えるまでは、実舵角θｔが変化しない。すなわち、比較例では、θｗ０がθ２を超えるまでの時間に応じて切り遅れが発生する。切り遅れが発生すると、操舵角θｗｔの切り過ぎが発生してしまい、その結果、車両が蛇行してしまう。

これに対し、本実施の形態では、第２の操舵制御によって、第１の操舵制御における操舵角θｗｔの変化量と実舵角θｔの変化量の差を小さくしている。ここで、第２の操舵制御における操舵角θｗｔの変化量であって、変化後の操舵角θｗｔから変化前の操舵角θｗｔを引いた値を記号θｄで表し、第１の横位置偏差ｄ１に基づいて算出される操舵角θｗｔを記号θｗ１で表す。第１の操舵制御による実効的な操舵角は、θｗ１＋θｄ−θｈｙｓとなる。

前述のように、第１の例では、θｄは、θｈｙｓと一致するかほぼ一致する。その結果、第１の例では、実効的な操舵角は、θｗ１と等しいかほぼ等しくなり、第１の操舵制御による実舵角θｔは、ｇ・θｗ１と等しいかほぼ等しくなる。その結果、第１の操舵制御における操舵角θｗｔの変化量と実舵角θｔの変化量の差は、０またはほぼ０になる。従って、第１の例では、第１の横位置偏差ｄ１に基づいて算出されたθｗ１通りに、実舵角θｔが変化する。

また、前述の第２および第３の例のように、操舵角θｗｔの変化量を所定の値とする場合や、前述の第４の例のように、ヨーレートφが所定の閾値φａ以上になった場合に第２の操舵制御を終了させる場合には、θｄはθｈｙｓに必ずしも一致しない。しかし、これらの場合においては、θｄとθｈｙｓの符号は互いに一致する。そのため、θｄの分だけ、第１の横位置偏差ｄ１に基づいて算出されたθｗ１と実効的な操舵角との差が小さくなる。これにより、第１の操舵制御における操舵角θｗｔの変化量と実舵角θｔの変化量の差は、第２の操舵制御を行わない場合に比べて小さくなる。

以上説明したように、本実施の形態では、第２の操舵制御によって、第１の操舵制御における操舵角θｗｔの変化量と実舵角θｔの変化量の差は小さくなる。これにより、本実施の形態によれば、自動操舵制御による操舵角θｗｔの切り遅れや切り過ぎを防止して、車両１の蛇行を防止することができる。

なお、本実施の形態では、第２の操舵制御による実効的な操舵角の変化量は、θｄ−θｈｙｓ（但し｜θｄ｜＞｜θｈｙｓ｜）または０（但し｜θｄ｜≦｜θｈｙｓ｜）となる。第１の例のようにθｄをθｈｙｓに一致させるかほぼ一致させると、実効的な操舵角は０またはほぼ０になる。また、第３および第４の例では、｜θｄ｜≦｜θｈｙｓ｜の場合には、実効的な操舵角は０になり、｜θｄ｜＞｜θｈｙｓ｜の場合には、実効的な操舵角の変化量の絶対値は、｜θｄ｜よりも小さくなる。従って、本実施の形態では、第２の操舵制御によっては、実舵角θｔは変化しないかほぼ変化しない。

また、本実施の形態では、第２の操舵制御は、第２の横位置偏差ｄ２の絶対値が所定の閾値ｄａ以上の場合に行われる。これにより、本実施の形態によれば、自動操舵制御の安定性を高めることができ、その結果、車両１の蛇行を防止することができる。

また、本実施の形態における第４の例の第２の操舵制御では、操舵角制御部３２は、第２の操舵制御の実行中に、ヨーレートφの絶対値｜φ｜が所定の閾値φａ以上になった場合には、第２の操舵制御を終了する。言い換えると、操舵角制御部３２は、第２の操舵制御の実行中に、車両１がわずかに傾いた場合には、第２の操舵制御を終了する。これにより、本実施の形態によれば、自動操舵制御の安定性を高めることができ、その結果、車両１の蛇行を防止することができる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。例えば、第１の例の第２の操舵制御では、操舵角制御部３２は、操舵角θｗｔの変化量が第３の角度θｈｙｓと一致するかほぼ一致するように、操舵角θｗｔが時間に応じて変化し、且つ操舵角θｗｔの変化の速度が所定の速度になるように操舵角θｗｔを変化させてもよい。

また、第４の例の第２の操舵制御では、ヨーレートφの絶対値｜φ｜が所定の閾値φａ未満の場合であっても、操舵角θｗｔの変化量が第３の角度θｈｙｓと一致するかほぼ一致した場合、または、操舵角θｗｔの変化量が所定の値に達した場合には、操舵角制御部３２は、第２の操舵制御を終了してもよい。

１…車両、２…ステアリング機構、３…タイロッド、４…ステアリングホイール、５…ステアリング軸、６…ＥＰＳ装置、７…ＥＰＳモータ、８…ＥＰＳ制御ユニット、１０…車内ネットワーク、１１…自動操舵制御ユニット、１２…操舵トルクセンサ、１３…車速センサ、１４…操舵角センサ、１５…ヨーレートセンサ、１６…横加速度センサ、２１…カメラユニット、２２…車載カメラ、２３…画像処理部、２４…車線認識部、３１…横位置偏差演算部、３２…操舵角制御部、１００…自動操舵制御装置、θ１…第１の角度、θ２…第２の角度、θｈｙｓ…第３の角度、θｔ…実舵角、θｗｔ…操舵角、θｄ…第２の操舵制御における操舵角の変化量。

Claims (7)

1. 自車両を目標進行路に沿って走行させる自動操舵制御を行う自動操舵制御装置であって、
   前記自車両の前方の走行環境を認識する前方認識装置と、
   前記自車両の走行状態の情報を検出する走行状態検出部と、
   前記前方認識装置の認識結果および前記走行状態検出部の検出結果に基づいて、前記自車両の前方における目標位置と前記自車両の推定位置を算出し、前記目標位置から前記推定位置までの前記自車両の車幅方向の偏差である横位置偏差を算出する横位置偏差演算部と、
   前記横位置偏差に基づいて、前記自車両の操舵角を制御する操舵角制御部とを備え、
   前記横位置偏差演算部は、任意の時点において第１の距離だけ前記自車両から前方に離れた位置における前記横位置偏差である第１の横位置偏差と、前記任意の時点において前記第１の距離よりも大きい第２の距離だけ前記自車両から前方に離れた位置における前記横位置偏差である第２の横位置偏差を算出し、
   前記操舵角制御部は、前記第１の横位置偏差の絶対値が減少するように前記操舵角を制御する第１の操舵制御と、前記第１の操舵制御における前記操舵角の変化量と前記自車両の車輪の舵角である実舵角の変化量の差が小さくなるように、前記第２の横位置偏差に基づいて前記操舵角を制御する第２の操舵制御を行うことを特徴とする自動操舵制御装置。
2. 前記第２の操舵制御は、前記第１の操舵制御の前に行われることを特徴とする請求項１に記載の自動操舵制御装置。
3. 前記第２の操舵制御は、前記第２の横位置偏差の絶対値が所定の閾値以上の場合に行われることを特徴とする請求項１に記載の自動操舵制御装置。
4. 前記任意の時点における前記操舵角を第１の角度とし、前記第１の横位置偏差の絶対値が減少する方向に前記操舵角を前記第１の角度から変化させることを想定したときの、前記実舵角が変化し始めるときの前記操舵角を第２の角度とし、前記第２の角度から前記第１の角度を引いた値を第３の角度としたときに、前記操舵角制御部は、前記第１の操舵制御の開始時点における前記操舵角と前記第３の角度との差の絶対値が小さくなるように、前記第２の操舵制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の自動操舵制御装置。
5. 前記操舵角制御部は、前記操舵角を時間に応じて変化させ、且つ前記操舵角の変化の速度が所定の速度になるように前記操舵角を変化させて前記第２の操舵制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の自動操舵制御装置。
6. 前記操舵角制御部は、前記操舵角の変化量が所定の値になるように前記操舵角を変化させて前記第２の操舵制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の自動操舵制御装置。
7. 前記走行状態検出部は、前記自車両のヨー角速度の情報を検出し、
   前記操舵角制御部は、前記第２の操舵制御の実行中に、前記ヨー角速度の絶対値が所定の閾値以上になった場合には、前記第２の操舵制御を終了することを特徴とする請求項１に記載の自動操舵制御装置。

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