JP4923565B2 - 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

道路には、排水やカーブの方向などを考慮し、道路の左右どちらかの方向に傾斜した路面カント（横断勾配）が設けられている。カーブ路の場合、通常、カーブ内側が低くなる路面カントが設けられている。そのため、車両には、路面カントによって傾斜の低い側に向かう力（横加速度）が作用する。したがって、カーブ路において路面カントの傾斜が大きいほど、車両に作用する横加速度が大きくなり、車両がカーブ内側方向に寄ってゆく。この場合、レーンキープ装置では、オフセットの積分項に基づいてカーブ外側方向（切り戻し方向）の出力トルクを作用させる。大きな傾斜の路面カントの影響により、出力トルクを急激にカーブ外側方向に変化させた場合、ドライバは、ステアリングホイールを介してカーブの逆方向の急なトルク変化を感じ、違和感を受ける。また、出力トルクを急激にカーブ外側方向に変化させると、タイヤ反力とタイロッドの軸力との釣り合いが急に崩れて急激なステアリング戻しが起こる場合があり、さらに、車両の遠心力とタイロッドの軸力との釣り合いが取れなくなる場合もあるので、車両の車線逸脱を招く可能性がある。

そこで、本発明は、カーブ旋回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を備え、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の場合と逆方向の場合とで操舵機構を制御するための出力特性を変更し、操舵機構を制御するための出力特性の変更は、操舵出力値の変化率を変更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走行路を検出する。そして、操舵装置では、車両がその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求め、その操舵出力により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、操舵制御方向とカーブ路の曲がる方向とが同方向の場合（操舵制御によってカーブ内側方向に切り増す場合）と逆方向の場合（操舵制御によってカーブ外側方向に切り戻す場合）とで操舵機構を制御するための出力特性を変更する。操舵機構を制御する場合、カーブ内側方向に操舵出力を作用させる場合とカーブ外側方向に操舵出力を作用させる場合とでは、ドライバがステアリングホイールを介してその操舵出力の変化を受ける感じ方が異なり、車両の操舵機構に対する作用も異なる。そこで、操舵装置では、カーブ路において操舵制御方向が切り増す方向と切り戻す方向とで出力特性を変更して操舵出力を求め、切り増す場合と切り戻す場合で異なる操舵制御を行う（特に、操舵出力の変化の大きさを異ならせる）。これによって、操舵装置では、カーブ路において適切な操舵制御を行うことができ、操舵フィーリングを向上させることができ、車線追従性も向上させることができる。

この操舵装置では、カーブ路において操舵制御方向として切り増す場合と切り戻す場合とで操舵出力値の変化率を変更することにより、操舵機構を制御するための出力特性を変更する。操舵出力値の変化率を制御することにより、高精度に操舵機構を制御するための出力特性を変更することができる。

本発明の上記操舵装置では、操舵制御方向がカーブ路の曲がる方向と逆方向の場合、操舵制御方向がカーブ路の曲がる方向と同方向の場合に比べて操舵出力値の変化率を小さくすると好適である。

この操舵装置では、カーブ路において操舵制御方向として切り戻す場合、切り増す場合と比べて操舵出力値の変化率を小さくすることにより、切り戻し方向の操舵出力値の変化を抑制する。これによって、上記と同様に、操舵フィーリングが向上し、車両の車線逸脱も招かない。

本発明の上記操舵装置では、車両の走行路に対する角度を検出する角度検出手段を備え、角度検出手段で検出した角度がカーブ路の曲がる方向に所定角度以上の場合、操舵制御方向がカーブ路の曲がる方向と逆方向の場合には操舵制御方向がカーブ路の曲がる方向と同方向の場合に比べて操舵出力値の変化率を小さくする操舵機構を制御するための出力特性の変更を禁止する構成としてもよい。

この操舵装置では、角度検出手段により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、車両の走行路に対する角度がカーブ路の曲がる方向に所定角度以上の場合に出力特性の変更を禁止する。つまり、車両がカーブ内側方向に向いているほどカーブ内側に巻き込む可能性が高くなるので、早急に切り戻す方向の操舵出力を操舵機構に作用させる必要がある。そこで、切り増す場合と切り戻す場合での出力特性の変更を禁止し、切り戻す場合の操舵出力の変化の抑制を解除する（切り戻す場合の操舵出力の大きな変化を可能とする）。これによって、車両がカーブ内側方向に大きく向いているときでも、切り戻し方向に大きな操舵出力を操舵機構に作用させることができ、カーブ内側への巻き込みを防止できる。

本発明の上記操舵装置では、車両位置がカーブ路の出口付近か否かを判断するカーブ出口付近判断手段を備え、カーブ出口付近判断手段で車両位置がカーブ路の出口付近と判断した場合、操舵制御方向がカーブ路の曲がる方向と逆方向の場合には操舵制御方向がカーブ路の曲がる方向と同方向の場合に比べて操舵出力値の変化率を小さくする操舵機構を制御するための出力特性の変更を禁止する構成としてもよい。

この操舵装置では、カーブ出口付近判断手段により車両がカーブ路の出口付近に到達したか否かを判断する。そして、操舵装置では、車両がカーブ路の出口付近に到達した場合に出力特性の変更を禁止する。つまり、カーブ路から直線路や逆方向のカーブ路に進入する場合、切り増す方向の操舵出力が必要なくなり、切り戻す方向の操舵出力を操舵機構に作用させる必要がある。特に、小さいカーブ半径ほど、フィードフォワード出力不足が大きくなり、切り増す方向への操舵出力が大きくなっており、カーブ出口付近でカーブ内側に巻き込みが発生する可能性がある。そこで、切り増す場合と切り戻す場合での出力特性の変更を禁止し、切り戻す場合の操舵出力の変化の抑制を解除する。これによって、カーブ出口付近において切り戻し方向に大きな操舵出力を操舵機構に作用させることができ、カーブ内側への巻き込みを防止できる。

本発明の上記操舵装置では、カーブ出口付近判断手段は、道路曲率に基づいて車両位置がカーブ路の出口付近か否かを判断する構成としてもよい。

この操舵装置では、カーブ出口判断手段により道路曲率（カーブ半径）に基づいてカーブ出口か否かを判断する。カーブ路の場合、カーブに進入すると道路曲率が大きくなり（カーブ半径が小さくなり）、最大の道路曲率（最小のカーブ半径）になった後に、カーブ出口に近づくほど道路曲率が小さくなる（カーブ半径が大きくなる）。したがって、道路曲率（カーブ半径）の変化によって、簡単かつ高精度にカーブ路の出口を推測することができる。

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ための操舵出力値としては、操舵トルク、ステアリングの操舵角度、転舵輪の角度、車両のヨー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。

本発明は、カーブ路において、切り増し場合と切り戻し場合とで出力特性を異ならせることにより、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、その目標横加速度から出力トルクを求める。レーンキープ装置１では、この出力トルクを求める際に、操舵フィーリングと車線追従性を考慮した出力トルクの最大変化率に基づいて求める。特に、レーンキープ装置１では、カーブ路において適切な出力トルクを付加するために、切り戻し場合には切り増し場合より最大変化率を小さくする。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。

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、角度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（Δｔ）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）が決まる。このレーンキープ操舵方向の判定については、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（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（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を抽出する。このマップから求められる出力トルクは、車両に目標横加速度Ｇを作用させるために必要な要求トルクＮＴとなる。さらに、出力トルク演算器３４では、最大変化率を考慮し、要求トルクＮＴに基づいて出力トルクＴを設定する。最大変化率は、実際に出力する出力トルクの変化に許容される変化率である（つまり、出力トルクの演算周期（Δｔ）における最大変化量である）。最大変化率は、操舵フィーリング（レーンキープによる出力トルクによってステアリングホイール２の滑らかな動き）とレーンキープによる車線追従性を両立できる値が設定される。最後に、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。なお、この出力トルク演算器３４における処理については、後で詳細に説明する。

特に、ＥＣＵ３０では、カーブ路における操舵フィーリングと車線追従性を両立させるために、切り戻し場合には切り増し場合より出力トルクの最大変化率を小さく設定する。そのために、ＥＣＵ３０では、一定時間（Δｔ）毎に、出力トルク演算器３４での処理でカーブ判定処理、カーブ方向判定処理、レーンキープ操舵方向判定処理、カーブ巻き込み判定処理、カーブ出口付近判定処理、レーンキープ出力トルク変化制限処理を行う。ここでは、ＥＣＵ３０における出力トルクの最大変化率に最適値を設定し、その最大変化率に基づいて出力トルクを求め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におけるカーブ方向判定処理が特許請求の範囲に記載するカーブ方向検出手段に相当し、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し、ＥＣＵ３０におけるカーブ出口付近判定処理が特許請求の範囲に記載するカーブ出口付近判断手段に相当する。

ＥＣＵ３０では、カーブ旋回フラグ、カーブ方向フラグ、レーンキープ操舵方向フラグ、カーブ巻込フラグ、カーブ出口付近フラグの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、カーブ旋回フラグ、カーブ出口付近フラグについては各フラグの前回値も更新する。

カーブ旋回フラグは、走行路がカーブか否かのフラグであり、カーブ旋回中の場合にはＯＮであり、カーブ旋回中でない場合（直線路走行中の場合）にはＯＦＦである。カーブ方向フラグは、カーブ路の曲がる方向を示すフラグであり、右方向に曲がるカーブ路の場合にはＲｉｇｈｔであり、左方向に曲がるカーブ路の場合にはＬｅｆｔであり、カーブ方向を特定できない場合にはＮＯである。

レーンキープ操舵方向フラグは、レーンキープによる付加トルクを作用させる方向（レーンキープ操舵方向）を示すフラグであり、レーンキープ操舵方向が左方向の場合にはＬｅｆｔであり、レーンキープ操舵方向が右方向の場合にはＲｉｇｈｔである。

カーブ巻込フラグは、カーブ旋回中に車両がカーブ内側へ巻き込む可能性があるか否かのフラグであり、巻き込む可能性がある場合にはＯＮであり、巻き込む可能性がない場合にはＯＦＦである。

カーブ出口付近フラグは、車両がカーブ旋回中にカーブ出口に到達していないが、カーブ出口に接近した位置（カーブ出口付近）に到達したか否かのフラグであり、カーブ出口付近に到達した場合にはＯＮであり、カーブ出口付近に到達していない場合にはＯＦＦである。

一定時間（Δｔ）毎に、ＥＣＵ３０では、カーブ判定処理により道路曲率に基づいてカーブ旋回中であるか否かを判定し、カーブ旋回フラグを設定する。また、ＥＣＵ３０では、カーブ方向判定処理により道路曲率γに基づいて右カーブかあるいは左カーブかを判定し、カーブ方向フラグを設定する。また、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。

ＥＣＵ３０では、カーブ巻き込み判定処理によりカーブ方向フラグと車両ヨー角θに基づいて車両がカーブ内側に巻き込む可能性があるか否かを判定し、カーブ巻込フラグを設定する。車両がカーブ内側方向を向いているほど、カーブ内側に巻き込む可能性がある。そのため、車両ヨー角θがカーブ内側方向に大きい場合、レーンキープによるカーブ外側方向の付加トルクの大きな変化を許容する必要がある。

ＥＣＵ３０では、カーブ出口付近判定処理により道路曲率の変化に基づいて車両がカーブ出口付近に到達したか否かを判定し、カーブ出口付近フラグを設定する。カーブ路の場合には道路曲率が０かあるいは０近傍から増加し、最大道路曲率となった後に、最大道路曲率から減少し、０かあるいは０近傍になるという道路曲率の変化を利用し、道路曲率の変化を観測することによってカーブ出口付近を判定する。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不足が発生する場合がある。この場合、車両の車線の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、この積分項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、車両がカーブ路の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と、その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、車両がカーブ内側に巻き込む可能性がある。そのため、カーブ出口付近では、レーンキープによるカーブ外側方向の付加トルクの大きな変化を許容する必要がある。

ＥＣＵ３０では、レーンキープ出力トルク変化制限処理により、カーブ旋回フラグによりカーブ旋回中かあるいは直線路走行中かを判定し、直線路走行中の場合には最大変化率として大きな値（Ｍ２）を設定する。ＥＣＵ３０では、レーンキープ出力トルク変化制限処理により、カーブ旋回中の場合にはカーブ方向フラグ、レーンキープ操舵方向フラグ及び要求トルクＮＴと前回の出力トルクＴとの大小関係から切り増しかあるいは切り戻しかを判定し、切り増しの場合には最大変化率として大きい値（Ｍ２）を設定する。ＥＣＵ３０では、レーンキープ出力トルク変化制限処理により、切り戻しの場合にはカーブ巻込フラグとカーブ出口付近フラグに基づいてカーブ内側に巻き込む可能性がなくかつカーブ出口付近に到達していないかを判定し、切り戻しの場合にカーブ内側に巻き込む可能性がなくかつカーブ出口付近に到達していないときには最大変化率として小さい値（Ｍ１）を設定し、切り戻しの場合にカーブ内側に巻き込む可能性があるかあるいはカーブ出口付近に到達しているときには最大変化率として大きい値（Ｍ２）を設定する。そして、ＥＣＵ３０では、レーンキープ出力トルク変化制限処理により、設定した最大変化率を演算周期（Δｔ）における出力トルクの変化の上限として、要求トルクＮＴに基づいて今回の出力トルクＴを求める。

カーブ旋回中にレーンキープによる付加トルクを切り増し方向に作用させる場合、その付加トルクの変化が大きくても、その付加トルクの方向がカーブ路の曲がる方向なので、ドライバはステアリングホイール２を介してその付加トルクの変化に違和感を受けない。特に、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不足が発生する場合にはレーンキープによるカーブ内側方向に大きな付加トルクが必要となる。したがって、切り増す場合、操舵フィーリングを考慮した上で、レーンキープによる付加トルクについては大きな変化を許容する。一方、カーブ旋回中にレーンキープによる付加トルクを切り戻し方向に作用させる場合、その付加トルクの変化が大きいと、その付加トルクの方向がカーブ路の曲がる方向と逆方向なので、ドライバはステアリングホイール２を介してその付加トルクの変化に違和感を受ける。また、カーブ外側方向に急激に大きな付加トルクが作用すると、車両の車線逸脱を招く可能性がある。したがって、切り戻す場合、レーンキープによる付加トルクについては変化を制限する。

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、カーブ方向判定処理については図５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６のフローチャートに沿って説明し、カーブ巻き込み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、カーブ出口付近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し、レーンキープ出力トルク変化制限処理については図９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におけるカーブ方向判定処理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。図７は、図１のレーンキープ装置のＥＣＵにおけるカーブ巻き込み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におけるカーブ出口付近判定処理の流れを示すフローチャートである。図９は、図１のレーンキープ装置のＥＣＵにおけるレーンキープ出力トルク変化制限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（Δｔ）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（Δｔ）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（Δｔ）毎に、カーブ旋回フラグ（前回値）を前回設定されたカーブ旋回フラグの値で更新する（図４のＳ１０）。そして、ＥＣＵ３０では、カーブ旋回フラグ（前回値）＝ＯＦＦかつ道路曲率γの絶対値がＣ１より大きいか否かを判定する（図４のＳ１１）。Ｃ１は、道路曲率によって走行路がカーブであるかを判定するための閾値である。Ｓ１１の判定条件を満たす場合、ＥＣＵ３０では、カーブ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、カーブ判定成立タイマをリセットする（図４のＳ１３）。カーブ判定成立タイマは、前回のカーブ判定フラグがＯＦＦの場合に道路曲率γの絶対値がＣ１より大きい状態がある程度継続したときにカーブ旋回中と判定するためのタイマである。道路曲率γ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、道路曲率γの絶対値がＣ１より大きいと所定回数継続して判定された場合だけ、車両がカーブ旋回中と判定する。

ＥＣＵ３０では、カーブ旋回フラグ（前回値）＝ＯＮかつ道路曲率γの絶対値がＣ２より小さいか否かを判定する（図４のＳ１４）。Ｃ２は、道路曲率によって走行路がカーブでないかを判定するための閾値であり（つまり、走行路が直線路であるかを判定するための閾値であり）、Ｃ１より小さい値である。Ｓ１４の判定条件を満たす場合、ＥＣＵ３０では、カーブ判定解除タイマをインクリメントする（図４のＳ１５）。一方、Ｓ１４の判定条件を満たさない場合、ＥＣＵ３０では、カーブ判定解除タイマをリセットする（図４のＳ１６）。カーブ判定解除タイマは、前回のカーブ判定フラグがＯＮの場合に道路曲率γの絶対値がＣ２より小さい状態がある程度継続したときにカーブ旋回中でないと判定するためのタイマである。上記したように道路曲率γはカメラノイズの影響を受けている場合があるので、道路曲率γの絶対値がＣ２より小さいと所定回数継続して判定された場合だけ、車両がカーブ旋回中でない（直進路走行中）と判定する。

ＥＣＵ３０では、カーブ旋回フラグ（前回値）＝ＯＦＦか否かを判定する（図４のＳ１７）。Ｓ１７にてカーブ旋回フラグ（前回値）＝ＯＦＦと判定した場合、ＥＣＵ３０では、カーブ判定成立タイマがＴ０より大きいか否かを判定する（図４のＳ１８）。Ｓ１８にてカーブ判定成立タイマがＴ０より大きいと判定した場合、前回のカーブ判定フラグがＯＦＦの場合に道路曲率γの絶対値がＣ１より大きい状態が所定時間継続したので、ＥＣＵ３０では、カーブ旋回フラグにＯＮ（カーブ旋回中）を設定する（図４のＳ２０）。一方、Ｓ１８にてカーブ判定成立タイマがＴ０以下と判定した場合、前回のカーブ判定フラグがＯＦＦの場合に道路曲率γの絶対値がＣ１より大きい状態が所定時間継続していないので、ＥＣＵ３０では、カーブ旋回フラグにＯＦＦ（カーブ旋回中でない）を設定する（図４のＳ２１）。

一方、Ｓ１７にてカーブ旋回フラグ（前回値）＝ＯＮと判定した場合、ＥＣＵ３０では、カーブ判定解除タイマがＴ１より大きいか否かを判定する（図４のＳ１９）。Ｓ１９にてカーブ判定解除タイマがＴ１より大きいと判定した場合、前回のカーブ判定フラグがＯＮの場合に道路曲率γの絶対値がＣ２より小さい状態が所定時間継続したので、ＥＣＵ３０では、カーブ旋回フラグにＯＦＦ（カーブ旋回中でない）を設定する（図４のＳ２１）。一方、Ｓ１９にてカーブ判定解除タイマがＴ１以下と判定した場合、前回のカーブ判定フラグがＯＮの場合に道路曲率γの絶対値がＣ２より小さい状態が所定時間継続していないので、ＥＣＵ３０では、カーブ旋回フラグにＯＮ（カーブ旋回中）を設定する（図４のＳ２０）。

次に、ＥＣＵ３０では、一定時間（Δｔ）毎に、カーブ旋回フラグ＝ＯＮかつ道路曲率γ＞０か否か（つまり、旋回中のカーブ路が右カーブか否か）を判定する（図５のＳ３０）。Ｓ３０の判定条件を満たす場合、ＥＣＵ３０では、右カーブ判定成立タイマをインクリメントする（図５のＳ３１）。一方、Ｓ３０の判定条件を満たさない場合、ＥＣＵ３０では、右カーブ判定成立タイマをリセットする（図５のＳ３２）。右カーブ判定成立タイマは、カーブ旋回中に道路曲率γがプラス値の状態がある程度継続したときに右カーブと判定するためのタイマである。上記したように道路曲率γはカメラノイズの影響を受けている場合があるので、道路曲率γがプラス値と所定回数継続して判定された場合だけ、カーブ方向が右方向と判定する。

また、ＥＣＵ３０では、カーブ旋回フラグ＝ＯＮかつ道路曲率γ＜０か否か（つまり、旋回中のカーブ路が左カーブか否か）を判定する（図５のＳ３３）。Ｓ３３の判定条件を満たす場合、ＥＣＵ３０では、左カーブ判定成立タイマをインクリメントする（図５のＳ３４）。一方、Ｓ３３の判定条件を満たさない場合、ＥＣＵ３０では、左カーブ判定成立タイマをリセットする（図５のＳ３５）。左カーブ判定成立タイマは、カーブ旋回中に道路曲率γがマイナス値の状態がある程度継続したときに左カーブと判定するためのタイマである。上記したように道路曲率γはカメラノイズの影響を受けている場合があるので、道路曲率γがマイナス値と所定回数継続して判定された場合だけ、カーブ路が左方向と判定する。

そして、ＥＣＵ３０では、右カーブ判定成立タイマがＴ２より大きいか否かを判定する（図５のＳ３６）。Ｓ３６にて右カーブ判定成立タイマがＴ２より大きいと判定した場合、カーブ旋回中に道路曲率γがプラス値の状態が所定時間継続したので、ＥＣＵ３０では、カーブ方向フラグにＲｉｇｈｔ（カーブ方向が右方向）を設定する（図５のＳ３７）。Ｓ３６にて右カーブ判定成立タイマがＴ２以下と判定した場合、ＥＣＵ３０では、左カーブ判定成立タイマがＴ２より大きいか否かを判定する（図５のＳ３８）。Ｓ３８にて左カーブ判定成立タイマがＴ２より大きいと判定した場合、カーブ旋回中に道路曲率γがマイナス値の状態が所定時間継続したので、ＥＣＵ３０では、カーブ方向フラグにＬｅｆｔ（カーブ方向が左方向）を設定する（図５のＳ３９）。Ｓ３８にて左カーブ判定成立タイマがＴ２以下と判定した場合、カーブ旋回中に道路曲率γがプラス値の状態又は道路曲率γがマイナス値の状態が所定時間継続していないので、ＥＣＵ３０では、カーブ方向フラグにＮＯ（カーブ方向を特定できない）を設定する（図５のＳ４０）。Ｔ２は、カーブ旋回中に道路曲率γがプラス値又はマイナス値の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（Δｔ）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６のＳ５０）。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６のＳ５１）。Ｓ５１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６のＳ５２）。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。

Ｓ５１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６のＳ５３）。また、Ｓ５２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６のＳ５４）。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６のＳ５５）。

レーンキープ操舵方向フラグを設定すると、ＥＣＵ３０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かを選択する。そして、ＥＣＵ３０では、選択したマップを参照し、目標横加速度Ｇの値に応じたレーンキープの要求トルクＮＴを抽出する。

次に、ＥＣＵ３０では、一定時間（Δｔ）毎に、カーブ方向フラグ＝Ｒｉｇｈｔ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７のＳ６０）。Ｓ６０の判定条件を満たさない場合、ＥＣＵ３０では、カーブ方向フラグ＝Ｌｅｆｔ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７のＳ６１）。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。

Ｓ６０の判定条件を満たす場合又はＳ６１の判定条件を満たす場合、ＥＣＵ３０では、カーブ巻込判定成立タイマをインクリメントする（図７のＳ６２）。一方、Ｓ６１の判定条件を満たさない場合、ＥＣＵ３０では、カーブ巻込判定成立タイマをリセットする（図７のＳ６３）。カーブ巻込判定成立タイマは、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内側に巻き込む可能性がある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、カーブ内側に巻き込む可能性があると判定する。

そして、ＥＣＵ３０では、カーブ巻込判定成立タイマがＴ３より大きいか否かを判定する（図７のＳ６４）。Ｓ６４にてカーブ巻込判定成立タイマがＴ３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、カーブ巻込フラグにＯＮ（カーブ内側に巻き込む可能性が有り）を設定する（図７のＳ６５）。一方、Ｓ６４にてカーブ巻込判定成立タイマがＴ３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、カーブ巻込フラグにＯＦＦ（カーブ内側に巻き込む可能性が無し）を設定する（図７のＳ６６）。Ｔ３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（Δｔ）毎に、カーブ旋回フラグ＝ＯＮか否かを判定する（図８のＳ７０）。Ｓ７０にてカーブ旋回フラグがＯＮと判定した場合（つまり、車両がカーブ旋回中の場合）、ＥＣＵ３０では、道路曲率γの絶対値がカーブ中最大曲率より大きいか否かを判定する（図８のＳ７１）。カーブ中最大曲率は、車両がカーブ旋回中における走行路の最大の道路曲率を示し、カーブ旋回中に道路曲率γの絶対値が前回までに設定されているカーブ中最大曲率より大きくなる毎に更新される。Ｓ７１にて道路曲率γの絶対値がカーブ中最大曲率より大きいと判定した場合、ＥＣＵ３０では、カーブ中最大曲率を道路曲率γの絶対値で更新する（図８のＳ７２）。一方、Ｓ７１にて道路曲率γの絶対値がカーブ中最大曲率以下と判定した場合、ＥＣＵ３０では、前回のカーブ中最大曲率を保持する。

ＥＣＵ３０では、カーブ出口付近フラグ（前回値）＝ＯＦＦか否かを判定する（図８のＳ７３）。Ｓ７３にてカーブ出口付近フラグ（前回値）＝ＯＦＦと判定した場合、ＥＣＵ３０では、カーブ出口付近判定解除タイマをリセットする（図８のＳ７４）。そして、ＥＣＵ３０では、道路曲率γの絶対値が（Ｋｒ×カーブ中最大曲率）より小さいか否かを判定する（図８のＳ７５）。Ｋｒは、カーブ旋回中に車両がカーブ出口付近に到達したか否かを判定するための係数であり、１より小さい値である。Ｋｒは、カーブ旋回フラグがＯＦＦになる前にカーブ出口付近フラグがＯＮするように設定される。したがって、（Ｋｒ×カーブ中最大曲率）はカーブ中最大曲率より小さい値であり、道路曲率γの絶対値がカーブ中最大曲率から（Ｋｒ×カーブ中最大曲率）まで小さくなったときには車両がカーブ出口付近に到達したことを示す。

Ｓ７５にて道路曲率γの絶対値が（Ｋｒ×カーブ中最大曲率）より小さいと判定した場合、ＥＣＵ３０では、カーブ出口付近判定成立タイマをインクリメントする(図８のＳ７６)。一方、Ｓ７５にて道路曲率の絶対値が（Ｋｒ×カーブ中最大曲率）以上と判定した場合、ＥＣＵ３０では、カーブ出口付近判定成立タイマをリセットする（図８のＳ７７）。カーブ出口付近判定成立タイマは、前回のカーブ出口付近フラグがＯＦＦの場合に道路曲率γの絶対値が（Ｋｒ×カーブ中最大曲率）より小さい状態がある程度継続したときに車両がカーブ出口付近に到達と判定するためのタイマである。上記したように道路曲率γはカメラノイズの影響を受けている場合があるので、道路曲率γの絶対値が（Ｋｒ×カーブ中最大曲率）より小さいと所定回数継続して判定された場合だけ、車両がカーブ出口付近と判定する。

そして、ＥＣＵ３０では、カーブ出口付近判定成立タイマがＴ４より大きいか否かを判定する（図８のＳ７８）。Ｓ７８にてカーブ出口付近判定成立タイマがＴ４より大きいと判定した場合、前回のカーブ出口付近フラグがＯＦＦの場合に道路曲率γの絶対値が（Ｋｒ×カーブ中最大曲率）より小さい状態が所定時間継続したので、ＥＣＵ３０では、カーブ出口付近フラグにＯＮ（車両がカーブ出口付近）を設定する（図８のＳ８４）。一方、Ｓ７８にてカーブ出口付近判定成立タイマがＴ４以下と判定した場合、前回のカーブ出口付近フラグがＯＦＦの場合に道路曲率γの絶対値が（Ｋｒ×カーブ中最大曲率）より小さい状態が所定時間継続していないので、ＥＣＵ３０では、カーブ出口付近フラグにＯＦＦ（車両がカーブ出口付近でない）を設定する（図８のＳ８５）。Ｔ４は、道路曲率γの絶対値が（Ｋｒ×カーブ中最大曲率）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、Ｓ７３にてカーブ出口付近フラグ＝ＯＮと判定した場合、ＥＣＵ３０では、カーブ出口付近判定成立タイマをリセットする（図８のＳ７９）。そして、ＥＣＵ３０では、道路曲率γの絶対値が（Ｋｒ×カーブ中最大曲率）より大きいか否かを判定する（図８のＳ８０）。

Ｓ８０にて道路曲率γの絶対値が（Ｋｒ×カーブ中最大曲率）より大きいと判定した場合、ＥＣＵ３０では、カーブ出口付近判定解除タイマをインクリメントする(図８のＳ８１)。一方、Ｓ８０にて道路曲率γの絶対値が（Ｋｒ×カーブ中最大曲率）以下と判定した場合、ＥＣＵ３０では、カーブ出口付近判定解除タイマをリセットする（図８のＳ８２）。カーブ出口付近判定解除タイマは、前回のカーブ出口付近フラグがＯＮの場合に道路曲率γの絶対値が（Ｋｒ×カーブ中最大曲率）より大きい状態がある程度継続したときに車両がカーブ出口付近に到達していないと判定するためのタイマである。上記したように道路曲率γはカメラノイズの影響を受けている場合があるので、道路曲率γの絶対値が（Ｋｒ×カーブ中最大曲率）より大きいと所定回数継続して判定された場合だけ、車両がカーブ出口付近でないと判定する。

そして、ＥＣＵ３０では、カーブ出口付近判定解除タイマがＴ５より大きいか否かを判定する（図８のＳ８３）。Ｓ８３にてカーブ出口付近判定解除タイマがＴ５より大きいと判定した場合、前回のカーブ出口付近フラグがＯＮの場合に道路曲率γの絶対値が（Ｋｒ×カーブ中最大曲率）より大きい状態が所定時間継続したので、ＥＣＵ３０では、カーブ出口付近フラグにＯＦＦ（車両がカーブ出口付近でない）を設定する（図８のＳ８５）。一方、Ｓ８３にてカーブ出口付近判定解除タイマがＴ５以下と判定した場合、前回のカーブ出口付近フラグがＯＮの場合に道路曲率γの絶対値が（Ｋｒ×カーブ中最大曲率）より大きい状態が所定時間継続していないので、ＥＣＵ３０では、カーブ出口付近フラグにＯＮ（車両がカーブ出口付近）を設定する（図８のＳ８４）。Ｔ５は、道路曲率γの絶対値が（Ｋｒ×カーブ中最大曲率）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。

一方、Ｓ７０にてカーブ旋回フラグがＯＦＦと判定した場合（つまり、車両が直線路走行中の場合）、ＥＣＵ３０では、カーブ中最大曲率を０にリセットし（図８のＳ８６）、カーブ出口付近判定解除タイマをリセットし（図８のＳ８７）、カーブ出口付近判定成立タイマをリセットし（図８のＳ８８）、カーブ出口付近フラグにＯＦＦを設定する（図８のＳ８９）。

そして、ＥＣＵ３０では、カーブ出口付近フラグ（前回値）を今回設定したカーブ出口付近フラグの値で更新する（図８のＳ９０）。

次に、ＥＣＵ３０では、一定時間（Δｔ）毎に、カーブ旋回フラグ＝ＯＮか否かを判定する（図９のＳ１００）。Ｓ１００にてカーブ旋回フラグがＯＮと判定した場合（つまり、車両がカーブ旋回中の場合）、ＥＣＵ３０では、カーブ方向フラグ＝Ｌｅｆｔかつレーンキープ操舵方向フラグ＝Ｒｉｇｈｔかつ今回の要求トルクＮＴ＞前回の出力トルクＴか否か（つまり、左カーブ旋回中にレーンキープのトルクを付加する方向が切り戻し方向（右方向）であり、目標横加速度Gに応じた要求トルクＮＴも切り戻し方向（右方向）に変化させようとしているか否か）を判定する（図９のＳ１０１）。Ｓ１０１の判定条件を満たさない場合、ＥＣＵ３０では、カーブ方向フラグ＝Ｒｉｇｈｔかつレーンキープ操舵方向フラグ＝Ｌｅｆｔかつ今回の要求トルクＮＴ＜前回の出力トルクＴか否か（つまり、右カーブ旋回中にレーンキープのトルクを付加する方向が切り戻し方向（左方向）であり、目標横加速度Gに応じた要求トルクＮＴも切り戻し方向（左方向）に変化させようとしているか否か）を判定する（図９のＳ１０２）。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、今回の要求トルクＮＴが前回の出力トルクＴより大きい場合には右方向にトルクを作用させようとしており、今回の要求トルクＮＴが前回の出力トルクＴより小さい場合には左方向にトルクを作用させようとしていることを示す。

Ｓ１０１の判定条件を満たす場合（左カーブ旋回中にレーンキープによる切り戻しを行う場合）又はＳ１０２の判定条件を満たす場合（右カーブ旋回中にレーンキープによる切り戻しを行う場合）、ＥＣＵ３０では、カーブ巻込フラグ＝ＯＦＦかつカーブ出口付近フラグ＝ＯＦＦか否か（つまり、車両がカーブ内側に巻き込む可能性がないかつカーブ出口付近に到達していないか否か）を判定する（図９のＳ１０３）。

Ｓ１０３の判定条件を満たす場合（つまり、カーブ旋回中にレーンキープによる切り戻しを行うときに、車両がカーブ内側に巻き込む可能性がなく、カーブ出口付近に到達していない場合）、出力トルクの最大変化率としてＭ１を設定する（図９のＳ１０４）。Ｍ１は、カーブ旋回中に切り戻す場合におけるドライバの操舵フィーリングや車線追従性を考慮して設定され、出力トルクの変化を抑制するための小さい最大変化率である。

Ｓ１００にてカーブ旋回フラグがＯＦＦと判定した場合（つまり、車両が直線路走行中の場合）、Ｓ１０２の判定条件を満たさない場合（つまり、カーブ旋回中にレーンキープによる切り戻しを行っていない場合）又はＳ１０３の判定条件を満たさない場合（つまり、カーブ旋回中にレーンキープによる切り戻しを行うときにカーブ内側に巻き込む可能性があるかあるいはカーブ出口付近に到達している場合）、出力トルクの最大変化率としてＭ２を設定する（図９のＳ１０５）。Ｍ２は、カーブ旋回中に切り増す場合や直線路走行中におけるドライバの操舵フィーリングや車線追従性を考慮して設定され、Ｍ１より大きく、出力トルクの比較的大きな変化を許容する大きい最大変化率である。

そして、ＥＣＵ３０では、（今回の要求トルクＮＴ−前回の出力トルクＴ）の絶対値が（最大変化率×演算周期（Δｔ））より大きいか否か（つまり、今回の目標横加速度Ｇに応じた要求トルクＮＴの前回出力トルクＴからの変化量が最大許容変化量を超えているか否か）を判定する（図９のＳ１０６）。Ｓ１０６にて（今回の要求トルクＮＴ−前回の出力トルクＴ）の絶対値が（最大変化率×演算周期（Δｔ））より大きいと判定した場合、ＥＣＵ３０では、今回の要求トルクＮＴが前回の出力トルクＴより大きいか否かを判定する（図９のＳ１０７）。

Ｓ１０７にて今回の要求トルクＮＴが前回の出力トルクＴより大きいと判定した場合（つまり、左カーブ旋回中にレーンキープのトルクを切り戻し方向（右方向）に付加する場合）、ＥＣＵ３０では、前回の出力トルクＴに（最大変化率×演算周期（Δｔ））を加算し、その加算値を今回の出力トルクＴとする（図９のＳ１０８）。Ｓ１０７にて今回の要求トルクＮＴが前回の出力トルクＴ以下と判定した場合（つまり、右カーブ旋回中にレーンキープのトルクを切り戻し方向（左方向）に付加する場合）、ＥＣＵ３０では、前回の出力トルクＴから（最大変化率×演算周期（Δｔ））を減算し、その減算値を今回の出力トルクＴとする（図９のＳ１０９）。これによって、カーブ旋回中に切り戻しを行う場合、レーンキープによって付加されるトルクの変化が制限される。

Ｓ１０６にて（今回の要求トルクＮＴ−前回の出力トルクＴ）の絶対値が（最大変化率×演算周期（Δｔ））以下と判定した場合（つまり、今回の目標横加速度Ｇに応じた要求トルクＮＴの前回出力トルクＴからの変化量が最大許容変化量を超えていない場合）、ＥＣＵ３０では、今回の出力トルクＴとして今回の要求トルクＮＴを設定する（図９のＳ１１０）。

そして、ＥＣＵ３０では、今回設定した出力トルクＴを示す出力トルク信号をＥＰＳＥＣＵ４１に送信する。さらに、ＥＣＵ３０では、前回の出力トルクＴを今回設定した出力トルクＴで更新する（図９のＳ１１１）。

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。

図１０には、左カーブ旋回中にレーンキープによる切り戻しを行う場合の出力トルクＴの時間変化ＯＴ、ＯＴ’を示している。時間変化ＯＴは、レーンキープ装置１による最大変化率による出力トルクの変化の制限を行った場合であり、出力トルクが徐々に変化している。そのため、レーンキープによる付加トルクがカーブの逆方向に作用しているが、ドライバはステアリングホイール２を介してそのトルクの変化に対して違和感を受けない。一方、時間変化ＯＴ’は、最大変化率による出力トルクの変化の制限を行っていない場合であり、出力トルクが急変している。そのため、ドライバはステアリングホイール２を介してそのトルクの急激な変化に対して違和感を受ける。

図１１には、左カーブ旋回中にレーンキープによる切り戻しを行う場合の車両の走行軌跡ＭＬ、ＭＬ’を示している。走行軌跡ＭＬは、レーンキープ装置１による最大変化率による出力トルクの変化の制限を行った場合であり、徐々に変化する出力トルクによって車線の中心線に沿った軌跡となっている。一方、走行軌跡ＭＬ’は、最大変化率による出力トルクの変化の制限を行っていない場合であり、急激な出力トルクによって車両の車線逸脱が発生している。

このレーンキープ装置１によれば、カーブ旋回中に切り戻しの場合には切り増しの場合に比べて出力トルクの最大変化率を小さい値とすることにより、切り戻しを行うときには出力トルクの変化を制限する。そのため、レーンキープ装置１では、切り戻しの場合に適切なトルクを付加することができ、操舵フィーリングを向上させるとともに、車線逸脱も発生せず、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。

さらに、レーンキープ装置１では、カーブ旋回中に切り戻しの場合でも車両がカーブ内側に巻き込む可能性がある場合やカーブ出口付近に到達した場合には出力トルクの最大変化率を大きい値とすることにより、出力トルクの変化の制限を解除する。そのため、レーンキープ装置１では、カーブ内側に巻き込む可能性がある場合には切り戻し方向に大きなトルクを付加することができ、車両のカーブ巻き込みが発生することはない。また、レーンキープ装置１では、カーブ出口付近に到達した場合には切り戻し方向に大きなトルクを付加することができ、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操舵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、操舵トルクに限定するものでなく、ステアリングの操舵角度、転舵輪の角度、車両のヨー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がある。

また、本実施の形態ではレーンキープの出力トルクの最大変化率を制御することによって切り増す場合と切り戻し場合との出力特性を変更する構成としたが、出力トルクの大きさ自体を制御することによって切り増す場合と切り戻し場合との出力特性を変更するようにしてもよい。

また、本実施の形態ではカーブ出口付近を道路曲率に基づいて判断する構成としたが、ナビゲーションシステムによる現在位置と地図情報に基づいて判定するなどの他の方法で判断してもよい。

また、本実施の形態では最大変化率を制御する際に切り戻す場合のカーブ内側巻き込む可能性とカーブ出口付近も条件としたが、この２つの条件のいずれか一方だけを条件としてもよいし、あるいは、この２つの条件が無くてもよい。

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におけるカーブ方向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。 図１のレーンキープ装置のＥＣＵにおけるカーブ巻き込み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におけるカーブ出口付近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出力トルク変化制限処理の流れを示すフローチャートである。 カーブ旋回中にレーンキープの出力トルクの変化制限を行ったときの出力トルクと変化制限を行わなかったときの出力トルクの一例である。 カーブ旋回中にレーンキープの出力トルクの変化制限を行ったときの走行軌跡と変化制限を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 (5)

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
   を備え、
   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の場合と逆方向の場合とで操舵機構を制御するための出力特性を変更し、
   操舵機構を制御するための出力特性の変更は、操舵出力値の変化率を変更することを特徴とする操舵装置。
2. 操舵制御方向がカーブ路の曲がる方向と逆方向の場合、操舵制御方向がカーブ路の曲がる方向と同方向の場合に比べて操舵出力値の変化率を小さくすることを特徴とする請求項１に記載する操舵装置。
3. 車両の走行路に対する角度を検出する角度検出手段を備え、
   前記角度検出手段で検出した角度がカーブ路の曲がる方向に所定角度以上の場合、操舵制御方向がカーブ路の曲がる方向と逆方向の場合には操舵制御方向がカーブ路の曲がる方向と同方向の場合に比べて操舵出力値の変化率を小さくする操舵機構を制御するための出力特性の変更を禁止することを特徴とする請求項２に記載する操舵装置。
4. 車両位置がカーブ路の出口付近か否かを判断するカーブ出口付近判断手段を備え、
   前記カーブ出口付近判断手段で車両位置がカーブ路の出口付近と判断した場合、操舵制御方向がカーブ路の曲がる方向と逆方向の場合には操舵制御方向がカーブ路の曲がる方向と同方向の場合に比べて操舵出力値の変化率を小さくする操舵機構を制御するための出力特性の変更を禁止することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載する操舵装置。
5. 前記カーブ出口付近判断手段は、道路曲率に基づいて車両位置がカーブ路の出口付近か否かを判断することを特徴とする請求項４に記載する操舵装置。

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