JP3775120B2 - 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自動操舵を行う制御装置、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、車線追従装置としては、例えば、特開平９−２４０５０２号公報に記載のものが知られている。
【０００３】
この公報には、スイッチによらず運転者の意図を的確に捕捉して自動運転と手動運転とを切り替えることを目的とし、運転者からの操舵トルクを検出するトルクセンサを設け、トルクセンサからの出力が所定のしきい値未満のときには自動操舵モードに設定し、トルクセンサからの出力が所定のしきい値以上のときには手動操舵モードに設定する技術が示されている。
【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、下記に列挙する問題がある。
【０００５】
(1) 高価なトルクセンサを設ける必要があるし、トルクセンサは出力値のドリフトに対する補正等を考慮するとシステム原価は高くなる。
【０００６】
(2) トルクセンサは軸のねじれ角を抵抗値変化に置き換えて検出するものであり、ねじれ剛性の高い部分に設定したのでは精度の高いトルク検出ができない。よって、操舵トルクが伝達されるステアリングシャフトの一部をトルクセンサ設置のために細いシャフトにする必要がある。このため、ステアリング系のねじり剛性が下がることになり、操舵感が悪くなる。
【０００７】
(3) 自動操舵モードと手動操舵モードがＯＮ／ＯＦＦ的に切り替えられるため、自動操舵モードから手動操舵モードへの変更時、アクチュエータにより付与されていた操舵トルクが急にゼロとなるように、急激な操舵トルクの変動があり、ドライバーに違和感を与える。
【０００８】
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、システム原価が低く、操舵感を損なうこともなく、ドライバーの意図を反映し、ドライバーに違和感を与えることなく自動操舵から手動操舵方向への切り替えを達成する車線追従装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、図１のクレーム対応図に示すように、操舵力伝達系ａ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自動操舵アクチュエータｂと、
実操舵角を検出する実操舵角検出手段ｃと、
前方道路の車線状態を検出する車線情報検出手段ｄと、前方車線に自車を追従させるために必要な制御目標操舵角を算出する制御目標操舵角算出手段ｅと、
自動操舵時、実操舵角が制御目標操舵角に一致するように前記自動操舵アクチュエータｂに制御指令を出力する自動操舵制御手段ｆと、
を備えた車線追従装置において、
自動操舵モードでの走行時、操舵角情報の変化に基づいてドライバーが自動操舵に介入しているかどうかを判定する自動操舵介入判定手段ｇを設け、
前記自動操舵介入判定手段ｇによる自動操舵介入判定時、自動操舵アクチュエータｂによる制御量を小さく抑える補正をする制御量補正手段ｈを設け、
前記制御量補正手段ｈを、自動操舵モードでのドライバー介入の有無を判定するドライバー介入度合いを第１設定レベルとし、自動操舵モードから手動操舵モードへの切り替えを判定するドライバー介入度合いを第２設定レベルとしたとき、自動操舵介入判定時、ドライバー介入度合いが第１設定レベルから第２設定レベルまでは自動操舵アクチュエータｂによる制御量を介入度合いが大きくなるほど徐々に小さくなる制御量に補正し、ドライバー介入度合いが第２設定レベルを超えると自動操舵アクチュエータｂによる制御量をゼロにする補正を行う手段としたことを特徴とする。
【００１１】
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、
前記自動操舵介入判定手段ｇを、検出される実操舵角と算出される制御目標操舵角の偏差が設定偏差以上のときにドライバー介入時であると判定する手段としたことを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明では、請求項１記載の車線追従装置において、
前記自動操舵介入判定手段ｇを、検出される実操舵角と算出される制御目標操舵角の偏差の微分値が設定偏差微分値以上のときにドライバー介入時であると判定する手段としたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の作用および効果】
請求項１記載の発明では、自動操舵時、制御目標操舵角算出手段ｅにおいて、車線情報検出手段ｄにより検出された前方車線に自車を追従させるために必要な制御目標操舵角が算出され、自動操舵制御手段ｆにおいて、実操舵角検出手段ｃからの実操舵角が、制御目標操舵角算出手段ｅからの制御目標操舵角に一致するように、操舵力伝達系ａに操舵トルクもしくは操舵反力トルクを与える自動操舵アクチュエータｂに制御指令が出力される。
【００１４】
そして、上記自動操舵モードでの走行時、自動操舵介入判定手段ｇにおいて、操舵角情報の変化に基づいてドライバーが自動操舵に介入しているかどうかが判定され、制御量補正手段ｈにおいて、自動操舵介入判定時、自動操舵アクチュエータｂによる制御量を小さく抑える補正がなされる。
【００１５】
このように、ドライバーの自動操舵への介入を、自動操舵制御で用いられる操舵角情報の変化に基づいて判定するようにしているため、従来のトルクセンサからのセンサ情報を用いる場合に比べ、システム原価が低くなるばかりでなく、ステアリング系のねじり剛性が下がって操舵感を損なうこともない。
【００１６】
また、自動操舵中にドライバーによる手動操舵介入を判定することにより、ドライバーの操舵意図がそのまま反映される。
【００１７】
さらに、自動操舵介入判定時、自動操舵アクチュエータｂによる制御量を小さく抑える補正により、自動操舵から手動操舵方向へ切り替えられる。つまり、この切り替えは、モード切替ではなく、自動操舵モードでの制御量を抑えて手動操舵を許容するものであるため、従来のＯＮ／ＯＦＦ的なモード切替に比べ、ドライバーに違和感を与えることがない。
【００１８】
加えて、請求項１記載の発明では、制御量補正手段ｈにおいて、自動操舵介入判定時、ドライバー介入度合いが第１設定レベルから第２設定レベルまでは自動操舵アクチュエータによる制御量を介入度合いが大きくなるほど徐々に小さくなる制御量に補正され、ドライバー介入度合いが第２設定レベルを超えると自動操舵アクチュエータによる制御量がゼロにされる補正が行なわれる。
【００１９】
よって、この切り替えは、ドライバー介入度合いが第１設定レベルから第２設定レベルまでは自動操舵モードを維持しながら手動操舵入力の許容量を徐々に増してゆき、ドライバー介入度合いが第２設定レベルを超えると手動操舵モードへの切り替えがなされるため、ドライバーへ違和感を与えない円滑なモード切り替えを達成することができる。
【００２０】
請求項２記載の発明では、自動操舵介入判定手段ｇにおいて、検出される実操舵角と算出される制御目標操舵角の偏差が設定偏差以上のときにドライバー介入時であると判定される。
【００２１】
すなわち、自動操舵モードでの走行中にドライバーが、例えば、直進走行時に走行車線を右か左にオフセットするべくステアリング操作を行うと、検出される実操舵角が変化するのに対し、制御目標操舵角は一定舵角を保とうとし、両操舵角の偏差が大きくなる。つまり、この偏差が設定偏差以上となる場合、ドライバーが自動操舵に介入したと判定することができる。
【００２２】
よって、自動操舵制御で制御情報として用いられる実操舵角と制御目標操舵角の偏差量を監視することで、ドライバーが自動操舵にどの程度介入しているかまで精度良く判定することができる。
【００２３】
請求項３記載の発明では、自動操舵介入判定手段ｇにおいて、検出される実操舵角と算出される制御目標操舵角の偏差の微分値が設定偏差微分値以上のときにドライバー介入時であると判定される。
【００２４】
すなわち、自動操舵モードでの走行中にドライバーが、例えば、直進走行時に障害物を避けようとして急にステアリング操作を行うと、検出される実操舵角が急変するのに対し、制御目標操舵角は一定舵角を保とうとし、両操舵角の偏差微分値が大きくなる。つまり、この偏差微分値が設定偏差微分値以上となる場合、ドライバーが自動操舵に介入したと判定することができる。
【００２５】
よって、自動操舵制御で制御情報として用いられる実操舵角と制御目標操舵角の偏差微分値を監視することで、急操舵時にドライバーの自動操舵への介入を応答良く判定することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
実施の形態１は請求項１，２に記載の発明に対応する車線追従装置である。
【００２７】
まず、構成を説明する。
【００２８】
図２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２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ａ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（自動操舵アクチュエータｂ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（実操舵角検出手段ｃに相当）、１１はＣＣＤカメラ（車線情報検出手段ｄに相当）、１２は自動操舵コントローラである。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、その信号を自動操舵コントローラ１２に送る。そして、自動操舵コントローラ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。
【００３２】
前記ＣＣＤカメラ１１は、進行方向の前方道路を撮影し、その映像信号を自動操舵コントローラ１２に送る。そして、自動操舵コントローラ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、自車走行状態情報が作成される。
【００３３】
前記自動操舵コントローラ１２では、自動操舵モード選択時、自車走行状態情報に基づいて前方車線に自車を追従させるために必要な操舵トルクＴｒと目標操舵角θoptが算出され、実操舵角θｄが目標操舵角θoptに一致するように、前記モータ７に操舵トルクＴｒ（＝モータ操舵トルクＴrout）を得る制御指令（モータ電流）を出力する自動操舵の基本制御が行われる。
【００３４】
次に、作用を説明する。
【００３５】
［自動操舵制御作動］
図３は自動操舵コントローラ１２の自動操舵制御部（自動操舵制御手段ｆに相当）で行われる自動操舵制御作動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。
【００３６】
ステップ３０では、実操舵角演算部からの実操舵角θｄと、画像処理部からの自車走行状態情報が読み込まれる。
【００３７】
ステップ３１では、自車走行状態情報に基づいて前方車線に自車を追従させるために必要な操舵トルクＴｒと目標操舵角θoptが算出される（制御目標操舵角算出手段ｅに相当）。
【００３８】
ステップ３２では、実操舵角θｄと目標操舵角θoptとの差の絶対値である偏差操舵角θｈ（＝｜θｄ−θopt｜）が算出される。
【００３９】
ステップ３３では、偏差操舵角θｈが第１しきい値θ０未満かどうかが判断される。
【００４０】
ステップ３４では、ステップ３３でθｈ＜θ０であると判断されたとき、モータ操舵トルク（電流）Ｔｒoutが、ステップ３１で算出された操舵トルクＴｒに設定される。
【００４１】
ステップ３５では、ステップ３３でθｈ≧θ０であると判断されたとき、偏差操舵角θｈが第２しきい値２θ０未満かどうかが判断される。
【００４２】
ステップ３６では、ステップ３５でθｈ＜２θ０であると判断されたとき、モータ操舵トルク（電流）Ｔｒoutが、Ｔｒout＝Ｔｒ（２θ０−θｈ）／θ０に設定される。つまり、偏差操舵角θｈがθ０≦θｈ＜２θ０の範囲であるとき、偏差操舵角θｈが大きくなるほどＴｒoutが徐々に小さくなる。
【００４３】
ステップ３７では、ステップ３５でθｈ≧２θ０であると判断されたとき、モータ操舵トルク（電流）Ｔｒoutが、Ｔｒout＝０に設定される。
【００４４】
尚、ステップ３３及びステップ３５が自動操舵介入判定手段ｇに相当し、ステップ３６及びステップ３７が制御量補正手段ｈに相当する。
【００４５】
［自動操舵作用］
自動操舵モードの選択時であって、ドライバーの介入が無い、もしくは、ほとんど無いとき、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３３→ステップ３４へと進む流れとなり、ステップ３４では、モータ操舵トルク（電流）Ｔｒoutが、ステップ３１で算出された操舵トルクＴｒに設定され、モータ操舵トルクＴｒoutを得るモータ電流が自動操舵コントローラ１２からモータ７へ出力される。
【００４６】
よって、実操舵角θｄと目標操舵角θoptとの差の絶対値である偏差操舵角θｈが第１しきい値θ０未満であるときは、ドライバーが自動操舵に介入していないと判定され、実操舵角θｄが前方車線に自車を追従させるために必要な目標操舵角θoptに一致するように、操舵力伝達系にモータ７により操舵トルクを与える自動操舵制御が行われることになる。
【００４７】
つまり、ドライバーが操舵に介入していない自動操舵制御時、偏差操舵角θｈを無くすフィードバック制御が行われ、目標操舵角θoptの変更に伴い実操舵角θｄとの間には偏差操舵角θｈが発生する。偏差第１しきい値θ０は、各制御周期で生じ得る最大偏差操舵角に誤差やバラツキ分を加えた値に設定される。これによって、偏差操舵角θｈが第１しきい値θ０未満であるときは、ドライバーの介入が無い、もしくは、ほとんど無いと精度良く判定することができる。
【００４８】
［自動操舵から手動操舵への切り替え作用］
自動操舵モードの選択時であって、走行車線の変更等のためにドライバーがステアリング操作を行うと、ドライバーの介入により実操舵角θｄが変化し、実操舵角θｄと目標操舵角θoptとの差の絶対値である偏差操舵角θｈが第１しきい値θ０以上となる。よって、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３３→ステップ３５へと進む流れとなり、ドライバーの介入初期である場合には、ステップ３５からステップ３６へ進み、ステップ３６では、モータ操舵トルク（電流）Ｔｒoutが、Ｔｒout＝Ｔｒ（２θ０−θｈ）／θ０に設定され、このモータ操舵トルクＴｒoutを得るモータ電流が自動操舵コントローラ１２からモータ７へ出力される。
【００４９】
そして、ドライバーの介入が本格的になり、偏差操舵角θｈが第２しきい値２θ０以上となると、図３に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へ進み、ステップ３７では、モータ操舵トルク（電流）Ｔｒoutが、Ｔｒout＝０に設定され、自動操舵コントローラ１２からモータ７への電流出力が遮断され、実質的に自動操舵モードから操舵トルクの付与がない手動操舵モードへ切り替えられたことになる。
【００５０】
つまり、偏差操舵角θｈが第１しきい値θ０以上であることで、ドライバーの操舵介入時であるが、偏差操舵角θｈが第１しきい値θ０をわずかに超えた領域（θ０≦θｈ＜２θ０）であるときは、ドライバー介入初期であると判定され、図４に示すように、偏差操舵角θｈが大きくなるほど制御量であるＴｒoutを徐々に小さく抑える補正がなされる。そして、偏差操舵角θｈが第２しきい値２θ０以上となった時点からＴｒout＝０に設定される。
【００５１】
よって、自動操舵介入初期は、モード切替ではなく、自動操舵モードでの制御量を抑えて手動操舵を許容するものであるため、従来のＯＮ／ＯＦＦ的なモード切替に比べ、ドライバーに違和感を与えることがない。
【００５２】
さらに、自動操舵介入判定の開始から、ドライバー介入度合いに応じて手動操舵入力の許容量を徐々に増してゆき、スムーズに手動操舵モードへ切り替えるようにしているため、ドライバーへ違和感を与えない円滑なモード切り替えを達成することができる。
【００５３】
次に、効果を説明する。
【００５４】
(1) 自動操舵モードでの走行時、偏差操舵角θｈに基づいてドライバーが自動操舵に介入しているかどうかが判定され、自動操舵介入判定時、モータ７によるモータ操舵トルクＴｒoutを小さく抑える補正がなされるため、システム原価が低く、操舵感を損なうこともなく、ドライバーの意図を反映し、ドライバーに違和感を与えることなく自動操舵から手動操舵方向への切り替えを達成する車線追従装置を提供することができる。
【００５５】
すなわち、ドライバーの自動操舵への介入を、偏差操舵角θｈに基づいて判定するようにしているため、従来のトルクセンサからのセンサ情報を用いる場合に比べ、システム原価が低くなるばかりでなく、ステアリング系のねじり剛性が下がって操舵感を損なうこともない。
【００５６】
また、自動操舵中にドライバーによる手動操舵介入を判定することにより、ドライバーの操舵意図がそのまま反映される。
【００５７】
さらに、自動操舵介入判定時、モータ７によるモータ操舵トルクＴｒoutを小さく抑える補正により、自動操舵から手動操舵方向へ切り替えられる。つまり、この切り替えは、モード切替ではなく、自動操舵モードでの制御量を抑えて手動操舵を許容するものであるため、従来のＯＮ／ＯＦＦ的なモード切替に比べ、ドライバーに違和感を与えることがない。
【００５８】
(2) 制御量であるモータ操舵トルクＴｒoutを補正するにあたって、偏差操舵角θｈがθ０≦θｈ＜２θ０の領域であるときは、ドライバー介入初期であると判定され、偏差操舵角θｈが大きくなるほど制御量であるＴｒoutを徐々に小さく抑える補正がなされ、偏差操舵角θｈが第２しきい値２θ０以上となった時点からＴｒout＝０に設定たため、偏差操舵角θｈが２θ０までは自動操舵モードを維持しながら手動操舵入力の許容量を徐々に増してゆき、偏差操舵角θｈが２θ０以上になると手動操舵モードへの切り替えがなされるため、ドライバーへ違和感を与えない円滑なモード切り替えを達成することができる。
【００５９】
(3) 実操舵角θｄと目標操舵角θoptとの差の絶対値である偏差操舵角θｈが第１しきい値θ０以上のときにドライバー介入時であると判定するため、自動操舵制御で制御情報として用いられる実操舵角θｄと目標操舵角θoptの偏差操舵角θｈを監視することで、ドライバーが自動操舵にどの程度介入しているかまで精度良く判定することができる。
【００６０】
すなわち、自動操舵モードでの走行中にドライバーが、例えば、直進走行時に走行車線を右か左にオフセットするべくステアリング操作を行うと、実操舵角θｄが変化するのに対し、目標操舵角θoptは一定舵角を保とうとし、両操舵角θｄ，θoptの偏差操舵角θｈが自動操舵制御での偏差レベル以上に大きくなる。つまり、この偏差操舵角θｈが第１しきい値θ０以上となる場合、ドライバーが自動操舵に介入したと判定することができる。
【００６１】
（実施の形態２）
実施の形態２は請求項１，３に記載の発明に対応する車線追従装置であり、構成については、図２に示す実施の形態１の自動車用ステアリング系を示す全体システム図と同様であるので、図示並びに説明を省略する。
【００６２】
次に、作用を説明する。
【００６３】
［自動操舵制御作動］
図５は実施の形態２における自動操舵コントローラ１２の自動操舵制御部（自動操舵制御手段ｆに相当）で行われる自動操舵制御作動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。
【００６４】
ステップ３０及びステップ３１は、図３と同様である。
【００６５】
ステップ３２では、実操舵角θｄと目標操舵角θoptとの差である偏差操舵角θｈ（＝θｄ−θopt）が算出される。
【００６６】
ステップ３８では、ステップ３２で求められた今回の偏差操舵角θｈとメモリに格納されている前回または数制御周期前の偏差操舵角θｈとの差をとる微分演算により偏差微分値ｄθｈが算出される。
【００６７】
ステップ３３’では、偏差微分値ｄθｈが第１しきい値θＤ未満かどうかが判断される。
【００６８】
ステップ３４では、ステップ３３’でｄθｈ＜θＤであると判断されたとき、モータ操舵トルク（電流）Ｔｒoutが、ステップ３１で算出された操舵トルクＴｒに設定される。
【００６９】
ステップ３５’では、ステップ３３’でｄθｈ≧θＤであると判断されたとき、偏差微分値ｄθｈが第２しきい値２θＤ未満かどうかが判断される。
【００７０】
ステップ３６’では、ステップ３５’でｄθｈ＜２θＤであると判断されたとき、モータ操舵トルク（電流）Ｔｒoutが、Ｔｒout＝Ｔｒ（２θＤ−ｄθｈ）／θＤに設定される。つまり、偏差微分値ｄθｈがθＤ≦ｄθｈ＜２θＤの範囲であるとき、偏差微分値ｄθｈが大きくなるほどＴｒoutが徐々に小さくなる。
【００７１】
ステップ３７では、ステップ３５’でｄθｈ≧２θＤであると判断されたとき、モータ操舵トルク（電流）Ｔｒoutが、Ｔｒout＝０に設定される。
【００７２】
尚、ステップ３３’及びステップ３５’が自動操舵介入判定手段ｇに相当し、ステップ３６’及びステップ３７が制御量補正手段ｈに相当する。
【００７３】
［自動操舵作用］
自動操舵モードの選択時であって、ドライバーの介入が無い、もしくは、ほとんど無いとき、図５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３８→ステップ３３’→ステップ３４へと進む流れとなり、ステップ３４では、モータ操舵トルク（電流）Ｔｒoutが、ステップ３１で算出された操舵トルクＴｒに設定され、モータ操舵トルクＴｒoutを得るモータ電流が自動操舵コントローラ１２からモータ７へ出力される。
【００７４】
よって、偏差微分値ｄθｈが第１しきい値θＤ未満であるときは、ドライバーが自動操舵に介入していないと判定され、実操舵角θｄが前方車線に自車を追従させるために必要な目標操舵角θoptに一致するように、操舵力伝達系にモータ７により操舵トルクを与える自動操舵制御が行われることになる。
【００７５】
つまり、ドライバーが操舵に介入していない自動操舵制御時、偏差操舵角θｈを無くすフィードバック制御が行われ、目標操舵角θoptの変更に伴い実操舵角θｄとの間には偏差操舵角θｈが発生する。しかし、偏差操舵角θｈの変化速度は目標操舵角θoptの変化レベルであるので、第１しきい値θＤは、各制御周期で生じ得る最大偏差変化レベルに誤差やバラツキ分を加えた値に設定される。これによって、偏差微分値ｄθｈが第１しきい値θＤ未満であるときは、ドライバーの介入が無い、もしくは、ほとんど無いと精度良く判定することができる。
【００７６】
［自動操舵から手動操舵への切り替え作用］
自動操舵モードの選択時であって、前方障害物回避等のためにドライバーが急操舵を行うと、ドライバーの介入により偏差微分値ｄθｈが大きくなり、偏差微分値ｄθｈが第１しきい値θＤ以上となる。よって、図５に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３８→ステップ３３’→ステップ３５’へと進む流れとなり、ドライバーの介入初期である場合には、ステップ３５’からステップ３６’へ進み、ステップ３６’では、モータ操舵トルク（電流）Ｔｒoutが、Ｔｒout＝Ｔｒ（２θＤ−ｄθｈ）／θＤに設定され、このモータ操舵トルクＴｒoutを得るモータ電流が自動操舵コントローラ１２からモータ７へ出力される。
【００７７】
そして、ドライバーの介入が本格的になり、偏差微分値ｄθｈが第２しきい値２θＤ以上となると、図５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３８→ステップ３３’→ステップ３５’→ステップ３７へ進み、ステップ３７では、モータ操舵トルク（電流）Ｔｒoutが、Ｔｒout＝０に設定され、自動操舵コントローラ１２からモータ７への電流出力が遮断され、実質的に自動操舵モードから操舵トルクの付与がない手動操舵モードへ切り替えられたことになる。
【００７８】
つまり、偏差微分値ｄθｈが第１しきい値θＤ以上であることで、ドライバーの操舵介入時であるが、偏差微分値ｄθｈが第１しきい値θＤをわずかに超えた領域（θＤ≦ｄθｈ＜２θＤ）であるときは、ドライバー介入初期であると判定され、図６に示すように、偏差微分値ｄθｈが大きくなるほど制御量であるＴｒoutを徐々に小さく抑える補正がなされる。そして、偏差微分値ｄθｈが第２しきい値２θＤ以上となった時点からＴｒout＝０に設定される。
【００７９】
よって、自動操舵介入初期は、モード切替ではなく、自動操舵モードでの制御量を抑えて手動操舵を許容するものであるため、従来のＯＮ／ＯＦＦ的なモード切替に比べ、ドライバーに違和感を与えることがない。
【００８０】
さらに、自動操舵介入判定の開始から、ドライバー介入度合いに応じて手動操舵入力の許容量を徐々に増してゆき、スムーズに手動操舵モードへ切り替えるようにしているため、ドライバーへ違和感を与えない円滑なモード切り替えを達成することができる。
【００８１】
次に、効果を説明する。
【００８２】
実施の形態１の上記(1),(2)の効果に加え、下記の効果が得られる。
【００８３】
(3) 偏差微分値ｄθｈが第１しきい値θＤ以上のときにドライバー介入時であると判定するため、自動操舵制御で制御情報として用いられる実操舵角θｄと目標操舵角θoptの偏差微分値ｄθｈを監視することで、急操舵時にドライバーの自動操舵への介入を応答良く判定することができる。
【００８４】
すなわち、自動操舵モードでの走行中にドライバーが、例えば、直進走行時に障害物を避けようとして急にステアリング操作を行うと、実操舵角θｄが急変するのに対し、目標操舵角θoptは一定舵角を保とうとし、両操舵角θｄ，θoptの偏差微分値ｄθｈが大きくなる。つまり、この偏差微分値ｄθｈが第１しきい値θＤ以上となる場合、ドライバーが自動操舵に介入したと判定することができる。つまり、緊急回避のためのステアリング操作に対し応答良く手動操舵モードへ切り替えることができ有用である。
【００８５】
（その他の実施の形態）
実施の形態１，２では、自動操舵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、自動操舵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。
【００８６】
実施の形態１，２では、制御量である出力トルクを小さく抑える補正制御例を示したが、制御目標操舵角を補正することで結果的に制御量を小さく抑えるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車線追従装置を示すクレーム対応図である。
【図２】実施の形態１の車線追従装置が適用された自動車用ステアリング系を示す全体システム図である。
【図３】実施の形態１における自動操舵コントローラの自動操舵制御部で行われる自動操舵制御作動の流れを示すフローチャートである。
【図４】実施の形態１の自動操舵制御での偏差操舵角に対するモータ出力トルク（制御演算出力トルク）特性を示す図である。
【図５】実施の形態２における自動操舵コントローラの自動操舵制御部で行われる自動操舵制御作動の流れを示すフローチャートである。
【図６】実施の形態２の自動操舵制御での偏差操舵角に対するモータ出力トルク（制御演算出力トルク）特性を示す図である。
【符号の説明】
ａ 操舵力伝達系
ｂ 自動操舵アクチュエータ
ｃ 実操舵角検出手段
ｄ 車線情報検出手段
ｅ 制御目標操舵角算出手段
ｆ 自動操舵制御手段
ｇ 自動操舵介入判定手段
ｈ 制御量補正手段
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 自動操舵コントローラ
【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自動操舵を行う制御装置、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、車線追従装置としては、例えば、特開平９−２４０５０２号公報に記載のものが知られている。
【０００３】
この公報には、スイッチによらず運転者の意図を的確に捕捉して自動運転と手動運転とを切り替えることを目的とし、運転者からの操舵トルクを検出するトルクセンサを設け、トルクセンサからの出力が所定のしきい値未満のときには自動操舵モードに設定し、トルクセンサからの出力が所定のしきい値以上のときには手動操舵モードに設定する技術が示されている。
【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、下記に列挙する問題がある。
【０００５】
(1) 高価なトルクセンサを設ける必要があるし、トルクセンサは出力値のドリフトに対する補正等を考慮するとシステム原価は高くなる。
【０００６】
(2) トルクセンサは軸のねじれ角を抵抗値変化に置き換えて検出するものであり、ねじれ剛性の高い部分に設定したのでは精度の高いトルク検出ができない。よって、操舵トルクが伝達されるステアリングシャフトの一部をトルクセンサ設置のために細いシャフトにする必要がある。このため、ステアリング系のねじり剛性が下がることになり、操舵感が悪くなる。
【０００７】
(3) 自動操舵モードと手動操舵モードがＯＮ／ＯＦＦ的に切り替えられるため、自動操舵モードから手動操舵モードへの変更時、アクチュエータにより付与されていた操舵トルクが急にゼロとなるように、急激な操舵トルクの変動があり、ドライバーに違和感を与える。
【０００８】
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、システム原価が低く、操舵感を損なうこともなく、ドライバーの意図を反映し、ドライバーに違和感を与えることなく自動操舵から手動操舵方向への切り替えを達成する車線追従装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、図１のクレーム対応図に示すように、操舵力伝達系ａ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自動操舵アクチュエータｂと、
実操舵角を検出する実操舵角検出手段ｃと、
前方道路の車線状態を検出する車線情報検出手段ｄと、前方車線に自車を追従させるために必要な制御目標操舵角を算出する制御目標操舵角算出手段ｅと、
自動操舵時、実操舵角が制御目標操舵角に一致するように前記自動操舵アクチュエータｂに制御指令を出力する自動操舵制御手段ｆと、
を備えた車線追従装置において、
自動操舵モードでの走行時、操舵角情報の変化に基づいてドライバーが自動操舵に介入しているかどうかを判定する自動操舵介入判定手段ｇを設け、
前記自動操舵介入判定手段ｇによる自動操舵介入判定時、自動操舵アクチュエータｂによる制御量を小さく抑える補正をする制御量補正手段ｈを設け、
前記制御量補正手段ｈを、自動操舵モードでのドライバー介入の有無を判定するドライバー介入度合いを第１設定レベルとし、自動操舵モードから手動操舵モードへの切り替えを判定するドライバー介入度合いを第２設定レベルとしたとき、自動操舵介入判定時、ドライバー介入度合いが第１設定レベルから第２設定レベルまでは自動操舵アクチュエータｂによる制御量を介入度合いが大きくなるほど徐々に小さくなる制御量に補正し、ドライバー介入度合いが第２設定レベルを超えると自動操舵アクチュエータｂによる制御量をゼロにする補正を行う手段としたことを特徴とする。
【００１１】
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、
前記自動操舵介入判定手段ｇを、検出される実操舵角と算出される制御目標操舵角の偏差が設定偏差以上のときにドライバー介入時であると判定する手段としたことを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明では、請求項１記載の車線追従装置において、
前記自動操舵介入判定手段ｇを、検出される実操舵角と算出される制御目標操舵角の偏差の微分値が設定偏差微分値以上のときにドライバー介入時であると判定する手段としたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の作用および効果】
請求項１記載の発明では、自動操舵時、制御目標操舵角算出手段ｅにおいて、車線情報検出手段ｄにより検出された前方車線に自車を追従させるために必要な制御目標操舵角が算出され、自動操舵制御手段ｆにおいて、実操舵角検出手段ｃからの実操舵角が、制御目標操舵角算出手段ｅからの制御目標操舵角に一致するように、操舵力伝達系ａに操舵トルクもしくは操舵反力トルクを与える自動操舵アクチュエータｂに制御指令が出力される。
【００１４】
そして、上記自動操舵モードでの走行時、自動操舵介入判定手段ｇにおいて、操舵角情報の変化に基づいてドライバーが自動操舵に介入しているかどうかが判定され、制御量補正手段ｈにおいて、自動操舵介入判定時、自動操舵アクチュエータｂによる制御量を小さく抑える補正がなされる。
【００１５】
このように、ドライバーの自動操舵への介入を、自動操舵制御で用いられる操舵角情報の変化に基づいて判定するようにしているため、従来のトルクセンサからのセンサ情報を用いる場合に比べ、システム原価が低くなるばかりでなく、ステアリング系のねじり剛性が下がって操舵感を損なうこともない。
【００１６】
また、自動操舵中にドライバーによる手動操舵介入を判定することにより、ドライバーの操舵意図がそのまま反映される。
【００１７】
さらに、自動操舵介入判定時、自動操舵アクチュエータｂによる制御量を小さく抑える補正により、自動操舵から手動操舵方向へ切り替えられる。つまり、この切り替えは、モード切替ではなく、自動操舵モードでの制御量を抑えて手動操舵を許容するものであるため、従来のＯＮ／ＯＦＦ的なモード切替に比べ、ドライバーに違和感を与えることがない。
【００１８】
加えて、請求項１記載の発明では、制御量補正手段ｈにおいて、自動操舵介入判定時、ドライバー介入度合いが第１設定レベルから第２設定レベルまでは自動操舵アクチュエータによる制御量を介入度合いが大きくなるほど徐々に小さくなる制御量に補正され、ドライバー介入度合いが第２設定レベルを超えると自動操舵アクチュエータによる制御量がゼロにされる補正が行なわれる。
【００１９】
よって、この切り替えは、ドライバー介入度合いが第１設定レベルから第２設定レベルまでは自動操舵モードを維持しながら手動操舵入力の許容量を徐々に増してゆき、ドライバー介入度合いが第２設定レベルを超えると手動操舵モードへの切り替えがなされるため、ドライバーへ違和感を与えない円滑なモード切り替えを達成することができる。
【００２０】
請求項２記載の発明では、自動操舵介入判定手段ｇにおいて、検出される実操舵角と算出される制御目標操舵角の偏差が設定偏差以上のときにドライバー介入時であると判定される。
【００２１】
すなわち、自動操舵モードでの走行中にドライバーが、例えば、直進走行時に走行車線を右か左にオフセットするべくステアリング操作を行うと、検出される実操舵角が変化するのに対し、制御目標操舵角は一定舵角を保とうとし、両操舵角の偏差が大きくなる。つまり、この偏差が設定偏差以上となる場合、ドライバーが自動操舵に介入したと判定することができる。
【００２２】
よって、自動操舵制御で制御情報として用いられる実操舵角と制御目標操舵角の偏差量を監視することで、ドライバーが自動操舵にどの程度介入しているかまで精度良く判定することができる。
【００２３】
請求項３記載の発明では、自動操舵介入判定手段ｇにおいて、検出される実操舵角と算出される制御目標操舵角の偏差の微分値が設定偏差微分値以上のときにドライバー介入時であると判定される。
【００２４】
すなわち、自動操舵モードでの走行中にドライバーが、例えば、直進走行時に障害物を避けようとして急にステアリング操作を行うと、検出される実操舵角が急変するのに対し、制御目標操舵角は一定舵角を保とうとし、両操舵角の偏差微分値が大きくなる。つまり、この偏差微分値が設定偏差微分値以上となる場合、ドライバーが自動操舵に介入したと判定することができる。
【００２５】
よって、自動操舵制御で制御情報として用いられる実操舵角と制御目標操舵角の偏差微分値を監視することで、急操舵時にドライバーの自動操舵への介入を応答良く判定することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
実施の形態１は請求項１，２に記載の発明に対応する車線追従装置である。
【００２７】
まず、構成を説明する。
【００２８】
図２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２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ａ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（自動操舵アクチュエータｂ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（実操舵角検出手段ｃに相当）、１１はＣＣＤカメラ（車線情報検出手段ｄに相当）、１２は自動操舵コントローラである。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、その信号を自動操舵コントローラ１２に送る。そして、自動操舵コントローラ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。
【００３２】
前記ＣＣＤカメラ１１は、進行方向の前方道路を撮影し、その映像信号を自動操舵コントローラ１２に送る。そして、自動操舵コントローラ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、自車走行状態情報が作成される。
【００３３】
前記自動操舵コントローラ１２では、自動操舵モード選択時、自車走行状態情報に基づいて前方車線に自車を追従させるために必要な操舵トルクＴｒと目標操舵角θoptが算出され、実操舵角θｄが目標操舵角θoptに一致するように、前記モータ７に操舵トルクＴｒ（＝モータ操舵トルクＴrout）を得る制御指令（モータ電流）を出力する自動操舵の基本制御が行われる。
【００３４】
次に、作用を説明する。
【００３５】
［自動操舵制御作動］
図３は自動操舵コントローラ１２の自動操舵制御部（自動操舵制御手段ｆに相当）で行われる自動操舵制御作動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。
【００３６】
ステップ３０では、実操舵角演算部からの実操舵角θｄと、画像処理部からの自車走行状態情報が読み込まれる。
【００３７】
ステップ３１では、自車走行状態情報に基づいて前方車線に自車を追従させるために必要な操舵トルクＴｒと目標操舵角θoptが算出される（制御目標操舵角算出手段ｅに相当）。
【００３８】
ステップ３２では、実操舵角θｄと目標操舵角θoptとの差の絶対値である偏差操舵角θｈ（＝｜θｄ−θopt｜）が算出される。
【００３９】
ステップ３３では、偏差操舵角θｈが第１しきい値θ０未満かどうかが判断される。
【００４０】
ステップ３４では、ステップ３３でθｈ＜θ０であると判断されたとき、モータ操舵トルク（電流）Ｔｒoutが、ステップ３１で算出された操舵トルクＴｒに設定される。
【００４１】
ステップ３５では、ステップ３３でθｈ≧θ０であると判断されたとき、偏差操舵角θｈが第２しきい値２θ０未満かどうかが判断される。
【００４２】
ステップ３６では、ステップ３５でθｈ＜２θ０であると判断されたとき、モータ操舵トルク（電流）Ｔｒoutが、Ｔｒout＝Ｔｒ（２θ０−θｈ）／θ０に設定される。つまり、偏差操舵角θｈがθ０≦θｈ＜２θ０の範囲であるとき、偏差操舵角θｈが大きくなるほどＴｒoutが徐々に小さくなる。
【００４３】
ステップ３７では、ステップ３５でθｈ≧２θ０であると判断されたとき、モータ操舵トルク（電流）Ｔｒoutが、Ｔｒout＝０に設定される。
【００４４】
尚、ステップ３３及びステップ３５が自動操舵介入判定手段ｇに相当し、ステップ３６及びステップ３７が制御量補正手段ｈに相当する。
【００４５】
［自動操舵作用］
自動操舵モードの選択時であって、ドライバーの介入が無い、もしくは、ほとんど無いとき、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３３→ステップ３４へと進む流れとなり、ステップ３４では、モータ操舵トルク（電流）Ｔｒoutが、ステップ３１で算出された操舵トルクＴｒに設定され、モータ操舵トルクＴｒoutを得るモータ電流が自動操舵コントローラ１２からモータ７へ出力される。
【００４６】
よって、実操舵角θｄと目標操舵角θoptとの差の絶対値である偏差操舵角θｈが第１しきい値θ０未満であるときは、ドライバーが自動操舵に介入していないと判定され、実操舵角θｄが前方車線に自車を追従させるために必要な目標操舵角θoptに一致するように、操舵力伝達系にモータ７により操舵トルクを与える自動操舵制御が行われることになる。
【００４７】
つまり、ドライバーが操舵に介入していない自動操舵制御時、偏差操舵角θｈを無くすフィードバック制御が行われ、目標操舵角θoptの変更に伴い実操舵角θｄとの間には偏差操舵角θｈが発生する。偏差第１しきい値θ０は、各制御周期で生じ得る最大偏差操舵角に誤差やバラツキ分を加えた値に設定される。これによって、偏差操舵角θｈが第１しきい値θ０未満であるときは、ドライバーの介入が無い、もしくは、ほとんど無いと精度良く判定することができる。
【００４８】
［自動操舵から手動操舵への切り替え作用］
自動操舵モードの選択時であって、走行車線の変更等のためにドライバーがステアリング操作を行うと、ドライバーの介入により実操舵角θｄが変化し、実操舵角θｄと目標操舵角θoptとの差の絶対値である偏差操舵角θｈが第１しきい値θ０以上となる。よって、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３３→ステップ３５へと進む流れとなり、ドライバーの介入初期である場合には、ステップ３５からステップ３６へ進み、ステップ３６では、モータ操舵トルク（電流）Ｔｒoutが、Ｔｒout＝Ｔｒ（２θ０−θｈ）／θ０に設定され、このモータ操舵トルクＴｒoutを得るモータ電流が自動操舵コントローラ１２からモータ７へ出力される。
【００４９】
そして、ドライバーの介入が本格的になり、偏差操舵角θｈが第２しきい値２θ０以上となると、図３に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へ進み、ステップ３７では、モータ操舵トルク（電流）Ｔｒoutが、Ｔｒout＝０に設定され、自動操舵コントローラ１２からモータ７への電流出力が遮断され、実質的に自動操舵モードから操舵トルクの付与がない手動操舵モードへ切り替えられたことになる。
【００５０】
つまり、偏差操舵角θｈが第１しきい値θ０以上であることで、ドライバーの操舵介入時であるが、偏差操舵角θｈが第１しきい値θ０をわずかに超えた領域（θ０≦θｈ＜２θ０）であるときは、ドライバー介入初期であると判定され、図４に示すように、偏差操舵角θｈが大きくなるほど制御量であるＴｒoutを徐々に小さく抑える補正がなされる。そして、偏差操舵角θｈが第２しきい値２θ０以上となった時点からＴｒout＝０に設定される。
【００５１】
よって、自動操舵介入初期は、モード切替ではなく、自動操舵モードでの制御量を抑えて手動操舵を許容するものであるため、従来のＯＮ／ＯＦＦ的なモード切替に比べ、ドライバーに違和感を与えることがない。
【００５２】
さらに、自動操舵介入判定の開始から、ドライバー介入度合いに応じて手動操舵入力の許容量を徐々に増してゆき、スムーズに手動操舵モードへ切り替えるようにしているため、ドライバーへ違和感を与えない円滑なモード切り替えを達成することができる。
【００５３】
次に、効果を説明する。
【００５４】
(1) 自動操舵モードでの走行時、偏差操舵角θｈに基づいてドライバーが自動操舵に介入しているかどうかが判定され、自動操舵介入判定時、モータ７によるモータ操舵トルクＴｒoutを小さく抑える補正がなされるため、システム原価が低く、操舵感を損なうこともなく、ドライバーの意図を反映し、ドライバーに違和感を与えることなく自動操舵から手動操舵方向への切り替えを達成する車線追従装置を提供することができる。
【００５５】
すなわち、ドライバーの自動操舵への介入を、偏差操舵角θｈに基づいて判定するようにしているため、従来のトルクセンサからのセンサ情報を用いる場合に比べ、システム原価が低くなるばかりでなく、ステアリング系のねじり剛性が下がって操舵感を損なうこともない。
【００５６】
また、自動操舵中にドライバーによる手動操舵介入を判定することにより、ドライバーの操舵意図がそのまま反映される。
【００５７】
さらに、自動操舵介入判定時、モータ７によるモータ操舵トルクＴｒoutを小さく抑える補正により、自動操舵から手動操舵方向へ切り替えられる。つまり、この切り替えは、モード切替ではなく、自動操舵モードでの制御量を抑えて手動操舵を許容するものであるため、従来のＯＮ／ＯＦＦ的なモード切替に比べ、ドライバーに違和感を与えることがない。
【００５８】
(2) 制御量であるモータ操舵トルクＴｒoutを補正するにあたって、偏差操舵角θｈがθ０≦θｈ＜２θ０の領域であるときは、ドライバー介入初期であると判定され、偏差操舵角θｈが大きくなるほど制御量であるＴｒoutを徐々に小さく抑える補正がなされ、偏差操舵角θｈが第２しきい値２θ０以上となった時点からＴｒout＝０に設定たため、偏差操舵角θｈが２θ０までは自動操舵モードを維持しながら手動操舵入力の許容量を徐々に増してゆき、偏差操舵角θｈが２θ０以上になると手動操舵モードへの切り替えがなされるため、ドライバーへ違和感を与えない円滑なモード切り替えを達成することができる。
【００５９】
(3) 実操舵角θｄと目標操舵角θoptとの差の絶対値である偏差操舵角θｈが第１しきい値θ０以上のときにドライバー介入時であると判定するため、自動操舵制御で制御情報として用いられる実操舵角θｄと目標操舵角θoptの偏差操舵角θｈを監視することで、ドライバーが自動操舵にどの程度介入しているかまで精度良く判定することができる。
【００６０】
すなわち、自動操舵モードでの走行中にドライバーが、例えば、直進走行時に走行車線を右か左にオフセットするべくステアリング操作を行うと、実操舵角θｄが変化するのに対し、目標操舵角θoptは一定舵角を保とうとし、両操舵角θｄ，θoptの偏差操舵角θｈが自動操舵制御での偏差レベル以上に大きくなる。つまり、この偏差操舵角θｈが第１しきい値θ０以上となる場合、ドライバーが自動操舵に介入したと判定することができる。
【００６１】
（実施の形態２）
実施の形態２は請求項１，３に記載の発明に対応する車線追従装置であり、構成については、図２に示す実施の形態１の自動車用ステアリング系を示す全体システム図と同様であるので、図示並びに説明を省略する。
【００６２】
次に、作用を説明する。
【００６３】
［自動操舵制御作動］
図５は実施の形態２における自動操舵コントローラ１２の自動操舵制御部（自動操舵制御手段ｆに相当）で行われる自動操舵制御作動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。
【００６４】
ステップ３０及びステップ３１は、図３と同様である。
【００６５】
ステップ３２では、実操舵角θｄと目標操舵角θoptとの差である偏差操舵角θｈ（＝θｄ−θopt）が算出される。
【００６６】
ステップ３８では、ステップ３２で求められた今回の偏差操舵角θｈとメモリに格納されている前回または数制御周期前の偏差操舵角θｈとの差をとる微分演算により偏差微分値ｄθｈが算出される。
【００６７】
ステップ３３’では、偏差微分値ｄθｈが第１しきい値θＤ未満かどうかが判断される。
【００６８】
ステップ３４では、ステップ３３’でｄθｈ＜θＤであると判断されたとき、モータ操舵トルク（電流）Ｔｒoutが、ステップ３１で算出された操舵トルクＴｒに設定される。
【００６９】
ステップ３５’では、ステップ３３’でｄθｈ≧θＤであると判断されたとき、偏差微分値ｄθｈが第２しきい値２θＤ未満かどうかが判断される。
【００７０】
ステップ３６’では、ステップ３５’でｄθｈ＜２θＤであると判断されたとき、モータ操舵トルク（電流）Ｔｒoutが、Ｔｒout＝Ｔｒ（２θＤ−ｄθｈ）／θＤに設定される。つまり、偏差微分値ｄθｈがθＤ≦ｄθｈ＜２θＤの範囲であるとき、偏差微分値ｄθｈが大きくなるほどＴｒoutが徐々に小さくなる。
【００７１】
ステップ３７では、ステップ３５’でｄθｈ≧２θＤであると判断されたとき、モータ操舵トルク（電流）Ｔｒoutが、Ｔｒout＝０に設定される。
【００７２】
尚、ステップ３３’及びステップ３５’が自動操舵介入判定手段ｇに相当し、ステップ３６’及びステップ３７が制御量補正手段ｈに相当する。
【００７３】
［自動操舵作用］
自動操舵モードの選択時であって、ドライバーの介入が無い、もしくは、ほとんど無いとき、図５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３８→ステップ３３’→ステップ３４へと進む流れとなり、ステップ３４では、モータ操舵トルク（電流）Ｔｒoutが、ステップ３１で算出された操舵トルクＴｒに設定され、モータ操舵トルクＴｒoutを得るモータ電流が自動操舵コントローラ１２からモータ７へ出力される。
【００７４】
よって、偏差微分値ｄθｈが第１しきい値θＤ未満であるときは、ドライバーが自動操舵に介入していないと判定され、実操舵角θｄが前方車線に自車を追従させるために必要な目標操舵角θoptに一致するように、操舵力伝達系にモータ７により操舵トルクを与える自動操舵制御が行われることになる。
【００７５】
つまり、ドライバーが操舵に介入していない自動操舵制御時、偏差操舵角θｈを無くすフィードバック制御が行われ、目標操舵角θoptの変更に伴い実操舵角θｄとの間には偏差操舵角θｈが発生する。しかし、偏差操舵角θｈの変化速度は目標操舵角θoptの変化レベルであるので、第１しきい値θＤは、各制御周期で生じ得る最大偏差変化レベルに誤差やバラツキ分を加えた値に設定される。これによって、偏差微分値ｄθｈが第１しきい値θＤ未満であるときは、ドライバーの介入が無い、もしくは、ほとんど無いと精度良く判定することができる。
【００７６】
［自動操舵から手動操舵への切り替え作用］
自動操舵モードの選択時であって、前方障害物回避等のためにドライバーが急操舵を行うと、ドライバーの介入により偏差微分値ｄθｈが大きくなり、偏差微分値ｄθｈが第１しきい値θＤ以上となる。よって、図５に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３８→ステップ３３’→ステップ３５’へと進む流れとなり、ドライバーの介入初期である場合には、ステップ３５’からステップ３６’へ進み、ステップ３６’では、モータ操舵トルク（電流）Ｔｒoutが、Ｔｒout＝Ｔｒ（２θＤ−ｄθｈ）／θＤに設定され、このモータ操舵トルクＴｒoutを得るモータ電流が自動操舵コントローラ１２からモータ７へ出力される。
【００７７】
そして、ドライバーの介入が本格的になり、偏差微分値ｄθｈが第２しきい値２θＤ以上となると、図５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３８→ステップ３３’→ステップ３５’→ステップ３７へ進み、ステップ３７では、モータ操舵トルク（電流）Ｔｒoutが、Ｔｒout＝０に設定され、自動操舵コントローラ１２からモータ７への電流出力が遮断され、実質的に自動操舵モードから操舵トルクの付与がない手動操舵モードへ切り替えられたことになる。
【００７８】
つまり、偏差微分値ｄθｈが第１しきい値θＤ以上であることで、ドライバーの操舵介入時であるが、偏差微分値ｄθｈが第１しきい値θＤをわずかに超えた領域（θＤ≦ｄθｈ＜２θＤ）であるときは、ドライバー介入初期であると判定され、図６に示すように、偏差微分値ｄθｈが大きくなるほど制御量であるＴｒoutを徐々に小さく抑える補正がなされる。そして、偏差微分値ｄθｈが第２しきい値２θＤ以上となった時点からＴｒout＝０に設定される。
【００７９】
よって、自動操舵介入初期は、モード切替ではなく、自動操舵モードでの制御量を抑えて手動操舵を許容するものであるため、従来のＯＮ／ＯＦＦ的なモード切替に比べ、ドライバーに違和感を与えることがない。
【００８０】
さらに、自動操舵介入判定の開始から、ドライバー介入度合いに応じて手動操舵入力の許容量を徐々に増してゆき、スムーズに手動操舵モードへ切り替えるようにしているため、ドライバーへ違和感を与えない円滑なモード切り替えを達成することができる。
【００８１】
次に、効果を説明する。
【００８２】
実施の形態１の上記(1),(2)の効果に加え、下記の効果が得られる。
【００８３】
(3) 偏差微分値ｄθｈが第１しきい値θＤ以上のときにドライバー介入時であると判定するため、自動操舵制御で制御情報として用いられる実操舵角θｄと目標操舵角θoptの偏差微分値ｄθｈを監視することで、急操舵時にドライバーの自動操舵への介入を応答良く判定することができる。
【００８４】
すなわち、自動操舵モードでの走行中にドライバーが、例えば、直進走行時に障害物を避けようとして急にステアリング操作を行うと、実操舵角θｄが急変するのに対し、目標操舵角θoptは一定舵角を保とうとし、両操舵角θｄ，θoptの偏差微分値ｄθｈが大きくなる。つまり、この偏差微分値ｄθｈが第１しきい値θＤ以上となる場合、ドライバーが自動操舵に介入したと判定することができる。つまり、緊急回避のためのステアリング操作に対し応答良く手動操舵モードへ切り替えることができ有用である。
【００８５】
（その他の実施の形態）
実施の形態１，２では、自動操舵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、自動操舵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。
【００８６】
実施の形態１，２では、制御量である出力トルクを小さく抑える補正制御例を示したが、制御目標操舵角を補正することで結果的に制御量を小さく抑えるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車線追従装置を示すクレーム対応図である。
【図２】実施の形態１の車線追従装置が適用された自動車用ステアリング系を示す全体システム図である。
【図３】実施の形態１における自動操舵コントローラの自動操舵制御部で行われる自動操舵制御作動の流れを示すフローチャートである。
【図４】実施の形態１の自動操舵制御での偏差操舵角に対するモータ出力トルク（制御演算出力トルク）特性を示す図である。
【図５】実施の形態２における自動操舵コントローラの自動操舵制御部で行われる自動操舵制御作動の流れを示すフローチャートである。
【図６】実施の形態２の自動操舵制御での偏差操舵角に対するモータ出力トルク（制御演算出力トルク）特性を示す図である。
【符号の説明】
ａ 操舵力伝達系
ｂ 自動操舵アクチュエータ
ｃ 実操舵角検出手段
ｄ 車線情報検出手段
ｅ 制御目標操舵角算出手段
ｆ 自動操舵制御手段
ｇ 自動操舵介入判定手段
ｈ 制御量補正手段
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 自動操舵コントローラ
Claims (3)
- 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自動操舵アクチュエータと、
実操舵角を検出する実操舵角検出手段と、
前方道路の車線状態を検出する車線情報検出手段と、
前方車線に自車を追従させるために必要な制御目標操舵角を算出する制御目標操舵角算出手段と、
自動操舵時、実操舵角が制御目標操舵角に一致するように前記自動操舵アクチュエータに制御指令を出力する自動操舵制御手段と、
を備えた車線追従装置において、
自動操舵モードでの走行時、操舵角情報の変化に基づいてドライバーが自動操舵に介入しているかどうかを判定する自動操舵介入判定手段を設け、
前記自動操舵介入判定手段による自動操舵介入判定時、自動操舵アクチュエータによる制御量を小さく抑える補正をする制御量補正手段を設け、
前記制御量補正手段を、自動操舵モードでのドライバー介入の有無を判定するドライバー介入度合いを第１設定レベルとし、自動操舵モードから手動操舵モードへの切り替えを判定するドライバー介入度合いを第２設定レベルとしたとき、自動操舵介入判定時、ドライバー介入度合いが第１設定レベルから第２設定レベルまでは自動操舵アクチュエータによる制御量を介入度合いが大きくなるほど徐々に小さくなる制御量に補正し、ドライバー介入度合いが第２設定レベルを超えると自動操舵アクチュエータによる制御量をゼロにする補正を行う手段とした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、
前記自動操舵介入判定手段を、検出される実操舵角と算出される制御目標操舵角の偏差が設定偏差以上のときにドライバー介入時であると判定する手段とした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、
前記自動操舵介入判定手段を、検出される実操舵角と算出される制御目標操舵角の偏差の微分値が設定偏差微分値以上のときにドライバー介入時であると判定する手段としたことを特徴とする車線追従装置。
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