JP6834858B2 - 操舵支援装置 - Google Patents

Description

この発明は、操舵支援装置に係り、特に、車両において運転者の操舵操作を支援する操舵支援装置に関する。

特許文献１には、操舵操作に関する支援制御を行う運転支援装置が開示されている。この装置の支援制御によれば、車両の操舵角が自律的に制御される。そして、支援制御の実行中に、解除閾値を越える操舵トルクがステアリングホイールに入力されると、支援制御が解除され、操舵操作の主権が運転者に戻される。

上記従来の装置において、上記の解除閾値は、車両が走行しようとする道路の曲率が大きいほど大きな値に設定される。車両の運転者が自ら操舵操作を行う場合、ステアリングホイールに入力される操舵トルクは、カーブの曲率が大きいほど大きなものとなる。上記従来の装置によれば、曲率の大きなカーブでは、十分に大きな操舵トルクが入力されない限り支援制御が解除されない。このため、この装置によれば、運転者の意図に反して支援制御が解除されてしまう事態を適切に避けることができる。

上記従来の装置において、運転者による操舵トルクは操舵トルクセンサによって検出される。操舵トルクセンサは、ステアリングシャフトに加わる捩じりトルクを、操舵トルクとして検出する。

ステアリングシャフトは、ステアリングギアボックスを介して左右の前輪に連結されている。そして、ステアリングギアボックスには、左右の前輪に操舵角を与えるためのモータが組み込まれている。

支援制御の実行中、この装置は、上記のモータを適切に駆動することにより、左右の前輪に所望の操舵角を与える。この際、モータの動作は、ギアボックス及びステアリングシャフトを介してステアリングホイールにも伝達される。このため、支援制御によって操舵角が自律的に変化する際には、ステアリングホイールにも自律的な回転が生ずる。これにより、運転者は、操舵角が自律的に制御されていることを視覚的に認識することができる。

特開２００５−３４３１８４号公報

ところで、支援制御の実行中にステアリングホイールが自律的に回転する際には、回転の反力としてステアリングホイールの慣性トルクがステアリングシャフトに作用する。この際、運転者は何ら操舵トルクを入力していないにも関わらず、操舵トルクセンサには、その慣性トルクに応じた出力が現れる。

このような状況下では、僅かな操舵トルクが慣性トルクに重畳するだけで、操舵トルクセンサの検出値が支援制御の解除閾値を上回る事態が生ずる。そして、この事態が生ずると、上記従来の運転支援装置は支援制御を解除してしまう。このように、上記従来の運転支援装置は、ステアリングホイールの慣性トルクが操舵トルクセンサに作用する状況下では、僅かな操舵トルクが入力されるだけで支援制御を解除してしまう可能性を有するものであった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ステアリングホイールの慣性トルクに影響されることなく、運転者が真に十分な操舵トルクを入力した場合に操舵支援を適切に終了させる操舵支援装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、上記の目的を達成するため、操舵支援装置であって、
車両の運転者が操舵トルクを入力するステアリングホイールと、
前記ステアリングホイールに連結されたステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトの回転を操舵対象車輪の舵角に変換するステアリング機構と、
指令値に応じた舵角が生ずるように前記ステアリング機構を駆動する操舵アクチュエータと、
前記ステアリングシャフトに作用するトルクを検知する操舵トルクセンサと、
車両の進行方向に延びる通過予定エリアの道路情報を提供する情報提供ユニットと、
前記操舵トルクセンサの出力及び前記道路情報に基づいて前記操舵アクチュエータを制御する電子制御ユニットと、を備え、
前記電子制御ユニットは、
前記道路情報に基づいて、前記車両を前記通過予定エリアに沿って走行させるための前記指令値を演算し、当該指令値を前記操舵アクチュエータに提供する操舵支援制御と、
前記操舵トルクセンサの出力が解除条件を成立させる大きさとなった場合に前記操舵支援制御の実行を解除する支援解除処理と、
前記操舵支援制御の下で前記ステアリングホイールが生じさせる慣性トルクが基準値を超えるか否かを、前記道路情報に基づいて予測する慣性予測処理と、
前記慣性トルクが前記基準値を超えないと予測される状況下で、前記解除条件として第１条件を設定する第１条件設定処理と、
前記慣性トルクが前記基準値を超えると予測される場合に、前記第１条件より成立条件の厳しい第２条件を、前記解除条件として設定する第２条件設定処理と、
を実行することを特徴とする。

また、本発明の第２の態様は、上記第１の態様において、
前記支援解除処理は、前記操舵トルクセンサの出力が解除閾値を越える場合に前記解除条件の成立を判定する処理を含み、
前記第１条件設定処理は、前記解除閾値として標準閾値を設定する処理を含み、
前記第２条件設定処理は、前記解除閾値として、前記標準閾値より大きな大閾値を設定する処理を含むことを特徴とする。

また、本発明の第３の態様は、第２の態様において、前記大閾値は、前記標準閾値より一定値だけ大きな値であることを特徴とする。

また、本発明の第４の態様は、第２の態様において、
前記慣性予測処理は、前記道路情報に基づいて前記慣性トルクの大きさを予測する処理を含み、
前記第２条件設定処理は、
前記慣性トルクの大きさに基づいて閾値加算量を演算する処理と、
前記標準閾値に前記閾値加算量を加えて前記大閾値を算出する処理と、を含むことを特徴とする。

また、本発明の第５の態様は、第１乃至第４の態様の何れかにおいて、
前記支援解除処理は、
前記操舵トルクセンサの出力が解除閾値を越えるか否かを判断する処理と、
前記出力が前記解除閾値を越えた状態の成立時間が解除閾時間を超える場合に、前記解除条件の成立を判定する処理と、を含み、
前記第１条件設定処理は、前記解除閾時間として標準閾時間を設定する処理を含み、
前記第２条件設定処理は、前記解除閾時間として、前記標準閾時間より長い長閾時間を設定する処理を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の操舵支援装置。

また、本発明の第６の態様は、第１乃至第５の態様の何れかにおいて、
前記第１条件設定処理は、
前記慣性トルクが前記基準値を超えないと予測される状況下で、前記慣性トルクが前記基準値以下の値を持つ第２基準値以下となる状態の継続時間をカウントする処理と、
前記継続時間が保持時間を超えたか否かを判断する処理と、を含み、
前記解除条件として前記第１条件を設定する処理は、前記継続時間が前記保持時間を越えた時点で実行され、
前記慣性予測処理は、前記道路情報に基づいて前記慣性トルクの大きさを予測する処理を含み、
前記電子制御ユニットは、予測される前記慣性トルクが大きいほど、前記保持時間を長く設定する処理を更に実行することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の操舵支援装置。

また、本発明の第７の態様は、第１乃至第６の態様の何れかにおいて、
前記慣性予測処理は、
前記道路情報に基づいて、車両に要求される舵角加速度を予測する処理と、
前記舵角加速度に基づいて前記慣性トルクの大きさを予測する処理と、を含むことを特徴とする。

また、本発明の第８の態様は、第１乃至第７の態様の何れかにおいて、
前記解除条件は、
前記慣性トルクの方向と同じ向きの操舵トルクに対して用いられる同方向解除条件と、
前記慣性トルクの方向と逆向きの操舵トルクに対して用いられる逆方向解除条件と、を含み、
前記第２条件は、前記同方向解除条件として設定されることを特徴とする。

また、本発明の第９の態様は、第８の態様において、前記電子制御ユニットは、前記慣性トルクが前記基準値を超えると予測される場合に、第１条件より容易に成立する第３条件を、前記逆方向解除条件として設定する第３条件設定処理を更に実行することを特徴とする。

また、本発明の第１０の態様は、第１乃至第９の態様の何れかにおいて、
前記情報提供ユニットは、車線の境界を示す目的物を検出する物体検出センサを含み、
前記道路情報は、当該物体検出センサによる前記目的物の検出結果を含むことを特徴とする。

また、本発明の第１１の態様は、第１乃至第１０の態様の何れかにおいて、
前記情報提供ユニットは、車両の進行方向に延びる領域の地図情報を提供する地図情報提供ユニットを含み、
前記道路情報は、車両が走行すべき道路に関する地図情報を含むことを特徴とする。

本発明の第１の態様によれば、車両の運転者がステアリングホイールを操作すると、その操作に伴う操舵トルクが、ステアリングシャフト及びステアリング機構を介して操舵対象車輪に伝達される。その結果、操舵伝達車輪には、運転者所望の舵角が生ずる。この際、操舵トルクセンサは、運転者が入力した操舵トルクに応じた出力を発する。電子制御ユニットが操舵支援制御を実行する際には、情報提供ユニットが提供する道路情報に基づいて、操舵アクチュエータにより、操舵対象車輪に適切な操舵角が与えられる。また、操舵支援制御の実行中に、操舵トルクセンサの出力が解除条件を満たす大きさとなった場合には、操舵支援制御の実行が解除され、操舵の主権が運転者に戻される。操舵支援制御の下では、舵角が変化する際に、ステアリングホイールの慣性トルクの影響が操舵トルクセンサの出力に現れる。本態様では、その慣性トルクが基準値を超えないと予測される状況下では解除条件として第１条件が用いられる。他方、その慣性トルクが基準値を超えると予測される状況下では解除条件として、第１条件より成立条件が厳しい第２条件が設定される。第２条件が設定される状況下では、操舵トルクセンサの出力が、ステアリングホイールの慣性トルクと運転者による操舵トルクの合成値となる。そのため、その出力は、運転者による操舵トルクより慣性トルクの分だけ大きくなることがある。本態様では、大きな慣性トルクが予測される場合には、成立条件の厳しい第２条件が用いられる。このため、この態様によれば、慣性トルクに影響されることなく、運転者が真に十分な操舵トルクを入力した場合に、適切に操舵支援制御の実行を解除することができる。

本発明の第２の態様によれば、操舵トルクセンサの出力が解除閾値を越えるか否かに応じて解除条件の成否が判定される。そして、第２条件では、標準閾値より大きな大閾値が解除閾値として用いられる。このため、この態様によれば、第２条件を、第１条件より成立条件の厳しい条件とすることができる。

本発明の第３の態様によれば、第２条件では、標準閾値より一定値だけ大きな大閾値が解除閾値とされる。この態様によれば、簡単な処理により、第２条件の成立条件を第１条件の成立条件より厳しくすることができる。

本発明の第４の態様によれば、第２条件で用いられる解除閾値は、予測される慣性トルク分だけ標準閾値より大きな値となる。このような第２条件によれば、慣性トルクの影響を精度良く打ち消して、操舵支援制御の解除に、運転者の意図を正しく反映させることができる。

本発明の第５の態様によれば、操舵トルクセンサの出力が解除閾値を越えている成立時間が解除閾時間を超えるか否かに応じて解除条件の成否が判定される。そして、第２条件では、標準閾時間より長い長閾時間が解除閾時間として用いられる。解除条件は、解除閾時間が長いほど成立し難い。このため、この態様によれば、第２条件を、第１条件より成立条件の厳しい条件とすることができる。

本発明の第６の態様によれば、解除条件を第１条件に設定する処理は、慣性トルクが第２基準値以下となる状態が保持時間を超えた時点で行われる。従って、一旦設定された第２条件は、慣性トルクが基準値を下回る状態となった後も、上記の保持時間が経過するまで維持される。そして、本態様では、予測される慣性トルクが大きいほど保持時間が長く設定される。ステアリングセンサの慣性トルクは、大きな値に到達するほど、基準値以下に収束するのに長い時間を要し易い。本態様によれば、第２条件が第１条件に設定し直される時点を、その収束期間に合わせて変化させることができる。このため、本態様によれば、慣性トルクの影響を適切に排除することができる。

本発明の第７の態様によれば、道路情報から予測される舵角加速度に基づいて慣性トルクの大きさが予測される。ステアリングホイールが生じさせる慣性トルクは、主として舵角加速度により決定される。このため、この態様によれば、慣性トルクの大きさを精度良く予測することができる。

本発明の第８の態様によれば、操舵トルクが慣性トルクと同方向である場合には同方向解除条件が用いられ、両者が逆方向である場合には逆方向解除条件が用いられる。そして、成立条件の厳しい第２条件は同方向解除条件として設定される。操舵トルクが慣性トルクと同方向であれば、操舵トルクセンサには両者の合算値に相当する出力が現れる。この際、本態様では、その合算値が第２条件を満たすか否かに基づいて操舵支援制御の解除が判定される。この判定によれば操舵トルクの影響を排除して、運転者の意図通りに操舵支援制御の実行を解除することができる。

本発明の第９の態様によれば、逆方向解除条件として、成立条件の緩い第３条件が設定される。操舵トルクが慣性トルクと逆方向であれば、操舵トルクセンサの出力は、操舵トルクから慣性トルクを減じた減算値に相当する値となる。この際、本態様では、その減算値が第３条件を満たすか否かに基づいて操舵支援制御の解除が判定される。この判定によれば、操舵トルクの影響を受けることなく、運転者が適度な操舵トルクを入力することで、操舵支援制御の実行を適切に解除することができる。

本発明の第１０の態様において、物体検出センサは、車線の境界を示す目的物の検出結果を、道路情報として電子制御ユニットに提供することができる。車線の境界が時系列で検出できれば、操舵支援制御の指令値、並びにステアリングホイールの慣性トルクを算出することができる。このため、本態様における電子制御ユニットは、操舵支援制御及び支援解除処理の実行に必要な情報を物体検出センサから得ることができる。

本発明の第１１の態様において、地図情報提供ユニットは、車両の進行方向に延びる領域の地図情報を、道路情報として電子制御ユニットに提供することができる。この道路情報には、車両が走行すべき道路に関する地図情報が含まれる。そして、走行すべき道路に関する地図情報が得られれば、操舵支援制御の指令値、並びにステアリングホイールの慣性トルクを算出することができる。このため、本態様における電子制御ユニットは、操舵支援制御及び支援解除処理の実行に必要な情報を地図情報提供ユニットから得ることができる。

本発明の実施の形態１の構成を示す図である。 図１に示す操舵支援装置を搭載した車両の走路の一例を示す。 操舵支援制御の指令値である目標舵角θtと慣性トルクＴ（θｔ’）＋Ｔ（θｔ’’）との関係を説明するためのタイミングチャートである。 操舵支援制御の解除条件を定める解除閾値と解除閾時間を説明するための図である。 本発明の実施の形態１において実行されるメインルーチンのフローチャートである。 図５に示すステップ１０４において実行される処理のフローチャートである。 図５に示すステップ１２６において実行される処理のフローチャートである。 ステアリングホイールの慣性トルクが発生し難い道路形状を説明するための図である。 ステアリングホイールの慣性トルクが発生し易い走行パターンを説明するための図である。

実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１の操舵支援装置の構成を示す図である。図１に示す装置はステアリングホイール１０を備えている。車両の運転者は、ステアリングホイールを用いて車両の舵角を操作することができる。

ステアリングホイール１０には、ステアリングシャフト１２が連結されている。ステアリングシャフト１２には操舵トルクセンサ１４が装着されている。操舵トルクセンサ１４は、ステアリングシャフト１２に生ずる捩れ量に応じた出力を発する。この出力によれば、ステアリングシャフト１２に作用するトルクを検知することができる。

ステアリングシャフト１２は、ステアリング機構１６に連結されている。ステアリング機構１６は、車両の操舵対象車輪１８（ここでは、左右前輪とする）に連結されるロッド部材、並びに、ステアリングシャフト１２の回転運動を、そのロッド部材の直線運動に変換するためのギア機構を備えている。

ステアリング機構１６には操舵アクチュエータ２０が組み付けられている。操舵アクチュエータ２０は電動機を内蔵しており、外部から与えられる指令値に応じてステアリング機構１６を作動させる。操舵アクチュエータ２０によれば、運転者の操作に拠らず操舵対象車輪１８に指令値に応じた舵角を与えることができる。操舵アクチュエータ２０の動作は、操舵対象車輪１８のみならずステアリングホイール１０にも伝達される。このため、操舵アクチュエータ２０が舵角を変化させる際には、その変化に応じた動作がステアリングホイール１０にも現れる。

図１に示す装置は、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）２２を備えている。ＥＣＵ２２には、操舵トルクセンサ１４の出力（以下、「センサトルク」と称す）が与えられている。また、ＥＣＵ２２は、実現するべき舵角に応じた指令値を操舵アクチュエータ２０に提供することができる。

ＥＣＵ２２には更に、ＧＰＳ(Global Positioning System)ユニット２４及び地図情報提供ユニット２６が接続されている。ＥＣＵ２２は、ＧＰＳユニット２４から提供される情報に基づいて、車両の現在位置を知ることができる。地図情報提供ユニット２６は、車両の進行方向に延びる領域の地図情報をＥＣＵ２２に提供する。ＥＣＵ２２は、その地図情報に基づいて、車両の進行方向に延びる道路の特徴、具体的には、道路の曲率、車線の幅員などを検知することができる。

本実施形態の装置は、ＥＣＵ２２には、車両の周囲に存在する様々な物体を検出するための物体検出センサを備えている。具体的には、この装置は、物体検出センサとして、カメラ２８、ＬＩＤＡＲ（Laser Imaging Detection and Ranging）ユニット３０及びミリ波レーダユニット３２を備えている。これらの物体検出センサによれば、路上の白線やガードレールなど、車線の境界を表す物体を検出することができる。ＥＣＵ２２は、それらの検出結果からも、車両の進行方向に延びる道路の曲率及び幅員などを検知することができる。

［図１に示す装置の基本動作］
本実施形態において、車両の運転者は、図示しない入力インターフェースを用いて、ＥＣＵ２２に対して車線維持のための操舵支援制御を要求することができる。操舵支援制御が開始されると、ＥＣＵ２２は、先ず、ＧＰＳユニット２４及び地図情報ユニット２６から提供される情報に基づいて、或いは、カメラ２８等の物体検出センサから提供される情報に基づいて、車両の進行方向に延びる道路の情報を取得する。

次に、ＥＣＵ２２は、取得した道路の情報に基づいて、車両を通過予定エリアの道路に沿って自律的に走行させるための目標舵角を算出する。そして、ＥＣＵ２２は、目標舵角を実現するための指令値を操舵アクチュエータ２０に提供する。その結果、操舵対象車輪１８の舵角が目標舵角に制御され、自律的な車線維持が達成される。

ＥＣＵ２２は、操舵支援制御の実行中に運転者によってステアリングホイールが意図的に操舵された場合には、操舵支援制御を解除するための支援解除処理を実行する。具体的には、ＥＣＵ２２は、操舵支援制御の実行中に、操舵トルクセンサ１４の出力、つまりセンサトルクを監視する。そして、既定の解除条件を満たすセンサトルクが検出された場合には、運転者が意図的に操舵操作を行ったと判断され、操舵支援制御の実行が解除される。これにより、運転者が意図的な操舵操作を行った場合には、操舵の主権を迅速に運転者に戻すことができる。

［ステアリングホイールの慣性トルク］
図２は、本実施形態の操舵支援装置を搭載した車両３４の走行ルートの一例を示す。図２に示す走行ルートによれば、車両３４は、直線路に続いて旋回路に進入する。そして、旋回路を抜けた後、短い直線路を経てＳ字路を走行する。

図３は、車両３４が操舵支援制御の下で図２に示すルートを走行する際の様子を説明するためのタイミングチャートである。具体的には、図３の最上段は操舵支援制御により算出される目標舵角θtの波形を示す。ＥＣＵ２２は、目標舵角θｔに応じた指令値を操舵アクチュエータ２０に提供し、操舵アクチュエータ２０は、その指令値に従って操舵対象車輪１８の舵角を目標舵角θｔに制御する。以下、説明の便宜上、操舵支援制御の実行中は、操舵対象車輪１８の舵角は目標舵角θｔと一致しているものとする。

本実施形態の装置では、目標舵角θｔが変化すると、その変化が操舵対象車輪１８とステアリングホイール１０の双方に反映される。この際、ステアリングシャフト１２には、ステアリングホイール１０の慣性に起因して、次式で示す慣性トルクＴが作用する。
Ｔ＝−ｋ＊θｔ−Ｃ＊（θｔ’）−Ｉ＊（θｔ’’） ・・・（１）

上記（１）式においてＩはステアリングホイール１０の慣性モーメントである。Ｃはステアリングホイール１０の回転に伴う粘性の係数である。ｋはステアリングホイール１０の回転係が示す捩れ方向のばね定数である。θｔ’は、目標舵角θtの時間微分値、つまり目標の舵角速度である。また、θｔ’’は、目標舵角θtの２回時間微分値、つまり目標の舵角加速度である。

上記（１）式のｋは実質的には無視することができる。このため、本実施形態では、慣性トルクを次式で表すこととする。
Ｔ＝−Ｃ＊（θｔ’） −Ｉ＊（θｔ’’）
＝−Ｔ（θｔ’）−Ｔ（θｔ’’） ・・・（２）
以下、Ｔ（θｔ’）「角速度トルク」と称し、Ｔ（θｔ’’）を「角加速度トルク」と称する。

図３の第２段及び第３段は、夫々、舵角速度θｔ’及び舵角加速度θｔ’’の波形を示す。また、第４段及び第５段は、夫々、角速度トルクＴ（θｔ’）及び角加速度トルクＴ（θｔ’’）の波形を示す。そして、図３の最下段は、慣性トルクＴの波形を示す。

図３において、時刻ｔ０〜ｔ１は、走行ルートの始めに現れる直線路に対応する。この間、目標舵角θｔが変化しないことから、慣性トルクＴ＝−Ｔ（θｔ’）−Ｔ（θｔ’’）もゼロに維持される。時刻ｔ１〜ｔ２は、車両３４が旋回路に進入して目標舵角θｔが旋回に必要な角度に立ち上げられる期間に対応する。この間、図３の最下段に示すように、慣性トルクＴには一時的な増減が生ずる。

時刻ｔ２の後、旋回路の走行中は、目標舵角θｔが安定する。従って、この間は慣性トルクがほぼゼロに維持される。時刻ｔ３〜ｔ４は、車両３４が旋回路を脱出するのに伴い、目標舵角θｔがゼロに戻される期間に対応する。この際、ステアリングホイール１０が中立位置に戻されるのに伴って、旋回路進入時とは逆向きに慣性トルクＴが発生する。

同様に、時刻ｔ５〜ｔ６の期間には、Ｓ字路への進入に伴う慣性トルクＴが発生する。また、時刻ｔ７〜ｔ８には、Ｓ字路における切り替えしに伴う慣性トルクＴが発生する。そして、時刻ｔ９〜ｔ１０には、Ｓ字路からの脱出に伴う慣性トルクＴが発生する。

以上説明した通り、車両３４において操舵支援制御が実行される間は、道路の曲率が変化する領域で、ステアリングシャフト１２に慣性トルクＴが作用する。そして、センサトルクには、その慣性トルクＴの影響も反映される。

上述した通り、ＥＣＵ２２は、操舵トルクセンサ１４が解除条件を満たすトルクを検出すると操舵支援制御を解除する。慣性トルクが生じていない期間は、センサトルクが運転者による操舵トルクと一致する。一方、慣性トルクが生ずる期間では、運転者による操舵トルクと慣性トルクの合算値がセンサトルクとなる。このため、双方の期間で同じ解除条件が用いられると、慣性トルクが生ずる期間では、僅かな操舵トルクが入力されただけで解除条件が成立する事態が生じ得る。

他方、本実施形態において、ＥＣＵ２２は、操舵支援制御の過程で車両３４の進行方向に延びる道路の情報を取得し、その情報に基づいて目標舵角θｔを計算することができる。また、目標舵角θｔを時系列で計算すれば、舵角速度θｔ’及び舵角加速度θｔ’’を計算することができる。そして、舵角速度θｔ’及び舵角加速度θｔ’’が判れば、角速度トルクＴ（θｔ’）及び角加速度トルクＴ（θｔ’’） を算出し、慣性トルクＴを予測することができる。

そこで、本実施形態では、操舵支援制御の実行中に、車両３４の進行に伴って発生する慣性トルクＴを事前に予測し、予測した慣性トルクＴに基づいて、操舵支援制御の解除条件を適宜切り替えることとした。具体的には、有意な慣性トルクＴの発生が予測されない期間中（例えば、図３の時刻ｔ０〜ｔ１）は、解除閾値として標準閾値を用いる第２条件を解除条件として設定する。また、基準値を超える大きな慣性トルクＴの発生が予測される期間中（例えば、図３の時刻ｔ１〜ｔ２）は、第１条件より成立条件が厳しい第２条件を解除条件として設定する。

解除条件が、慣性トルクＴに応じて上記のように設定されれば、慣性トルクＴが生ずる期間中に、僅かな操舵トルクに反応して操舵支援制御が解除されてしまうのを避けることができる。以下、図４乃至図７を参照して、解除条件の変更を含めて、操舵支援制御を適切に解除するためにＥＣＵ２２が実行する処理の内容を詳細に説明する。

［実施の形態１の解除条件］
図４は、操舵支援制御の解除条件を定める解除閾値Ｔｈｃと解除閾時間Ｔｃを説明するための図である。図４の縦軸は、センサトルクと比較される解除閾値Ｔｈｃを表している。この縦軸には、第１条件で用いられる標準閾値Ｔｈｃ１と、第２条件で用いられる大閾値Ｔｈｃ２が示されている。図４の横軸は、操舵トルクが解除閾値Ｔｈｃを越える状態の成立時間と比較される解除閾時間Ｔｃを表している。この横軸には、第１条件で用いられる標準閾時間Ｔｃ１と、第２条件で用いられる長閾時間Ｔｃ２が示されている。

解除条件として第１条件が用いられる場合は、下記条件の成否が判断される。
（１）センサトルクが標準閾値Ｔｈｃ１を越えているか。
（２）その出力がＴｈｃ１を超える状態が標準閾時間Ｔｃ１を越えて継続しているか。
両者が成立する場合は、運転者によって有意な操舵トルクが入力されていると判断され、解除条件の成立が認められる。

解除条件として第２条件が用いられる場合は、下記条件の成否が判断される。
（１）センサトルクが大閾値Ｔｈｃ２を越えているか。
（２）その出力がＴｈｃ２を超える状態が長閾時間Ｔｃ２を越えて継続しているか。
両者が成立する場合は、運転者によって有意な操舵トルクが入力されていると判断され、解除条件の成立が認められる。

第２条件では、標準閾値Ｔｈｃ１より大きな大閾値Ｔｈｃ２が用いられる。このため、第２条件の成立には、第１条件の成立に必要なセンサ出力より大きな出力が必要となる。従って、第２条件は、第１条件より成立条件の厳しいものとなる。また、第２条件では、標準閾時間Ｔｃ１より長い長閾時間Ｔｃ２が用いられる。このため、第２条件が成立するためには、第１条件の成立に必要な時間より長い時間に渡ってセンサトルクが大きな値を維持する必要がある。この点においても、第２条件は、第１条件より成立し難い。

有意な慣性トルクが発生する期間において、解除条件として第２条件が用いられれば、僅かな操舵トルクが入力されただけで、センサトルクが解除閾値（大閾値Ｔｈｃ２）を超えてしまうのを避けることができる。また、慣性トルクの影響でセンサトルクが一時的に解除閾値を越えても、操舵トルクが小さなものであれば、その状態が長閾時間Ｔｃ２に渡って継続することはない。このため、第２条件によれば、有意な慣性トルクが生ずる状況下で、慣性トルクの影響により不当に解除条件が成立してしまうのを避けることができる。

他方、第１条件の標準閾値Ｔｈｃ１と標準閾時間Ｔｃ１は、操舵介入を意図した操舵トルクが入力されれば、解除条件が成立するような値に設定されている。このため、基準値を超える慣性トルクが生じない期間に、解除条件として第１条件が設定されれば、運転者の意図通りに操舵支援制御を解除することができる。

［ＥＣＵによる処理］
図５は、上記の機能を実現するためにＥＣＵ２２が実行するメインルーチンのフローチャートである。図５に示すルーチンは、車両の運転者に操舵支援制御の実行が指令された後、所定の周期で切り返し実行される。

図５に示すルーチンが起動されると、操舵支援制御の実行に必要な自動操舵情報が取得される（ステップ１００）。ここでは先ず、地図情報等に基づいて車両３４の進行方向に延びる道路の曲率が取得される。より具体的には、車両３４の所定距離（例えば３０ｍ）前方における道路の曲率が取得される。次いで、その曲率に沿って車両３４を走行させるための目標舵角θｔが算出される。

次に、上記ステップ１００で算出した目標舵角θｔに基づいて、上記（２）式に従って、ステアリングホイール１０の慣性トルクＴが演算される（ステップ１０２）。この処理によれば、車両３４が所定距離（例えば３０ｍ）前方に到達した際に発生する慣性トルクＴを予測することができる。

次に、解除閾値の変更処理が行われる（ステップ１０４）。
図６は、ステップ１０４において実行される処理のフローチャートを示す。ステップ１０４の処理は、図６に示すフローチャートに沿って進められる。

図６に示すフローチャートでは、先ず、上記ステップ１０２で取得した慣性トルクＴの予測値の絶対値が基準値を超えているか否かが判別される（ステップ１１０）。

例えば、車両３４が直線路を走行している場合は、絶対値が基準値を超えるような慣性トルクＴは生じないため、この判別は否定される。この場合、次に、慣性トルクＴの予測値の絶対値が、第２基準値を下回るか否かが判別される（ステップ１１２）。第２基準値は、一旦立ち上がった慣性トルクＴの絶対値が小さな値に低減したか否かを判断するための判定値である。本実施形態では、基準値より小さな第２基準値を設定して慣性トルクＴの絶対値の低減を判断することとしている。しかしながら、第２基準値を設けずに、基準値以下となったら慣性トルクＴの絶対値が小さな値に低減したと判断することとしてもよい。この場合は、本ステップ１１２を省略することができる。

車両３４が直線路を走行しており、慣性トルクＴの絶対値が未だ立ち上がっていない状況下では、当然に本ステップ１０の判断も否定される。この場合、後述する継続時間の計数値がリセットされた後（ステップ１１４）、図６に示す処理が終了される。

車両３４が旋回路又はＳ字路に差し掛かる段階では、慣性トルクＴの予測値の絶対値が基準値を超える値に立ち上がることがある。この場合、ステップ１１０の条件が成立し、解除閾値に大閾値Ｔｈｃ２がセットされる（ステップ１１６）。

車両３４が旋回路又はＳ字路に進入した後は、目標舵角θｔが安定値に近づくに連れ、慣性トルクＴの絶対値も小さな値に減少する。この減少の過程で未だ慣性トルクＴの絶対値が第２基準値を上回っている間は、ステップ１１２の判定が否定される。この場合、ステップ１１４の処理を経て、解除閾値が大閾値Ｔｈｃ２に維持されたまま、図６に示す処理が終了される。

目標舵角θｔがカーブの曲率に合った値に収束し、慣性トルクＴの絶対値が十分に小さな値に減少すると、ステップ１１２において、その絶対値が第２基準値を下回ると判断される。この場合、次に、その状態の継続時間がカウントされる（ステップ１１８）。

次いで、その継続時間が保持時間を上回るか否かが判別される（ステップ１２０）。本ステップで用いる「保持時間」は、一旦立ち上がった慣性トルクＴの絶対値が小さな値に減少した後、操舵支援制御の解除条件として、第２条件を維持しておくべき時間である。目標舵角θｔが大きく変化した後ある程度の期間は、慣性トルクＴに変動が生ずることがある。操舵支援の解除を誤判定しないためには、この期間も、成立条件の厳しい第２条件が解除条件とされていることが望ましい。

本実施形態では、上記ステップ１２０の判別が成立しない場合は、その後速やかに図６に示す処理が終了され、解除条件として第２条件が維持される。そして、継続時間が保持時間を越えると、解除閾値に標準閾値Ｔｈｃ１がセットされ、解除条件が第１条件に戻される（ステップ１２２）。

再び図５を参照して説明を続ける。図５に示すルーチンにおいて、ステップ１０４の処理が終わると、次に、解除閾時間Ｔｃの変更処理が行われる（ステップ１２４）。解除閾時間Ｔｃの変更処理は、解除閾値Ｔｈｃの変更処理、即ち図６に示す処理と同様に行われる。具体的には、慣性トルクＴの予測値の絶対値が基準値を超えると判断されると解除閾時間Ｔｃに長閾時間Ｔｃ２がセットされる（ステップ１１０及び１１６参照）。その後、慣性トルクＴの予測値の絶対値が第２基準値を下回る状態が保持時間を越えて継続すると、解除閾時間Ｔｃが標準閾時間Ｔｃ１に戻される（ステップ１１２〜１２２参照）。

上記の処理が終わると、次に、支援解除判定が実行される（ステップ１２６）。
図７は、ステップ１２６において実行される処理のフローチャートを示す。ステップ１２６の処理は、図７に示すフローチャートに沿って進められる。

図７に示すフローチャートでは、先ず、操舵トルクセンサ１４の出力に相当するセンサトルクの絶対値が、解除閾値Ｔｈｃを越えているか否かが判別される（ステップ１２８）。具体的には、第１条件の下では、センサトルクの絶対値が標準閾値Ｔｈｃ１と比較される。また、第２条件の下では、センサトルクの絶対値が大閾値Ｔｈｃ２と比較される。

センサトルクの絶対値が解除閾値Ｔｈｃを越えていないと判別された場合は、運転者による操舵介入が生じていないと判断することができる。この場合、先ず、後述する成立時間の計数値がリセットされる（ステップ１３０）。次いで、解除フラグがＯＦＦとされる（ステップ１３２）。これらの処理が終わると図７に示す今回の処理が終了される。

上記ステップ１２８で、絶対値が解除閾値Ｔｈｃを越えるセンサトルクの発生が認められた場合は、次に、その状態の成立時間がカウントされる（ステップ１３４）。

次いで、その成立時間が解除閾時間Ｔｃを越えているか否かが判別される（ステップ１３６）。具体的には、第１条件の下では、成立時間が標準閾時間Ｔｃ１と比較される。また、第２条件の下では、成立時間が長閾時間Ｔｃ２と比較される。

その結果、センサトルクの絶対値が解除閾値Ｔｈｃを越える状態の成立時間が解除閾時間Ｔｃを越えていないと判別された場合は、運転者による操舵介入が認識できないと判断される。この場合、ステップ１３２の処理が実行された後、図７に示す処理が終了される。一方、ステップ１３６の判別が肯定される場合は、運転者による操舵介入が生じていると判断できる。この場合、解除フラグがＯＮとされた後、図７に示す処理が終了される。

図５に示すルーチンでは、ステップ１２６の処理に続いて、支援解除条件が成否が判定される（ステップ１２８）。具体的には、操舵支援制御の解除フラグがＯＮであるか否かが判別される。

その結果、解除フラグがＯＮであれば、操舵支援制御の実行が解除される（ステップ１３０）。一方、解除フラグがＯＦＦであれば、操舵支援制御の実行が継続される（ステップ１３２）。
以上説明した通り、本実施形態の装置によれば、無視できない慣性トルクＴの発生が予測される状況下では、そのような慣性トルクＴの発生が予測されない場合に比して、操舵支援制御の解除条件を厳しくすることができる。このため、この装置によれば、ステアリングホイール１０の慣性トルクに影響されることなく、カーブの曲率が変化する状況下でも、運転者の意図通りに操舵支援制御を継続し、又は解除することができる。

［実施の形態１の変形例等］
（変形例１）
ところで、上述した実施の形態１では、慣性トルクＴの絶対値が第２基準値を下回った後、解除条件を第２条件（大閾値Ｔｈｃ２及び長閾時間Ｔｃ２）のまま維持する保持時間を固定値としている（ステップ１２０参照）。一旦立ち上がった慣性トルクＴの絶対値が十分に小さな値に落ち着くまでには、その慣性トルクＴを生み出した操舵角が大きいほど長い時間を要する。このため、解除条件を第２条件に維持する保持時間は、進入予定のカーブの曲率が大きいほど、或いは目標舵角θｔが大きいほど、長い時間に設定することとしてもよい。

（変形例２）
また、上述した実施の形態１では、ステアリングホイール１０の慣性トルクＴを、角速度トルクＴ（θｔ’）と角加速度トルクＴ（θｔ’’）の合算値としているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、角速度トルクＴ（θｔ’）を省略して、角加速度トルクＴ（θｔ’’）のみを基礎として慣性トルクＴを推定することとしてもよい。

（変形例３）
また、上述した実施の形態１では、慣性トルクＴの向きを考慮することなく、左右の操舵トルクに対して同一の解除条件を当て嵌めることとしている。例えば、車両が操舵支援制御によって左方向に向きを変えている場合、ステアリングホイール１０の慣性トルクＴは、右回りのトルクとしてステアリングシャフト１２に作用する。実施の形態１では、この場合に、右方向の操舵トルクに対しても、左方向の操舵トルクに対しても、解除条件として一律に第２条件が設定される。

運転者が右方向に操舵を介入させた場合は、操舵トルクの方向が慣性トルクの方向と同じであるため、操舵トルクセンサ１４の出力は両者の合算値となる。従って、この方向の解除条件としては、成立の厳しい第２条件を設定することが適切である。

一方、右回りの慣性トルクが生じている状況下で運転者が左方向に操舵を介入させた場合は、慣性トルクの分だけ操舵トルクが打ち消され、操舵トルクセンサ１４の出力は、操舵トルクから慣性トルクを減じた値となる。この場合に第２条件が設定されると、解除を成立させるために、大閾値Ｔｈｃ２より更に慣性トルク分だけ大きな操舵トルクが必要となる。この点、実施の形態１の装置は、慣性トルクと逆方向に操舵が介入される際には支援制御が解除され難いという特性を示す。

この特性は、例えば、慣性トルクＴと同方向の操舵に適用する同方向解除条件と、逆方向の操舵に適用する逆方向解除条件を区別して設定することで解消することができる。例えば、基準値を超える慣性トルクＴの発生が予測された場合に、同方向解除条件には成立の厳しい第２条件を設定し、逆方向解除条件は第１条件をそのまま適用することとしてもよい。

更には、逆方向解除条件として、第１条件より更に成立の容易な第３条件を設定してもよい。具体的には、第３条件の解除閾値Ｔｈｃを、標準閾値Ｔｈｃ１より小さな小閾値Ｔｈｃ３としてもよい。また、第３条件の解除閾時間Ｔｃを、標準閾時間Ｔｃ１より短い短閾時間Ｔｃ３としてもよい。

（変形例４）
また、上述した実施の形態１では、操舵支援制御の解除条件として、解除閾値Ｔｈｃと解除閾時間Ｔｃの２つを設定することとしているが、解除閾値Ｔｈｃのみで解除条件を判断してもよい。具体的には、センサトルクの絶対値が解除閾値Ｔｈｃを越えるか否かのみに基づいて解除条件の成否を判断してもよい。

（変形例５）
また、上述した実施の形態１では、基準値を超える慣性トルクＴの有無に応じて、解除閾値Ｔｈｃ及び解除閾時間Ｔｃの双方を変化させることとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、解除閾時間Ｔｃを固定して、解除閾値Ｔｈｃだけを切り替えることとしてもよい。或いは、解除閾値Ｔｈｃを固定して、解除閾時間Ｔｃだけを切り替えることとしてもよい。

（変形例６）
また、上述した実施の形態１では、大閾値Ｔｈｃ２を、標準閾値Ｔｈｃ１より一定値だけ大きな値に設定しているが、大閾値Ｔｈｃ２の設定手法はこれに限定されるものではない。図５に示すステップ１０２では、慣性トルクＴを時々刻々予測することができる。この慣性トルクＴの絶対値の大きさに基づいて閾値加算量を演算し、その閾値加算量を標準閾値Ｔｈｃ１に加えることで大閾値Ｔｈｃ２を算出することとしてもよい。更に、ステップ１０２においては、車両前方のある程度の区間（例えば３０ｍ〜５０ｍ）の全域について慣性トルクＴを予測してもよい。この場合は、予測された慣性トルクＴの絶対値の最大値を閾値加算量として、その区間で用いる大閾値Ｔｈｃ２を算出してもよい。この手法によれば、大閾値Ｔｈｃ２を頻繁に変化させることなく、安定的に解除判定を進めることが可能となる。

（変形例７）
また、上述した実施の形態１では、道路情報を提供する情報提供ユニットとして、ＧＰＳユニット２４及び地図情報ユニット２６の組みに加えて、カメラ２８等の物体検出センサを備えている。しかしながら、これらは常に併用を要するものではない。例えば、情報提供ユニットとしては、ＧＰＳユニット２４と地図情報ユニット２６のみを用いることとしてもよい。或いは、カメラ２８等の物体検出センサのみを情報提供ユニットとして用いることとしてもよい。

（変形例８）
また、上述した実施の形態１では、目標舵角θｔから慣性トルクＴを算出した上で解除条件の切り換えを行っているが、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、ステアリングホイール１０の慣性トルクＴは、目標舵角θｔから算出することなく、道路の曲率や形状から有る程度推測することができる。

図８は、ステアリングホイール１０が慣性トルクＴを発生させ難い道路形状を例示している。図８に示すような単調な直線路３６や旋回路３８，４０では、ステアリングホイール１０の舵角が変化しないため、有意な慣性トルクＴが発生しない。

一方、図９は、ステアリングホイール１０が慣性トルクＴを生じさせ易い車両の走行パターンを例示している。図９中に符号４２で示す領域では、直線路が旋回路に変化している。また、符合４４で示す領域では、旋回路が直線路に変化している。そして、符号４６で示す領域は、Ｓ字路の切り返し部分をあらわしている。これらの領域４２、４４，４６では、ステアリングホイール１０に大きな回転が生ずるため、絶対値の大きな慣性トルクＴが生ずる。そして、Ｓ字路の切り返し部分に相当する領域４６では、他の領域４２、４４に比して更に大きな慣性トルクＴが生ずる。

図８及び図９を参照して例示した通り、操舵支援制御の実行中にステアリングホイール１０が生じさせる慣性トルクＴは、走行ルートの形状から有る程度推測することができる。このため、旋回路の進入領域、旋回路からの脱出領域、Ｓ字路の切り返し領域などの特徴的な形状につき、予め慣性トルクＴを割り振っており、走行ルートの形状から慣性トルクＴを読み出すこととしてもよい。

（用語の対応）
ところで、上述した実施の形態１では、ステップ１０２及びステップ１１０の処理が前記第１の態様における「慣性予測処理」に相当している。また、ステップ１１２〜１２２の処理が前記第１の態様における「第１条件設定処理」に、ステップ１１６の処理が第１の態様における「第２条件設定処理」に、夫々相当している。

１０ ステアリングホイール
１２ ステアリングシャフト
１４ 操舵トルクセンサ
１６ ステアリング機構
１８ 操舵対象車輪
２０ 操舵アクチュエータ
２２ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２４ ＧＰＳユニット
２６ 地図情報ユニット
２８ カメラ
３０ ＬＩＤＡＲユニット
３２ ミリ波レーダユニット

Claims (11)

1. 車両の運転者が操舵トルクを入力するステアリングホイールと、
   前記ステアリングホイールに連結されたステアリングシャフトと、
   前記ステアリングシャフトの回転を操舵対象車輪の舵角に変換するステアリング機構と、
   指令値に応じた舵角が生ずるように前記ステアリング機構を駆動する操舵アクチュエータと、
   前記ステアリングシャフトに作用するトルクを検知する操舵トルクセンサと、
   車両の進行方向に延びる通過予定エリアの道路情報を提供する情報提供ユニットと、
   前記操舵トルクセンサの出力及び前記道路情報に基づいて前記操舵アクチュエータを制御する電子制御ユニットと、を備え、
   前記電子制御ユニットは、
   前記道路情報に基づいて、前記車両を前記通過予定エリアに沿って走行させるための前記指令値を演算し、当該指令値を前記操舵アクチュエータに提供する操舵支援制御と、
   前記操舵トルクセンサの出力が解除条件を成立させる大きさとなった場合に前記操舵支援制御の実行を解除する支援解除処理と、
   前記操舵支援制御の下で前記ステアリングホイールが生じさせる慣性トルクの大きさを前記道路情報に基づく目標舵角から予測し、前記慣性トルクが基準値を超えるか否かを、前記道路情報に基づいて予測する慣性予測処理と、
   前記慣性トルクが前記基準値を超えないと予測される状況下で、前記解除条件として第１条件を設定する第１条件設定処理と、
   前記慣性トルクが前記基準値を超えると予測される場合に、前記第１条件より成立条件の厳しい第２条件を、前記解除条件として設定する第２条件設定処理と、
   を実行することを特徴とする操舵支援装置。
2. 前記支援解除処理は、前記操舵トルクセンサの出力が解除閾値を越える場合に前記解除条件の成立を判定する処理を含み、
   前記第１条件設定処理は、前記解除閾値として標準閾値を設定する処理を含み、
   前記第２条件設定処理は、前記解除閾値として、前記標準閾値より大きな大閾値を設定する処理を含むことを特徴とする請求項１に記載の操舵支援装置。
3. 前記大閾値は、前記標準閾値より一定値だけ大きな値であることを特徴とする請求項２に記載の操舵支援装置。
4. 前記慣性予測処理は、前記道路情報に基づいて前記慣性トルクの大きさを予測する処理を含み、
   前記第２条件設定処理は、
   前記慣性トルクの大きさに基づいて閾値加算量を演算する処理と、
   前記標準閾値に前記閾値加算量を加えて前記大閾値を算出する処理と、を含むことを特徴とする請求項２に記載の操舵支援装置。
5. 前記支援解除処理は、
   前記操舵トルクセンサの出力が解除閾値を越えるか否かを判断する処理と、
   前記出力が前記解除閾値を越えた状態の成立時間が解除閾時間を超える場合に、前記解除条件の成立を判定する処理と、を含み、
   前記第１条件設定処理は、前記解除閾時間として標準閾時間を設定する処理を含み、
   前記第２条件設定処理は、前記解除閾時間として、前記標準閾時間より長い長閾時間を設定する処理を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の操舵支援装置。
6. 前記第１条件設定処理は、
   前記慣性トルクが前記基準値を超えないと予測される状況下で、前記慣性トルクが前記基準値以下の値を持つ第２基準値以下となる状態の継続時間をカウントする処理と、
   前記継続時間が保持時間を超えたか否かを判断する処理と、を含み、
   前記解除条件として前記第１条件を設定する処理は、前記継続時間が前記保持時間を越えた時点で実行され、
   前記慣性予測処理は、前記道路情報に基づいて前記慣性トルクの大きさを予測する処理を含み、
   前記電子制御ユニットは、予測される前記慣性トルクが大きいほど、前記保持時間を長く設定する処理を更に実行することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の操舵支援装置。
7. 前記慣性予測処理は、
   前記道路情報に基づいて、車両に要求される舵角加速度を予測する処理と、
   前記舵角加速度に基づいて前記慣性トルクの大きさを予測する処理と、を含むことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の操舵支援装置。
8. 前記解除条件は、
   前記慣性トルクの方向と同じ向きの操舵トルクに対して用いられる同方向解除条件と、
   前記慣性トルクの方向と逆向きの操舵トルクに対して用いられる逆方向解除条件と、を含み、
   前記第２条件は、前記同方向解除条件として設定されることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の操舵支援装置。
9. 前記電子制御ユニットは、前記慣性トルクが前記基準値を超えると予測される場合に、第１条件より容易に成立する第３条件を、前記逆方向解除条件として設定する第３条件設定処理を更に実行することを特徴とする請求項８に記載の操舵支援装置。
10. 前記情報提供ユニットは、車線の境界を示す目的物を検出する物体検出センサを含み、
    前記道路情報は、当該物体検出センサによる前記目的物の検出結果を含むことを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の操舵支援装置。
11. 前記情報提供ユニットは、車両の進行方向に延びる領域の地図情報を提供する地図情報提供ユニットを含み、
    前記道路情報は、車両が走行すべき道路に関する地図情報を含むことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の操舵支援装置。

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