JP6662187B2 - 運転支援方法及び運転支援装置 - Google Patents
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Description
本発明は、運転支援方法及び運転支援装置に関する。
ステアリングホイールと転舵輪とが機械的に切り離されたステアバイワイヤ（ＳＢＷ：Steer-By-Wire）を採用した車両を目標走行軌道上で走行させる技術として、例えば特許文献１に記載の技術が知られている。
特許文献１に記載の車両用操舵制御装置は、車両が目標走行軌道から離れるほど、目標走行軌道から離れる方向へ付与される運転者の操舵操作に対する操舵反力を大きくする。
特許文献１に記載の車両用操舵制御装置は、車両が目標走行軌道から離れるほど、目標走行軌道から離れる方向へ付与される運転者の操舵操作に対する操舵反力を大きくする。
車両が目標走行軌道から離れるほど操舵反力を大きくすると、車両が目標走行軌道上を走行している間の操舵反力が相対的に小さくなる。このため、車両が目標走行軌道上を走行しており運転者が操舵操作をしていないときに運転者が意図しない操舵がステアリングホイールに入力されると、目標走行軌道から離れて走行している場合に比べて操舵角が変動しやすくなる可能性がある。
本発明は、目標走行軌道から離れるほど車両を目標走行軌道に戻す方向へステアリングホイールに付与する操舵反力を増加させる車両において、車両が目標走行軌道上を走行している間の運転者が意図しない操舵による操舵角の変動を抑制することを目的とする。
本発明は、目標走行軌道から離れるほど車両を目標走行軌道に戻す方向へステアリングホイールに付与する操舵反力を増加させる車両において、車両が目標走行軌道上を走行している間の運転者が意図しない操舵による操舵角の変動を抑制することを目的とする。
本発明の一態様に係る運転支援方法では、ステアバイワイヤ式の転舵機構を備える車両が目標走行軌道から外れる逸脱量が増加するほど、車両を目標走行軌道に戻す方向へステアリングホイールに付与する第１操舵反力を増加させる。そして、車両の運転者によるステアリングホイールの操舵操作の有無を判断する。運転者によるステアリングホイールの操舵操作が無いと判断した場合、ステアリングホイールへのその後の操舵操作に対して発生させる第２操舵反力を増加させる。
本発明によれば、目標走行軌道から離れるほど車両を目標走行軌道に戻す方向へステアリングホイールに付与する操舵反力を増加させる車両において、車両が目標走行軌道上を走行している間の運転者が意図しない操舵による操舵角の変動を抑制できる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
（構成）
図１を参照する。本実施形態に係る運転支援装置を搭載した車両は、操舵部１と、転舵部２と、バックアップクラッチ３と、ＳＢＷコントローラ４とを備える。車両は、運転者の操舵入力を受け付ける操舵部１と、転舵輪である左右前輪５ＦＬ、５ＦＲを転舵する転舵部２とが機械的に切り離されたＳＢＷ式の転舵機構を備える。
（構成）
図１を参照する。本実施形態に係る運転支援装置を搭載した車両は、操舵部１と、転舵部２と、バックアップクラッチ３と、ＳＢＷコントローラ４とを備える。車両は、運転者の操舵入力を受け付ける操舵部１と、転舵輪である左右前輪５ＦＬ、５ＦＲを転舵する転舵部２とが機械的に切り離されたＳＢＷ式の転舵機構を備える。
操舵部１は、ステアリングホイール１ａと、コラムシャフト１ｂと、操舵トルクセンサ１ｃと、反力モータ１ｄと、反力モータ駆動回路１ｅと、操舵角センサ１ｆ、電流センサ１ｇを備える。
ステアリングホイール１ａは、運転者の操舵入力を受けて回転する。
コラムシャフト１ｂは、ステアリングホイール１ａと一体に回転する。
操舵トルクセンサ１ｃは、ステアリングホイール１ａからコラムシャフト１ｂに伝達する操舵トルクを検出する。この操舵トルクセンサ１ｃは、例えばトーションバーの捩れ角変位をポテンショメータで検出することで操舵トルクを検出する。操舵トルクセンサ１ｃは、検出した操舵トルクをＳＢＷコントローラ４に出力する。
ステアリングホイール１ａは、運転者の操舵入力を受けて回転する。
コラムシャフト１ｂは、ステアリングホイール１ａと一体に回転する。
操舵トルクセンサ１ｃは、ステアリングホイール１ａからコラムシャフト１ｂに伝達する操舵トルクを検出する。この操舵トルクセンサ１ｃは、例えばトーションバーの捩れ角変位をポテンショメータで検出することで操舵トルクを検出する。操舵トルクセンサ１ｃは、検出した操舵トルクをＳＢＷコントローラ４に出力する。
反力モータ１ｄは、コラムシャフト１ｂと同軸上に配置された出力軸を有する。反力モータ１ｄは、反力モータ駆動回路１ｅから出力される指令電流に応じて、ステアリングホイール１ａに付与する操舵反力トルクをコラムシャフト１ｂに出力する。
反力モータ駆動回路１ｅは、電流センサ１ｇが検出した反力モータ１ｄの電流値から推定される実際の操舵反力トルクと、ＳＢＷコントローラ４から出力される指令操舵反力トルクとを一致させるトルクフィードバックにより、反力モータ１ｄへ出力する指令電流を制御する。
操舵角センサ１ｆは、コラムシャフト１ｂの回転角、すなわち、ステアリングホイール１ａの操舵角（ハンドル角度）を検出する。そして、操舵角センサ１ｆは、検出した操舵角をＳＢＷコントローラ４に出力する。
反力モータ駆動回路１ｅは、電流センサ１ｇが検出した反力モータ１ｄの電流値から推定される実際の操舵反力トルクと、ＳＢＷコントローラ４から出力される指令操舵反力トルクとを一致させるトルクフィードバックにより、反力モータ１ｄへ出力する指令電流を制御する。
操舵角センサ１ｆは、コラムシャフト１ｂの回転角、すなわち、ステアリングホイール１ａの操舵角（ハンドル角度）を検出する。そして、操舵角センサ１ｆは、検出した操舵角をＳＢＷコントローラ４に出力する。
転舵部２は、ピニオンシャフト２ａと、ステアリングギア２ｂと、転舵モータ２ｃと、転舵モータ駆動回路２ｄと、転舵角センサ２ｅと、ラックギア２ｆと、ラック２ｇを備える。
ステアリングギア２ｂは、ピニオンシャフト２ａの回転に応じて、左右前輪５ＦＬ、５ＦＲを転舵する。ステアリングギア２ｂとして、例えば、ラック・アンド・ピニオン式のステアリングギア等を採用してよい。
ステアリングギア２ｂは、ピニオンシャフト２ａの回転に応じて、左右前輪５ＦＬ、５ＦＲを転舵する。ステアリングギア２ｂとして、例えば、ラック・アンド・ピニオン式のステアリングギア等を採用してよい。
転舵モータ２ｃは、減速機を介してラックギア２ｆと接続される出力軸を有する。転舵モータ２ｃは、転舵モータ駆動回路２ｄから出力される指令電流に応じて、左右前輪５ＦＬ、５ＦＲを転舵するための転舵トルクをラック２ｇに出力する。例えば、転舵モータ２ｃは、ブラシレスモータ等でよい。
転舵角センサ２ｅは、転舵モータ２ｃの回転角を検出し、検出した回転角に基づいて左右前輪５ＦＬ、５ＦＲの転舵角を検出する。
転舵モータ駆動回路２ｄは、転舵角センサ２ｅにより検出される実際の転舵角とＳＢＷコントローラ４からの指令転舵角とを一致させる角度フィードバックにより、転舵モータ２ｃへの指令電流を制御する。
転舵角センサ２ｅは、転舵モータ２ｃの回転角を検出し、検出した回転角に基づいて左右前輪５ＦＬ、５ＦＲの転舵角を検出する。
転舵モータ駆動回路２ｄは、転舵角センサ２ｅにより検出される実際の転舵角とＳＢＷコントローラ４からの指令転舵角とを一致させる角度フィードバックにより、転舵モータ２ｃへの指令電流を制御する。
バックアップクラッチ３は、コラムシャフト１ｂとピニオンシャフト２ａとの間に設けられる。そして、バックアップクラッチ３は、解放状態になると操舵部１と転舵部２とを機械的に切り離し、締結状態になると操舵部１と転舵部２とを機械的に接続する。
さらに車両は、カメラ６と、車速センサ７を備える。
カメラ６は、車両前方の走行路の画像を検出する。カメラ６は、検出した画像をＳＢＷコントローラ４に出力する。
車速センサ７は、車両の車速を検出する。車速センサ７は、検出した車速をＳＢＷコントローラ４に出力する。
さらに車両は、カメラ６と、車速センサ７を備える。
カメラ６は、車両前方の走行路の画像を検出する。カメラ６は、検出した画像をＳＢＷコントローラ４に出力する。
車速センサ７は、車両の車速を検出する。車速センサ７は、検出した車速をＳＢＷコントローラ４に出力する。
ＳＢＷコントローラ４は、操舵角センサ１ｆ、操舵トルクセンサ１ｃ、電流センサ１ｇ、カメラ６、車速センサ７からそれぞれ出力された操舵角、操舵トルク、反力モータ１ｄの電流値、車両前方の走行路の画像、車速を受信する。例えば、ＳＢＷコントローラ４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）等のＣＰＵ周辺部品とを含む電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）等であってよい。
ＳＢＷコントローラ４は、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ：Controller Area Network）バスを介して、操舵角、操舵トルク、反力モータ１ｄの電流値、走行路の画像、車速を受信してもよい。
ＳＢＷコントローラ４は、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ：Controller Area Network）バスを介して、操舵角、操舵トルク、反力モータ１ｄの電流値、走行路の画像、車速を受信してもよい。
ＳＢＷコントローラ４は、画像処理部１１と、車両状態設定部１２と、制御状態設定部１３と、転舵制御部１４と、反力制御部１５を備える。ＳＢＷコントローラ４が備えるＣＰＵは、記憶媒体に格納されたコンピュータプログラムを実行することにより、画像処理部１１、車両状態設定部１２、制御状態設定部１３、転舵制御部１４、及び反力制御部１５により行われる下記の処理を実行する。
なお、画像処理部１１、車両状態設定部１２、制御状態設定部１３、転舵制御部１４、及び反力制御部１５は、はそれぞれ独立した回路又は装置であってもよい。
なお、画像処理部１１、車両状態設定部１２、制御状態設定部１３、転舵制御部１４、及び反力制御部１５は、はそれぞれ独立した回路又は装置であってもよい。
画像処理部１１は、カメラ６から取得した車両前方の走行路の映像に対してエッジ抽出等の画像処理を行うことにより、車両が走行する走行車線の左右の走行路区分線、すなわち道路白線を検出する。なお、実際には、走行路区分線は、黄線や破線でもよい。
また、道路白線が存在しない又は検出し難い場合には、道路白線の代わりに、路肩や縁石、側溝、ガードレール、防護柵、防音壁、擁壁、中央分離帯等を、走行路区分線として検出するようにしてもよい。
画像処理部１１は、走行車線の左右の走行路区分線の検出結果を車両状態設定部１２及び反力制御部１５に出力する。以下、走行車線の左右の走行路区分線の検出結果を「白線情報」と表記することがある。
また、画像処理部１１は、走行路区分線の検出可否の判定結果を制御状態設定部１３へ出力する。
また、道路白線が存在しない又は検出し難い場合には、道路白線の代わりに、路肩や縁石、側溝、ガードレール、防護柵、防音壁、擁壁、中央分離帯等を、走行路区分線として検出するようにしてもよい。
画像処理部１１は、走行車線の左右の走行路区分線の検出結果を車両状態設定部１２及び反力制御部１５に出力する。以下、走行車線の左右の走行路区分線の検出結果を「白線情報」と表記することがある。
また、画像処理部１１は、走行路区分線の検出可否の判定結果を制御状態設定部１３へ出力する。
車両状態設定部１２は、ＣＡＮバスを経由して操舵トルク、反力モータ１ｄの電流値、車速、ウインカ作動信号を受信する。また、車両状態設定部１２は、画像処理部１１から白線情報を受信する。
車両状態設定部１２は、操舵トルク、反力モータ１ｄの電流値、車速、ウインカ作動信号、白線情報に基づき、転舵制御部１４による転舵制御、反力制御部１５による操舵反力制御、車線維持（レーンキープ（ＬＫ：Lane Keep））支援制御に用いる下記変数を算出する。
車両状態設定部１２は、操舵トルク、反力モータ１ｄの電流値、車速、ウインカ作動信号、白線情報に基づき、転舵制御部１４による転舵制御、反力制御部１５による操舵反力制御、車線維持（レーンキープ（ＬＫ：Lane Keep））支援制御に用いる下記変数を算出する。
転舵制御では、運転者により操舵操作されるステアリングホイール１ａの操舵角及び操舵角速度に応じて転舵角が制御される。
操舵反力制御では、操舵角又は転舵角に応じてステアリングホイール１ａへ付与する操舵反力が制御される。
ＬＫ支援制御では、転舵制御部１４が、運転者により操舵操作されるステアリングホイール１ａの操舵角及び操舵角速度に加えて、車両の横位置及びヨー角に応じて転舵角を制御し、車両を目標走行軌道に戻す方向へ操向輪を転舵させる。目標走行軌道は、例えば車両が走行する走行車線の中央であってもよく、中央から所定距離だけ離れた軌道であってもよい。
操舵反力制御では、操舵角又は転舵角に応じてステアリングホイール１ａへ付与する操舵反力が制御される。
ＬＫ支援制御では、転舵制御部１４が、運転者により操舵操作されるステアリングホイール１ａの操舵角及び操舵角速度に加えて、車両の横位置及びヨー角に応じて転舵角を制御し、車両を目標走行軌道に戻す方向へ操向輪を転舵させる。目標走行軌道は、例えば車両が走行する走行車線の中央であってもよく、中央から所定距離だけ離れた軌道であってもよい。
ここで車両の横位置として、車両が現在位置から所定の遅延時間（例えば０．５秒）だけ前方へ走行した場合に到達する予定位置と目標走行軌道との間の横方向の距離を用いてよい。またヨー角として、所定の遅延時間経過時における道路白線と車両の進行方向とのなすヨー角を用いる。
以下の説明において、車両が所定の遅延時間だけ前方に走行した場合の移動距離を「予定走行距離」と表記することがある。また、車両が現在位置から所定の遅延時間だけ前方へ走行した場合、すなわち現在位置から予定走行距離だけ走行した場合に到達する予定位置を「予定到達位置」と表記することがある。また、予定到達位置との目標走行軌道との間の横方向距離を単に「横位置」と表記する。
以下の説明において、車両が所定の遅延時間だけ前方に走行した場合の移動距離を「予定走行距離」と表記することがある。また、車両が現在位置から所定の遅延時間だけ前方へ走行した場合、すなわち現在位置から予定走行距離だけ走行した場合に到達する予定位置を「予定到達位置」と表記することがある。また、予定到達位置との目標走行軌道との間の横方向距離を単に「横位置」と表記する。
ＬＫ支援制御では、車両が目標走行軌道から外れると、車両を目標走行軌道に戻す方向の第１操舵反力がステアリングホイール１ａへ付与される。反力制御部１５は、車両の横位置及び車線到達時間の少なくとも一方に応じて、車両が目標走行軌道から外れる逸脱量が増加するほど第１操舵反力を増大させる。ここで車線到達時間とは、車両が道路白線まで到達するのに要する時間である。
車両が目標走行軌道上を走行しており運転者による操舵操作がない場合には、第１操舵反力が小さくなる。このため、例えば車両が路面の凹凸や小石などの上を走行する等により車体が揺れ、運転者の姿勢の変化により運転者が意図しない操舵がステアリングホイール１ａに入力されると操舵角が変動しやすくなる可能性がある。
車両が目標走行軌道上を走行しており運転者による操舵操作がない場合には、第１操舵反力が小さくなる。このため、例えば車両が路面の凹凸や小石などの上を走行する等により車体が揺れ、運転者の姿勢の変化により運転者が意図しない操舵がステアリングホイール１ａに入力されると操舵角が変動しやすくなる可能性がある。
そこで、ＬＫ支援制御において反力制御部１５は、運転者による操舵操作がなくなり車両が定常走行した場合に、その後の運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作に対して、この操舵操作を戻す方向の第２操舵反力をステアリングホイール１ａに発生させる。
第２操舵反力を発生させることにより、運転者による操舵操作がなく第１操舵反力が小さい状態で運転者が意図しない操舵操作が行われても、この操舵操作を戻す方向に操舵反力が付与されるので操舵角の変動を抑制できる。
反力制御部１５は、運転者による操舵操作がない期間が短い場合よりも操舵操作がない期間が長い場合の第２操舵反力が大きくなるように、第２操舵反力を増大させてもよい。
第２操舵反力を発生させることにより、運転者による操舵操作がなく第１操舵反力が小さい状態で運転者が意図しない操舵操作が行われても、この操舵操作を戻す方向に操舵反力が付与されるので操舵角の変動を抑制できる。
反力制御部１５は、運転者による操舵操作がない期間が短い場合よりも操舵操作がない期間が長い場合の第２操舵反力が大きくなるように、第２操舵反力を増大させてもよい。
車両状態設定部１２は、ゲイン算出部１２ａと、ヨー角演算部１２ｂと、横位置演算部１２ｃと、車線到達時間演算部１２ｄと、操舵意図判定部１２ｅと、操舵操作判定部１２ｆと、操舵感応ゲイン設定部１２ｇを備える。
ゲイン算出部１２ａは、第１車速感応ゲイン、第２車速感応ゲイン、第３車速感応ゲイン、第４車速感応ゲイン、ウインカ作動に応じたゲイン、第１車速感応レートリミッタ及び第２車速感応レートリミッタを算出する。
第１車速感応ゲインは、ＬＫ支援制御において車両の横位置に応じて変化させる転舵角の変化量を、車速に応じて増減させるゲインである。
ゲイン算出部１２ａは、第１車速感応ゲイン、第２車速感応ゲイン、第３車速感応ゲイン、第４車速感応ゲイン、ウインカ作動に応じたゲイン、第１車速感応レートリミッタ及び第２車速感応レートリミッタを算出する。
第１車速感応ゲインは、ＬＫ支援制御において車両の横位置に応じて変化させる転舵角の変化量を、車速に応じて増減させるゲインである。
第２車速感応ゲインは、ＬＫ支援制御において所定の遅延時間経過時におけるヨー角に応じて変化させる転舵角の変化量を、車速に応じて増減させるゲインである。
第３車速感応ゲインは、ステアリングホイール１ａの操舵角速度に応じて変化させる転舵角の変化量を、車速に応じて増減させるゲインである。
第４車速感応ゲインは、ＬＫ支援制御において車両の横位置及び車線到達時間の少なくとも一方に応じてステアリングホイール１ａに与える第１操舵反力を、車速に応じて増減させるゲインである。
ゲイン算出部１２ａは、予め定めた車速と第１〜４車速感応ゲインとの間の関係をそれぞれ定める車速感応ゲインマップに基づいて、第１〜４車速感応ゲインをそれぞれ算出する。例えば、車速感応ゲインマップは、車速がゼロから第１車速閾値の間でゲインが最大値となり、第１車速閾値から第２車速閾値まで車速が大きくなるほど減少し、車速が第２車速閾値で最小値（例えば０）となるマップであってよい。
第３車速感応ゲインは、ステアリングホイール１ａの操舵角速度に応じて変化させる転舵角の変化量を、車速に応じて増減させるゲインである。
第４車速感応ゲインは、ＬＫ支援制御において車両の横位置及び車線到達時間の少なくとも一方に応じてステアリングホイール１ａに与える第１操舵反力を、車速に応じて増減させるゲインである。
ゲイン算出部１２ａは、予め定めた車速と第１〜４車速感応ゲインとの間の関係をそれぞれ定める車速感応ゲインマップに基づいて、第１〜４車速感応ゲインをそれぞれ算出する。例えば、車速感応ゲインマップは、車速がゼロから第１車速閾値の間でゲインが最大値となり、第１車速閾値から第２車速閾値まで車速が大きくなるほど減少し、車速が第２車速閾値で最小値（例えば０）となるマップであってよい。
ウインカ作動に応じたゲインは、ＬＫ支援制御において車両の横位置及び所定の遅延時間経過時のヨー角に応じて転舵角に与える変化量と、車両の横位置及び車線到達時間に応じて与える第１操舵反力と、をウインカ作動時に抑制するゲインである。
ウインカ作動に応じたゲインは、例えばウインカが作動を開始してから一定時間（例えば３秒）経過後に０になる。
ウインカ作動に応じたゲインは、例えばウインカが作動を開始してから一定時間（例えば３秒）経過後に０になる。
第１車速感応レートリミッタは、ＬＫ支援制御において変化させる転舵角の変化速度を制限する上限値であり、第２車速感応レートリミッタは、ＬＫ支援制御において変化させる操舵反力の変化速度を制限する上限値である。車両状態設定部１２は、車速が低い場合よりも車速が高い場合のこれらの上限値を小さく設定する。
ゲイン算出部１２ａは、第１〜３車速感応ゲイン、ウインカ作動に応じたゲイン、及び第１車速感応レートリミッタを転舵制御部１４へ出力する。
ゲイン算出部１２ａは、第４車速感応ゲイン、ウインカ作動に応じたゲイン、及び第２車速感応レートリミッタを反力制御部１５へ出力する。
ゲイン算出部１２ａは、第１〜３車速感応ゲイン、ウインカ作動に応じたゲイン、及び第１車速感応レートリミッタを転舵制御部１４へ出力する。
ゲイン算出部１２ａは、第４車速感応ゲイン、ウインカ作動に応じたゲイン、及び第２車速感応レートリミッタを反力制御部１５へ出力する。
ヨー角演算部１２ｂは、画像処理部１１が出力した白線情報に基づいて道路白線と車両の進行方向とがなすヨー角を演算する。また、ヨー角演算部１２ｂは、白線情報と車両に発生するヨーレートに基づいて、所定の遅延時間経過時のヨー角を演算する。ヨー角演算部１２ｂは、演算したヨー角を横位置演算部１２ｃ及び車線到達時間演算部１２ｄへ出力する。またヨー角演算部１２ｂは、所定の遅延時間経過時のヨー角を転舵制御部１４へ出力する。
横位置演算部１２ｃは、車両の横位置を演算する。横位置演算部１２ｃは、所定の遅延時間に車速を乗じて予定走行距離を算出する。横位置演算部１２ｃは、予定走行距離にヨー角を乗じて、目標走行軌道からの距離に加算することにより横位置を算出する。横位置演算部１２ｃは、演算した横位置を転舵制御部１４及び反力制御部１５へ出力する。
横位置演算部１２ｃは、車両の横位置を演算する。横位置演算部１２ｃは、所定の遅延時間に車速を乗じて予定走行距離を算出する。横位置演算部１２ｃは、予定走行距離にヨー角を乗じて、目標走行軌道からの距離に加算することにより横位置を算出する。横位置演算部１２ｃは、演算した横位置を転舵制御部１４及び反力制御部１５へ出力する。
車線到達時間演算部１２ｄは、車線到達時間を演算する。車線到達時間演算部１２ｄは、車速にヨー角を乗じて横方向速度を算出する。車線到達時間演算部１２ｄは、道路白線までの距離を横方向速度で除算することにより車線到達時間を算出する。横位置演算部１２ｃは、演算した車線到達時間を、反力制御部１５へ出力する。
操舵意図判定部１２ｅは、操舵トルクセンサ１ｃが検出した操舵トルクに応じて運転者の操舵意図の有無を判定する。例えば操舵意図判定部１２ｅは、操舵トルクが閾値以上である場合に操舵意図があると判定し、操舵トルクが閾値未満である場合に操舵意図がないと判定する。操舵意図判定部１２ｅは、操舵意図の判定結果を制御状態設定部１３に出力する。
操舵意図判定部１２ｅは、操舵トルクセンサ１ｃが検出した操舵トルクに応じて運転者の操舵意図の有無を判定する。例えば操舵意図判定部１２ｅは、操舵トルクが閾値以上である場合に操舵意図があると判定し、操舵トルクが閾値未満である場合に操舵意図がないと判定する。操舵意図判定部１２ｅは、操舵意図の判定結果を制御状態設定部１３に出力する。
操舵操作判定部１２ｆは、運転者による操舵操作が有るか否か、すなわち車両が定常走行していないか定常走行しているかを判定する。
例えば、操舵操作判定部１２ｆは、ＣＡＮバスを経由して、電流センサ１ｇが検出した反力モータ１ｄの電流値を受信し、受信した電流値に基づき反力モータ１ｄが発生させる操舵トルクの方向を判断してよい。
操舵操作判定部１２ｆは、反力モータ１ｄが発生させる操舵トルクの方向とステアリングホイール１ａの操舵角の方向とが同じである場合に、運転者による操舵操作が有ると判定してよい。操舵操作判定部１２ｆは、反力モータ１ｄによる操舵トルクの方向との操舵角の方向とが同じでない場合に、運転者による操舵操作が無いと判定してよい。
例えば、操舵操作判定部１２ｆは、ＣＡＮバスを経由して、電流センサ１ｇが検出した反力モータ１ｄの電流値を受信し、受信した電流値に基づき反力モータ１ｄが発生させる操舵トルクの方向を判断してよい。
操舵操作判定部１２ｆは、反力モータ１ｄが発生させる操舵トルクの方向とステアリングホイール１ａの操舵角の方向とが同じである場合に、運転者による操舵操作が有ると判定してよい。操舵操作判定部１２ｆは、反力モータ１ｄによる操舵トルクの方向との操舵角の方向とが同じでない場合に、運転者による操舵操作が無いと判定してよい。
また操舵操作判定部１２ｆは、反力モータ１ｄによる操舵トルクの方向と操舵角の方向が同じであり、かつ操舵トルクが所定値以上である場合に、運転者による操舵操作が有ると判定してよい。この所定値は、例えばステアリングホイール１ａの回転に対して抵抗する操舵部１の機械的摩擦抵抗トルクであってよい。操舵操作判定部１２ｆは、反力モータ１ｄによる操舵トルクの方向と操舵角の方向が反対であるか、操舵トルクが所定値未満である場合に、運転者による操舵操作が無いと判定してよい。
操舵操作判定部１２ｆは、運転者による操舵操作の判定結果を操舵感応ゲイン設定部１２ｇに出力する。
操舵操作判定部１２ｆは、運転者による操舵操作の判定結果を操舵感応ゲイン設定部１２ｇに出力する。
操舵感応ゲイン設定部１２ｇは、運転者による操舵操作の判定結果を操舵操作判定部１２ｆから受信する。操舵感応ゲイン設定部１２ｇは、運転者による操舵操作の有無に応じて操舵感応ゲインを設定する。操舵感応ゲインは、ＬＫ支援制御において運転者による操舵操作がなくなり車両が定常走行した場合に、その後に行われる運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作を戻す方向に付与する第２操舵反力を増減するゲインである。
図２を参照する。操舵感応ゲイン設定部１２ｇは、ゲイン低減部８０及びゲイン増加部８１を備える。ゲイン増加部８１は、操舵操作判定部１２ｆから運転者による操舵操作の判定結果を受信する。ゲイン増加部８１は、運転者による操舵操作が無い場合に、操舵感応ゲインを現在の値から漸増させる。ゲイン増加部８１は、操舵感応ゲイン設定部１２ｇが前回設定した操舵感応ゲインを、所定周期毎に所定増加幅Δ２ずつ増加させる加算器８４と、操舵感応ゲインの上限を制限する上限リミッタ８５を備える。
すなわち、ゲイン増加部８１は、運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作が無い期間が短い場合より、操舵操作が無い期間が長い場合の操舵感応ゲインをより大きくする。これによりゲイン増加部８１は、運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作が無い期間が短い場合よりも、操舵操作が無い期間が長い場合の第２操舵反力をより大きくする。
ゲイン低減部８０は、操舵操作判定部１２ｆから運転者による操舵操作の判定結果を受信する。ゲイン低減部８０は、運転者による操舵操作がある場合に、操舵感応ゲインを現在の値から漸減させる。ゲイン低減部８０は、操舵感応ゲイン設定部１２ｇが前回設定した操舵感応ゲインを、所定周期毎に所定低減幅Δ１ずつ低減する減算器８２と、操舵感応ゲインの下限を制限する下限リミッタ８３を備える。
すなわち、ゲイン低減部８０は、運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作が無いと判断し且つ第２操舵反力を増加させた後、運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作が有る期間が短い場合よりも、操舵操作が有る期間が長い場合の操舵感応ゲインをより小さくする。これによりゲイン低減部８０は、運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作が有る期間が短い場合よりも、運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作が有る期間が長い場合の第２操舵反力をより小さくする。
なお、例えば操舵感応ゲインの上限は１０２４であってく下限は０であってよい。ただし、操舵感応ゲインの範囲はこれに制限されない。
また、所定低減幅Δ１と所定増加幅Δ２は同じであっても異なっていてもよい。所定低減幅Δ１は所定増加幅Δ２よりも大きくてもよい。運転者による操舵操作が有る場合における操舵感応ゲインの減少速度、すなわち単位時間当たりの低減量は、運転者による操舵操作が無い場合における操舵感応ゲインの増加速度、すなわち単位時間当たりの増加量よりも大きくてよい。例えば、所定低減幅Δ１と所定増加幅Δ２はそれぞれ「５」及び「２」であってよい。
また、所定低減幅Δ１と所定増加幅Δ２は同じであっても異なっていてもよい。所定低減幅Δ１は所定増加幅Δ２よりも大きくてもよい。運転者による操舵操作が有る場合における操舵感応ゲインの減少速度、すなわち単位時間当たりの低減量は、運転者による操舵操作が無い場合における操舵感応ゲインの増加速度、すなわち単位時間当たりの増加量よりも大きくてよい。例えば、所定低減幅Δ１と所定増加幅Δ２はそれぞれ「５」及び「２」であってよい。
所定低減幅Δ１を所定増加幅Δ２より大きくすることによって、運転者の意図しない突発的な操舵操作があった瞬間には第２操舵反力を発生させる一方で、運転者が意図して連続する操舵操作を行えば速やかに第２操舵反力を低減させることができる。これにより、第２操舵反力による操舵フィーリングの低下を防止できる。
また、所定増加幅Δ２を所定低減幅Δ１より小さくすることによって、運転者による操舵操作が短期間なくても第２操舵反力が大きくならず、第２操舵反力による操舵フィーリングの低下を防止できる。
操舵感応ゲイン設定部１２ｇは、操舵感応ゲインを反力制御部１５へ出力する。
また、所定増加幅Δ２を所定低減幅Δ１より小さくすることによって、運転者による操舵操作が短期間なくても第２操舵反力が大きくならず、第２操舵反力による操舵フィーリングの低下を防止できる。
操舵感応ゲイン設定部１２ｇは、操舵感応ゲインを反力制御部１５へ出力する。
図１を参照する。制御状態設定部１３は、ＣＡＮバスを経由して車速、ウインカ作動信号、横加速度の検出信号、ＳＢＷシステムの異常検知信号、ブレーキランプ点灯信号、レーンキープスイッチのオンオフ信号を受信する。また、制御状態設定部１３は、ＣＡＮバスを経由してビークルダイナミクスコントロール（ＶＤＣ：Vehicle Dynamics Control）作動信号、及びアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ：Antilock Brake System）作動信号を受信する。また、制御状態設定部１３は、白線情報及び走行路区分線の検出可否の判定結果を画像処理部１１から受信する。さらに、制御状態設定部１３は、運転者の操舵意図の判定結果を操舵意図判定部１２ｅから受信する。
制御状態設定部１３は、下記のＬＫ支援制御許可条件（Ａ１）〜（Ａ１０）が全て満たされる場合にＬＫ支援制御フラグをオンに設定する。制御状態設定部１３は、下記のＬＫ支援制御許可条件（Ａ１）〜（Ａ１０）のいずれかが満たされない場合にＬＫ支援制御フラグをオフに設定する。
（Ａ１）レーンキープスイッチがオンである。
（Ａ２）走行車線の左右の走行路区分線が検出されている。
（Ａ３）車速が閾値以上である。
（Ａ４）ウインカが作動していない。
（Ａ５）ＳＢＷシステムの異常が検知されていない。
（Ａ６）道路曲率が閾値よりも小さい。
（Ａ７）横加速度が閾値より小さい。
（Ａ８）ＶＤＣ及びＡＢＳのいずれも動作していない。
（Ａ９）ブレーキランプが点灯していない。
（Ａ１０）運転者の操舵意図がある。
制御状態設定部１３は、ＬＫ支援制御フラグを転舵制御部１４及び反力制御部１５へ出力する。
（Ａ１）レーンキープスイッチがオンである。
（Ａ２）走行車線の左右の走行路区分線が検出されている。
（Ａ３）車速が閾値以上である。
（Ａ４）ウインカが作動していない。
（Ａ５）ＳＢＷシステムの異常が検知されていない。
（Ａ６）道路曲率が閾値よりも小さい。
（Ａ７）横加速度が閾値より小さい。
（Ａ８）ＶＤＣ及びＡＢＳのいずれも動作していない。
（Ａ９）ブレーキランプが点灯していない。
（Ａ１０）運転者の操舵意図がある。
制御状態設定部１３は、ＬＫ支援制御フラグを転舵制御部１４及び反力制御部１５へ出力する。
転舵制御部１４は、ＣＡＮバスを経由して操舵角及び車速を受信する。また、転舵制御部１４は、ゲイン算出部１２ａから、第１〜第３車速感応ゲイン、ウインカ作動に応じたゲイン、並びに第１車速感応レートリミッタを受信する。さらに転舵制御部１４は、横位置演算部１２ｃ及びヨー角演算部１２ｂからそれぞれ車両の横位置及び所定の遅延時間経過時のヨー角を受信する。
転舵制御部１４は、受信したこれらの情報に基づいて、左右前輪５ＦＬ、５ＦＲの転舵角を制御する指令を算出する。
ＬＫ支援制御フラグがオフである場合、転舵制御部１４は、操舵角と操舵角速度に基づき算出した基本指令転舵角を指令転舵角として転舵モータ駆動回路２ｄへ出力する。すなわち、転舵制御部１４は、運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作に応じて操向輪である左右前輪５ＦＬ、５ＦＲを転舵する。
ＬＫ支援制御フラグがオフである場合、転舵制御部１４は、操舵角と操舵角速度に基づき算出した基本指令転舵角を指令転舵角として転舵モータ駆動回路２ｄへ出力する。すなわち、転舵制御部１４は、運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作に応じて操向輪である左右前輪５ＦＬ、５ＦＲを転舵する。
ＬＫ支援制御フラグがオンである場合、転舵制御部１４は、車両の横位置及び所定の遅延時間経過時のヨー角に応じて、車両を目標走行軌道に戻す方向へ転舵させるＬＫ指令転舵角を演算する。転舵制御部１４は、ＬＫ指令転舵角を基本指令転舵角に加えて得られる指令転舵角を転舵モータ駆動回路２ｄへ出力する。
すなわち、転舵制御部１４は、運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作に応じて左右前輪５ＦＬ、５ＦＲを転舵するとともに、車両を目標走行軌道に戻す方向へ左右前輪５ＦＬ、５ＦＲを転舵する。転舵制御部１４の詳細は後述する。
すなわち、転舵制御部１４は、運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作に応じて左右前輪５ＦＬ、５ＦＲを転舵するとともに、車両を目標走行軌道に戻す方向へ左右前輪５ＦＬ、５ＦＲを転舵する。転舵制御部１４の詳細は後述する。
反力制御部１５は、ＣＡＮバスを経由して操舵角、車速、操舵トルクを受信する。また、反力制御部１５は、ゲイン算出部１２ａから、第４車速感応ゲイン、ウインカ作動に応じたゲイン、並びに第２車速感応レートリミッタを受信する。さらに転舵制御部１４は、画像処理部１１、横位置演算部１２ｃ、車線到達時間演算部１２ｄ、及び操舵感応ゲイン設定部１２ｇから、それぞれ白線情報、横位置、車線到達時間、及び操舵感応ゲインを受信する。
反力制御部１５は、受信したこれらの情報に基づいて、コラムシャフト１ｂに付与する操舵反力トルクを制御する指令操舵反力トルクを算出する。
ＬＫ支援制御フラグがオフである場合、反力制御部１５は、操舵角又は転舵角に応じてラック軸力を演算し、ラック軸力に基づいて演算した目標反力トルクを指令操舵反力トルクとして反力モータ駆動回路１ｅに出力する。
ＬＫ支援制御フラグがオンである場合、反力制御部１５は、操舵角又は転舵角に応じて演算したラック軸力を、車速と道路曲率とに応じてオフセットすることにより、道路曲率に応じて操舵角を保持するための反力を発生させる。反力制御部１５は、オフセット後のラック軸力に基づき目標反力トルクを演算する。
ＬＫ支援制御フラグがオフである場合、反力制御部１５は、操舵角又は転舵角に応じてラック軸力を演算し、ラック軸力に基づいて演算した目標反力トルクを指令操舵反力トルクとして反力モータ駆動回路１ｅに出力する。
ＬＫ支援制御フラグがオンである場合、反力制御部１５は、操舵角又は転舵角に応じて演算したラック軸力を、車速と道路曲率とに応じてオフセットすることにより、道路曲率に応じて操舵角を保持するための反力を発生させる。反力制御部１５は、オフセット後のラック軸力に基づき目標反力トルクを演算する。
また、反力制御部１５は、横位置、車線到達時間に応じて目標反力トルクを補正することにより、車両を目標走行軌道に戻す方向の第１操舵反力を発生させる。反力制御部１５は、運転者による操舵操作が無くなった場合に、操舵トルク及び操舵感応ゲインに応じて目標反力トルクを補正することによりその後の操舵操作を戻す方向に付与する第２操舵反力を発生させる。
反力制御部１５は、補正後の目標反力トルクを指令操舵反力トルクとして反力モータ駆動回路１ｅに出力する。反力制御部１５の詳細は後述する。
反力制御部１５は、補正後の目標反力トルクを指令操舵反力トルクとして反力モータ駆動回路１ｅに出力する。反力制御部１５の詳細は後述する。
図３を参照する。転舵制御部１４は、ゲイン乗算部２０と、操舵角速度演算部２１と、微分ステアゲイン乗算部２２と、ＬＫ指令転舵角演算部２３と、乗算器２４と、加算器２５を備える。
ゲイン乗算部２０は、操舵角センサ１ｆが検出した操舵角にゲインを乗じて加算器２５へ出力する。
操舵角速度演算部２１は、操舵角センサ１ｆが検出した操舵角に基づきステアリングホイール１ａの操舵角速度を演算し、微分ステアゲイン乗算部２２へ出力する。微分ステアゲイン乗算部２２は、操舵角速度に微分ステアゲインを乗じて乗算器２４へ出力する。乗算器２４は、微分ステアゲイン乗算部２２の演算結果に第３車速感応ゲインを乗じて加算器２５へ出力する。
ゲイン乗算部２０は、操舵角センサ１ｆが検出した操舵角にゲインを乗じて加算器２５へ出力する。
操舵角速度演算部２１は、操舵角センサ１ｆが検出した操舵角に基づきステアリングホイール１ａの操舵角速度を演算し、微分ステアゲイン乗算部２２へ出力する。微分ステアゲイン乗算部２２は、操舵角速度に微分ステアゲインを乗じて乗算器２４へ出力する。乗算器２４は、微分ステアゲイン乗算部２２の演算結果に第３車速感応ゲインを乗じて加算器２５へ出力する。
ＬＫ指令転舵角演算部２３は、車速、車両の横位置、所定の遅延時間経過時のヨー角、ウインカ作動に応じたゲイン、第１及び第２車速感応ゲイン、並びに第１車速感応レートリミッタを受信する。ＬＫ指令転舵角演算部２３は、受信したこれらの情報に基づいて車両を目標走行軌道に戻す方向へ転舵させるＬＫ指令転舵角を演算する。ＬＫ指令転舵角演算部２３は、ＬＫ指令転舵角を加算器２５へ出力する。
ＬＫ支援制御フラグがオフである場合、加算器２５は、ゲイン乗算部２０の演算結果及び乗算器２４の演算結果を加えて基本指令転舵角を算出し、算出した基本指令転舵角を指令転舵角として転舵モータ駆動回路２ｄへ出力する。
ＬＫ支援制御フラグがオンである場合、加算器２５は、ゲイン乗算部２０の演算結果、乗算器２４の演算結果及びＬＫ指令転舵角を加えて指令転舵角を算出し、転舵モータ駆動回路２ｄへ出力する。
ＬＫ支援制御フラグがオンである場合、加算器２５は、ゲイン乗算部２０の演算結果、乗算器２４の演算結果及びＬＫ指令転舵角を加えて指令転舵角を算出し、転舵モータ駆動回路２ｄへ出力する。
図４を参照する。ＬＫ指令転舵角演算部２３は、第１反発力演算部４０と、第２反発力演算部と、加算器４２と、目標ヨーモーメント演算部４３と、目標ヨー加速度演算部４４と、目標ヨーレート演算部４５と、指令転舵角演算部４６と、リミッタ処理部４７を備える。
第１反発力演算部４０は、車両の横位置、第１車速感応ゲイン、ウインカ作動に応じたゲインを受信する。第１反発力演算部４０は、受信したこれら情報に基づいて横位置フィードバック制御を行う。
第１反発力演算部４０は、車両の横位置、第１車速感応ゲイン、ウインカ作動に応じたゲインを受信する。第１反発力演算部４０は、受信したこれら情報に基づいて横位置フィードバック制御を行う。
横位置フィードバック制御では、外乱により発生した車両の横位置の変化を低減するための車両の反発力を算出する。以下、この反発力を「横位置に応じた反発力」と表記することがある。これにより、横位置フィードバック制御では、車両の横位置に基づいて車両が走行車線の中央方向、つまり、横位置が低減する方向へ左右前輪５ＦＬ、５ＦＲの転舵角を制御する。そして、第１反発力演算部４０は、演算結果を加算器４２に出力する。
図５を参照する。第１反発力演算部４０は、ゲイン乗算部４０ａと乗算器４０ｂを備える。ゲイン乗算部４０ａは、車両の横位置に基本ゲインを乗じて演算結果を乗算器４０ｂへ出力する。
乗算器４０ｂは、ゲイン乗算部４０ａの演算結果と、第１車速感応ゲインと、ウインカ作動に応じたゲインを乗じて、横位置に応じた反発力を演算する。
図５を参照する。第１反発力演算部４０は、ゲイン乗算部４０ａと乗算器４０ｂを備える。ゲイン乗算部４０ａは、車両の横位置に基本ゲインを乗じて演算結果を乗算器４０ｂへ出力する。
乗算器４０ｂは、ゲイン乗算部４０ａの演算結果と、第１車速感応ゲインと、ウインカ作動に応じたゲインを乗じて、横位置に応じた反発力を演算する。
図４を参照する。第２反発力演算部４１は、所定の遅延時間経過時のヨー角、第２車速感応ゲイン、ウインカ作動に応じたゲインを受信する。第２反発力演算部４１は、受信したこれら情報に基づいてヨー角フィードバック制御を行う。ヨー角フィードバック制御では、外乱により発生したヨー角を低減するための車両の反発力を算出する。以下、この反発力を「ヨー角に応じた反発力」と表記することがある。これにより、ヨー角フィードバック制御では、車両のヨー角に基づいてこのヨー角が低減する方向へ左右前輪５ＦＬ、５ＦＲの転舵角を制御する。そして、第２反発力演算部４１は、算出結果を加算器４２に出力する。
図６を参照する。第２反発力演算部４１は、ゲイン乗算部４１ａと乗算器４１ｂを備える。ゲイン乗算部４１ａは、所定の遅延時間経過時のヨー角に基本ゲインを乗じて演算結果を乗算器４１ｂへ出力する。
乗算器４１ｂは、ゲイン乗算部４１ａの演算結果と、第２車速感応ゲインと、ウインカ作動に応じたゲインを乗じて、ヨー角に応じた反発力を演算する。
乗算器４１ｂは、ゲイン乗算部４１ａの演算結果と、第２車速感応ゲインと、ウインカ作動に応じたゲインを乗じて、ヨー角に応じた反発力を演算する。
図４を参照する。加算器４２は、横位置に応じた反発力とヨー角に応じた反発力との和である横方向反発力を演算する。加算器４２は横方向反発力を目標ヨーモーメント演算部４３に出力する。
目標ヨーモーメント演算部４３は、加算器４２が出力した横方向反発力に基づいて、目標ヨーモーメントを算出する。具体的には、目標ヨーモーメント演算部４３は、横方向反発力、ホイールベースＷＨＥＥＬＢＡＳＥ、後輪軸重、及び前輪軸重に基づき、下記の式（１）式に従って目標ヨーモーメントＭ＊を算出する。そして、目標ヨーモーメント演算部４３は、算出結果を目標ヨー加速度演算部４４に出力する。
Ｍ＊＝横方向反発力×（後輪軸重／（前輪軸重＋後輪軸重））×ＷＨＥＥＬＢＡＳＥ ……（１）
目標ヨーモーメント演算部４３は、加算器４２が出力した横方向反発力に基づいて、目標ヨーモーメントを算出する。具体的には、目標ヨーモーメント演算部４３は、横方向反発力、ホイールベースＷＨＥＥＬＢＡＳＥ、後輪軸重、及び前輪軸重に基づき、下記の式（１）式に従って目標ヨーモーメントＭ＊を算出する。そして、目標ヨーモーメント演算部４３は、算出結果を目標ヨー加速度演算部４４に出力する。
Ｍ＊＝横方向反発力×（後輪軸重／（前輪軸重＋後輪軸重））×ＷＨＥＥＬＢＡＳＥ ……（１）
目標ヨー加速度演算部４４は、目標ヨーモーメント演算部４３が出力した目標ヨーモーメントＭ＊に基づいて、目標ヨー加速度を算出する。具体的には、目標ヨー加速度演算部４４は、目標ヨーモーメントに予め定めたヨー慣性モーメント係数を乗算する。そして、目標ヨー加速度演算部４４は、乗算結果を目標ヨー加速度として目標ヨーレート演算部４５に出力する。
目標ヨーレート演算部４５は、目標ヨー加速度演算部４４が出力した目標ヨー加速度に基づいて、ヨー角の変化速度である目標ヨーレートを算出する。具体的には、目標ヨーレート演算部４５は、目標ヨー加速度に所定の遅延時間を乗算する。そして、目標ヨーレート演算部４５は、乗算結果を目標ヨーレートとして指令転舵角演算部４６に出力する。
目標ヨーレート演算部４５は、目標ヨー加速度演算部４４が出力した目標ヨー加速度に基づいて、ヨー角の変化速度である目標ヨーレートを算出する。具体的には、目標ヨーレート演算部４５は、目標ヨー加速度に所定の遅延時間を乗算する。そして、目標ヨーレート演算部４５は、乗算結果を目標ヨーレートとして指令転舵角演算部４６に出力する。
指令転舵角演算部４６は、目標ヨーレート演算部４５が出力した目標ヨーレートと車速に基づいて、ＬＫ指令転舵角を算出する。具体的には、指令転舵角演算部４６は、目標ヨーレートφ＊、車速Ｖ、ホイールベースＷＨＥＥＬＢＡＳＥ、及び車両の特性速度Ｖｃｈに基づき、下記の式（２）に従ってＬＫ指令転舵角δｓｔ＊を算出する。ここで、特性速度Ｖｃｈは、例えば、既知のアッカーマン方程式の中の車両のセルフステアリング特性を表すパラメータであってよい。そして、指令転舵角演算部４６は、算出結果をリミッタ処理部４７に出力する。
δｓｔ＊＝（φ＊×ＷＨＥＥＬＢＡＳＥ×（１＋（Ｖ／Ｖｃｈ）２）×１８０）／（Ｖ×ＭＰＩ） ……（２）
なお、ＭＰＩは、予め定めた係数である。
δｓｔ＊＝（φ＊×ＷＨＥＥＬＢＡＳＥ×（１＋（Ｖ／Ｖｃｈ）２）×１８０）／（Ｖ×ＭＰＩ） ……（２）
なお、ＭＰＩは、予め定めた係数である。
リミッタ処理部４７は、第１車速感応レートリミッタによりＬＫ指令転舵角δｓｔ＊の変化速度の上限を制限する。また、リミッタ処理部４７は、ＬＫ指令転舵角δｓｔ＊の最大値を制限する。ＬＫ指令転舵角δｓｔ＊の最大値は、例えば操舵部と転舵部とが機械的に接続されたコンベンショナルな操舵装置において、ステアリングホイール１ａの操舵角が中立位置付近にあるときの遊び範囲に対応する左右前輪５ＦＬ、５ＦＲの転舵角範囲であってよい。そして、リミッタ処理部４７は、制限後のＬＫ指令転舵角δｓｔ＊を加算器２５（図３参照）に出力する。
図７を参照する。反力制御部１５は、ラック軸力演算部６０と、オフセット量演算部６１と、減算器６２と、目標反力トルク演算部６３と、反力トルク補正値演算部６４と、加算器６５を備える。
ラック軸力演算部６０は、操舵角と車速に基づき、操舵角−軸力変換マップ（ＭＡＰ）を参照してラック軸力を推定する。すなわち、ラック軸力演算部６０は、操舵角及び車速と、操舵角−軸力変換マップとに基づいてラック軸力を推定する。
例えば、操舵角−軸力変換マップは、予め実験等で算出したコンベンショナルな操舵装置における車速毎の操舵角とラック軸力との関係を表すマップである。ラック軸力演算部６０は、演算結果を減算器６２に出力する。
ラック軸力演算部６０は、操舵角と車速に基づき、操舵角−軸力変換マップ（ＭＡＰ）を参照してラック軸力を推定する。すなわち、ラック軸力演算部６０は、操舵角及び車速と、操舵角−軸力変換マップとに基づいてラック軸力を推定する。
例えば、操舵角−軸力変換マップは、予め実験等で算出したコンベンショナルな操舵装置における車速毎の操舵角とラック軸力との関係を表すマップである。ラック軸力演算部６０は、演算結果を減算器６２に出力する。
オフセット量演算部６１は、白線情報に基づいて道路曲率を算出し、車速及び道路曲率に基づいて軸力オフセット量を演算し、減算器６２に出力する。
軸力オフセット量は、道路曲率に応じて操舵角を保持するための操舵反力が発生するように、ラック軸力演算部６０により演算されたラック軸力をオフセットするためのオフセット量である。ラック軸力をオフセットすることにより、ステアリングホイール１ａの操舵角と、この操舵角に応じてステアリングホイール１ａに付与すべき操舵反力との関係を示す操舵反力特性曲線がオフセットされる。
オフセット量演算部６１は、道路が曲がる方向へ転舵する転舵角の方向と同じ方向へ操舵反力特性曲線をオフセットし、道路白線の曲率が大きいほど軸力オフセット量の絶対値を大きくする。
軸力オフセット量は、道路曲率に応じて操舵角を保持するための操舵反力が発生するように、ラック軸力演算部６０により演算されたラック軸力をオフセットするためのオフセット量である。ラック軸力をオフセットすることにより、ステアリングホイール１ａの操舵角と、この操舵角に応じてステアリングホイール１ａに付与すべき操舵反力との関係を示す操舵反力特性曲線がオフセットされる。
オフセット量演算部６１は、道路が曲がる方向へ転舵する転舵角の方向と同じ方向へ操舵反力特性曲線をオフセットし、道路白線の曲率が大きいほど軸力オフセット量の絶対値を大きくする。
図８を参照する。オフセット量演算部６１は、上下限リミッタ６１ａと、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ：Self-Aligning Torque）ゲイン演算部６１ｂと、曲率演算部６１ｃと、乗算器６１ｄと、リミッタ処理部６１ｅを備える。
上下限リミッタ６１ａは、車速センサ７が出力した車速に上下限リミッタ処理を行う。上下限リミッタ処理では、例えば、車速が０〜Ｖ（＞０）の範囲で車速が大きくなるほど増大し、車速がＶ以上の範囲で最大値とする。そして、上下限リミッタ６１ａは、上下限リミッタ処理後の車速をＳＡＴゲイン演算部６１ｂに出力する。
上下限リミッタ６１ａは、車速センサ７が出力した車速に上下限リミッタ処理を行う。上下限リミッタ処理では、例えば、車速が０〜Ｖ（＞０）の範囲で車速が大きくなるほど増大し、車速がＶ以上の範囲で最大値とする。そして、上下限リミッタ６１ａは、上下限リミッタ処理後の車速をＳＡＴゲイン演算部６１ｂに出力する。
ＳＡＴゲイン演算部６１ｂは、上下限リミッタ６１ａが出力したリミッタ処理後の車速に基づいて、車速に応じたＳＡＴゲインを算出する。車速に応じたＳＡＴゲインは、例えば、車速が０〜７０ｋｍ／ｈの範囲で車速が大きくなるほど増大し、車速７０ｋｍ／ｈ以上の範囲で最大値になる。また、車速が大きいときは車速が小さいときよりも、車速の変化量に対する当該ＳＡＴゲインの変化量が大きい。そして、ＳＡＴゲイン演算部６１ｂは、算出結果を乗算器６１ｄに出力する。
曲率演算部６１ｃは、画像処理部１１が出力した白線情報に基づいて、予定到達位置での道路白線の曲率（所定の遅延時間（０．５秒）経過後の車両の位置の道路白線の曲率）を算出する。そして、曲率演算部６１ｃは、算出結果を乗算器６１ｄに出力する。
曲率演算部６１ｃは、画像処理部１１が出力した白線情報に基づいて、予定到達位置での道路白線の曲率（所定の遅延時間（０．５秒）経過後の車両の位置の道路白線の曲率）を算出する。そして、曲率演算部６１ｃは、算出結果を乗算器６１ｄに出力する。
乗算器６１ｄは、曲率演算部６１ｃが出力した曲率にＳＡＴゲイン演算部６１ｂが出力したＳＡＴゲインを乗算する。そして、乗算器６１ｄは、乗算結果を軸力オフセット量としてリミッタ処理部６１ｅに出力する。これにより、乗算器６１ｄは、予定到達位置での道路白線の曲率が大きいほど、つまり、道路曲率が大きいほど軸力オフセット量を増大する。
リミッタ処理部６１ｅは、乗算器６１ｄが出力した軸力オフセット量の最大値及び変化率の上限を制限する。軸力オフセット量の最大値は、１０００Ｎとする。また、軸力オフセット量の変化率の上限は、６００Ｎ／ｓとする。そして、リミッタ処理部６１ｅは、制限後の軸力オフセット量を減算器６２に出力する。
リミッタ処理部６１ｅは、乗算器６１ｄが出力した軸力オフセット量の最大値及び変化率の上限を制限する。軸力オフセット量の最大値は、１０００Ｎとする。また、軸力オフセット量の変化率の上限は、６００Ｎ／ｓとする。そして、リミッタ処理部６１ｅは、制限後の軸力オフセット量を減算器６２に出力する。
図７を参照する。減算器６２は、ラック軸力演算部６０が出力したラック軸力からオフセット量演算部６１が出力した軸力オフセット量を減じた差を目標反力トルク演算部６３へ出力する。
目標反力トルク演算部６３は、減算器６２が出力した算出結果に基づき、軸力−操舵反力変換マップを参照して、オフセット後のラック軸力によって発生する操舵反力トルクを算出する。すなわち、目標反力トルク演算部６３は、オフセット後のラック軸力と、軸力−操舵反力変換マップとに基づいて、オフセット後のラック軸力によって発生する操舵反力トルクを算出する。
目標反力トルク演算部６３は、減算器６２が出力した算出結果に基づき、軸力−操舵反力変換マップを参照して、オフセット後のラック軸力によって発生する操舵反力トルクを算出する。すなわち、目標反力トルク演算部６３は、オフセット後のラック軸力と、軸力−操舵反力変換マップとに基づいて、オフセット後のラック軸力によって発生する操舵反力トルクを算出する。
例えば、軸力−操舵反力変換マップは、予め実験等で算出したコンベンショナルな操舵装置におけるラック軸力と操舵反力トルクとの関係を表すマップである。すなわち、軸力−操舵反力変換マップは、コンベンショナルな操舵装置において、ラック軸力によって発生するセルフアライニングトルクに応じた操舵反力トルクを表す操舵反力特性を模擬したマップでよい。軸力−操舵反力変換マップでは、ラック軸力が大きいほど操舵反力トルクを大きな値とする。また、軸力−操舵反力変換マップでは、ラック軸力の絶対値が小さいときは大きいときよりも、ラック軸力の変化量に対する操舵反力トルクの変化量を大きくする。更に、軸力−操舵反力変換マップでは、車速が高いほど操舵反力トルクを小さい。
目標反力トルク演算部６３は、操舵反力トルクを加算器６５に出力する。
目標反力トルク演算部６３は、操舵反力トルクを加算器６５に出力する。
反力トルク補正値演算部６４は、操舵トルク、横位置、車線到達時間、第４車速感応ゲイン、ウインカ作動に応じたゲイン、第２車速感応レートリミッタ、及び操舵感応ゲインに基づいて反力トルク補正値を算出し、加算器６５に出力する。
反力トルク補正値は、車両を目標走行軌道に戻す方向へ付与する第１操舵反力と、運転者による操舵操作がなくなったときその後の運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作を戻す方向に付与する第２操舵反力と、を発生させる補正値である。
反力トルク補正値は、車両を目標走行軌道に戻す方向へ付与する第１操舵反力と、運転者による操舵操作がなくなったときその後の運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作を戻す方向に付与する第２操舵反力と、を発生させる補正値である。
図９を参照する。反力トルク補正値演算部６４は、第１反力演算部６４ａと、第２反力演算部６４ｂと、選択部６４ｃと、乗算器６４ｄ及び６４ｆと、リミッタ処理部６４ｅ及び６４ｈと、加算器６４ｇを備える。
第１反力演算部６４ａは、横位置演算部１２ｃが出力した横位置に基づいて横位置−反力マップ６４ｉを参照して、横位置に応じた反力Ｎ＿ＴＨＷを演算する。すなわち第１反力演算部６４ａは、横位置演算部１２ｃが出力した横位置と横位置−反力マップ６４ｉに基づいて横位置に応じた反力Ｎ＿ＴＨＷを演算する。
第１反力演算部６４ａは、横位置演算部１２ｃが出力した横位置に基づいて横位置−反力マップ６４ｉを参照して、横位置に応じた反力Ｎ＿ＴＨＷを演算する。すなわち第１反力演算部６４ａは、横位置演算部１２ｃが出力した横位置と横位置−反力マップ６４ｉに基づいて横位置に応じた反力Ｎ＿ＴＨＷを演算する。
図１０に、横位置−反力マップ６４ｉの一例を示す。ここでは、車両が目標走行軌道の右側に逸脱しているときプラスとなり、左側に逸脱しているときにマイナスとなるように横位置Δｘの符号が定められている。また、左に転舵する方向に（すなわち反時計回り方向に）加える反力の符号がプラスに定められ、右に転舵する方向に（すなわち時計回り方向に）加える反力の符号がマイナスに定められている。
図示のとおり、横位置に応じた反力Ｎ＿ＴＨＷの符号は、横位置Δｘの符号がプラスであるときにプラスになり、横位置Δｘの符号がマイナスであるときにマイナスになる。
また、予定到達位置と目標走行軌道との差である横位置Δｘの絶対値が小さい場合よりも大きい場合の横位置に応じた反力Ｎ＿ＴＨＷの絶対値がより大きい。
図示のとおり、横位置に応じた反力Ｎ＿ＴＨＷの符号は、横位置Δｘの符号がプラスであるときにプラスになり、横位置Δｘの符号がマイナスであるときにマイナスになる。
また、予定到達位置と目標走行軌道との差である横位置Δｘの絶対値が小さい場合よりも大きい場合の横位置に応じた反力Ｎ＿ＴＨＷの絶対値がより大きい。
また、横位置Δｘの絶対値が大きいときは小さいときよりも横位置Δｘの変化量に対する横位置に応じた反力Ｎ＿ＴＨＷの変化量を大きくする。
したがって、横位置に応じた反力Ｎ＿ＴＨＷは、目標走行軌道からの車両の逸脱量が増加するほど増加するとともに、車両を目標走行軌道に戻す方向へ付与される第１操舵反力の一例である。
図９を参照する。第１反力演算部６４ａは、横位置に応じた反力Ｎ＿ＴＨＷを選択部６４ｃに出力する。
したがって、横位置に応じた反力Ｎ＿ＴＨＷは、目標走行軌道からの車両の逸脱量が増加するほど増加するとともに、車両を目標走行軌道に戻す方向へ付与される第１操舵反力の一例である。
図９を参照する。第１反力演算部６４ａは、横位置に応じた反力Ｎ＿ＴＨＷを選択部６４ｃに出力する。
第２反力演算部６４ｂは、車線到達時間演算部１２ｄが出力した車線到達時間に基づいて車線到達時間−反力マップ６４ｊを参照して、車線到達時間に応じた反力Ｎ＿ＴＬＣを演算する。すなわち第２反力演算部６４ｂは、車線到達時間演算部１２ｄが出力した車線到達時間と車線到達時間−反力マップ６４ｊに基づいて、車線到達時間に応じた反力Ｎ＿ＴＬＣを演算する。
図１１に、車線到達時間−反力マップ６４ｊの一例を示す。ここでは、車両が目標走行軌道の右側に逸脱しているときプラスとなり、左側に逸脱しているときにマイナスとなるように車線到達時間ＴＬＣの符号が定められている。また、左に転舵する方向に（すなわち反時計回り方向に）加える反力の符号がプラスに定められ、右に転舵する方向に（すなわち時計回り方向に）加える反力の符号がマイナスに定められている。
図示のとおり、横位置に応じた車線到達時間に応じた反力Ｎ＿ＴＬＣは、車線到達時間ＴＬＣの符号がプラスであるときにプラスになり、車線到達時間ＴＬＣの符号がマイナスであるときにマイナスになる。
図１１に、車線到達時間−反力マップ６４ｊの一例を示す。ここでは、車両が目標走行軌道の右側に逸脱しているときプラスとなり、左側に逸脱しているときにマイナスとなるように車線到達時間ＴＬＣの符号が定められている。また、左に転舵する方向に（すなわち反時計回り方向に）加える反力の符号がプラスに定められ、右に転舵する方向に（すなわち時計回り方向に）加える反力の符号がマイナスに定められている。
図示のとおり、横位置に応じた車線到達時間に応じた反力Ｎ＿ＴＬＣは、車線到達時間ＴＬＣの符号がプラスであるときにプラスになり、車線到達時間ＴＬＣの符号がマイナスであるときにマイナスになる。
また、目標走行軌道からの逸脱量がより少なく車線到達時間ＴＬＣの絶対値が大きい場合よりも、車線到達時間ＴＬＣの絶対値が小さい場合の車線到達時間に応じた反力Ｎ＿ＴＬＣの絶対値がより大きい。
また、車線到達時間ＴＬＣの絶対値が小さいときは大きいときよりも車線到達時間ＴＬＣの変化量に対する車線到達時間に応じた反力Ｎ＿ＴＬＣの変化量を大きくする。
したがって、車線到達時間に応じた反力Ｎ＿ＴＬＣは、目標走行軌道からの車両の逸脱量が増加するほど増加するとともに、車両を目標走行軌道に戻す方向へ付与される第１操舵反力の一例である。
図９を参照する。第２反力演算部６４ｂは、車線到達時間に応じた反力Ｎ＿ＴＬＣを選択部６４ｃに出力する。
また、車線到達時間ＴＬＣの絶対値が小さいときは大きいときよりも車線到達時間ＴＬＣの変化量に対する車線到達時間に応じた反力Ｎ＿ＴＬＣの変化量を大きくする。
したがって、車線到達時間に応じた反力Ｎ＿ＴＬＣは、目標走行軌道からの車両の逸脱量が増加するほど増加するとともに、車両を目標走行軌道に戻す方向へ付与される第１操舵反力の一例である。
図９を参照する。第２反力演算部６４ｂは、車線到達時間に応じた反力Ｎ＿ＴＬＣを選択部６４ｃに出力する。
選択部６４ｃは、横位置に応じた反力Ｎ＿ＴＨＷと車線到達時間に応じた反力Ｎ＿ＴＬＣが同符号である場合には、これらの反力のうち絶対値がより大きい方を選択して、第１反力指令値として乗算器６４ｄへ出力する。横位置に応じた反力Ｎ＿ＴＨＷと車線到達時間に応じた反力Ｎ＿ＴＬＣが異符号の場合には、これらの反力の和を第１反力指令値として乗算器６４ｄへ出力する。
乗算器６４ｄは、第１反力指令値に、第４車速感応ゲインとウインカ作動に応じたゲインを乗じて第１反力トルク指令値を演算し、リミッタ処理部６４ｅへ出力する。
リミッタ処理部６４ｅは、第１反力トルク指令値の変化速度の上限を第２車速感応レートリミッタにより制限する。またリミッタ処理部６４ｅは、第１反力トルク指令値の最大値を制限する。リミッタ処理部６４ｅは、制限後の第１反力トルク指令値を加算器６４ｇへ出力する。
乗算器６４ｄは、第１反力指令値に、第４車速感応ゲインとウインカ作動に応じたゲインを乗じて第１反力トルク指令値を演算し、リミッタ処理部６４ｅへ出力する。
リミッタ処理部６４ｅは、第１反力トルク指令値の変化速度の上限を第２車速感応レートリミッタにより制限する。またリミッタ処理部６４ｅは、第１反力トルク指令値の最大値を制限する。リミッタ処理部６４ｅは、制限後の第１反力トルク指令値を加算器６４ｇへ出力する。
乗算器６４ｆは、操舵トルクセンサ１ｃから出力される操舵トルクに操舵感応ゲインを乗じ、その乗算結果に所定のゲインを乗じることにより、操舵トルクセンサ１ｃが検出した操舵トルクの向きと反対方向の操舵反力トルクを発生させる第２反力トルク指令値を算出する。
上述のとおり、操舵感応ゲインは、運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作が無い場合に漸増する。
上述のとおり、操舵感応ゲインは、運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作が無い場合に漸増する。
このため、第２反力トルク指令値は、運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作が無いと判断された場合に、その後の運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作を戻す方向へ付与される第２操舵反力を増加させる。
第２反力トルク指令値は、操舵トルクに操舵感応ゲインを乗じて生成している。このため、運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作が無いと判断されて操舵感応ゲインが増加し、その後にステアリングホイール１ａに加わる操舵トルクが検出されたときに第２操舵反力が発生する。
乗算器６４ｆは、第２反力トルク指令値を加算器６４ｇへ出力する。
第２反力トルク指令値は、操舵トルクに操舵感応ゲインを乗じて生成している。このため、運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作が無いと判断されて操舵感応ゲインが増加し、その後にステアリングホイール１ａに加わる操舵トルクが検出されたときに第２操舵反力が発生する。
乗算器６４ｆは、第２反力トルク指令値を加算器６４ｇへ出力する。
加算器６４ｇは、リミッタ処理部６４ｅにより制限された第１反力トルク指令値に第２反力トルク指令値を加算して反力トルク補正値を算出する。リミッタ処理部６４ｈは、反力トルク補正値の最大値及び最小値を制限する。リミッタ処理部６４ｈは、制限後の反力トルク補正値を加算器６５に出力する。
図７を参照する。加算器６５は、目標反力トルク演算部６３が演算した操舵反力トルクに、反力トルク補正値演算部６４が演算した反力トルク補正値を加えて指令操舵反力トルクを算出し、反力モータ駆動回路１ｅへ出力する。
図７を参照する。加算器６５は、目標反力トルク演算部６３が演算した操舵反力トルクに、反力トルク補正値演算部６４が演算した反力トルク補正値を加えて指令操舵反力トルクを算出し、反力モータ駆動回路１ｅへ出力する。
電流センサ１ｇ及び操舵トルクセンサ１ｃは、ステアリングホイール１ａに対する運転者による操舵操作の有無を検出する操舵センサの一例である。カメラ６は、車両が目標走行軌道から外れる逸脱量を検出する走行状態センサの一例である。車両の横位置及び車線到達時間は、車両が目標走行軌道から外れる逸脱量の一例である。操舵感応ゲインは、ステアリングホイールに加わる操舵トルクに乗じて第２操舵反力を決定する可変ゲインの一例である。
（動作）
次に、本実施形態に係る運転支援装置の動作を説明する。図１２を参照する。
ステップＳ１においてＳＢＷコントローラ４は、ＣＡＮバスを経由して、操舵角センサ１ｆ、操舵トルクセンサ１ｃ、電流センサ１ｇ、カメラ６、車速センサ７からそれぞれ出力された操舵角、操舵トルク、反力モータ１ｄの電流値、車両前方の走行路の画像、車速を受信する。
ステップＳ２において車両状態設定部１２は、ＳＢＷコントローラ４が有する記憶装置から、各種ゲイン定数やゲインを決定するためのマップを読み込む。
次に、本実施形態に係る運転支援装置の動作を説明する。図１２を参照する。
ステップＳ１においてＳＢＷコントローラ４は、ＣＡＮバスを経由して、操舵角センサ１ｆ、操舵トルクセンサ１ｃ、電流センサ１ｇ、カメラ６、車速センサ７からそれぞれ出力された操舵角、操舵トルク、反力モータ１ｄの電流値、車両前方の走行路の画像、車速を受信する。
ステップＳ２において車両状態設定部１２は、ＳＢＷコントローラ４が有する記憶装置から、各種ゲイン定数やゲインを決定するためのマップを読み込む。
ステップＳ３において車両状態設定部１２は、ヨー角、所定の遅延時間経過時のヨー角、横位置、及び車線到達時間を算出する。
また、車両状態設定部１２は、第１車速感応ゲイン、第２車速感応ゲイン、第３車速感応ゲイン、第４車速感応ゲイン、ウインカ作動に応じたゲイン、第１車速感応レートリミッタ及び第２車速感応レートリミッタを算出する。
ステップＳ４において制御状態設定部１３は、上記のＬＫ支援制御許可条件（Ａ１）〜（Ａ１０）が全て満たされる場合にＬＫ支援制御フラグをオンに設定する。制御状態設定部１３は、ＬＫ支援制御許可条件（Ａ１）〜（Ａ１０）のいずれかが満たされない場合にＬＫ支援制御フラグをオフに設定する。
また、車両状態設定部１２は、第１車速感応ゲイン、第２車速感応ゲイン、第３車速感応ゲイン、第４車速感応ゲイン、ウインカ作動に応じたゲイン、第１車速感応レートリミッタ及び第２車速感応レートリミッタを算出する。
ステップＳ４において制御状態設定部１３は、上記のＬＫ支援制御許可条件（Ａ１）〜（Ａ１０）が全て満たされる場合にＬＫ支援制御フラグをオンに設定する。制御状態設定部１３は、ＬＫ支援制御許可条件（Ａ１）〜（Ａ１０）のいずれかが満たされない場合にＬＫ支援制御フラグをオフに設定する。
ステップＳ５において転舵制御部１４は、左右前輪５ＦＬ、５ＦＲの転舵角を制御する指令転舵角を演算する。ＬＫ支援制御フラグがオフである場合、転舵制御部１４は、操舵角と操舵角速度に基づき算出した基本指令転舵角を指令転舵角として演算する。ＬＫ支援制御フラグがオンである場合、転舵制御部１４は、車両の横位置及び所定の遅延時間経過時のヨー角に応じて、車両を目標走行軌道に戻す方向へ転舵させるＬＫ指令転舵角を演算する。転舵制御部１４は、基本指令転舵角にＬＫ指令転舵角を加えた指令転舵角を演算する。
ステップＳ６において、ＬＫ支援制御フラグがオンである場合、反力トルク補正値演算部６４は、反力トルク補正値を演算する。横位置に応じた反力Ｎ＿ＴＨＷと、車線到達時間に応じた反力Ｎ＿ＴＬＣとを演算し、これらの反力に基づき第１反力トルク指令値を演算する。
また、ＬＫ支援制御フラグがオンである場合、操舵操作判定部１２ｆは、運転者による操舵操作が有るか否かを判定する。操舵感応ゲイン設定部１２ｇは、操舵操作判定部１２ｆの判定結果に応じて操舵感応ゲインを設定する。反力トルク補正値演算部６４は、操舵トルクセンサ１ｃから出力される操舵トルクに、操舵感応ゲインを乗じることにより第２反力トルク指令値を算出する。反力トルク補正値演算部６４は、リミッタ処理部６４ｅにより制限された第１反力トルク指令値に第２反力トルク指令値を加算して反力トルク補正値を算出する。
ＬＫ支援制御フラグがオフである場合、反力トルク補正値演算部６４は、反力トルク補正値を演算しない。
また、ＬＫ支援制御フラグがオンである場合、操舵操作判定部１２ｆは、運転者による操舵操作が有るか否かを判定する。操舵感応ゲイン設定部１２ｇは、操舵操作判定部１２ｆの判定結果に応じて操舵感応ゲインを設定する。反力トルク補正値演算部６４は、操舵トルクセンサ１ｃから出力される操舵トルクに、操舵感応ゲインを乗じることにより第２反力トルク指令値を算出する。反力トルク補正値演算部６４は、リミッタ処理部６４ｅにより制限された第１反力トルク指令値に第２反力トルク指令値を加算して反力トルク補正値を算出する。
ＬＫ支援制御フラグがオフである場合、反力トルク補正値演算部６４は、反力トルク補正値を演算しない。
ステップＳ７において、ＬＫ支援制御フラグがオンである場合、オフセット量演算部６１は、車速及び道路曲率に基づいて軸力オフセット量を演算する。ＬＫ支援制御フラグがオフである場合、オフセット量演算部６１は、軸力オフセット量を演算しない。
ステップＳ８において反力制御部１５は、コラムシャフト１ｂに付与する操舵反力トルクを制御する指令操舵反力トルクを算出する。ＬＫ支援制御フラグがオフである場合、反力制御部１５は、操舵角又は転舵角に応じてラック軸力を演算し、ラック軸力に基づいて演算した目標反力トルクを指令操舵反力トルクとして演算する。
ステップＳ８において反力制御部１５は、コラムシャフト１ｂに付与する操舵反力トルクを制御する指令操舵反力トルクを算出する。ＬＫ支援制御フラグがオフである場合、反力制御部１５は、操舵角又は転舵角に応じてラック軸力を演算し、ラック軸力に基づいて演算した目標反力トルクを指令操舵反力トルクとして演算する。
ＬＫ支援制御フラグがオンである場合、反力制御部１５は、軸力オフセット量によりラック軸力を補正して目標反力トルクを演算する。反力制御部１５は、反力トルク補正値で目標反力トルクを補正して指令操舵反力トルクを演算する。
ステップＳ９において転舵制御部１４は、指令転舵角を転舵モータ駆動回路２ｄへ出力して転舵制御を行う。また、反力制御部１５は、指令操舵反力トルクを反力モータ駆動回路１ｅに出力して反力制御を行う。その後に処理は終了する。
ステップＳ９において転舵制御部１４は、指令転舵角を転舵モータ駆動回路２ｄへ出力して転舵制御を行う。また、反力制御部１５は、指令操舵反力トルクを反力モータ駆動回路１ｅに出力して反力制御を行う。その後に処理は終了する。
ステップＳ６における反力トルク補正値演算に使用される操舵感応ゲインの設定方法を説明する。図１３を参照する。
ステップＳ２０において操舵操作判定部１２ｆは、反力モータ１ｄが発生させる操舵トルクの方向とステアリングホイール１ａの操舵角の方向とが同じであるか否かを判断する。操舵トルクの方向と操舵角の方向が同じである場合（ステップＳ２０：Ｙ）に処理はステップＳ２１へ進む。操舵トルクの方向と操舵角の方向が同じでない場合（ステップＳ２０：Ｎ）に、運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作がないと判断して、処理はステップＳ２３へ進む。
ステップＳ２０において操舵操作判定部１２ｆは、反力モータ１ｄが発生させる操舵トルクの方向とステアリングホイール１ａの操舵角の方向とが同じであるか否かを判断する。操舵トルクの方向と操舵角の方向が同じである場合（ステップＳ２０：Ｙ）に処理はステップＳ２１へ進む。操舵トルクの方向と操舵角の方向が同じでない場合（ステップＳ２０：Ｎ）に、運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作がないと判断して、処理はステップＳ２３へ進む。
ステップＳ２１において操舵操作判定部１２ｆは、コラムシャフト１ｂに加わる操舵トルクが所定値以上であるか否かを判断する。操舵トルクが所定値以上である場合（ステップＳ２１：Ｙ）に、運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作があると判断して処理はステップＳ２２へ進む。操舵トルクが所定値未満である場合（ステップＳ２１：Ｎ）に、運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作が無いと判断して処理はステップＳ２３へ進む。
ステップＳ２２において操舵感応ゲイン設定部１２ｇは、操舵感応ゲインを所定低減幅Δ１ずつ低減する。その後に処理は終了する。
ステップＳ２３において操舵感応ゲイン設定部１２ｇは、操舵感応ゲインを所定増加幅Δ２ずつ増加させる。その後に処理は終了する。
ステップＳ２２において操舵感応ゲイン設定部１２ｇは、操舵感応ゲインを所定低減幅Δ１ずつ低減する。その後に処理は終了する。
ステップＳ２３において操舵感応ゲイン設定部１２ｇは、操舵感応ゲインを所定増加幅Δ２ずつ増加させる。その後に処理は終了する。
（実施形態の効果）
（１）機械的に切り離された操向輪とステアリングホイール１ａとを有する車両において、転舵制御部１４は、運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作に応じて操向輪を転舵する。横位置演算部１２ｃ及び車線到達時間演算部１２ｄは、車両が目標走行軌道から外れる逸脱量を検出する。第１反力演算部６４ａ、第２反力演算部６４ｂ、選択部６４ｃ、乗算器６４ｄ、リミッタ処理部６４ｅ及び加算器６４ｇは、目標走行軌道からの車両の逸脱量が増加するほど、車両を目標走行軌道に戻す方向へステアリングホイールに付与する第１操舵反力を増加させる。操舵操作判定部１２ｆは、運転者によるステアリングホイールの操舵操作の有無を判断する。操舵感応ゲイン設定部１２ｇ、乗算器６４ｆ及び加算器６４ｇは、運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作が無いと判断した場合、その後の運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作を戻す方向へステアリングホイール１ａに付与する第２操舵反力を増大させる。
このように第２操舵反力が付与されることにより、運転者による操舵操作がなく第１操舵反力が小さい状態で運転者が意図しない操舵操作が行われても、この操舵操作を戻す方向に操舵反力が付与されるので操舵角の変動を抑制できる。
（１）機械的に切り離された操向輪とステアリングホイール１ａとを有する車両において、転舵制御部１４は、運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作に応じて操向輪を転舵する。横位置演算部１２ｃ及び車線到達時間演算部１２ｄは、車両が目標走行軌道から外れる逸脱量を検出する。第１反力演算部６４ａ、第２反力演算部６４ｂ、選択部６４ｃ、乗算器６４ｄ、リミッタ処理部６４ｅ及び加算器６４ｇは、目標走行軌道からの車両の逸脱量が増加するほど、車両を目標走行軌道に戻す方向へステアリングホイールに付与する第１操舵反力を増加させる。操舵操作判定部１２ｆは、運転者によるステアリングホイールの操舵操作の有無を判断する。操舵感応ゲイン設定部１２ｇ、乗算器６４ｆ及び加算器６４ｇは、運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作が無いと判断した場合、その後の運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作を戻す方向へステアリングホイール１ａに付与する第２操舵反力を増大させる。
このように第２操舵反力が付与されることにより、運転者による操舵操作がなく第１操舵反力が小さい状態で運転者が意図しない操舵操作が行われても、この操舵操作を戻す方向に操舵反力が付与されるので操舵角の変動を抑制できる。
例えば高速道路などにおいてレーンキープ支援制御によって車両が目標走行軌道上を走行しており、運転者がリラックスして操舵操作を行っていない状態を想定する。このような場合に車両が路面の凹凸や小石の上を走行する等により車体が揺れると、この揺れにより運転者の姿勢が変化して、運転者が意図しない操舵がステアリングホイール１ａに入力される。
このとき、車両が目標走行軌道上を走行していると、車両を目標走行軌道に戻す方向へステアリングホイール１ａに付与する第１操舵反力が小さいので、運転者が意図しない操舵によるステアリングホイール１ａの操舵角が変動しやすくなり、直進性が低下する虞がある。
このため、運転者による操舵操作がないと判断された場合には、その後に行われる操舵操作は運転者が意図していない操作であることがあると想定して、この操舵操作に対してはステアリングホイール１ａに発生させる第２操舵反力を増加する。これにより、運転者が意図しない操舵操作によるステアリングホイール１ａの操舵角の変動を抑制できる。
このとき、車両が目標走行軌道上を走行していると、車両を目標走行軌道に戻す方向へステアリングホイール１ａに付与する第１操舵反力が小さいので、運転者が意図しない操舵によるステアリングホイール１ａの操舵角が変動しやすくなり、直進性が低下する虞がある。
このため、運転者による操舵操作がないと判断された場合には、その後に行われる操舵操作は運転者が意図していない操作であることがあると想定して、この操舵操作に対してはステアリングホイール１ａに発生させる第２操舵反力を増加する。これにより、運転者が意図しない操舵操作によるステアリングホイール１ａの操舵角の変動を抑制できる。
（２）操舵感応ゲイン設定部１２ｇは、運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作が無い期間が短い場合よりも、操舵操作が無い期間が長い場合の第２操舵反力をより大きくする。このように第２操舵反力を漸増することにより、運転者による操舵操作が短期間なくても第２操舵反力が大きくならず、第２操舵反力による操舵フィーリングの低下を防止できる。
（３）乗算器６４ｆは、ステアリングホイール１ａに加わる操舵トルクに操舵感応ゲインを乗じて第２操舵反力に対応する第２反力トルク指令値を決定する。操舵感応ゲイン設定部１２ｇは、運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作が無い期間が短い場合より、操舵操作が無い期間が長い場合の操舵感応ゲインをより大きくする。
このように、操舵トルクに応じて第２反力トルク指令値を発生させることにより、この操舵トルクによるステアリングホイール１ａの実際の操舵量が大きくなる前に第２反力トルク指令値を付与することができる。これにより、運転者が意図しない操舵操作による操舵角の変動を早期に抑制できる。
また、操向輪とステアリングホイールが機械的に切り離されているために、操向輪から入力された力がコラムシャフト１ｂやステアリングホイール１ａに伝わず、運転者からステアリングホイール１ａに伝わる操舵トルクを正確に検出できる。このため、操向輪から入力された力により第２反力トルク指令値が誤って発生するのを防止できる。
このように、操舵トルクに応じて第２反力トルク指令値を発生させることにより、この操舵トルクによるステアリングホイール１ａの実際の操舵量が大きくなる前に第２反力トルク指令値を付与することができる。これにより、運転者が意図しない操舵操作による操舵角の変動を早期に抑制できる。
また、操向輪とステアリングホイールが機械的に切り離されているために、操向輪から入力された力がコラムシャフト１ｂやステアリングホイール１ａに伝わず、運転者からステアリングホイール１ａに伝わる操舵トルクを正確に検出できる。このため、操向輪から入力された力により第２反力トルク指令値が誤って発生するのを防止できる。
（４）運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作が無いと判断し且つ第２操舵反力を増加させた後、操舵感応ゲイン設定部１２ｇは、運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作が有る期間が短い場合よりも、運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作が有る期間が長い場合の第２操舵反力をより小さくする。例えば、操舵感応ゲイン設定部１２ｇは、運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作が有る期間が短い場合よりも、操舵操作が有る期間が長い場合の操舵感応ゲインをより小さくする。
これにより、運転者の意図しない突発的な操舵操作があった瞬間には第２操舵反力を発生させる一方で、運転者が意図して連続する操舵操作を行えば第２操舵反力を低減させることができる。これにより、第２操舵反力による操舵フィーリングの低下を防止できる。
これにより、運転者の意図しない突発的な操舵操作があった瞬間には第２操舵反力を発生させる一方で、運転者が意図して連続する操舵操作を行えば第２操舵反力を低減させることができる。これにより、第２操舵反力による操舵フィーリングの低下を防止できる。
（５）運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作が無いと判断した後に、ステアリングホイール１ａに加わる操舵トルクを検出した場合に、第２操舵反力を付与する。
操舵トルクに応じて第２反力トルク指令値を発生させることにより、この操舵トルクによるステアリングホイール１ａの実際の操舵量が大きくなる前に第２反力トルク指令値を付与することができる。これにより、運転者が意図しない操舵操作による操舵角の変動を早期に抑制できる。
また、操向輪とステアリングホイールが機械的に切り離されているために、操向輪から入力された力がコラムシャフト１ｂやステアリングホイール１ａに伝わず、運転者からステアリングホイール１ａに伝わる操舵トルクを正確に検出できる。このため、操向輪から入力された力により第２反力トルク指令値が誤って発生するのを防止できる。
操舵トルクに応じて第２反力トルク指令値を発生させることにより、この操舵トルクによるステアリングホイール１ａの実際の操舵量が大きくなる前に第２反力トルク指令値を付与することができる。これにより、運転者が意図しない操舵操作による操舵角の変動を早期に抑制できる。
また、操向輪とステアリングホイールが機械的に切り離されているために、操向輪から入力された力がコラムシャフト１ｂやステアリングホイール１ａに伝わず、運転者からステアリングホイール１ａに伝わる操舵トルクを正確に検出できる。このため、操向輪から入力された力により第２反力トルク指令値が誤って発生するのを防止できる。
（６）操舵操作判定部１２ｆは、反力モータ１ｄによりステアリングホイール１ａに与える操舵トルクの方向とステアリングホイール１ａの操舵角の方向とが同じ場合に、運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作が有ると判断する。
操向輪とステアリングホイールが機械的に切り離されているために、操向輪から入力された力がコラムシャフト１ｂやステアリングホイール１ａに伝わらない。このため、反力モータ１ｄにより加えられる操舵トルクの方向を用いて判断することにより、運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作の有無を正確に判断できる。
操向輪とステアリングホイールが機械的に切り離されているために、操向輪から入力された力がコラムシャフト１ｂやステアリングホイール１ａに伝わらない。このため、反力モータ１ｄにより加えられる操舵トルクの方向を用いて判断することにより、運転者によるステアリングホイール１ａの操舵操作の有無を正確に判断できる。
（変形例）
（１）反力トルク補正値演算部６４は、操舵トルクの代わりに、ステアリングホイール１ａに生じる操舵角速度に操舵感応ゲインを乗じて第２操舵反力に対応する第２反力トルク指令値を決定してもよい。操舵角速度に応じて第２反力トルク指令値を発生させることにより、ステアリングホイール１ａの実際の操舵量が大きくなる前に第２反力トルク指令値を付与することができる。これにより、運転者が意図しない操舵操作による操舵角の変動を早期に抑制できる。
また、操向輪とステアリングホイールが機械的に切り離されているために、操向輪から入力された力がコラムシャフト１ｂやステアリングホイール１ａに伝わず、運転者の操舵操作により生じたステアリングホイール１ａの角速度を正確に検出できる。このため、操向輪から入力された力により第２反力トルク指令値が誤って発生するのを防止できる。
（１）反力トルク補正値演算部６４は、操舵トルクの代わりに、ステアリングホイール１ａに生じる操舵角速度に操舵感応ゲインを乗じて第２操舵反力に対応する第２反力トルク指令値を決定してもよい。操舵角速度に応じて第２反力トルク指令値を発生させることにより、ステアリングホイール１ａの実際の操舵量が大きくなる前に第２反力トルク指令値を付与することができる。これにより、運転者が意図しない操舵操作による操舵角の変動を早期に抑制できる。
また、操向輪とステアリングホイールが機械的に切り離されているために、操向輪から入力された力がコラムシャフト１ｂやステアリングホイール１ａに伝わず、運転者の操舵操作により生じたステアリングホイール１ａの角速度を正確に検出できる。このため、操向輪から入力された力により第２反力トルク指令値が誤って発生するのを防止できる。
１…操舵部、１ａ…ステアリングホイール、１ｂ…コラムシャフト、１ｃ…操舵トルクセンサ、１ｄ…反力モータ、１ｅ…反力モータ駆動回路、１ｆ…操舵角センサ、１ｇ…電流センサ、２…転舵部、２ａ…ピニオンシャフト、２ｂ…ステアリングギア、２ｃ…転舵モータ、２ｄ…転舵モータ駆動回路、２ｅ…転舵角センサ、２ｆ…ラックギア、２ｇ…ラック、３…バックアップクラッチ、４…ＳＢＷコントローラ、５ＦＬ…左前輪、５ＦＲ…右前輪、６…カメラ、７…車速センサ、１１…画像処理部、１２…車両状態設定部、１２ａ…ゲイン算出部、１２ｂ…ヨー角演算部、１２ｃ…横位置演算部、１２ｄ…車線到達時間演算部、１２ｅ…操舵意図判定部、１２ｆ…操舵操作判定部、１２ｇ…操舵感応ゲイン設定部、１３…制御状態設定部、１４…転舵制御部、１５…反力制御部、２０…ゲイン乗算部、２１…操舵角速度演算部、２２…微分ステアゲイン乗算部、２３…ＬＫ指令転舵角演算部、２４…乗算器、２５…加算器、４０…第１反発力演算部、４０ａ…ゲイン乗算部、４０ｂ…乗算器、４１…第２反発力演算部、４１ａ…ゲイン乗算部、４１ｂ…乗算器、４２…加算器、４３…目標ヨーモーメント演算部、４４…目標ヨー加速度演算部、４５…目標ヨーレート演算部、４６…指令転舵角演算部、４７…リミッタ処理部、６０…ラック軸力演算部、６１…オフセット量演算部、６１ａ…上下限リミッタ、６１ｂ…ＳＡＴゲイン演算部、６１ｃ…曲率演算部、６１ｄ…乗算器、６１ｅ…リミッタ処理部、６２…減算器、６３…目標反力トルク演算部、６４…反力トルク補正値演算部、６４ａ…第１反力演算部、６４ｂ…第２反力演算部、６４ｃ…選択部、６４ｄ…乗算器、６４ｅ…リミッタ処理部、６４ｆ…乗算器、６４ｇ…加算器、６４ｈ…リミッタ処理部、６４ｉ…横位置−反力マップ、６４ｊ…車線到達時間−反力マップ６４ｊ、６５…加算器、８０…ゲイン低減部、８１…ゲイン増加部、８２…減算器、８３…下限リミッタ、８４…加算器、８５…上限リミッタ
Claims (8)
- ステアバイワイヤ式の転舵機構を備える車両の運転支援方法であって、
ステアリングホイールの操舵操作に応じて操向輪を転舵し、
前記車両が目標走行軌道から外れる逸脱量を検出し、
前記逸脱量が増加するほど、前記車両を前記目標走行軌道に戻す方向へ前記ステアリングホイールに付与する第１操舵反力を増加させ、
前記ステアリングホイールの操舵操作の有無を判断し、
前記ステアリングホイールの操舵操作が無いと判断した場合、前記ステアリングホイールへのその後の操舵操作に対して発生させる第２操舵反力を増加させる、
ことを特徴とする運転支援方法。 - 前記ステアリングホイールの操舵操作が無い期間が短い場合よりも、前記ステアリングホイールの操舵操作が無い期間が長い場合の前記第２操舵反力をより大きくすることを特徴とする請求項１に記載の運転支援方法。
- 前記ステアリングホイールに加わる操舵トルク及び前記ステアリングホイールに生じる操舵角速度のいずれか一方に可変ゲインを乗じて前記第２操舵反力を決定し、
前記ステアリングホイールの操舵操作が無い期間が短い場合より、前記ステアリングホイールの操舵操作が無い期間が長い場合の前記可変ゲインをより大きくする、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の運転支援方法。 - 前記ステアリングホイールの操舵操作が無いと判断し且つ前記第２操舵反力を増加させた後、前記ステアリングホイールの操舵操作が有る期間が短い場合よりも、前記ステアリングホイールの操舵操作が有る期間が長い場合の前記第２操舵反力をより小さくする、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の運転支援方法。
- 前記ステアリングホイールに加わる操舵トルク及び前記ステアリングホイールに生じる操舵角速度のいずれか一方に可変ゲインを乗じて前記第２操舵反力を決定し、
前記ステアリングホイールの操舵操作が有る期間が短い場合よりも、前記ステアリングホイールの操舵操作が有る期間が長い場合の前記可変ゲインをより小さくする、
ことを特徴とする請求項４に記載の運転支援方法。 - 前記ステアリングホイールの操舵操作が無いと判断した後に、前記ステアリングホイールに加わる操舵トルク及び前記ステアリングホイールに生じる操舵角速度のいずれか一方を検出した場合に、前記第２操舵反力を付与することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の運転支援方法。
- 前記ステアリングホイールに付与する操舵反力を発生させる反力モータが生じる操舵トルクの方向と前記ステアリングホイールの操舵角の方向とが同じ場合に、前記ステアリングホイールの操舵操作が有ると判断することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の運転支援方法。
- ステアバイワイヤ式の転舵機構を備える車両の運転支援装置であって、
ステアリングホイールに対する操舵操作の有無を検出する操舵センサと、
前記車両が目標走行軌道から外れる逸脱量を検出する走行状態センサと、
ステアリングホイールの操舵操作に応じて操向輪を転舵し、前記逸脱量が増加するほど、前記車両を前記目標走行軌道に戻す方向へ前記ステアリングホイールに付与する第１操舵反力を増加させ、前記ステアリングホイールの操舵操作の有無を判断し、前記ステアリングホイールの操舵操作が無いと判断した場合、前記ステアリングホイールへのその後の操舵操作に対して発生させる第２操舵反力を増加させる、コントローラと、
を備えることを特徴とする運転支援装置。
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