JP3671754B2 - 車線追従装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車線情報を取り込み、操舵トルクを操舵力伝達系に与えることで前方車線に自車を追従させる車線追従を行う制御装置、もしくは、操舵反力トルクを操舵力伝達系に与えることで前方車線に自車を追従させるべくドライバー操舵をサポートする制御装置として適用される車線追従装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両前方の車線状況を検知し、この情報から車両の目標ラインを算出して、車線追従制御を行う車線追従装置としては、例えば、特開平８−３３７１８１号公報に記載のものが知られている。
【０００３】
この公報には、走行車線内の障害物や先行車を検知し、速やかに先行車（障害物）を回避するべく車線を変更する技術が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の車線追従装置にあっては、同じ操舵力伝達系に設けられているパワーステアリング装置の特性変化によらず、一定の車線追従制御特性により車線追従制御を行う装置としているため、パワーステアリング装置の特性が変化すると、車線追従制御特性も変化することになり、安定した車線追従制御性能を得ることができないという問題点があった。
【０００５】
本発明は上記課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、パワーステアリング装置の特性変化にかかわらず、安定した車線追従制御性能が実現される車線追従装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、操舵力伝達系に設けられ、操舵トルクもしくは操舵反力トルクを与える車線追従制御用の操舵アクチュエータと、
前方道路の車線状態を検出する車線情報検出手段と、
目標とする車両の走行車線である目標ラインが設定されている目標ライン設定手段と、
車線追従制御時、前記車線情報と前記目標ラインとに基づいて、前記目標ラインに自車を追従させる制御指令を前記操舵アクチュエータに対し出力する車線追従制御手段と、
を備えた車線追従装置において、
操舵力伝達系の前記操舵アクチュエータとは異なる位置に設けられているパワーステアリング装置と、
前記パワーステアリング装置の実アシスト力を検出する実アシスト力検出手段と、
前記パワーステアリング装置が正常時の推定アシスト力を演算する推定アシスト力演算手段と、
前記実アシスト力と前記推定アシスト力との特性偏差を演算し、前記実アシスト力が前記推定アシスト力に対し所定の偏差しきい値よりも低下していることを判別するアシスト力特性判別手段と、
前記アシスト力特性判別手段で前記実アシスト力の低下が判別されたとき、前記実アシスト力の低下を補うように前記車線追従制御手段の制御特性を補正する車線追従制御特性補正手段と、
を備えていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の車線追従装置において、
前記車線追従制御手段に、パワーステアリング装置がアシスト失陥であると検出された場合、パワーステアリング装置に代え、車線追従制御用の操舵アクチュエータを用いて操舵アシスト力を付与する操舵アシスト制御部を設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明では、請求項２記載の車線追従装置において、
前記操舵アシスト制御部を、パワーステアリング装置がアシスト失陥であると検出された場合、車線追従制御時における操舵アクチュエータへの出力制限を外して最大出力指令を出す最大アシスト制御モードと、最大アシスト制御モード中に直進走行が検出された場合、徐々にアシスト力を減少させるアシスト力減少制御モードと、アシスト力の減少によりアシスト力がゼロとなった時点からマニュアルステアリングとするマニュアルステアリングモードによる制御部としたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明では、請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の車線追従装置において、
前記パワーステアリング装置を、油圧によりアシスト力を得る油圧式パワーステアリング装置とし、
前記車線追従制御手段に、パワーステアリング装置がアシスト失陥でないと検出された場合、パワーステアリング装置によるアシスト力に、操舵アクチュエータによるアシスト力を加え、油温の高低にかかわらず一定のパワーステアリング特性を保つ油温補償を行う油温補償制御部を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明では、請求項４記載の車線追従装置において、
前記油温補償制御部を、パワーステアリング装置の操舵周波数に対するゲイン特性を油温の高低にかかわらず一定とする動特性油温補償と、パワーステアリング装置の操舵角に対するアシスト力特性を油温の高低にかかわらず一定とする静特性油温補償による制御部としたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の作用および効果】
請求項１記載の発明では、車線追従制御時、車線情報検出手段において、前方道路の車線状態が検出され、目標ライン設定手段において、目標とする車両の走行車線である目標ラインが設定され、車線追従制御手段において、車線情報と目標ラインとに基づいて、目標ラインに検出される自車走行ラインを一致させる指令、つまり、目標ラインに自車を追従させる制御指令が、操舵力伝達系に操舵トルクもしくは操舵反力トルクを与える操舵アクチュエータに出力される。
【００１２】
そして、実アシスト力検出手段において、パワーステアリング装置の実アシスト力が検出され、推定アシスト力演算手段において、パワーステアリング装置が正常時の推定アシスト力が演算され、アシスト力特性判別手段において、実アシスト力と推定アシスト力との特性偏差が演算され、実アシスト力が推定アシスト力に対し所定の偏差しきい値よりも低下していることが判別されると、車線追従制御特性補正手段において、実アシスト力の低下を補うように車線追従制御手段の制御特性が補正される。
【００１３】
よって、例えば、パワーステアリング装置の特性が正常時に比べてアシスト力が低い特性に変化している場合、低くなったアシスト力分を車線追従制御用の操舵アクチュエータにより補充しながら車線追従制御が行われることになるというように、パワーステアリング装置の特性変化にかかわらず、安定した車線追従制御性能を実現することができる。
【００１４】
請求項２記載の発明では、パワーステアリング装置がアシスト失陥であると検出された場合、車線追従制御手段の操舵アシスト制御部において、パワーステアリング装置に代え、車線追従制御用の操舵アクチュエータを用いて操舵アシスト力が付与される。
【００１５】
よって、従来のシステムでは、手動操舵により旋回途中でパワーステアリング装置がアシスト失陥すると、操舵アシスト力が無くなることで、急激な操舵力変化が発生し、ドライバーに違和感を与えることになる。これに対し、アシスト失陥時に、パワーステアリング装置に代え、車線追従制御用の操舵アクチュエータを用いて操舵アシスト力を付与する制御が操舵アシスト制御部において行われることで、アシスト失陥時の急激な操舵力変化を防止することができる。
【００１６】
請求項３記載の発明では、パワーステアリング装置がアシスト失陥であると検出され、操舵アシスト制御部において制御が開始されると、まず、車線追従制御時における操舵アクチュエータへの出力制限を外して最大出力指令を出す最大アシスト制御モードとされ、この最大アシスト制御モード中に直進走行が検出された場合、徐々にアシスト力を減少させるアシスト力減少制御モードとされ、さらに、アシスト力の減少によりアシスト力がゼロとなった時点からマニュアルステアリングとするマニュアルステアリングモードとされる。
【００１７】
つまり、車線追従制御において操舵アクチュエータは、通常、ドライバーによる操舵力分の出力しか発生しないように電流等の出力制限を行っているが、アシスト失陥時にはその出力制限を外し、ステアリングアシスト力として必要な出力を発生させる。しかし、最大出力を続けると、操舵アクチュエータの能力不足により、ある時間で操舵アクチュエータが破損に至る場合もあり得る。そこで、破損にまで至らない時間内に徐々にアシスト力を少なくし、最終的にはマニュアルステアリングとする。この徐々にアシスト力を落とすのは、操舵アシスト力を必要としない車両直進時に行う。
【００１８】
これにより、操舵時にアシスト失陥が発生しても、直ちに最大アシスト制御モードに入ることで高いアシスト能力により急激な操舵力変化が抑えられると共に、直進走行を確認してアシスト力減少制御モードに入り、車線追従制御システム側でのアシスト力を解除することで、ドライバーへアシスト力解除違和感を与えることなく、操舵アクチュエータの破損を防止することができる。
【００１９】
請求項４記載の発明では、油圧式のパワーステアリング装置がアシスト失陥でないと検出された場合、車線追従制御手段の油温補償制御部において、パワーステアリング装置によるアシスト力に、車線追従制御用の操舵アクチュエータによるアシスト力が加えられ、油温の高低にかかわらず一定のパワーステアリング特性を保つ油温補償が行われる。
【００２０】
よって、油圧式のパワーステアリング装置の場合、低油温時において油の粘度の影響で十分なアシスト力が発生しないことがある。これに対し、油圧式のパワーステアリング装置がアシスト失陥でないと検出された場合、油温の高低にかかわらず一定のパワーステアリング特性を保つ油温補償が油温補償制御部において行われることで、油温が低温から高温まで安定したパワーステアリング特性を実現することができる。
【００２１】
請求項５記載の発明では、油温補償制御部において、パワーステアリング装置の操舵周波数に対するゲイン特性を油温の高低にかかわらず一定とする動特性油温補償と、パワーステアリング装置の操舵角に対するアシスト力特性を油温の高低にかかわらず一定とする静特性油温補償とが行われる。
【００２２】
よって、動特性油温補償により油温が低温から高温まで安定したゲイン特性、つまり、操舵速度に対する応答が油温にかかわらず一定となり、静特性油温補償により油温が低温から高温まで安定したアシスト力特性、つまり、操舵角に対するアシスト力が油温にかかわらず一定となり、過渡応答を含めて安定したパワーステアリング特性を実現することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
実施の形態１は請求項１〜６に記載の発明に対応する車線追従装置である。
【００２４】
まず、構成を説明する。
【００２５】
図１は実施の形態１の車線追従装置が適用された自動車用操舵系を示す全体システム図であり、図１において、１はステアリングホイール、２はステアリングシャフト（操舵力伝達系に相当）、３は自在継手、４はラックアンドピニオン式ステアリングギヤボックス、５はサイドロッド、６はウォームホイールギヤ、７はモータ（操舵アクチュエータに相当）、８はウォームギヤ、９は電磁クラッチ、１０は操舵角センサ、１１はＣＣＤカメラ（車線情報検出手段に相当）、１２は車線追従コントローラ（車線追従制御手段に相当）、１３は自動操舵スイッチ、１４は操舵トルクセンサ、１５はパワーステアリングコントローラ、１６は車速センサ、１７はエンジン回転センサ、１８は油圧センサ、１９はパワステソレノイド、２０は油温センサである。
【００２６】
前記ステアリングシャフト２は、ステアリングホイール１と一体に回転するアッパーシャフト２ａと、アッパーシャフト２ａとは自在継手３により連結されたロアシャフト２ｂとで構成され、アッパーシャフト２ａの上端にステアリングホイール１が取り付けられ、ロアシャフト２ｂの下端に設けられたピニオンがラックアンドピニオン式ステアリングギヤボックス４内で車両左右方向に延びるサイドロッド５の螺合されている。
【００２７】
前記アッパーシャフト２ａの下部には、ウォームホイールギヤ６が設けられ、これに螺合するウォームギヤ８がモータ７のモータ軸に設けられ、モータ駆動によりアッパーシャフト２ａにモータ操舵トルクが与えられる。尚、モータ７には電磁クラッチ９が内蔵されている。
【００２８】
前記操舵角センサ１０は、アッパーシャフト２ａの上部に設けられていて、アッパーシャフト２ａの回転角θを検出し、その信号を車線追従コントローラ１２に送る。そして、車線追従コントローラ１２の実操舵角演算部では、回転角θとステアリングギヤ比を用いて実操舵角θｄが算出される。
【００２９】
前記ＣＣＤカメラ１１は、進行方向の前方道路を撮影し、その映像信号を車線追従コントローラ１２に送る。そして、車線追従コントローラ１２の画像処理部では、ＣＣＤカメラ１１からの信号に基づく前方映像を画像処理し、白線あるいはセンターラインなどの前方車線の境界線が抽出識別される。
【００３０】
前記車線追従コントローラ１２では、自動操舵モード選択時、自車走行状態情報と設定された目標ライン情報に基づいて、目標ラインに自車を追従させるために必要な目標操舵トルクＴｒが算出され、目標操舵トルクＴｒを得るべく前記モータ７に対し制御指令（モータ電流）を出力する車線追従制御が行われる。なお、制御による操舵状態は検出された実操舵角θｄによりフィードバックされる。加えて、パワーステアリング装置の特性変化や失陥に応じた対応制御や油温補償制御が併せて行われる。
【００３１】
前記自動操舵スイッチ１３は、車室内のドライバーが操作可能な位置に設けられ、スイッチＯＮ操作により自動操舵モードに入る。
【００３２】
前記操舵トルクセンサ１４は、アッパーシャフト２ａの上部に操舵角センサ１０と隣接して設けられていて、ステアリングホイール１からのドライバー入力トルクに応じた捩れ角φを検出し、その信号を車線追従コントローラ１２に送る。そして、車線追従コントローラ１２の実操舵トルク演算部では、捩れ角φを用いて実操舵トルクＴｄが算出される。
【００３３】
前記パワーステアリングコントローラ１５は、車速センサ１６及びエンジン回転センサ１７からの入力情報に基づき、低速であるほどアシスト力を高くする車速感応のアシスト力特性を得る制御指令をパワステソレノイド１９に出力する。なお、このパワーステアリングコントローラ１５から車線追従コントローラ１２へは、制御指令に基づくアシスト力特性信号が送られる。
【００３４】
前記車速センサ１６は、車速を検出し、パワーステアリングコントローラ１５に送る。
【００３５】
前記エンジン回転センサ１７は、エンジン回転数を検出し、パワーステアリングコントローラ１５に送る。
【００３６】
前記油圧センサ１８は、アシスト力となるパワーステアリング油圧を検出し、車線追従コントローラ１２に送る。
【００３７】
前記パワステソレノイド１９は、操舵時にパワーステアリングコントローラ１５からの制御指令により作動する。
【００３８】
前記油温センサ２０は、パワーステアリング油温を検出し、車線追従コントローラ１２に送る。
【００３９】
次に、作用を説明する。
【００４０】
［車線追従制御処理］
図２は車線追従コントローラ１２の車線追従制御部で自動操舵スイッチ１３のＯＮ操作により開始される車線追従制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
【００４１】
ステップ３０では、進行方向の前方道路を撮影するＣＣＤカメラ１１からの映像信号を処理する画像処理部からの自車走行状態情報と、油圧センサ１８からのパワーステアリング圧情報と、パワーステアリングコントローラ１５からの車速及びエンジン回転情報が読み込まれ、ステップ３１へ進む。
【００４２】
ステップ３１では、パワーステアリングコントローラ１５からの車速及びエンジン回転情報によりパワーステアリングコントローラ１５と同じ計算を行って推定アシスト力が演算される。一方、油圧センサ１８からのパワーステアリング圧情報により実アシスト力が演算される（実アシスト力検出手段、推定アシスト力演算手段）。そして、推定アシスト力と実アシスト力との差である特性偏差が演算され、ステップ３２へ進む。
【００４３】
ステップ３２では、特性偏差が絶対値Ａ（正常時の誤差範囲）以下かどうかが判断され、ＹＥＳの時にはステップ３４へ進み、ＮＯの時にはステップ３３へ進む。
【００４４】
ステップ３３では、特性偏差が偏差しきい値Ｅ以上かどうかが判断され、ＮＯの時にはステップ３５へ進み、ＹＥＳの時にはステップ３６へ進む。なお、ステップ３２及びステップ３３は、アシスト力特性判別手段に相当する。
【００４５】
ステップ３４では、ステップ３２にてアシスト力特性が正常時の誤差範囲内であるとの判断に基づき、車線追従制御ゲインＧがＧａに設定され、ステップ３７へ進む。
【００４６】
ステップ３５では、車線追従制御ゲインＧがＧｂに設定され、ステップ３７へ進む。
【００４７】
ステップ３６では、車線追従制御ゲインＧがＧｃに設定され、ステップ３７へ進む。なお、Ｇａ＜Ｇｂ＜Ｇｃという関係にあり、ステップ３４，３５，３６は、車線追従制御特性補正手段に相当する。
【００４８】
ステップ３７では、例えば、左右車線の中央位置が目標ラインＹoptとして算出され（目標ライン設定手段ｄに相当）、この目標ラインＹoptを自車が追従するのに必要な目標操舵トルクＴｒが算出され、ステップ３８へ進む。
【００４９】
ステップ３８では、ステップ３４，３５，３６のいずれかで決められた車線追従制御ゲインＧと、ステップ３７で演算された目標操舵トルクＴｒにより制御指令であるモータ電流Ｉ｛＝Ｇ・ｆ（Ｔｒ）｝がモータ７に対し出力される。
【００５０】
［パワステ特性変化対応の車線追従制御作用］
車線追従制御時、油圧式パワーステアリング装置のアシスト力特性が正常であれば、図３のフローチャートにおいて、ステップ３０→ステップ３１→ステップ３２→ステップ３４→ステップ３７→ステップ３８へと進む流れとなり、車線追従制御ゲインＧがＧａ（基準ゲイン）に設定され、操舵力伝達系に目標操舵トルクＴｒを与えるモータ電流Ｉがモータ７に対し出力される。
【００５１】
また、油圧式パワーステアリング装置のアシスト力特性が正常なアシスト力よりも少し小さなアシスト力を発生しているような場合であれば、図２のフローチャートにおいて、ステップ３０→ステップ３１→ステップ３２→ステップ３３→ステップ３５→ステップ３７→ステップ３８へと進む流れとなり、車線追従制御ゲインＧがＧｂ（＞Ｇａ）に設定され、操舵力伝達系に目標操舵トルクＴｒを与えるモータ電流Ｉがモータ７に対し出力される。さらに、油圧式パワーステアリング装置のアシスト力特性が正常なアシスト力よりもかなり小さなアシスト力を発生しているような場合であれば、図２のフローチャートにおいて、ステップ３０→ステップ３１→ステップ３２→ステップ３３→ステップ３６→ステップ３７→ステップ３８へと進む流れとなり、車線追従制御ゲインＧがＧｃ（＞Ｇｂ）に設定され、操舵力伝達系に目標操舵トルクＴｒを与えるモータ電流Ｉがモータ７に対し出力される。
【００５２】
このように、油圧式パワーステアリング装置のアシスト力特性が検出され、アシスト力特性の変化レベルが判別されると、車線追従制御ゲインＧが判別されたアシスト力特性に応じて設定され、判別されたアシスト力特性の変化にかかわらず、車線追従制御特性が油圧式パワーステアリング装置の正常時と同じ車線追従制御を達成するように補正される。
【００５３】
よって、例えば、油圧式パワーステアリング装置の特性が正常時に比べてアシスト力が低い特性に変化している場合、低くなったアシスト力分をモータ７により補充しながら車線追従制御が行われることになるというように、油圧式パワーステアリング装置の特性変化にかかわらず、安定した車線追従制御性能を実現することができる。
【００５４】
［アシスト力制御処理］
図３は車線追従コントローラ１２の操舵アシスト制御部及び油温補償制御部でドライバーの操舵により開始されるアシスト力制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
【００５５】
ステップ４０では、油圧センサ１８からのパワーステアリング圧情報と、操舵角センサ１０からの操舵角情報と、油温センサ２０からのパワーステアリング油温情報とが読み込まれ、ステップ４１へ進む。
【００５６】
ステップ４１では、操舵時であって油圧式パワーステアリング装置においてパワーステアリング圧が発生していなければならないにもかかわらず、パワーステアリング圧の発生が無いアシスト失陥時であるかどうかが判断され、ＹＥＳの時にはステップ４２へ進み、ＮＯの時にはステップ４６へ進む。
【００５７】
ステップ４２では、モータ７への出力制限が解除され、ステップ４３へ進む。
【００５８】
ステップ４３では、操舵角情報やＣＣＤカメラ情報などから直進走行時であるかどうかが判断され、ＮＯの時にはステップ４４へ進み、ＹＥＳの時にはステップ４５へ進む。
【００５９】
ステップ４４では、モータ７に対し最大モータ電流により最大アシスト力を得る制御指令が出力される。
【００６０】
ステップ４５では、ステップ４３で直進走行時であると判断されると、モータ７に対し最大モータ電流からモータ電流ゼロまで徐々にモータ電流を減少させる制御指令が出力される。
【００６１】
ステップ４６では、ステップ４１でアシスト失陥ではないと判断されると、油圧式パワーステアリング装置の操舵周波数に対するゲイン特性を油温の高低にかかわらず一定とする動特性油温補償が行われ、ステップ４７へ進む。
【００６２】
ステップ４７では、油圧式パワーステアリング装置の操舵角に対するアシスト力特性を油温の高低にかかわらず一定とする静特性油温補償が行われる。
【００６３】
ステップ４８では、操舵角と操舵速度（読み込まれた操舵角の時間微分値）に対応したアシスト制御指令がモータ７に対し出力される。
【００６４】
［失陥時の操舵アシスト制御作用］
油圧式パワーステアリング装置がアシスト失陥であると検出された場合、図３のフローチャートにおいて、ステップ４０→ステップ４１→ステップ４２→ステップ４３→ステップ４４へと進む流れとなり、油圧式パワーステアリング装置に代え、操舵アクチュエータであるモータ７を用いて操舵アシスト力が付与される。
【００６５】
よって、従来のシステムでは、手動操舵により旋回途中で油圧式パワーステアリング装置がアシスト失陥すると、操舵アシスト力が無くなることで、急激な操舵力変化が発生し、ドライバーに違和感を与えることになる。これに対し、アシスト失陥時に、油圧式パワーステアリング装置に代え、操舵アクチュエータであるモータ７を用いて操舵アシスト力を付与する制御が行われることで、アシスト失陥時の急激な操舵力変化を防止することができる。
【００６６】
油圧式パワーステアリング装置に代えての車線追従制御システムによる具体的な操舵アシスト制御を述べると、図４に示すように、アシスト失陥により制御が開始されると、まず、車線追従制御時におけるモータ７への出力制限を外して最大出力指令を出す最大アシスト制御モードとされる。そして、この最大アシスト制御モード中に直進走行が検出された場合、徐々にアシスト力を減少させるアシスト力減少制御モードとされ、さらに、アシスト力の減少によりアシスト力がゼロとなった時点からマニュアルステアリングとするマニュアルステアリングモードとされる。
【００６７】
つまり、車線追従制御においてモータ７は、通常、ドライバーによる操舵力分の出力しか発生しないようにモータ電流の出力制限を行っているが、アシスト失陥時にはその出力制限を外し、ステアリングアシスト力として必要な出力を発生させる。しかし、最大出力を続けると、モータ７の能力不足により、ある時間でモータ７が破損に至る場合もあり得る。そこで、破損にまで至らない時間内に徐々にアシスト力を少なくし、最終的にはマニュアルステアリングとする。この徐々にアシスト力を落とすのは、操舵アシスト力を必要としない車両直進時に行う。
【００６８】
これにより、操舵時にアシスト失陥が発生しても、直ちに最大アシスト制御モードに入ることで高いアシスト能力により急激な操舵力変化が抑えられると共に、直進走行を確認してアシスト力減少制御モードに入り、車線追従制御システム側でのアシスト力を解除することで、ドライバーへアシスト力解除違和感を与えることなく、モータ７の破損を防止することができる。
【００６９】
［非失陥時の油温補償制御作用］
油圧式パワーステアリング装置がアシスト失陥でないと検出された場合、図３のフローチャートにおいて、ステップ４０→ステップ４１→ステップ４６→ステップ４７→ステップ４８へと進む流れとなり、油圧式パワーステアリング装置によるアシスト力に、モータ７によるアシスト力が加えられ、油温の高低にかかわらず一定のパワーステアリング特性を保つ油温補償が行われる。
【００７０】
よって、油圧式パワーステアリング装置の場合、低油温時において油の粘度の影響で十分なアシスト力が発生しないことがある。これに対し、油圧式パワーステアリング装置がアシスト失陥でないと検出された場合、油温の高低にかかわらず一定のパワーステアリング特性を保つ油温補償が行われることで、油温が低温から高温まで安定したパワーステアリング特性を実現することができる。
【００７１】
車線追従制御システムによる具体的な油温補償制御について述べると、動特性油温補償は、図５に示すように、油圧式パワーステアリング装置の操舵周波数ｆに対するゲイン特性を油温の高低にかかわらず一定とする補償が行われる。また、静特性油温補償は、図６に示すように、油圧式パワーステアリング装置の操舵角に対するアシスト力特性を油温の高低にかかわらず一定とする補償が行われる。
【００７２】
よって、動特性油温補償により油温が低温から高温まで安定したゲイン特性、つまり、操舵速度に対する応答が油温にかかわらず一定となり、静特性油温補償により油温が低温から高温まで安定したアシスト力特性、つまり、操舵角に対するアシスト力が油温にかかわらず一定となり、過渡応答を含めて安定したパワーステアリング特性を実現することができる。
【００７３】
次に、効果を説明する。
【００７４】
(1) 油圧式パワーステアリング装置のアシスト力特性が検出され、アシスト力特性の変化レベルが判別されると、車線追従制御ゲインＧが判別されたアシスト力特性に応じて設定され、判別されたアシスト力特性の変化にかかわらず、車線追従制御特性が油圧式パワーステアリング装置の正常時と同じ車線追従制御を達成するように補正されるため、油圧式パワーステアリング装置の特性変化にかかわらず、安定した車線追従制御性能を実現することができる。
【００７５】
(2) 油圧式パワーステアリング装置がアシスト失陥であると検出された場合、油圧式パワーステアリング装置に代え、操舵アクチュエータであるモータ７を用いて操舵アシスト力が付与されるため、アシスト失陥時の急激な操舵力変化を防止することができる。
【００７６】
(3) 油圧式パワーステアリング装置に代えての車線追従制御システムによる操舵アシスト制御は、アシスト失陥により制御が開始されると、まず、車線追従制御時におけるモータ７への出力制限を外して最大出力指令を出す最大アシスト制御モードとされ、この最大アシスト制御モード中に直進走行が検出された場合、徐々にアシスト力を減少させるアシスト力減少制御モードとされ、さらに、アシスト力の減少によりアシスト力がゼロとなった時点からマニュアルステアリングとするマニュアルステアリングモードとされるため、高いアシスト能力により急激な操舵力変化が抑えられると共に、直進走行を確認してのアシスト力解除により、ドライバーへアシスト力解除違和感を与えることなく、モータ７の破損を防止することができる。
【００７７】
(4) 油圧式パワーステアリング装置がアシスト失陥でないと検出された場合、油圧式パワーステアリング装置によるアシスト力に、モータ７によるアシスト力が加えられ、油温の高低にかかわらず一定のパワーステアリング特性を保つ油温補償が行われるため、油温が低温から高温まで安定したパワーステアリング特性を実現することができる。
【００７８】
(5) 車線追従制御システムによる油温補償制御は、油圧式パワーステアリング装置の操舵周波数ｆに対するゲイン特性を油温の高低にかかわらず一定とする動特性油温補償と、油圧式パワーステアリング装置の操舵角に対するアシスト力特性を油温の高低にかかわらず一定とする静特性油温補償により行われるため、操舵速度に対する応答が油温にかかわらず一定となり、また、操舵角に対するアシスト力が油温にかかわらず一定となり、過渡応答を含めて安定したパワーステアリング特性を実現することができる。
【００７９】
（その他の実施の形態）
実施の形態１では、車線追従時に操舵トルクを付与する制御装置への適用例を示したが、車線追従時に操舵反力トルクを付与する制御装置へ適用しても良い。この場合、ドライバーの介入度合いが大きいほど操舵反力トルクが小さくなる制御が行われる。
【００８０】
実施の形態１では、アシスト力特性判別に基づいて段階的に制御ゲインを変更する例を示したが、例えば、特性偏差に応じて無段階に制御ゲインを変更する例としても良い。
【００８１】
実施の形態１では、油圧式パワーステアリング装置への適用例を示したが、モータを用いる電動パワーステアリング装置にも適用することができ、この場合、電動パワーステアリングのフェールセーフ作動信号をモニタし、車線追従制御特性の補正制御や車線追従制御システムでのアシスト制御代替えを行っても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の車線追従装置が適用された自動車用操舵系を示す全体システム図である。
【図２】実施の形態１における車線追従コントローラの車線追従制御部で自動操舵スイッチのＯＮ操作により開始される車線追従制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】実施の形態１における車線追従コントローラの操舵アシスト制御部及び油温補償制御部でドライバーの操舵により開始されるアシスト力制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】アシスト失陥時に実施の形態１の車線追従制御装置でアシスト制御を行うときのタイムチャートである。
【図５】非アシスト失陥時に実施の形態１の車線追従制御装置での動特性油温補償を説明するゲイン特性図ある。
【図６】非アシスト失陥時に実施の形態１の車線追従制御装置での静特性油温補償を説明するアシスト力特性図ある。
【符号の説明】
１ ステアリングホイール
２ ステアリングシャフト
３ 自在継手
４ ラックアンドピニオン式ステアリングギヤボックス
５ サイドロッド
６ ウォームホイールギヤ
７ モータ
８ ウォームギヤ
９ 電磁クラッチ
１０ 操舵角センサ
１１ ＣＣＤカメラ
１２ 車線追従コントローラ
１３ 自動操舵スイッチ
１４ 操舵トルクセンサ
１５ パワーステアリングコントローラ
１６ 車速センサ
１７ エンジン回転センサ
１８ 油圧センサ
１９ パワステソレノイド
２０ 油温センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、車線情報を取り込み、操舵トルクを操舵力伝達系に与えることで前方車線に自車を追従させる車線追従を行う制御装置、もしくは、操舵反力トルクを操舵力伝達系に与えることで前方車線に自車を追従させるべくドライバー操舵をサポートする制御装置として適用される車線追従装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両前方の車線状況を検知し、この情報から車両の目標ラインを算出して、車線追従制御を行う車線追従装置としては、例えば、特開平８−３３７１８１号公報に記載のものが知られている。
【０００３】
この公報には、走行車線内の障害物や先行車を検知し、速やかに先行車（障害物）を回避するべく車線を変更する技術が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の車線追従装置にあっては、同じ操舵力伝達系に設けられているパワーステアリング装置の特性変化によらず、一定の車線追従制御特性により車線追従制御を行う装置としているため、パワーステアリング装置の特性が変化すると、車線追従制御特性も変化することになり、安定した車線追従制御性能を得ることができないという問題点があった。
【０００５】
本発明は上記課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、パワーステアリング装置の特性変化にかかわらず、安定した車線追従制御性能が実現される車線追従装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、操舵力伝達系に設けられ、操舵トルクもしくは操舵反力トルクを与える車線追従制御用の操舵アクチュエータと、
前方道路の車線状態を検出する車線情報検出手段と、
目標とする車両の走行車線である目標ラインが設定されている目標ライン設定手段と、
車線追従制御時、前記車線情報と前記目標ラインとに基づいて、前記目標ラインに自車を追従させる制御指令を前記操舵アクチュエータに対し出力する車線追従制御手段と、
を備えた車線追従装置において、
操舵力伝達系の前記操舵アクチュエータとは異なる位置に設けられているパワーステアリング装置と、
前記パワーステアリング装置の実アシスト力を検出する実アシスト力検出手段と、
前記パワーステアリング装置が正常時の推定アシスト力を演算する推定アシスト力演算手段と、
前記実アシスト力と前記推定アシスト力との特性偏差を演算し、前記実アシスト力が前記推定アシスト力に対し所定の偏差しきい値よりも低下していることを判別するアシスト力特性判別手段と、
前記アシスト力特性判別手段で前記実アシスト力の低下が判別されたとき、前記実アシスト力の低下を補うように前記車線追従制御手段の制御特性を補正する車線追従制御特性補正手段と、
を備えていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の車線追従装置において、
前記車線追従制御手段に、パワーステアリング装置がアシスト失陥であると検出された場合、パワーステアリング装置に代え、車線追従制御用の操舵アクチュエータを用いて操舵アシスト力を付与する操舵アシスト制御部を設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明では、請求項２記載の車線追従装置において、
前記操舵アシスト制御部を、パワーステアリング装置がアシスト失陥であると検出された場合、車線追従制御時における操舵アクチュエータへの出力制限を外して最大出力指令を出す最大アシスト制御モードと、最大アシスト制御モード中に直進走行が検出された場合、徐々にアシスト力を減少させるアシスト力減少制御モードと、アシスト力の減少によりアシスト力がゼロとなった時点からマニュアルステアリングとするマニュアルステアリングモードによる制御部としたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明では、請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の車線追従装置において、
前記パワーステアリング装置を、油圧によりアシスト力を得る油圧式パワーステアリング装置とし、
前記車線追従制御手段に、パワーステアリング装置がアシスト失陥でないと検出された場合、パワーステアリング装置によるアシスト力に、操舵アクチュエータによるアシスト力を加え、油温の高低にかかわらず一定のパワーステアリング特性を保つ油温補償を行う油温補償制御部を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明では、請求項４記載の車線追従装置において、
前記油温補償制御部を、パワーステアリング装置の操舵周波数に対するゲイン特性を油温の高低にかかわらず一定とする動特性油温補償と、パワーステアリング装置の操舵角に対するアシスト力特性を油温の高低にかかわらず一定とする静特性油温補償による制御部としたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の作用および効果】
請求項１記載の発明では、車線追従制御時、車線情報検出手段において、前方道路の車線状態が検出され、目標ライン設定手段において、目標とする車両の走行車線である目標ラインが設定され、車線追従制御手段において、車線情報と目標ラインとに基づいて、目標ラインに検出される自車走行ラインを一致させる指令、つまり、目標ラインに自車を追従させる制御指令が、操舵力伝達系に操舵トルクもしくは操舵反力トルクを与える操舵アクチュエータに出力される。
【００１２】
そして、実アシスト力検出手段において、パワーステアリング装置の実アシスト力が検出され、推定アシスト力演算手段において、パワーステアリング装置が正常時の推定アシスト力が演算され、アシスト力特性判別手段において、実アシスト力と推定アシスト力との特性偏差が演算され、実アシスト力が推定アシスト力に対し所定の偏差しきい値よりも低下していることが判別されると、車線追従制御特性補正手段において、実アシスト力の低下を補うように車線追従制御手段の制御特性が補正される。
【００１３】
よって、例えば、パワーステアリング装置の特性が正常時に比べてアシスト力が低い特性に変化している場合、低くなったアシスト力分を車線追従制御用の操舵アクチュエータにより補充しながら車線追従制御が行われることになるというように、パワーステアリング装置の特性変化にかかわらず、安定した車線追従制御性能を実現することができる。
【００１４】
請求項２記載の発明では、パワーステアリング装置がアシスト失陥であると検出された場合、車線追従制御手段の操舵アシスト制御部において、パワーステアリング装置に代え、車線追従制御用の操舵アクチュエータを用いて操舵アシスト力が付与される。
【００１５】
よって、従来のシステムでは、手動操舵により旋回途中でパワーステアリング装置がアシスト失陥すると、操舵アシスト力が無くなることで、急激な操舵力変化が発生し、ドライバーに違和感を与えることになる。これに対し、アシスト失陥時に、パワーステアリング装置に代え、車線追従制御用の操舵アクチュエータを用いて操舵アシスト力を付与する制御が操舵アシスト制御部において行われることで、アシスト失陥時の急激な操舵力変化を防止することができる。
【００１６】
請求項３記載の発明では、パワーステアリング装置がアシスト失陥であると検出され、操舵アシスト制御部において制御が開始されると、まず、車線追従制御時における操舵アクチュエータへの出力制限を外して最大出力指令を出す最大アシスト制御モードとされ、この最大アシスト制御モード中に直進走行が検出された場合、徐々にアシスト力を減少させるアシスト力減少制御モードとされ、さらに、アシスト力の減少によりアシスト力がゼロとなった時点からマニュアルステアリングとするマニュアルステアリングモードとされる。
【００１７】
つまり、車線追従制御において操舵アクチュエータは、通常、ドライバーによる操舵力分の出力しか発生しないように電流等の出力制限を行っているが、アシスト失陥時にはその出力制限を外し、ステアリングアシスト力として必要な出力を発生させる。しかし、最大出力を続けると、操舵アクチュエータの能力不足により、ある時間で操舵アクチュエータが破損に至る場合もあり得る。そこで、破損にまで至らない時間内に徐々にアシスト力を少なくし、最終的にはマニュアルステアリングとする。この徐々にアシスト力を落とすのは、操舵アシスト力を必要としない車両直進時に行う。
【００１８】
これにより、操舵時にアシスト失陥が発生しても、直ちに最大アシスト制御モードに入ることで高いアシスト能力により急激な操舵力変化が抑えられると共に、直進走行を確認してアシスト力減少制御モードに入り、車線追従制御システム側でのアシスト力を解除することで、ドライバーへアシスト力解除違和感を与えることなく、操舵アクチュエータの破損を防止することができる。
【００１９】
請求項４記載の発明では、油圧式のパワーステアリング装置がアシスト失陥でないと検出された場合、車線追従制御手段の油温補償制御部において、パワーステアリング装置によるアシスト力に、車線追従制御用の操舵アクチュエータによるアシスト力が加えられ、油温の高低にかかわらず一定のパワーステアリング特性を保つ油温補償が行われる。
【００２０】
よって、油圧式のパワーステアリング装置の場合、低油温時において油の粘度の影響で十分なアシスト力が発生しないことがある。これに対し、油圧式のパワーステアリング装置がアシスト失陥でないと検出された場合、油温の高低にかかわらず一定のパワーステアリング特性を保つ油温補償が油温補償制御部において行われることで、油温が低温から高温まで安定したパワーステアリング特性を実現することができる。
【００２１】
請求項５記載の発明では、油温補償制御部において、パワーステアリング装置の操舵周波数に対するゲイン特性を油温の高低にかかわらず一定とする動特性油温補償と、パワーステアリング装置の操舵角に対するアシスト力特性を油温の高低にかかわらず一定とする静特性油温補償とが行われる。
【００２２】
よって、動特性油温補償により油温が低温から高温まで安定したゲイン特性、つまり、操舵速度に対する応答が油温にかかわらず一定となり、静特性油温補償により油温が低温から高温まで安定したアシスト力特性、つまり、操舵角に対するアシスト力が油温にかかわらず一定となり、過渡応答を含めて安定したパワーステアリング特性を実現することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
実施の形態１は請求項１〜６に記載の発明に対応する車線追従装置である。
【００２４】
まず、構成を説明する。
【００２５】
図１は実施の形態１の車線追従装置が適用された自動車用操舵系を示す全体システム図であり、図１において、１はステアリングホイール、２はステアリングシャフト（操舵力伝達系に相当）、３は自在継手、４はラックアンドピニオン式ステアリングギヤボックス、５はサイドロッド、６はウォームホイールギヤ、７はモータ（操舵アクチュエータに相当）、８はウォームギヤ、９は電磁クラッチ、１０は操舵角センサ、１１はＣＣＤカメラ（車線情報検出手段に相当）、１２は車線追従コントローラ（車線追従制御手段に相当）、１３は自動操舵スイッチ、１４は操舵トルクセンサ、１５はパワーステアリングコントローラ、１６は車速センサ、１７はエンジン回転センサ、１８は油圧センサ、１９はパワステソレノイド、２０は油温センサである。
【００２６】
前記ステアリングシャフト２は、ステアリングホイール１と一体に回転するアッパーシャフト２ａと、アッパーシャフト２ａとは自在継手３により連結されたロアシャフト２ｂとで構成され、アッパーシャフト２ａの上端にステアリングホイール１が取り付けられ、ロアシャフト２ｂの下端に設けられたピニオンがラックアンドピニオン式ステアリングギヤボックス４内で車両左右方向に延びるサイドロッド５の螺合されている。
【００２７】
前記アッパーシャフト２ａの下部には、ウォームホイールギヤ６が設けられ、これに螺合するウォームギヤ８がモータ７のモータ軸に設けられ、モータ駆動によりアッパーシャフト２ａにモータ操舵トルクが与えられる。尚、モータ７には電磁クラッチ９が内蔵されている。
【００２８】
前記操舵角センサ１０は、アッパーシャフト２ａの上部に設けられていて、アッパーシャフト２ａの回転角θを検出し、その信号を車線追従コントローラ１２に送る。そして、車線追従コントローラ１２の実操舵角演算部では、回転角θとステアリングギヤ比を用いて実操舵角θｄが算出される。
【００２９】
前記ＣＣＤカメラ１１は、進行方向の前方道路を撮影し、その映像信号を車線追従コントローラ１２に送る。そして、車線追従コントローラ１２の画像処理部では、ＣＣＤカメラ１１からの信号に基づく前方映像を画像処理し、白線あるいはセンターラインなどの前方車線の境界線が抽出識別される。
【００３０】
前記車線追従コントローラ１２では、自動操舵モード選択時、自車走行状態情報と設定された目標ライン情報に基づいて、目標ラインに自車を追従させるために必要な目標操舵トルクＴｒが算出され、目標操舵トルクＴｒを得るべく前記モータ７に対し制御指令（モータ電流）を出力する車線追従制御が行われる。なお、制御による操舵状態は検出された実操舵角θｄによりフィードバックされる。加えて、パワーステアリング装置の特性変化や失陥に応じた対応制御や油温補償制御が併せて行われる。
【００３１】
前記自動操舵スイッチ１３は、車室内のドライバーが操作可能な位置に設けられ、スイッチＯＮ操作により自動操舵モードに入る。
【００３２】
前記操舵トルクセンサ１４は、アッパーシャフト２ａの上部に操舵角センサ１０と隣接して設けられていて、ステアリングホイール１からのドライバー入力トルクに応じた捩れ角φを検出し、その信号を車線追従コントローラ１２に送る。そして、車線追従コントローラ１２の実操舵トルク演算部では、捩れ角φを用いて実操舵トルクＴｄが算出される。
【００３３】
前記パワーステアリングコントローラ１５は、車速センサ１６及びエンジン回転センサ１７からの入力情報に基づき、低速であるほどアシスト力を高くする車速感応のアシスト力特性を得る制御指令をパワステソレノイド１９に出力する。なお、このパワーステアリングコントローラ１５から車線追従コントローラ１２へは、制御指令に基づくアシスト力特性信号が送られる。
【００３４】
前記車速センサ１６は、車速を検出し、パワーステアリングコントローラ１５に送る。
【００３５】
前記エンジン回転センサ１７は、エンジン回転数を検出し、パワーステアリングコントローラ１５に送る。
【００３６】
前記油圧センサ１８は、アシスト力となるパワーステアリング油圧を検出し、車線追従コントローラ１２に送る。
【００３７】
前記パワステソレノイド１９は、操舵時にパワーステアリングコントローラ１５からの制御指令により作動する。
【００３８】
前記油温センサ２０は、パワーステアリング油温を検出し、車線追従コントローラ１２に送る。
【００３９】
次に、作用を説明する。
【００４０】
［車線追従制御処理］
図２は車線追従コントローラ１２の車線追従制御部で自動操舵スイッチ１３のＯＮ操作により開始される車線追従制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
【００４１】
ステップ３０では、進行方向の前方道路を撮影するＣＣＤカメラ１１からの映像信号を処理する画像処理部からの自車走行状態情報と、油圧センサ１８からのパワーステアリング圧情報と、パワーステアリングコントローラ１５からの車速及びエンジン回転情報が読み込まれ、ステップ３１へ進む。
【００４２】
ステップ３１では、パワーステアリングコントローラ１５からの車速及びエンジン回転情報によりパワーステアリングコントローラ１５と同じ計算を行って推定アシスト力が演算される。一方、油圧センサ１８からのパワーステアリング圧情報により実アシスト力が演算される（実アシスト力検出手段、推定アシスト力演算手段）。そして、推定アシスト力と実アシスト力との差である特性偏差が演算され、ステップ３２へ進む。
【００４３】
ステップ３２では、特性偏差が絶対値Ａ（正常時の誤差範囲）以下かどうかが判断され、ＹＥＳの時にはステップ３４へ進み、ＮＯの時にはステップ３３へ進む。
【００４４】
ステップ３３では、特性偏差が偏差しきい値Ｅ以上かどうかが判断され、ＮＯの時にはステップ３５へ進み、ＹＥＳの時にはステップ３６へ進む。なお、ステップ３２及びステップ３３は、アシスト力特性判別手段に相当する。
【００４５】
ステップ３４では、ステップ３２にてアシスト力特性が正常時の誤差範囲内であるとの判断に基づき、車線追従制御ゲインＧがＧａに設定され、ステップ３７へ進む。
【００４６】
ステップ３５では、車線追従制御ゲインＧがＧｂに設定され、ステップ３７へ進む。
【００４７】
ステップ３６では、車線追従制御ゲインＧがＧｃに設定され、ステップ３７へ進む。なお、Ｇａ＜Ｇｂ＜Ｇｃという関係にあり、ステップ３４，３５，３６は、車線追従制御特性補正手段に相当する。
【００４８】
ステップ３７では、例えば、左右車線の中央位置が目標ラインＹoptとして算出され（目標ライン設定手段ｄに相当）、この目標ラインＹoptを自車が追従するのに必要な目標操舵トルクＴｒが算出され、ステップ３８へ進む。
【００４９】
ステップ３８では、ステップ３４，３５，３６のいずれかで決められた車線追従制御ゲインＧと、ステップ３７で演算された目標操舵トルクＴｒにより制御指令であるモータ電流Ｉ｛＝Ｇ・ｆ（Ｔｒ）｝がモータ７に対し出力される。
【００５０】
［パワステ特性変化対応の車線追従制御作用］
車線追従制御時、油圧式パワーステアリング装置のアシスト力特性が正常であれば、図３のフローチャートにおいて、ステップ３０→ステップ３１→ステップ３２→ステップ３４→ステップ３７→ステップ３８へと進む流れとなり、車線追従制御ゲインＧがＧａ（基準ゲイン）に設定され、操舵力伝達系に目標操舵トルクＴｒを与えるモータ電流Ｉがモータ７に対し出力される。
【００５１】
また、油圧式パワーステアリング装置のアシスト力特性が正常なアシスト力よりも少し小さなアシスト力を発生しているような場合であれば、図２のフローチャートにおいて、ステップ３０→ステップ３１→ステップ３２→ステップ３３→ステップ３５→ステップ３７→ステップ３８へと進む流れとなり、車線追従制御ゲインＧがＧｂ（＞Ｇａ）に設定され、操舵力伝達系に目標操舵トルクＴｒを与えるモータ電流Ｉがモータ７に対し出力される。さらに、油圧式パワーステアリング装置のアシスト力特性が正常なアシスト力よりもかなり小さなアシスト力を発生しているような場合であれば、図２のフローチャートにおいて、ステップ３０→ステップ３１→ステップ３２→ステップ３３→ステップ３６→ステップ３７→ステップ３８へと進む流れとなり、車線追従制御ゲインＧがＧｃ（＞Ｇｂ）に設定され、操舵力伝達系に目標操舵トルクＴｒを与えるモータ電流Ｉがモータ７に対し出力される。
【００５２】
このように、油圧式パワーステアリング装置のアシスト力特性が検出され、アシスト力特性の変化レベルが判別されると、車線追従制御ゲインＧが判別されたアシスト力特性に応じて設定され、判別されたアシスト力特性の変化にかかわらず、車線追従制御特性が油圧式パワーステアリング装置の正常時と同じ車線追従制御を達成するように補正される。
【００５３】
よって、例えば、油圧式パワーステアリング装置の特性が正常時に比べてアシスト力が低い特性に変化している場合、低くなったアシスト力分をモータ７により補充しながら車線追従制御が行われることになるというように、油圧式パワーステアリング装置の特性変化にかかわらず、安定した車線追従制御性能を実現することができる。
【００５４】
［アシスト力制御処理］
図３は車線追従コントローラ１２の操舵アシスト制御部及び油温補償制御部でドライバーの操舵により開始されるアシスト力制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
【００５５】
ステップ４０では、油圧センサ１８からのパワーステアリング圧情報と、操舵角センサ１０からの操舵角情報と、油温センサ２０からのパワーステアリング油温情報とが読み込まれ、ステップ４１へ進む。
【００５６】
ステップ４１では、操舵時であって油圧式パワーステアリング装置においてパワーステアリング圧が発生していなければならないにもかかわらず、パワーステアリング圧の発生が無いアシスト失陥時であるかどうかが判断され、ＹＥＳの時にはステップ４２へ進み、ＮＯの時にはステップ４６へ進む。
【００５７】
ステップ４２では、モータ７への出力制限が解除され、ステップ４３へ進む。
【００５８】
ステップ４３では、操舵角情報やＣＣＤカメラ情報などから直進走行時であるかどうかが判断され、ＮＯの時にはステップ４４へ進み、ＹＥＳの時にはステップ４５へ進む。
【００５９】
ステップ４４では、モータ７に対し最大モータ電流により最大アシスト力を得る制御指令が出力される。
【００６０】
ステップ４５では、ステップ４３で直進走行時であると判断されると、モータ７に対し最大モータ電流からモータ電流ゼロまで徐々にモータ電流を減少させる制御指令が出力される。
【００６１】
ステップ４６では、ステップ４１でアシスト失陥ではないと判断されると、油圧式パワーステアリング装置の操舵周波数に対するゲイン特性を油温の高低にかかわらず一定とする動特性油温補償が行われ、ステップ４７へ進む。
【００６２】
ステップ４７では、油圧式パワーステアリング装置の操舵角に対するアシスト力特性を油温の高低にかかわらず一定とする静特性油温補償が行われる。
【００６３】
ステップ４８では、操舵角と操舵速度（読み込まれた操舵角の時間微分値）に対応したアシスト制御指令がモータ７に対し出力される。
【００６４】
［失陥時の操舵アシスト制御作用］
油圧式パワーステアリング装置がアシスト失陥であると検出された場合、図３のフローチャートにおいて、ステップ４０→ステップ４１→ステップ４２→ステップ４３→ステップ４４へと進む流れとなり、油圧式パワーステアリング装置に代え、操舵アクチュエータであるモータ７を用いて操舵アシスト力が付与される。
【００６５】
よって、従来のシステムでは、手動操舵により旋回途中で油圧式パワーステアリング装置がアシスト失陥すると、操舵アシスト力が無くなることで、急激な操舵力変化が発生し、ドライバーに違和感を与えることになる。これに対し、アシスト失陥時に、油圧式パワーステアリング装置に代え、操舵アクチュエータであるモータ７を用いて操舵アシスト力を付与する制御が行われることで、アシスト失陥時の急激な操舵力変化を防止することができる。
【００６６】
油圧式パワーステアリング装置に代えての車線追従制御システムによる具体的な操舵アシスト制御を述べると、図４に示すように、アシスト失陥により制御が開始されると、まず、車線追従制御時におけるモータ７への出力制限を外して最大出力指令を出す最大アシスト制御モードとされる。そして、この最大アシスト制御モード中に直進走行が検出された場合、徐々にアシスト力を減少させるアシスト力減少制御モードとされ、さらに、アシスト力の減少によりアシスト力がゼロとなった時点からマニュアルステアリングとするマニュアルステアリングモードとされる。
【００６７】
つまり、車線追従制御においてモータ７は、通常、ドライバーによる操舵力分の出力しか発生しないようにモータ電流の出力制限を行っているが、アシスト失陥時にはその出力制限を外し、ステアリングアシスト力として必要な出力を発生させる。しかし、最大出力を続けると、モータ７の能力不足により、ある時間でモータ７が破損に至る場合もあり得る。そこで、破損にまで至らない時間内に徐々にアシスト力を少なくし、最終的にはマニュアルステアリングとする。この徐々にアシスト力を落とすのは、操舵アシスト力を必要としない車両直進時に行う。
【００６８】
これにより、操舵時にアシスト失陥が発生しても、直ちに最大アシスト制御モードに入ることで高いアシスト能力により急激な操舵力変化が抑えられると共に、直進走行を確認してアシスト力減少制御モードに入り、車線追従制御システム側でのアシスト力を解除することで、ドライバーへアシスト力解除違和感を与えることなく、モータ７の破損を防止することができる。
【００６９】
［非失陥時の油温補償制御作用］
油圧式パワーステアリング装置がアシスト失陥でないと検出された場合、図３のフローチャートにおいて、ステップ４０→ステップ４１→ステップ４６→ステップ４７→ステップ４８へと進む流れとなり、油圧式パワーステアリング装置によるアシスト力に、モータ７によるアシスト力が加えられ、油温の高低にかかわらず一定のパワーステアリング特性を保つ油温補償が行われる。
【００７０】
よって、油圧式パワーステアリング装置の場合、低油温時において油の粘度の影響で十分なアシスト力が発生しないことがある。これに対し、油圧式パワーステアリング装置がアシスト失陥でないと検出された場合、油温の高低にかかわらず一定のパワーステアリング特性を保つ油温補償が行われることで、油温が低温から高温まで安定したパワーステアリング特性を実現することができる。
【００７１】
車線追従制御システムによる具体的な油温補償制御について述べると、動特性油温補償は、図５に示すように、油圧式パワーステアリング装置の操舵周波数ｆに対するゲイン特性を油温の高低にかかわらず一定とする補償が行われる。また、静特性油温補償は、図６に示すように、油圧式パワーステアリング装置の操舵角に対するアシスト力特性を油温の高低にかかわらず一定とする補償が行われる。
【００７２】
よって、動特性油温補償により油温が低温から高温まで安定したゲイン特性、つまり、操舵速度に対する応答が油温にかかわらず一定となり、静特性油温補償により油温が低温から高温まで安定したアシスト力特性、つまり、操舵角に対するアシスト力が油温にかかわらず一定となり、過渡応答を含めて安定したパワーステアリング特性を実現することができる。
【００７３】
次に、効果を説明する。
【００７４】
(1) 油圧式パワーステアリング装置のアシスト力特性が検出され、アシスト力特性の変化レベルが判別されると、車線追従制御ゲインＧが判別されたアシスト力特性に応じて設定され、判別されたアシスト力特性の変化にかかわらず、車線追従制御特性が油圧式パワーステアリング装置の正常時と同じ車線追従制御を達成するように補正されるため、油圧式パワーステアリング装置の特性変化にかかわらず、安定した車線追従制御性能を実現することができる。
【００７５】
(2) 油圧式パワーステアリング装置がアシスト失陥であると検出された場合、油圧式パワーステアリング装置に代え、操舵アクチュエータであるモータ７を用いて操舵アシスト力が付与されるため、アシスト失陥時の急激な操舵力変化を防止することができる。
【００７６】
(3) 油圧式パワーステアリング装置に代えての車線追従制御システムによる操舵アシスト制御は、アシスト失陥により制御が開始されると、まず、車線追従制御時におけるモータ７への出力制限を外して最大出力指令を出す最大アシスト制御モードとされ、この最大アシスト制御モード中に直進走行が検出された場合、徐々にアシスト力を減少させるアシスト力減少制御モードとされ、さらに、アシスト力の減少によりアシスト力がゼロとなった時点からマニュアルステアリングとするマニュアルステアリングモードとされるため、高いアシスト能力により急激な操舵力変化が抑えられると共に、直進走行を確認してのアシスト力解除により、ドライバーへアシスト力解除違和感を与えることなく、モータ７の破損を防止することができる。
【００７７】
(4) 油圧式パワーステアリング装置がアシスト失陥でないと検出された場合、油圧式パワーステアリング装置によるアシスト力に、モータ７によるアシスト力が加えられ、油温の高低にかかわらず一定のパワーステアリング特性を保つ油温補償が行われるため、油温が低温から高温まで安定したパワーステアリング特性を実現することができる。
【００７８】
(5) 車線追従制御システムによる油温補償制御は、油圧式パワーステアリング装置の操舵周波数ｆに対するゲイン特性を油温の高低にかかわらず一定とする動特性油温補償と、油圧式パワーステアリング装置の操舵角に対するアシスト力特性を油温の高低にかかわらず一定とする静特性油温補償により行われるため、操舵速度に対する応答が油温にかかわらず一定となり、また、操舵角に対するアシスト力が油温にかかわらず一定となり、過渡応答を含めて安定したパワーステアリング特性を実現することができる。
【００７９】
（その他の実施の形態）
実施の形態１では、車線追従時に操舵トルクを付与する制御装置への適用例を示したが、車線追従時に操舵反力トルクを付与する制御装置へ適用しても良い。この場合、ドライバーの介入度合いが大きいほど操舵反力トルクが小さくなる制御が行われる。
【００８０】
実施の形態１では、アシスト力特性判別に基づいて段階的に制御ゲインを変更する例を示したが、例えば、特性偏差に応じて無段階に制御ゲインを変更する例としても良い。
【００８１】
実施の形態１では、油圧式パワーステアリング装置への適用例を示したが、モータを用いる電動パワーステアリング装置にも適用することができ、この場合、電動パワーステアリングのフェールセーフ作動信号をモニタし、車線追従制御特性の補正制御や車線追従制御システムでのアシスト制御代替えを行っても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の車線追従装置が適用された自動車用操舵系を示す全体システム図である。
【図２】実施の形態１における車線追従コントローラの車線追従制御部で自動操舵スイッチのＯＮ操作により開始される車線追従制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】実施の形態１における車線追従コントローラの操舵アシスト制御部及び油温補償制御部でドライバーの操舵により開始されるアシスト力制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】アシスト失陥時に実施の形態１の車線追従制御装置でアシスト制御を行うときのタイムチャートである。
【図５】非アシスト失陥時に実施の形態１の車線追従制御装置での動特性油温補償を説明するゲイン特性図ある。
【図６】非アシスト失陥時に実施の形態１の車線追従制御装置での静特性油温補償を説明するアシスト力特性図ある。
【符号の説明】
１ ステアリングホイール
２ ステアリングシャフト
３ 自在継手
４ ラックアンドピニオン式ステアリングギヤボックス
５ サイドロッド
６ ウォームホイールギヤ
７ モータ
８ ウォームギヤ
９ 電磁クラッチ
１０ 操舵角センサ
１１ ＣＣＤカメラ
１２ 車線追従コントローラ
１３ 自動操舵スイッチ
１４ 操舵トルクセンサ
１５ パワーステアリングコントローラ
１６ 車速センサ
１７ エンジン回転センサ
１８ 油圧センサ
１９ パワステソレノイド
２０ 油温センサ
Claims (5)
- 操舵力伝達系に設けられ、操舵トルクもしくは操舵反力トルクを与える車線追従制御用の操舵アクチュエータと、
前方道路の車線状態を検出する車線情報検出手段と、
目標とする車両の走行車線である目標ラインが設定されている目標ライン設定手段と、
車線追従制御時、前記車線情報と前記目標ラインとに基づいて、前記目標ラインに自車を追従させる制御指令を前記操舵アクチュエータに対し出力する車線追従制御手段と、
を備えた車線追従装置において、
操舵力伝達系の前記操舵アクチュエータとは異なる位置に設けられているパワーステアリング装置と、
前記パワーステアリング装置の実アシスト力を検出する実アシスト力検出手段と、
前記パワーステアリング装置が正常時の推定アシスト力を演算する推定アシスト力演算手段と、
前記実アシスト力と前記推定アシスト力との特性偏差を演算し、前記実アシスト力が前記推定アシスト力に対し所定の偏差しきい値よりも低下していることを判別するアシスト力特性判別手段と、
前記アシスト力特性判別手段で前記実アシスト力の低下が判別されたとき、前記実アシスト力の低下を補うように前記車線追従制御手段の制御特性を補正する車線追従制御特性補正手段と、
を備えていることを特徴とする車線追従装置。 - 請求項１記載の車線追従装置において、
前記車線追従制御手段に、パワーステアリング装置がアシスト失陥であると検出された場合、パワーステアリング装置に代え、車線追従制御用の操舵アクチュエータを用いて操舵アシスト力を付与する操舵アシスト制御部を設けたことを特徴とする車線追従装置。 - 請求項２記載の車線追従装置において、
前記操舵アシスト制御部を、パワーステアリング装置がアシスト失陥であると検出された場合、車線追従制御時における操舵アクチュエータへの出力制限を外して最大出力指令を出す最大アシスト制御モードと、最大アシスト制御モード中に直進走行が検出された場合、徐々にアシスト力を減少させるアシスト力減少制御モードと、アシスト力の減少によりアシスト力がゼロとなった時点からマニュアルステアリングとするマニュアルステアリングモードによる制御部としたことを特徴とする車線追従装置。 - 請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の車線追従装置において、
前記パワーステアリング装置を、油圧によりアシスト力を得る油圧式パワーステアリング装置とし、
前記車線追従制御手段に、パワーステアリング装置がアシスト失陥でないと検出された場合、パワーステアリング装置によるアシスト力に、車線追従制御用の操舵アクチュエータによるアシスト力を加え、油温の高低にかかわらず一定のパワーステアリング特性を保つ油温補償を行う油温補償制御部を設けたことを特徴とする車線追従装置。 - 請求項４記載の車線追従装置において、
前記油温補償制御部を、パワーステアリング装置の操舵周波数に対するゲイン特性を油温の高低にかかわらず一定とする動特性油温補償と、パワーステアリング装置の操舵角に対するアシスト力特性を油温の高低にかかわらず一定とする静特性油温補償による制御部としたことを特徴とする車線追従装置。
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