JP6512439B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両用操舵装置に関する。

車両が目標経路に沿って走行するように、レーンキープアシストトルクを転舵用モータに発生させる車両用操舵装置が開発されている。このような車両用操舵装置においては、路面状況の変化等の環境変化やタイヤ劣化等の経時的変化によって、レーンキープアシストトルクが必ずしも適切な値にならないおそれがある。
特許文献１には、環境変化や経時的変化に応じた適切なレーンキープアシストトルクが得られるように、レーンキープアシストトルクを調整できるようにした車両用操舵装置が開示されている。特許文献１に記載の車両用操舵装置では、車速と操舵角とからモデルヨーレートが演算される。モデルヨーレートと実ヨーレートとに基づいて、車両状態指標が演算される。車両状態指標に基づいて、レーンキープアシストトルクを調整するためのゲインが演算される。

特開平１１−７８９５１号公報 特開２０１３−２１２８３９号公報 特許第４２９２５６２号公報 特開平１１−３４７７４号公報

この発明の目的は、新規な方法でアシストトルクを補正することにより、環境変化や経時的変化に対応した適切なアシストトルクが得られるようになる、車両用操舵装置を提供することである。

請求項１記載の発明は、車両の転舵機構（４）に転舵用駆動力を与えるための電動モータ（１８）と、操舵角を検出する操舵角検出手段（２５）と、前記車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段（２６）と、車速を検出する車速検出手段（２３）と、アシストトルクの目標値に対応するアシスト電流値を演算するアシスト電流値演算手段（５１）と、前記操舵角検出手段によって検出される操舵角（θ）と、前記ヨーレート検出手段によって検出されるヨーレート（Ｙｒ）と、前記車速検出手段によって検出される車速（Ｖ）とに基づいて、前記アシスト電流値演算手段によって演算されるアシスト電流値を補正する補正手段（５２，５３）と、前記補正手段によって補正された後のアシスト電流値を用いて、目標電流値を演算する目標電流値演算手段（４４）と、前記目標電流値演算手段によって演算される目標電流値に基いて、前記電動モータを駆動制御する制御手段（４５，４６）とを含み、前記補正手段は、ヨーレートを車速で除算した値を正規化ヨーレート（Ｙｒ／Ｖ）として、操舵角の変化量に対する正規化ヨーレートの変化量の平均比率（μ_（ｎ））を間欠的に推定する推定手段と、前記推定手段によって推定された平均比率を用いて、前記アシスト電流値演算手段によって演算されるアシスト電流値を補正する手段とを含む、車両用操舵装置である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。

この発明では、操舵角（θ）の変化量に対する正規化ヨーレート（Ｙｒ／Ｖ）の変化量の平均比率（μ_（ｎ））が間欠的に推定され、推定された平均比率を用いてアシスト電流値が補正される。つまり、この発明では、新規な方法でアシストトルクが補正される。操舵角の変化量に対する正規化ヨーレートの変化量の平均比率は、環境変化および経時的変化に応じて変化する。したがって、この発明によれば、環境変化や経時的変化に対応した適切なアシストトルクが得られるようになる。

請求項２記載の発明は、前記アシスト電流値演算手段は、車両を目標走行ラインに沿って走行させるためのレーンキープアシストトルクの目標値に対応するレーンキープアシスト電流値を演算するように構成されている、請求項１に記載の車両用操舵装置である。
請求項３記載の発明は、目標走行ラインからの車両の横偏差と、前記横偏差の単位時間当たりの変化率である横偏差変化率とを取得する情報取得手段（４２）をさらに含み、前記アシスト電流値演算手段は、前記横偏差および前記横偏差変化率を零に近づけるためのレーンキープアシストトルクの目標値に対応するレーンキープアシスト電流値を演算するように構成されている、請求項１に記載の車両用操舵装置である。

請求項４記載の発明は、操舵アシストトルクの目標値に対応した操舵アシスト電流値を設定する操舵アシスト電流値設定手段（４１）をさらに含み、前記目標電流値演算手段は、操舵アシスト電流値設定手段によって設定される操舵アシスト電流値と、前記補正手段によって補正された後のレーンキープアシスト電流値とを用いて、目標電流値を演算するように構成されている、請求項２または３に記載の車両用操舵装置である。

図１は、本発明の一実施形態に係る車両用操舵装置が適用された電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。 図２は、ＥＣＵの電気的構成を示すブロック図である。 図３は、検出操舵トルクＴに対する操舵アシスト電流値Ｉｓ^＊の設定例を示すグラフである。 図４は、情報取得部の動作を説明するための模式図である。 図５は、レーンキープアシスト電流値演算部の電気的構成を示すブロック図である。 図６Ａは、横偏差ｗに対する第１レーンキープアシスト電流値Ｉｒ１^＊の関係の一例を示すグラフであり、図６Ｂは、横偏差ｗに対する第１レーンキープアシスト電流値Ｉｒ１^＊の関係の他の例を示すグラフであり、図６Ｃは、横偏差ｗに対する第１レーンキープアシスト電流値Ｉｒ１^＊の関係のさらに他の例を示すグラフである。 図７Ａは、横偏差変化率ｄｗ／ｄｔに対する第２レーンキープアシスト電流値Ｉｒ２^＊の関係の一例を示すグラフであり、図７Ｂは、横偏差変化率ｄｗ／ｄｔに対する第２レーンキープアシスト電流値Ｉｒ２^＊の関係の他の例を示すグラフである。 図８は、車速Ｖに対する車速ゲインＧｖの設定例を示すグラフである。 図９は、補正用ゲイン演算部の動作を説明するための模式図である。 図１０は、補正用ゲイン演算部の動作を説明するためのフローチャートである。

以下では、この発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用操舵装置が適用された電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
電動パワーステアリング装置(ＥＰＳ:electric power steering）１は、車両を操向するための操舵部材としてのステアリングホイール２と、このステアリングホイール２の回転に連動して転舵輪３を転舵する転舵機構４と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構５とを備えている。ステアリングホイール２と転舵機構４とは、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して機械的に連結されている。

ステアリングシャフト６は、ステアリングホイール２に連結された入力軸８と、中間軸７に連結された出力軸９とを含む。入力軸８と出力軸９とは、トーションバー１０を介して相対回転可能に連結されている。
入力軸８の周囲には、入力軸８の回転角である操舵角θを検出するための舵角センサ２５が配置されている。この実施形態では、舵角センサ２５は、入力軸８の中立位置からの入力軸８の正逆両方向の回転量（回転角）を検出するものであり、中立位置から右方向への回転量を例えば正の値として出力し、中立位置から左方向への回転量を例えば負の値として出力する。

トーションバー１０の周囲には、トルクセンサ１１が配置されている。トルクセンサ１１は、入力軸８および出力軸９の相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール２に与えられた操舵トルクＴを検出する。この実施形態では、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴは、たとえば、右方向への操舵のためのトルクが正の値として検出され、左方向への操舵のためのトルクが負の値として検出され、その絶対値が大きいほど操舵トルクの大きさが大きくなるものとする。

転舵機構４は、ピニオン軸１３と、転舵軸としてのラック軸１４とを含むラックアンドピニオン機構からなる。ラック軸１４の各端部には、タイロッド１５およびナックルアーム（図示略）を介して転舵輪３が連結されている。ピニオン軸１３は、中間軸７に連結されている。ピニオン軸１３は、ステアリングホイール２の操舵に連動して回転するようになっている。ピニオン軸１３の先端（図１では下端）には、ピニオン１６が連結されている。

ラック軸１４は、車両の左右方向に沿って直線状に延びている。ラック軸１４の軸方向の中間部には、ピニオン１６に噛み合うラック１７が形成されている。このピニオン１６およびラック１７によって、ピニオン軸１３の回転がラック軸１４の軸方向移動に変換される。ラック軸１４を軸方向に移動させることによって、転舵輪３を転舵することができる。

ステアリングホイール２が操舵（回転）されると、この回転が、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して、ピニオン軸１３に伝達される。そして、ピニオン軸１３の回転は、ピニオン１６およびラック１７によって、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。
操舵補助機構５は、操舵補助力（操舵アシストトルク）を発生させるための操舵補助用の電動モータ１８と、電動モータ１８の出力トルクを転舵機構４に伝達するための減速機構１９とを含む。減速機構１９は、ウォーム軸２０と、このウォーム軸２０と噛み合うウォームホイール２１とを含むウォームギヤ機構からなる。減速機構１９は、伝達機構ハウジングとしてのギヤハウジング２２内に収容されている。

ウォーム軸２０は、電動モータ１８によって回転駆動される。また、ウォームホイール２１は、ステアリングシャフト６とは同方向に回転可能に連結されている。ウォームホイール２１は、ウォーム軸２０によって回転駆動される。
電動モータ１８によってウォーム軸２０が回転駆動されると、ウォームホイール２１が回転駆動され、ステアリングシャフト６が回転する。そして、ステアリングシャフト６の回転は、中間軸７を介してピニオン軸１３に伝達される。ピニオン軸１３の回転は、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。すなわち、電動モータ１８によってウォーム軸２０を回転駆動することによって、転舵輪３が転舵されるようになっている。つまり、電動モータ１８は、転舵輪３を転舵させるための転舵用駆動力を発生させるためのモータである。

車両には、車速Ｖを検出するための車速センサ２３、車両のヨーレートＹｒを検出するためのヨーレートセンサ２６、車両の進行方向前方の道路を撮影するＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ２４が搭載されている。
舵角センサ２５によって検出される操舵角θ、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴ、車速センサ２３によって検出される車速Ｖ、ヨーレートセンサ２６によって検出されるヨーレートＹｒおよびＣＣＤカメラ２４から出力される画像信号は、ＥＣＵ（電子制御ユニット：Electronic Control Unit）１２に入力される。ＥＣＵ１２は、これらの入力信号に基いて、電動モータ１８を制御する。

図２は、ＥＣＵ１２の電気的構成を示すブロック図である。
ＥＣＵ１２は、電動モータ１８を制御するためのマイクロコンピュータ３１と、マイクロコンピュータ３１によって制御され、電動モータ１８に電力を供給する駆動回路（インバータ回路）３２と、電動モータ１８に流れるモータ電流（実電流値）Ｉを検出する電流検出回路３３とを含んでいる。

マイクロコンピュータ３１は、ＣＰＵおよびメモリ(ＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性メモリなど）を備えており、所定のプログラムを実行することにより、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、操舵アシスト電流値設定部４１と、情報取得部４２と、レーンキープアシスト電流値設定部４３と、目標電流値演算部４４と、電流偏差演算部４５と、ＰＩ制御部４６と、ＰＷＭ制御部４７とが含まれる。

操舵アシスト電流値設定部４１は、操舵アシストトルクの目標値に対応したモータ電流値である操舵アシスト電流値Ｉｓ^＊を設定する。操舵アシスト電流値設定部４１は、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴと車速センサ２３によって検出される車速Ｖとに基づいて、操舵アシスト電流値Ｉｓ^＊を設定する。検出操舵トルクＴに対する操舵アシスト電流値Ｉｓ^＊の設定例は、図３に示されている。検出操舵トルクＴは、例えば右方向への操舵のためのトルクが正の値にとられ、左方向への操舵のためのトルクが負の値にとられている。また、操舵アシスト電流値Ｉｓ^＊は、電動モータ１８から右方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには正の値とされ、電動モータ１８から左方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには負の値とされる。

操舵アシスト電流値Ｉｓ^＊は、検出操舵トルクＴの正の値に対しては正をとり、検出操舵トルクＴの負の値に対しては負をとる。検出操舵トルクＴが−Ｔ１〜Ｔ１（たとえば、Ｔ１＝０．４Ｎ・ｍ）の範囲（トルク不感帯）の微小な値のときには、操舵アシスト電流値Ｉｓ^＊は零とされる。そして、検出操舵トルクＴが−Ｔ１〜Ｔ１の範囲外の値である場合には、操舵アシスト電流値Ｉｓ^＊は、検出操舵トルクＴの絶対値が大きくなるほど、その絶対値が大きくなるように設定されている。また、操舵アシスト電流値Ｉｓ^＊は、車速センサ２３によって検出される車速Ｖが大きいほど、その絶対値が小さくなるように設定されるようになっている。これにより、低速走行時には大きな操舵補助力を発生させることができ、高速走行時には操舵補助力を小さくすることができる。

情報取得部４２は、図４に示すように、ＣＣＤカメラ２４によって撮像された画像に基いて、車両１００が走行している車線を示す一対の車線境界線（白線）Ｌｌ，Ｌｒを認識し、車両１００の走行車線を認識する。そして、情報取得部４２は、車両１００の走行車線内に、車両１００の目標走行ラインＬｓを設定する。この実施形態では、目標走行ラインＬｓは、走行車線の幅中央に設定される。また、情報取得部４２は、目標走行ラインＬｓからの車両１００の横偏差ｗおよび横偏差ｗの単位時間当たりの変化率である横偏差変化率ｄｗ／ｄｔを取得する。

車両１００の横偏差ｗは、平面視において、車両１００の基準位置Ｃから目標走行ラインＬｓまでの距離を表す。車両１００の基準位置Ｃは、車両１００の重心位置であってもよく、車両１００におけるＣＣＤカメラ２４の配置位置であってもよい。この実施形態では、車両１００の基準位置Ｃが、進行方向に向かって、目標走行ラインＬｓの右側にある場合には、横偏差ｗの符号は正となり、目標走行ラインＬｓの左側にある場合には、横偏差ｗの符号は負となるように、横偏差ｗは設定される。

横偏差変化率ｄｗ／ｄｔは、今回取得した横偏差ｗ（ｔ）と、所定の単位時間Δｔ前に取得した横偏差ｗ（ｔ-Δｔ）との偏差（ｗ（ｔ）−ｗ（ｔ-Δｔ））であってもよい。また、横偏差変化率ｄｗ／ｄｔは、所定の単位時間Δｔ後に予測される横偏差ｗ（ｔ＋Δｔ）と、今回取得した横偏差ｗ（ｔ）との偏差（ｗ（ｔ＋Δｔ）−ｗ（ｔ））であってもよい。横偏差の予測値ｗ（ｔ＋Δｔ）は、車速、ヨー角等を考慮して求められてもよい。

また、横偏差変化率ｄｗ／ｄｔは、所定時間Δｔｘ後の時点ｔ１に予測される横偏差ｗ（ｔ＋Δｔｘ）と、時点ｔ１から所定の単位時間Δｔ後の時点ｔ２に予測される横偏差ｗ（ｔ＋Δｔｘ＋Δｔ）との偏差（ｗ（ｔ＋Δｔｘ＋Δｔ）−ｗ（ｔ＋Δｔｘ））であってもよい。前記横偏差の予測値ｗ（ｔ＋Δｔｘ）およびｗ（ｔ＋Δｔｘ＋Δｔ）は、車速、ヨー角等を考慮して求められてもよい。車両の進行方向前方の道路を撮像して、車両の横偏差ｗを演算または予測する手法は、前記特許文献２，３，４等に記載されているように公知なのでその説明を省略する。

図２に戻り、レーンキープアシスト電流値設定部４３は、車速Ｖ、横偏差ｗ、横偏差変化率ｄｗ／ｄｔ、操舵角θおよびヨーレートＹｒに基いて、車両１００を目標走行ラインＬｓに沿って走行させるためのレーンキープアシスト電流値Ｉｒ^＊を設定する。レーンキープアシスト電流値設定部４３の詳細については、後述する。
目標電流値演算部４４は、操舵アシスト電流値設定部４１によって設定された操舵アシスト電流値Ｉｓ^＊に、レーンキープアシスト電流値設定部４３によって設定されたレーンキープアシスト電流値Ｉｒ^＊を加算することにより、目標電流値Ｉ^＊を演算する。電流偏差演算部４５は、目標電流値演算部４４によって得られた目標電流値Ｉ^＊と電流検出回路３３によって検出された実電流値Ｉとの偏差（電流偏差ΔＩ＝Ｉ^＊−Ｉ）を演算する。

ＰＩ制御部４６は、電流偏差演算部４５によって演算された電流偏差ΔＩに対するＰＩ演算を行うことにより、電動モータ１８に流れる電流Ｉを目標電流値Ｉ^＊に導くための駆動指令値を生成する。ＰＷＭ制御部４７は、前記駆動指令値に対応するデューティ比のＰＷＭ制御信号を生成して、駆動回路３２に供給する。これにより、駆動指令値に対応した電力が電動モータ１８に供給されることになる。

電流偏差演算部４５およびＰＩ制御部４６は、電流フィードバック制御手段を構成している。この電流フィードバック制御手段の働きによって、電動モータ１８に流れるモータ電流Ｉが、目標電流値Ｉ^＊に近づくように制御される。
以下、レーンキープアシスト電流値設定部４３について詳しく説明する。図２に示すように、レーンキープアシスト電流値設定部４３は、レーンキープアシスト電流値演算部５１と、補正用ゲイン演算部５２と、ゲイン乗算部５３とを含む。

レーンキープアシスト電流値演算部５１は、情報取得部４２によって取得された横偏差ｗおよび横偏差変化率ｄｗ／ｄｔに基いて、横偏差ｗおよび横偏差変化率ｄｗ／ｄｔを零に近づけるためのレーンキープアシストトルクに対応したレーンキープアシスト電流値Ｉｒｏ^＊を演算する。
図５は、レーンキープアシスト電流値演算部５１の電気的構成を示すブロック図である。レーンキープアシスト電流値演算部５１は、第１電流値演算部６１と、第２電流値演算部６２と、加算部６３と、車速ゲイン設定部６４と、乗算部６５とを含んでいる。

第１電流値演算部６１は、横偏差ｗに基いて、第１レーンキープアシスト電流値Ｉｒ１^＊を演算する。第２電流値演算部６２は、横偏差変化率ｄｗ／ｄｔに基いて、第２レーンキープアシスト電流値Ｉｒ２^＊を演算する。加算部６３は、第１電流値演算部６１によって演算された第１レーンキープアシスト電流値Ｉｒ１^＊と、第２電流値演算部６２によって演算された第２レーンキープアシスト電流値Ｉｒ２^＊とを加算することにより第３レーンキープアシスト電流値Ｉｒ３^＊（＝Ｉｒ１^＊＋Ｉｒ２^＊）を演算する。車速ゲイン設定部６４は、車速Ｖに応じた車速ゲインＧｖを設定する。乗算部６５は、加算部６３によって演算された第３レーンキープアシスト電流値Ｉｒ３^＊（＝Ｉｒ１^＊＋Ｉｒ２^＊）に、車速ゲイン設定部６４によって設定された車速ゲインＧｖを乗算することにより、レーンキープアシスト電流値Ｉｒｏ^＊（＝Ｇｖ・（Ｉｒ１^＊＋Ｉｒ２^＊））を演算する。このレーンキープアシスト電流値Ｉｒｏ^＊は、ゲイン乗算部５３に与えられる。

以下、第１電流値演算部６１、第２電流値演算部６２および車速ゲイン設定部６４のそれぞれについて、より具体的に説明する。
第１電流値演算部６１は、予め設定された横偏差ｗに対する第１レーンキープアシスト電流値Ｉｒ１^＊の関係を示すマップまたは演算式に基いて、第１レーンキープアシスト電流値Ｉｒ１^＊を演算する。第２電流値演算部６２は、予め設定された横偏差変化率ｄｗ／ｄｔに対する第２レーンキープアシスト電流値Ｉｒ２^＊の関係を示すマップまたは演算式に基いて、第２レーンキープアシスト電流値Ｉｒ２^＊を演算する。

ａ１，ａ２を同符号の定数とし、ｂ１を２以上の自然数からなる次数とし、ｂ２をｂ１より小さな自然数からなる次数とすると、第１電流値演算部６１および第２電流値演算部６２は、それぞれ次のようにして、第１レーンキープアシスト電流値Ｉｒ１^＊および第２レーンキープアシスト電流値Ｉｒ２^＊を演算することが好ましい。
つまり、第１電流値演算部６１は、ｂ１が奇数に設定される場合には、Ｉｒ１^＊＝ａ１・ｗ^ｂ１の関数で表される、ｗとＩｒ１^＊との関係に基いて、第１レーンキープアシスト電流値Ｉｒ１^＊を演算することが好ましい。一方、ｂ１が偶数に設定される場合には、ｗ≧０の範囲では、Ｉｒ１^＊＝ａ１・ｗ^ｂ１の関数で表され、ｗ＜０の範囲では、Ｉｒ１^＊＝−ａ１・ｗ^ｂ１の関数で表される、ｗとＩｒ１^＊との関係に基いて、第１レーンキープアシスト電流値Ｉｒ１^＊を演算することが好ましい。

また、第２電流値演算部６２は、ｂ２が奇数に設定される場合には、Ｉｒ２^＊＝ａ２・（ｄｗ／ｄｔ）^ｂ２の関数で表される、ｄｗ／ｄｔとＩｒ２^＊との関係に基いて、第２レーンキープアシスト電流値Ｉｒ２^＊を演算することが好ましい。一方、ｂ２が偶数に設定される場合には、ｄｗ／ｄｔ≧０の範囲では、Ｉｒ２^＊＝ａ２・（ｄｗ／ｄｔ）^ｂ２の関数で表され、ｄｗ／ｄｔ＜０の範囲では、Ｉｒ２^＊＝−ａ２・（ｄｗ／ｄｔ）^ｂ２の関数で表される、ｄｗ／ｄｔとＩｒ２^＊との関係に基いて、第２レーンキープアシスト電流値Ｉｒ２^＊を演算することが好ましい。

前述したように、この実施形態では、操舵アシスト電流値Ｉｓ^＊は、電動モータ１８から右方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには正の値とされ、電動モータ１８から左方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには負の値とされている。そして、車両の基準位置が、進行方向に向かって、目標走行ラインＬｓの右側にある場合には、横偏差ｗの符号は正となり、目標走行ラインＬｓの左側にある場合には、横偏差ｗの符号は負となるように、横偏差ｗが設定されている。符号がこのように設定されている場合には、定数ａ１およびａ２は、負の値に設定される。

操舵アシスト電流値Ｉｓ^＊の符号が前記実施形態とは逆に設定され、かつ横偏差ｗの符号が前記実施形態とは逆に設定されている場合にも、定数ａ１およびａ２は、負の値に設定される。
一方、操舵アシスト電流値Ｉｓ^＊の符号が前記実施形態と同様に設定され、かつ横偏差ｗの符号が前記実施形態とは逆に設定されている場合、または操舵アシスト電流値Ｉｓ^＊の符号が前記実施形態とは逆に設定され、かつ横偏差ｗの符号が前記実施形態と同様に設定されている場合には、定数ａ１およびａ２は、正の値に設定される。

第１電流値演算部６１および第２電流値演算部６２が、前述のようにして、第１レーンキープアシスト電流値Ｉｒ１^＊および第２レーンキープアシスト電流値Ｉｒ２^＊を演算することが好ましい理由について、説明する。
一般的に、ａを定数とすると、ｆ（ｘ）＝ａｘ^ｂ（ｂは自然数からなる次数）で表される関数においては、ｘの絶対値が大きくなるほどｆ（ｘ）の絶対値は大きくなる。また、ｂの値が２以上である場合には、平均変化率は、ｘの絶対値が大きくなるほど大きくなる。平均変化率とは、（ｆ（ｘ）の変化量）／（ｘの変化量）をいう。

前記ｂ１の値が２以上であれば、横偏差ｗの絶対値が大きくなるほど、第１レーンキープアシスト電流値Ｉｒ１^＊の絶対値が大きくなるとともに、横偏差ｗの絶対値が大きくなるほど平均変化率（第１レーンキープアシスト電流値Ｉｒ１^＊の絶対値の増加率）が大きくなる。このため、車両を目標走行ライン側（この実施形態では、走行車線の幅中央側）により迅速に誘導することができるようになる。

また、ｆ（ｘ）＝ａｘ^ｂで表される関数では、ｂが大きくなるほど、ｘの絶対値が１未満の範囲における平均変化率は小さくなり、ｘの絶対値が１以上の範囲における平均変化率は大きくなる。
前記ａ１が前記ａ２と等しい場合、前記ｂ１が前記ｂ２より大きいと、横偏差ｗの絶対値が１未満の範囲での第１レーンキープアシスト電流値Ｉｒ１^＊の平均変化率は、横偏差変化率ｄｗ／ｄｔの絶対値が１未満の範囲での第２レーンキープアシスト電流値Ｉｒ２^＊の平均変化率に比べて小さくなり、横偏差ｗの絶対値が１より大きな範囲での第１レーンキープアシスト電流値Ｉｒ１^＊の平均変化率は、横偏差変化率ｄｗ／ｄｔの絶対値が１より大きな範囲での第２レーンキープアシスト電流値Ｉｒ２^＊の平均変化率に比べて大きくなる。

したがって、車両の基準位置が目標走行ラインから離れた領域にある場合には、第２レーンキープアシスト電流値Ｉｒ２^＊の符号が第１レーンキープアシスト電流値Ｉｒ１^＊の符号に対してたとえ逆になったとしても、第１レーンキープアシスト電流値Ｉｒ１^＊によって横偏差ｗを零に近づけようとする働きが、第２レーンキープアシスト電流値Ｉｒ２^＊によって横偏差変化率ｄｗ／ｄｔを零に近づけようとする働きよりも強くなりやすくなると考えられるため、車両を目標走行ライン側（この実施形態では、走行車線の幅中央側）に誘導させることができるようになる。

また、横偏差ｗの値にかかわらず、横偏差変化率ｄｗ／ｄｔの大きさに応じた第２レーンキープアシスト電流値Ｉｒ２^＊が得られるため、車両の基準位置が目標走行ライン付近の領域にある場合においても、車両の幅方向中心線が目標走行ラインに平行となるように、車両を誘導することができるようになる。
この実施形態では、第１電流値演算部６１は、図６Ａに示されている、横偏差ｗに対する第１レーンキープアシスト電流値Ｉｒ１^＊の関係を記憶したマップまたは当該関係を表す演算式に基いて、第１レーンキープアシスト電流値Ｉｒ１^＊を演算する。図６Ａの例では、第１レーンキープアシスト電流値Ｉｒ１^＊は、ａ１を負の定数として、Ｉｒ１^＊＝ａ１・ｗ^３の３次関数で表される。つまり、この関数は、前記ａ１が負でかつ前記ｂ１が３である場合に相当する。

第１電流値演算部６１は、たとえば、図６Ｂに示されている、横偏差ｗに対する第１レーンキープアシスト電流値Ｉｒ１^＊の関係を記憶したマップまたは当該関係を表す演算式に基いて、第１レーンキープアシスト電流値Ｉｒ１^＊を演算してもよい。図６Ｂに示されている曲線は、図６ＡにおけるＩｒ１^＊が零以上の領域の曲線を横軸方向に−Ａ（Ａ＞０）だけ移動させ、図６ＡにおけるＩｒ１^＊が零未満の領域の曲線を横軸方向に＋Ａだけ移動させることによって作成されている。図６Ｂの曲線では、第１レーンキープアシスト電流値Ｉｒ１^＊が−Ａ（Ａ＞０）〜Ａまでの範囲において、第１レーンキープアシスト電流値Ｉｒ１^＊が零となる不感帯が設定されている。

第１電流値演算部６１は、たとえば、図６Ｃに示されている、横偏差ｗに対する第１レーンキープアシスト電流値Ｉｒ１^＊の関係を記憶したマップまたは当該関係を表す演算式に基いて、第１レーンキープアシスト電流値Ｉｒ１^＊を演算してもよい。図６Ｃの例では、第１レーンキープアシスト電流値Ｉｒ１^＊は、ａ１を負の定数とすると、ｗ≧０の範囲では、Ｉｒ１^＊＝ａ１・ｗ^２という２次関数で表され、ｗ＜０の範囲では、Ｉｒ１^＊＝−ａ１・ｗ^２という２次関数で表される。この関数は、前記ａ１が負でかつ前記ｂ１が２である場合に相当する。

この実施形態では、第２電流値演算部６２は、図７Ａに示されている、横偏差変化率ｄｗ／ｄｔに対する第２レーンキープアシスト電流値Ｉｒ２^＊の関係を記憶したマップまたは当該関係を表す演算式に基いて、第２レーンキープアシスト電流値Ｉｒ２^＊を演算する。図７Ａの例では、第２レーンキープアシスト電流値Ｉｒ２^＊は、ａ２を負の定数として、Ｉｒ２^＊＝ａ２・ｄｗ／ｄｔの１次関数で表される。つまり、この関数は、前記ａ２が負でかつ前記ｂ２が１である場合に相当する。なお、横偏差変化率ｄｗ／ｄｔの絶対値が零付近において、第２レーンキープアシスト電流値Ｉｒ２^＊が零となる不感帯を設けてもよい。

第２電流値演算部６２は、たとえば、図７Ｂに示されている、横偏差変化率ｄｗ／ｄｔに対する第２レーンキープアシスト電流値Ｉｒ２^＊の関係を記憶したマップまたは当該関係を表す演算式に基いて、第２レーンキープアシスト電流値Ｉｒ２^＊を演算してもよい。図７Ｂの例では、第２レーンキープアシスト電流値Ｉｒ２^＊は、ａ２を負の定数とすると、ｄｗ／ｄｔ≧０の範囲では、Ｉｒ２^＊＝ａ２・（ｄｗ／ｄｔ）^２という２次関数で表され、ｄｗ／ｄｔ＜０の範囲では、Ｉｒ２^＊＝−ａ２・（ｄｗ／ｄｔ）^２という２次関数で表される。この関数は、前記ａ２が負でかつ前記ｂ２が２である場合に相当する。

図５に戻り、車速ゲイン設定部６４は、車速センサ２３によって検出された車速Ｖに基いて、車速ゲインＧｖを設定する。車速Ｖに対する車速ゲインＧｖの設定例は、図８に示されている。図８の例では、車速ゲインＧｖは、車速Ｖが零付近の範囲では、０に固定され、車速Ｖが所定値を超えると、１に固定される。車速ゲインＧｖは、車速Ｖが中間範囲内の値であるときには、車速Ｖに応じて０から１まで増加する特性にしたがって設定される。

レーンキープアシスト電流値演算部５１によって演算されたレーンキープアシスト電流値Ｉｒｏ^＊は、ゲイン乗算部５３（図２参照）に与えられる。
図２に戻り、補正用ゲイン演算部５２は、路面状況の変化等の環境変化やタイヤ劣化等の経時的変化に応じて、レーンキープアシスト電流値演算部５１によって演算されたレーンキープアシスト電流値Ｉｒｏ^＊を補正するための補正用ゲインＧを演算する。具体的には、補正用ゲイン演算部５２は、車速Ｖ、操舵角θおよびヨーレートＹｒに基づいて、レーンキープアシスト電流値Ｉｒｏ^＊を補正するための補正用ゲインＧを演算する。補正用ゲイン演算部５２の動作の詳細は後述する。

ゲイン乗算部５３は、レーンキープアシスト電流値演算部５１によって演算されたレーンキープアシスト電流値Ｉｒｏ^＊に、補正用ゲイン演算部５２によって設定された補正用ゲインＧを乗算することにより、レーンキープアシスト電流値Ｉｒｏ^＊を補正する。補正後のレーンキープアシスト電流値Ｇ・Ｉｒｏ^＊が、最終的なレーンキープアシスト電流値Ｉｒ^＊として、目標電流値演算部４４に与えられる。補正用ゲイン演算部５２およびゲイン乗算部５３は、レーンキープアシスト電流値Ｉｒｏ^＊を補正する補正手段を構成している。

以下、補正用ゲイン演算部５２について詳しく説明する。操舵角θが一定であるとすると、車速が低速である場合および操舵角の絶対値が大きい場合を除くと、ヨーレートＹｒの絶対値は、車速Ｖにほぼ正比例する。そこで、ヨーレートＹｒの絶対値が車速Ｖにほぼ正比例すると仮定して、ヨーレートＹｒを車速Ｖで除算することにより、ヨーレートＹｒを車速Ｖで正規化する。このようにして正規化されたヨーレートの値（Ｙｒ／Ｖ）を、「正規化ヨーレート」ということにする。路面状況や車両状態を含めたコンデションがある一定のコンデションである場合には、図９に示すように、操舵角θと正規化ヨーレートＹｒ／Ｖとの関係は、Ｙｒ／Ｖ＝μ・θで表される一次関数に近い関数になると考えられる。μは、一次関数の傾きであり、操舵角θの変化量に対する正規化ヨーレートＹｒ／Ｖの変化量の比率である。この傾きμは、路面状況や車両状態を含めたコンデションに応じて変化する。

そこで、補正用ゲイン演算部５２は、傾きμの平均値（操舵角θの変化量に対する正規化ヨーレートＹｒ／Ｖの変化量の平均比率）を間欠的に演算（推定）する。そして、補正用ゲイン演算部５２は、演算（推定）された傾きμの平均値に基づいて補正用ゲインＧを演算する。したがって、推定された傾きμの平均値に基づいて、レーンキープアシスト電流値Ｉｒｏ^＊が補正されることになる。前述したように、傾きμは、路面状況や車両状態を含めたコンデションに応じて変化する値である。したがって、間欠的に演算（推定）される傾きμの平均値に基づいてレーンキープアシスト電流値Ｉｒｏ^＊を補正することにより、路面状況や車両状態を含めたコンデションに応じた適切なレーンキープアシスト電流値Ｉｒ^＊が得られるようになる。

図１０は、補正用ゲイン演算部５２の動作例を説明するためのフローチャートである。図１０の処理は所定の演算周期毎に繰り返し実行される。
補正用ゲイン演算部５２は、車速Ｖ、操舵角θおよびヨーレートＹｒを取得する(ステップＳ１)。そして、補正用ゲイン演算部５２は、車速Ｖが所定の閾値Ｅ（Ｅ＞０）以上であるか否かを判別する(ステップＳ２)。車速Ｖが閾値Ｅ未満である場合には(ステップＳ２：ＮＯ)、操舵角が一定である場合にはヨーレートＹｒの絶対値が車速Ｖにほぼ正比例するという仮定が成立しない可能性が高いので、補正用ゲイン演算部５２は、今演算周期での処理を終了する。

前記ステップＳ２において車速Ｖが閾値Ｅ以上であると判別された場合には(ステップＳ２：ＹＥＳ)、補正用ゲイン演算部５２は、操舵角θの絶対値｜θ｜が所定の閾値Ｆ以下であるか否かを判別する(ステップＳ３)。操舵角θの絶対値｜θ｜が閾値Ｆよりも大きい場合には(ステップＳ３：ＮＯ)、操舵角が一定である場合にはヨーレートＹｒの絶対値が車速Ｖにほぼ正比例するという仮定が成立しない可能性が高いので、補正用ゲイン演算部５２は、今演算周期での処理を終了する。

前記ステップＳ３において操舵角θの絶対値｜θ｜が所定の閾値Ｆ以下であると判別された場合には(ステップＳ３：ＹＥＳ)、補正用ゲイン演算部５２は、カウント値ｉを１だけインクメント（＋１）する(ステップＳ４)。カウント値ｉの初期値は０である。そして、補正用ゲイン演算部５２は、カウント値ｉが所定値ｍ（ｍは所定の自然数）よりも大きな値であるか否かを判別する(ステップＳ５)。

カウント値ｉがｍ以下の値である場合には(ステップＳ５：ＮＯ)、補正用ゲイン演算部５２は、操舵角θの二乗値の積算値Ｓｘ_ｉ ^２および操舵角θと正規化ヨーレートＹｒ／Ｖとの積θ・Ｙｒ／Ｖの積算値Ｓxy_ｉを演算するための積算値演算処理を行う(ステップＳ６)。
この積算値演算処理について具体的に説明する。ステップＳ１で取得された操舵角θをｘ_ｉとすると、補正用ゲイン演算部５２は、次式(1)に基いて、操舵角θの二乗値の積算値Ｓｘ^２を演算する。

Ｓｘ^２ _ｉ＝Ｓｘ^２ _{（ｉ−１）}＋ｘ_ｉ ^２ …(1)
Ｓｘ^２ _{（ｉ−１）}は、カウント値ｉが今回のカウント値ｉよりも１だけ小さい値であるときに演算された操舵角θの二乗値の積算値を表している。
また、ステップＳ１で取得されたヨーレートＹｒをステップＳ１で取得された車速Ｖで除算した値（正規化ヨーレート）をｙ_ｉとすると、補正用ゲイン演算部５２は、次式(2)に基いて、操舵角θと正規化ヨーレートＹｒ／Ｖとの積θ・Ｙｒ／Ｖの積算値Ｓxy_ｉを演算する。

Ｓxy_ｉ＝Ｓxy_{（ｉ−１）}＋ｘ_ｉ・ｙ_ｉ …(2)
Ｓxy_{（ｉ−１）}は、カウント値ｉが今回のカウント値ｉよりも１だけ小さい値であるときに演算された積θ・Ｙｒ／Ｖの積算値を表している。このようにして、Ｓｘ^２ _ｉおよびＳxy_ｉが演算されると、補正用ゲイン演算部５２は、今演算周期での処理を終了する。
前記ステップＳ４で、カウント値ｉが所定値ｍよりも大きな値であると判別された場合には(ステップＳ５：ＹＥＳ)、補正用ゲイン演算部５２は、補正用ゲインＧを演算するためのゲイン演算処理を行う(ステップＳ７)。

このゲイン演算処理について具体的に説明する。補正用ゲイン演算部５２は、まず、次式（3）に基いて、傾きμの尤度の平均値μ_ＭＬを演算する。
μ_ＭＬ＝Ｓxy_ｉ／Ｓｘ^２ _ｉ …(3)
Ｓxy_ｉは、前述したステップＳ６において最新に演算された、操舵角θと正規化ヨーレートＹｒ／Ｖとの積θ・Ｙｒ／Ｖの積算値である。Ｓxy_ｉは、ｉ＝１からｉ＝ｍまでのｍ回分の積θ・Ｙｒ／Ｖの積算値である。Ｓｘ^２ _ｉは、前述したステップＳ６において最新に演算された操舵角θの二乗値の積算値である。Ｓｘ^２ _ｉは、ｉ＝１からｉ＝ｍまでのｍ回分の操舵角θの二乗値の積算値である。

また、補正用ゲイン演算部５２は、次式（4）に基いて、傾きμの尤度の分散σ^２ _ＭＬを演算する。
σ^２ _ＭＬ＝σ^２／Ｓｘ^２ _ｉ …(4)
σ^２は、傾きμの母集団の分散であり、予め求められて不揮発性メモリ（図示略）に記憶されている。

次に、補正用ゲイン演算部５２は、次式（5）に基いて傾きμの平均値μ_（ｎ）を演算するとともに、次式（6）に基いて分散の平均値σ^２ _（ｎ）を演算する。

式（5）において、μ_{（ｎ−１）}は、ステップＳ７で前回演算された傾きμの平均値を表している。また、式（5），(6)において、σ^２ _{（ｎ−１）}は、ステップＳ７で前回演算された分散の平均値を表している。
次に、補正用ゲイン演算部５２は、次式（7）に基づいて、補正用ゲインＧを演算する。

Ｇ＝μ_（ｎ）／μｏ …（7）
式(7)において、μｏは、傾きμの基準値であり、予め設定されている。
このようにして、補正用ゲインＧが演算されると、補正用ゲイン演算部５２は、カウント値ｉ、積算値Ｓｘ^２およびＳxyを零に設定する(ステップＳ８)。そして、補正用ゲイン演算部５２は、今演算周期での処理を終了する。

以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。
例えば、前述の実施形態では、補正用ゲイン演算部５２によって演算された補正用ゲインＧを用いてレーンキープアシスト電流値演算部５１によって演算されるレーンキープアシスト電流値Ｉｒｏ^＊を補正している。しかし、それに加えてまたはそれに代えて、操舵アシスト電流値設定部４１によって設定される操舵アシスト電流値Ｉｓ^＊を、補正用ゲイン演算部５２によって演算された補正用ゲインＧによって補正するようにしてもよい。

また、例えば、加算部６３（図５参照）と乗算部６５の間に、第３レーンキープアシスト電流値Ｉｒ３^＊（＝Ｉｒ１^＊＋Ｉｒ２^＊）の絶対値を所定範囲に限定するためのリミッタを設けてもよい。
また、前述の実施形態では、乗算部６５（図５参照）が設けられているが、乗算部６５を省略してもよい。乗算部６５を省略する場合には、車速ゲイン設定部６４は不要である。

また、前述の実施形態では、操舵アシスト電流値設定部４１は、操舵トルクＴを用いて(具体的には操舵トルクＴおよび車速Ｖに基づいて)、操舵アシスト電流値Ｉｓ^＊を設定しているが、操舵角を用いて操舵アシスト電流値Ｉｓ^＊を設定してもよい。
また、前述の実施形態では、電動パワーステアリング装置にこの発明が適用された例について説明したが、この発明は、ステア・バイ・ワイヤ（ＳＢＷ）システムその他の車両用操舵装置に適用できる。

また、この発明は、ステアリングホイール２が操舵されない自動運転モードにおいても、適用することができる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１…電動パワーステアリング装置、１８…電動モータ、１１…トルクセンサ、２３…車速センサ、４２…情報取得部、４３…レーンキープアシスト電流値設定部、４４…目標電流値演算部、４５…電流偏差演算部、４６…ＰＩ制御部、５１…レーンキープアシスト電流値演算部、５２…補正用ゲイン演算部、５３…ゲイン乗算部、６１…第１電流値演算部、６２…第２電流値演算部、６３…加算部、６４…車速ゲイン設定部、６５…乗算部

Claims (4)

1. 車両の転舵機構に転舵用駆動力を与えるための電動モータと、
   操舵角を検出する操舵角検出手段と、
   前記車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
   車速を検出する車速検出手段と、
   アシストトルクの目標値に対応するアシスト電流値を演算するアシスト電流値演算手段と、
   前記操舵角検出手段によって検出される操舵角と、前記ヨーレート検出手段によって検出されるヨーレートと、前記車速検出手段によって検出される車速とに基づいて、前記アシスト電流値演算手段によって演算されるアシスト電流値を補正する補正手段と、
   前記補正手段によって補正された後のアシスト電流値を用いて、目標電流値を演算する目標電流値演算手段と、
   前記目標電流値演算手段によって演算される目標電流値に基いて、前記電動モータを駆動制御する制御手段とを含み、
   前記補正手段は、
   ヨーレートを車速で除算した値を正規化ヨーレートとして、操舵角の変化量に対する正規化ヨーレートの変化量の平均比率を間欠的に推定する推定手段と、
   前記推定手段によって推定された平均比率を用いて、前記アシスト電流値演算手段によって演算されるアシスト電流値を補正する手段とを含む、車両用操舵装置。
2. 前記アシスト電流値演算手段は、車両を目標走行ラインに沿って走行させるためのレーンキープアシストトルクの目標値に対応するレーンキープアシスト電流値を演算するように構成されている、請求項１に記載の車両用操舵装置。
3. 目標走行ラインからの車両の横偏差と、前記横偏差の単位時間当たりの変化率である横偏差変化率とを取得する情報取得手段をさらに含み、
   前記アシスト電流値演算手段は、前記横偏差および前記横偏差変化率を零に近づけるためのレーンキープアシストトルクの目標値に対応するレーンキープアシスト電流値を演算するように構成されている、請求項１に記載の車両用操舵装置。
4. 操舵アシストトルクの目標値に対応した操舵アシスト電流値を設定する操舵アシスト電流値設定手段をさらに含み、
   前記目標電流値演算手段は、操舵アシスト電流値設定手段によって設定される操舵アシスト電流値と、前記補正手段によって補正された後のレーンキープアシスト電流値とを用いて、目標電流値を演算するように構成されている、請求項２または３に記載の車両用操舵装置。

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