JP5386132B2

JP5386132B2 - 操舵支援装置

Info

Publication number: JP5386132B2
Application number: JP2008227062A
Authority: JP
Inventors: 武寺澤
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2008-09-04
Filing date: 2008-09-04
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2028-09-04
Also published as: JP2010058690A

Description

本発明は、自動車等の車両に設けられ、自車両を目標走行位置に沿って走らせるよう操舵機構に操舵力を付与する操舵支援装置に関するものである。

操舵支援装置は、例えばステレオカメラ等の環境認識手段を用いて自車両前方の車線形状を認識し、自車両が車線に沿って走行するよう操舵機構に操舵力を付与するものである。操舵支援装置は、例えば、車線内に設定した目標走行位置と自車両横位置との偏差を低減するように操舵力の付与を行う。
このような操舵支援装置においては、路面の横方向傾斜（カント）等の外乱が目標コースへの収束性悪化の原因となる。従来、外乱に起因する収束性悪化を改善する手法として、目標走行位置に対する自車両横位置の偏差を積分して操舵目標値を設定する積分制御が知られている。
しかし、上述した積分制御では、ドライバが意図的に車両横位置をずらした際の入力も外乱とみなしてしまうため、ドライバの操舵操作との干渉が生じ、操作の阻害や違和感の原因となる。
これに対し、例えば、特許文献１には、操舵支援装置において、付与される操舵トルクの方向と運転者のハンドル操作方向とが相違する場合には積分を停止し、積分値及び付与される操舵トルクが増加しないようにすることが記載されている。
特開２００７−３８６９７号公報

しかし、特許文献１に記載された技術においては、積分を停止した後も当面は積分値に基づく操舵力の付与が継続されるため、ドライバが目標走行位置からずれた位置を走行させたい場合には、ドライバ操作との干渉が継続して発生してしまう。
また、特許文献１（段落００６０等）には、操舵支援と逆方向のハンドル操作が検出された時点からの経過時間又は走行距離に基づいて積分値を減少することが記載されている。しかし、積分値を減少させて操舵支援を弱めるタイミングが不適切であると、自車両に作用している外乱が大きかったり、また、自車両の車線内横位置が車線端に寄っている場合には、操舵支援を弱めることによって進路及び挙動が乱れて車線を逸脱するおそれがある。
本発明の課題は、操舵機構に付与される操舵力とドライバの操舵操作との干渉時に積分制御を適切に終了する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、自車両が走行車線に沿って走行するように操舵機構に操舵力を付与する操舵支援装置であって、自車両の走行車線を含む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自車両の目標走行位置を設定する目標走行位置設定手段と、自車両の横位置を認識する自車横位置認識手段と、前記目標走行位置に対する自車両の横位置の偏差を算出する偏差算出手段と、前記偏差の積分値を算出する偏差積分手段と、前記偏差の積分値に基づいて前記操舵機構に付与される目標操舵力を設定する操舵力設定手段と、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制御手段と、ドライバが入力する操舵操作力を検出する操舵操作力検出手段と、前記目標操舵力の方向と前記操舵操作力の方向とが異なったときに、前記偏差積分手段による積分値の加算を停止させる積分停止手段と、自車両が受ける横方向外力を推定する外力推定手段とを備え、前記操舵力設定手段は、前記偏差積分手段が前記積分値の加算を停止した後、所定の積分停止時間の経過後に前記積分値に基づいた操舵力を低下させるとともに、前記横方向外力の増加に応じて前記積分停止時間を延長す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、前記操舵力設定手段は、前記偏差の増加に応じて前記積分停止時間をさらに延長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、自車両が走行車線に沿って走行するように操舵機構に操舵力を付与する操舵支援装置であって、自車両の走行車線を含む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自車両の目標走行位置を設定する目標走行位置設定手段と、自車両の横位置を認識する自車横位置認識手段と、前記目標走行位置に対する自車両の横位置の偏差を算出する偏差算出手段と、前記偏差の積分値を算出する偏差積分手段と、前記偏差の積分値に基づいて前記操舵機構に付与される目標操舵力を設定する操舵力設定手段と、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制御手段と、ドライバが入力する操舵操作力を検出する操舵操作力検出手段と、前記目標操舵力の方向と前記操舵操作力の方向とが異なったときに、前記偏差積分手段による積分値の加算を停止させる積分停止手段とを備え、前記操舵力設定手段は、前記偏差積分手段が前記積分値の加算を停止した後、所定の積分停止時間の経過後に前記積分値に基づいた操舵力を低下させるとともに、前記偏差の増加に応じて前記積分停止時間を延長することを特徴とする操舵支援装置である。

請求項４の発明は、自車両が走行車線に沿って走行するように操舵機構に操舵力を付与する操舵支援装置であって、自車両の走行車線を含む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自車両の目標走行位置を設定する目標走行位置設定手段と、自車両の横位置を認識する自車横位置認識手段と、前記目標走行位置に対する自車両の横位置の偏差を算出する偏差算出手段と、前記偏差の積分値を算出する偏差積分手段と、前記偏差の積分値に基づいて前記操舵機構に付与される目標操舵力を設定する操舵力設定手段と、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制御手段と、ドライバが入力する操舵操作力を検出する操舵操作力検出手段と、前記目標操舵力の方向と前記操舵操作力の方向とが異なったときに、前記偏差積分手段による積分値の加算を停止させる積分停止手段と、自車両が受ける横方向外力を推定する外力推定手段とを備え、前記操舵力設定手段は、前記偏差積分手段が前記積分値の加算を停止した後、所定の積分停止時間の経過後に前記積分値に基づいた操舵力を所定の低下率で低下させるとともに、前記横方向外力の増加に応じて、前記積分値に基づいた操舵力の低下率を小さくすることを特徴とする操舵支援装置である。
請求項５の発明は、前記操舵力設定手段は、前記偏差の増加に応じて、前記積分値に基づいた操舵力の低下率をさらに小さくすることを特徴とする請求項４に記載の操舵支援装置である。

請求項６の発明は、自車両が走行車線に沿って走行するように操舵機構に操舵力を付与する操舵支援装置であって、自車両の走行車線を含む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自車両の目標走行位置を設定する目標走行位置設定手段と、自車両の横位置を認識する自車横位置認識手段と、前記目標走行位置に対する自車両の横位置の偏差を算出する偏差算出手段と、前記偏差の積分値を算出する偏差積分手段と、前記偏差の積分値に基づいて前記操舵機構に付与される目標操舵力を設定する操舵力設定手段と、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制御手段と、ドライバが入力する操舵操作力を検出する操舵操作力検出手段と、前記目標操舵力の方向と前記操舵操作力の方向とが異なったときに、前記偏差積分手段による積分値の加算を停止させる積分停止手段とを備え、前記操舵力設定手段は、前記偏差積分手段が前記積分値の加算を停止した後、所定の積分停止時間の経過後に前記積分値に基づいた操舵力を所定の低下率で低下させるとともに、前記偏差の増加に応じて、前記積分値に基づいた操舵力の低下率を小さくすることを特徴とする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）偏差積分手段が積分値の加算を停止した後、所定の積分停止時間の経過後に積分値に基づいた操舵力を低下させるとともに、横方向外力の増加に応じて積分停止時間を延長することによって、横方向外力が大きい場合には、積分値に基づいた操舵力を低下させるまでの時間を長くして操舵力低下時の車両の挙動や進路の乱れを防止できる。
（２）偏差積分手段が積分値の加算を停止した後、所定の積分停止時間の経過後に積分値に基づいた操舵力を低下させるとともに、偏差の増加に応じて積分停止時間を延長することによって、自車両横位置の目標走行位置に対する偏差が大きく、車線逸脱までの時間的余裕が少ない場合には、積分に基づいた操舵力を低下させるまでの時間を長くすることによって、車線逸脱を防止することができる。
（３）積分停止時間の経過後に積分値に基づいた操舵力を低下させる低下率を横方向外力の増加に応じて小さくすることによって、横方向外力が大きい場合には積分値に基づいた操舵力を緩やかに低下させ、積分値に基づいた操舵力の低下によって車両の挙動や進路が乱れることを防止できる。
（４）積分停止時間の経過後に積分値に基づいた操舵力を低下させる低下率を偏差の増加に応じて小さくすることによって、自車両横位置の目標走行位置に対する偏差が大きく、車線逸脱までの時間的余裕が少ない場合には、積分値に基づいた操舵力を緩やかに低下させ、積分値に基づいた操舵力の低下によって車線を逸脱することを防止できる。

本発明は、操舵機構に付与される操舵力とドライバの操舵操作との干渉時に積分制御を適切に終了する操舵支援装置を提供する課題を、自車両に対する外力推定値及び自車両の対車線横位置に応じて、積分制御に基づく操舵力を低下させるタイミング及び低下率を変更す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輪自動車に設けられる。
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（ＴＭ）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（ステアリングホイール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駆動軸のディファレンシャルギヤ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。

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、偏差算出手段１４０、偏差積分手段１５０、操舵操作力検出手段１６０、外力推定手段１７０、目標操舵力設定手段１８０、操舵制御手段１９０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ＷＬ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ＷＬ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白線ＷＬ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ＷＬ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α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γ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］

偏差算出手段１４０は、目標走行位置設定手段１２０が設定した目標走行位置Ｘｃと、自車進行路推定手段１３０が推定した自車両の横位置Ｘｅとの横方向における偏差Δｅ（＝Ｘｃ−Ｘｅ）を算出する。
偏差積分手段１５０は、偏差算出手段１４０が算出した偏差Δｅを積分した積分値を算出する。
操舵操作力検出手段１６０は、ＥＰＳ制御ユニット２０を介してトルクセンサ２３の出力値を検出し、ドライバがステアリングホイール１１に入力しているトルクを検出する。

外力推定手段１７０は、例えば路面の横方向傾斜（カント）等の外乱によって自車両ＯＶに作用する外力を推定するものである。
外力推定手段１７０は、車速センサ３２を用いて検出した自車両ＯＶの車速Ｖ、及び、ヨーレートセンサ３３を用いて検出したヨーレートγに基づいて算出される横方向加速度（Ｇ）である参照横Ｇと、横Ｇセンサ３４が検出した実際の横Ｇとを比較することによって、外乱推定値Ｆｘを算出する。この外乱推定値Ｆｘは、路面カントによって自車両ＯＶの重心に作用する外力の推定値である。

目標操舵力設定手段１８０は、偏差算出手段１４０が算出する偏差Δｅ、及び、偏差積分手段が算出する積分値に基づいて、操舵機構１０に付与される目標操舵トルクを設定するものである。
目標操舵力設定手段１８０は、偏差Δｅまたはその累乗値に所定のゲインを乗じて得られる偏差制御操舵力、及び、偏差の積分値に所定のゲインを乗じて得られる積分制御操舵力を加算し、さらに所定の補正を施して目標操舵トルクを設定する。

また、目標操舵力設定手段１８０は、積分停止手段１８１、積分停止時間設定手段１８２、減算積分ゲイン算出手段１８３を備えている。
積分停止手段１８１は、目標操舵力設定手段１８０が設定する目標操舵トルクの方向と、操舵操作力検出手段１６０が検出したドライバ入力トルクの方向とが一致しない場合に、偏差積分手段１５０による積分値の増加を停止させるものである。

積分停止時間設定手段１８２は、積分停止手段１８１が積分値の増加を停止した後、目標操舵力設定手段１８０が積分制御操舵力の低下を開始させるまでの時間である積分停止時間Ｔｃを設定するものである。積分停止時間設定手段１８２は、外力推定手段１７０が推定した外力の大きさ、及び、偏差算出手段１４０が算出した偏差Δｅの大きさに基づいて、積分停止時間を算出する。
積分停止時間Ｔｃの算出式を式３に示す。

なお、本実施例では、各定数の設定は、例えば、ａ＝２，ｂ＝１，ｃ＝５，Ｆ＝５００としたが、これに限らず適宜変更することができる。

図３は、実施例の操舵支援装置における横位置及び外乱推定値と積分停止時間との相関を示すグラフである。図３において横軸はそれぞれ正規化された偏差及び外乱推定値を示し、縦軸は外乱推定値を示す。偏差Δｅは、車線幅Ｘ_ｌａｎｅで除することによって正規化されている。また、外乱推定値Ｆｘは、所定の正規化基準値Ｆで除することによって正規化されている。
図３に示すように、積分停止時間Ｔｃは、外乱推定値Ｆｘ及び偏差Δｅの増加に比例して増加するように設定されている。

減算積分ゲイン算出手段１８３は、積分制御操舵力を低下させる際の低下率である減算積分ゲインを算出するものである。
減算積分ゲインＧｓの算出式を式４に示す。

なお、本実施例では、各定数の設定は、例えば、σ＝０．００１，ζ＝０．０００１，Ｆ＝５００としたが、これに限らず適宜変更することができる。

図４は、実施例の操舵支援装置における横位置及び外乱推定値と減算積分ゲインとの相関を示すグラフである。
図４に示すように、減算積分ゲインＧｓは負の値ととるとともに、外乱推定値Ｆｘ及び偏差Δｅの増大に応じて絶対値が小さくなる（操舵力低減を緩やかにする）よう設定されている。

減算積分ゲインＧｓが設定されると、目標操舵力設定手段１８０は、以下の式５を用いて積分制御操舵力を低下させ、最終的には積分制御操舵力をゼロとする。

Δτ＝Ｇｓ・Δｅ・・（式５）
Δτ：積分制御操舵力の低下量
Ｇｓ：減算積分ゲイン
Δｅ：自車両の対目標コース偏差

次に、本実施例の操舵支援装置における積分制御の停止について説明する。
図５は、積分制御停止時の動作を示すフローチャートである。以下、図５のステップ毎に順を追って説明する。
＜ステップＳ０１：環境情報・車両情報の取得＞
目標操舵力設定手段１８０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等を用いて、自車両前方の車線形状、車線幅Ｘ_lane、車線内の目標走行位置Ｘｃ、自車両の推定横位置Ｘｅ等に関する情報を取得する。
その後、ステップＳ０２に進む。

＜ステップＳ０２：自車横位置の積分値を算出＞
偏差積分手段１５０は、偏差算出手段１４０が逐次算出する偏差Δｅを積分した積分値を算出する。
その後、ステップＳ０３に進む。

＜ステップＳ０３：横力外乱値を推定＞
外力推定手段１７０は、上述したように、車速、ヨーレート、及び、横加速度に基づいて、路面カントに起因して自車両ＯＶの重心に横方向に作用する外力である外乱推定値Ｆｘを推定する。
その後、ステップＳ０４に進む。

＜ステップＳ０４：制御目標とドライバ入力トルクの方向判断＞
目標操舵力設定手段１８０は、制御目標である目標操舵トルクの方向と、操舵操作力検出手段１６０が検出したドライバ入力トルクの方向とを比較し、これらが一致する場合はステップＳ１１に進み、相違する場合はステップＳ０５に進む。

＜ステップＳ０５：積分値増加停止＞
目標操舵力設定手段１８０の積分停止手段１８１は、偏差積分手段１５０における積分値の増加を停止させる。これによって、目標操舵力設定手段１８０における積分制御操舵トルクは、積分停止時間Ｔｃの充足までの間、暫定的に一定値に固定される。
その後、ステップＳ０６に進む。

＜ステップＳ０６：積分停止時間設定済判断＞
目標操舵力設定手段１８０は、積分停止時間設定手段１８２によって積分停止時間Ｔｃが設定済みであるか否かを判断し、未設定である場合はステップＳ０７に進み、設定済みである場合はステップＳ０７をスキップしてステップＳ０８に進む。

＜ステップＳ０７：横位置・外力状態により積分停止時間Ｔｃを算出＞
目標操舵力設定手段１８０の積分停止時間設定手段１８２は、上述した式３を用いて、外乱推定値Ｆｘ及び偏差Δｅを用いて積分停止時間Ｔｃを設定する。
その後、ステップＳ０８に進む。

＜ステップＳ０８：積分停止タイマをインクリメント＞
目標操舵力設定手段１８０は、積分停止タイマのタイマ値Ｔをインクリメントする。
その後、ステップＳ０９に進む。

＜ステップＳ０９：停止時間判定＞
目標操舵力設定手段１８０は、停止判定タイマのタイマ値ＴをステップＳ０７で設定した積分停止時間Ｔｃと比較し、タイマ値Ｔが積分停止時間Ｔｃ以上である場合はステップＳ０９に進み、その他の場合はステップＳ０４に戻ってそれ以降の処理を繰り返す。

＜ステップＳ１０：横位置・外力状態により減算積分ゲインを算出＞
目標操舵力設定手段１８０の減算積分ゲイン算出手段１８３は、外乱推定値Ｆｘ及び偏差Δｅに基づいて、上述した式４を用いて減算積分ゲインＧｓを算出する。
その後、ステップＳ１３に進む。

＜ステップＳ１１：積分停止タイマＴをクリア＞
目標操舵力設定手段１８０は、積分停止タイマのタイマ値Ｔを０としてクリアする。
その後、ステップＳ１２に進む。

＜ステップＳ１２：積分停止時間Ｔｃをクリア＞
目標操舵力設定手段１８０は、積分停止時間の設定値Ｔｃを０としてクリアする。
その後、ステップＳ１３に進む。

＜ステップＳ１３：積分制御目標値出力＞
目標操舵力設定手段１８０は、目標操舵トルクを設定して操舵制御手段１９０に伝達する。操舵制御手段１９０は、目標操舵トルクに基づいて、ＥＰＳ制御ユニット２０を介して電動アクチュエータ２１を駆動させ、操舵機構１０に操舵トルクを付与させる。
このとき、ステップＳ０９において停止時間判定が成立し、ステップＳ１０において減算積分ゲインが設定されている場合は、これに基づいて積分制御による操舵トルクを徐々に減少させ、最終的にはゼロとする。
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）偏差積分手段１５０が積分値の加算を停止した後、所定の積分停止時間Ｔｃの経過後に積分制御操舵力を低下させるとともに、外乱推定値Ｆｘの増加に応じて積分停止時間Ｔｃを延長することによって、横方向の外乱が大きい場合には、積分値制御操舵力を低下させるまでの時間を長くして操舵力低下時の車両の挙動や進路の乱れを防止できる。
（２）偏差積分手段１５０が積分値の加算を停止した後、所定の積分停止時間Ｔｃの経過後に積分制御操舵力を低下させるとともに、偏差Δｅの増加に応じて積分停止時間Ｔｃを延長することによって、自車両横位置Ｘｅの目標走行位置Ｘｃに対する偏差Δｅが大きく、車線逸脱までの時間的余裕が少ない場合には、積分制御操舵力を低下させるまでの時間を長くすることによって、車線逸脱を防止することができる。
（３）積分停止時間Ｔｃの経過後に積分制御操舵力を低下させる低下率である減算積分ゲインＧｓを外乱推定値Ｆｘの増加に応じて小さくすることによって、横方向外力が大きい場合には積分制御操舵力を緩やかに低下させ、積分制御操舵力を低下させた際の操舵力変化によって車両の挙動や進路が乱れることを防止できる。
（４）積分停止時間の経過後に積分値に基づいた操舵力を低下させる低下率を偏差の増加に応じて小さくすることによって、自車両横位置の目標走行位置に対する偏差が大きく、車線逸脱までの時間的余裕が少ない場合には、積分値に基づいた操舵力を緩やかに低下させ、積分値に基づいた操舵力の低下によって車線を逸脱することを防止できる。

（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）実施例は、横方向外力及び偏差に基づいて積分停止時間を設定しているが、本発明はこれに限らず、これらの一方にのみ基づいて積分停止時間を設定してもよい。
（２）実施例は、横方向外力及び偏差に基づいて積分値に基づいた操舵力の低下率を設定しているが、本発明はこれに限らず、これらの一方にのみ基づいて低下率を設定してもよい。
（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含む車両のシステム構成を示す図である。実施例の操舵支援装置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外乱推定値及び自車両横位置（偏差）と積分停止時間との相関を示すグラフである。実施例の操舵支援装置における外乱推定値及び自車両横位置（偏差）と減算積分ゲインとの相関を示すグラフである。実施例の操舵支援装置における積分制御停止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（ＴＭ）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１１０環境認識手段
１１１ステレオカメラ１１２画像処理部
１２０目標走行位置設定手段１３０自車進行路推定手段
１４０偏差算出手段１５０偏差積分手段
１６０操舵操作力検出手段１７０外力推定手段
１８０目標操舵力設定手段１８１積分停止手段
１８２積分停止時間設定手段１８３減算積分ゲイン算出手段
１９０操舵制御手段ＯＶ自車両
ＷＬ白線

Claims

自車両が走行車線に沿って走行するように操舵機構に操舵力を付与する操舵支援装置であって、
自車両の走行車線を含む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自車両の目標走行位置を設定する目標走行位置設定手段と、
自車両の横位置を認識する自車横位置認識手段と、
前記目標走行位置に対する自車両の横位置の偏差を算出する偏差算出手段と、
前記偏差の積分値を算出する偏差積分手段と、
前記偏差の積分値に基づいて前記操舵機構に付与される目標操舵力を設定する操舵力設定手段と、
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制御手段と、
ドライバが入力する操舵操作力を検出する操舵操作力検出手段と、
前記目標操舵力の方向と前記操舵操作力の方向とが異なったときに、前記偏差積分手段による積分値の加算を停止させる積分停止手段と、
自車両が受ける横方向外力を推定する外力推定手段と
を備え、
前記操舵力設定手段は、前記偏差積分手段が前記積分値の加算を停止した後、所定の積分停止時間の経過後に前記積分値に基づいた操舵力を低下させるとともに、前記横方向外力の増加に応じて前記積分停止時間を延長すること
を特徴とする操舵支援装置。
前記操舵力設定手段は、前記偏差の増加に応じて前記積分停止時間をさらに延長すること
を特徴とする請求項１に記載の操舵支援装置。
自車両が走行車線に沿って走行するように操舵機構に操舵力を付与する操舵支援装置であって、
自車両の走行車線を含む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自車両の目標走行位置を設定する目標走行位置設定手段と、
自車両の横位置を認識する自車横位置認識手段と、
前記目標走行位置に対する自車両の横位置の偏差を算出する偏差算出手段と、
前記偏差の積分値を算出する偏差積分手段と、
前記偏差の積分値に基づいて前記操舵機構に付与される目標操舵力を設定する操舵力設定手段と、
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制御手段と、
ドライバが入力する操舵操作力を検出する操舵操作力検出手段と、
前記目標操舵力の方向と前記操舵操作力の方向とが異なったときに、前記偏差積分手段による積分値の加算を停止させる積分停止手段と
を備え、
前記操舵力設定手段は、前記偏差積分手段が前記積分値の加算を停止した後、所定の積分停止時間の経過後に前記積分値に基づいた操舵力を低下させるとともに、前記偏差の増加に応じて前記積分停止時間を延長すること
を特徴とする操舵支援装置。
自車両が走行車線に沿って走行するように操舵機構に操舵力を付与する操舵支援装置であって、
自車両の走行車線を含む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自車両の目標走行位置を設定する目標走行位置設定手段と、
自車両の横位置を認識する自車横位置認識手段と、
前記目標走行位置に対する自車両の横位置の偏差を算出する偏差算出手段と、
前記偏差の積分値を算出する偏差積分手段と、
前記偏差の積分値に基づいて前記操舵機構に付与される目標操舵力を設定する操舵力設定手段と、
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制御手段と、
ドライバが入力する操舵操作力を検出する操舵操作力検出手段と、
前記目標操舵力の方向と前記操舵操作力の方向とが異なったときに、前記偏差積分手段による積分値の加算を停止させる積分停止手段と、
自車両が受ける横方向外力を推定する外力推定手段とを備え、
前記操舵力設定手段は、前記偏差積分手段が前記積分値の加算を停止した後、所定の積分停止時間の経過後に前記積分値に基づいた操舵力を所定の低下率で低下させるとともに、前記横方向外力の増加に応じて、前記積分値に基づいた操舵力の低下率を小さくすること
を特徴とする操舵支援装置。
前記操舵力設定手段は、前記偏差の増加に応じて、前記積分値に基づいた操舵力の低下率をさらに小さくすること
を特徴とする請求項４に記載の操舵支援装置。
自車両が走行車線に沿って走行するように操舵機構に操舵力を付与する操舵支援装置であって、
自車両の走行車線を含む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自車両の目標走行位置を設定する目標走行位置設定手段と、
自車両の横位置を認識する自車横位置認識手段と、
前記目標走行位置に対する自車両の横位置の偏差を算出する偏差算出手段と、
前記偏差の積分値を算出する偏差積分手段と、
前記偏差の積分値に基づいて前記操舵機構に付与される目標操舵力を設定する操舵力設定手段と、
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制御手段と、
ドライバが入力する操舵操作力を検出する操舵操作力検出手段と、
前記目標操舵力の方向と前記操舵操作力の方向とが異なったときに、前記偏差積分手段による積分値の加算を停止させる積分停止手段と
を備え、
前記操舵力設定手段は、前記偏差積分手段が前記積分値の加算を停止した後、所定の積分停止時間の経過後に前記積分値に基づいた操舵力を所定の低下率で低下させるとともに、前記偏差の増加に応じて、前記積分値に基づいた操舵力の低下率を小さくすること
を特徴とする操舵支援装置。