JP3316813B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車両用操舵装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用操舵装置として、本出願人は、例
えば特開平５−１９７４２３号および特開平９−２２１
０５４号公報において、車両が目標経路に沿って走行す
るように操舵角度をアシストする技術を提案している。

【０００３】このように、車両の車線（レーン）逸脱を
防止しつつ微小操舵を補助することによって、運転者の
負担を大幅に軽減することができる。運転者の負担は、
特に高速道路などを長時間走行するとき顕著となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そのような操舵アシス
ト制御においては、運転者の操舵との干渉を考慮する
と、舵角よりもトルク（操舵力）を介してアシストする
のが望ましい。

【０００５】ところで、そのような車両操舵制御におい
て、運転者の操舵状態や車両の運動特性などが制御が本
来予定しているものと異なった場合、操舵トルクのアシ
スト量を適切に与えることができず、その結果、運転者
に違和感を与えたり、戸惑わせてしまう恐れがある。ま
た、運転者が操舵していないような場合などは、操舵ト
ルクをアシストするのは好ましくない。

【０００６】従って、この発明の目的は上記した不都合
を解消することにあり、運転者の操舵状態や車両の運動
特性の変化を検知し、それに基づいて操舵トルクのアシ
スト量を求めるようにした車両用操舵装置を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、請求項１項にあっては、車両の操舵車輪を転舵
する操向手段と、車両進行方向道路の車線状態を検知す
る第１の手段と、前記車両の運動状態を検知する第２の
手段と、前記第１および第２の手段の出力に基づき、前
記車両進行方向道路の車線状態に対する車両の位置関係
を維持するために必要な操舵力を算出する操舵力算出手
段と、人的に加えられた操舵トルクを検知する検知手段
と、および、前記操舵力算出手段が算出した操舵力と前
記検知手段が検知した操舵トルクに基づき、前記操舵ト
ルクを減少させる方向に操向手段を操向する操向制御手
段とを備えるものにおいて、前記車両の運転状況を示す
操舵に対する車両の運動特性を検知する運転状況検知手
段を設け、前記運転状況検知手段が検知した操舵に対す
る車両の運動特性に基づいて前記操向制御手段を制御す
る如く構成した。これによって、走行環境や車両の運動
特性の変化に応じて操舵トルクのアシスト量を最適に求
めることができる。

【０００８】請求項２項にあっては、前記車両の実際の
進行方向方位角変化を検知する方位角変化検知手段と、
操舵角に基づいて前記進行方向方位角変化を予測して出
力する方位角変化予測手段とを備え、前記運転状況検知
手段は、前記方位角変化検知手段と方位角変化予測手段
の出力を比較して前記運動特性を求める如く構成した。
これによって、車両状態（運動特性）の変化に応じて操
舵トルクのアシスト量を最適に求めることができる。

【０００９】請求項３項にあっては、前記車両の進行方
向方位角変化を検知する方位角変化検知手段と、前記車
両が直進走行するときの前記方位角変化検知手段との出
力誤差を求めるドリフト検出手段とを備え、前記ドリフ
ト検出手段の出力に基づいて前記方位角変化検知手段の
出力を補正する如く構成した。これによって、前記進行
方向の方位角変化を精度良く検知することができ、よっ
て操舵トルクのアシスト量を最適に求めることができ
る。

【００１０】請求項４項にあっては、車両の操舵車輪を
転舵する操向手段と、車両進行方向道路の車線状態を検
知する第１の手段と、前記車両の運動状態を検知する第
２の手段と、前記第１および第２の手段の出力に基づ
き、前記車両進行方向道路の車線状態に対する車両の位
置関係を維持するために必要な操舵力を算出する操舵力
算出手段と、人的に加えられた操舵トルクを検知する検
知手段と、および、前記操舵力算出手段が算出した操舵
力と前記検知手段が検知した操舵トルクに基づき、前記
操舵トルクを減少させる方向に操向手段を操向する操向
制御手段とを備えるものにおいて、前記車両の運転状況
を示す運転者の運転技量を検知する運転状況検知手段を
設け、前記運転状況検知手段が検知した運転者の運転技
量が高いとき、前記操向制御手段による制御を変更する
如く構成した。これによって、操舵トルクのアシスト量
を最適に求めることができると共に、運転者の意思と干
渉することがない。尚、ここで、運転者が積極的に操舵
意思を示すほど運転者の運転技量も高いと言えるので、
ここで「運転者の運転技量」とは運転者の積極的な操舵
意思も含む意味で使用する。また、この明細書で「操向
制御手段による制御を変更する」とは、操舵トルクのア
シスト量を減少させる、中止する、あるいは逆に増加す
ることを意味する。

【００１１】請求項５項にあっては、前記操向制御手段
による制御を変更するとき、運転者に報知する如く構成
した。これによって、運転者は注意を喚起され、操舵ト
ルクのアシスト量が変更されたことを認識することがで
きる。ここで、「報知」とは、音声（アラーム）、表示
（ディスプレイ、ランプなど）による警報を意味する。

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】請求項６項にあっては、前記車両のピッチ
角変位およびロール角変位の少なくともいずれかを検知
する姿勢変化検知手段を備え、前記操舵力算出手段は、
前記姿勢変化検知手段の出力に基づき前記第１および第
２の手段の出力の少なくともいずれかを補正する如く構
成した。これによって、車両の姿勢が制御アルゴリズム
を設計した状態から変化するときなども、操舵トルクの
アシスト量を最適に求めることができる。

【００１６】

【００１７】請求項７項にあっては、前記車両と先行車
との相対位置および相対距離の少なくともいずれかを検
知する相対位置検知手段を備え、前記操舵力算出手段
は、前記相対位置検知手段の出力に基づき前記第１およ
び第２の手段の出力の少なくともいずれかを補正する如
く構成した。これによって、車線状態を検知することが
できない場合などでも、操舵トルクのアシスト量を最適
に求めることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に即してこの発明
の実施の形態を説明する。

【００１９】図１はこの出願に係る車両用操舵装置を全
体的に示す概略図であり、図２はその装置を操舵系に焦
点をおいて示す同様の説明図である。

【００２０】以下、図１および図２を併せて参照して説
明すると、車両１０において運転席１２に配置されたス
テアリングホイール１４は、ステアリングシャフト１６
に連結され、ステアリングシャフト１６はユニバーサル
ジョイント１８，２０を介してコネクティングシャフト
２２に連結される。

【００２１】コネクティングシャフト２２は、ラック・
ピニオン型ステアリングギア２４のピニオン２６に連結
される。ピニオン２６はラック２８に噛み合っており、
よってステアリングホイール１４から入力された回転運
動はピニオン２６を介してラック２８の往復運動に変換
され、フロントアクスルの両端に配置されたタイロッド
（ステアリングロッド）３０を介して２個の前輪（操舵
輪）３２を所望の方向に転舵させる。

【００２２】ラック２８上には同軸に電動モータ３８お
よびボールねじ機構４０が配置され、モータ出力はボー
ルねじ機構４０を介してラック２８の往復運動に変換さ
れ、ステアリングホイール１４を介して入力された操舵
力（操舵トルク）を減少する方向にラック２８を駆動す
る。

【００２３】ここで、ステアリングギア２４の付近には
トルクセンサ４２が設けられ、運転者が入力した操舵力
（操舵トルク）の方向と大きさに応じた信号を出力す
る。また、ステアリングシャフト１６の付近にはロータ
リエンコーダなどからなる舵角センサ４４が設けられ、
運転者が入力した操舵角度の方向と大きさに応じた信号
を出力する。

【００２４】２個の前輪３２の付近にはそれぞれ電磁ピ
ックアップなどからなる車輪速センサ４６が配置されて
前輪１回転ごとに信号を出力すると共に、２個の後輪４
８の付近にも同種構造の車輪速センサ５０がそれぞれ配
置されて後輪１回転ごとに信号を出力する（図１で左側
の後輪のみ示す）。尚、車両１０においては内燃機関
（図示せず）は前輪側に配置されており、前輪３２を駆
動輪、後輪４８を従動輪とする。

【００２５】また、２個の前輪３２および２個の後輪の
サスペンション機構（図示せず）の付近には車高センサ
５２，５４がそれぞれ設けられ、前後輪のサスペンショ
ンのストローク（変位）を通じてその部位の車両１０の
高さに応じた信号を出力する。

【００２６】図１に示す如く、運転席１２の上部には、
フロントウィンドウ６０の内面にルームミラー６２と組
み合わされてＣＣＤカメラ６４が１基、取りつけられ
る。また、車両１０のフロントバンパ付近の適宜位置に
は、複数基のミリ波レーダ６６が設けられ（図１で１基
のみ示す）、前方に変調波を発信する。

【００２７】ＣＣＤカメラ６４は車両進行方向道路を単
眼視し、撮像信号を出力する。ＣＣＤカメラ６４の出力
は、図２に示す如く、マイクロコンピュータからなる画
像処理ＥＣＵ６８に送られ、道路上の道路区分線（白
線）が抽出される。ミリ波レーダ６６の出力は同様にマ
イクロコンピュータからなるレーダ出力処理ＥＣＵ７０
に送られ、アンテナ（図示せず）を介して受信された受
信波とミキシングされて車両進行方向に位置する立体物
（先行車）の有無が判別される。

【００２８】この出願に係る車両用操舵装置は、同様に
マイクロコンピュータからなる電子制御ユニット（「Ｓ
ＡＳ ＥＣＵ」と示す）７４を備え、画像処理ＥＣＵ６
８、レーダ出力処理ＥＣＵ７０および前記したトルクセ
ンサ４２の出力などはＳＡＳＥＣＵ７４に入力される。

【００２９】また、この装置は第２の電子制御ユニット
（「ＥＰＳ ＥＣＵ」と示す）７６を備える。ＥＰＳ
ＥＣＵ７６は、いわゆるパワーステアリングに基づく操
舵アシスト量を算出する。前記したトルクセンサ４２の
出力はＥＰＳ ＥＣＵ７６にも入力される。

【００３０】ＳＡＳ ＥＣＵ７４とＥＰＳ ＥＣＵ７６
は信号線７８を介して相互に通信可能に接続される。Ｓ
ＡＳ ＥＣＵ７４は後述の如く操舵トルクのアシスト量
を算出し、ＥＰＳ ＥＣＵ７６に送出する。

【００３１】ＥＰＳ ＥＣＵ７６は受信した操舵トルク
のアシスト量から指令値（ＰＷＭによるデューティ比）
を算出し、モータ駆動回路８０に出力する。モータ駆動
回路８０は４個のパワーＦＥＴスイッチング素子からな
るブリッジ回路（図示せず）を備え、指令値に基づいて
電動モータ３８を駆動する。

【００３２】図１の説明に戻ると、車両１０の重心位置
付近にはヨーレートセンサ８２が配置され、車両重心の
鉛直（重力）軸回りのヨーレート（回転角速度）に応じ
た信号を出力する。

【００３３】また、運転席１２のステアリングホイール
１４には感圧センサ８４が適宜個数配置され、圧力、即
ち、運転者のステアリングホイール操作の有無に応じた
信号を出力すると共に、シート下部には第２の感圧セン
サ８６が適宜個数配置され、圧力、即ち、運転者の着座
の有無に応じた信号を出力する。

【００３４】また、ダッシュボード付近にはナビゲーシ
ョン装置８８が配置される。ナビゲーション装置８８
は、車両１０が走行する地域の走行路位置情報（地図情
報）を記憶した記憶装置を備える。

【００３５】さらに、運転席１２の床面のブレーキペダ
ル（図示せず）にはブレーキセンサ９０が設けられ、運
転者のブレーキペダルの踏み込み量に応じた信号を出力
すると共に、アクセルペダル（図示せず）にはアクセル
センサ９２が設けられ、運転者のアクセルペダルの踏み
込み量に応じた信号を出力する。

【００３６】続いて図３フロー・チャートを参照してこ
の出願に係る車両用操舵装置の動作（ＳＡＳ ＥＣＵ７
４が行う動作）を説明する。尚、図示のプログラムは６
６ｍｓｅｃごとに実行される。図４は、図３フロー・チ
ャートの処理を機能的に示すブロック図である。

【００３７】尚、この出願において操舵トルクは車両を
道路区分線に沿って走行させるようにアシストされ、公
知のいわゆるパワーステアリングによるアシストとは直
接の関連を有しないため、ＥＰＳ ＥＣＵ７６のアシス
ト動作の説明は省略する。

【００３８】先ず、Ｓ１０において画像処理ＥＣＵ６８
で画像処理から求めた道路区分線を読み込み、Ｓ１２に
進んで読み込んだ道路区分線から目標点列を求める。

【００３９】これについて説明すると、この出願に係る
車両用操舵装置は、本出願人が先に特開平５−１９７４
２３号で提案した、車両が道路区分線に沿って滑らかな
軌跡で走行するよう操舵する技術を前提とする。

【００４０】図５を参照しつつ説明すると、車両１０
（自車）の位置を原点、前後方向をＸ軸、車幅（横）方
向をＹ軸とするＸ−Ｙ座標において読み込んだ左右の道
路区分線中央を目標点列として表現する。走行路が湾曲
路であるとき、目標点列は旋回半径を持つ曲線として表
現される。

【００４１】続いてＳ１４に進んで前記したセンサ出力
を介して車両情報を読み込み、Ｓ１６に進んで前記した
トルクセンサ４２の出力τｈを読み込む。次いでＳ１８
に進んで車両（自車）１０の位置と目標経路との横方向
の離間距離（目標点横位置）Ｙｍを求め、Ｓ２０に進ん
で目標点列の旋回半径を求めて目標旋回半径Ｒとする。

【００４２】次いでＳ２２に進んで目標点列上に目標点
Ｍを定め、その目標点に到達するためのヨーレートγｍ
を先の提案技術に示した式を用いて求める。より具体的
には、目標点横位置ＹｍにゲインＫγｍを乗じて求め
る。次いでＳ２４に進んで目標点到達ヨーレートγｍか
ら前記したヨーレートセンサ８２の出力から得られた実
ヨーレートγを減算して補正し、目標補正ヨーレートΔ
γを求める。

【００４３】次いでＳ２６に進んで車両状態推定による
変動係数Ｋｍを求め（後述）、Ｓ２８に進んで目標旋回
半径Ｒに所定のゲインＫγｒを乗じて目標（旋回）ヨー
レートγＲを求める。ゲインＫγｒは目標旋回半径Ｒに
対するヨーレート変換係数であり、図６にその特性を示
す如く、車速Ｖから検索自在なテーブル値として設定し
ておく。この目標（旋回）ヨーレートγＲは、車両１０
が目標点Ｍに到達するのに必要なヨーレートを示す。

【００４４】次いでＳ３０に進んで目標（旋回）ヨーレ
ートγＲに所定のゲインＫｒｔを乗じて目標旋回トルク
Ｒｔを求める。ゲインＫｒｔは目標旋回半径Ｒを旋回す
るのに必要なトルク変換係数であり、図７にその特性を
示す如く、車速Ｖから検索自在なテーブル値として設定
しておく。この目標旋回トルクＲｔは、車両１０が目標
点Ｍに到達するのに必要な旋回トルクを示す。

【００４５】次いでＳ３２に進んで目標補正ヨーレート
Δγに所定のゲインＫγｔを乗じて目標点到達トルクΔ
γｔを求める。ゲインＫγｔはゲインＫｒｔと同様の係
数であり、図７にその特性を示す如く、車速Ｖから検索
自在なテーブル値として設定しておく。この目標点到達
トルクΔγｔは、車両１０が目標点Ｍに到達するのに必
要なトルクを示す。

【００４６】次いでＳ３４に進んで運転者の操舵トルク
をアシストするアシストトルクＴＴＯＴＡＬを図示の如
く算出する。即ち、アシストトルクＴＴＯＴＡＬは、目
標旋回トルクＲｔと目標点到達トルクΔγｔを加算した
和に変動係数Ｋｍ（後述）を乗じた積から、運転者の操
舵トルクτｈに所定のゲインＫτｈを乗じた積を減算す
ることで求める。換言すれば、運転者の操舵入力を加え
た場合には、アシストトルクを低下させる。

【００４７】ここで、Ｓ２６に戻り、車両状態推定によ
る変動係数Ｋｍの算出について説明する。

【００４８】図３あるいは図４に示す制御アルゴリズム
においては標準的な摩擦係数に基づいて推定する車両運
動特性を前提として設計するが、走行路が凍結路、砂利
道など摩擦係数が低いとき、目標ヨーレートが実ヨーレ
ートと大きくずれることがある。そのとき、ヨーレート
偏差が零になるようなアシストトルクを与えると、制御
が不適切なものとなる恐れがある。

【００４９】従って、車両状態、具体的にはその運動特
性が所期通りか、より具体的には図３あるいは図４に示
す制御アルゴリズムを設計したときに前提とした車両運
動特性か否か判断するようにした。

【００５０】具体的には、路面摩擦係数μ、タイヤ（車
輪３２，４８）の種別、積載量（乗員含む）などが設計
で前提とした運動特性に合致する値か否か判断する。

【００５１】ここで、路面摩擦係数μに関しては、舵角
センサ４４および車輪速センサ４６，５０の出力から車
両１０が直進路を走行していると判定されるとき、駆動
輪（前輪）３２および従動輪４８（後輪）に配置した車
輪速センサ４６，５０の出力を比較し、前輪と後輪の回
転数の差（あるいは比）が所定範囲内か否かで判断す
る。

【００５２】得られた値が所定範囲内にあれば路面摩擦
係数μは所期通りの値であると判断し、所定範囲内にな
ければ路面摩擦係数μは所期の値ではないと推定する。

【００５３】尚、車両１０が装着するタイヤ（車輪３
２，４８）が磨耗しているときも同様の結果が得られよ
うが、その場合も制御アルゴリズムが予定する路面摩擦
係数が得られないことでは同様なので、路面摩擦係数μ
が所期の値ではないと判断する。

【００５４】さらに、タイヤの種別については、舵角セ
ンサ４４の出力とヨーレートセンサ８２の出力を比較
し、転舵されてからヨーレートが検出されるまでの経過
時間を判定することでも判断する。即ち、設計において
ノーマルタイヤを装着した車両を前提とするとき、スタ
ッドレスタイヤを装着していれば、路面半力が発生する
まで遅れがあり、従って、タイヤの種別は、操舵してヨ
ーレートが発生するまでの経過時間を測定することで判
断可能である。

【００５５】積載量については、前記した４個の車輪に
設けた車高センサ５２，５４の出力に基づき、乗員およ
び積載貨物が設計で前提とした重量範囲内にあるか否か
で推定する。

【００５６】尚、変動係数Ｋｍは０から１００％の範囲
で適宜設定される。車両の運動特性（状態）が所期通り
ではないと判断されるときは、前記した如く、前記操向
手段による制御を変更するように、即ち、設定値を減少
補正する。このとき、変動係数Ｋｍを０とすると、後述
する如く、操舵トルクアシスト量は零となる。

【００５７】図３フロー・チャートにおいては、続いて
Ｓ３６に進み、運転者の操舵状態、より具体的には運転
者がステアリングホイール１４を握っていないか否か判
断する。これは、前記した感圧センサ８４の出力が所定
期間にわたって所定値以上出力されているか否かを検知
することで判断する。

【００５８】Ｓ３６で肯定されるときはＳ３８に進み、
音声（アラーム）、表示（ディスプレイ、ランプなど）
（共に図示せず）を介して運転者に警報を発し（報知
し）、Ｓ４０に進んでゲインＫｈを算出する。

【００５９】図４に示す如く、出力アシストトルクＴＡ
は、アシストトルクＴＴＯＴＡＬにゲインＫｈを乗じて
決定される。このゲインＫｈは０から１００％の間に適
宜設定されるが、運転者がステアリングホイールを握っ
ていないと判断されるときは、前記操向制御手段による
制御を変更、即ち、ゲインＫｈを０とするか、あるいは
設定値を減少補正する。

【００６０】即ち、この制御においては運転者が操舵し
ていることを前提とし、運転者が目標経路（道路区分
線）に沿って操舵しているとき、その操舵トルクを超え
るトルクをアシストトルクとして与えると共に、運転者
の状態を監視し、運転者が操舵していないときは操舵ア
シスト量を減少するか中止するようにした。

【００６１】Ｓ３６で否定されるときはＳ４２に進み、
運転者の操舵状態、より具体的には運転者が不在か否か
判断する。これは例えば、特開平８−２２６８１７号公
報に記載されるのと同様に、運転席１２に配置した感圧
センサ８６の出力が所定時間にわたって所定値以上出力
されているか否かで判断する。尚、特開平９−２０１９
３号公報で提案されるように、運転者に向けて超音波を
発射して存在を検知しても良い。

【００６２】Ｓ４２で肯定されるときはＳ３８，Ｓ４０
に進むと共に、Ｓ４２で否定されるときはＳ４４に進
み、運転者の操舵状態、具体的には覚醒度、より具体的
には運転者が居眠りしているか否か判断する。これは例
えば、特開平９−９１５６９号公報に提案される手法を
用い、ステアリングホイールの操作角の標準偏差、具体
的には居眠り運転特有のステアリングホイール操作特性
（左右に周期的にふらふら振る）にあるか否か判断する
ことで検知する。尚、特開平８−２４９６００号公報で
提案されるように、異常運転や運転者の眼球の動き、瞬
きの頻度などから判断しても良い。

【００６３】Ｓ４４で肯定されるときはＳ３８，Ｓ４０
に進むと共に、Ｓ４４で否定されるときはＳ４６に進
み、運転者の操舵状態、即ち、運転技量が高いか、ある
いは運転者が積極的に操舵意思を示しているか否か判断
する。

【００６４】運転者の技量の高さは、例えば特開平７−
４７９７０号公報に記載される手法を用いて判断する。
具体的には、前記した舵角センサ４４、ブレーキセンサ
９０、アクセルセンサ９２などの出力から目標軌跡を求
めると共に、ヨーレートセンサ８２の出力から実軌跡を
求め、目標軌跡と実軌跡の単位時間あたりの差を求める
ことで行う。

【００６５】一般に、運転者が積極的に操舵意思を示す
ほど運転者の運転技量が高いと言えるので、操舵意思も
同様の手法、例えば目標軌跡と実軌跡を比較することで
判断できる。

【００６６】尚、運転者の技量あるいは積極的な操舵意
思の有無を判断するのは、この制御はあくまでも運転者
の操舵をアシストすることにあり、それ以上に運転者の
意思と干渉するのは、制御の目的に反するからである。

【００６７】Ｓ４４で肯定されるときはＳ３８，Ｓ４０
に進むと共に、Ｓ４４で否定されるときはＳ４８に進
み、ＥＰＳ ＥＣＵ７６に出力アシストトルクＴＡを出
力してプログラムを終了する。

【００６８】この実施の形態は上記の如く構成したの
で、図８に示すように道路区分線に沿った位置をキープ
するためのトルク特性に従って操舵アシストがなされ、
よって道路が湾曲するときもその曲率に沿って走行でき
るように操舵アシストがなされると共に、運転状況を検
知し、それに基づいて前記操向制御手段を制御、即ち、
ＥＰＳ ＥＣＵ７６および電動モータ３８などの操向制
御手段を制御するようにした。尚、ＥＰＳ ＥＣＵ７６
は公知のパワーステアリング制御において図８にかっこ
で示す如く、操舵トルク（ステアトルク）に応じてアシ
ストする。

【００６９】より具体的には、運転状況、即ち、運転者
の操舵状態を監視し、操舵に関与していないか、あるい
は運転技量ないしは積極的に操舵する意思が高いときは
前記操向制御手段による制御を変更、換言すればアシス
トトルクを減少するか零とするようにした。また、運転
状況の他の例として路面摩擦係数μなどから車両の状態
（運動特性）を推定し、その結果に基づいてもアシスト
トルクを減少するか零とするようにした。

【００７０】これによって、運転者の操舵状態や車両の
運動特性などが制御が本来予定しているものと異なった
場合、操舵トルクのアシスト量を適切に与えることがで
き、運転者に違和感を覚えさせることがない。他方、運
転者の運転技量が高く、あるいは運転者に積極的な操舵
意思が見られるときはアシスト量を変更、即ち、減少す
るか中止するようにしたので、運転者の意思に干渉する
ことがない。

【００７１】また、操舵アシストを公知のパワーステア
リング装置と兼用するようにしたので、装置全体として
小型軽量にすることができる。

【００７２】尚、図３フロー・チャートにおいて運転者
状態監視の例としてＳ３６，Ｓ４２，Ｓ４４，Ｓ４６を
例示したが、これが全て必要ではなく、その一部のみで
あっても良い。逆に、これ以外の判断ステップを追加し
ても良い。

【００７３】次に、図９について説明する。図９はこの
出願に係る車両用操舵装置の第２の実施の形態を示す、
図３のフロー・チャートの部分フロー・チャートであ
る。

【００７４】ヨーレートセンサ８２が誤差（ドリフト）
を持っていたり、その温度特性から誤差（ドリフト）を
持っていると、この制御が正しく行われない恐れがあ
る。そこで、Ｓ２４の後にＳ１００を設け、検出した舵
角および車速から車両１０が直進走行しているか否か判
断する。即ち、車両１０が直進走行している場合には、
基本的にヨーレートは生じない筈であり、従って、これ
によってヨーレートセンサ８２の出力γを補正すること
ができる。

【００７５】これによって、ヨーレート変化（方位角変
化）を精度良く検知することができ、よって操舵トルク
のアシスト量を一層適正に決定することができる。

【００７６】尚、Ｓ１０からＳ２０まで、およびＳ２６
以降の構成は、第１の実施の形態と異ならない。また、
ヨーレートからの誤差（ドリフト）成分の除去はどのス
テップで行っても良い。

【００７７】図１０はこの出願に係る車両用操舵装置の
第３の実施の形態を示す説明図である。

【００７８】ヨーレートγ（車両重心の鉛直軸回りの回
転角速度）は前輪実舵角δ、車両のホイールベース
（長）ｌおよび車速Ｖに基づいて求めることができ、一
般に図１０に実線で示すように与えられる。従って、実
際のヨーレートと前輪実舵角δを検出することで、車両
状態（運動特性）がオーバーステア傾向にあるのか、ア
ンダーステア傾向にあるのか推定することができる。

【００７９】より具体的には、車両状態（運動特性）が
オーバーステア傾向にあるのか、アンダーステア傾向に
あるのか求め、図３フロー・チャートのＳ２６において
変動係数Ｋｍを求めるようにした。

【００８０】即ち、車両の実際の進行方向方位角変化
（ヨーレート変化）を検知し、操舵角（前輪実舵角）に
基づいてその方位角変化を予測し、それに基づいて運動
特性を求める如く構成したので、車両運動特性（状態）
の変化に応じて操舵トルクのアシスト量を最適に求める
ことができる。

【００８１】図１１はこの出願に係る車両用操舵装置の
第４の実施の形態を示す部分フロー・チャートであり、
第１の実施の形態の図３に示したフロー・チャートを一
部変形したものである。

【００８２】ＣＣＤカメラ６４を取りつけるとき、その
角度調整は車両１０を水平状態において行うため、車両
１０が傾いていると、道路区分線、即ち、目標点列に対
する自車の相対位置を正確に検知することができない。
よって、車両１０の傾きを検知し、相対位置を補正する
ようにした。

【００８３】即ち、Ｓ１０の後、Ｓ２００において前記
した車高センサ５２，５４の出力から車両１０のピッチ
角変位およびロール角変位を検知し、Ｓ２０２において
道路区分線を補正するようにした。尚、残余の構成は第
１の実施の形態と異ならない。

【００８４】尚、この補正はＳ１２で目標点列を補正す
ることなどで行っても良い。また、車両１０のピッチ角
変位およびロール角変位を検知するようにしたが、ピッ
チ角変位およびロール角変位のいずれかのみを検知して
補正しても良い。

【００８５】図１２はこの出願に係る車両用操舵装置の
第５の実施の形態を示す部分フロー・チャートであり、
第１の実施の形態の図３に示したフロー・チャートを一
部変形したものである。

【００８６】即ち、Ｓ１０の後、Ｓ３００において道路
区分線が読み込めたか否か、換言すればＣＣＤカメラ６
４の出力が得られたか否か判断し、否定されるときはＳ
３０２に進んで前記したナビゲーション装置８８に記憶
した地図情報を利用して道路区分線を得るようにした。
尚、Ｓ３００で肯定されるときはＳ１２に進む。また、
残余の構成は第１の実施の形態と異ならない。

【００８７】ナビゲーション装置における地図情報は図
１３に示す如く、一般に、ノードと呼ばれる点データに
基づいてカーブの曲率を計算したり、また地図によって
は点データごとに曲率データも記憶している。従って、
そのデータに基づいて道路区分線が認識できなかった場
合に補完するようにした。即ち、測位位置と走行路位置
情報とを比較し、自車位置が走行路中央になるように制
御する。

【００８８】これによって、ＣＣＤカメラ６４から撮像
信号を得られないときも、道路区分線を推定することが
できる。尚、道路区分線に代えて目標点到達ヨーレート
γｍなどを補正しても良く、あるいはヨーレートセンサ
８２の出力を補正しても良い。

【００８９】図１４はこの出願に係る車両用操舵装置の
第６の実施の形態を示す部分フロー・チャートであり、
第１の実施の形態の図３に示したフロー・チャートを一
部変形したものである。

【００９０】Ｓ１０の後、Ｓ４００において道路区分線
が読み込めたか否か、換言すればＣＣＤカメラ６４の出
力が得られたか否か判断し、否定されるときはＳ４０２
に進んで前記したミリ波レーダ６６の出力に基づいて先
行車の位置に基づいて道路区分線を得るようにした。
尚、Ｓ４００で肯定されるときはＳ１２に進む。また、
残余の構成は第１の実施の形態と異ならない。

【００９１】即ち、図１５に示す如く、車両（自車）１
０と先行車９６との相対位置および相対距離を求め、あ
くまでも将来、より具体的には現時点の先行車の位置に
数秒後に到達するであろうと仮定した上、現時点の車両
１０（自車）の位置と先行車９６の位置（換言すれば自
車の目標位置）からカーブ形状を推定するようにした。

【００９２】第５の実施の形態と同様に、これによっ
て、ＣＣＤカメラ６４から撮像信号を得られないとき
も、道路区分線を推定することができる。尚、道路区分
線に代えて目標点到達ヨーレートγｍなどを補正しても
良く、あるいはヨーレートセンサ８２の出力を補正して
も良い。

【００９３】第１ないし第６の実施の形態においては上
記の如く、車両の操舵車輪（前輪３２）を転舵する操向
手段（ステアリングホイール１４、ステアリングギア２
４）と、車両進行方向道路の車線状態を検知する第１の
手段（ＣＣＤカメラ６４、画像処理ＥＣＵ６８）と、前
記車両の運動状態を検知する第２の手段（ヨーレートセ
ンサ８２）と、前記第１および第２の手段の出力に基づ
き、前記車両進行方向道路の車線状態に対する車両の位
置関係を維持するために必要な操舵力を算出する操舵力
算出手段（電子制御ユニット（ＳＡＳ ＥＣＵ）７４）
と、人的に加えられた操舵トルクを検知する検知手段
（トルクセンサ４２）と、および、前記操舵力算出手段
が算出した操舵力と前記検知手段が検知した操舵トルク
に基づき、前記操舵トルクを減少させる方向に操向手段
を操向する操向制御手段（電動モータ３８、ボールねじ
機構４０、第２の電子制御ユニット（ＥＰＳ ＥＣＵ）
７６）とを備えるものにおいて、前記車両の運転状況を
検知する運転状況検知手段（図３のフロー・チャートの
Ｓ２６，Ｓ３６，Ｓ４２からＳ４６）を設け、前記運転
状況検知手段が検知した運転状況に基づいて前記操向制
御手段を制御する（図３のＳ３４，Ｓ４０）如く構成し
た。

【００９４】また、前記運転状況が運転者の覚醒度であ
り、前記覚醒度が低いとき前記操向制御手段による制御
を変更する（図３のＳ４４，Ｓ４０）如く構成した。
尚、実施の形態ではアシストトルク量を減少させる、あ
るいは中止するように構成したが、逆に場合によってア
シストトルク量を増加させることも可能であり、その意
味で「変更」と記載した。

【００９５】また、前記運転状況が運転者の運転技量で
あり、前記運転技量が高いとき、前記操向制御手段によ
る制御を変更する（図３のＳ４６，Ｓ４０）如く構成し
た。

【００９６】また、前記運転状況が運転者のステアリン
グ操作状態であり、運転者がステアリングを操作しない
状態にあるとき、前記操向制御手段による制御を変更す
る（図３のＳ３６，Ｓ４２，Ｓ４０）如く構成した。

【００９７】また、前記操向制御手段による制御を変更
するとき、運転者に報知する（図３のＳ３８）如く構成
した。

【００９８】また、前記運転状況が操舵に対する車両の
運動特性である（図３のＳ２６）如く構成した。

【００９９】また、前記車両の実際の進行方向方位角変
化を検知する方位角変化検知手段（ヨーレートセンサ８
２）と、操舵角に基づいて前記進行方向方位角変化を予
測して出力する方位角変化予測手段（図１０）とを備
え、前記運転状況検知手段は、前記方位角変化検知手段
と方位角変化予測手段の出力を比較して運動特性を求め
る（図３のＳ２６）如く構成した。

【０１００】また、前記車両の進行方向方位角変化を検
知する方位角変化検知手段（ヨーレートセンサ８２）
と、前記車両が直進走行するときの前記方位角変化検知
手段の誤差を求めるドリフト検出手段（図９のＳ１０
０）とを備え、前記ドリフト検出手段の出力に基づいて
前記方位角変化検知手段の出力を補正する（図９のＳ１
０２）如く構成した。

【０１０１】また、前記車両のピッチ角変位およびロー
ル角変位の少なくともいずれかを検知する姿勢変化検知
手段（車高センサ５２，５４）を備え、前記操舵力算出
手段は、前記姿勢変化検知手段の出力に基づき前記第１
および第２の手段の出力の少なくともいずれかを補正す
る（図１１のＳ２００，Ｓ２０２）如く構成した。

【０１０２】また、前記車両の位置を測位する測位手段
（ナビゲーション装置８８）と、走行路位置情報を記憶
した記憶装置（ナビゲーション装置８８）と、前記測位
位置と走行路位置情報とを比較する比較手段（ナビゲー
ション装置８８）とを備え、前記操舵力算出手段は、前
記比較手段の出力に基づき前記第１および第２の手段の
出力の少なくともいずれかを補正する（図１２のＳ３０
０，Ｓ３０２）如く構成した。

【０１０３】また、前記車両と先行車との相対位置およ
び相対距離の少なくともいずれかを検知する相対位置検
知手段（ミリ波レーダ６６、レーダ出力処理ＥＣＵ７
０）を備え、前記操舵力算出手段は、前記相対位置検知
手段の出力に基づき前記第１および第２の手段の出力の
少なくともいずれかを補正する（図１４のＳ４００，Ｓ
４０２）如く構成した。

【０１０４】上記した実施の形態において、操舵アシス
ト機構は公知のパワーステアリング機構と兼用とした
が、独立に設けても良い。

【０１０５】また、舵角センサ４４などは開示した構成
以外でも良く、また配置位置も必要とする検出値が得ら
れる限り、どこに配置しても良い。

【０１０６】

【発明の効果】請求項１項にあっては、走行環境や車両
の運動特性の変化に応じて操舵トルクのアシスト量を最
適に求めることができる。

【０１０７】請求項２項にあっては、車両状態（運動特
性）の変化に応じて操舵トルクのアシストを最適に求め
ることができる。

【０１０８】請求項３項にあっては、進行方向の方位角
変化を精度良く検知することができ、操舵トルクのアシ
スト量を最適に求めることができる。

【０１０９】請求項４項にあっては、操舵トルクのアシ
スト量を最適に求めることができると共に、運転者の意
思と干渉することがない。

【０１１０】請求項５項にあっては、運転者は注意を喚
起され、操舵トルクのアシスト量が変更されたことを認
識することができる。

【０１１１】

【０１１２】

【０１１３】

【０１１４】請求項６項にあっては、車両の姿勢が制御
アルゴリズムを設計した状態から変化するときなども、
操舵トルクのアシスト量を最適に求めることができる。

【０１１５】

【０１１６】請求項７項にあっては、車線状態を検知す
ることができない場合などでも、操舵トルクのアシスト
量を最適に求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明に係る車両用操舵装置の全体を
示す概略図である。

【図２】図１の装置を操舵系に焦点をおいて示す、図１
と同様の全体概略図である。

【図３】図１の装置の動作を示すフロー・チャートであ
る。

【図４】図１の装置の動作を機能的に示すブロック図で
ある。

【図５】図３フロー・チャートの作業を説明する説明図
である。

【図６】図３フロー・チャートの作業で使用するゲイン
Ｋγｒの特性を示す説明グラフである。

【図７】図３フロー・チャートの作業で使用するゲイン
Ｋｒｔ，Ｋγｔの特性を示す説明グラフである。

【図８】図１の装置の基本的な操舵アシスト特性を示す
説明グラフである。

【図９】この発明の第２の実施の形態を示す、図３フロ
ー・チャートの部分フロー・チャートである。

【図１０】この発明の第３の実施の形態を示す説明グラ
フである。

【図１１】この発明の第４の実施の形態を示す、図３フ
ロー・チャートの部分フロー・チャートである。

【図１２】この発明の第５の実施の形態を示す、図３フ
ロー・チャートの部分フロー・チャートである。

【図１３】図１２フロー・チャートの作業を説明する説
明図である。

【図１４】この発明の第６の実施の形態を示す、図３フ
ロー・チャートの部分フロー・チャートである。

【図１５】図１４フロー・チャートの作業を説明する説
明図である。

【符号の説明】

１０ 車両 １４ ステアリングホイール（操向手段） ２４ ステアリングギア（操向手段） ２６ ピニオン ２８ ラック ３２ 前輪（操舵輪） ３８ 電動モータ ４２ トルクセンサ ４４ 舵角センサ ４６，５０ 車輪速センサ ４８ 後輪 ６４ ＣＣＤカメラ（第１の手段） ６８ 画像処理ＥＣＵ（第１の手段） ７４ 電子制御ユニット（ＳＡＳ ＥＣＵ）（操舵力
算出手段） ７６ 第２の電子制御ユニット（ＥＰＳ ＥＣＵ）
（操向制御手段） ８２ ヨーレートセンサ（第２の手段） ８８ ナビゲーション装置 ９６ 先行車

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｂ６２Ｄ 113:00 Ｂ６２Ｄ 113:00 119:00 119:00 137:00 137:00 (56)参考文献 特開 平８−263790（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−207800（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−216567（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 6/00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の操舵車輪を転舵する操向手段と、
   車両進行方向道路の車線状態を検知する第１の手段と、
   前記車両の運動状態を検知する第２の手段と、前記第１
   および第２の手段の出力に基づき、前記車両進行方向道
   路の車線状態に対する車両の位置関係を維持するために
   必要な操舵力を算出する操舵力算出手段と、人的に加え
   られた操舵トルクを検知する検知手段と、および、前記
   操舵力算出手段が算出した操舵力と前記検知手段が検知
   した操舵トルクに基づき、前記操舵トルクを減少させる
   方向に操向手段を操向する操向制御手段とを備えるもの
   において、前記車両の運転状況を示す操舵に対する車両
   の運動特性を検知する運転状況検知手段を設け、前記運
   転状況検知手段が検知した操舵に対する車両の運動特性
   に基づいて前記操向制御手段を制御することを特徴とす
   る車両用操舵装置。
2. 【請求項２】 前記車両の実際の進行方向方位角変化を
   検知する方位角変化検知手段と、操舵角に基づいて前記
   進行方向方位角変化を予測して出力する方位角変化予測
   手段とを備え、前記運転状況検知手段は、前記方位角変
   化検知手段と方位角変化予測手段の出力を比較して前記
   運動特性を求めることを特徴とする請求項１項記載の車
   両用操舵装置。
3. 【請求項３】 前記車両の進行方向方位角変化を検知す
   る方位角変化検知手段と、前記車両が直進走行するとき
   の前記方位角変化検知手段との出力誤差を求めるドリフ
   ト検出手段とを備え、前記ドリフト検出手段の出力に基
   づいて前記方位角変化検知手段の出力を補正することを
   特徴とする請求項２項記載の車両用操舵装置。
4. 【請求項４】 車両の操舵車輪を転舵する操向手段と、
   車両進行方向道路の車線状態を検知する第１の手段と、
   前記車両の運動状態を検知する第２の手段と、前記第１
   および第２の手段の出力に基づき、前記車両進行方向道
   路の車線状態に対する車両の位置関係を維持するために
   必要な操舵力を算出する操舵力算出手段と、人的に加え
   られた操舵トルクを検知する検知手段と、および、前記
   操舵力算出手段が算出した操舵力と前記検知手段が検知
   した操舵トルクに基づき、前記操舵トルクを減少させる
   方向に操向手段を操向する操向制御手段とを備えるもの
   において、前記車両の運転状況を示す運転者の運転技量
   を検知する運転状況検知手段を設け、前記運転状況検知
   手段が検知した運転者の運転技量が高いとき、前記操向
   制御手段による制御を変更することを特徴とする車両用
   操舵装置。
5. 【請求項５】 前記操向制御手段による制御を変更する
   とき、運転者に報知することを特徴とする請求項４項記
   載の車両用操舵装置。
6. 【請求項６】 前記車両のピッチ角変位およびロール角
   変位の少なくともいずれかを検知する姿勢変化検知手段
   を備え、前記操舵力算出手段は、前記姿勢変化検知手段
   の出力に基づき前記第１および第２の手段の出力の少な
   くともいずれかを補正することを特徴とする請求項１項
   から５項のいずれかに記載の車両用操舵装置。
7. 【請求項７】 前記車両と先行車との相対位置および相
   対距離の少なくともいずれかを検知する相対位置検知手
   段を備え、前記操舵力算出手段は、前記相対位置検知手
   段の出力に基づき前記第１および第２の手段の出力の少
   なくともいずれかを補正することを特徴とする請求項１
   項から６項のいずれかに記載の車両用操舵装置。