JP6515754B2 - 車両の操舵反力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置及び運転支援装置を備えた車両の操舵反力制御装置に係る。

自動車などの車両の操舵反力制御装置は、電動パワーステアリング装置によって操舵装置にトルクを付与することにより、運転者の操舵負担を軽減すると共に、操舵フィーリングを向上させる。例えば、下記の特許文献１に記載されているように、操舵反力制御装置においては、目標操舵反力トルクが演算され、実際の操舵トルクが目標操舵反力トルクになるように電動パワーステアリング装置がＰＩＤフィードバックにて制御される。目標操舵反力トルクは、ステアリングホイールを中立位置へ戻す力を発生する目標ばねトルクを含んでおり、更には操舵角速度に比例する操舵抗力を発生し操舵系の安定性を向上させるための目標減衰トルクを含んでいる。

ところで、例えば、下記の特許文献２に記載されているように、自動運転などを行う運転支援装置を備えた車両においては、電動パワーステアリング装置の制御装置は、手動操舵モード及び自動操舵モードの二つの作動モードにて作動し、作動モードの選択は車両の乗員がスイッチを操作することにより行われる。

手動操舵モード及び自動操舵モードの何れにおいても、操舵反力制御装置の制御装置は、目標操舵反力トルクを演算し、実際の操舵トルクが目標操舵反力トルクになるようにＰＩＤフィードバックにて電動パワーステアリング装置を制御する。

自動操舵モードにおいては、電動パワーステアリング装置は、転舵輪を自動的に転舵するための転舵トルクを発生するアクチュエータとしても機能する。運転支援装置により、例えば車両を走行車線に沿って走行させるための転舵輪の目標舵角が演算され、制御装置は、少なくとも目標舵角と転舵輪の実際の舵角との偏差に基づいて目標操舵反力トルクを演算する。更に、制御装置は、操舵反力トルクが目標操舵反力トルクになるようにＰＩＤフィードバックにて電動パワーステアリング装置を制御し、これにより操舵反力が制御されると共に転舵輪の舵角が目標舵角になるように制御される。

具体的には、目標操舵ばねトルクは目標舵角に対応する目標操舵角にて修正された操舵角に基づいて演算され、目標操舵減衰トルクは操舵角の時間微分値に基づいて演算される。修正された操舵角に対する目標操舵ばねトルクの比及び操舵角の時間微分値に対する目標操舵減衰トルクの比が高いほど、運転者が感じる操舵反力が高くなるので、結果的に操舵アシストトルクは小さくなる。

特開２００７−７６５８２号公報 特開２０１３−１９３４９０号公報

〔発明が解決しようとする課題〕
一般に、操舵反力制御装置において電動パワーステアリング装置をＰＩＤフィードバックにて制御する際のゲインは一定である。そのため、自動操舵モードにおける転舵輪の目標舵角への追従性を向上させるべく、フィードバック制御のゲインが高い値に設定されると、運転者が感じる操舵反力が高くなり、オーバーライド操舵の操作性、即ち運転者が自動操舵に凌駕して操舵する操作性が低下する。逆に、オーバーライド操舵の操作性を確保すべく、フィードバック制御のゲインが低い値に設定されると、自動操舵モードにおける転舵輪の目標舵角への追従性が低下する。

本発明の主要な課題は、運転支援装置を備えた車両における操舵反力の制御において、自動操舵モードにおけるオーバーライド操舵の操作性を低下させることなく、転舵輪の目標舵角への追従性を向上させることである。

〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕
本発明によれば、電動パワーステアリング装置を制御する操舵反力制御装置であって、運転者の実際の操舵操作量を示す操舵指標値θを取得し、運転支援装置が作動していないときには、操舵指標値θに基づいて目標操舵ばね力Ｔpを演算し、運転支援装置が作動しているときには、運転支援装置から与えられる目標操舵角θtで操舵指標値θを修正して得られる修正操舵指標値θ−θtに基づいて目標操舵ばね力Ｔpを演算し、操舵反力Ｔaが、目標操舵ばね力Ｔpを含む目標操舵反力Ｔatとなるように、電動パワーステアリング装置を制御するとともに、さらに、修正操舵指標値θ−θtの大きさが基準値θpc未満であるときの修正操舵指標値θ−θtに基づく目標操舵ばね力Ｔpが、操舵指標値θの大きさが基準値θpc未満であるときの操舵指標値θに基づく目標操舵ばね力Ｔpよりも、大きくなるように、目標操舵ばね力Ｔpと修正操舵指標値θ−θtと操舵指標値θの関係が設定されている操舵反力制御装置が提供される。

一般に、自動運転などの運転支援制御における転舵輪の舵角の変化範囲は、通常の運転者の操舵操作による転舵輪の舵角の変化範囲よりも小さい。よって、転舵輪の目標舵角と実際の舵角との差の大きさは大きい値にならないので、目標ばねトルクを演算するための操舵指標値、即ち目標舵角に対応する目標操舵指標値にて修正された操舵指標値の大きさも大きい値にならない。

上記の構成によれば、運転支援装置が作動していないときには、操舵指標値θに基づいて目標操舵ばね力Ｔpが演算され、運転支援装置が作動しているときには、運転支援装置から与えられる目標操舵角θtで操舵指標値θを修正して得られる修正操舵指標値θ−θtに基づいて目標操舵ばね力Ｔpが演算される。操舵反力Ｔaが、目標操舵ばね力Ｔpを含む目標操舵反力Ｔatとなるように、電動パワーステアリング装置が制御される。さらに、修正操舵指標値θ−θtの大きさが基準値θpc未満であるときの修正操舵指標値θ−θtに基づく目標操舵ばね力Ｔpは、操舵指標値θの大きさが基準値θpc未満であるときの操舵指標値θに基づく目標操舵ばね力Ｔpよりも、大きくなる。運転支援装置が作動しているときの目標操舵ばね力に基づく操舵ばね力は、転舵輪の実際の舵角を目標舵角へ近づける力として作用する。従って、運転支援装置が作動しているときにおける転舵輪の目標舵角への追従性を向上させることができる。

なお、目標操舵ばね力を演算するための操舵指標値の大きさが基準値以上である場合には、目標操舵ばね力は、運転支援装置が作動していないときよりも運転支援装置が作動しているときの方が、大きさが大きくなるように演算される必要がない。よって、転舵輪の舵角を目標舵角へ近づける力が大きくならないので、自動操舵モードにおけるオーバーライド操舵の操作性は低下しない。

なお、「運転者の実際の操舵操作量を示す操舵指標値」は、運転者の実際の操舵操作量を示す値であり、ステアリングシャフトの回転角度である操舵角又は転舵輪の舵角である。更に、「目標操舵指標値」は、操舵指標値の目標値であり、例えば操舵指標値が操舵角である場合には、目標操舵角であり、操舵指標値が転舵輪の舵角である場合には、目標舵角である。

〔発明の態様〕
本発明の一つの態様においては、修正操舵指標値θ−θtの大きさが基準値θpcよりも大きいときの修正操舵指標値θ−θtに基づく目標操舵ばね力Ｔpが、操舵指標値θの大きさが基準値θpcよりも大きいときの操舵指標値θに基づく目標操舵ばね力Ｔpよりも、小さくなるように、目標操舵ばね力Ｔpと修正操舵指標値θ−θtと操舵指標値θの関係が設定されている。

上述のように、運転支援装置が作動しているときの目標操舵ばね力に基づく操舵ばね力は、転舵輪の実際の舵角を目標舵角へ近づける力として作用する。よって、運転者が転舵輪の実際の舵角を目標舵角から遠ざける方向へオーバーライド操舵の操舵操作を行う場合には、目標操舵ばね力に基づく操舵ばね力は、運転者の操舵操作を阻害する。また、上述のように、自動運転などの運転支援制御における転舵輪の舵角の変化範囲は、通常の運転者の操舵操作による転舵輪の舵角の変化範囲よりも小さい。よって、目標操舵ばね力を演算するための操舵指標値の大きさが、基準値よりも大きい場合には、転舵輪の実際の舵角を目標舵角へ近づける作用は小さくてもよい。

上記態様によれば、修正操舵指標値θ−θtの大きさが基準値θpcよりも大きいときの修正操舵指標値θ−θtに基づく目標操舵ばね力Ｔpは、操舵指標値θの大きさが基準値θpcよりも大きいときの操舵指標値θに基づく目標操舵ばね力Ｔpよりも、小さくなる。よって、転舵輪の実際の舵角を目標舵角へ近づける作用が低減される。従って、運転者が転舵輪の実際の舵角を目標舵角から遠ざける方向へ大きさが大きい操作量にてオーバーライド操舵を行う場合に、目標操舵ばね力に基づく操舵ばね力が運転者の操舵操作を阻害する虞を低減し、オーバーライド操舵の操舵性を向上させることができる。

本発明の一つの態様においては、修正操舵指標値θ−θtの大きさが基準値θpcと同じであるときの修正操舵指標値θ−θtに基づく目標操舵ばね力Ｔpと、操舵指標値θの大きさが基準値θpcと同じであるときの操舵指標値θに基づく目標操舵ばね力Ｔpとの差が、０であるとともに、修正操舵指標値θ−θtと操舵指標値θとが同じときのそれぞれに基づく目標操舵ばね力Ｔpの差ΔＴpは、基準値θpcを含む所定範囲において、基準値θpcから離れるほど漸次増大するように、目標操舵ばね力Ｔpと修正操舵指標値θ−θtと操舵指標値θの関係が設定されている。

上記態様によれば、修正操舵指標値θ−θtの大きさが基準値θpcと同じであるときの修正操舵指標値θ−θtに基づく目標操舵ばね力Ｔpと、操舵指標値θの大きさが基準値θpcと同じであるときの操舵指標値θに基づく目標操舵ばね力Ｔpとの差ΔＴpは、０である。さらに、修正操舵指標値θ−θtと操舵指標値θとが同じときのそれぞれに基づく目標操舵ばね力Ｔpの差ΔＴpは、基準値θpcを含む所定の範囲において、基準値θpcから離れるほど漸次増大する。よって、目標操舵ばね力を演算するための操舵指標値の大きさが基準値を越えて増減する場合に、目標操舵ばね力の大きさが急変することを防止することができる。

本発明による車両の操舵反力制御装置の実施形態を示す概略構成図である。 実施形態における操舵反力トルク制御ルーチンを示すフローチャートである。 実施形態における運転支援制御ルーチンを示すフローチャートである。 実施形態における操舵角θ及び修正後の操舵角θと目標操舵ばねトルクＴpとの関係を示すマップである。 操舵角θが正の小さい範囲について、比較例１（一点鎖線）及び比較例２（二点鎖線）と共に図４に示された関係を拡大して示す図である。 実施形態における操舵角速度θdと目標操舵減衰トルクＴdとの関係を示すマップである。 操舵角速度θdが正の小さい範囲について、比較例１（一点鎖線）及び比較例２（二点鎖線）と共に図６に示された関係を拡大して示す図である。 第一の修正例における操舵角θと修正係数Ｋpとの関係を示すグラフである。 第二の修正例における操舵角速度θdと修正係数Ｋdとの関係を示すグラフである。 操舵角θが正の小さい範囲について図４に示された関係の修正例を拡大して示す図である。 操舵角速度θdが正の小さい範囲について図６に示された関係の修正例を拡大して示す図である。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態にかかる操舵反力制御装置１０を示す概略構成図であり、操舵反力制御装置１０は、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置１２及びこれを制御する制御装置としてのＥＰＳ制御装置１４と、運転支援制御装置１６とを備えた車両１８に適用されている。

図１に示されているように、車両１８は転舵輪である左右の前輪２０FL、２０FR及び非転舵輪である左右の後輪２０RL、２０RRを有している。前輪２０FL及び２０FRは、運転者によるステアリングホイール２２の操作に応答して駆動される電動パワーステアリング装置１２によりラックバー２４及びタイロッド２６L及び２６Rを介して転舵される。ステアリングホイール２２は、ステアリングシャフト２８及びユニバーサルジョイント３２を介してパワーステアリング装置１２のピニオンシャフト３４に接続されている。

実施形態においては、電動パワーステアリング装置１２は、ラック同軸型の電動パワーステアリング装置であり、電動機３６と、電動機３６の回転トルクをラックバー２４の往復動方向の力に変換する例えばボールねじ式の変換機構３８とを有する。電動パワーステアリング装置１２は、ハウジング４０に対しラックバー２４を駆動する力を発生することにより、運転者の操舵負担を軽減すると共に、前輪２０FL及び２０FRを自動的に転舵するための駆動トルクを発生する。ＥＰＳ制御装置１４による電動パワーステアリング装置１２の制御については、後に詳細に説明する。

以上の説明から解るように、ステアリングシャフト２８、ユニバーサルジョイント３２、電動パワーステアリング装置１２、ラックバー２４及びタイロッド２６L及び２６Rなどは、操舵装置を形成している。電動パワーステアリング装置１２は、ラックバー２４に駆動力を付与することにより操舵装置にトルクを付与するようになっているが、ステアリングシャフト２８にトルクを付与するようになっていてもよい。

実施形態においては、ステアリングシャフト２８には、該ステアリングシャフトの回転角度を操舵角θとして検出する操舵角センサ５０が設けられている。ピニオンシャフト３４には、操舵トルクＴを検出する操舵トルクセンサ５２が設けられている。操舵トルクセンサ５２はステアリングシャフト２８に設けられていてもよい。操舵角θを示す信号及び操舵トルクＴを示す信号は、ＥＰＳ制御装置１４へ入力される。車両１８には、車速Ｖを検出する車速センサ５４が設けられており、車速Ｖを示す信号もＥＰＳ制御装置１４へ入力される。

更に、車両１８には、車両の前方を撮影するＣＣＤカメラ６０及び車両を車線に沿って走行させる軌跡制御（「ＬＫＡ（レーンキーピングアシスト）制御」とも呼ばれる）を行うか否かを選択するための選択スイッチ６２が設けられている。選択スイッチ６２は、車両の乗員により操作され、運転支援制御装置１６を作動させて運転支援制御としての軌跡制御を実行する作動位置（オン）と、運転支援制御装置１６を作動させない非作動位置（オフ）とに切り替わる。ＣＣＤカメラ６０により撮影された車両の前方の画像情報を示す信号及び選択スイッチ６２の位置（オン又はオフ）を示す信号は、運転支援制御装置１６へ入力される。

運転支援制御装置１６には、運動状態検出装置６４より、車両１８のヨーレート、前後加速度及び横加速度のように車両１８の運転支援制御に必要な車両の運動状態量を示す信号も入力される。なお、車両の前方の画像情報や走行車線の情報は、ＣＣＤカメラ６０以外の手段により取得されてもよく、ＣＣＤカメラ６０と他の手段との組合せにより取得されてもよい。

ＥＰＳ制御装置１４及び運転支援制御装置１６は、それぞれＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力ポート装置を有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続されたマイクロコンピュータを含んでいる。ＥＰＳ制御装置１４及び運転支援制御装置１６は、必要に応じて通信により相互に情報の授受を行う。操舵角センサ５０及び操舵トルクセンサ５２は、それぞれ車両の左旋回方向への操舵又は転舵の場合を正として操舵角θ及び操舵トルクＴを検出する。

後に詳細に説明するように、ＥＰＳ制御装置１４は、図２に示されたフローチャートに従って電動パワーステアリング装置１２を制御することにより操舵反力トルク制御を行う。運転支援制御装置１６は、図３に示されたフローチャートに従って運転支援制御を行う。図２及び図３に示されているように、「運転者の実際の操舵操作量を示す操舵指標値」及び「目標操舵指標値」は、それぞれ操舵角θ及び目標操舵角θtである。

なお、運転支援制御としてのＬＫＡ制御は、目標軌跡が設定され、車両を目標軌跡に沿って走行させる制御及び車両が走行車線から逸脱することを防止する制御の何れであってもよい。また、運転支援制御としてのＬＫＡ制御は、選択スイッチ６２がオンであるときに行われるが、選択スイッチ６２がオフであっても、例えば車両１８がその前方の障害物を迂回して走行するなどの緊急回避のための自動操舵（緊急回避操舵）が運転支援制御として行われてもよい。

＜操舵反力トルク制御＞
次に、図２に示されたフローチャートを参照して実施形態における操舵反力トルク制御ルーチンについて説明する。

まず、ステップ１０においては、操舵角センサ５０により検出された操舵角θを示す信号などの読み込みが行われる。

ステップ２０においては、例えば選択スイッチ６２がオンであるか否かの判別により、運転支援制御装置１６による運転支援制御が行われているか否かの判別が行われる。肯定判別が行われたときには操舵反力トルク制御はステップ５０へ進み、否定判別が行われたときには操舵反力トルク制御はステップ３０へ進む。

ステップ３０においては、操舵角θに基づいて図４において破線にて示されたマップを参照することにより、目標操舵ばね力に対応する目標操舵ばねトルクＴpが演算される。図４に示されているように、目標操舵ばねトルクＴpの大きさは、操舵角θの大きさが大きいほど大きいが、操舵角θの大きさの増大量に対する目標操舵ばねトルクＴpの大きさの増大量の比は、操舵角θの大きさが大きくなるにつれて減少する。なお、図４に示された操舵角θと目標操舵ばねトルクＴpとの関係は例示の関係である。

ステップ４０においては、操舵角θの時間微分値が操舵角速度θdとして演算されると共に、操舵角速度θdに基づいて図６において破線にて示されたマップを参照することにより、目標操舵減衰力に対応する目標操舵減衰トルクＴdが演算される。図６に示されているように、目標操舵減衰トルクＴdの大きさは、操舵角速度θdの大きさが大きいほど大きく、操舵角速度θdに対する目標操舵減衰トルクＴdの比は、操舵角速度θdの大きさに関係なく実質的に一定である。なお、図６に示された操舵角速度θdと目標操舵減衰トルクＴdとの関係は例示の関係である。

ステップ５０においては、操舵角θから後述の運転支援装置１６により演算される目標操舵角θtが減算されることにより、操舵角θと目標操舵角θtとの差θ−θt（修正後の操舵角θという）が演算される。

ステップ６０においては、修正後の操舵角θに基づいて図４において実線にて示されたマップを参照することにより、目標操舵ばね力に対応する目標操舵ばねトルクＴpが演算される。図４及び図５に示されているように、操舵角θの大きさが基準値θpc（正の定数）未満である場合には、運転支援制御が行われているときの目標操舵ばねトルクＴpの大きさは、運転支援制御が行われていないときの目標操舵ばねトルクＴpの大きさよりも大きい。逆に、操舵角θの大きさが基準値θpcよりも大きい場合には、運転支援制御が行われているときの目標操舵ばねトルクＴpの大きさは、運転支援制御が行われていないときの目標操舵ばねトルクＴpの大きさよりも小さい。

更に、操舵角θの大きさが基準値θpcである場合には、運転支援制御が行われているときの目標操舵ばねトルクＴpの大きさは、運転支援制御が行われていないときの目標操舵ばねトルクＴpの大きさと同一であ。よって、上記前者の目標操舵ばねトルクＴpから上記後者の目標操舵ばねトルクＴpを減算した値である目標操舵ばねトルクの差ΔＴpは０である。Δθpcをθpcの１／２〜１／３の正の定数とし、操舵角の範囲θpc−Δθpc〜θpc＋Δθpcを所定の操舵角の範囲とする。操舵角θの大きさが所定の操舵角の範囲内の値である場合には、目標操舵ばねトルクの差ΔＴpの大きさは、目標操舵ばねトルクＴpを演算するための操舵角θの大きさと基準値θpcとの差が大きくなるにつれて漸次増大する。

なお、運転支援制御が行われているときの目標操舵ばねトルクＴpは、以下の要領にて演算されてもよい（第一の修正例）。まず、修正後の操舵角θに基づいて図４において破線にて示されたマップを参照することにより、目標操舵ばねトルクＴpが暫定的に演算される。次いで、修正後の操舵角θに基づいて図８に示されたマップを参照することにより、修正係数Ｋpが演算される。更に、暫定的に演算された目標操舵ばねトルクＴpと修正係数Ｋpとの積として、運転支援制御が行われているときの目標操舵ばねトルクＴpが演算される。

ステップ７０においては、修正後の操舵角θの時間微分値が操舵角速度θdとして演算されると共に、操舵角速度θdに基づいて図６において実線にて示されたマップを参照することにより、目標操舵減衰力に対応する目標操舵減衰トルクＴdが演算される。図６及び図７に示されているように、操舵角速度θdの大きさが基準値θdc（正の定数）未満である場合には、運転支援制御が行われているときの目標操舵減衰トルクＴdの大きさは、運転支援制御が行われていないときの目標操舵減衰トルクＴdの大きさよりも小さい。逆に、操舵角速度θdの大きさが基準値θdcよりも大きい場合には、運転支援制御が行われているときの目標操舵減衰トルクＴdの大きさは、運転支援制御が行われていないときの目標操舵減衰トルクＴdの大きさよりも大きい。

更に、操舵角速度θdの大きさが基準値θdcである場合には、運転支援制御が行われているときの目標操舵減衰トルクＴdの大きさは、運転支援制御が行われていないときの目標操舵減衰トルクＴdの大きさと同一である。よって、上記前者の目標操舵減衰トルクＴdから上記後者の目標操舵減衰トルクＴdを減算した値である目標操舵減衰トルクの差ΔＴdは０である。Δθdcをθdcの１／２〜１／３の正の定数とし、操舵角速度の範囲θdc−Δθdc〜θdc＋Δθdcを所定の操舵角速度の範囲とする。操舵角速度θdの大きさが所定の操舵角速度の範囲内の値である場合には、目標操舵減衰トルクの差ΔＴdの大きさは、目標操舵減衰トルクＴdを演算するための操舵角速度θdの大きさと基準値θdcとの差が大きくなるにつれて漸次増大する。

なお、運転支援制御が行われているときの目標操舵減衰トルクＴdは、以下の要領にて演算されてもよい（第二の修正例）。まず、操舵角速度θdに基づいて図６において破線にて示されたマップを参照することにより、目標操舵減衰トルクＴdが暫定的に演算される。次いで、操舵角速度θdに基づいて図９に示されたマップを参照することにより、修正係数Ｋdが演算される。更に、暫定的に演算された目標操舵減衰トルクＴdと修正係数Ｋdとの積として、運転支援制御が行われているときの目標操舵減衰トルクＴdが演算される。

ステップ４０又は７０が完了すると、操舵反力トルク制御はステップ８０へ進む。ステップ８０においては、目標操舵ばねトルクＴp及び目標操舵減衰トルクＴdの和Ｔp＋Ｔdが、目標操舵反力トルクＴatとして演算される。

ステップ９０においては、ＰＩＤフィードバック制御にて操舵トルクＴを目標操舵反力トルクＴatにするための電動パワーステアリング装置１２への指令電流Ｉepstが、操舵トルクＴと目標操舵反力トルクＴatとの偏差に基づいて演算される。

ステップ１００においては、電動パワーステアリング装置１２の電動機３６へ指令電流Ｉepstが通電されることにより、操舵反力Ｔaが目標操舵反力トルクＴatになるように電動パワーステアリング装置１２が制御される。

＜運転支援制御＞
次に、図３に示されたフローチャートを参照して実施形態における運転支援制御ルーチンについて説明する。

まず、ステップ２１０においては、ＣＣＤカメラ６０により撮影された車両の前方の画像情報を示す信号及び選択スイッチ６２の位置を示す信号の読み込みが行われる。

ステップ２２０においては、選択スイッチ６２がオンであるか否かの判別、即ちＬＫＡ制御が実行されているか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときには運転支援制御は一旦終了し、肯定判別が行われたときには運転支援制御はステップ２３０へ進む。

ステップ２３０においては、ＣＣＤカメラ６０により撮影された車両の前方の情報などに基づいて、車両１８の前方の走行車線が特定され、ステップ２４０においては、ＬＫＡ制御の目標操舵角θt、即ち車両１８を走行車線に沿って走行させるための目標操舵角θtが演算される。なお、走行車線の特定及び目標操舵角θtの演算は、本発明を構成しないので、例えば特許第５７３７１９７号公報に記載された要領のように、当技術分野において公知の任意の要領にて実行されてよい。

ステップ２６０においては、目標操舵角θtを示す信号が運転支援制御装置１６からＥＰＳ制御装置１４へ出力される。

以上の説明から解るように、選択スイッチ６２が作動位置（オン）にあるときには、ＥＰＳ制御装置１４及び運転支援制御装置１６がそれぞれ上述のように作動する。即ち、運転支援制御装置１６によって図３に示されたフローチャートに従って運転支援制御が行われることにより、車両１８を所定の走行車線に沿って走行させるための前輪２０FL及び２０FRの目標操舵角θtが演算される。ＥＰＳ制御装置１４によって図２に示されたフローチャートに従って操舵反力トルクが制御されることにより、運転者が感じる操舵反力が制御されると共に、前輪２０FL及び２０FRの舵角が目標操舵角θtに対応する舵角になるように制御される。

特に、図２に示されているように、目標操舵反力トルクＴatは、運転支援制御中であるか否か、即ち運転支援制御装置１６が作動中であるか否かによって異なる。

＜運転支援制御中でない場合＞
図２のステップ２０において否定判別が行われ、ステップ３０において操舵角θに基づいて目標操舵ばねトルクＴpが演算され、ステップ４０において操舵角速度θdに基づいて目標操舵減衰トルクＴdが演算される。ステップ８０において目標操舵ばねトルクＴp及び目標操舵減衰トルクＴdの和Ｔp＋Ｔdが、目標操舵反力トルクＴatとして演算される。更に、ステップ９０及び１００において操舵トルクＴが目標操舵反力トルクＴatになるようにＰＩＤフィードバック制御にて電動パワーステアリング装置１２が制御される。

＜運転支援制御中である場合＞
図２のステップ２０において肯定判別が行われ、ステップ５０において操舵角θから目標操舵角θtが減算されることにより、修正後の操舵角θが演算される。ステップ６０において修正後の操舵角θに基づいて目標操舵ばねトルクＴpが演算され、ステップ７０において修正後の操舵角θの時間微分値である操舵角速度θdに基づいて目標操舵減衰トルクＴdが演算される。ステップ８０において運転支援制御中ない場合と同様に目標操舵反力トルクＴatが演算される。更に、ステップ９０及び１００において操舵トルクＴが目標操舵反力トルクＴatになるようにＰＩＤフィードバック制御にて電動パワーステアリング装置１２が制御される。

運転支援制御中でない場合及び運転支援制御中である場合の何れの場合にも、操舵ばねトルク及び操舵減衰トルクがそれぞれ目標操舵ばねトルクＴp及び目標操舵減衰トルクＴdになるように制御される。よって、操舵反力トルクである操舵ばねトルク及び操舵減衰トルクを運転者の操舵操作に応じて制御することができる。

運転支援制御中である場合には、目標操舵ばねトルクＴpは、操舵角θから目標操舵角θtが減算されることにより演算される修正後の操舵角θに基づいて演算される。よって、目標操舵ばねトルクＴpは、操舵ばねトルクを目標操舵ばねトルクにすると共に操舵角θを目標操舵角θtに近づけるための目標トルクとして作用する。従って、前輪２０FL及び２０FRの舵角を、車両１８が走行車線に沿って走行するための舵角になるように制御することができる。

特に、修正後の操舵角θの大きさが基準値θpc未満である場合には、目標操舵ばねトルクＴpは、運転支援装置が作動せず運転支援制御中でないときよりも運転支援制御中であるときの方が、大きさが大きくなるように演算される。よって、運転支援制御中であるときにも、目標操舵ばねトルクＴpの大きさが大きくされない場合に比して、操舵角θを目標操舵角θtに近づけるトルクの大きさを大きくすることができる。従って、運転支援制御中であるときにおける前輪２０FL及び２０FRの目標舵角への追従性を向上させることができる。

逆に、修正後の操舵角θの大きさが基準値θpcよりも大きい場合には、目標操舵ばねトルクＴpは、運転支援装置が作動せず運転支援制御中でないときよりも運転支援制御中であるときの方が、大きさが小さくなるように演算される。よって、前輪２０FL及び２０FRの実際の舵角を目標舵角へ近づけるトルクの大きさが低減される。従って、運転者が前輪２０FL及び２０FRの実際の舵角を目標舵角から遠ざかる方向へ大きさが大きい操作量にて操舵する場合に、操舵ばねトルクが運転者の操舵操作を阻害する虞を低減し、オーバーライド操舵の操作性を向上させることができる。

目標操舵ばねトルクの差ΔＴp、即ち運転支援制御中であるときの目標操舵ばねトルクＴpと運転支援制御中でないときの目標操舵ばねトルクＴpとの差は、修正後の操舵角θの大きさが基準値θpcであるときには０である。更に、目標操舵ばねトルクの差ΔＴpは、修正後の操舵角θの大きさと基準値θpcとの差の大きさが所定の操舵角の範囲θpc−Δθpc〜θpc＋Δθpc内にて大きくなるにつれて漸次増大する。よって、修正後の操舵角θの大きさと基準値θpcとの差の大きさが基準値から所定の操舵角の範囲内にて大きくなるにつれて０から漸次増大する。従って、修正後の操舵角θの大きさが基準値θpcを越えて増減する場合に、目標操舵ばねトルク差ΔＴpの大きさが急変することを防止することができる。

ここで、図５を参照して、運転支援制御が行われている場合には目標操舵ばねトルクＴpが、運転支援制御が行われていないときの値から増減補正される比較例１及び２を、実施形態と比較して説明する。

図５において、比較例１の目標操舵ばねトルクＴpが一点鎖線にて示されている。比較例１においては、修正後の操舵角θの大きさが基準値θpc未満である場合には、１よりも大きい第一の補正係数が目標操舵ばねトルクＴpに乗算されることにより、目標操舵ばねトルクＴpが増大補正される。更に、修正後の操舵角θの大きさが基準値θpcよりも大きい場合には、１よりも小さい正の値である第二の補正係数が目標操舵ばねトルクＴpに乗算されることにより、目標操舵ばねトルクＴpが低減補正される。

図５において、比較例２の目標操舵ばねトルクＴpが二点鎖線にて示されている。比較例２においては、修正後の操舵角θの大きさが基準値θpc未満である場合には、第一の補正量（正の定数）が目標操舵ばねトルクＴpに加算されることにより、目標操舵ばねトルクＴpが増大補正される。更に、修正後の操舵角θの大きさが基準値θpcよりも大きい場合には、目標操舵ばねトルクＴpから第二の補正量（正の定数）が減算されることにより、目標操舵ばねトルクＴpが低減補正される。

図５に示されているように、比較例１及び２の場合にも、修正後の操舵角θの大きさが基準値θpc未満である場合には、運転支援制御が行われているときには運転支援制御が行われていないときに比して目標操舵ばねトルクＴpの大きさを大きくすることができる。逆に、修正後の操舵角θの大きさが基準値θpcよりも大きい場合には、運転支援制御が行われているときには運転支援制御が行われていないときに比して目標操舵ばねトルクＴpの大きさを小さくすることができる。

しかし、比較例１及び２の何れの場合にも、それぞれ補正係数及び補正量は定数である。よって、図５において一点鎖線及び二点鎖線にて示されているように、修正後の操舵角θの大きさが基準値θpcを越えて増減する場合に、目標操舵ばねトルクＴpの大きさが急変することが避けられない。

これに対し、実施形態によれば、図５において実線にて示されているように、修正後の操舵角θの大きさが基準値θpcを越えて増減する場合にも、目標操舵ばねトルクＴpの大きさが急変することを効果的に防止することができる。

以上においては本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

例えば、上述の実施形態においては、図４及び図５に示されているように、操舵角θの大きさが基準値θpcよりも大きい場合には、運転支援制御が行われているときの目標操舵ばねトルクＴpの大きさは、運転支援制御が行われていないときの目標操舵ばねトルクＴpの大きさよりも小さい。しかし、運転支援制御が行われているときの目標操舵ばねトルクＴpの大きさは、運転支援制御が行われていないときの目標操舵ばねトルクＴpの大きさと同一であってもよい。

また、上述の実施形態においては、運転支援制御が行われているときの目標操舵ばねトルクＴpと運転支援制御が行われていないときの目標操舵ばねトルクＴpとの差ΔＴpは、修正後の操舵角θの大きさが基準値θpcであるときに０である。しかし、図１０に示されているように、目標操舵ばねトルクの差ΔＴpは、修正後の操舵角θの大きさが第一の基準値θpc1（正の定数）から第二の基準値θpc2（θpc1よりも大きい正の定数）までの範囲内にあるときに０であるよう、修正されてもよい。

同様に、上述の実施形態においては、運転支援制御が行われているときの目標操舵減衰トルクＴdと運転支援制御が行われていないときの目標操舵減衰トルクＴdとの差ΔＴdは、修正後の操舵角θの大きさが基準値θdcであるときに０である。しかし、図１１に示されているように、目標操舵減衰トルクの差ΔＴdは、修正後の操舵角θの大きさが第三の基準値θdc1（正の定数）から第四の基準値θdc2（θdc1よりも大きい正の定数）までの範囲内にあるときに０であるよう、修正されてもよい。

また、実施形態においては、操舵角θと目標操舵ばねトルクＴpとの関係及び操舵角速度θdと目標操舵減衰トルクＴdとの関係は、車速Ｖなどの車両１８の走行状況に関係なく一定である。しかし、これらの関係の少なくとも一方は車両１８の走行状況に応じて可変設定されてもよい。また、基準値θpc及びθdcは一定であるが、これらの基準値の少なくとも一方は、例えば車速Ｖなどの車両１８の走行状況に応じて可変設定されてもよい。

また、実施形態においては、目標操舵反力に対応する目標操舵反力トルクは、目標操舵ばね力に対応する目標操舵ばねトルクＴp及び目標操舵減衰力に対応する目標操舵減衰トルクＴdである。しかし、目標操舵反力トルクは、目標操舵減衰力に対応する目標操舵減衰トルクＴdを含んでいなくてもよく、逆に目標操舵ばねトルクＴp及び目標操舵減衰トルクＴdに加えて、目標操舵摩擦力に対応する目標操舵摩擦トルクを含んでいてもよい。

また、上述の施形態においては、操舵装置にはステアリングホイール２２の側のステアリングシャフトに対し、ピニオンシャフト３４の側のステアリングシャフトを相対回転させる操舵伝達比可変装置は設けられていない。しかし、本発明の操舵反力制御装置は、操舵装置に操舵伝達比可変装置が設けられた車両に適用されてよい。その場合には、運転支援制御装置１６により運転支援制御の目標値としてピニオンシャフト３４の目標角度θptが演算されてよい。更に、操舵伝達比可変装置によるテアリングホイール２２の側のステアリングシャフトに対するピニオンシャフト３４の側のステアリングシャフトの相対回転角度をΔθrとして、目標操舵角θtはθpt−Δθrとして演算されてよい。

更に、上述の施形態においては、「操舵指標値」は、操舵角θであるが、電動パワーステアリング装置の電動機の回転角度、転舵輪の舵角、車両のヨーレート、車両の横加速度、操舵装置がラックアンドピニオン式の装置である場合には、ピニオンシャフトの回転角度又はラックバーのストロークの何れかであつてもよい。

１０…操舵反力制御装置、１２…電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置、１４…ＥＰＳ制御装置、１６…運転支援制御装置、１８…車両、２０FL〜２０RR…車輪、５０…操舵角センサ、５２…トルクセンサ、５４…車速センサ、６０…ＣＣＤカメラ、６２…選択スイッチ

Claims (3)

1. 電動パワーステアリング装置を制御する操舵反力制御装置であって、
   運転者の実際の操舵操作量を示す操舵指標値θを取得し、
   運転支援装置が作動していないときには、前記操舵指標値θに基づいて目標操舵ばね力Ｔpを演算し、前記運転支援装置が作動しているときには、前記運転支援装置から与えられる目標操舵角θtで前記操舵指標値θを修正して得られる修正操舵指標値θ−θtに基づいて目標操舵ばね力Ｔpを演算し、
   操舵反力Ｔaが、前記目標操舵ばね力Ｔpを含む目標操舵反力Ｔatとなるように、前記電動パワーステアリング装置を制御するとともに、さらに、
   前記修正操舵指標値θ−θtの大きさが基準値θpc未満であるときの前記修正操舵指標値θ−θtに基づく前記目標操舵ばね力Ｔpが、前記操舵指標値θの大きさが前記基準値θpc未満であるときの前記操舵指標値θに基づく前記目標操舵ばね力Ｔpよりも、大きくなるように、前記目標操舵ばね力Ｔpと前記修正操舵指標値θ−θtと前記操舵指標値θの関係が設定されている
   操舵反力制御装置。
2. 請求項１に記載の操舵反力制御装置であって、
   前記修正操舵指標値θ−θtの大きさが前記基準値θpcよりも大きいときの前記修正操舵指標値θ−θtに基づく前記目標操舵ばね力Ｔpが、前記操舵指標値θの大きさが前記基準値θpcよりも大きいときの前記操舵指標値θに基づく前記目標操舵ばね力Ｔpよりも、小さくなるように、前記目標操舵ばね力Ｔpと前記修正操舵指標値θ−θtと前記操舵指標値θの関係が設定されている
   操舵反力制御装置。
3. 請求項２に記載の操舵反力制御装置であって、
   前記修正操舵指標値θ−θtの大きさが前記基準値θpcと同じであるときの前記修正操舵指標値θ−θtに基づく前記目標操舵ばね力Ｔpと、前記操舵指標値θの大きさが前記基準値θpcと同じであるときの前記操舵指標値θに基づく前記目標操舵ばね力Ｔpとの差が、０であるとともに、前記修正操舵指標値θ−θtと前記操舵指標値θとが同じときのそれぞれに基づく目標操舵ばね力Ｔpの差ΔＴpは、前記基準値θpcを含む所定範囲において、前記基準値θpcから離れるほど漸次増大するように、前記目標操舵ばね力Ｔpと前記修正操舵指標値θ−θtと前記操舵指標値θの関係が設定されている
   操舵反力制御装置。

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