JP6264338B2 - 車線維持支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両が車線内を走行するようにドライバーの運転を支援するための車線維持支援装置に関する。

従来から、例えば、特許文献１に提案されているように、車線維持支援制御を実施する車線維持支援装置が知られている。車線維持支援装置は、例えば、カメラセンサによって道路の左右の白線を検出し、この左右の白線に基づいて走行車線内の目標走行ライン（例えば、左右の白線の中央に位置するライン）を設定する。車線維持支援装置は、自車両の走行位置の目標走行ラインに対する幅方向のずれ量と、自車両の進行方向の目標走行ラインに対するずれ角等に基づいて目標舵角を演算し、この目標舵角に基づいて設定した目標操舵トルクを表す指令信号をステアリング制御装置に送信する。ステアリング制御装置は、車線維持支援装置から指令された目標操舵トルクに従って、モータを駆動し、ステアリング機構に目標操舵トルクを発生させる。これにより、自車両の走行位置が目標走行ライン付近に維持されるように操舵角が制御される。従って、ドライバーは、簡単に、自車両を車線の適正ラインに沿って走行させることができる。

特開２００９−１８６２６号公報

一般に、車線維持支援装置は、高速走行時においてのみ車線維持支援制御を実施するように、その制御が実施される車速域が限定されている。そこで、車速域を低速側に拡げて全車速域において車線維持支援制御を実施させたいという要求が生まれている。こうした要求に応えるために車線維持支援制御の車速域を低速まで拡げると、低速走行時においては、以下の理由により、適正な目標操舵トルクを演算することが難しくなる。

車両の走行方向を変更する場合には、車両に横力（横加速度）を発生させる必要がある。車輪に操舵力を付与した場合には、タイヤにスリップ角が生じる。横力は、主に、このスリップ角が生じることによってタイヤのゴムが変形し、この変形を戻そうとするゴムの復元力によって発生する。しかし、低速走行時においては、高速走行時に比べてスリップ角が小さくなる。また、セルフアライニングトルクも発生しにくくなる。従って、高速走行時と低速走行時とでは、横力の発生メカニズムが異なり、操舵トルクに対して発生する横力の特性が変化してしまう。このため、低速走行時において、高速走行時と同じように、目標舵角に基づいて設定した目標操舵トルクを使ってモータを制御した場合には、適正な横力が得られる操舵トルクを発生させることができない。この結果、車線維持支援性能が低下してしまう。

特許文献１に提案された装置では、自車両の走行位置の目標走行ラインに対する幅方向のずれ量と、自車両の進行方向の目標走行ラインに対するずれ角と、目標走行ラインの曲率とに基づいて目標横加速度を演算し、この目標横加速度に基づいて設定した目標操舵トルクをフィードフォワード制御量に設定する。そして、ヨーレートセンサによって検出された自車両のヨーレートから実横加速度を演算し、目標横加速度と実横加速度の偏差にフィードバックゲインを乗算した値をフィードバック制御量に設定する。この装置は、フィードフォワード制御量とフィードバック制御量とを加算して最終的な目標操舵トルクを算出する。

しかし、特許文献１に提案された装置においても、低速走行時では横力が発生しにくくなるため、高速走行時と同じように目標操舵トルクを使ってモータを制御しても、適正な横力を発生させることができず車線維持支援性能が低下してしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、車線維持支援制御を低速走行域においても良好に実施できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、
自車両を目標走行ラインに沿って走行させるようにステアリング機構に操舵トルクを発生させて、ドライバーの運転を支援する車線維持支援装置において、
前記自車両を前記目標走行ラインに沿って走行させるための目標舵角を演算する目標舵角演算手段（１０１）と、
前記目標舵角に基づいて、高速走行時に適合されたフィードフォワード制御量であるＦＦ目標操舵トルクを演算するフィードフォワード制御量演算手段（１０２）と、
前記自車両の実際の操舵角である実操舵角を検出する操舵角検出手段（９２）と、
前記目標操舵角と前記実操舵角との偏差に基づいて、フィードバック制御量であるＦＢ目標操舵トルクを演算するフィードバック制御量演算手段（１０５，１０６）と、
自車両の車速を検出する車速検出手段（１１）と、
前記車速が低い低速走行時には前記車速が高い高速走行時に比べて、前記ＦＦ目標操舵トルクが小さくなるように、前記ＦＦ目標操舵トルクを調整するフィードフォワード制御量調整手段（１０３）と、
前記調整された後の前記ＦＦ目標操舵トルクと前記ＦＢ目標操舵トルクとに基づいて最終目標操舵トルクを演算する最終制御量演算手段（１０４）と、
前記ステアリング機構に前記最終目標操舵トルクを発生させるトルク発生手段（７０，８０，９０）と
を備えたことにある。

本発明の車線維持支援装置は、自車両を目標走行ラインに沿って走行させるようにステアリング機構に操舵トルクを発生させてドライバーの運転を支援する。そのようにするために、車線維持支援装置は、目標舵角演算手段と、フィードフォワード制御量演算手段と、操舵角検出手段と、フィードバック制御量演算手段と、車速検出手段と、フィードフォワード制御量調整手段と、最終制御量演算手段と、トルク発生手段とを備えている。

目標舵角演算手段は、自車両を目標走行ラインに沿って走行させるための目標舵角を演算する。例えば、目標舵角演算手段は、目標走行ラインを取得し、自車両の走行位置の目標走行ラインに対する幅方向のずれ量、自車両の進行方向の目標走行ラインに対するずれ角、目標走行ラインの形状などに基づいて目標舵角を演算する。目標走行ラインは、例えば、自車両の走行している車線の前方を撮像するカメラセンサ等によって車線のレーンマーカー（左右の白線など）を認識することで、このレーンマーカーを基準として設定される。

フィードフォワード制御量演算手段は、目標舵角に基づいて、高速走行時に適合されたフィードフォワード制御量であるＦＦ目標操舵トルクを演算する。例えば、フィードフォワード制御量演算手段は、目標舵角が大きくなるほど大きくなるＦＦ目標操舵トルクを演算する。「ＦＦ」とはフィードフォワードの略である。このＦＦ目標操舵トルクは、操舵トルクと車両の横力とが一定の関係に維持される高速走行領域において適合される値である。

操舵角検出手段は、自車両の実際の操舵角である実操舵角を検出する。フィードバック制御量演算手段は、目標操舵角と実操舵角との偏差に基づいて、フィードバック制御量であるＦＢ目標操舵トルクを演算する。例えば、フィードバック制御量演算手段は、ＰＩＤ制御、ＰＩ制御、および、Ｐ制御などによりＦＢ目標操舵トルクを演算する。「ＦＢ」とはフィードバックの略である。

車線維持支援制御は、自車両が目標走行ラインに沿って走行するように自車両の向きを制御する。この場合、タイヤに横力を発生させることによって、自車両の向きを変えることができる。この横力は、高速走行時においては操舵トルクにほぼ比例して増加する特性を有するが、低速走行時においては、スリップ角が小さくなってしまい、高速走行時のような操舵トルクにほぼ比例した特性が得られなくなる。このため、低速走行時においては、ＦＦ目標操舵トルクは、適切な値が演算されなくなる。

そこで、本発明の車線維持支援装置は、フィードフォワード制御量を調整するための構成として、車速検出手段とフィードフォワード制御量調整手段とを備えている。車速検出手段は、自車両の車速を検出する。フィードフォワード制御量調整手段は、前記車速が低い低速走行時には前記車速が高い高速走行時に比べて、ＦＦ目標操舵トルクが小さくなるように、ＦＦ目標操舵トルクを調整する。

最終制御量演算手段は、調整された後のＦＦ目標操舵トルクとＦＢ目標操舵トルクとに基づいて最終目標操舵トルクを演算する。例えば、最終制御量演算手段は、ＦＢ目標操舵トルクと調整された後のＦＦ目標操舵トルクとの合計値を最終目標操舵トルクとして演算する。トルク発生手段は、ステアリング機構に最終目標操舵トルクを発生させる。従って、低速走行時には、主に、フィードバック制御量演算手段によって演算されたＦＢ目標操舵トルクを使って車線維持制御を実施することが可能となる。また、高速走行時においては、適正なＦＦ目標操舵トルクとＦＢ目標操舵トルクとを使って応答性のよい車線維持制御を実施することが可能となる。

この結果、本発明によれば、車線維持支援制御を低速走行域においても良好に実施できる。

本発明の一側面の特徴は、
前記フィードフォワード制御量調整手段は、前記車速が設定車速（Ｖ１）より低い場合には、前記ＦＦ目標操舵トルクをゼロに設定するように構成されたことにある。

本発明の一側面によれば、車速が設定車速より低い場合には、ＦＦ目標操舵トルクがゼロに設定される。従って、車速が設定車速より低い低速走行時においては、ＦＢ目標操舵トルクのみに基づいて、最終目標操舵トルクを演算することができる。これにより、本発明の一側面によれば、低速走行時においては、フィードフォワード制御の影響が無くなり、車線維持支援制御を低速走行域においても良好に実施できる。

上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成要件に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件は、前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。

本実施形態の車線維持支援装置の概略システム構成図である。 車線維持支援制御に用いるパラメータを説明する図である。 車線維持支援制御に係る制御ブロック図である。 ＦＦトルクマップを表すグラフである。 車速調整係数マップを表すグラフである。 高速走行時の操舵トルクと横力との関係を表すグラフである。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態の車線維持支援装置の概略システム構成図である。

本実施形態の車線維持支援装置は、車線維持支援制御部１と電動パワーステアリング部５０とから構成される。車線維持支援制御部１は、運転支援ＥＣＵ１０を備えている。この運転支援ＥＣＵ１０は、ドライバーの運転を支援するための電子制御装置であって、マイクロコンピュータを主要部として備えている。運転支援ＥＣＵ１０は、車線維持支援制御を実施する。車線維持支援制御とは、自車両の走行位置が目標走行ライン付近に維持されるように、操舵トルクをステアリング機構６０に付与してドライバーの操舵操作を支援する制御である。運転支援ＥＣＵ１０は、車線維持支援制御を実施するにあたって、電動パワーステアリング部５０の操舵アシスト機能を利用する。尚、本明細書において、マイクロコンピュータは、ＣＰＵとＲＯＭ及びＲＡＭ等の記憶装置と等を含み、ＣＰＵはＲＯＭに格納されたインストラクション（プログラム）を実行することにより各種機能を実現するようになっている。また、ＥＣＵは、Electric Control Unitの略である。

電動パワーステアリング部５０は、操舵ハンドル６１の操舵操作により転舵輪Ｗを転舵するステアリング機構６０と、ステアリング機構６０に組み付けられ操舵アシストトルクを発生するモータ７０と、モータ７０を駆動するモータドライバ８０と、モータドライバ８０の作動を制御するステアリングＥＣＵ９０とを主要部として備えている。ステアリング機構６０は、操舵ハンドル６１を上端に一体回転するように接続したステアリングシャフト６２を備える。このステアリングシャフト６２の下端には、ピニオンギヤ６３が一体回転するように接続されている。ピニオンギヤ６３は、ラックバー６４に形成されたラック歯と噛合する。ラックバー６４の両端には、タイロッド６５を介して転舵輪Ｗのナックル（図示略）が操舵可能に接続されている。ステアリングシャフト６２の軸線回りの回運動は、ラックバー６４の軸線方向の直線運動に変換され、このラックバー６４の直線運動によって左右の転舵輪Ｗが左右に転舵される。

ラックバー６４には、モータ７０が組み付けられている。モータ７０の出力軸は、ボールねじ機構６６を介してラックバー６４に動力伝達可能に接続されており、その回転により転舵輪Ｗに転舵力を付与してドライバーの操舵操作をアシストする。ボールねじ機構６６は、減速機および回転−直線変換器として機能するもので、モータ７０の回転を減速するとともに、モータ７０の回転運動を直線運動に変換してラックバー６４に伝達する。

ステアリングシャフト６２には、操舵トルクセンサ９１および舵角センサ９２が設けられる。操舵トルクセンサ９１は、操舵トルクＴｓを表す検出信号を出力する。操舵トルクセンサ９１は、例えば、ステアリングシャフト６２の中間部に介装されたトーションバー（図示略）の捩れ角度を検出し、この捩れ角に基づいて操舵トルクＴｓを検出する。舵角センサ９２は、転舵輪Ｗの舵角θｓを表す検出信号を出力する。舵角センサ９２は、例えば、トーションバー（図示略）よりも転舵輪Ｗ側のステアリングシャフト６２の回転角（中立位置を基準とした回転角）を検出する。

操舵トルクＴｓおよび舵角θｓは、その符号（正負）によって方向が識別される。例えば、正の操舵トルクＴｓは、左方向に働く操舵トルクを表し、負の操舵トルクＴｓは、右方向に働く操舵トルクを表す。また、正の舵角θｓは、中立位置よりも左方向の舵角を表し、負の舵角θｓは、中立位置よりも右方向の舵角を表す。尚、操舵トルクＴｓおよび舵角θｓの大きさについては、その絶対値にて論じられる。

ステアリングＥＣＵ９０は、マイクロコンピュータを主要部として備えている。ステアリングＥＣＵ９０は、操舵トルクセンサ９１および舵角センサ９２に接続され、操舵トルクＴｓおよび舵角θｓを表す検出信号を入力する。ステアリングＥＣＵ９０は、入力した検出信号に基づいて、ドライバーの操舵操作に応じた最適な操舵アシストトルクが得られるようにモータ７０に流す目標電流を演算し、その目標電流がモータ７０に流れるようにモータドライバ８０の作動を制御する。

このようにドライバーの行ったハンドル操作（操舵操作）に対して、ハンドル操作が軽くなるようにモータ７０を駆動する制御を操舵アシスト制御と呼ぶ。この操舵アシスト制御においては、基本的には、操舵トルクＴｓが大きくなるほど増加する目標アシストトルクが設定される。必要に応じて、操舵フィーリングを向上させるために、操舵角θｓ、あるいは、操舵角θｓの微分値である操舵角速度に基づいて補償トルクが設定され、この補償トルクが目標アシストトルクに加算される。

ステアリングＥＣＵ９０と運転支援ＥＣＵ１０とは、ＣＡＮ（Controller Area Network）４０を介して相互に送受信可能に接続されている。ステアリングＥＣＵ９０は、運転支援ＥＣＵ１０から車線維持用トルク指令を受信した場合には、車線維持用トルク指令で特定される制御量（後述する最終目標操舵トルクＴ*）に基づいてモータ７０を駆動して操舵トルクを発生させる。この場合、操舵アシスト制御と違って、ドライバーの操舵操作を要することなくモータ７０が駆動される。

本実施形態の車線維持支援装置は、自車両を目標走行ラインに沿って走行させるようにドライバーの操舵操作を支援する装置であって、ドライバーの操舵操作を不要とした自動運転を可能とする装置ではない。従って、モータ７０によって発生させる操舵トルクは、ドライバーの操舵操作を喚起できる程度の大きさ、つまり、小さな値に設定されている。尚、車線維持支援装置は、自動運転によって自車両を目標走行ラインに沿って走行させるように構成されていてもよい。

運転支援ＥＣＵ１０は、ステアリングＥＣＵ９０からＣＡＮ４０を介して操舵トルクＴｓおよび舵角θｓを表す情報を所定の周期で取得する。

運転支援ＥＣＵ１０には、車速センサ１１、操作スイッチ１２、カメラセンサ１３、表示器１４、および、ブザー１５が接続されている。車速センサ１１は、自車両の車速Ｖｘを表す検出信号を運転支援ＥＣＵ１０に出力する。操作スイッチ１２は、ドライバーが車線維持支援制御を実施させるか否かの選択を行うためのスイッチであり、選択信号を運転支援ＥＣＵ１０に出力する。操作スイッチ１２がオンの場合には、車線維持支援制御が実施される。

カメラセンサ１３は、車両前方を撮影し、画像処理を行うことで、道路の左右のレーンマーカー（例えば、白線）を認識する。カメラセンサ１３は、このレーンマーカーに基づいて、自車両を走行させる目標走行ラインを決定する。例えば、カメラセンサ１３は、図２に示すように、左白線ＬＬと右白線ＬＲとを認識し、この左右の白線の中央位置となる車線中央を目標走行ラインＬｄに決定する。

更に、カメラセンサ１３は、この目標走行ラインＬｄの方向と車両進行方向とのずれ角（以下、ヨー角θｙと呼ぶ）、目標走行ラインＬｄに対する車両重心位置の幅方向のずれ量（以下、オフセット量Ｄと呼ぶ）、および、目標トレースラインの曲率ａ（道路曲率ａと呼ぶ）などを演算する。道路曲率ａに変えて、道路半径Ｒ（＝１／Ｒ）を演算してもよい。カメラセンサ１３は、これらの演算結果である車線情報を運転支援ＥＣＵ１０に出力する。尚、オフセット量Ｄを表す、目標走行ラインＬｄに対する車両重心位置の幅方向のずれ量とは、車幅方向のずれ量であってもよいし、道路幅方向のずれ量であってもよい。

また、カメラセンサ１３が撮影機能のみを有する場合、運転支援ＥＣＵ１０は、上述したカメラセンサ１３の演算機能の一部または全部（即ち、画像処理、レーンマーカーの認識、目標走行ラインの決定、ヨー角θｙの算出、オフセット量Ｄの算出、および、曲率ａの算出などの一部または全部）を実行してもよい。

表示器１４は、ドライバーが運転席に着座した位置で視認できる位置に設けられ、運転支援ＥＣＵ１０から送信された支援制御情報を画面に表示する。ブザー１５は、カメラセンサ１３によってレーンマーカーを認識できなかった場合、および、システム異常が検出された場合、等において鳴動して、車線維持支援制御を実施できない状況であることをドライバーに知らせる。

本実施形態の運転支援ＥＣＵ１０は、車線維持支援制御を全車速域において実施する。全車速域とは、車速ゼロから高車速にいたる通常の車両走行で使用される車速範囲である。尚、車線維持支援制御が実施される車速域は、必ずしも全車速域とする必要はなく、例えば、微低速以上としてもよいし、高速域において車速上限が設けられていてもよい。

次に、運転支援ＥＣＵ１０の実施する車線維持支援制御について説明する。図３は、運転支援ＥＣＵ１０の実施する車線維持支援制御に係る制御ブロック図である。運転支援ＥＣＵ１０は、目標舵角演算部１０１、ＦＦトルク演算部１０２、車速対応調整部１０３、合算部１０４、減算部１０５、および、ＦＢトルク演算部１０６を備えている。各制御ブロック１０１〜１０６は、並行して、後述する演算処理を所定の演算周期にて繰り返し実施する。また、運転支援ＥＣＵ１０は、各種の演算の実行にあたって、各種のセンサ検出値を用いるが、そのセンサ検出値は、ことわりのない限り、演算時点における最新の値である。

目標舵角演算部１０１は、カメラセンサ１３からオフセット量Ｄ、ヨー角θｙ、および、道路曲率ａを入力し、これらの入力値に基づいて、式（１）を使って目標舵角θｓ*を演算する。
θｓ*＝Ｋ１×Ｄ＋Ｋ２×θｙ＋Ｋ３×ａ ・・・（１）
ここで、Ｋ１、Ｋ２、および、Ｋ３は、それぞれ制御ゲインである。目標舵角θｓ*は、自車両が目標走行ラインＬｄに沿って走行できるように設定される舵角である。尚、目標舵角θｓ*の演算に関しては、上記式（１）に限るものではなく、任意の式にて実施することができる。また、例えば、制御ゲインＫ１〜Ｋ３は、車速Ｖｘなど他のパラメータに応じて設定される値とすることもできる。

目標舵角演算部１０１は、算出した目標舵角θｓ*をＦＦトルク演算部１０２、および、減算部１０５に供給する。

ＦＦトルク演算部１０２は、目標舵角θｓ*に基づいてフィードフォワード制御量であるＦＦ目標操舵トルクＴFF*を演算する。ＦＦトルク演算部１０２は、図４に示す特性のＦＦトルクマップを記憶しており、このＦＦトルクマップを参照してＦＦ目標操舵トルクＴFF*を演算する。ＦＦトルクマップは、目標舵角θｓ*が大きくなるに従って増加するＦＦ目標操舵トルクＴFF*を設定する特性を有している。ＦＦトルクマップには不感帯が設定されており、目標舵角θｓ*がゼロ近傍領域に入る場合には、ＦＦ目標操舵トルクＴFF*がゼロに設定される。

尚、図４のＦＦトルクマップは、目標舵角θｓ*が正の値をとる場合（つまり、左方向の目標舵角θｓ*が設定されている場合）のＦＦ目標操舵トルクＴFF*を表しているが、目標舵角θｓ*が負の値をとる場合（つまり、右方向の目標舵角θｓ*が設定されている場合）には、ＦＦ目標操舵トルクＴFF*の符号が負になるだけであって、その大きさ（絶対値）は、目標舵角θｓ*が正の値をとる場合と変わらない。

ＦＦトルク演算部１０２は、算出したＦＦ目標操舵トルクＴFF*を車速対応調整部１０３に供給する。

車速対応調整部１０３は、ＦＦ目標操舵トルクＴFF*と、車速センサ１１により検出される車速Ｖｘとを入力する。車速対応調整部１０３は、車速Ｖｘに基づいて、車速調整係数Ｋｖを設定し、ＦＦ目標操舵トルクＴFF*に車速調整係数Ｋを乗算した値（ＴFF*×Ｋｖ）を算出する。この算出した値（ＴFF*×Ｋｖ）を調整後ＦＦ目標操舵トルク（ＴFF*×Ｋｖ）と呼ぶ。

車速対応調整部１０３は、図５に示す車速調整係数マップを記憶しており、この車速調整係数マップを参照して車速調整係数Ｋｖ演算する。車速調整係数マップは、車速Ｖｘが第１設定車速Ｖ１よりも低い場合には、車速調整係数Ｋｖを値「０」に設定し、車速Ｖｘが第２設定車速Ｖ２（＞Ｖ１）よりも高い場合には、車速調整係数Ｋｖを値「１」に設定する特性を有する。また、車速調整係数マップは、車速Ｖｘが第１設定車速以上であって第２設定車速Ｖ２以下である場合（Ｖ１≦Ｖｘ≦Ｖ２）には、車速Ｖｘが低くなるに従って車速調整係数Ｋｖを値「１」から値「０」にまで低下させる特性（本実施形態においては一次関数的に低下させる特性に設定されている）を有する。第１設定車速Ｖ１および第２設定車速Ｖ２は、予め設定された値である。

車速対応調整部１０３は、このように設定された車速調整係数ＫｖをＦＦ目標操舵トルクＴFF*に乗算した調整後ＦＦ目標操舵トルク（ＴFF*×Ｋｖ）を算出し、その算出結果を合算部１０４に供給する。この調整後ＦＦ目標操舵トルク（ＴFF*×Ｋｖ）は、フィードフォワード制御量の最終値を表す。従って、車速対応調整部１０３は、自車両が第１設定車速Ｖ１未満の速度で走行している場合には、値「０」をフォードフォワード制御量として出力し、自車両が第２設定車速Ｖ２を越える速度で走行している場合には、ＦＦ目標操舵トルクＴFF*をそのままフォードフォワード制御量として出力する。また、車速対応調整部１０３は、自車両が第１設定車速Ｖ１以上であって第２設定速度Ｖ２以下の速度で走行している場合には、ＦＦ目標操舵トルクＴFF*を車速調整係数Ｋｖによって低減方向に調整した値（ＴFF*×Ｋｖ）をフォードフォワード制御量として出力する。

減算部１０５は、目標舵角演算部１０１から供給される目標舵角θｓ*と、舵角センサ９２によって検出される舵角θｓ（実舵角θｓと呼ぶ）とを入力し、目標舵角θｓ*と実舵角θｓとの偏差である舵角偏差Δθｓ（θｓ*−θｓ）を演算する。減算部１０５は、算出した舵角偏差ΔθｓをＦＢトルク演算部１０６に供給する。

ＦＢトルク演算部１０６は、舵角偏差Δθｓに基づいて、フィードバック制御量であるＦＢ目標操舵トルクＴFB*を演算する。ＦＢトルク演算部１０６は、例えば、舵角偏差Δθｓを比例項として含んだＰＩＤ制御式、ＰＩ制御式、Ｐ制御式などによりＦＢ目標操舵トルクＴFB*を演算する。

ＦＢトルク演算部１０６は、算出したＦＢ目標操舵トルクＴFB*を合算部１０４に供給する。

合算部１０４は、ＦＢトルク演算部１０６から供給されたＦＢ目標操舵トルクＴFB*、および、車速対応調整部１０３から供給された調整後ＦＦ目標操舵トルク（ＴFF*×Ｋｖ）を入力し、ＦＢ目標操舵トルクＴFB*と調整後ＦＦ目標操舵トルク（ＴFF*×Ｋｖ）とを合算した値である最終目標操舵トルクＴ*（＝ＴFB*＋ＴFF*×Ｋｖ）を算出する。

合算部１０４は、算出した最終目標操舵トルクＴ*を表す情報を含んだ車線維持用トルク指令を、ＣＡＮ４０を介してステアリングＥＣＵ９０に送信する。

ステアリングＥＣＵ９０は、車線維持用トルク指令を受信すると、車線維持用トルク指令に含まれる情報である最終目標操舵トルクＴ*を目標電流に変換し、モータ７０に目標電流が流れるようにモータドライバ８０の作動を制御する。モータドライバ８０には、モータ７０に流れる電流を検出する電流センサ（図示略）が設けられている。ステアリングＥＣＵ９０は、電流センサによって検出される実電流が目標電流と等しくなるようにモータドライバ８０のスイッチング素子（図示略）のデューティ比を制御する。これにより、モータ７０から最終目標操舵トルクＴ*が出力され、転舵輪Ｗが転舵される。この結果、自車両を目標走行ラインＬｄに沿って走行させるようにドライバーの操舵操作を支援することができる。

本実施形態の車線維持支援装置は、高速走行時だけでなく低速走行時においても車線維持支援制御を適切に実施できるようにするために、フィードフォワード制御量を車速に応じて調整する車速対応調整部１０３を設けている。この車速対応調整部１０３を設けた理由について説明する。

車線維持支援制御においては、自車両が目標走行ライン近傍を走行するように小さな操舵トルクを付与して自車両の向きを調整しドライバーの操舵操作を補助する。自車両の向きは、主に、タイヤに横力（横加速度）を発生させることによって調整することができる。この横力は、ステアリング機構６０に操舵トルクを付与して転舵輪Ｗを転舵することにより発生する。横力は、高速走行時においては、図６に示すように、操舵トルクに対して、ほぼ線形の関係を有する。従って、目標舵角θｓ*に応じたＦＦ目標操舵トルクＴFF*を演算することで、フィードフォワード制御によって所望の横力を発生させることができる。

しかし、低速走行時においては、高速走行時に比べてスリップ角が小さくなる。また、セルフアライニングトルクも発生しにくくなる。従って、高速走行時と低速走行時とでは、操舵トルクに対して横力の発生するメカニズムが異なり、横力が操舵トルクに対して線形の関係を有さなくなる。このため、目標舵角θｓ*に応じたＦＦ目標操舵トルクＴFF*を演算しても、その演算結果では、適正なフィードフォワード制御を行うことができない。

そこで、車速対応調整部１０３は、上述したように、車速Ｖｘが第１設定車速Ｖ１より低い低速走行時においては、フォードフォワード制御量（調整後ＦＦ目標操舵トルク（ＴFF*×Ｋｖ））をゼロに設定する。この場合、舵角偏差Δθｓに基づいて、フィードバック制御量であるＦＢ目標操舵トルクＴFB*によってモータ７０が駆動制御されるため、実舵角θｓを目標舵角θｓ*に近づけることができ、適正な操舵トルクをモータ７０で発生させることができる。フィードバック制御の場合には、フィードフォワード制御に比べて、応答性に関しては劣る。しかし、低速走行時においては、要求される応答性が高速走行時に比べて低いため、何ら問題なく、良好に車線維持支援制御を実施することができる。

また、車速対応調整部１０３は、車速Ｖｘが第２設定車速Ｖ２より高い高速走行時においては、ＦＦ目標操舵トルクＴFF*をそのままフォードフォワード制御量として出力する。従って、応答性の良好なフィードフォワード制御と、フィードバック制御との両方によって（ＦＦ＋ＦＢ制御と呼ぶ）、良好に車線維持支援制御を実施することができる。

また、車速対応調整部１０３は、車速Ｖｘが第１設定車速以上であって第２設定車速Ｖ２以下である場合（Ｖ１≦Ｖｘ≦Ｖ２）には、車速Ｖｘが低くなるに従って徐々に低下する車速調整係数ＫｖをＦＦ目標操舵トルクＴFF*に乗算した値を調整後ＦＦ目標操舵トルク（ＴFF*×Ｋｖ）に設定する。従って、ＦＦ＋ＦＢ制御からフィードバック制御に移行する過程、および、フィードバック制御からＦＦ＋ＦＢ制御に移行する過程において、最終目標操舵トルクＴ*に大きな変動が生じることなく、滑らかに制御形態を切り替えることができる。従って、ドライバーに違和感を与えないようにすることができる。

以上説明したように、本実施形態の車線維持支援装置によれば、車線維持支援制御を全車速域において良好に実施できる。

以上、本実施形態に係る車線維持支援装置について説明したが、本発明は上記実施形態および変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、本実施形態においては、ラックバー６４にモータ７０を組み付けたラックアシスト方式の電動パワーステアリング部５０を備えているが、これに代えて、ステアリングシャフト６２にモータを組み付けたコラムアシスト方式の電動パワーステアリング部を備えてもよい。

また、本実施形態においては、舵角センサ９２は、ステアリングシャフト６２の回転角を検出するが、これに代えて、ラックバーの軸方向位置などから操舵角を検出することもできる。

１…車線維持支援制御部、１０…運転支援ＥＣＵ、１１…車速センサ、１３…カメラセンサ、５０…電動パワーステアリング部、６０…ステアリング機構、７０…モータ、８０…モータドライバ、９０…ステアリングＥＣＵ、９１…操舵トルクセンサ、９２…舵角センサ、１０１…目標舵角演算部、１０２…ＦＦトルク演算部、１０３…車速対応調整部、１０４…合算部、１０５…減算部、１０６…ＦＢトルク演算部、Ｗ…転舵輪。

Claims (2)

1. 自車両を目標走行ラインに沿って走行させるようにステアリング機構に操舵トルクを発生させて、ドライバーの運転を支援する車線維持支援装置において、
   前記自車両を前記目標走行ラインに沿って走行させるための目標舵角を演算する目標舵角演算手段と、
   前記目標舵角に基づいて、高速走行時に適合されたフィードフォワード制御量であるＦＦ目標操舵トルクを演算するフィードフォワード制御量演算手段と、
   前記自車両の実際の操舵角である実操舵角を検出する操舵角検出手段と、
   前記目標操舵角と前記実操舵角との偏差に基づいて、フィードバック制御量であるＦＢ目標操舵トルクを演算するフィードバック制御量演算手段と、
   自車両の車速を検出する車速検出手段と、
   前記車速が低い低速走行時には前記車速が高い高速走行時に比べて、前記ＦＦ目標操舵トルクが小さくなるように、前記ＦＦ目標操舵トルクを調整するフィードフォワード制御量調整手段と、
   前記調整された後の前記ＦＦ目標操舵トルクと前記ＦＢ目標操舵トルクとに基づいて最終目標操舵トルクを演算する最終制御量演算手段と、
   前記ステアリング機構に前記最終目標操舵トルクを発生させるトルク発生手段と
   を備えた車線維持支援装置。
2. 請求項１記載の車線維持支援制御装置において、
   前記フィードフォワード制御量調整手段は、前記車速が設定車速より低い場合には、前記ＦＦ目標操舵トルクをゼロに設定するように構成された車線維持支援制御装置。

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