JP4923564B2 - 操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、走行路の所定位置に沿って走行するように操舵機構を制御する操舵装置に関する。

操舵装置には、車両前方の走行路の撮像画像から車線を認識し、車両が車線中央に沿って走行するようにトルクを操舵機構に付加するレーンキープ装置がある（特許文献１参照）。レーンキープ装置では、認識した車線と車両から走行路のカーブ半径（道路曲率）、車線に対する車両のヨー角、車線中心からの車両のオフセットなどを求める。そして、レーンキープ装置では、道路曲率に基づいてフィードフォワード出力を求めるとともにヨー角とオフセットに基づいてフィードバック出力をそれぞれ求め、これらの出力から操舵機構に付加する出力トルクを設定する。さらに、レーンキープ装置には、オフセットを積分し、その積分項に基づくフィードバック出力も出力トルクに加味しているものがある。
特開２００１−１０５１８号公報

フィードフォワード出力には上限が設定されているので、カーブ路では、高車速やカーブ半径が小さいほど、フィードフォワード出力が不足する場合がある。このレーンキープのフィードフォワード出力が不足によって、車両は、一旦、カーブの外側に寄ってゆく。このとき、レーンキープ装置によるフィードバック出力やドライバによる操舵入力によって、カーブの内側方向への切り増しが実施され、車両が車線中央付近まで戻される。車両が車線中央付近に到達すると、レーンキープ装置では、車両進行方向を車線に沿った方向に戻すために、切り戻しを実施する。この切り戻し（レーンキープによる出力の低下）を実施すると、レーンキープ装置のフィードフォワード出力不足の状態においては、車両は、車線中央に収束せず、再度、カーブの外側に寄ってゆく。フィードフォワード出力が不足する場合、このような現象が繰り返されるので、レーンキープによる出力トルクが大きく変動する。そのため、車両が車線の中央と外側との間でふらつき、レーンキープによる出力トルクの変動がステアリングホイールを介してドライバに伝わる。

そこで、本発明は、カーブ走行中に適切な操舵制御を行うことができる操舵装置を提供することを課題とする。

本発明に係る操舵装置は、走行路検出手段により車両の走行路を検出し、車両が走行路の所定位置に沿って走行するように操舵機構を制御する操舵装置において、カーブ路の曲がる方向を検出するカーブ方向検出手段と、操舵機構に操舵出力を作用させる方向である操舵制御方向を検出する操舵制御方向検出手段と、走行路の曲がり度合いを検出する曲がり度合い検出手段と、曲がり度合い検出手段で検出した走行路の曲がり度合いに基づくフィードフォワード出力を設定するフィードフォワード出力設定手段と、フィードフォワード出力設定手段で設定したフィードフォワード出力に基づいて車両が走行路の所定位置に沿って走行するように操舵機構を制御するための操舵出力を設定する操舵出力設定手段とを備え、操舵機構を制御するための操舵出力は、操舵制御方向検出手段で検出した操舵制御方向がカーブ方向検出手段で検出したカーブ路の曲がる方向の場合にはステアリングを切り増す方向の操舵出力であり、操舵制御方向検出で検出した操舵制御方向がカーブ方向検出手段で検出したカーブ路の曲がる方向とは逆方向の場合にはステアリングを切り戻す方向の操舵出力であり、フィードフォワード出力設定手段で設定したフィードフォワード出力が不足している場合に操舵制御方向検出手段で検出した操舵制御方向がカーブ方向検出手段で検出したカーブ路の曲がる方向と同方向から逆方向に変化したときには操舵機構を制御するための操舵出力の変化を抑制することを特徴とする。

この操舵装置では、走行路検出手段により車両の走行路を検出する。そして、操舵装置では、車両が走行路の所定位置に沿って走行するように操舵機構を制御する。また、操舵装置では、カーブ方向検出手段によりカーブ路の曲がる方向を検出するとともに、操舵制御方向検出手段により操舵機構に操舵出力を作用させる方向（操舵制御方向）を検出する。そして、操舵装置では、カーブ路において、操舵制御方向がカーブ路の曲がる方向と同方向から逆方向に変化した場合に操舵機構を制御するための操舵出力の変化を抑制する。つまり、操舵制御方向がカーブ内側方向（ステアリングを切り増す方向）からカーブ外側方向（ステアリングを切り戻す方向）に変わった場合、従来のように操舵出力が低下しないように、操舵出力の変化を抑制する。このように、操舵装置では、カーブ走行時に操舵制御制御方向が切り増す方向から切り戻す方向に変化しようとすると操舵出力の変化を抑制する。そのため、カーブ走行中にフィードフォワード出力不足が発生した場合でも、操舵装置では、操舵出力の変動が抑制され、適切な操舵制御を行うことができる。その結果、車両が走行路の所定位置に収束し、車両がふらつかず、ドライバにも操舵出力の変動がステアリングホイールを介して伝わらない。

本発明に係る操舵装置では、走行路検出手段により車両の走行路を検出し、車両が走行路の所定位置に沿って走行するように操舵機構を制御する操舵装置において、走行路の曲がり度合いを検出する曲がり度合い検出手段と、車両の走行路に対する偏差を検出する偏差検出手段と、ドライバによる操舵入力を検出する操舵入力検出手段と、曲がり度合い検出手段で検出した走行路の曲がり度合いに基づくフィードフォワード出力を設定するフィードフォワード出力設定手段と、偏差検出手段で検出した走行路に対する偏差に基づくフィードバック出力を設定するフィードバック出力設定手段と、フィードフォワード出力設定手段で設定したフィードフォワード出力とフィードバック出力設定手段で設定したフィードバック出力に基づいて車両が走行路の所定位置に沿って走行するように操舵機構を制御するための操舵出力を設定する操舵出力設定手段とを備え、操舵機構を制御するための操舵出力は、操舵機構に操舵出力を作用させる方向である操舵制御方向がカーブ路の曲がる方向の場合にはステアリングを切り増す方向の操舵出力であり、操舵制御方向がカーブ路の曲がる方向とは逆方向の場合にはステアリングを切り戻す方向の操舵出力であり、操舵入力検出手段で検出したドライバの操舵入力と偏差検出手段で検出した車両の走行路に対する偏差に基づいてフィードフォワード設定手段で設定したフィードフォワード出力が不足していると判断した場合に操舵機構を制御するための操舵出力が切り増す方向から切り戻す方向に変化しようとしているときには操舵機構を制御するための操舵出力の変化を抑制することを特徴とする。

この操舵装置では、上記と同様に、走行路を検出し、車両が走行路の所定位置に沿って走行するように操舵機構を制御する。また、操舵装置では、曲がり度合い検出手段により走行路の曲がり度合いを検出し、偏差検出手段により車両の走行路に対する偏差を検出し、操舵入力検出手段によりドライバによる操舵入力を検出する。そして、操舵装置では、走行路の曲がり度合いに基づいて操舵機構を制御するための出力（フィードフォワード出力）を求めるとともに車両の走行路に対する偏差に基づいて操舵機構を制御するための出力（フィードバック出力）を求め、このフィードフォワード出力とフィードバック出力から操舵機構を制御するための操舵出力を求める。さらに、操舵装置では、ドライバの操舵入力と車両の走行路に対する偏差に基づいて走行路の曲がり度合いに基づく出力（フィードフォワード出力）が不足しているか否かを判断し、走行路の曲がり度合いに基づく出力が不足している場合には操舵機構を制御するための操舵出力の変化を抑制する。カーブ走行中に、ドライバがカーブ外側方向に操舵していないにもかかわらず車両の走行路に対する偏差がカーブ外側方向の場合には、カーブに沿って走行させるためのフィードフォワード出力が不足していると推定できる。カーブ走行中にフィードフォワード出力不足が発生した場合、操舵装置では、操舵出力の変化を抑え（操舵出力の低下を抑制し）、車両が走行路の所定位置付近まで戻された後も変化を抑制した操舵出力によって操舵機構を制御する。そのため、車両は、走行路の所定位置付近まで戻された後に、フィードフォワード出力不足によって走行路の所定位置から再度外れてゆくことなく、走行路の所定位置に沿って走行する。このように、カーブ走行中にフィードフォワード出力不足が発生した場合でも、レーンキープ装置では、操舵出力の変動が抑制され、適切な操舵制御を行うことができる。その結果、車両がふらつかず、ドライバにも操舵出力の変動がステアリングホイールを介して伝わらない。

本発明の上記操舵装置では、車両の走行路に対する偏差は、車両の走行路の所定位置からのずれ量及び車両の走行路に対する角度の少なくとも１つである。

この操舵装置では、偏差検出手段により車両の走行路の所定位置からのずれ量及び／又は車両の走行路に対する角度を検出する。そして、操舵装置では、この車両の走行路の所定位置からのずれ量及び／又は車両の走行路に対する角度に基づいて操舵機構を制御するためのフィードバック出力を求める。また、操舵装置では、ドライバの操舵入力と車両の走行路の所定位置からのずれ量及び／又は車両の走行路に対する角度に基づいてフィードフォワード出力が不足しているか否かを判断する。

本発明の上記操舵装置では、操舵機構を制御するための操舵出力特性は、ヒステリシスを有する切り増し時の操舵出力と切り戻り時の操舵出力とで設定されており、切り増し時の操舵出力を選択することによって操舵機構を制御するための操舵出力の変化を抑制する構成としてもよい。

この操舵装置では、ヒステリシスを有する切り増し時の操舵出力と切り戻し時の操舵出力とからなる操舵出力特性を備えている。このヒステリシスは、例えば、操舵機構における摩擦を補償するためのものであり、切り増し時に摩擦分を補償するために操舵出力を増し、切り戻し時に摩擦分を補償するために操舵出力を減らす。したがって、切り増し時の操舵出力から切り戻し時の操舵出力に切り替わると、操舵出力が低下する。操舵装置では、カーブ走行時に操舵制御制御方向が切り増す方向から切り戻す方向に変化しようとすると切り増し時の操舵出力の選択を継続することによって、操舵機構を制御するための操舵出力の変化を抑制する。

なお、走行路としては、例えば、走行中の車線、車線のない場合には走行中の道路自体である。走行路の所定位置としては、例えば、走行路（車線）の中心である。操舵機構を制御する際の操舵出力としては、操舵トルク、操舵角など操舵状態を変化させることができるものならよい。走行路検出手段としては、例えば、撮像手段で撮像した撮像画像に基づいて検出する場合、ナビゲーションシステムによる処理と地図情報に基づいて検出する場合、各種センサを用いて検出する場合、路車間通信などを利用して車外から情報を取得する場合がある。操舵制御方向は、操舵装置において出力として操舵トルクや操舵角などを作用させる方向であり、右方向と左方向である。走行路の曲がり度合いは、走行路の道路曲率やカーブ半径に相当する。

本発明は、操舵出力の変化を抑制することによって、カーブ走行中にフィードフォワード出力不足が発生した場合でも適切な操舵制御を行うことができる。

以下、図面を参照して、本発明に係る操舵装置の実施の形態を説明する。

本実施の形態では、本発明に係る操舵装置を、レーンキープ装置に適用する。本実施の形態に係るレーンキープ装置は、ドライバによる操舵を支援するために、カメラによる撮像画像から白線を認識し、走行路である左右の白線（車線）の中央側への補助的な操舵トルクを付加する。

図１〜図３を参照して、本実施の形態に係るレーンキープ装置１について説明する。図１は、本実施の形態に係るレーンキープ装置の構成図である。図２は、図１のレーンキープ装置の制御ブロック図である。図３は、図１のレーンキープ装置における目標横加速度に対する出力トルクのマップである。

レーンキープ装置１は、車線の中央を走行するために必要な出力トルクを設定し、電動パワーステアリング装置を利用してその出力トルクを操舵機構に付加する。その際、レーンキープ装置１では、道路曲率γ（カーブ半径Ｒ）、車線に対する車両の向き（ヨー角θ）、車線中心に対する車両位置のずれ量（オフセットＤ）及びそのオフセットの積分項に基づいて目標横加速度を設定し、その目標加速度から出力トルクを求める。特に、レーンキープ装置１では、カーブ走行中にフィードフォワード出力が不足した場合でも適切な出力トルクを付加するために、出力トルクの変動を抑制する。レーンキープ装置１は、操舵トルクセンサ１０、車速センサ１１、ＣＣＤ[Charge Coupled Device]カメラ２０、画像処理部２１、ＥＣＵ[Electronic Control Unit]３０を備えており、電動パワーステアリング装置４０を利用する。

車両における操舵機構では、ドライバによるステアリングホイール２に対する操作に応じて転舵輪（左右前輪ＦＲ，ＦＬ）を転舵させる。ステアリングホイール２は、ステアリングシャフト３の一端に固定されている。ステアリングシャフト３は、ステアリングホイール２の回転に伴って回転する。ステアリングシャフト３の他端には、ステアリングギヤボックス４を介してラックバー５が連結されている。ステアリングギヤボックス４は、ステアリングシャフト３の回転運動をラックバー５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５の両端は、ナックルアーム６を介して車輪ＦＬ，ＦＲの各ハブキャリアに連結されている。このように構成されているため、車輪ＦＬ，ＦＲは、ステアリングホイール２が回転されると、ステアリングシャフト３やステアリングギヤボックス４（ラックバー５）を介して転舵される。

電動パワーステアリング装置４０は、ＥＰＳ[ElectricPower Steering]ＥＣＵ４１によってモータ４２を駆動制御し、モータ４２による駆動トルクによりドライバによる操舵をアシストする。ＥＰＳＥＣＵ４１では、ドライバの操舵による操舵トルクに基づいてアシストトルクを設定し、モータドライバによってそのアシストトルクを発生させるためにモータ４２を駆動制御する。特に、ＥＰＳＥＣＵ４１では、ＥＣＵ３０からの出力トルク信号を受信すると、その出力トルク信号に示される出力トルクに所定の係数を乗算し、その乗算値（付加トルク）をアシストトルクに加算し、そのアシストトルク＋付加トルクを発生させるためにモータ４２を駆動制御する。モータ４２による駆動トルクは操舵機構に付加され、操舵機構にはドライバによる操舵トルク以外にモータ４２によるトルクが加わる。なお、操舵トルク、アシストトルク、出力トルク（付加トルク）は、プラス値／マイナス値で表され、その符号が方向を示す。各トルクは、プラス値が右方向へのトルク、マイナス値が左方向へのトルクを示す。

ラックバー５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４２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４２を駆動させるとロータが回転してラックバー５の軸方向の移動させることができる（すなわち、転舵をアシストすることができる）。この際、モータ４２は、ＥＰＳＥＣＵ４１のモータドライバから供給された駆動電流に応じたトルクをラックバー５に付与する。

操舵トルクセンサ１０は、ステアリングホイール２から入力された操舵トルクを検出するセンサである、操舵トルクセンサ１０では、検出した操舵トルクを操舵トルク信号としてＥＣＵ３０に送信する。車速センサ１１は、車両の速度を検出するセンサである。車速センサ１１では、検出した車速を車速信号としてＥＣＵ３０に送信する。なお、本実施の形態では、操舵トルクセンサ１０が特許請求の範囲に記載する操舵入力検出手段に相当する。

ＣＣＤカメラ２０は、レーンキープ装置１を搭載する車両の前方に取り付けられる（例えば、ルームミラーに内蔵）。この際、ＣＣＤカメラ２０は、その光軸方向が車両の進行方向と一致するように取り付けられる。ＣＣＤカメラ２０では、車両の前方の道路を撮像し、その撮像したカラー画像（例えば、ＲＧＢ[Red Green Blue]による画像）を取得する。ＣＣＤカメラ２０では、その撮像画像のデータを撮像信号として画像処理部２１に送信する。ＣＣＤカメラ２０は、左右方向に撮像範囲が広く、走行している車線を示す左右両側（一対）の白線を十分に撮像可能である。なお、ＣＣＤカメラ２０はカラーであるが、道路上の白線を認識できる画像を取得できればよいので、白黒のカメラでもよい。

画像処理部２１では、ＣＣＤカメラ２０から撮像信号を取り入れ、撮像信号の撮像画像データから車両が走行している車線を示す一対の白線（道路区画線）を認識する。撮像画像では、路面とその上に描かれた白線との輝度差が大きいことから、走行レーンを区画する白線はエッジ検出などによって比較的検出しやすく、車両前方の車線を検出するのに都合がいい。

そして、画像処理部２１では、認識した一対の白線から車線幅、一対の白線の中心を通る線（すなわち、車線の中心）を演算する。さらに、画像処理部２１では、車線の中心の半径（カーブ半径Ｒ）を演算し、カーブ半径Ｒから道路曲率γ（＝１／Ｒ）を演算する。また、画像処理部２１では、車線の中心線と車両の前後方向の中心軸とのなす角度（ヨー角θ）及び車線の中心線に対する車両重心位置の横方向のずれ量（オフセットＤ）を演算する。そして、画像処理部２１では、これら認識した一対の白線の情報や演算した各情報を画像信号としてＥＣＵ３０に送信する。

なお、カーブ半径Ｒ、道路曲率γ、ヨー角θ、オフセットＤは、プラス値／マイナス値で表され、その符号が方向を示す。カーブ半径Ｒ、道路曲率γは、プラス値が右方向、マイナス値が左方向を示す。したがって、カーブ路の曲がる方向はカーブ半径Ｒ、道路曲率γから判断でき、カーブ半径Ｒ、道路曲率γがプラス値の場合が右曲がりのカーブ路であり、マイナス値の場合が左曲がりのカーブ路である。ヨー角θは、プラス値が左方向であり、マイナス値が右方向である。オフセットＤ（オフセットＤの積分値）は、プラス値が車線の左側であり、マイナス値が車線の右側である。本実施の形態では、ＣＣＤカメラ２０及び画像処理部２１が特許請求の範囲に記載する走行路検出手段、偏差検出手段、カーブ方向検出手段、道路曲率検出手段に相当する。

ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ[Central ProcessingUnit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]などからなり、レーンキープ装置１を統括制御する。ＥＣＵ３０では、一定時間毎に、画像処理部２１からの画像信号を取り入れるとともに、各センサ１０，１１から検出信号を取り入れる。そして、ＥＣＵ３０では、ドライバによる操作によってレーンキープ装置１が起動されている場合、車両が車線の中央付近を走行するように、画像信号に示される各種情報（道路曲率γ、ヨー角θ、オフセットＤ）及び車速Ｖに基づいて出力トルク（目標横加速度）を設定し、出力トルクを示す出力トルク信号を電動パワーステアリング装置４０（ＥＰＳＥＣＵ４１）に送信する。

図２を参照して、ＥＣＵ３０における出力トルクを求めるための基本的な処理について説明する。

ＥＣＵ３０では、Ｆ／Ｆコントローラ３１において道路曲率γと車速Ｖとの乗算値にゲインＫ_γを乗算し、ヨーレートω_γを演算する。ヨーレートω_γは、車両をカーブに沿って走行させるために必要となる目標横加速度を発生させるヨーレートであり、直線路では０になる。また、ヨーレートω_γは、レーンキープのフィードフォワード出力となる。なお、フィードフォワード出力には、上限が設定されている。

ＥＣＵ３０では、オフセットＤと目標オフセットＤ_０（例えば、０）との偏差ΔＤ＝（Ｄ_０−Ｄ）を演算する。そして、ＥＣＵ３０では、積分器３２において偏差ΔＤを時間積分し、オフセットの積分値ＩＤを演算する。さらに、ＥＣＵ３０では、積分値ＩＤにゲインＫ_ＩＤを乗算するとともに偏差ΔＤにゲインＫ_Ｄを乗算し、その２つの乗算値を加算してヨーレートω_Ｄを演算する。ヨーレートω_Ｄは、オフセット（積分値）を収束させるために必要となる目標横加速度を発生させるヨーレートである。特に、積分値ＩＤに基づいて発生する目標横加速度は、路面カントの影響やフィードフォワード不足などを補償するための目標横加速度である。

ＥＣＵ３０では、ヨー角θと目標ヨー角θ_０（例えば、０）との偏差Δθ＝（θ_０−θ）を演算する。そして、ＥＣＵ３０では、偏差ΔθにゲインＫ_θを乗算し、ヨーレートω_θを演算する。ヨーレートω_θは、ヨー角を収束させるために必要となる目標横加速度を発生させるヨーレートである。ヨーレートω_Ｄとヨーレートω_θは、レーンキープのフィードバック出力となる。

ＥＣＵ３０では、求めた３つのヨーレートω_γ，ω_Ｄ，ω_θを合算し、目標ヨーレートωを演算する。そして、ＥＣＵ３０では、目標横加速度演算器３３において目標ヨーレートωに車速Ｖを乗算し、目標横加速度Ｇを演算する。目標横加速度Ｇは、プラス値／マイナス値で表され、その符号が方向を示す。目標横加速度Ｇは、プラス値が右方向への横加速度、マイナス値が左方向への横加速度を示す。この目標横加速度Ｇの変化によって、レーンキープによる操舵機構に付加する出力トルクの方向（レーンキープ操舵方向）が判定される。さらに、このレーンキープ操舵方向の判定には、フィードフォワード出力不足が考慮され、その判定方法について後で詳細に説明する。

ＥＣＵ３０では、出力トルク演算器３４において目標横加速度Ｇに応じた出力トルクＴを求める。出力トルク演算器３４には、図３に示す出力トルクマップが保持されており、出力トルクマップを参照し、出力トルクマップから目標横加速度Ｇに応じた出力トルクＴを求める。出力トルクマップとしては、切り増し時のマップＴＩと切り戻し時のマップＴＲとが設定されており、２つのマップＴＩ，ＴＲとの間にはヒステリシスが設けられている。このヒステリシスは、操舵機構における摩擦を補償するためのものであり、切り増し時に出力トルクを増加させ、切り戻し時に出力トルクを減少させる。また、出力トルクマップは、出力トルクＴ（目標横加速度Ｇ）がプラス側に増加する方向がレーンキープの操舵方向が右方向であり、出力トルクＴ（目標横加速度Ｇ）がマイナス側に増加する方向がレーンキープの操舵方向が左方向である。出力トルク演算器３４では、レーンキープ操舵方向と目標横加速度Ｇの符号によって切り増し時のマップＴＩかあるいは切り戻し時のマップＴＲかのいずれかのマップを選択する。そして、出力トルク演算器３４では、選択したマップから、目標横加速度Ｇの値に応じた出力トルクＴを抽出する。そして、ＥＣＵ３０では、出力トルクＴを示す出力トルク信号をＥＰＳＥＣＵ４１に送信する。

特に、ＥＣＵ３０では、カーブ走行中にフィードフォワード出力の不足によるレーンキープによる出力トルクの変動を抑えるために、フィードフォワード出力不足のときに切り増し時のマップＴＩから切り戻し時のマップＴＲへの切り替えを禁止する。そのために、ＥＣＵ３０では、一定時間毎に、出力トルク演算器３４での処理の前にカーブ内側ヨー角大判定処理、ドライバ操舵方向判定処理、フィードフォワード出力不足判定処理、レーンキープ操舵方向判定処理を行う。ここでは、ＥＣＵ３０におけるカーブ走行中の出力トルクの変動を抑制するための処理の概要について説明し、上記した各処理の詳細についてはレーンキープ装置１の動作説明のときに説明する。なお、本実施の形態では、ＥＣＵ３０におけるレーンキープ操舵方向判定処理が特許請求の範囲に記載する操舵制御方向検出手段に相当する。

ＥＣＵ３０では、カーブ内側ヨー角大フラグ、ドライバ右操舵フラグ、ドライバ左操舵フラグ、フィードフォワード出力不足フラグ、レーンキープ操舵方向フラグの５つのフラグを用いる。ＥＣＵ３０では、一定時間毎に、各処理において各フラグを設定する。また、ＥＣＵ３０では、一定時間毎に、カーブ内側ヨー角大フラグ以外の４つのフラグについては各フラグの前回値も更新する。

カーブ内側ヨー角大フラグは、車両がカーブ旋回中にカーブの内側方向のヨー角が大きいか否かのフラグであり、カーブ内側方向のヨー角が大きい場合にはＯＮであり、カーブ内側方向のヨー角が大きくない場合にはＯＦＦである。

ドライバ右操舵フラグは、ドライバがステアリングホイール２を右方向に操舵中か否かのフラグであり、右方向に操舵中の場合にはＯＮであり、右方向に操舵していない場合にはＯＦＦである。ドライバ左操舵フラグは、ドライバがステアリングホイール２を左方向に操舵中か否かのフラグであり、左方向に操舵中の場合にはＯＮであり、左方向に操舵していない場合にはＯＦＦである。ちなみに、ドライバ右操舵フラグとドライバ左操舵フラグが共にＯＦＦの場合はドライバは直進操作中である。

フィードフォワード出力不足フラグは、レーンキープのフィードフォワード出力が不足しているか否かのフラグであり、フィードフォワード出力が不足している場合にはＯＮであり、フィードフォワード出力が不足していない場合にはＯＦＦである。但し、車両のヨー角がカーブの内側方向に大きい場合、車両のオフセットがカーブの内側に大きい場合、ドライバがカーブの外側方向に操舵している場合、カーブ旋回中でない場合（特に、カーブ出口を通過する場合）、フィードフォワード出力不足フラグはＯＦＦになる。

レーンキープ操舵方向フラグは、レーンキープの操舵方向を示すフラグであり、操舵方向が左方向の場合にはＬｅｆｔであり、操舵方向が右方向の場合にはＲｉｇｈｔである。

一定時間毎に、ＥＣＵ３０では、カーブ内側ヨー角大判定処理により道路曲率γとヨー角θに基づいてカーブ旋回中に車両がカーブ内側方向のヨー角が大きいか否かを判定し、カーブ内側ヨー角大フラグを設定する。また、ＥＣＵ３０では、ドライバ操舵方向判定処理によりドライバによって入力された操舵トルクに基づいてドライバが右方向に操舵しているか否か及び左方向に操舵しているか否かを判定し、ドライバ右操舵フラグ及びドライバ左操舵フラグを設定する。

そして、ＥＣＵ３０では、フィードフォワード出力不足判定処理によりカーブ半径Ｒ、オフセットＤ、カーブ内側ヨー角大フラグ、ドライバ右操舵フラグ、ドライバ左操舵フラグに基づいてフィードフォワード出力が不足しているか否かを判定し、フィードフォワード出力不足フラグを設定する。カーブ路では、車両が高車速やカーブ半径が小さいほど、フィードフォワード出力の上限の影響により、フィードフォワード出力が不足する場合がある。この場合、ドライバがカーブの外側方向に操舵していないのに、車両がカーブの外側に寄ってゆく。そこで、ドライバがカーブの外側方向に操舵していないときに車両のオフセットＤがカーブの外側にある程度大きくなった場合、フィードフォワード出力が不足していると推定する。

従来、フィードフォワード出力が不足している場合、レーンキープによるフィードバック出力によって、カーブの内側方向への切り増しが実施され（この際、切り増し時の出力トルクマップＴＩが使用される）、車両が車線中央付近まで戻される。車両が車線中央付近に到達すると、車両進行方向を車線に沿った方向に戻すために、レーンキープによる切り戻しを実施する。このレーンキープによる切り戻しを行う場合、切り増し時の出力トルクマップＴＩから切り戻し時の出力トルクマップＴＲに切り替えられ、２つのマップ間のヒステリシスによって出力トルクがジャンプし、出力トルクが大きく低下する。その結果、フィードフォワード出力不足の状態においては、車両が、車線中央に収束せず、再度、カーブの外側に寄ってゆく。フィードフォワード出力が不足する場合、このような現象が繰り返されるので、レーンキープによる出力トルクが大きく変動し（図９の出力トルクの時間変化ＯＴ’参照）、車両が車線の中央と外側との間でふらつく（図１０の車両走行軌跡ＭＬ’参照）。そこで、ＥＣＵ３０では、フィードフォワード出力が不足していると推定した場合にはフィードフォワード出力不足フラグをＯＮし、切り増し時の出力トルクマップＴＩから切り戻し時の出力トルクマップＴＲへの切り替えを禁止する。

但し、車両のヨー角θがカーブの内側方向に大きい場合、車両のオフセットＤがカーブの内側に大きい場合やドライバがカーブの外側方向に操舵している場合、車両がカーブを巻き込む可能性があり、切り戻しが必要となる。また、フィードフォワード出力不足によって車両のカーブ外側にオフセットが発生し、カーブ外側の積分値が増加し、この積分値に基づいてカーブの内側方向のトルクが付加される。そのため、カーブ出口から直線路や曲がる方向の異なるカーブに進入する場合、カーブの内側方向に付加されるレーンキープのトルクの作用により、カーブ巻き込みが発生する可能性があり、ステアリングの切り戻しが必要となる。そこで、このような場合、ＥＣＵ３０では、フィードフォワード出力不足フラグをＯＦＦし、切り増し時の出力トルクマップＴＩから切り戻し時の出力トルクマップＴＲへの切り替えを可能とする。

さらに、ＥＣＵ３０では、レーンキープ操舵方向判定処理により目標横加速度Ｇ及びレーンキープ操舵方向フラグとフィードフォワード出力不足フラグに基づいてレーンキープ操舵方向を判定し、レーンキープ操舵方向フラグを設定する。基本的には、目標横加速度Ｇがプラス側に所定量増加した場合にはレーンキープ操舵方向は右方向であり、目標横加速度Ｇがマイナス側に所定量増加した場合にはレーンキープ操舵方向は左方向である。但し、フィードフォワード出力が不足している場合、目標横加速度Ｇの変化に応じてレーンキープ操舵方向がカーブの曲がる方向と逆方向に変化しようとしても（切り増し方向から切り戻し方向に変化しようとしても）、強制的にレーンキープ操舵方向をカーブの曲がる方向にする（切り増す方向にする）。これによって、レーンキープ装置１では、カーブ走行中にフィードフォワード出力が不足している場合、切り増し時の出力トルクマップＴＩに固定し、出力トルクの変動を抑制する。

レーンキープ操舵方向フラグを設定すると、ＥＣＵ３０の出力トルク演算器３４では、レーンキープ操舵方向フラグに基づいて出力トルクマップを選択し、選択した出力トルクマップを参照して出力トルクＴを求める。

図１〜図３を参照して、レーンキープ装置１における動作について説明する。特に、ＥＣＵ３０におけるカーブ内側ヨー角大判定処理について図４のフローチャートに沿って説明し、ドライバ操舵方向判定処理について図５及び図６のフローチャートに沿って説明し、フィードフォワード出力不足判定処理については図７のフローチャートに沿って説明し、レーンキープ操舵方向判定処理については図８のフローチャートに沿って説明する。図４は、図１のレーンキープ装置のＥＣＵにおけるカーブ内側ヨー角大判定処理の流れを示すフローチャートである。図５は、図１のレーンキープ装置のＥＣＵにおけるドライバ操舵方向判定処理の右操舵判定部分の流れを示すフローチャートである。図６は、図１のレーンキープ装置のＥＣＵにおけるドライバ操舵方向判定処理の左操舵判定部分の流れを示すフローチャートである。図７は、図１のレーンキープ装置のＥＣＵにおけるフィードフォワード出力不足判定処理の流れを示すフローチャートである。図８は、図１のレーンキープ装置のＥＣＵにおけるレーンキープ操舵方向判定処理の流れを示すフローチャートである。

操舵トルクセンサ１０では、ステアリングホイール２から入力される操舵トルクを検出し、その操舵トルクを示す操舵トルク信号をＥＣＵ３０に送信する。車速センサ１１では、車速を検出し、その車速を示す車速信号をＥＣＵ３０に送信する。

ＣＣＤカメラ２０では、車両の前方を撮像し、その撮像画像のデータを撮像信号として画像処理部２１に送信する。画像処理部２１では、撮像画像から車線を区画する一対の白線を認識する。そして、画像処理部２１では、一対の白線から車線幅、車線の中心線、車線中心のカーブ半径Ｒと道路曲率γ、ヨー角θ及び車両のオフセットＤを演算する。さらに、画像処理部２１では、これら一対の白線の情報や演算した各情報を画像信号としてＥＣＵ３０に送信する。

ＥＣＵ３０では、一定時間毎に、操舵トルク信号、車速信号及び画像信号を受信する。そして、ＥＣＵ３０では、操舵トルク、車速及び画像信号からカーブ半径Ｒ、道路曲率γ、ヨー角θ、オフセットＤを取得し、これらの各入力データをそれぞれフィルタ処理する。

ＥＣＵ３０のＦ／Ｆコントローラ３１では、一定時間毎に、道路曲率γと車速Ｖの乗算値にゲインＫ_γを乗算してヨーレートω_γを演算する。

また、ＥＣＵ３０では、ヨー角θと目標ヨー角θ_０との偏差Δθ＝（θ_０−θ）を演算し、その偏差ΔθにゲインＫ_θを乗算してヨーレートω_θを演算する。

また、ＥＣＵ３０では、オフセットＤと目標オフセットＤ_０との偏差ΔＤ＝（Ｄ_０−Ｄ）を演算する。そして、ＥＣＵ３０の積分器３２では、偏差ΔＤを時間積分し、オフセットの積分値ＩＤを演算する。さらに、ＥＣＵ３０では、積分値ＩＤにゲインＫ_ＩＤを乗算するとともに偏差ΔＤにゲインＫ_Ｄを乗算し、その２つの乗算値を加算してヨーレートω_Ｄを演算する。

ＥＣＵ３０では、求めた３つのヨーレートω_γ，ω_Ｄ，ω_θを合算し、目標ヨーレートωを演算する。そして、ＥＣＵ３０の目標横加速度演算器３３では、目標ヨーレートωに車速Ｖを乗算し、目標横加速度Ｇを演算する。

次に、ＥＣＵ３０では、一定時間毎に、カーブ半径Ｒに基づいてカーブ旋回中かつ道路曲率γ＞０かつヨー角θ＜−αか否か（つまり、右に曲がるカーブ旋回中にヨー角θが右方向（カーブの内側方向）に大きいか否か）を判定する（図４のＳ１０）。Ｓ１０の判定条件を満たさない場合、ＥＣＵ３０では、カーブ半径Ｒに基づいてカーブ旋回中かつ道路曲率γ＜０かつヨー角θ＞αか否か（つまり、左に曲がるカーブ旋回中にヨー角θが左方向（カーブの内側方向）に大きいか否か）を判定する（図４のＳ１１）。α（プラス値）は、車両のヨー角がカーブの内側方向に大きいか否かを判定するための閾値である。ヨー角θは、プラス値が左方向であり、マイナス値が右方向である。したがって、ヨー角がαより大きい場合には左方向に大きなヨー角が発生し、−αより小さい場合には右方向に大きなヨー角が発生していることを示す。

Ｓ１０の判定条件を満たす場合又はＳ１１の判定条件を満たす場合、ＥＣＵ３０では、カーブ内側ヨー角大判定成立タイマをインクリメントする（図４のＳ１２）。一方、Ｓ１１の判定条件を満たさない場合、ＥＣＵ３０では、カーブ内側ヨー角大判定成立タイマをリセットする（図４のＳ１３）。カーブ内側ヨー角大判定成立タイマは、ヨー角θ（絶対値）がカーブの内側方向にαより大きい状態がある程度継続したときにカーブの内側方向のヨー角が大きいと判定するためのタイマである。ヨー角θは、撮像画像から認識された車線から求められるので、カメラノイズの影響を受けている場合がある。そこで、ヨー角θ（絶対値）がカーブの内側方向にαより大きいと所定回数継続して判定された場合だけ、カーブの内側方向のヨー角が大きいと判定する。

そして、ＥＣＵ３０では、カーブ内側ヨー角大判定成立タイマがＴ０より大きいか否かを判定する（図４のＳ１４）。Ｓ１４にてカーブ内側ヨー角大判定成立タイマがＴ０より大きいと判定した場合、ヨー角θ（絶対値）がカーブの内側方向にαより大きい状態が所定時間継続したので、ＥＣＵ３０では、カーブ内側ヨー角大フラグにＯＮ（カーブ内側方向のヨー角が大きい）を設定する（図４のＳ１５）。一方、Ｓ１４にてカーブ内側ヨー角大判定成立タイマがＴ０以下と判定した場合、ヨー角θ（絶対値）がカーブの内側方向にαより大きい状態が所定時間継続していないので、ＥＣＵ３０では、カーブ内側ヨー角大フラグにＯＦＦ（カーブ内側方向のヨー角が大きくない）を設定する（図４のＳ１６）。Ｔ０は、ヨー角θ（絶対値）がカーブの内側方向にαより大きい状態が所定時間継続していることを判定するための閾値である。

次に、ＥＣＵ３０では、一定時間毎に、ドライバ右操舵フラグ（前回値）＝ＯＦＦか否か判定する（図５のＳ２０）。Ｓ２０にてドライバ右操舵フラグ（前回値）＝ＯＦＦと判定した場合、ＥＣＵ３０では、ドライバの操舵トルクがＭＴ１より大きいか否かを判定する（図５のＳ２１）。ＭＴ１（プラス値）は、ドライバによる操舵トルクによって操舵方向が右方向かあるいは左方向かを判定するための閾値である。操舵トルクは、プラス値が右方向であり、マイナス値が左方向である。したがって、操舵トルクがＭＴ１より大きい場合にはドライバの操舵方向を右方向と判定できるほどの右方向の操舵トルクが発生し、−ＭＴ１より小さい場合にはドライバの操舵方向を左方向と判定できるほどの左方向の操舵トルクが発生していることを示す。

Ｓ２１にて操舵トルクがＭＴ１より大きいと判定した場合、ＥＣＵ３０では、ドライバ右操舵判定成立タイマをインクリメントする（図５のＳ２２）。一方、Ｓ２１にて操舵トルクがＭＴ１以下と判定した場合、ＥＣＵ３０では、ドライバ右操舵判定成立タイマをリセットする（図５のＳ２３）。ドライバ右操舵判定成立タイマは、前回のドライバ右操舵フラグがＯＦＦの場合に操舵トルクがＭＴ１より大きい状態がある程度継続したときにドライバが右方向に操舵していると判定するためのタイマである。操舵トルクセンサ１０によって検出された操舵トルクにはノイズが含まれている場合があるので、操舵トルクがＭＴ１より大きいと所定回数継続して判定された場合だけ、ドライバが右方向に操舵中と判定する。

そして、ＥＣＵ３０では、ドライバ右操舵判定成立タイマがＴ１より大きいか否かを判定する（図５のＳ２４）。Ｓ２４にてドライバ右操舵判定成立タイマがＴ１より大きいと判定した場合、前回のドライバ右操舵フラグがＯＦＦの場合に操舵トルクがＭＴ１より大きい状態が所定時間継続したので、ＥＣＵ３０では、ドライバ右操舵フラグにＯＮ（ドライバが右方向に操舵中）を設定する（図５のＳ２６）。一方、Ｓ２４にてドライバ右操舵判定成立タイマがＴ１以下と判定した場合、前回のドライバ右操舵フラグがＯＦＦの場合に操舵トルクがＭＴ１より大きい状態が所定時間継続していないので、ＥＣＵ３０では、ドライバ右操舵フラグにＯＦＦ（ドライバが右方向に操舵していない）を設定する（図５のＳ２７）。Ｔ１は、操舵トルクがＭＴ１より大きい状態（操舵トルクが−ＭＴ１より小さい状態）が所定時間継続していることを判定するための閾値である。

一方、Ｓ２０にてドライバ右操舵フラグ（前回値）＝ＯＮと判定した場合、ＥＣＵ３０では、ドライバによる操舵トルクがＭＴ２より小さいか否かを判定する（図５のＳ２５）。ＭＴ２（プラス値）は、ドライバによる操舵トルクによって操舵方向が右方向でないあるいは左方向でないことを判定するための閾値であり、ＭＴ１より小さい値である。操舵トルクは、プラス値が右方向であり、マイナス値が左方向である。したがって、操舵トルクがＭＴ２より小さい場合にはドライバの操舵方向が右方向と判定できるほどの右方向の操舵トルクが発生していない、−ＭＴ２より大きい場合にはドライバの操舵方向を左方向と判定できるほどの左方向の操舵トルクが発生していないことを示す。Ｓ２５にてドライバの操舵トルクがＭＴ２より小さいと判定した場合、前回のドライバ右操舵フラグがＯＮの場合に操舵トルクがＭＴ２より小さくなったので、ＥＣＵ３０では、ドライバ右操舵フラグにＯＦＦ（ドライバが右方向に操舵していない）を設定する（図５のＳ２７）。一方、Ｓ２５にてドライバの操舵トルクがＭＴ２以上と判定した場合、前回のドライバ右操舵フラグがＯＮの場合に未だ操舵トルクがＭＴ２以上なので、ＥＣＵ３０では、ドライバ右操舵フラグにＯＮ（ドライバが右方向に操舵中）を設定する（図５のＳ２６）。

そして、ＥＣＵ３０では、ドライバ右操舵フラグ（前回値）を今回設定したドライバ右操舵フラグの値で更新する（図５のＳ２８）。

続いて、ＥＣＵ３０では、ドライバ左操舵フラグ（前回値）＝ＯＦＦか否か判定する（図６のＳ２９）。Ｓ２９にてドライバ左操舵フラグ（前回値）＝ＯＦＦと判定した場合、ＥＣＵ３０では、ドライバの操舵トルクが−ＭＴ１より小さいか否かを判定する（図６のＳ３０）。

Ｓ３０にて操舵トルクが−ＭＴ１より小さいと判定した場合、ＥＣＵ３０では、ドライバ左操舵判定成立タイマをインクリメントする（図６のＳ３１）。一方、Ｓ３０にて操舵トルクが−ＭＴ１以上と判定した場合、ＥＣＵ３０では、ドライバ左操舵判定成立タイマをリセットする（図６のＳ３２）。ドライバ左操舵判定成立タイマは、前回のドライバ左操舵フラグがＯＦＦの場合に操舵トルクが−ＭＴ１より小さい状態がある程度継続したときにドライバが左方向に操舵していると判定するためのタイマである。上記したように操舵トルクにはノイズが含まれている場合があるので、操舵トルクが−ＭＴ１より小さいと所定回数継続して判定された場合だけ、ドライバが左方向に操舵中と判定する。

そして、ＥＣＵ３０では、ドライバ左操舵判定成立タイマがＴ１より大きいか否かを判定する（図６のＳ３３）。Ｓ３３にてドライバ左操舵判定成立タイマがＴ１より大きいと判定した場合、前回のドライバ左操舵フラグがＯＦＦの場合に操舵トルクが−ＭＴ１より小さい状態が所定時間継続したので、ＥＣＵ３０では、ドライバ左操舵フラグにＯＮ（ドライバが左方向に操舵中）を設定する（図６のＳ３５）。一方、Ｓ３３にてドライバ左操舵判定成立タイマがＴ１以下と判定した場合、前回のドライバ左操舵フラグがＯＦＦの場合に操舵トルクが−ＭＴ１より小さい状態が所定時間継続していないので、ＥＣＵ３０では、ドライバ左操舵フラグにＯＦＦ（ドライバが左方向に操舵していない）を設定する（図６のＳ３６）。

一方、Ｓ２９にてドライバ左操舵フラグ（前回値）＝ＯＮと判定した場合、ＥＣＵ３０では、ドライバによる操舵トルクが−ＭＴ２より大きいか否かを判定する（図６のＳ３４）。Ｓ３４にてドライバの操舵トルクが−ＭＴ２より大きいと判定した場合、前回のドライバ左操舵フラグがＯＮの場合に操舵トルクが−ＭＴ２より大きくなったので、ＥＣＵ３０では、ドライバ左操舵フラグにＯＦＦ（ドライバが左方向に操舵していない）を設定する（図６のＳ３６）。一方、Ｓ３４にてドライバの操舵トルクが−ＭＴ２以下と判定した場合、前回のドライバ左操舵フラグがＯＮの場合に未だ操舵トルクが−ＭＴ２以下なので、ＥＣＵ３０では、ドライバ左操舵フラグにＯＮ（ドライバが左方向に操舵中）を設定する（図６のＳ３５）。

そして、ＥＣＵ３０では、ドライバ左操舵フラグ（前回値）を今回設定したドライバ左操舵フラグの値で更新する（図６のＳ３７）。

次に、ＥＣＵ３０では、一定時間毎に、フィードフォワード出力不足フラグ（前回値）＝ＯＦＦか否かを判定する（図７のＳ４０）。

Ｓ４０にてフィードフォワード出力不足フラグ（前回値）＝ＯＦＦと判定した場合、ＥＣＵ３０では、カーブ半径Ｒに基づいて左カーブ旋回中かつカーブ内側ヨー角大フラグ＝ＯＦＦかつオフセットＤ＜−Ｌ１かつドライバ右操舵フラグ＝ＯＦＦか否か（つまり、左に曲がるカーブ旋回中に左方向（カーブの内側方向）のヨー角が大きくなくかつ車線の右側（カーブの外側）のオフセットが大きくかつドライバが右方向（カーブの外側方向）に操舵していないか否か）を判定する（図７のＳ４１）。Ｓ４１の判定条件を満たさない場合、ＥＣＵ３０では、カーブ半径Ｒに基づいて右カーブ旋回中かつカーブ内側ヨー角大フラグ＝ＯＦＦかつオフセットＤ＞Ｌ１かつドライバ左操舵フラグ＝ＯＦＦか否か（つまり、右に曲がるカーブ旋回中に右方向（カーブの内側方向）のヨー角が大きくなくかつ車線の左側（カーブの外側）のオフセットが大きくかつドライバが左方向（カーブの外側方向）に操舵していないか否か）を判定する（図７のＳ４２）。Ｌ１（プラス値）は、車両のオフセットがカーブの外側に大きいか否かを判定するための閾値である。オフセットＤは、プラス値が左側であり、マイナス値が右側である。したがって、オフセットがＬ１より大きい場合には左側に大きなオフセットが発生し、−Ｌ１より小さい場合には右側に大きなオフセットが発生していることを示す。

Ｓ４１の判定条件を満たす場合又はＳ４２の判定条件を満たす場合、カーブ旋回中にカーブの内側方向のヨー角が大きくなく、ドライバがカーブの外側方向に操舵していないのにカーブの外側のオフセットが大きいので、ＥＣＵ３０では、フィードフォワード出力不足フラグにＯＮ（レーンキープのフィードフォワード出力が不足している）を設定する（図７のＳ４８）。一方、Ｓ４２の判定条件を満たさない場合、ＥＣＵ３０では、フィードフォワード出力不足フラグにＯＦＦ（レーンキープのフィードフォワード出力が不足していない）を設定する（図７のＳ４９）。

一方、Ｓ４０にてフィードフォワード出力不足フラグ（前回値）＝ＯＮと判定した場合、ＥＣＵ３０では、カーブ内側ヨー角大フラグ＝ＯＮか又はカーブ半径Ｒに基づいてカーブ旋回中でないか否か（つまり、カーブの内側方向のヨー角が大きいか又はカーブ旋回中でなくなったか否か）を判定する（図７のＳ４３）。Ｓ４３の判定条件を満たす場合、カーブ内側方向のヨー角が大きいかあるいは車両がカーブ出口に到達したので、ＥＣＵ３０では、フィードフォワード出力不足フラグにＯＦＦを設定する（図７のＳ４９）。

Ｓ４３の判定条件を満たさない場合、ＥＣＵ３０では、カーブ半径Ｒに基づいて左カーブ旋回中かつオフセットＤ＞Ｌ２か否か（つまり、左に曲がるカーブ旋回中に車線の左側（カーブの内側）のオフセットが大きいか否か）を判定する（図７のＳ４４）。Ｓ４４の判定条件を満たす場合、カーブ内側のオフセットが大きいので、ＥＣＵ３０では、フィードフォワード出力不足フラグにＯＦＦを設定する（図７のＳ４９）。一方、Ｓ４４の判定条件を満たさない場合、ＥＣＵ３０では、、カーブ半径Ｒに基づいて右カーブ旋回中かつオフセットＤ＜−Ｌ２か否か（つまり、右に曲がるカーブ旋回中に車線の右側（カーブの内側）のオフセットが大きいか否か）を判定する（図７のＳ４５）。Ｓ４５の判定条件を満たす場合、カーブ内側のオフセットが大きいので、ＥＣＵ３０では、フィードフォワード出力不足フラグにＯＦＦを設定する（図７のＳ４９）。Ｌ２（プラス値）は、車両のオフセットがカーブの内側に大きいか否かを判定するための閾値である。オフセットＤは、プラス値が左側であり、マイナス値が右側である。したがって、オフセットがＬ２より大きい場合には左側に大きなオフセットが発生し、−Ｌ２より小さい場合には右側に大きなオフセットが発生していることを示す。

一方、Ｓ４５の判定条件を満たさない場合、ＥＣＵ３０では、カーブ半径Ｒに基づいて左カーブ旋回中かつドライバ右操舵フラグ＝ＯＮか否か（つまり、左に曲がるカーブ旋回中にドライバが右方向（カーブの外側方向）に操舵したか否か）を判定する（図７のＳ４６）。Ｓ４６の判定条件を満たす場合、ドライバがカーブの外側方向に操舵しているので、ＥＣＵ３０では、フィードフォワード出力不足フラグにＯＦＦを設定する（図７のＳ４９）。一方、Ｓ４６の判定条件を満たさない場合、ＥＣＵ３０では、カーブ半径Ｒに基づいて右カーブ旋回中かつドライバ左操舵フラグ＝ＯＮか否か（つまり、右に曲がるカーブ旋回中にドライバが左方向（カーブの外側方向）に操舵したか否か）を判定する（図７のＳ４７）。Ｓ４７の判定条件を満たす場合、ドライバがカーブの外側方向に操舵しているので、ＥＣＵ３０では、フィードフォワード出力不足フラグにＯＦＦを設定する（図７のＳ４９）。一方、Ｓ４７の判定条件を満たさない場合、ＥＣＵ３０では、フィードフォワード出力不足フラグにＯＮを設定する（図７のＳ４８）。

そして、ＥＣＵ３０では、フィードフォワード出力不足フラグ（前回値）を今回設定したフィードフォワード出力不足フラグの値で更新する（図７のＳ５０）。

次に、ＥＣＵ３０では、一定時間毎に、演算によって求めた目標横加速度Ｇにフィルタ処理を施す（図８のＳ６０）。そして、ＥＣＵ３０では、目標横加速度Ｇが（目標横加速度リミット−ΔＧ）より小さいか否かを判定する（図８のＳ６１）。Ｓ６１にて目標横加速度Ｇが（目標横加速度リミット−ΔＧ）以上と判定した場合、ＥＣＵ３０では、目標横加速度Ｇが（目標横加速度リミット＋ΔＧ）より大きいか否かを判定する（図８のＳ６２）。目標横加速度リミットは、レーンキープの操舵方向を判定するために、目標横加速度Ｇの変化の方向を判定する際の基準となる目標横加速度である。目標横加速度リミットは、目標横加速度Ｇが目標横加速度リミットからΔＧより大きく変化する毎に、そのときの目標横加速度Ｇで更新される。ΔＧは、レーンキープの操舵方向を判定するために必要な目標横加速度Ｇの変化量の閾値である。

Ｓ６１にて目標横加速度Ｇが（目標横加速度リミット−ΔＧ）より小さいと判定した場合、目標横加速度ＧがΔＧより減少したので（マイナス側にΔＧより増加したので）、車両にレーンキープによる左方向の横加速度を作用させるために、ＥＣＵ３０では、レーンキープ操舵方向フラグにＬｅｆｔを設定する（図８のＳ６３）。また、Ｓ６２にて目標横加速度Ｇが（目標横加速度リミット＋ΔＧ）より大きいと判定した場合、目標横加速度ＧがΔＧより増加したので、車両にレーンキープによる右方向の横加速度を作用させるために、ＥＣＵ３０では、レーンキープ操舵方向フラグにＲｉｇｈｔを設定する（図８のＳ６４）。そして、ＥＣＵ３０では、目標横加速度リミットを今回の目標横加速度Ｇで更新する（図８のＳ６５）。

一方、Ｓ６２にて目標横加速度Ｇが（目標横加速度リミット＋ΔＧ）以下と判定した場合、目標横加速度Ｇの変化はΔＧ以下なので、レーンキープ操舵方向フラグを更新しない。

続いて、ＥＣＵ３０では、レーンキープ操舵方向フラグがレーンキープ操舵方向フラグ（前回値）と一致せずかつレーンキープ操舵方向フラグがカーブ半径Ｒに基づくカーブの曲がる方向と一致せずかつフィードフォワード出力不足フラグ＝ＯＮか否か（つまり、レーンキープの操舵方向が前回から反転し、その反転した操舵方向がカーブの曲がる方向と逆方向であり、フィードフォワード出力が不足しているか否か）を判定する（図８のＳ６６）。Ｓ６６の判定条件を満たす場合、フィードフォワード出力が不足している状態においてレーンキープの操舵方向が切り増し方向から切り戻し方向に変化しようとしているので、ＥＣＵ３０では、レーンキープ操舵方向フラグをレーンキープ操舵方向フラグ（前回値）で再設定する（図８のＳ６７）。つまり、レーンキープの操舵方向をカーブの曲がる方向に変更し、切り増し方向に戻す。これによって、出力トルクマップが切り戻し時の出力トルクマップＴＲに切り替わらず、切り増し時の出力トルクマップＴＩに保持される。一方、Ｓ６６の判定条件を満たさない場合、ＥＣＵ３０では、レーンキープ操舵方向フラグの値を保持する。

そして、ＥＣＵ３０では、レーンキープ操舵方向フラグ（前回値）を今回設定したレーンキープ操舵方向フラグの値で更新する（図８のＳ６８）。

レーンキープ操舵方向フラグを設定すると、ＥＣＵ３０の出力トルク演算器３４では、レーンキープ操舵方向フラグと目標横加速度Ｇの符号によって切り増し時のマップＴＩかあるいは切り戻し時のマップＴＲかを選択し、選択したマップを参照して目標横加速度Ｇの値に応じた出力トルクＴを抽出する。そして、ＥＣＵ３０では、出力トルクＴを示す出力トルク信号をＥＰＳＥＣＵ４１に送信する。

ＥＰＳＥＣＵ４１では、出力トルク信号を受信し、その出力トルク信号に示される出力トルクに所定の係数を乗算する。そして、ＥＰＳＥＣＵ４１では、その乗算値（付加トルク）をアシストトルクに加算し、そのアシストトルク＋付加トルクに応じてモータ４２を駆動制御する。モータ４２では、ＥＰＳＥＣＵ４１による制御によって所定のトルクを発生し、そのトルクを操舵機構に付加する。すると、操舵機構には、ドライバによる操舵トルクに応じたアシストトルクが加わるとともに、車両を車両中心に沿って走行させるための補助的な付加トルクが加わる。

例えば、カーブ半径の小さいカーブ路を旋回中にフィードフォワード出力が不足した場合、車両が車線の外側に寄ってゆく。このとき、ＥＣＵ３０では、レーンキープ操舵方向フラグにカーブの内側方向を設定し、切り増し時の出力トルクマップＴＩを選択する。そして、ＥＣＵ３０では、切り増し時の出力トルクマップＴＩを参照して出力トルクを設定する。そのため、車両は、車線中央付近まで戻される。車両が車線中央付近に到達すると、ＥＣＵ３０では、車両進行方向を車線に沿った方向に戻すためにレーンキープ操舵方向フラグにカーブの外側方向を一旦設定するが、フィードフォワード出力が不足しているので、レーンキープ操舵方向フラグにカーブの内側方向を再設定する。そのため、ＥＣＵ３０では、切り増し時の出力トルクマップＴＩの選択を継続し、切り増し時の出力トルクマップＴＩを参照して出力トルクを設定する。これによって、切り戻し時の出力トルクマップＴＲに切り替えられずに、切り増し時の出力トルクマップＴＩに固定されるので、出力トルクが急激に低減せず、出力トルクの変動が抑制される。したがって、車線中央付近に戻ってもレーンキープの付加トルクが低減せず、車両が車線中央付近に沿った走行を続けることができる。

図９には、カーブ旋回中にフィードフォワード出力が不足した場合に、切り増し時の出力トルクマップＴＩに固定され、出力トルクの変動の抑制制御が行われたときの出力トルクの時間変化ＯＴの一例を示している。この出力トルクの時間変化ＯＴから判るように、出力トルクは、増加した後に、低減することなく、ある程度大きな値が維持される。また、図１０には、カーブ旋回中にフィードフォワード出力が不足した場合に、切り増し時の出力トルクマップＴＩに固定され、出力トルクの変動の抑制制御を行われたときの車両走行軌跡ＭＬの一例を示している。この車両走行軌跡ＭＬから判るように、車両は、カーブの外側から車線中央付近に戻された後に、カーブ外側に再度寄ってゆくことなく、車線中央付近を走行し続ける。

このレーンキープ装置１によれば、カーブ走行中にフィードフォワード出力が不足した場合には切り増し時の出力トルクマップＴＩに固定して出力トルクを求めることにより、出力トルクが急激に低減せず、出力トルクの変動を抑制することができる。その結果、ドライバにステアリングホイール２を介して伝わるフィーリングが向上するとともに、カーブ路における車両を車線中心に沿って走行させる精度を向上させることができる。

また、レーンキープ装置１では、カーブ方向とドライバによる操舵方向及び車両のオフセットＤとの関係から、フィードフォワード出力が不足しているか否かを高精度に推定することできる。

また、レーンキープ装置１では、車両のヨー角θがカーブ内側方向に大きい場合、車両のオフセットＤがカーブ内側に大きい場合、ドライバがカーブの外側方向に操舵している場合、カーブ出口に到達した場合、フィードフォワード出力が不足していても切り戻し時の出力トルクマップＴＲに切り替えて出力トルクを求めることにより、切り戻し方向の出力トルクを付加するので、車両のカーブ巻き込みが発生することはない。

以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。

例えば、本実施の形態ではレーンキープ装置に適用したが、他の装置にも適用可能であり、例えば、自動操舵装置に適用できる。

また、本実施の形態では電動パワーステアリング装置を利用して操舵トルクを付加する構成としたが、レーンキープ装置にラックやピニオンをアシストするアクチュエータを備える構成としてもよい。したがって、パワーステアリング装置を備えない車両にも適用可能である。また、電動パワーステアリング装置ではなく、油圧式のパワーステアリング装置にも適用可能であり、油圧を調整するアクチュエータを制御することによって操舵トルクを付加する構成としてもよい。

また、本実施の形態では操舵機構にトルクを付加することによってレーンキープ制御を行う構成としたが、操舵角などの操舵状態を変化させることができる他のパラメータによってレーンキープ制御を行う構成としてもよい。

また、本実施の形態では一対の白線を認識することにより車線を検出する構成としたが、白線以外の黄線などの他の線も認識することにより車線を検出する構成としてもよいしあるいは路肩や車線と歩道とを区画するブロックなどを認識することにより車線を検出するなど他の方法により車線を検出する構成としてもよい。また、本実施の形態では車線がある道路に適用したが、車線がない道路に対しても適用可能である。この場合には、その道路の路肩などを検出する必要がある。

また、本実施の形態ではカメラによる撮像画像に基づいて車線（走行路）を認識し、その認識した車線に基づいてカーブ半径（道路曲率）、車両のヨー角、車両のオフセットを演算する構成としたが、他の手法によって走行路やこれらのパラメータを求めてもよく、例えば、ナビゲーションシステムでの処理や地図情報に基づいて検出する場合、各種センサを用いて検出する場合、路車間通信などを利用して車外から情報を取得する場合がある。

また、本実施の形態では切り増し時の出力トルクマップと切り戻し時の出力トルクマップを用いて出力トルクを求める構成としたが、このようなマップを用いずに出力トルクを求める構成としてもよい。さらに、本実施の形態ではフィードフォワード出力が不足する場合に出力トルクの変動を抑制するために切り増し時の出力トルクマップに固定する構成としたが、出力トルクを求める方法に応じて出力トルクの変動を抑制するための処理を行う。

また、本実施の形態ではドライバの操舵方向、車両のオフセット、車両のヨー角に基づいてフィードフォワード出力不足を判断する構成としたが、他の方法によりフィードフォワード出力不足を判断してもよく、例えば、ドライバの操舵方向と車両のオフセット又は車両のヨー角に基づいて判断してもよい。

本実施の形態に係るレーンキープ装置の構成図である。 図１のレーンキープ装置の制御ブロック図である。 図１のレーンキープ装置における目標横加速度に対する出力トルクのマップである。 図１のレーンキープ装置のＥＣＵにおけるカーブ内側ヨー角大判定処理の流れを示すフローチャートである。 図１のレーンキープ装置のＥＣＵにおけるドライバ操舵方向判定処理の右操舵判定部分の流れを示すフローチャートである。 図１のレーンキープ装置のＥＣＵにおけるドライバ操舵方向判定処理の左操舵判定部分の流れを示すフローチャートである。 図１のレーンキープ装置のＥＣＵにおけるフィードフォワード出力不足判定処理の流れを示すフローチャートである。 図１のレーンキープ装置のＥＣＵにおけるレーンキープ操舵方向判定処理の流れを示すフローチャートである。 カーブ旋回中にフィードフォワード出力が不足した場合における出力トルクの変動の抑制制御を行ったときの出力トルクの時間変化と行わなかったときの出力トルクの時間変化の一例である。 カーブ旋回中にフィードフォワード出力が不足した場合における出力トルクの変動の抑制制御を行ったときの走行軌跡と行わなかったときの走行軌跡の一例である。

符号の説明

１…レーンキープ装置、２…ステアリングホイール、３…ステアリングシャフト、４…ステアリングギヤボックス、５…ラックバー、６…ナックルアーム、１０…操舵トルクセンサ、１１…車速センサ、２０…ＣＣＤカメラ、２１…画像処理部、３０…ＥＣＵ、３１…Ｆ／Ｆコントローラ、３２…積分器、３３…目標横加速度演算器、３４…出力トルク演算器、４０…電動パワーステアリング装置、４１…ＥＰＳＥＣＵ、４２…モータ

Claims (4)

1. 走行路検出手段により車両の走行路を検出し、車両が走行路の所定位置に沿って走行するように操舵機構を制御する操舵装置において、
   カーブ路の曲がる方向を検出するカーブ方向検出手段と、
   操舵機構に操舵出力を作用させる方向である操舵制御方向を検出する操舵制御方向検出手段と、
   走行路の曲がり度合いを検出する曲がり度合い検出手段と、
   前記曲がり度合い検出手段で検出した走行路の曲がり度合いに基づくフィードフォワード出力を設定するフィードフォワード出力設定手段と、
   前記フィードフォワード出力設定手段で設定したフィードフォワード出力に基づいて車両が走行路の所定位置に沿って走行するように操舵機構を制御するための操舵出力を設定する操舵出力設定手段と、
   を備え、
   前記操舵機構を制御するための操舵出力は、前記操舵制御方向検出手段で検出した操舵制御方向が前記カーブ方向検出手段で検出したカーブ路の曲がる方向の場合にはステアリングを切り増す方向の操舵出力であり、前記操舵制御方向検出で検出した操舵制御方向が前記カーブ方向検出手段で検出したカーブ路の曲がる方向とは逆方向の場合にはステアリングを切り戻す方向の操舵出力であり、
   前記フィードフォワード出力設定手段で設定したフィードフォワード出力が不足している場合に前記操舵制御方向検出手段で検出した操舵制御方向が前記カーブ方向検出手段で検出したカーブ路の曲がる方向と同方向から逆方向に変化したときには操舵機構を制御するための操舵出力の変化を抑制することを特徴とする操舵装置。
2. 走行路検出手段により車両の走行路を検出し、車両が走行路の所定位置に沿って走行するように操舵機構を制御する操舵装置において、
   走行路の曲がり度合いを検出する曲がり度合い検出手段と、
   車両の走行路に対する偏差を検出する偏差検出手段と、
   ドライバによる操舵入力を検出する操舵入力検出手段と、
   前記曲がり度合い検出手段で検出した走行路の曲がり度合いに基づくフィードフォワード出力を設定するフィードフォワード出力設定手段と、
   前記偏差検出手段で検出した走行路に対する偏差に基づくフィードバック出力を設定するフィードバック出力設定手段と、
   前記フィードフォワード出力設定手段で設定したフィードフォワード出力と前記フィードバック出力設定手段で設定したフィードバック出力に基づいて車両が走行路の所定位置に沿って走行するように操舵機構を制御するための操舵出力を設定する操舵出力設定手段と、
   を備え、
   前記操舵機構を制御するための操舵出力は、操舵機構に操舵出力を作用させる方向である操舵制御方向がカーブ路の曲がる方向の場合にはステアリングを切り増す方向の操舵出力であり、前記操舵制御方向がカーブ路の曲がる方向とは逆方向の場合にはステアリングを切り戻す方向の操舵出力であり、
   前記操舵入力検出手段で検出したドライバの操舵入力と前記偏差検出手段で検出した車両の走行路に対する偏差に基づいて前記フィードフォワード設定手段で設定したフィードフォワード出力が不足していると判断した場合に前記操舵機構を制御するための操舵出力が切り増す方向から切り戻す方向に変化しようとしているときには前記操舵機構を制御するための操舵出力の変化を抑制することを特徴とする操舵装置。
3. 車両の走行路に対する偏差は、車両の走行路の所定位置からのずれ量及び車両の走行路に対する角度の少なくとも１つであることを特徴とする請求項２に記載する操舵装置。
4. 操舵機構を制御するための操舵出力特性は、ヒステリシスを有する切り増し時の操舵出力と切り戻り時の操舵出力とで設定されており、
   切り増し時の操舵出力を選択することによって操舵機構を制御するための操舵出力の変化を抑制することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載する操舵装置。

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