JP4240006B2 - 操舵支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両などの操舵支援を行う操舵支援装置に関する。

車両が走行車線を維持しながら走行するように、ドライバの操舵を支援する車両用操舵支援装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような支援装置では、まず、ＣＣＤカメラなどを利用して車両が走行する車線の画像を取得する。取得した画像から画像認識処理によって走行車線を区画する一対の白線（道路区画線）を検出することで、自車が走行すべき走行車線に対する道路形状データを得る。そして、その道路形状データを基に、自車が走行車線を維持するための適切な操舵トルクを求めて、その操舵トルクを車両に備えられている操舵機構に付与することで、ドライバの操舵を支援する。

特許文献１の技術では、走行車線の曲率、車線オフセット（車両の前後方向の中心線と走行車線の中心線との横ずれ量）、及び、偏向角（車両の前後方向の中心線と走行車線の中心線のなす角度）の微分値を用いて操舵トルクを算出することで、車線維持制御の精度を向上させると記載されている。
特開２００１−１０５１８号公報

ところで、車両が備えている操舵機構は、ギヤボックスやサスペンションジョイント等によって接続されており、それらの摩擦力による抵抗（操舵摩擦）が存在する。このような操舵摩擦が存在することにより、車両を走行車線に沿って走行させるために演算した例えば目標横加速度と、その目標横加速度に応じて操舵機構に付与する操舵トルクとは、一対一で合致する関係にはならない。すなわち、目標横加速度の増減に対する操舵トルクの変化（増減）には、同一の目標横加速度においてもその増加時と減少時とで操舵機構に付与する操舵トルクの値が異なるという、いわゆるヒステリシスが存在する。このため、任意の目標横加速度において操舵機構に付与する操舵トルクの値を演算する際には、目標横加速度が増加する場合の特性曲線（目標横加速度ＶＳ操舵トルクの特性曲線）と目標横加速度が減少する場合の特性曲線との間にヒステリシス幅を設けることで、適正な操舵制御が期待される。

しかしながら、このようなヒステリシス幅を設けた特性曲線において、目標横加速度の増減傾向が変わった際には参照すべき特性曲線も変える必要があるので、その時においては目標横加速度が同一であっても操舵機構に付与する操舵トルクを異ならせざるを得ない。すなわち、例えば目標横加速度が増加傾向から減少傾向に変わった際に、操舵機構に付与する操舵トルクの値は、目標横加速度の増加時の操舵トルクの値から目標横加速度の減少時の操舵トルクの値に変わる。この時、設けたヒステリシス幅の分だけが、操舵トルクの変動量になる。この操舵トルクの変動量は、操舵機構を介してハンドルに伝わるため、これによりドライバのハンドルフィーリングが悪化するおそれがある。

そこで、本発明は、操舵トルクを変更する際に、ドライバのハンドルフィーリングの悪化を防止できる操舵支援装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明に係る操舵支援装置は、走行路の所定の位置を走行するように操舵機構に操舵トルクを付与する操舵支援装置において、前記走行路の所定の位置を走行する為の操舵トルク値が増加傾向である場合に減少傾向である場合に比べて操舵トルク値が大きい値に設定されるとともに、前記操舵トルク値が増加傾向から減少傾向に変わる際には、前記増加傾向時の値と前記減少傾向時の値との間の値に前記操舵トルク値が設定されることを特徴とする。ここで、操舵トルク値が増加傾向である場合とは、操舵を切り増ししている場合である。また、操舵トルク値が減少傾向である場合とは、操舵を切り戻ししている場合である。
また本発明に係る操舵支援装置において、前記操舵トルク値が前記増加傾向時の値と前記減少傾向時の値との間の値に設定された場合に、前記操舵トルク値を前記増加傾向時の値に設定すべきか前記減少傾向時の値に設定すべきかを判断する手段を備え、その判断に基づいて前記操舵トルク値を前記増加傾向時の値と前記減少傾向時の値のいずれかに選択することが好ましい。

これらの発明によれば、走行路の所定の位置を走行するために操舵機構に付与する任意の操舵トルクにおいて、その操舵トルクが増加しているときの値は、その操舵トルクが減少しているときの値より大きく設定される。すなわち、増加時の操舵トルクの値は、減少時の操舵トルクの値より、操舵機構に存在するヒステリシス幅の分だけ大きく設定される。これにより、操舵機構にて発生する操舵摩擦による操舵トルクの損失分または剰余分を補償することができる。従って、走行路の所定の位置を走行するために適切な操舵トルクを操舵機構に付与することができる。

また、操舵トルク値が増加傾向から減少傾向に変わった際に、操舵機構に付与する操舵トルク値を増加傾向時の値から減少傾向時の値に変更する。この変更の際、中間段階を経て、操舵トルク値を変化させる。更に、この中間段階における操舵トルク値を増加傾向時の値と減少傾向時の値との間の値に設定する。これにより、操舵機構に付与する操舵トルクが大幅変動することを防止することができる。従って、操舵トルクの大幅な変動がハンドルに伝わりドライバのハンドルフィーリングが悪化することが抑えられる。また、操舵機構に付与する操舵トルクを中間段階の値に設定した後に、更に、増加傾向時の値にすべきか減少傾向時の値にすべきかを判断することにより、操舵トルクの変更に対する適切な判断を行うことができる。

本発明によれば、操舵トルクを変更する際に、ドライバのハンドルフィーリングが悪化することを防止できる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

先ず、本発明の実施形態に係る操舵支援装置を備えた車両１の構成について、図１、図２、及び、図３を参照しながら詳しく説明する。図１は、本実施形態の操舵支援装置の構成概要図である。また、図２は車両１に搭載されている画像部２により走行車線１０の画像データが取得される状況を説明するための図であり、図３は車両１が走行車線１０を走行する際の各種道路パラメータ及び走行パラメータを説明するための図である。

図１に示されるように、車両１は、走行車線１０の前方を撮像した画像データからカーブ曲率、オフセット、ヨー角等の道路パラメータ及び走行パラメータを取得する画像部２、車両１の操舵角、走行速度、ヨーレート等の走行パラメータを検出するセンサ部３、画像処理部２及びセンサ部３から各種道路パラメータ及び走行パラメータを入力され車両操舵支援制御（車線維持制御）を実行する電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electrical Control Unit）４、ＥＣＵ４から入力される操舵制御信号に従って車輪ＦＬ，ＦＲを転舵する操舵機構５、を備えて構成されている。以下、各構成要素をより詳細に説明する。

画像部２は、ＣＣＤカメラ２１及び画像処理部２２を備えて構成されている。図２に示すように、ＣＣＤカメラ２１は例えばルームミラー２３に内蔵されている。このＣＣＤカメラ２１は、車両１の前方の画像データ、特に車両１の走行車線１０の周辺の画像データを取得するものである。ＣＣＤカメラ２１は、例えば、取得した画像情報をＡＤ（Analog to Digital）変換によりデジタル画像データに変換して、画像処理部２２に出力する。

画像処理部２２は、ＣＣＤカメラ２１から入力された画像データに対する一連の画像認識処理を施し、車両１が走行する道路上に描かれた一対の白線（道路区画線）１０Ｌ，Ｒを認識することで、走行車線１０を検出するものである。ＣＣＤカメラ２１が撮像した画像データ内において、路面とその上に描かれた白線１０Ｌ，Ｒとの輝度差が大きいことから、走行車線１０を区画する白線１０Ｌ，Ｒはエッジ検出等によって比較的検出しやすく、車両１の前方の走行車線１０を検出するのに都合がいい。

図３に示すように、画像処理部２２は、検出した走行車線１０に基づいて、走行車線１０前方のカーブ曲率ｘ（カーブ半径Ｒの逆数）、走行車線１０に対する車両１のオフセットＤ（車両１の前後方向の中心軸１ａと走行車線１０の中心線１０Ｃの車両重心位置における接線１０ａとの横ずれ量）、及び、ヨー角θ（車両１の前後方向の中心軸１ａと走行車線１０の中心線１０Ｃの車両重心位置における接線１０ａとのなす角度）を、一連の演算を施すことで検出する。そして、その検出結果をＥＣＵ４に出力する。なお、カーブ曲率ｘ、オフセットＤ、ヨー角θはいずれも正負いずれの値も取ることがあり、符号は方向、または向きを示す。以上のように、画像データに基づいて、カーブ曲率ｘ、オフセットＤ、及び、ヨー角θを検出する方法は、公知の方法を用いることができる。

センサ部３は、図１に示すように、舵角センサ３１、車速センサ３２、及び、ヨーレートセンサ３３を備えて構成されている。舵角センサ３１は、車両１の操舵角を検出してＥＣＵ４に出力するものである。本実施形態において、舵角センサ３１は、図１に示すステアリングホイール５１またはステアリングシャフト５２と接続され、ステアリングホイール５１の操舵角を検出し、その検出結果をＥＣＵ４に出力する。車速センサ３２は、例えば、車両１の各車輪の回転速度を検出することで、車両１の走行速度を検出するものである。本実施形態において、車速センサ３２は、図１に示す左右前輪ＦＲ，ＦＬなどに取り付けられ、各車輪の回転速度に応じた周期でパルス信号を発生する。そして、車速センサ３２は、このパルス信号をＥＣＵ４に出力する。また、ヨーレートセンサ３３は、車両１の重心近傍に配置され、重心鉛直軸回りのヨーレートを検出し、その検出信号をＥＣＵ４に出力するものである。

このように、センサ部３により検出された各種信号は、センサ部３と接続されているＥＣＵ４に出力される。ＥＣＵ４は、舵角センサ３１からの出力信号に基づいてステア角を検出すると共に、車速センサ３２からの出力信号に基づいて車速を検出する。なお、センサ部３は、ナビゲーションシステム（図示しない）を備えるようにしてもよい。この場合、ナビゲーションシステムはＧＰＳ（全地球測位システム、Global Positioning System）を利用して、ＣＣＤカメラ２１の視野範囲外における車両１前方の道路パラメータを探知する。そして、ＥＣＵ４は、センサ部３からの検出信号から各種データを検出する際に、このナビゲーションシステムが探知した道路パラメータを参照するようにしてもよい。

操舵機構５は、図１に示すように、ステアリングホイール５１、ステアリングシャフト５２、ステアリングギヤボックス５３、ラックバー５４、ナックルアーム５５、モータドライバ５６、及び、モータ５７を備えて構成されている。ステアリングホイール５１は、車両１の車室内に配設されており、運転者によって操作されることで車輪ＦＲ，ＦＬを転舵させる。このステアリングホイール５１は、ステアリングシャフト５２の一端に固定されている。ステアリングシャフト５２は、ステアリングホイール５１の回転に伴って回転する。

ステアリングシャフト５２の他端には、ステアリングギヤボックス５３を介してラックバー５４が連結されている。ステアリングギヤボックス５３は、ステアリングシャフト５２の回転運動をラックバー５４の軸方向への直進運動に変換する機能を有している。ラックバー５４の両端は、ナックルアーム５５を介して車輪ＦＬ，ＦＲの各ハブキャリア（図示しない）に連結されている。このような構成から、ステアリングホイール５１が回転されると、ステアリングシャフト５２、ステアリングギヤボックス５３、ラックバー５４、及び、ナックルアーム５５を介して、車輪ＦＬ，ＦＲが転舵される。

モータドライバ５６はＥＣＵ４に接続されている。ＥＣＵ４は、後述する論理に従ってモータドライバ５６に操舵制御信号を供給する。そして、モータドライバ５６は、この操舵制御信号に従って、ステアリングギヤボックス５３に配設されたモータ（アクチュエータ）５７に駆動電流を供給することで、モータ５７を駆動させる。モータ５７は、モータドライバ５６から供給された駆動電流に応じた操舵トルクをラックバー５４に付与する。図示されていないが、ラックバー５４の一部外周面にはボールスクリュー溝が形成されており、モータ５７のロータにはこのボールスクリュー溝に対応するボールスクリュー溝を内周面上に有するボールナットが固定されている。一対のボールスクリュー溝の間には複数のベアリングボールが収納されており、モータ５７を駆動させるとロータが回転して、ラックバー５４の軸方向の直進運動、即ち、車輪の転舵を制御することができる。

次に、本実施形態に係る操舵支援装置における操舵支援制御について説明する。
図４は、本実施形態に係る操舵支援装置における操舵支援制御を示すブロック図である。図４に示すように、画像部２及びセンサ部３からＥＣＵ４に道路パラメータ及び走行パラメータが入力され、ＥＣＵ４により操舵制御信号が算出され、操舵機構５により操舵トルクＴが車輪ＦＬ，ＦＲに付与される。ここで、車両１が走行車線１０を適切に維持しながら走行するための目標となるオフセットやヨー角は、例えば、目標オフセットＤ_０及び目標ヨー角θ_０として予め設定されたものが用いられる。

具体的に説明すると、まず、画像部２のＣＣＤカメラ２１によって、車両１の前方が撮像される。そして、撮像された画像に基づいて、画像処理部２２は、走行車線１０のカーブ曲率ｘ、車両１のオフセットＤ及びヨー角θを算出する。なお、カーブ曲率ｘは、撮像された画像から前方のカーブ半径Ｒを幾何学的に求め、この逆数を取ることで求められる。幾何学的な求め方としては、車両１の所定距離前方における白線の横方向への偏位量や車両１の所定距離前方における白線の接線の傾きを参照して行えばよい。

操舵機構５に出力する操舵制御信号を算出するにあたっては、まず、その制御量となる目標ヨーレートωを算出する必要がある。このヨーレートωは、下記の式（１）に基づいて算出される。
ω＝ω_ｘ＋ω_ｄ＋ω_θ…（１）

ここで、ω_ｘは、車両１を走行車線１０（カーブ）に沿って走行させるために必要なヨーレートである。このヨーレートω_ｘは、例えば、画像部２から入力されたカーブ曲率ｘから、所定の特性に基づいてフィードフォワードコントローラ（Ｆ／Ｆコントローラ）４１により算出される。また、式（１）において、ω_ｄはオフセットＤを補償するためのヨーレートである。このヨーレートω_ｄは、画像部２から入力されたオフセットＤと目標オフセットＤ_０との偏差ΔＤ、すなわち（Ｄ_０−Ｄ）に係数Ｋ_ｄを乗じることで算出される。また、式（１）において、ω_θはヨー角θを補償するためのヨーレートである。このヨーレートω_θは、画像部２から入力されたヨー角θと目標ヨー角θ_０との偏差Δθ、すなわち（θ_０−θ）に係数Ｋ_θを乗じることで算出される。このようにして算出された３つのヨーレートω_ｘ，ω_ｄ及びω_θを式（１）に従って合算することで、目標ヨーレートωが算出される。

ＥＣＵ４のトルク演算部４２は、このように算出された目標ヨーレートωを目標横加速度Ｇに変換する。このとき、トルク演算部４２は、センサ部３によって検出された車速Ｖ_ｎを用いる。そして、トルク演算部４２は、この目標横加速度Ｇに応じた操舵トルクＴを演算する。この操舵トルクＴは、操舵制御信号として操舵機構５に出力される。そして、操舵機構５のモータドライバ５６は、トルク演算部４２から入力された操舵トルクＴに応じた駆動電流Ｉをモータ５７に流すことで、モータ５７を駆動する。これで、操舵トルクＴが車輪ＦＬ，ＦＲに付与され、車両１の操舵制御が行われる。

ここで、例えば、操舵機構５を構成するステアリングギヤボックス５３内の各連動機構、ラックバー５４、ナックルアーム５５の間で発生する摩擦のため、モータ５７の駆動力すべてが、車輪ＦＬ、ＦＲの転舵に利用されるわけではない。このため、実際には、車輪ＦＬ、ＦＲの転舵に必要な力と、操舵機構５内で発生する操舵摩擦とを釣り合う駆動力を付与する必要がある。この操舵摩擦は転舵を行おうとする方向への反力として作用するから、舵角を増大させるときには、（転舵に必要な力＋操舵摩擦）に合致する操舵力が必要となる。一方、舵角を減少させるときは、（操舵に必要な力−操舵摩擦）に合致する操舵力で足りることになる。

そこで、本実施形態に係る操舵支援装置は、車輪ＦＬ，ＦＲに付与する操舵トルクＴの量を演算するときに、目標横加速度Ｇ（操舵トルクＴ）が増加する場合の特性曲線と目標横加速度Ｇ（操舵トルクＴ）が減少する場合の特性曲線との間にヒステリシス幅を設けた特性曲線を参照する。これにより、舵角の増減傾向、及び、操舵機構５にて発生する操舵摩擦の損失分または剰余分に対応する操舵トルクＴを車輪ＦＬ，ＦＲに付与する。以下、車両１が図５に示すような道路を走行する際に、本実施形態に係る操舵支援装置が目標横加速度Ｇ（以下、「目標Ｇ」という。）に基づいて車両１に付与する操舵トルクについて図６を参照しながら説明する。この目標Ｇは、カーブ半径（曲率）、車線の所定位置である車線中央部からのずれに相当するオフセット量、及び、車線に対する車両１の角度に基づき、車両１が走行路の所定の位置を走行する為に必要な横加速度として設定されている。

図５は、以下に説明する操舵支援装置の動作において、車両１が走行する道路をイメージした図である。図５において、車両１は、時刻Ｔ_０〜Ｔ_２において右折し、時刻Ｔ_２〜Ｔ_３において直進し、時刻Ｔ_３〜Ｔ_５において左折する。車両１が右折を進めている時刻Ｔ_０〜Ｔ_１には、ステアリングホイール５１を右に切り増すための操舵トルクが与えられる。このときの目標Ｇ及び操舵トルクＴは正の値を有し、それらの絶対値が増加する。この時刻Ｔ_０〜Ｔ_１における区間Ａは、右操舵の切り増し区間である。
また、時刻Ｔ_１〜Ｔ_２において、右折を終えて直線に進入するためステアリングホイール５１を中立点に切り戻すための操舵トルクが与えられる。このときの目標Ｇ及び操舵トルクＴは正の値を有し、それらの絶対値が減少する。この時刻Ｔ_１〜Ｔ_２における区間Ｂは、右操舵の切り戻し区間である。

同様に、車両１が左折する際に、時刻Ｔ_３〜Ｔ_４には、ステアリングホイール５１を左に切り増すための操舵トルクが与えられる。このときの目標Ｇ及び操舵トルクＴは負の値を有し、それらの絶対値が減少する。この時刻Ｔ_３〜Ｔ_４における区間Ｃは、左操舵の切り増し区間である。
また、時刻Ｔ_４〜Ｔ_５において、左折を終えて直線に進入するためステアリングホイール５１を中立点に切り戻すための操舵トルクが与えられる。このときの目標Ｇ及び操舵トルクＴは負の値を有し、それらの絶対値が増加する。この時刻Ｔ_４〜Ｔ_５における区間Ｄは、左操舵の切り戻し区間である。
なお、以下の説明において、操舵トルクの量の変化、例えば操舵トルク値の増加、操舵トルク値の減少などは、操舵トルクの絶対値で考えることとする。すなわち、右操舵の切り増し区間Ａ及び左操舵の切り増し区間Ｃにおいて操舵トルク値は増加し、右操舵の切り戻し区間Ｂ及び左操舵の切り戻し区間Ｄにおいて操舵トルク値は減少する。

図６は、本実施形態の操舵支援装置が目標Ｇに基づいて車両１に操舵トルクＴを付与する際に参照するグラフである。
この図６のグラフにおける区間Ａ〜Ｄは、図５の区間Ａ〜Ｄに対応するものである。すなわち、区間Ａは、車両１が図５の右操舵の切り増し区間Ａを走行している時（Ｔ_０〜Ｔ_１：目標Ｇが正の値を有しその絶対値が増加している時）に対応する。同様に、区間Ｂは図５の右操舵の切り戻し区間Ｂ（Ｔ_１〜Ｔ_２：目標Ｇが正の値を有しその絶対値が減少している時）に対応する。区間Ｃは、図５の左操舵の切り増し区間Ｃ（Ｔ_３〜Ｔ_４：目標Ｇが負の値を有しその絶対値が増加している時）に対応する。また、区間Ｄは図５の左操舵の切り戻し区間Ｄ（Ｔ_４〜Ｔ_５：目標Ｇが負の値を有しその絶対値が減少している時）に対応する。
区間Ａ、Ｃのように目標Ｇの絶対値が増加傾向である場合には実線で表示し、区間Ｂ、Ｄのように目標Ｇの絶対値が減少傾向である場合には点線で表示している。区間Ａと区間Ｂの間、及び、区間Ｃと区間Ｄの間には、ヒステリシス幅ｗが設けられている。

図６に示される区間Ａ〜Ｄの線図は、例えば、以下のように設定される。

ここで、係数ａ，ｂ，Ｇ１，Ｇ２，ｗは、車両特性に応じて予め設定されている。これは、実際の車両における操舵トルクＴに対する目標Ｇを計測することでその特性から求めることができる。係数ａは、目標Ｇの増加量に対する操舵トルクＴの増加量であり、図６に示す傾きａに対応する。係数ｂは、操舵トルクＴの絶対値を増大していった場合に、目標Ｇが初めて発生する値であり、図６の切片ｂに相当する。また、Ｇ１，Ｇ２は、目標Ｇの値がゼロになる際に、すなわち車両１が直線上の道路を走行している際（図５では、時刻Ｔ_２〜Ｔ_３）に、制御に安定性を与えるための定数である。係数ｗは、ヒステリシス幅ｗとして表されるが、これは、目標Ｇが増加傾向にあるときの操舵トルクＴの増加量と、目標Ｇが減少傾向にあるときの操舵トルクＴの減少量との差に相当する。

ＥＣＵ４は、図５のような走行状況にて図６を参照して求めた操舵トルクＴに応じて、モータドライバ５６を介して、モータ５７を駆動する。その結果、車輪ＦＲ，ＦＬが転舵され、車両１は車線を維持すべく旋回される。車両１が旋回すると、再度ＣＣＤカメラ２１によって前方の状況が撮像され、上述したことが繰り返される。

このように、目標Ｇの増減傾向により、同じ目標Ｇにおいても、切り増しの時と切り戻しの時とで、車輪ＦＲ，ＦＬに与える操舵トルクを異ならせる。これで、結果的に実現される操舵トルクＴを目標値にできるだけ一致させることが可能となる。このため、安定した制御を行うことができ、制御性が向上する。

しかしながら、目標Ｇの増減傾向が変わり、参照する特性曲線を変える必要がある際においては、操舵機構５に与えられる操舵トルクにも変動が予想される。図７は、このような状況を示している。例えば、時刻Ｔ_１では、切り増しから切り戻しへと操舵状況が変わるので、区間Ａから区間Ｂへと参照する特性曲線を変え、時刻Ｔ_４では区間Ｃから区間Ｄへと参照する特性曲線を変える必要がある。この時、設けたヒステリシス幅ｗの分だけが、操舵トルクの変動量になる。この操舵トルクの変動量は、操舵機構を介してハンドルに伝わるため、これによりドライバのハンドルフィーリングが悪化するおそれがある。

そこで、本実施形態に係る操舵支援装置においては、図７の区間Ａと区間Ｂとの間に例えば１つの中間段階を設けることで、トルクの変動を２段階に分けて行わせる。以下、このような操舵支援処理について、図８〜１０を参照しながら詳細に説明する。

図８は、本実施形態に係る操舵支援装置の操舵支援制御を示すフローチャートである。
この図８に示す操舵支援制御は、例えばＥＣＵ４及び操舵機構５により繰り返し行われる。図９及び図１０は、図８に示す操舵支援制御が行われる際に、目標Ｇに応じて演算された操舵トルクＴを表すグラフである。図９及び図１０には、区間Ａと区間Ｂとの間、及び、区間Ｃと区間Ｄとの間に、中間段階を表す線図Ｚ（一点鎖線で表示）が設けられている。

図８において、まず、目標Ｇが演算される（ステップＳ１０１）。この目標Ｇを演算する際には、例えばローパスフィルタ処理を行うことで、演算の精度が高められる。

次に、ステップＳ１０２〜ステップＳ１０６にて、目標Ｇの増減傾向が判断される。まず、目標Ｇが基準ＧからΔＧを減じた値（基準Ｇ―ΔＧ）より小さいか否かが判断される（ステップＳ１０２）。この基準Ｇは、目標Ｇの変化に応じて変化する変数値であり、例えば初期値として０が設定される。また、ΔＧは所定の定数である。基準ＧからΔＧを減じておくことにより、目標Ｇが基準Ｇを細かく上下する場合に、操舵トルクにハンチングが生ずるような事態を防止することができる。

ステップＳ１０２にて、目標Ｇが基準ＧからΔＧを減じた値より小さい場合には、目標Ｇは減少していると判断され、目標Ｇの増減状態を表すフラグであるフラグＦ１に、目標Ｇが減少傾向であることを示す値Ｄｏｗｎが格納される（ステップＳ１０３）。

一方、ステップＳ１０２にて、目標Ｇが基準ＧからΔＧを減じた値（基準Ｇ―ΔＧ）より小さくない場合には、目標Ｇが基準ＧにΔＧを加えた値（基準Ｇ＋ΔＧ）より大きいか否かが判断される（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４にて、目標Ｇが基準ＧにΔＧを加えた値より大きい場合には、目標Ｇは増加していると判断され、目標Ｇの増減状態を表すフラグであるフラグＦ１に、目標Ｇが増加傾向であることを示す値Ｕｐが格納される（ステップＳ１０５）。一方、ステップＳ１０４にて、目標Ｇが基準ＧにΔＧを加えた値より大きくない場合には、目標Ｇの増減傾向に変化はないと判断され、処理の流れはステップＳ１０７へと移行する。

そして、ステップＳ１０３又はステップＳ１０５において、目標Ｇの増減傾向に変化があると判断されフラグＦ１にその変化を反映する値が格納された場合には、基準Ｇの値が現在の目標Ｇの値に設定される（ステップＳ１０６）。この設定された基準Ｇの値は、ステップ１０２及びステップＳ１０４の処理が次回の制御ルーチンで繰り返し実行される際に用いられる。

次に、前回の制御ルーチンにおけるフラグＦ２にＭｉｄの値が格納されているか否かが判断される（ステップＳ１０７）。このフラグＦ２とは、本実施形態に係る操舵支援装置が操舵トルクＴを演算するためにどのグラフを参照しているかを表すフラグである。フラグＦ２にＵｐが格納されている場合には、図９、１０において、区間Ａ（右操舵の切り増し区間）又は区間Ｃ（左操舵の切り増し区間）が参照される。また、フラグＦ２にＤｏｗｎが格納されている場合には、図６において、区間Ｂ（右操舵の切り戻し区間）又は区間Ｄ（左操舵の切り戻し区間）が参照される。
また、フラグＦ２にＭｉｄが格納されている場合には、図９，１０に示す中間段階の線図Ｚが参照されていることを表す。すなわち、ステップＳ１０７の動作は、前回の制御ルーチンで中間段階の線図Ｚが参照されていたか否かを判断することと等価である。

このステップＳ１０７にて、前回のフラグＦ２にＭｉｄが格納されている場合には、フラグＦ２にＭｉｄの値が格納されてから経った時間（例えば、中間段階の線図Ｚを参照する状態で繰り返された制御ルーチンの回数）を計るタイマが増加される（ステップＳ１０８）。一方、前回のフラグＦ２にＭｉｄが格納されていない場合には、タイマがリセットされる（ステップＳ１０９）。

そして、今回の制御ルーチンでフラグＦ１に格納されている値と前回の制御ルーチンでフラグＦ１に格納されていた値とが同一であるか否かが判断される（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０にて、今回のＦ１に格納されている値と前回のＦ１に格納されていた値とが同一でない場合には、フラグＦ３にＯＮの値が格納される。一方、ステップＳ１１０にて、今回のＦ１に格納されている値と前回のＦ１に格納されていた値とが同一である場合には、フラグＦ３にＯＦＦの値が格納される（ステップＳ１１２）。このフラグＦ３とは、前回の制御ルーチンと今回の制御ルーチンとでＦ１に格納されていた値が変わっているのか否かを表すフラグであり、ＯＮの場合は変わっていること、ＯＦＦの場合は変わっていないことを表す。

次に、フラグＦ３の値がＯＮであるか否かが判断される（ステップＳ１１３）。ステップＳ１１３にて、フラグＦ３の値がＯＮである場合には、フラグＦ２にＭｉｄの値が格納される（ステップＳ１１４）。このフラグＦ２にＭｉｄという値が格納されることによって、本実施形態の操舵支援装置は中間段階の線図Ｚを参照して操舵トルクＴを演算することとなる。

一方、ステップＳ１１３にて、フラグＦ３の値がＯＮでない場合には、前回の制御におけるフラグＦ２に格納されている値がＭｉｄでなく、又は、中間段階の線図Ｚを参照してから経った時間を計るタイマがΔＴ以上であるか否かが判断される（ステップＳ１１５）。この判断は、参照するグラフの領域を変更する際に、その変更処理を本当に行っても良いか否かを見極めるために行われるものである。すなわち、予め設定されているタイマしきい値ΔＴ以内で目標Ｇまたは操舵トルクＴがどれだけ変化しているかを確認し（例えば、予め設定されている目標Ｇの変化量しきい値または操舵トルクＴの変化量しきい値以上に変化しているかを確認するなど）、その目標Ｇまたは操舵トルクＴの変化量に基づいて参照グラフの変更処理を実行するか否かを判断している。

ステップＳ１１５にて、前回の制御ルーチンにおけるフラグＦ２の値がＭｉｄではない場合（目標Ｇが予め設定されている目標Ｇの変化量しきい値以上に変化している場合、または、操舵トルクＴが予め設定されている操舵トルクＴの変化量しきい値以上に変化している場合）、または、タイマが所定のタイマしきい値ΔＴ以上である場合には、フラグＦ２にはフラグＦ１に格納されていた値が格納される（ステップＳ１１６）。このフラグＦ１にはＵｐまたはＤｏｗｎの値が格納されており、フラグＦ２にそれらの値が格納されることによって、本実施形態の操舵支援装置は図９、１０の区間Ａ、Ｂ、Ｃ又はＤのいずれかを参照して操舵トルクＴを演算することとなる。

一方、ステップＳ１１５にて、前回の制御ルーチンにおけるフラグＦ２の値がＭｉｄであり（目標Ｇが目標Ｇの変化量しきい値以上に、または、操舵トルクＴが操舵トルクＴの変化量しきい値以上に変化しておらず）、かつ、タイマが所定のタイマしきい値ΔＴ以上でない場合には、フラグＦ２には前回の制御ルーチンにおけるフラグＦ２に格納されていた値が再度格納され、処理の流れは目標Ｇを演算するステップＳ１０１に戻る（ステップＳ１１７）。この場合は、参照グラフの変更処理を実行するか否かについての判断がまだ確実ではない状況などであり、中間段階の線図Ｚを参照し続ける場合などである。

図９及び図１０は、車両１が、例えば右操舵の切り増し区間Ａから右操舵の切り戻し区間Ｂに進入する際（図５では時刻Ｔ_１）に、または、左操舵の切り増し区間Ｃから左操舵の切り戻し区間Ｄに進入する際（図５では時刻Ｔ_４）に、図８に示した本実施形態の操舵支援装置の動作の結果を表す図である。

図９は、例えば時刻Ｔ_１の前は切り増しの操舵に相当する区間Ａを参照し、時刻Ｔ_１の後は切り戻しの操舵に相当する区間Ｂを参照する場合を表している。これは、区間Ａから中間段階の線図Ｚに変更する動作、中間段階の線図Ｚを参照しながら区間Ａから区間Ｂへの変更の必要性を見極める動作、そして、区間Ｂに変更する動作の３つの動作に大別される。
より具体的には、動作Ｚ_１にて区間Ａから中間段階の線図Ｚへと参照するグラフ領域を変更する。これは図８のステップＳ１１４に相当する。その後、動作Ｚ_２にて、目標Ｇまたは操舵トルクＴの変化に基づいて、中間段階の線図Ｚから区間Ｂへと参照するグラフ領域を変更する必要があるか否かをタイマしきい値ΔＴ以内で判断する。これはタイマしきい値ΔＴ以内でどれだけ目標Ｇまたは操舵トルクＴの変化が現れたのかを検出することで判断でき、切り戻し方向に十分大きい変化が現れたときに、参照するグラフ領域を変更する必要があると判断される。この動作は図８のステップＳ１１７に相当する。
そして、動作Ｚ_２にて目標Ｇまたは操舵トルクＴの変化に基づき参照するグラフを変更する必要があると判断されたため、動作Ｚ_３にて中間段階の線図Ｚから区間Ｂと参照するグラフ領域を最終的に変更する。これは図８のステップＳ１１６に相当する。なお、時刻Ｔ_４に、参照するグラフ領域を区間Ｃから区間Ｄに変更する場合も同様である。

図１０は、例えば時刻Ｔ_１の前は区間Ａを参照し時刻Ｔ_１になって参照するグラフ領域を区間Ａから区間Ｂに変えようとしたが、目標Ｇまたは操舵トルクＴの変化に基づき区間Ａを維持した方が良いと判断されたため、時刻Ｔ_１の後も区間Ａを参照する場合を表している。これは、区間Ａから中間段階の線図Ｚに変更する動作、中間段階の線図Ｚを参照しながら区間Ａから区間Ｂへの変更の必要性を見極める動作、そして、区間Ａを参照することを維持する動作の３つの動作に大別される。
より具体的には、動作Ｚ_１にて区間Ａから中間段階の線図Ｚへと参照するグラフ領域を変更する。これは図８のステップＳ１１４に相当する。その後、動作Ｚ_２’にて、目標Ｇまたは操舵トルクＴの変化に基づいて、中間段階の線図Ｚから区間Ｂへと参照するグラフ領域を変更する必要があるか否かをタイマしきい値ΔＴ以内で判断する。これはタイマしきい値ΔＴ以内でどれだけ目標Ｇまたは操舵トルクＴの変化が現れたのかを検出することで判断でき、切り増し方向に十分大きい変化が現れたときに、参照するグラフ領域を変更する必要がないと判断される。この動作は図８のステップＳ１１７に相当する。
そして、動作Ｚ_２’にて目標Ｇまたは操舵トルクＴの変化に基づき参照するグラフ領域を変更する必要がないと判断されたため、動作Ｚ_３’にて中間段階の線図Ｚから区間Ａへと参照するグラフ領域を切り替え本来参照していた区間Ａを維持する。これは図８のステップＳ１１６に相当する。なお、時刻Ｔ_４においても同様である。

以上の説明のように、本実施形態の操舵支援装置によれば、操舵トルクを演算する際に、参照されるグラフ領域が区間Ａから区間Ｂに変わる際に、または、区間Ｃから区間Ｄに変わる際に、中間段階の線図Ｚを経由する。すなわち、操舵トルクが増加傾向から減少傾向に変わる際に、増加傾向時のトルク設定値と減少傾向時のトルク設定値の中間の値を経て、操舵トルク値が変更される。このため、操舵機構５に付与される操舵トルクＴが一気に大幅変動されることが防止される。したがって、操舵トルクＴの大幅な変動がハンドルに伝わることにより、ドライバのハンドルフィーリングが悪化することが抑えられる。
また、参照するグラフを一旦中間段階の線図Ｚに設定した後に、更に、切り増しの操舵に相当するグラフに変更すべきか切り戻しの操舵に相当するグラフに変更すべきかを目標横加速度Ｇまたは操舵トルクＴの変化量に基づき判断することで、走行状況に応じて操舵トルクＴの変更可否に対する適切な判断を行うことができる。これにより、例えば走行車線１０の白線１０Ｒ，Ｌを認識する際に発生するノイズなどによる不要反転などを防止することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。

例えば、操舵トルクの増加傾向時のトルク設定値と減少傾向時のトルク設定値の間に設ける中間段階の値は上記のように一つのものに限られなく、２つ以上設けてもよい。また、図６，７，９，１０に示す目標Ｇに対する操舵トルクＴのグラフは、直線に限られなく、車両特性等に応じた曲線等で適宜変更可能である。更に、中間段階の線図Ｚは、目標Ｇが増加傾向から減少傾向に変わった際の中間段階の線図と、目標Ｇが減少傾向から増加傾向に変わった際の中間段階の線図とに分けて、別々に設けてもよい。

本発明の実施形態に係る操舵支援装置の構成概要図である。 走行車線１０の画像データが取得される状況を説明するための図である。 走行車線１０の各種パラメータを説明するための図である。 図１の操舵支援装置の動作を示すためのブロック図である。 車両１が走行する道路をイメージした図である。 目標横加速度Ｇに対する操舵トルクＴを表すグラフである。 目標横加速度Ｇに対する操舵トルクＴを表すグラフである。 図１の操舵支援装置の動作を示すためのフローチャートである。 目標横加速度Ｇに対する操舵トルクＴを表すグラフである。 目標横加速度Ｇに対する操舵トルクＴを表すグラフである。

符号の説明

１…車両、１０…走行車線、２…画像部、２１…ＣＣＤカメラ、２２…画像処理部、３…センサ部、３１…舵角センサ、３２…車速センサ、３３…ヨーレートセンサ、４…ＥＣＵ、４１…Ｆ／Ｆコントローラ、４２…トルク演算部、５…操舵機構、５６…モータドライバ、５７…モータ、ＦＬ，ＦＲ…車輪。

Claims (2)

1. 走行路の所定の位置を走行するように操舵機構に操舵トルクを付与する操舵支援装置において、
   前記走行路の所定の位置を走行する為の操舵トルク値が増加傾向である場合に、減少傾向である場合と比べて前記操舵トルク値が大きい値に設定されるとともに、
   前記操舵トルク値が増加傾向から減少傾向に変わる際には、前記増加傾向時の値と前記減少傾向時の値との間の値に前記操舵トルク値が設定されること、
   を特徴とする操舵支援装置。
2. 前記操舵トルク値が前記増加傾向時の値と前記減少傾向時の値との間の値に設定された場合に、前記操舵トルク値を前記増加傾向時の値に設定すべきか前記減少傾向時の値に設定すべきかを判断する手段を備え、
   その判断に基づいて前記操舵トルク値を前記増加傾向時の値と前記減少傾向時の値のいずれかに選択する、
   請求項１に記載の操舵支援装置。
   

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