JP6056975B2 - 車両用操舵制御装置および車両用操舵制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両用操舵制御装置および車両用操舵制御方法に関するものである。
本出願は、２０１３年７月２６日に出願された日本国特許出願の特願２０１３−１５５４０１に基づく優先権を主張するものであり、文献の参照による組み込みが認められる指定国については、上記の出願に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出願の記載の一部とする。

従来より、車両の操舵を自動で制御する自動操舵制御を実行可能な車両用操舵制御装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００７−３３１４７９号公報

しかしながら、従来技術では、自動操舵制御において操舵を自動で行った場合に、操舵機構が機構的な操舵可能範囲の限界点（メカニカルリミット）に達してしまい、運転者の意図に反して、操舵機構による操舵操作が突然に停止してしまい、運転者に違和感を与えてしまう場合があった。

本発明の課題は、自動操舵制御を適切に実行可能な車両用操舵制御装置を提供することである。

本発明は、自動操舵制御中に、操舵角の絶対値が第１閾値から第１閾値より大きい操舵機構が機構的な操舵可能範囲の限界点に達する操舵角となる前の間では、操舵角の絶対値が大きくなるほど電流指令値の絶対値の上限値を限界点に達する操舵角となる前でゼロになるよう小さくすることで、上記課題を解決する。

本発明によれば、操舵機構がメカニカルリミットに達する手前において、操舵角の変化を緩やかにすることができ、これにより、自動操舵制御中に、運転者の意図に反して、操舵機構による操舵操作が突然に停止することで、運転者に違和感を与えてしまうことを軽減することができる。

本実施形態に係る操舵制御装置を示す構成図である。 （Ａ）は、第１制御における、第２電流指令値の上限値と操舵可能角度との関係を示す図であり、（Ｂ）は、第２制御における、第２電流指令値の上限値と操舵可能角度との関係を示す図である。 （Ａ）は、操舵可能角度の変化の一例を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す場面における、第２電流指令値の変化の一例を示す図である。 （Ａ）は、操舵可能角度の変化の他の例を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す場面における、第２電流指令値の変化の他の例を示す図である。 本実施形態に係る操舵制御処理を示すフローチャートである。

《第１実施形態》
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について説明する。なお、以下においては、車両に搭載され、運転者が操舵操作を行わずとも、操舵操作を自動で制御することで、車両を目標位置まで誘導することが可能な操舵制御装置を例示して、本発明を説明する。

図１は、本実施形態に係る操舵制御装置１００を示す構成図である。本実施形態に係る操舵制御装置１００は、図１に示すように、ステアリング装置１０と、操舵支援制御装置２０と、自動操舵制御装置３０と、自動操舵制御スイッチ３１と、ディスプレイ３２と、電動モータ４０とを備える。

ステアリング装置１０は、電動パワーステアリング機能を備え、運転者によりステアリングホイール１１が操作された場合に、ステアリングホイール１１の操舵角に応じて、車輪（たとえば左右前輪）１５を操舵する。

具体的には、ステアリング装置１０のステアリングホイール１１と車輪１５との間の操舵系は、機械的に連結されており、ステアリングシャフト１２と、ラックアンドピニオン式ギヤ機構１３と、タイロッド１４とを主体に構成されている。ステアリングシャフト１２の上端には、ステアリングホイール１１が取り付けられており、その下端には、ラックアンドピニオン式ギヤ機構１３が接続されている。ステアリングシャフト１２と接続するピニオンシャフトの下端には、ピニオン１３ａが取り付けられており、このピニオン１３ａは、車幅方向に延在して設けられたラック１３ｂに噛合している。このラックアンドピニオン式ギヤ機構１３により、ステアリングホイール１１（ステアリングシャフト１２）の回転運動が、ラック１３ｂの直進運動（並進運動）へと変換される。ラック１３ｂの両端には、タイロッド１４を介して車輪１５に設けられたナックルアーム（図示せず）が接続されており、ラック１３ｂが直進運動（並進運動）することにより車輪１５が操舵される。

トルクセンサ１６は、運転者による操舵入力であるステアリングトルクを検出する。トルクセンサ１６により検出されたステアリングトルクは、操舵支援制御装置２０および自動操舵制御装置３０に出力される。

操舵角センサ１７は、ステアリングシャフト１２に設けられており、ステアリングシャフト１２の回転角を操舵角として検出する。操舵角センサ１７により検出された操舵角は、ステアリングホイール１１の操舵角に相当するものであり、本実施形態においては、ステアリングホイール１１の中立位置を「０」として、右操舵時の操舵角を正の値、左操舵時の操舵角を負の値として出力する。なお、操舵角センサ１７により検出された操舵角は、操舵支援制御装置２０および自動操舵制御装置３０に出力される。

車速センサ１８は、車輪１５の回転状態を検出することにより、車両１５の回転状態に応じた車速パルスを出力する。たとえば、車速センサ１８は、車輪の中心に取り付けられた歯車の回転を磁気センサ（不図示）によって検出することで、車速パルスを出力することができる。車速センサ１８により出力された車速パルスは、操舵支援制御装置２０および自動操舵制御装置３０に出力される。

電動モータ４０は、車載バッテリ（不図示）から供給された電力をトルクに変換する。電動モータ４０に供給される電流の大きさは、後述するように、操舵支援制御装置２０または自動操舵制御装置３０により決定され、操舵支援制御装置２０または自動操舵制御装置３０により決定された電流値にて、車載バッテリから電動モータ４０に電力が供給される。

そして、車載バッテリから電動モータ４０に電力が供給されると、電動モータ４０は、車載バッテリから供給された電流値の大きさに応じてトルクを発生し、電動モータ４０で発生させたトルクを減速機１９に伝達する。減速機１９に伝達されたトルクは、ステアリングシャフト１２の回転トルクに変換され、これにより、ステアリング装置１０に、電流値に応じた操舵動力が付与されることなる。

操舵支援制御装置２０は、運転者によるステアリング装置１０の操舵操作を支援するための装置であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェースを主体に構成されたマイクロコンピュータを備えている。そして、操舵支援制御装置２０は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、電動モータ４０の駆動を制御することで、運転者の操舵力を支援する操舵支援制御を行う。

具体的には、操舵支援制御装置２０は、ステアリングトルクと、車速と、電流指令値（詳細は後述する。）との対応関係を定めた操舵支援特性に基づいて、電動モータ４０に供給する電流の目標値である電流指令値を算出する。なお、以下においては、操舵支援制御装置２０により算出された電流指令値を、第１電流指令値として説明する。

そして、操舵支援制御装置２０は、第１電流指令値を算出した後に、算出した第１電流指令値の電流にて、車載バッテリ（不図示）から電動モータ４０に電力を供給する。このように、操舵支援制御装置２０は、ステアリングトルクと車速とに基づいて、電動モータ４０に供給する電流の目標値を第１電流指令値として算出し、算出した第１電流指令値の電流で、車載バッテリから電動モータ４０に電力を供給することで、運転者の操舵操作を支援するための操舵動力を、ステアリング装置１０に付与することができる。

なお、本実施形態において、ステアリングトルクと、車速と、第１電流指令値との対応関係を定めた操舵支援特性は、マップまたは演算式の形式で、操舵支援制御装置２０のＲＯＭに予め格納されている。さらに、この操舵支援特性は、ステアリングトルクが大きいほど、第１電流指令値の絶対値が大きくなり、また、車速が大きいほど、第１電流指令値の絶対値が小さくなるように設定されている。加えて、この操舵支援特性は、第１電流指令値の正負が、操舵角および操舵角速度に応じて、右方向への操舵操作のときは正の第１電流指令値となり、左方向への操舵操作のときは負の第１電流指令値となるように設定されている。

次に、自動操舵制御装置３０について説明する。自動操舵制御装置３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェースから構成されたマイクロコンピュータを備えており、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、電動モータ４０の駆動を制御することで、ステアリング装置１０の操舵操作を自動で制御する自動操舵制御を行う。

具体的には、自動操舵制御装置３０は、運転者により自動操舵制御スイッチ３１がオンにされた場合に、車両を目標位置に誘導するために必要な目標操舵角を算出し、電動モータ４０に供給する必要がある電流の目標値を第２電流指令値として算出する。

ここで、車両を目標駐車位置まで誘導する場面における、第２電流指令値の算出方法について説明する。たとえば、本実施形態では、カメラにより撮像された映像が、インストルメントパネルに配設されたディスプレイ３２の画面に表示され、運転者は、ディスプレイ３２の画面に表示された映像を参照して、ディスプレイ３２が備えるタッチパネルを操作することで、目標駐車位置を設定することができる。そして、運転者により目標駐車位置が設定されると、自動操舵制御装置３０は、現在の車両位置と目標駐車位置との位置関係を演算し、目標駐車位置に駐車するための目標走行経路を演算する。そして、自動操舵制御装置３０は、目標走行経路と現在の車両位置とに基づいて、必要な目標操舵角を演算し、この目標操舵角を達成するために必要な電動モータ４０に供給する電流の値を、第２電流指令値として算出する。そして、自動操舵制御装置３０により算出された第２電流指令値は、操舵支援制御装置２０に出力される。

また、自動操舵制御装置３０は、自動操舵制御スイッチ３１がオンにされた場合に、自動操舵制御の開始信号を操舵支援制御装置２０に出力する。これにより、操舵支援制御装置２０は、自動操舵制御モードに切り替わり、自動操舵制御装置３０により出力された第２電流指令値の電流を、電動モータ４０に供給する。その結果、電動モータ４０において、自動操舵制御装置３０により算出された第２電流指令値の電流が、操舵トルクに変換され、ステアリング装置１０に操舵力として伝達される。

また、本実施形態では、第１電流指令値と同様に、第２電流指令値の正負が、右方向への操舵操作のときは正の第２電流指令値となり、左方向への操舵操作のときは負の第２電流指令値となるように設定されている。以下においては、右操舵時における場面を例示して、第２電流指令値の制御方法について詳細に説明する。

ここで、ステアリング装置１０には、ステアリング装置１０の構造上の理由から、機械的・物理的に車輪１５を操舵可能な限界点（以下、メカニカルリミットという）が存在する。そのため、従来では、自動操舵制御において操舵角が大きくなるように操舵操作が行われた場合に、メカニカルリミットにおいて、ステアリング装置１０による操舵操作が突然に停止してしまい、運転者に違和感を与えてしまう場合があった。

そこで、本実施形態において、自動操舵制御装置３０は、このような運転者の違和感を軽減するために、ステアリング装置１０がメカニカルリミットに達する少し手前の操舵角を、第１閾値α１として設定し、自動操舵制御が開始された場合に、操舵角が第１閾値以上となったか否かを判断する。そして、自動操舵制御装置３０は、操舵角が第１閾値以上となった場合には、操舵角の変化を緩やかにするために、操舵角が大きいほど第２電流指令値の上限値が小さくなるように、第２電流指令値の上限値を制御する。

なお、本実施形態において、自動操舵制御装置３０は、現在の操舵角と、メカニカルリミットにおける操舵角との角度差を操舵可能角度として算出し、操舵可能角度が閾値α１未満である場合に、操舵角が第１閾値以上であると判断することで、操舵角が第１閾値以上となったか否かを判断する。また、ステアリング装置１０がメカニカルリミットに達する操舵角は車種ごとに決定できるため、自動操舵制御装置３０は、現在の操舵角に基づいて、操舵可能角度を算出することができる。

ここで、図２（Ａ）は、右操舵時における第２電流指令値の上限値と操舵可能角度との関係を示す図である。なお、図２（Ａ）においては、横軸に、操舵可能角度を示しており、左方向（矢印方向と反対の方向）側から右方向（矢印方向）側に向かって、操舵可能角度は小さくなっている。

図２（Ａ）に示すように、自動操舵制御装置３０は、操舵可能角度が閾値α１以上である場合には、第２電流指令値の上限値を初期値とし、操舵可能角度が閾値α１未満となった場合に、第２電流指令値の上限値の抑制を開始する。そして、操舵可能角度が、閾値α１未満であり、かつ、閾値α１よりも小さい閾値α２以上である場合には、自動操舵制御装置３０は、操舵可能角度が小さいほど、第２電流指令値の上限値を小さくし、操舵可能角度が閾値α２となった場合に、第２電流指令値の上限値をゼロに設定する。

なお、操舵可能角度と第２電流指令値の上限値との対応関係は、テーブルやマップなどの形式で、自動操舵制御装置３０のＲＡＭに予め記憶されており、自動操舵制御装置３０は、ＲＡＭに記憶された操舵可能角度と第２電流指令値の上限値との対応関係を参照することで、操舵可能角度に基づいて、第２電流指令値の上限値を算出することができる。

このように、本実施形態では、ステアリング装置１０がメカニカルリミットに達する手前において、操舵角が大きくなるほど（操舵可能角度が小さくなるほど）、第２電流指令値の上限値を小さくすることで、図３（Ｂ）に示すように、第２電流指令値の実際の値を抑制することができ、これにより、図３（Ａ）に示すように、操舵角の変化を緩やかにすることができる。また、図２（Ａ）に示すように、操舵可能角度が閾値α２となった場合には、第２電流指令値の上限値はゼロに設定され、これにより、図３（Ｂ）に示すように、第２電流指令値の実際の値もゼロとなる。その結果、図３（Ａ）に示すように、ステアリング装置１０がメカニカルリミットに達する手前において、ステアリング装置１０の操舵操作を停止させることができる。なお、図３（Ａ）は、操舵可能角度の変化の一例を示す図であり、図３（Ｂ）は、第２電流指令値の変化の一例を示す図である。

たとえば、図３（Ｂ）に示す例では、目標位置に車両を誘導するために、右方向の操舵に対応する正の第２電流指令値が算出され、電動モータ４０に正の第２電流指令値の電流が供給されている。これにより、ステアリング装置１０に右方向への操舵力が付与され、右方向の操舵角は大きくなる。一方、操舵角が大きくなると、図３（Ａ）に示すように、現在の操舵角とメカニカルリミットにおける操舵角との角度差である操舵可能角度は小さくなり、その結果、時刻ｔ１において、操舵可能角度が閾値α１未満となる。

そして、時刻ｔ１において、操舵可能角度が閾値α１未満となると、自動操舵制御装置３０は、図２（Ａ）に示すように、操舵可能角度に応じて、第２電流指令値の上限値を小さくし、これにより、図３（Ｂ）に示すように、第２電流指令値の実際の値は抑制される。さらに、操舵可能角度が閾値α２となり、第２電流指令値の上限値がゼロとなった場合には、図３（Ｂ）に示すように、第２電流指令値の実際の値はゼロとなり、これにより、図３（Ａ）に示すように、ステアリング装置１０がメカニカルリミットに達する前（操舵可能角度がゼロとなる前）において、ステアリング装置１０の操舵が停止される。

このように、自動操舵制御装置３０は、操舵角が所定の第１閾値を超えた場合（操舵可能角度が閾値α１未満となった場合）に、操舵角の変化を緩やかにすることで、ステアリング装置１０が機械的・物理的なメカニカルリミットに達してしまい、運転者の意図に反して、ステアリング装置１０の操舵が突然に停止してしまい、運転者に違和感を与えてしまうことを有効に防止することができる。

また、本実施形態において、自動操舵制御装置３０は、操舵角の変化速度を繰り返し算出しており、操舵角の変化速度が所定の基準速度以上であるか否かを判断している。そして、自動操舵制御装置３０は、操舵可能角度が閾値α１未満である場合において、操舵角の変化速度が基準速度以上となった場合には、現在の操舵方向に対応する第２電流指令値と、正負符号が逆の電流（反力電流）を電動モータ４０に供給する。

ここで、図４（Ａ）は、操舵可能角度の変化の他の例を示す図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示す場面における、第２電流指令値の変化の他の例を示す図である。たとえば、図４（Ｂ）に示す例では、車両を右方向に操舵するために、正の第２電流指令値の電流が電動モータ４０に供給されており、これにより、図４（Ａ）に示すように、操舵可能角度が閾値α１未満となる。また、図４に示す例では、操舵角の変化速度が基準速度以上となっており、これにより、自動操舵制御装置３０は、図４（Ｂ）に示すように、負の第２電流指令値の電流を、反力電流として電動モータ４０に供給する。このように、操舵角の変化速度が基準速度以上である場合に、現在の操舵方向に対応する第２電流指令値と正負符号が逆の反力電流を電動モータ４０に供給することで、第２電流指令値をゼロとした場合でも、電動モータ４０の慣性力などにより、ステアリング装置１０がメカニカルリミットに達してしまうことを有効に防止することができる。

なお、反力電流の大きさは、特に限定されないが、操舵角の変化速度が速いほど、反力電流の電流値の絶対値を大きくすることができる。また、基準速度も、特に限定されず、たとえば、実験などにより、反力電流を電動モータ４０に供給しない場合でも、ステアリング装置１０がメカニカルリミットに達しない操舵角の変化速度のうち、最大速度を求め、この最大速度を基準速度として設定することができる。

また、本実施形態において、自動操舵制御装置３０は、図２（Ａ）に示すように、操舵可能角度が閾値α１未満になる前、および、操舵可能速度が閾値α１未満となった後であり、かつ、操舵可能速度が閾値α１よりも小さい閾値α２となるまでの間における、第２電流指令値の上限値の制御を、第１制御として実行し、図２（Ｂ）に示すように、操舵可能角度が閾値α２になった後に、逆方向の操舵操作が行われて、操舵可能角度が閾値β１となるまでの間における、第２電流指令値の上限値の制御を、第２制御として実行する。

図２（Ｂ）に示すように、第２制御における閾値β１，β２は、図２（Ａ）に示す、第１制御における閾値α１，α２よりも、それぞれ大きい値に設定されている。これにより、ステアリング装置１０がメカニカルリミットに近づく第１制御と、ステアリング装置１０がメカニカルリミットから離れる第２制御とにおいて、ヒステリシスを付与することができ、その結果、ノイズなどによる、ステアリング装置１０のハンチングを有効に防止することができる。

具体的には、第２制御において、自動操舵制御装置３０は、図２（Ｂ）に示すように、操舵可能角度が閾値α２よりも大きい閾値β２未満である場合には、第２電流指令値の上限値をゼロのまま設定する。また、自動操舵制御装置３０は、図２（Ｂ）に示すように、操舵可能角度が閾値β２以上であり、かつ、閾値α１よりも大きい閾値β１未満である場合には、操舵可能角度が大きくなるほど、第２電流指令値の上限値を大きし、さらに、操舵可能角度が閾値β１以上となった場合に、第２電流指令値の上限値を初期値に設定する。

なお、上述した実施例では、右操舵時における場面を例示して説明したが、左操舵時における場面においても、同様の制御を行うことができる。ただし、本実施形態では、右操舵時の操舵角を正の値、左操舵時の操舵角を負の値として出力しており、また、電動モータ４０に右方向の操舵力を付与する第２電流指令値を正の値、電動モータ４０に右方向の左舵力を付与する第２電流指令値を負の値として出力している。そのため、左操舵時においては、右操舵時と比べて、操舵角、操舵可能角度、第２電流指令値、閾値α１，α２，β１，β２、および反力電流などの正負符号は逆となる。また、右操舵時であるか、左操舵時であるかにかかわらず、操舵角の絶対値、操舵可能角度の絶対値を用いて、第２電流指令値の絶対値の上限値を求める構成としてもよい。

また、自動操舵制御装置３０は、自動操舵制御スイッチ３１がオフにされた場合には、自動操舵制御の停止信号を、操舵支援制御装置２０に出力する。これにより、操舵支援制御装置２０が、操舵支援制御モードに切り替わり、自動操舵制御装置３０により算出された第２電流指令値に基づく自動操舵制御は中止され、操舵支援制御装置２０により算出された第１電流指令値に基づく操舵支援制御が開始される。また、自動操舵制御装置３０は、自動操舵制御中に、運転者がステアリング操作に介入した場合にも、自動操舵制御を中止する。

次に、図５を参照して、本実施形態に係る操舵制御処理について説明する。図５は、本実施形態に係る操舵制御処理を説明するための図である。なお、以下においても、右操舵時における場面を例示して説明するが、左操舵時においても同様に実施することができる。

まず、ステップＳ１０１では、自動操舵制御装置３０により、自動操舵制御が実行中であるか否かの判断が行われる。たとえば、自動操舵制御装置３０は、自動操舵制御スイッチ３１がオンにされており、運転者による操舵操作の介入などにより、自動操舵制御が中止されていない場合には、自動操舵制御が実行中であると判断することができる。自動操舵制御が実行中であると判断された場合には、ステップＳ１０２に進み、一方、自動操舵制御が実行中ではないと判断された場合には、ステップＳ１０１で待機する。

ステップＳ１０２では、自動操舵制御装置３０により、操舵可能角度の算出が行われる。具体的には、自動操舵制御装置３０は、操舵角センサ１７により検出された操舵角を周期的に取得しており、操舵角センサ１７から取得した最新の操舵角と、ステアリング装置１０がメカニカルリミットに達した場合の操舵角との角度差を、操舵可能角度として算出する。

ステップＳ１０３では、自動操舵制御装置３０により、第１制御を実行しているか否かの判断が行われる。たとえば、自動操舵制御装置３０は、図２（Ａ）に示すように、操舵可能角度が閾値α１未満になる前、または、操舵可能角度が閾値α１未満となった後に、操舵可能角度が閾値α２となる前までの間は、第１制御を実施していると判断して、ステップＳ１０４に進む。一方、自動操舵制御装置３０は、図２（Ｂ）に示すように、操舵可能角度が閾値α２となった後に、操舵可能角度が閾値β１となる前までの間は、第２制御を実施していると判断して、ステップＳ１１２に進む。

ステップＳ１０４では、自動操舵制御装置３０により、操舵可能角度が閾値α１未満であるか否かの判断が行われる。たとえば、図２（Ａ）に示すように、操舵可能角度が閾値α１未満である場合には、ステップＳ１０５に進み、一方、操舵可能角度が閾値α１以上である場合には、ステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１０５では、自動操舵制御装置３０により、第２電流指令値の上限値の算出が行われる。具体的には、自動操舵制御装置３０は、自動操舵制御装置３０のＲＡＭに記憶された、操舵可能角度と第２電流指令値の上限値との対応関係を参照することで、ステップＳ１０２で算出された操舵可能角度に基づいて、第２電流指令値の上限値を算出することができる。また、図２（Ａ）に示すように、自動操舵制御装置３０は、操舵可能角度が閾値α２よりも大きい場合には、操舵可能角度が大きいほど、第２電流指令値の上限値を小さい値で算出し、また、操舵可能角度が閾値α２である場合には、第２電流指令値の上限値をゼロとして算出する。

ステップＳ１０６では、自動操舵制御装置３０により、ステップＳ１０５で設定された第２電流指令値の上限値を超えない範囲で、第２電流指令値の算出が行われる。たとえば、自動操舵制御装置３０は、目標位置までの目標走行経路と現在の車両位置とに基づいて目標操舵角を演算し、目標操舵角を達成するために電動モータ４０に供給する電流の目標値を、第２電流指令値として算出する。そして、自動操舵制御装置３０は、算出した第２電流指令値と、ステップＳ１０５で設定した第２電流指令値の上限値とを比較し、算出した第２電流指令値が第２電流指令値の上限値よりも大きい場合には、第２電流指令値の上限値を第２電流指令値として算出する。

ステップＳ１０７では、自動操舵制御装置３０により、操舵角の変化速度の算出が行われる。たとえば、自動操舵制御装置３０は、前回処理時に検出された操舵角と、今回処理時に検出した操舵角とに基づいて、操舵角の変化速度を算出することができる。

そして、ステップＳ１０８では、自動操舵制御装置３０により、ステップＳ１０７で算出された操舵角の変化速度が所定の基準速度以上であるか否かの判断が行われる。操舵角の変化速度が基準速度未満である場合には、ステップＳ１１１に進み、ステップＳ１０６で算出された第２電流指令値の電流が、操舵支援制御装置２０に出力される。これにより、ステップＳ１０６で算出された第２電流指令値の電流が電動モータ４０に供給され、ステアリング装置１０による操舵操作が行われる。そして、ステップＳ１１１で、第２電流指令値の電流が電動モータ４０に供給された後は、図５に示す操舵制御処理を終了し、ステップＳ１０１に戻る。一方、操舵角の変化速度が基準速度以上である場合には、ステップＳ１０９に進む。

ステップＳ１０９では、操舵角の変化速度が基準速度以上であると判断されているため、自動操舵制御装置３０により、図４（Ｂ）に示すように、操舵方向に対応する第２電流指令値と正負符号が逆の反力電流が、電動モータ４０に供給される。たとえば、図４（Ｂ）に示す例では、右方向の操舵に対応する正の第２電流指令値が算出されており、そのため、自動操舵制御装置３０は、負の電流値の反力電流を、電動モータ４０に供給する。

また、ステップＳ１０４において、操舵可能速度が閾値α１未満ではないと判断された場合には、第２電流指令値の上限値を抑制することなく、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、第２電流指令値の上限値の初期値の範囲内において、第２電流指令値が算出され、続くステップＳ１１１において、ステップＳ１１０で算出された第２電流指令値の電流が、電動モータ４０に供給される。

さらに、ステップＳ１０３において、第１制御が行われていないと判断された場合には、ステップＳ１１２に進み、ステップＳ１１２〜Ｓ１１５において、図２（Ｂ）に示すように、第２制御が行われる。

具体的には、まず、ステップＳ１１２において、自動操舵制御装置３０により、図２（Ｂ）に示すように、操舵可能角度が閾値β２以上であるか否かの判断が行われる。そして、操舵可能角度が閾値β２以上である場合には、ステップＳ１１３に進み、一方、操舵可能角度が閾値β２未満である場合には、図２（Ｂ）に示すように、第２電流指令値の上限値はゼロのままとされ、図５に示す操舵制御処理を終了し、ステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１１３では、自動操舵制御装置３０により、図２（Ｂ）に示すように、操舵可能角度と第２電流指令値の上限値との対応関係を参照して、操舵可能角度に基づいて、第２電流指令値の上限値の算出が行われる。本実施形態では、図２（Ｂ）に示すように、操舵可能角度がβ２からβ１となる範囲において、第２電流指令値の上限値がゼロから初期値へと増加するように、操舵可能角度と第２電流指令値の上限値との対応関係が定められており、自動操舵制御装置３０は、この対応関係を参照して、第２電流指令値の上限値を算出する。

そして、ステップＳ１１４では、自動操舵制御装置３０により、ステップＳ１１３で算出された第２電流指令値の上限値に基づいて、第２電流指令値の算出が行われる。なお、第２電流指令値の算出方法は、ステップＳ１０６と同様に行うことができる。そして、続くステップＳ１１５では、自動操舵制御装置３０により、ステップＳ１１４で算出された第２電流指令値の電流が操舵支援制御装置２０に出力され、これにより、ステップＳ１１４で算出された第２電流指令値の電流が電動モータ４０に供給される。

そして、本実施形態では、図５に示す操舵制御処理を周期的に繰り返すことで、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、操舵可能角度に応じて、第２電流指令値の上限値を制御することができ、これにより、図３（Ａ），（Ｂ）および図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、ステアリング装置１０がメカニカルリミットに達する手前で、操舵角の変化を緩やかにすることができる。

すなわち、本実施形態では、第１制御が実行されており（ステップＳ１０３＝Ｙｅｓ）、操舵可能角度が閾値α１以上である場合には（ステップＳ１０４＝Ｎｏ）、第２電流指令値の上限値の抑制は行われず、車両を目標位置に誘導できるように、第２電流指令値の上限値の初期値の範囲内において、第２電流指令値の算出が行われる（ステップＳ１１０）。

そして、操舵可能角度が閾値α１未満となった場合には（ステップＳ１０４＝Ｙｅｓ）、図２（Ａ）に示すように、操舵可能角度が小さくなるほど、第２電流指令値の上限値が小さくなるように、操舵可能角度に基づいて、第２電流指令値の上限値が算出され（ステップＳ１０５）、算出された第２電流指令値の上限値の範囲内で、第２電流指令値が算出される（ステップＳ１０６）。その結果、図３（Ｂ）に示すように、操舵可能角度が小さくなるほど、第２電流指令値は小さくなり、これにより、図３（Ａ）に示すように、操舵角の変化は緩やかになる。

また、第１制御が実行されており（ステップＳ１０３＝Ｙｅｓ）、操舵可能角度が閾値α１未満である場合において（ステップＳ１０４＝Ｙｅｓ）、図４（Ａ）に示すように、操舵角の変化速度が所定の基準速度以上である場合には（ステップＳ１０８＝Ｙｅｓ）、図４（Ｂ）に示すように、操舵方向の第２電流指令値と正負符号が逆の反力電流が電動モータ４０に供給される（ステップＳ１０９）。

さらに、図２（Ｂ）に示すように、操舵可能角度が閾値α２となった後は、第２制御が実行される（ステップＳ１０３＝Ｎｏ）。そして、操舵可能角度が閾値β２となるまでは、図２（Ｂ）に示すように、第２電流指令値はゼロのままとされ（ステップＳ１１２＝Ｎｏ）、操舵可能角度が閾値β２以上となった場合に、図２（Ｂ）に示すように、操舵可能角度に応じて、第２電流指令値の上限値は増加する（ステップＳ１１３）。そして、ステップＳ１１３で設定された第２電流指令値の上限値の範囲内で、目標位置に応じた第２電流指令値が算出され、これにより、自動操舵制御が行われる（ステップＳ１１４，Ｓ１１５）。

以上のように、本実施形態では、ステアリング装置１０がメカニカルリミットに達するまでの操舵可能角度が閾値α１未満となった場合に、第２電流指令値の上限値を抑制することで、ステアリング装置１０がメカニカルリミットに達する手前で、操舵角の変化を緩やかにすることができ、これにより、自動操舵制御において、ステアリング装置１０がメカニカルリミットに達してしまい、運転者の意図に反して、ステアリング装置１０の操舵が突然に停止し、運転者に違和感を与えてしまうことを有効に防止することができる。特に、自動操舵制御では、運転者が実際に操舵操作を行う場合と比べて、運転者がステアリング装置１０による操舵が停止することを予測することが困難であり、ステアリング装置１０の操舵が突然に停止した場合に、運転者に与える違和感は大きくなる。本実施形態では、自動操舵制御において、ステアリング装置１０がメカニカルリミットに達する手前で、操舵角の変化を緩やかにすることで、運転者の違和感を軽減するという顕著な効果を奏することができる。

また、本実施形態では、操舵可能角度が閾値α１未満となった場合に、第２電流指令値そのものを抑制するのではなく、第２電流指令値の上限値を抑制することで、第２電流指令値の上限値を超えない範囲において、自動操舵制御の目標位置に応じて、第２電流指令値を適切に演算することができるため、車両を目標位置まで適切に誘導することが可能となる。

さらに、本実施形態では、操舵角の変化速度が基準速度以上である場合には、ステアリングの操舵方向に対応する第２電流指令値と正負符号が逆の電流を電動モータ４０に供給することで、第２電流指令値をゼロとした場合でも、電動モータ４０の慣性力などにより、ステアリング装置１０がメカリミットに達してしまうことを有効に防止することができる。

加えて、本実施形態では、図２（Ａ）に示す第１制御と、図２（Ｂ）に示す第２制御とにおいて、閾値α１，α２と閾値β１，β２との大きさをそれぞれ異ならせることで、第２電流指令値の上限値の制御に、ヒステリシスを付与することができ、これにより、ノイズなどによるハンチングを有効に防止することができる。

また、本実施形態では、図２（Ａ）に示すように、操舵可能角度がゼロとなる前、すなわち、ステアリング装置１０がメカニカルリミットに達する手前において、第２電流指令値の上限値をゼロにすることで、製造上の誤差により、同じ車種の車両間でメカニカルリミットに差が生じる場合でも、ステアリング装置１０がメカニカルリミットに達する手前において、操舵をより確実に停止させることができ、その結果、運転者に与える違和感を軽減することができる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

たとえば、上述した実施形態では、第２制御における閾値β１，β２を、第１制御における閾値α１，α２よりも大きくすることで、本実施形態に係る自動操舵制御において、ヒステリシスを付与する構成を例示したが、この構成に加えて、ステアリング装置１０のセルフアライニングトルクに基づいて、第２制御における閾値β１，β２を決定する構成としてもよい。具体的には、自動操舵制御装置３０は、タイヤの切れ角と取り付け角とに基づいて、セルフアライニングトルクを算出することができ、セルフアライニングトルクの分だけ、第２電流指令値の上限値を大きくすることができる。これにより、ステアリング装置１０のハンチングをより適切に防止することができる。

また、上述した実施形態においては、車両を駐車目標位置まで誘導する場面を例示して、本発明を説明したが、本発明は上記場面のみに適用されるものではなく、たとえば、自車両を前方車両に追従させて自動で走行させる自動走行を行う場面などにおいても適用することができる。すなわち、本発明は、自動操舵制御の目標位置として、駐車目標位置などの固定の位置を設定する場面だけではなく、前方車両の位置などの可変の位置を設定する場面においても適用することができる。

なお、上述した実施形態のステアリング装置１０は本発明の操舵機構に、電動モータ４０は本発明の駆動手段に、自動操舵制御装置３０は本発明の検出手段および制御手段にそれぞれ相当する。

１００…操舵制御装置
１０…ステアリング装置
１６…トルクセンサ
１７…操舵角センサ
１８…車速センサ
２０…操舵支援制御装置
３０…自動操舵制御装置
３１…自動操舵制御スイッチ
３２…ディスプレイ
４０…電動モータ

Claims (6)

1. ステアリングの操舵角に応じて車輪を操舵する操舵機構と、前記操舵機構に前記車輪の操舵力を付与する駆動手段とを有する操舵装置を制御する車両用操舵制御装置において、
   前記操舵角を検出する検出手段と、
   車両を目標位置に誘導するために必要な目標操舵角を算出し、前記目標操舵角を達成するために必要な前記駆動手段に供給する電流の目標値を電流指令値として算出し、前記駆動手段に前記電流指令値の電流を供給することで、前記操舵機構の操舵操作を自動で制御する自動操舵制御を実行する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記自動操舵制御中に、前記検出手段により検出された前記操舵角の絶対値が所定の第１閾値から前記第１閾値より大きい前記操舵機構が機構的な操舵可能範囲の限界点に達する操舵角となる前の間では、前記操舵角の絶対値が大きくなるほど前記電流指令値の絶対値の上限値を、前記限界点に達する操舵角となる前でゼロになるよう小さくすることを特徴とする車両用操舵制御装置。
2. 請求項１に記載の車両用操舵制御装置において、
   前記制御手段は、前記検出手段により検出された操舵角と、前記操舵機構が機構的な操舵可能範囲の限界点に達する場合の操舵角との角度差を、操舵可能角度として演算し、前記操舵可能角度の絶対値が所定の判定値未満となった場合に、前記操舵角の絶対値が前記第１閾値以上になったと判断することを特徴とする車両用操舵制御装置。
3. 請求項１または２に記載の車両用操舵制御装置において、
   前記制御手段は、前記操舵角の絶対値が前記第１閾値以上となった場合に、前記操舵角が所定の基準速度以上の速度で変化している場合には、現在の操舵方向に対応する前記電流指令値と正負符号が逆の電流を前記駆動手段に供給することを特徴とする車両用操舵制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の車両用操舵制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記操舵角の絶対値が前記第１閾値未満である場合には、前記電流指令値の絶対値の上限値を初期値に設定し、前記操舵角の絶対値が前記第１閾値以上であり、かつ、前記操舵角の絶対値が前記第１閾値よりも大きい第２閾値未満である場合には、前記操舵角の絶対値が大きくなるほど、前記電流指令値の絶対値の上限値を小さくし、前記操舵角の絶対値が前記第２閾値になった場合に、前記電流指令値の絶対値の上限値をゼロとする第１制御と、
   前記操舵角の絶対値が前記第２閾値になった後に、前記操舵角の絶対値が前記第２閾値よりも小さい第３閾値以上である場合には、記電流指令値の絶対値の上限値をゼロのままとし、前記操舵角の絶対値が前記第３閾値未満であり、かつ、前記第３閾値よりも小さい第４閾値以上である場合には、前記操舵角の絶対値が小さいほど、前記電流指令値の絶対値の上限値を大きくし、前記操舵角の絶対値が前記第４閾値未満になった場合に、前記電流指令値の絶対値の上限値を初期値に戻す第２制御とを実行することを特徴とする車両用操舵制御装置。
5. 請求項４に記載の車両用操舵制御装置において、
   前記制御手段は、前記操舵機構に伝達されるセルフアライニングトルクに基づいて、前記第３閾値および／または前記第４閾値を設定することを特徴とする車両用操舵制御装置。
6. ステアリングの操舵角に応じて車輪を操舵する操舵機構と、前記操舵機構に前記車輪の操舵力を付与する駆動手段とを有する操舵装置の制御を行う車両用操舵制御方法において、
   前記操舵角を検出し、
   車両を目標位置に誘導するために必要な目標操舵角を算出し、前記目標操舵角を達成するために必要な前記駆動手段に供給する電流の目標値を電流指令値として算出し、前記駆動手段に前記電流指令値の電流を供給することで、前記操舵機構の操舵操作を自動で制御する自動操舵制御を実行し、
   前記自動操舵制御中に、検出された前記操舵角の絶対値が所定の第１閾値から前記第１閾値より大きい前記操舵機構が機構的な操舵可能範囲の限界点に達する操舵角となる前の間では、前記操舵角の絶対値が大きくなるほど前記電流指令値の絶対値の上限値を、前記限界点に達する操舵角となる前でゼロになるよう小さくすることを特徴とする車両用操舵制御方法。
   

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