JP5173662B2 - 操舵支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両に設けられ、自車両前方の環境情報に応じて操舵機構に操舵力を付与する操舵支援装置に関し、特にドライバの保舵状態低下時に適切な制御を実行するものに関する。

操舵支援装置は、自車両前方の環境を認識し、自車両の走行車線形状等に基づいて、操舵機構に操舵力を付与するものである。
例えば、特許文献１には、電動パワーステアリング装置を用いて操舵機構に操舵トルクを付与する運転支援装置において、車線が検出可能である場合は車線に基づいて操舵制御を行い、車線が検出不可能である場合は先行車に基づいて操舵制御を行うものが記載されている。また、特許文献１には、先行車追従操舵制御を行う際に、車速領域に応じて目標ヨーレート又は目標ステアリング角に基づいた操舵制御を行うことが記載されている。

上述したような操舵支援装置は、あくまでもドライバをアシストするものとして位置づけられるものであり、ドライバが操舵支援装置に過度に依存することは好ましくない。このため、操舵支援装置においては、ドライバがステアリングホイールを保持していない手放し状態である場合には、制御をオフにすることが一般的である。

従来知られているドライバによる保舵状態を検出する技術として、例えば、特許文献２には、ステアバイワイヤシステムにおいて、ステアリングホイールに接続された反力モータの電流値がステアリングホイールのイナーシャ及びフリクションと釣り合う所定電流値が所定時間だけ継続した場合に、手放しを判定することが記載されている。
また、特許文献３には、操舵角の微分値と操舵入力トルクとの積である仕事量に基づいて、ドライバによるハンドルの操舵状態を検出することが記載されている。
特開２００６−２９８００８号公報 特開２００７−１５５２９号公報 特開２００４−１７５１２２号公報

目標ステア角に基づいて操舵力を制御する制御手法として、（１）実ステア角と目標操舵角との偏差がゼロとなるように実ステア角をフィードバックする、いわゆる舵角制御、（２）実ステア角はフィードバックせず、目標ステア角と車両状態量に基づいて操舵トルクを設定する、いわゆるトルク制御が挙げられる。
舵角制御は、比較的フィードバックループが小さいことから制御の安定性に優れ、車両も目標走行位置に沿って走らせる支援強度が高い。しかし、舵角制御ではドライバが目標走行位置からずれるような操舵入力を行った場合に、ドライバの操舵操作を外乱とみなしてしまい、ドライバの操舵操作と制御に基づく操舵トルクとの干渉が発生しやすく、ドライバに違和感を与えやすい。
これに対し、トルク制御においては、ドライバの操舵操作と制御との干渉が比較的生じにくく、ドライバに違和感を与えにくい。このため、操舵支援装置においては、トルク制御を採用する場合が多い。

しかし、トルク制御は制御の安定性が舵角制御に対して低い。特に、一般的なトルク制御では、ドライバの保舵状態が正常であることを仮定して制御安定性を確保していることから、手放し状態では安定性を確保することが困難となる。
このため、トルク制御を用いた操舵支援制御では、ドライバがステアリングホイールを手放してから所定の手放し判定が成立し、制御をオフにするまでの間に、車両が不安定な状態になることが懸念される。
本発明の課題は、ドライバの保舵状態低下時における車両の安定性を確保した操舵支援装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１の発明は、走行車線内の目標走行位置を自車両が走行するよう操舵機構へ操舵力を付与する操舵支援装置において、自車両前方の環境を認識する環境認識手段と、前記環境認識手段を用いて自車両の走行車線内に前記目標走行位置を設定する目標走行位置設定手段と、前記走行車線に対する自車両の横位置を認識する自車横位置認識手段と、前記操舵機構の実ステア角を検出する実ステア角検出手段と、自車両の横位置が前記目標走行位置に近づくように前記操舵機構の目標ステア角を算出する目標ステア角算出手段と、前記目標ステア角を実現する第１の操舵力を、前記目標ステア角と前記実ステア角との偏差に基づいたステア角のフィードバック制御により設定する第１の操舵力設定手段と、前記目標ステア角を実現する第２の操舵力を、前記目標ステア角と車両状態量に基づいた操舵力のフィードフォワード制御により設定する第２の操舵力設定手段と、ドライバによる操舵入力部の保舵状態低下を判定する保舵状態検出手段と、前記第１の操舵力及び前記第２の操舵力の少なくとも一方を含む目標操舵力を設定するとともに、前記保舵状態低下を判定した際に、前記第１の操舵力の比率を前記第２の操舵力に対して増加させる目標操舵力設定手段と、前記目標操舵力に基づいて前記操舵機構に操舵力を付与する操舵力制御手段とを備えることを特徴とする操舵支援装置である。

請求項２の発明は、前記第２の操舵力設定手段は、前記目標ステア角と前記車両状態量に応じて求められる推定セルフアライニングトルクを前記第２の操舵力として設定することを特徴とする請求項１に記載の操舵支援装置である。
請求項３の発明は、前記保舵状態検出手段は、ドライバから操舵入力部への入力トルクを検出するトルクセンサを備え、所定期間における前記入力トルクの最大値が所定の閾値より小さい場合に保舵状態の低下を判定するとともに、前記目標操舵力設定手段による前記第１の操舵力の比率の増加に応じて、前記閾値を小さい値に変更することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の操舵支援装置である。
請求項４の発明は、前記目標操舵力設定手段が前記第１の操舵力の比率を増加させた状態において前記保舵状態低下が判定された場合に、自車両の横位置が前記目標走行位置とほぼ一致した後に前記操舵力の付与を中止することを特徴とする請求項３に記載の操舵支援装置である。
請求項５の発明は、前記目標操舵力設定手段が前記第１の操舵力の比率を増加させた状態において前記保舵状態低下が判定された場合に、自車両の対車線ヨー角がほぼゼロとなった後に操舵力の付与を中止することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の操舵支援装置である。

本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）ドライバの手放し等の保舵状態低下を検出した際に、車両を目標走行位置に沿って走らせる支援レベルが比較的高い第１の操舵力の比率を、支援レベルが比較的低い第２の操舵力に対して増加させることによって、保舵状態低下時における支援レベルを高め、車両の安定性を確保できる。
また、保舵状態低下時以外は、ドライバの操舵操作と比較的干渉しにくい第２の操舵力の比率を高めることによって、ドライバの操舵操作との干渉を防止し、ドライバに違和感を与えることを防止できる。
（２）目標ステア角と車両状態量に応じて求められる推定セルフアライニングトルクを第２の操舵力として設定することによって、実ステア角をフィードバックしない場合であっても目標操舵力を適切に設定することができ、また、操舵力の付与時にドライバに違和感を与えることを防止できる。
（３）所定期間における入力トルクの最大値が所定の閾値より小さい場合に保舵状態の低下を判定するとともに、目標操舵力設定手段による第１の操舵力の比率の増加に応じて、閾値を小さい値に変更することによって、第１の操舵力の比率を増加した後、運転者の操舵操作との干渉が生じやすく比較的小さい入力トルクであっても検出しやすい第１の操舵力を用いた制御の特性を活かして、短時間で正確に保舵状態の低下を判定することができる。
（４）目標操舵力設定手段が第１の操舵力の比率を増加させた状態において保舵状態低下が判定された場合に、自車両の横位置が目標走行位置とほぼ一致した後に操舵力の付与を中止することによって、車両を目標走行位置に沿って走らせる支援レベルが第２の操舵力に対して高い第１の操舵力を用いて車両横位置を目標走行位置に正確に合わせることができ、車両を安定した状態としてから操舵力の付与を中止して安全性を確保することができる。
（５）目標操舵力設定手段が第１の操舵力の比率を増加させた状態において保舵状態低下が判定された場合に、自車両の対車線ヨー角がほぼゼロとなった後に操舵力の付与を中止することによって、車両の対車線ヨー角を制御する支援レベルが第２の操舵力に対して高い第１の操舵力を用いて対車線ヨー角をほぼゼロとすることができ、車両を安定した状態としてから操舵力の付与を中止して安全性を確保することができる。

本発明は、ドライバの保舵状態低下時における車両の安定性を確保した操舵支援装置を提供する課題を、通常はトルク制御を用いて操舵力を付与するとともに、手放し判定の成立時には舵角制御を用いて操舵力を付与するよう切り換えることによって解決した。

以下、本発明を適用した操舵支援装置の実施例について説明する。
実施例の操舵支援装置は、例えば、前２輪を操舵する乗用車等の４輪自動車に備えられる。
図１は、実施例の操舵支援装置を含む車両のシステム構成を示す図である。この操舵支援装置は、操舵機構１０に操舵トルク（操舵力）を付与するものである。
操舵機構１０は、前輪ＦＷを支持するハウジングＨを所定の操向軸線（キングピン）回りに回転させて操舵を行うものである。

操舵機構１０は、ステアリングホイール１１、ステアリングシャフト１２、ステアリングギアボックス１３、タイロッド１４等を備えて構成されている。
ステアリングホイール１１は、ドライバが操舵操作を入力する環状の操作部材である。
ステアリングシャフト１２は、ステアリングホイール１１の回転をステアリングギアボックス１３に伝達する回転軸である。
ステアリングギアボックス１３は、ステアリングシャフト１２の回転運動を車幅方向の直進運動に変換するラックアンドピニオン機構を備えている。
タイロッド１４は、一方の端部をステアリングギアボックス１３のラックに連結され、他方の端部をハウジングＨのナックルアームに連結された軸状の部材である。タイロッド１４は、ハウジングＨのナックルアームを押し引きすることによってハウジングＨを回転させ、操舵を行う。

また、車両は、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）制御ユニット２０、操安制御ユニット３０、エンジン制御ユニット４０、トランスミッション制御ユニット５０、車両統合ユニット６０等を備えている。

ＥＰＳ制御ユニット２０は、ドライバの操舵操作に応じて操舵アシスト力を発生する電動パワーステアリング装置を統括的に制御するものである。ＥＰＳ制御ユニット２０には、電動アクチュエータ２１、舵角センサ２２、トルクセンサ２３等が接続されている。
電動アクチュエータ２１は、例えば、ステアリングシャフト１２の途中に設けられ、減速機構を介して操舵機構１０に対して操舵トルク（操舵力）を付与する電動モータである。
舵角センサ２２は、ステアリングシャフト１２の角度位置（ステイリングホイール１１の角度位置と実質的に等しい）を検出するエンコーダを備えている。
トルクセンサ２３は、電動アクチュエータ２１とステアリングホイール１１との間でステアリングシャフト１２に挿入され、ステアリングシャフト１２に作用するトルクを検出するものである。通常、トルクセンサ２３が検出するトルクは、ドライバがステアリングホイール１１に入力する操舵トルクと実質的に等しくなる。

操安制御ユニット３０は、各車輪のブレーキの制動力を個別に制御する車両操安性制御及びＡＢＳ制御を行うものである。車両操安性制御は、アンダーステア又はオーバーステアの発生時に、旋回内輪側と外輪側の制動力を異ならせて復元方向のヨーモーメントを発生させるものである。ＡＢＳ制御（アンチロックブレーキ制御）は、車輪のロック傾向を検出した際に、当該車輪の制動力を低減して回復させるものである。
操安制御ユニット３０には、ハイドロリックコントロールユニット（ＨＣＵ）３１、車速センサ３２、ヨーレートセンサ３３、横加速度（横Ｇ）センサ３４等が接続されている。

ＨＣＵ３１は、各車輪の液圧式サービスブレーキに付与されるブレーキフルード液圧を個別に制御する装置である。ＨＣＵ３１は、ブレーキフルードを加圧するモータポンプ、及び、各車輪のキャリパシリンダへ付与される圧力を調整するソレノイドバルブ等を備えている。
車速センサ３２は、各車輪のハブベアリングを保持するハウジングに設けられ、車輪速に応じた車速パルス信号を出力する。この車速パルス信号は、所定の処理を施すことによって、車両の走行速度を求めることができる。
ヨーレートセンサ３３及び横Ｇセンサ３４は、車体の鉛直軸回りの回転速度及び横方向の加速度をそれぞれ検出するＭＥＭＳセンサを備えている。

エンジン制御ユニット４０は、車両の走行用動力源であるエンジン及びその補器類を統括的に制御するものである。
トランスミッション制御ユニット５０は、エンジンの出力を変速して前後のディファレンシャルへ伝達するオートマティックトランスミッションを統括的に制御するものである。
車両統合ユニット６０は、上記各ユニットに関連する以外の車両の電装品を統括的に制御するものである。

また、実施例の操舵支援装置は、以下説明する操舵支援制御ユニット１００を備えている。
操舵支援制御ユニット１００は、上述したＥＰＳ制御ユニット２０、操安制御ユニット３０、エンジン制御ユニット４０、トランスミッション制御ユニット５０、車両統合ユニット６０と、例えばＣＡＮ通信システム等の車載ＬＡＮを介して接続され、各種情報や信号を取得可能となっている。

また、操舵支援制御ユニット１００は、環境認識手段１１０、目標走行位置設定手段１２０、自車進行路推定手段１３０、保舵状態検出手段１４０、目標操舵力設定手段１５０、操舵力制御手段１６０等を備えている。なお、これらの各手段は、それぞれ独立したハードウェアとして構成されてもよく、また、一部又は全部を共通したハードウェアとした構成としてもよい。

環境認識手段１１０は、自車両前方を撮像した画像情報に基づいて、自車両の走行車線の形状等を認識するものである。
図２は、実施例における自車両と車線との平面的配置の一例を示す図である。
環境認識手段１１０は、ステレオカメラ１１１、画像処理部１１２等が接続されている。
ステレオカメラ１１１は、例えば車両のフロントウインドウ上端部のルームミラー基部付近に設けられた一対のメインカメラ及びサブカメラを備えている。メインカメラ及びサブカメラは、それぞれＣＣＤカメラを有して構成されている。メインカメラ及びサブカメラは、車幅方向に離間して設置されている。メインカメラ及びサブカメラは、それぞれ基準画像及び比較画像を撮像し、これらに係る画像データを画像処理部１１２に出力する。
画像処理部１１２は、ステレオカメラ１１１が出力した基準画像及び比較画像の画像データをＡ／Ｄ変換した後、所定の画像処理を施して環境認識手段１１０に出力するものである。この画像処理には、例えば、各カメラの取付位置誤差の補正や、ノイズ除去、階調の適切化などが含まれる。デジタル化された画像は、例えば、垂直方向及び水平方向にマトリクス状に配列された複数の画素を有する。これらの各画素は、それぞれ被写体の明るさに応じた輝度値を有する。

環境認識手段１１０は、基準画像及び比較画像のデータに基づいて、基準画像上の任意の画素又は複数の画素からなるブロックである画素群の視差を検出する。この視差は、ある画素又は画素群の基準画像上の位置と比較画像上の位置とのずれ量である。この視差を用いると、三角測量の原理により、自車両から当該画素に対応する被写体までの距離を算出することができる。

また、環境認識手段１１０は、自車両前方の車線両端部に配置された白線の形状等を認識する。なお、本明細書、特許請求の範囲等において、白線とは、車線の幅方向における端部に引かれた連続線又は破線を示すものとし、実際の色彩が白色以外（例えば燈色など）の線も含むものとする。
環境認識手段１１０は、基準画像のデータから画素の輝度データに基づいて白線ＷＬ部分の画素群を検出する。自車両に対する白線ＷＬ部分の画素群の方位は、画像データ上の画素位置に基づいて検出される。具体的には、垂直方向における画素位置が路面上に相当する領域を水平方向に走査し、輝度値が急変する箇所を車線の輪郭として認識する。そして、当該白線部分の画素群の距離を算出することによって、白線の位置を検出する。
そして、環境認識手段１１０は、白線位置の検出を連続的に行なって車両の進行方向に複数の車線候補点を設定し、整合のとれない車線候補点を無視するとともに、車線候補点を設定できなかった領域は所定の補完処理を行うことによって、自車両前方の車線形状を認識する。

目標走行位置設定手段１２０は、環境認識手段１１０が設定した自車両の走行車線の幅方向における中央に目標走行位置Ｘｃを設定する。

自車進行路推定手段１３０は、環境認識手段１１０からの情報、舵角センサ２２、車速センサ３２、ヨーレートセンサ３３等によって検出される車両の走行状態、及び、既知の車両諸元等に基づいて、自車進行路を推定するものである。この自車進行路推定手段１３０は、本発明にいう自車横位置認識手段として機能する。
自車進行路の推定は、例えば、車両前方の注視距離Ｚにおける自車両ＯＶの横位置Ｘｅを算出することによって行う。
自車両ＯＶの重心位置を原点とし、車幅方向へ延びるＸ軸、及び、車体前方側へ延びるＺ軸を有する座標系を用いて以下説明する。
注視距離Ｚにおける自車両重心の推定横位置Ｘｅは、ハンドル角度αを用いて、以下の式１によって求められる。

また、自車進行路推定手段１３０は、上述したハンドル角度を用いた横位置の推定に代えて、以下の式２の通り、ヨーレートセンサ３３が検出したヨーレートを用いて横位置を推定することができる。

Ｘｅ＝Ｚ^２γ／２Ｖ ・・・（式２）
Ｚ：注視距離［ｍ］
γ：車両のヨーレート［ｒａｄ／ｓｅｃ］

さらに、自車進行路推定手段１３０は、環境認識手段１１０を用いて、自車両ＯＶの走行車線に対するヨー角θ_ｙａｗを検出する機能を備えている。

保舵状態検出手段１４０は、トルクセンサ２３の出力履歴に基づいて、ドライバによるステアリングホイール１１の保持状態である保舵状態の低下を検出するものである。保舵状態検出手段１４０は、トルクセンサ２３の出力値が所定の期間にわたって所定の閾値よりも小さい場合に、ドライバの運転意思や覚醒度の低下に起因する保舵状態の低下を判定する。
図３は、トルクセンサ出力値の時間履歴の一例及び保舵状態低下（手放し状態）の検出閾値を示すグラフである。図３において、縦軸はトルクセンサの出力値を示し、正負は操舵方向を示している。また、横軸は時間を示している。
保舵状態検出手段１４０は、後述するトルク制御時及び舵角制御時にそれぞれ用いられる２種類の閾値を有する。各閾値は、それぞれ絶対値が等しい正負一対の値からなる。本明細書等において、トルクセンサ出力値が閾値以下であるとは、トルクセンサ出力値が一対の閾値の間の範囲内であることを指すものとする。そして、舵角制御時に用いられる閾値は、トルク制御時に用いられる閾値よりも絶対値が小さく設定されている。これは、舵角制御においてはドライバの操舵操作と制御との干渉が生じやすく、ドライバから微小な入力があった場合でもトルクセンサ２２による検出が容易であるためである。

目標操舵力設定手段１５０は、目標走行位置設定手段１２０及び自車進行路推定手段１３０を用いて、電動アクチュエータ２１が操舵機構１０に付与すべき目標操舵力を設定するものである。
目標操舵力の設定は、目標走行位置Ｘｃに対する自車横位置Ｘｅの偏差、及び、自車両ＯＶの走行車線ＯＬに対する対車線ヨー角θ_ｙａｗを用いて行う。

目標操舵力設定手段１５０は、目標ステア角算出手段１５１、舵角制御操舵力設定手段１５２、トルク制御操舵力設定手段１５３等を備えている。目標操舵力設定手段１５０は、舵角制御操舵力設定手段１５２及びトルク制御操舵力設定手段１５３がそれぞれ設定する第１の操舵力及び第２の操舵力のいずれかを選択して目標操舵トルクとする。

目標ステア角算出手段１５１は、自車両ＯＶの横位置が目標走行位置Ｘｃに近づくように操舵機構１０の目標ステア角（操舵角）を算出するものである。目標ステア角算出手段１５１は、以下の式３を用いて目標ステア角を算出する。

舵角制御操舵力設定手段１５２は、目標ステア角を実現する第１の操舵力（操舵トルク）を、目標ステア角と実ステア角との偏差に基づいたステア角のフィードバック制御により設定する第１の操舵力設定手段である。以下、この制御を舵角制御と称して説明する。
図４は、舵角制御による制御ブロックを示す図である。舵角制御においては、自車両の対車線横位置（横偏差）及びヨー角に基づいて求めた目標ステア角（コース追従ステア角）を用いて、モデル推定及び実ステア角のフィードバックによるステア角制御によって目標操舵トルクを設定し、操舵機構１０に操舵トルクを付与する。操舵トルク付与に伴う車両の対車線横偏差、ヨー角は、目標ステア角を算出するためにフィードバックされる。
舵角制御操舵力設定手段１５２は、式３によって求めた目標ステア角、及び、以下の式４を用いて、実ステア角をフィードバックしたＰＩＤ制御により、目標操舵トルクを算出する。

トルク制御操舵力設定手段１５３は、目標ステア角を実現する第２の操舵力（操舵トルク）を、目標操舵力と車両状態量に基づいた操舵力のフィードフォワード制御により設定する第２の操舵力設定手段である。以下、この制御をトルク制御と称して説明する。
図５は、トルク制御による制御ブロックを示す図である。トルク制御においては、自車両の対車線横位置（横偏差）及びヨー角に基づいて求めた目標ステア角（コース追従ステア角）を用いて、モデル推定によってセルフアライニングトルクを推定して目標操舵トルクを設定するが、このとき実ステア角のフィードバックは行わない。操舵トルク付与に伴う車両の対車線横偏差、ヨー角は、目標ステア角を算出するためにフィードバックされる。
トルク制御操舵力設定手段１５３は、式３によって求めた目標ステア角に基づいて、式５を用いて目標ヨーレートを算出する。

また、トルク制御操舵力設定手段１５３は、目標ステア角から操舵機構１０のセルフアライニングトルクの逆モデルを用いて、目標操舵トルクを算出する。
先ず、以下の式６を用いて、車両のすべり角を推定する。

次に、トルク制御操舵力設定手段１５３は、以下の式７によって求められるセルフアライニングトルク推定値を、目標操舵トルクとする。

操舵力制御手段１６０は、目標操舵力設定手段１５０が設定した目標操舵トルクに基づいて、以下の式８を用いて目標指示電流ｉ_ｉｎｄを算出する。操舵力制御手段１６０は、ＥＰＳ制御ユニット２０を介して電動アクチュエータ２１を制御して操舵機構１０への操舵トルクの付与を行わせる。

次に、実施例の操舵支援装置における操舵支援制御時の動作について説明する。
図６は、実施例の操舵支援装置における操舵支援制御時の動作を示すフローチャートである。以下、ステップ毎に順を追って説明する。
なお、この制御を開始する際（通常の操舵支援制御時）には、目標操舵力設定手段１５０は、トルク制御操舵力設定手段１５３が算出するトルク制御に基づいた第２の操舵力を目標操舵力として設定している。
＜ステップＳ０１：車線形状認識＞
環境認識手段１１０は、自車両前方の走行車線の形状を認識する。
その後、ステップＳ０２に進む。
＜ステップＳ０２：自車横位置・ヨー角検出＞
環境認識手段１１０及び自車進行路推定手段１３０は、ステレオカメラ１１１の撮像画像に基づいて、協働して自車両の車線内横位置Ｘｅ及び対車線ヨー角θ_ｙａｗを検出する。
その後、ステップＳ０２に進む。
＜ステップＳ０３：目標ヨーレート算出＞
目標操舵力設定手段１５０のトルク制御操舵力設定手段１５３は、上述した式５を用いて、所定の注視距離で自車両の横位置Ｘｅを目標走行位置Ｘｃに戻すための目標ヨーレートを算出する。
その後、ステップＳ０４に進む。
＜ステップＳ０４：目標ステア角算出＞
目標操舵力設定手段１５０の目標ステア角算出手段１５１は、上述した式３を用いて、目標ステア角を算出する。
その後、ステップＳ０５に進む。

＜ステップＳ０５：ドライバ手放し判定（閾値大）＞
保舵状態検出手段１４０は、トルク制御時用の閾値を用いた保舵状態低下判定である第1の手放し判定を行う。第１の手放し判定は、トルクセンサ２３の出力値が所定の判定時間にわたってトルク制御時用閾値以下であった場合に成立する。
手放し判定が成立した場合はステップＳ０６に進み、不成立の場合はステップＳ１４に進む。
＜ステップＳ０６：ステアリング舵角制御＞
目標操舵力設定手段１５０は、舵角制御操舵力設定手段１５２が設定した舵角制御に基づいた第１の操舵力を目標操舵力として設定する。
その後、ステップＳ０７に進む。
＜ステップＳ０７：ドライバ手放し判定（閾値小）
保舵状態検出手段１４０は、舵角制御時用の小さい閾値を用いた保舵状態低下判定である第２の手放し判定を行う。第２の手放し判定は、トルクセンサ２３の出力値が所定時間にわたって閾値以下である場合に成立する。
手放し判定が成立した場合はステップＳ０８に進み、不成立の場合はステップＳ１５に進む。

＜ステップＳ０８：カーブ判定フラグ判断＞
目標操舵力設定手段１５０は、現在のカーブ判定フラグ＝１がセットされているか判断する。カーブ判定フラグは、後述するステップＳ１１及びＳ１５で設定され、自車両がカーブ路走行中の場合は１にセットされ、その他の場合は０にセットされる。
フラグが０である場合はステップＳ０９に進み、１である場合はステップＳ０９をスキップしてステップＳ１０に進む。
＜ステップＳ０９：車線内横位置・ヨー角安定判断＞
目標操舵力設定手段１５０は、自車両の車線内横位置Ｘｅと目標走行位置Ｘｃとの偏差が所定値以下であり、かつ、対車線ヨー角θ_ｙａｗが所定値以下であるか判断する。
これらを充足する場合は、車線内横位置・ヨー角が安定しているものとしてステップＳ１０に進み、充足しない場合はステップＳ１５に進む。

＜ステップＳ１０：カーブ路走行中判断＞
環境認識手段１１０は、自車両が現在カーブ路を走行中であるか判断する。
カーブ路走行中である場合はステップＳ１１に進み、カーブ路走行中でない場合はステップＳ１５に進む。
＜ステップＳ１１：カーブ判定フラグ１に設定＞
目標操舵力設定手段１５０は、カーブ判定フラグ＝１をセットする。
その後、ステップＳ１２に進む。
＜ステップＳ１２：制御オフ（時定数遅い）＞
操舵支援制御ユニット１００は、操舵機構１０への操舵トルク付与制御を中止する。
このとき、操舵支援制御ユニット１００は、操舵トルクが所定の時定数で暫減するよう指示電流値を制御する。この時定数は、ステップＳ１３に対して、操舵トルクがより時間をかけて緩やかに低下するように設定されている。
その後、一連の処理を終了（リターン）する。
＜ステップＳ１３：制御オフ（時定数通常）＞
操舵支援制御ユニット１００は、操舵機構１０への操舵トルク付与制御を中止する。
このとき、操舵支援制御ユニット１００は、操舵トルクが所定の時定数で暫減するよう指示電流値を制御する。この時定数は、ステップＳ１２に対して、操舵トルクがより短時間で速やかに低下するように設定されている。
その後、一連の処理を終了（リターン）する。

＜ステップＳ１４：ステアリングトルク制御＞
目標操舵力設定手段１５０は、トルク制御操舵力設定手段１５３が設定したトルク制御による第２の操舵力を目標操舵力として設定する。
その後、ステップＳ１５に進む。
＜ステップＳ１５：カーブ判定フラグ０に設定＞
目標操舵力設定手段１５０は、カーブ判定フラグを０に設定する。
その後、一連の処理を終了（リターン）する。

以上説明した実施例によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）第１の手放し判定が成立した際に、目標操舵トルクを車両を目標走行位置に沿って走らせる支援レベルが比較的低いトルク制御に基づいた操舵力から、支援レベルが比較的高い舵角制御に基づいた操舵力に切り換えることによって、第１の手放し判定が成立し、手放し状態である可能性がある場合の支援レベルを高め、車両の安定性を確保できる。
また、第１の手放し判定が不成立である場合は、ドライバの操舵操作と干渉しにくいトルク制御に基づいた操舵力を目標操舵トルクとして用いることによって、ドライバの操舵操作との干渉を防止し、ドライバに違和感を与えることを防止できる。
（２）目標ステア角と車両状態量に応じて求められる推定セルフアライニングトルクに基づいてトルク制御による目標操舵トルクを算出することによって、実ステア角をフィードバックしない場合であっても目標操舵トルクを適切に設定することができ、また、操舵トルクの付与時にドライバに違和感を与えることを防止できる。
（３）所定期間におけるトルクセンサ値の最大値が所定の閾値より小さい場合に手放し判定を成立させるとともに、舵角制御時における閾値をトルク制御時の閾値よりも小さく設定することによって、トルク制御から舵角制御に切り換えた後、短時間で正確に保舵状態の低下を判定することができる。すなわち、ドライバの操舵操作との干渉が生じやすい舵角制御においては、ドライバからの入力トルクがトルクセンサの出力値に反映されやすく、わずかな干渉が生じた場合であっても直ちにトルクセンサの出力値が立ち上がる。このため、トルク制御時における手放し判定のようなあいまいさがなく、仮にトルク制御時の手放し判定で、実際には保舵状態が正常であるのに手放しであると誤判定された場合であっても、舵角制御時における手放し判定でより正確な保舵状態を短時間で判定することができる。これによって、例えば直線路走行時のようにドライバからの操舵入力が小さく、トルク制御時に手放し判定をすることが困難な場合であっても、保舵状態を適切に判定できる。
（４）目標操舵力設定手段１５０がトルク制御から舵角制御に切り換えた後にさらに手放し判定が成立した場合に、自車両の横位置が目標走行位置とほぼ一致した後に操舵トルクの付与を中止することによって、車両を目標走行位置に沿って走らせる支援レベルがトルク制御に対して高い舵角制御を用いて車両横位置を車線中央の目標走行位置に正確に合わせることができ、車両を安定した状態としてから操舵トルクの付与を中止して安全性を確保することができる。
（５）目標操舵力設定手段１５０がトルク制御から舵角制御に切り換えた後にさらに手放し判定が成立した場合に、自車両の対車線ヨー角がほぼゼロとなった後に操舵トルクの付与を中止することによって、車両の対車線ヨー角を制御する支援レベルがトルク制御に対して高い舵角制御を用いて対車線ヨー角をほぼゼロとすることができ、車両を安定した状態としてから操舵トルクの付与を中止して安全性を確保することができる。
（６）自車両がカーブ路を走行中である場合には、操舵トルク付与制御を緩やかに中止することによって、制御中止による車線逸脱を防止し、安全性を確保できる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）実施例では、手放し判定成立時（保舵状態低下時）にトルク制御による第２の操舵力から舵角制御による第１の操舵力へ切り換える構成としているが、本発明はこれに限らず、目標操舵力設定手段は第１の操舵力と第２の操舵力とを所定の比率で合成して目標操舵力を設定するとともに、保舵状態の低下時に第１の操舵力の比率を増加させる構成としてもよい。
（２）実施例では、第２の操舵力は目標ステア角と車両状態量に応じて求められる推定セルフアライニングトルクに基づいて設定しているが、第２の操舵力を設定する手法はこれに限定されない。
（３）実施例では、環境認識手段はステレオカメラを用いて車線形状を検出しているが、本発明はこれに限らず、例えばナビゲーション装置等のために準備された地図データ及び自車位置の測位情報に基づいて車線形状を検出するようにしてもよい。また、自車の対車線横位置、ヨー角を検出する手法も特に限定されない。
（４）操舵機構に操舵トルクを付与するアクチュエータの構成は、実施例のようなコラムアシストタイプのものに限らず、例えば、ステアリングシャフトに接続されたピニオン軸を駆動するピニオンアシストタイプ、ステアリングシャフトに接続されたピニオンと独立したピニオンを駆動するダブルピニオンタイプ、ステアリングラック自体を直進方向に駆動するラック直動タイプ等であってもよい。

本発明を適用した操舵支援装置の実施例を備えた車両のシステム構成を示す図である。 実施例における自車両と車線との平面的配置の一例を示す図である。 実施例の操舵支援装置におけるトルクセンサ出力値の一例及び保舵状態低下の検出閾値を示すグラフである。 実施例の操舵支援装置における舵角制御による制御ブロックを示す図である。 実施例の操舵支援装置におけるトルク制御による制御ブロックを示す図である。 実施例の操舵支援装置における操舵支援制御時の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 操舵機構 １１ ステアリングホイール
１２ ステアリングシャフト １３ ステアリングギアボックス
１４ タイロッド ＦＷ 前輪
Ｈ ハウジング
２０ 電動パワーステアリング（ＥＰＳ）制御ユニット
２１ 電動アクチュエータ ２２ 舵角センサ
２３ トルクセンサ ３０ 操安制御ユニット
３１ ハイドロリックコントロールユニット（ＨＣＵ)
３２ 車速センサ ３３ ヨーレートセンサ
３４ 横加速度（横Ｇ）センサ ４０ エンジン制御ユニット
５０ トランスミッション制御ユニット
６０ 車両統合ユニット
１００ 操舵支援制御ユニット １１１ ステレオカメラ
１１２ 画像処理部 １１０ 環境認識手段
１２０ 目標走行位置設定手段 １３０ 自車進行路推定手段
１４０ 保舵状態検出手段 １５０ 目標操舵力設定手段
１５１ 目標ステア角算出手段 １５２ 舵角制御操舵力設定手段
１５３ トルク制御操舵力設定手段 １６０ 操舵力制御手段
ＯＶ 自車両 ＯＬ 自車両走行車線
ＷＬ 白線

Claims (5)

1. 走行車線内の目標走行位置を自車両が走行するよう操舵機構へ操舵力を付与する操舵支援装置において、
   自車両前方の環境を認識する環境認識手段と、
   前記環境認識手段を用いて自車両の走行車線内に前記目標走行位置を設定する目標走行位置設定手段と、
   前記走行車線に対する自車両の横位置を認識する自車横位置認識手段と、
   前記操舵機構の実ステア角を検出する実ステア角検出手段と、
   自車両の横位置が前記目標走行位置に近づくように前記操舵機構の目標ステア角を算出する目標ステア角算出手段と、
   前記目標ステア角を実現する第１の操舵力を、前記目標ステア角と前記実ステア角との偏差に基づいたステア角のフィードバック制御により設定する第１の操舵力設定手段と、
   前記目標ステア角を実現する第２の操舵力を、前記目標ステア角と車両状態量に基づいた操舵力のフィードフォワード制御により設定する第２の操舵力設定手段と、
   ドライバによる操舵入力部の保舵状態低下を判定する保舵状態検出手段と、
   前記第１の操舵力及び前記第２の操舵力の少なくとも一方を含む目標操舵力を設定するとともに、前記保舵状態低下を判定した際に、前記第１の操舵力の比率を前記第２の操舵力に対して増加させる目標操舵力設定手段と、
   前記目標操舵力に基づいて前記操舵機構に操舵力を付与する操舵力制御手段と
   を備えることを特徴とする操舵支援装置。
2. 前記第２の操舵力設定手段は、前記目標ステア角と前記車両状態量に応じて求められる推定セルフアライニングトルクを前記第２の操舵力として設定すること
   を特徴とする請求項１に記載の操舵支援装置。
3. 前記保舵状態検出手段は、ドライバから操舵入力部への入力トルクを検出するトルクセンサを備え、所定期間における前記入力トルクの最大値が所定の閾値より小さい場合に保舵状態の低下を判定するとともに、前記目標操舵力設定手段による前記第１の操舵力の比率の増加に応じて、前記閾値を小さい値に変更すること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の操舵支援装置。
4. 前記目標操舵力設定手段が前記第１の操舵力の比率を増加させた状態において前記保舵状態低下が判定された場合に、自車両の横位置が前記目標走行位置とほぼ一致した後に前記操舵力の付与を中止すること
   を特徴とする請求項３に記載の操舵支援装置。
5. 前記目標操舵力設定手段が前記第１の操舵力の比率を増加させた状態において前記保舵状態低下が判定された場合に、自車両の対車線ヨー角がほぼゼロとなった後に操舵力の付与を中止すること
   を特徴とする請求項３又は請求項４に記載の操舵支援装置。

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