JP7200210B2

JP7200210B2 - 移動体

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Publication number: JP7200210B2
Application number: JP2020217649A
Authority: JP
Inventors: 英紀今福; 佳範泉; 亮太茂瀬
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2020-12-25
Filing date: 2020-12-25
Publication date: 2023-01-06
Anticipated expiration: 2040-12-25
Also published as: US12179852B2; US20220204071A1; JP2022102741A; CN114684259B; CN114684259A

Description

本発明は、移動体に関する。

特許文献１には、ステアリングホイールの操舵角に応じた操舵力伝達機構の作動で前輪を転舵する手動操舵機構と、該手動操舵機構による操舵を検出する手動検出手段と、前記操舵力伝達機構に抵抗力を付与する断続可能な抵抗力付与手段と、前記操舵力伝達機構をアクチュエータにより駆動して前輪を操舵する自動操舵機構と、自動操舵機構の異常を検出する異常検出手段と、自動操舵を要求する情報入力により走行環境情報に基づき前記アクチュエータを駆動する制御手段とを備え、該制御手段は、前記異常検出手段の異常検出により前記アクチュエータの駆動を遮断すると共に、前記抵抗力付与手段を作用させ、該作用させた抵抗力付与手段を前記手動検出手段による操舵検出により遮断する操舵制御装置が記載されている。

特開平１０－１６７１０１号公報

特許文献１に記載の装置では、自動操舵機構の異常時に、アクチュエータの駆動が停止され、操舵力伝達機構に抵抗力が付与される。しかし、操舵力伝達機構に既定の抵抗力が付与されるだけでは、例えば、移動体が弧状の進路を進行中に、自動操舵機構の異常が発生したときに、移動体を進路に沿って進めることができない。

本発明の目的は、移動体の操向制御の実行に関連する障害が発生した場合でも移動体の進行方向を維持することにある。

本発明の一態様の移動体は、操向装置と、前記操向装置を制御して移動体の操向を制御する操向制御装置と、を有する移動体であって、前記操向制御装置は、前記移動体の移動状況に基づいて前記移動体の操向を制御する第一操向制御と、前記移動体の操向を制限する第二操向制御と、を選択的に行い、前記第一操向制御を行っている状態にて、前記第一操向制御の実行に関する障害が発生した場合には、前記障害の発生前の前記第一操向制御による前記移動体の操向状態に基づいて、前記第二操向制御を行い、前記操向制御装置は、前記第二操向制御を開始してから所定時間経過後に、前記第二操向制御を終了するものである。
また、本発明の一態様の移動体は、操向装置と、前記操向装置を制御して移動体の操向を制御する操向制御装置と、を有する移動体であって、前記操向制御装置は、前記移動体の移動状況に基づいて前記移動体の操向を制御する第一操向制御と、前記移動体の操向を制限する第二操向制御と、を選択的に行い、前記第一操向制御を行っている状態にて、前記第一操向制御の実行に関する障害が発生した場合には、前記障害の発生前の前記第一操向制御による前記移動体の操向状態に基づいて、前記第二操向制御を行い、前記操向装置は、手動操作に応じて前記移動体の操向を変更可能であり、前記第二操向制御は、前記移動体の車輪の操向角を前記第一操向制御による前記移動体の操向状態に基づく値に維持する操向角維持制御と、前記操向装置に含まれるアクチュエータのトルクを前記第一操向制御による前記移動体の操向状態に基づく値に維持するトルク維持制御と、を含み、前記操向制御装置は、前記障害が発生し且つ前記操向角維持制御が不可の場合には、前記トルク維持制御を行うものである。

本発明によれば、移動体の操向制御の実行に関連する障害が発生した場合でも移動体の進行方向を維持することができる。

本発明の一実施形態である自動車１０の概略構成を示す模式図である。走行支援ＥＣＵ１２８、ＥＰＳ－ＥＣＵ３６、及び操向装置１００の接続関係を示す模式図である。走行支援システム１４の作動時におけるＥＰＳ－ＥＣＵ３６の動作を説明するためのフローとチャートである。舵角維持制御が行われる場合の舵角の変化を示す模式図である。舵角維持制御が行われる場合の舵角の変化を示す模式図である。トルク維持制御が行われる場合のモータ２８のトルクの変化を示す模式図である。走行支援ＥＣＵ１２８による時間Ｔの導出処理の一例を説明するためのフローチャートである。舵角制御が行われているときの走行支援ＥＣＵ１２８の動作の変形例を説明するためのフローチャートである。走行支援システム１４の作動時のＥＰＳ－ＥＣＵ３６の動作の変形例を説明するためのフローチャートである。

図１は、本発明の一実施形態である自動車１０の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、自動車１０は、走行支援システム１４と、前輪８６に接続された電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置１２と、を備える。自動車１０は、走行支援システム１４の作動時には、乗員がステアリングホイール２０に手を触れずとも、自動で自動車１０の操向を制御して、自動車１０をレーンに沿って移動させることができるようになっている。

ＥＰＳ装置１２は、ステアリングホイール２０と、ステアリングコラム２２と、中間ジョイント２４と、ステアリングギアボックス２６と、モータ２８と、インバータ３０と、車速センサ３２と、電動パワーステアリング電子制御装置３６（以下「ＥＰＳ－ＥＣＵ３６」と記載）と、低電圧バッテリ３８と、を備える。ステアリングホイール２０、ステアリングコラム２２、中間ジョイント２４、ステアリングギアボックス２６、インバータ３０、及びモータ２８は、自動車１０の操向を制御するための操向装置（後述の図２に示す操向装置１００）を構成する。ＥＰＳ－ＥＣＵ３６は、操向装置１００を制御する操向制御装置を構成する。

ステアリングコラム２２は、筐体４０と、筐体４０内部において軸受４４、４６、４８に支持されたステアリング軸４２と、トルクセンサ５０と、舵角センサ５２とを有する。本明細書における“舵角”は、ステアリングホイール２０の操舵量（いわゆるハンドルの切れ角、操舵角）を示す。この舵角と、前輪８６の切れ角である操向角とは、厳密には一致しないものの、高い相関を持つ。したがって、“舵角”を任意の値に維持するということは、“操向角”をその任意の値に応じた値に維持することと同義である。

中間ジョイント２４は、２つのユニバーサルジョイント６０ａ、６０ｂと、その間に配置された軸部６２と、を有する。

ステアリングギアボックス２６は、筐体７０と、ラック＆ピニオン機構のピニオン７４が設けられ軸受７６、７８により支持されたピニオン軸７２と、ラック＆ピニオン機構のラック歯８２が設けられたラック軸８０と、タイロッド８４とを有する。

ステアリング軸４２は、その一端がステアリングホイール２０に固定され、他端がユニバーサルジョイント６０ａに連結されている。ユニバーサルジョイント６０ａは、ステアリング軸４２の一端と軸部６２の一端とを連結する。ユニバーサルジョイント６０ｂは、軸部６２の他端とピニオン軸７２の一端とを連結する。ピニオン軸７２のピニオン７４と、車幅方向に往復動可能なラック軸８０のラック歯８２とが噛合する。ラック軸８０の両端はそれぞれタイロッド８４を介して左右の前輪８６（操舵輪）に連結されている。

運転者がステアリングホイール２０を操作することによって生じた操舵トルクＴｓｔｒ（回転力）は、ステアリング軸４２及び中間ジョイント２４を介してピニオン軸７２に伝達される。そして、ピニオン軸７２のピニオン７４及びラック軸８０のラック歯８２により操舵トルクＴｓｔｒが推力に変換され、ラック軸８０が車幅方向に変位する。ラック軸８０の変位に伴ってタイロッド８４が前輪８６を転舵させることで、前輪８６の操向角を変えることができる。このように、自動車１０の操向装置１００は、乗員の手動操作に応じて、自動車１０の操向を変更可能に構成されている。

ステアリング軸４２、中間ジョイント２４、ピニオン軸７２、ラック軸８０及びタイロッド８４は、ステアリングホイール２０に対する運転者の操舵動作（手動操作）を前輪８６に直接伝えるマニュアル操舵系を構成する。

モータ２８は、ウォームギア９０及びウォームホイールギア９２を介してステアリング軸４２に連結されている。モータ２８の出力軸は、ウォームギア９０に連結されている。ウォームギア９０と噛合するウォームホイールギア９２は、ステアリング軸４２自体に一体的に又は弾性的に形成されている。

モータ２８は、例えば、３相交流ブラシレス式であるが、３相交流ブラシ式、単相交流式、直流式等のその他のモータであってもよい。モータ２８は、ＥＰＳ－ＥＣＵ３６により制御されるインバータ３０を介して、低電圧バッテリ３８から電力が供給される。そして、当該電力に応じたモータ駆動力Ｆｍを生成する。モータ駆動力Ｆｍは、モータ２８の出力軸、ウォームギア９０、ステアリング軸４２（ウォームホイールギア９２）、中間ジョイント２４及びピニオン軸７２を介してラック軸８０に伝達される。

トルクセンサ５０は、ステアリング軸４２にかかるトルクＴｓｔｒを検出してＥＰＳ－ＥＣＵ３６に出力する。車速センサ３２は、自動車１０の車速Ｖ［ｋｍ／ｈ］を検出し、ＥＰＳ－ＥＣＵ３６に出力する。舵角センサ５２は、ステアリングホイール２０の操舵量を示す舵角θｓｔｒ［度］を検出し、ＥＰＳ－ＥＣＵ３６に出力する。トルクＴｓｔｒ、車速Ｖ、及び舵角θｓｔｒは、ＥＰＳ－ＥＣＵ３６においてフィードフォワード制御等に用いられる。

インバータ３０は、例えば３相ブリッジ型の構成とされて、直流／交流変換を行い、低電圧バッテリ３８からの直流を３相の交流に変換してモータ２８に供給する。

ＥＰＳ－ＥＣＵ３６は、走行支援システム１４の非作動時には、運転者の操舵をアシストするために、操向装置１００のインバータ３０及びモータ２８を制御する。ＥＰＳ－ＥＣＵ３６は、走行支援システム１４の作動時には、自動車１０の走行状況に基づいて操向装置１００のインバータ３０及びモータ２８を制御することで、運転者の操舵を受けることなく、自動車１０の操向制御を行う。

ＥＰＳ－ＥＣＵ３６は、メインＥＣＵ３６ｍと、サブＥＣＵ３６ｓとの２つのＥＣＵを備える。メインＥＣＵ３６ｍとサブＥＣＵ３６ｓは、それぞれ、プロセッサと、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）及びＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）等の記憶装置と、を少なくとも備える。プロセッサとしては、プログラムを実行して各種処理を行う汎用的なプロセッサであるＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、ＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）等の製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＤｅｖｉｃｅ：ＰＬＤ）、又はＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が含まれる。これら各種のプロセッサの構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。メインＥＣＵ３６ｍとサブＥＣＵ３６ｓのそれぞれの機能については後述する。

走行支援システム１４は、カメラ１２０と、アンテナ１２２と、地図情報提供装置１２４と、走行支援スイッチ１２６と、走行支援電子制御装置１２８（以下「走行支援ＥＣＵ１２８」と記載）と、を備える。

カメラ１２０は、自動車１０のバックミラーの前のフロントウィンドシールドの内側に取り付けられている。カメラ１２０は、走行支援スイッチ１２６がオン状態とされているとき、自動車１０の前方の道路にあるレーンを画像として捉える。カメラ１２０は、この画像に関する画像情報を走行支援ＥＣＵ１２８に出力する。

アンテナ１２２は、ＧＮＳＳ（ＧｌｏｂａｌＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳａｔｅｌｌｉｔｅＳｙｓｔｅｍ）を構成する複数の衛星からの信号（ＧＮＳＳ信号）を受信し、地図情報提供装置１２４に出力する。

地図情報提供装置１２４は、アンテナ１２２からの出力に基づき自動車１０の現在位置を特定すると共に、現在位置及びその周辺に関する地図情報（以下「地図情報Ｉｍａｐ」と記載）を走行支援ＥＣＵ１２８に提供する。地図情報Ｉｍａｐは、自動車１０の現在位置に加え、自動車１０が走行中の道路の曲率情報を含む。曲率情報は、例えば道路の曲率又は曲率半径である。曲率情報を含む地図情報は、地図情報データベース１３０に予め記憶される。

走行支援ＥＣＵ１２８は、プロセッサと、ＲＡＭ及びＲＯＭ等の記憶装置と、を少なくとも備える。走行支援ＥＣＵ１２８のプロセッサは、カメラ１２０が取得した画像から、自動車１０の両側の車線を検出する。走行支援ＥＣＵ１２８のプロセッサは、検出した両側の車線で挟まれる走行経路の例えば中央を自動車１０が移動するように、ステアリングホイール２０の目標舵角を導出する。走行支援ＥＣＵ１２８のプロセッサは、ステアリングホイール２０の舵角がこの目標舵角となるように、ＥＰＳ－ＥＣＵ３６に対し目標舵角を指示する。走行支援ＥＣＵ１２８は、操向制御装置としてのＥＰＳ－ＥＣＵ３６を制御する制御装置を構成する。

図２は、走行支援ＥＣＵ１２８、ＥＰＳ－ＥＣＵ３６、及び操向装置１００の接続関係を示す模式図である。走行支援ＥＣＵ１２８とメインＥＣＵ３６ｍは図示省略の通信ドライバによって通信可能に構成されている。メインＥＣＵ３６ｍとサブＥＣＵ２６ｓは図示省略の通信ドライバによって通信可能に構成されている。メインＥＣＵ３６ｍとサブＥＣＵ３６ｓは、それぞれ、制御ラインによってインバータ３０と接続されている。

メインＥＣＵ３６ｍは、走行支援システム１４の作動時には、走行支援ＥＣＵ１２８から指示された目標舵角と、舵角センサ５２の検出値（舵角θｓｔｒ）と、車速センサ３２の検出値（車速Ｖ）とに基づいて、舵角が目標舵角となるように、モータ２８のトルクを制御する。このように、自動車１０の走行状況（現在位置、走行中の道路の情報、走行速度等）に応じて走行支援ＥＣＵ１２８にて決められる目標舵角に舵角を収束させるためのモータ２８の制御のことを、以下では“舵角制御”と記載する。舵角制御は第一操向制御を構成する。

舵角制御が行われている状態にて、舵角制御の実行に関する障害が発生した場合には、メインＥＣＵ３６ｍとサブＥＣＵ３６ｓのいずれかが、その障害の発生前の舵角制御による自動車１０の操向状態に基づいて自動車１０の操向を制限する操向制限制御を行う。操向制限制御は第二操向制御を構成する。

メインＥＣＵ３６ｍが行う操向制限制御は、舵角を障害発生直前の値に維持する制御である。具体的には、メインＥＣＵ３６ｍは、障害発生直前の舵角センサ５２の検出値（舵角θｓｔｒ）を目標値に設定し、舵角がこの目標値に収束するよう、モータ２８のトルクを制御する。メインＥＣＵ３６ｍは、障害発生直前に走行支援ＥＣＵ１２８から指示されていた目標舵角を目標値に設定し、舵角がこの目標値に収束するよう、モータ２８のトルクを制御することで操向制限制御を行ってもよい。メインＥＣＵ３６ｍが行う操向制限制御のことを、以下では舵角維持制御と記載する。舵角維持制御が行われている間は、障害発生直前に指示されていた目標舵角に近い舵角が維持されることとなる。

サブＥＣＵ３６ｓが行う操向制限制御は、モータ２８のトルクを、障害発生直前のトルク（モータ２８に入力されている駆動電流値）に維持する制御である。サブＥＣＵ３６ｓは、モータ２８のトルクが、障害発生直前に走行支援ＥＣＵ１２８から指示されていた目標舵角と車速Ｖに基づいて決まる値となるよう、モータ２８の制御を行ってもよい。外乱の影響を考慮しない場合、目標舵角と車速が決まれば、その目標舵角を実現するために必要なモータ２８のトルクも決まる。したがって、障害発生直前に指示されていた目標舵角に応じたトルクを維持すれば、この操向制限制御が行われている間は、目標舵角に近い舵角が維持されることとなる。サブＥＣＵ３６ｓが行う操向制限制御のことを、以下ではトルク維持制御と記載する。

舵角維持制御は、舵角が一定となるようにモータ２８のトルクを可変制御するものである。このため、トルク維持制御のようにモータ２８のトルクを一定にする制御に比べると、より複雑な処理が必要になる。したがって、メインＥＣＵ３６ｍは、サブＥＣＵ３６ｓよりも演算処理能力の高い構成としておくことが好ましい。

上述した“舵角制御の実行に関する障害”とは、舵角制御の実行が不可となる障害であり、例えば、走行支援ＥＣＵ１２８自体の障害、又は、走行支援ＥＣＵ１２８とメインＥＣＵ３６ｍ間の通信に関する障害等が該当する。これらの例の障害が発生していると、メインＥＣＵ３６ｍが目標舵角の情報を取得できなくなる。このため、舵角制御の実行が不可となる。また、メインＥＣＵ３６ｍとインバータ３０の間の制御ラインの障害も“舵角制御の実行に関する障害”に該当する。

図３は、走行支援システム１４の作動時におけるＥＰＳ－ＥＣＵ３６の動作を説明するためのフローとチャートである。以下では、メインＥＣＵ３６ｍとサブＥＣＵ３６ｓの少なくとも一方が行う動作については、その主語をＥＰＳ－ＥＣＵ３６として記載する。

走行支援システム１４が作動すると、メインＥＣＵ３６ｍは、走行支援ＥＣＵ１２８から目標舵角を取得し（ステップＳ１）、舵角がこの目標舵角となるようにモータ２８を制御する（ステップＳ２）。

ＥＰＳ－ＥＣＵ３６は、走行支援システム１４の作動時には、走行支援システム１４及びＥＰＳ装置１２に関連する障害（ただし、インバータ３０及びモータ２８の障害は除く）が発生しているか否かを逐次モニタする。走行支援システム１４及びＥＰＳ装置１２に関連する障害が発生していないと判定された場合（ステップＳ３：ＮＯ）には、ステップＳ１及びステップＳ２の処理が繰り返される。ＥＰＳ－ＥＣＵ３６は、ステップＳ３において、走行支援システム１４及びＥＰＳ装置１２に関連する障害が発生していると判定した場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）には、発生中の障害が舵角制御の実行に関する障害であるか否かを判定する（ステップＳ４）。

発生中の障害が舵角制御の実行に関する障害ではない、換言すると、発生中の障害が舵角制御を継続できる障害であると判定された場合（ステップＳ４：ＮＯ）には、ステップＳ１に処理が戻り、舵角制御が継続される。舵角制御を継続できる障害とは、例えば、トルクセンサ５０の障害、サブＥＣＵ３６ｓの障害、メインＥＣＵ３６ｍとサブＥＣＵ３６ｓ間の通信の障害、及びサブＥＣＵ３６ｓとインバータ３０間の制御ラインの障害等である。

ＥＰＳ－ＥＣＵ３６は、舵角制御の実行に関する障害（舵角制御を継続できない障害）が発生していると判定した場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）には、発生中の障害が舵角維持制御を実行できる障害であるか否かを判定する（ステップＳ５）。舵角制御を継続できず且つ舵角維持制御を実行できる障害とは、例えば、走行支援ＥＣＵ１２８の障害、走行支援ＥＣＵ１２８とメインＥＣＵ３６ｍ間の通信の障害、サブＥＣＵ３６ｓの障害、メインＥＣＵ３６ｍとサブＥＣＵ３６ｓ間の通信の障害、及びサブＥＣＵ３６ｓとインバータ３０間の制御ラインの障害等である。

発生中の障害が舵角維持制御を実行できる障害であると判定された場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）には、メインＥＣＵ３６ｍにより舵角維持制御が行われる（ステップＳ６）。

図４は、舵角維持制御が行われる場合の舵角の変化を示す模式図である。図４に示す時刻ｔ１にて、舵角制御を実行できず且つ舵角維持制御を実行できる障害が発生すると、舵角維持制御が開始されて、時刻ｔ１の直前の時点での舵角θ１が維持される。メインＥＣＵ３６ｍは、ステップＳ６にて舵角維持制御を行う場合には、この舵角維持制御を継続する時間を、図４に示す時間Ｔとする。この時間Ｔは、例えば、運転者が舵角維持制御の開始を認知してからステアリングホイール２０の操作を開始するまでに要すると想定される時間に基づいて設定された既定値である。なお、図５に示すように、メインＥＣＵ３６ｍは、舵角維持制御を開始してから時間Ｔが経過する前であっても、ステアリングホイール２０の手動操作を検知した場合には、その手動操作を契機として舵角維持制御を終了する。図５の例では、メインＥＣＵ３６ｍは、時刻ｔ１ａにて手動操作を検知すると、舵角維持制御を終了させる。つまり、時間Ｔは舵角維持制御を最大限継続させる時間である。メインＥＣＵ３６ｍは、舵角維持制御を終了させるタイミング（図４の例では時刻ｔ２、図５の例では時刻ｔ１ａ）になると、舵角が漸減して０になるように、モータ２８のトルクを漸減させる。図４の例では、時刻ｔ２から少し経過した時刻ｔ３において、モータ２８のトルクと舵角は０となる。

ＥＰＳ－ＥＣＵ３６は、発生中の障害が舵角維持制御を実行できる障害ではないと判定した場合（ステップＳ５：ＮＯ）には、発生中の障害がトルク維持制御を実行できる障害であるか否かを判定する（ステップＳ７）。舵角制御を継続できず且つ舵角維持制御を実行できず且つトルク維持制御を実行できる障害とは、例えば、メインＥＣＵ３６ｍの障害、及び、メインＥＣＵ３６ｍとインバータ３０間の制御ラインの障害等である。

発生中の障害がトルク維持制御を実行できる障害であると判定された場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）には、サブＥＣＵ３６ｓによりトルク維持制御が行われる（ステップＳ８）。

図６は、トルク維持制御が行われる場合のモータ２８のトルクの変化を示す模式図である。図６に示す時刻ｔ１にて、舵角制御及び舵角維持制御を実行できず且つトルク維持制御を実行できる障害が発生すると、トルク維持制御が開始されて、時刻ｔ１の直前の時点でのモータ２８のトルクＴｓｔｒ１が維持される。サブＥＣＵ３６ｓは、ステップＳ８にてトルク維持制御を行う場合には、このトルク維持制御を最大限継続する時間を前述した時間Ｔとする。舵角維持制御のときと同様に、サブＥＣＵ３６ｓは、トルク維持制御を開始してから時間Ｔが経過する前であっても、ステアリングホイール２０の手動操作を検知した場合には、その手動操作を契機としてトルク維持制御を終了する。サブＥＣＵ３６ｓは、トルク維持制御を終了させるタイミング（図６の例では時刻ｔ２）になると、モータ２８のトルクを漸減させてゼロにする。図６の例では、時刻ｔ２から少し経過した時刻ｔ３において、モータ２８のトルクはゼロとなる。

ＥＰＳ－ＥＣＵ３６は、発生中の障害がトルク維持制御を実行できない障害と判定した場合（ステップＳ７：ＮＯ、例えばメインＥＣＵ３６ｍのみ正常に作動している状態）には、走行支援システム１４の作動を終了させ、自動車１０の統括制御部に対し自動車１０の制動を行うよう指示する（ステップＳ９）。これにより、自動車１０は安全に停止される。

（実施形態の効果）
以上のように、自動車１０によれば、舵角制御を行っている状態にて、舵角制御の実行に関する障害が発生した場合には、その障害の発生前の操向状態（舵角又はモータ２８のトルク）に基づいて舵角維持制御又はトルク維持制御が行われる。例えば、舵角制御によって自動車１０が弧状の道路（いわゆるカーブ）を走行しているときに障害が発生した場合には、舵角維持制御又はトルク維持制御が行われることで、ステアリングホイール２０を操作しなくとも、上記の時間Ｔの間は、自動車１０がそのカーブに沿って移動できるようになる。したがって、運転者がステアリングホイール２０の手動操作を開始するまでの間、自動車１０を安全に移動させることができる。

また、自動車１０によれば、舵角維持制御又はトルク維持制御が開始されてから時間Ｔが経過すると、操向装置による自動車１０の操向の制限（舵角の維持又はモータ２８のトルクの維持）が行われない状態となる。これにより、運転者の手動操作によって自動車１０の操向操作が可能となる。したがって、障害が発生した場合でも、運転者の意思によって自動車１０を安全に進行させることが可能となる。また、時間Ｔの経過前であっても、運転者がステアリングホイール２０の操作を行うことで、舵角維持制御又はトルク維持制御は終了される。このため、すぐに運転者が操舵を行う場合でも、その操舵を反映して自動車１０の操向を制御でき、運転者の意思に応じた自動車１０の運転を実現できる。

（舵角維持制御又はトルク維持制御の変形例）
メインＥＣＵ３６ｍは、障害発生直前の舵角を舵角維持制御時に用いる目標舵角とする代わりに、障害の発生したタイミングから所定期間の間における舵角センサ５２により検出された舵角の代表値を、舵角維持制御時に用いる目標舵角としてもよい。所定期間の舵角の代表値とは、例えば、この所定期間に検出された全ての舵角の平均値、又は、この所定期間に検出された全ての舵角の中央値等である。

サブＥＣＵ３６ｓは、障害発生直前のモータ２８のトルクを維持する代わりに、障害の発生したタイミングから所定期間の間におけるモータ２８のトルクの代表値を、トルク維持制御時に用いるトルクとしてもよい。所定期間のトルクの代表値とは、例えば、この所定期間における全てのトルクの平均値、又は、この所定期間における全てのトルクの中央値等である。

このように、障害発生後に維持する舵角又はトルクを、障害発生直前の所定期間における舵角の代表値又はトルクの代表値とすることで、障害発生直前に舵角の瞬間的な変動があった場合でも、その変動の影響を排除することができる。これにより、障害発生の前後で、舵角又はトルクが大きく変化するのを高い確度で防ぐことができ、自動車１０を道路に沿って安全に移動させることができる。

（自動車の第一変形例）
上記実施形態では、舵角維持制御又はトルク維持制御を最大限継続させる時間Ｔを固定の値として説明した。しかし、この時間Ｔは、自動車１０の移動状況に応じて決められる可変値としてもよい。具体的には、走行支援ＥＣＵ１２８が、自動車１０の位置と、自動車１０の車速Ｖと、自動車１０が走行中の道路の道路情報（曲率情報）と、カメラ１２０の撮像画像から求まる走行中の道路の曲率情報と、に基づいて時間Ｔを導出し、導出した時間ＴをＥＰＳ－ＥＣＵ３６に送信する処理、を逐次実行する構成としてもよい。なお、曲率情報については、地図情報に含まれるものと、カメラ１２０の撮像画像から求まるものとのいずれかのみを、時間Ｔの導出に使用する構成としてもよい。

図７は、走行支援ＥＣＵ１２８による時間Ｔの導出処理の一例を説明するためのフローチャートである。図７に示す処理は、図３のステップＳ１及びステップＳ２が行われている間（つまり舵角制御が行われている期間）、繰り返し実行される。また、図７に示す処理は、走行支援スイッチ１２６がオン状態であり、舵角制御、舵角維持制御、及びトルク維持制御のいずれかが行われ得る状態にて、繰り返し実行される。換言すると、舵角制御、舵角維持制御、及びトルク維持制御以外によって自動車１０の操向が制御されている状態（具体的には、ステアリングホイール２０の手動操作によって自動車１０の操向が制御される状態）では、図７に示す処理は実行されない。

まず、走行支援ＥＣＵ１２８は、地図情報提供装置１２３から取得した地図情報Ｉｍａｐと、カメラ１２０の撮像画像とに基づいて、自動車１０の現在の走行位置における道路の曲率半径Ｒ（ｔ０）を取得する（ステップＳ１１）。

次に、走行支援ＥＣＵ１２８は、車速センサ３２等から取得した自動車１０の車速Ｖと、地図情報提供装置１２３から取得した地図情報Ｉｍａｐ及びカメラ１２０の撮像画像とに基づいて、現時点からｔ秒後（ｔは、例えば時間Ｔの設定可能な最大値と同じ値）の自動車の走行位置における道路の曲率半径Ｒ（ｔ）を取得する（ステップＳ１２）。

次に、走行支援ＥＣＵ１２８は、自動車１０が走行している道路の曲率半径の変化率を算出する（ステップＳ１３）。この変化率は、例えば、曲率半径Ｒ（ｔ）を曲率半径Ｒ（ｔ０）で除算することで求められる。自動車１０がカーブを走行している場合、ｔ秒後の走行位置がカーブの入り口付近であれば、上記の変化率は小さな値となり、ｔ秒後の走行位置がカーブの出口付近であれば、上記の変化率は大きな値となる。また、自動車１０が直線状の道路（直線路）を走行している場合には、上記の変化率は１に近い値となる。

次に、走行支援ＥＣＵ１２８は、算出した変化率に基づいて時間Ｔを導出する（ステップＳ１４）。走行支援ＥＣＵ１２８のＲＯＭには、曲率半径の変化率と時間Ｔとを対応付けたデータテーブルが予め記憶されている。走行支援ＥＣＵ１２８は、このデータテーブルから、算出した変化率に対応する時間Ｔを読み出して取得する。

このデータテーブルは、例えば、変化率が第一閾値（例えば１０）以上のときに時間Ｔが最小（例えば１秒）となり、変化率が第一閾値よりも小さい第二閾値（例えば１）以下のときに時間Ｔが最大（例えば２秒）となり、変化率が第二閾値より大きく第一閾値未満のときには、変化率が大きいほど、時間Ｔが小さい値となるようなテーブルである。つまり、自動車１０の走行位置がカーブの出口に近い状況であれば、変化率が第一閾値以上となるため、時間Ｔは相対的に小さい値となる。自動車１０が直進している状況や、カーブの出口から遠い状況であれば、変化率は第二閾値以下となるため、時間Ｔは相対的に大きい値となる。

ステップＳ１４の後、走行支援ＥＣＵ１２８は、導出した時間ＴをＥＰＳ－ＥＣＵ３６に送信する。ＥＰＳ－ＥＣＵ３６では、この時間Ｔが、メインＥＣＵ３６ｍのＲＯＭとサブＥＣＵ３６ｓのＲＯＭのそれぞれに記憶される。メインＥＣＵ３６ｍのＲＯＭとサブＥＣＵ３６ｓのＲＯＭの各々には、走行支援ＥＣＵ１２８によって導出された最新の時間Ｔが逐次上書き更新される。

ＥＰＳ－ＥＣＵ３６のメインＥＣＵ３６ｍは、図３のステップＳ６において舵角維持制御を行う場合には、この舵角維持制御の継続時間の最大値を、内蔵のＲＯＭに記憶している最新の時間Ｔ（走行支援ＥＣＵ１２８によって導出された値）に設定する。

同様に、ＥＰＳ－ＥＣＵ３６のサブＥＣＵ３６ｓは、図３のステップＳ８のトルク維持制御を行う場合には、このトルク維持制御の継続時間の最大値を、内蔵のＲＯＭに記憶している最新の時間Ｔ（走行支援ＥＣＵ１２８によって導出された値）に設定する。

以上のように、本変形例によれば、自動車１０の走行状況に応じて、舵角維持制御の最大継続時間と、トルク維持制御の最大継続時間とが決められる。このため、時間Ｔを固定にする場合と比べると、操向装置の手動操作がなされない場合であっても、より適切なタイミングで舵角維持制御又はトルク維持制御を終了させることができる。例えば、カーブの出口付近を自動車１０が走行しているときに障害が発生し、舵角維持制御又はトルク維持制御が開始された場合を想定する。この場合には、カーブの出口までの距離が短い、すなわち上記の変化率が大きいほど、舵角維持制御又はトルク維持制御が早く終了される。これにより、自動車１０がカーブの出口を通過して直線路を走行している状態で舵角維持制御又はトルク維持制御が継続されるのを防ぐことが可能となり、自動車１０を安全に移動させることができる。

また、本変形例では、舵角制御の実行に関する障害が発生していない場合でも、そのときの走行状況に応じた適切な時間Ｔを走行支援ＥＣＵ１２８が定期的に導出し、導出した時間ＴがＥＰＳ－ＥＣＵ３６に送信される。このため、例えば、舵角制御の実行に関する障害が、走行支援ＥＣＵ１２８とＥＰＳ－ＥＣＵ３６との通信に関する障害であった場合でも、その障害の発生前のタイミングにて導出された時間Ｔに基づいて、ＥＰＳ－ＥＣＵ３６が舵角維持制御又はトルク維持制御の最大継続時間を決めることができる。このため、障害発生時に、自動車１０の操向制限を、走行状況に応じて適切な時間だけ実行することができる。

図７の説明では、走行支援ＥＣＵ１２８は、自動車１０の走行している道路の曲率半径の変化率に基づいて、時間Ｔを導出するものとした。しかし、これに限らず、走行支援ＥＣＵ１２８は、自動車１０の走行している道路の曲率（曲率半径の逆数）の変化率に基づいて、時間Ｔを導出するものとしてもよい。

（自動車の第二変形例）
図８は、舵角制御が行われているときの走行支援ＥＣＵ１２８の動作の変形例を説明するためのフローチャートである。図８において、図７と同じ処理には同一符号を付して説明を省略する。図８に示すフローチャートは、ステップＳ２１とステップＳ２２とステップＳ２３が追加された点を除いては、図７と同じである。

ステップＳ１２の後、走行支援ＥＣＵ１２８は、ステップＳ１２で取得した曲率半径Ｒ（ｔ）が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。このステップＳ２１は、自動車１０がｔ秒後に直線路に到達しているか否かを判定する処理に等しい。ステップＳ２１の判定がＹＥＳの場合（自動車１０がｔ秒後に直線路に到達していると判定される場合）には、走行支援ＥＣＵ１２８は、操向制限制御（舵角維持制御又はトルク維持制御）の実行を禁止する指示をＥＰＳ－ＥＣＵ３６に対して行い（ステップＳ２２）、ステップＳ１１に処理を戻す。ステップＳ２１の判定がＮＯの場合には、走行支援ＥＣＵ１２８は、操向制限制御の禁止をＥＰＳ－ＥＣＵ３６に対して指示している場合にはこれを解除し（ステップＳ２３）、ステップＳ１３以降の処理を行う。

図９は、走行支援システム１４の作動時のＥＰＳ－ＥＣＵ３６の動作の変形例を説明するためのフローチャートである。図９において、図３と同じ処理には同一符号を付して説明を省略する。図９に示すフローチャートは、ステップＳ３１とステップＳ３２が追加された点を除いては、図３と同じである。

ステップＳ５の判定がＹＥＳとなった場合に、メインＥＣＵ３６ｍは、走行支援ＥＣＵ１２８から操向制限制御の禁止が指示されているか否かを判定する（ステップＳ３１）。メインＥＣＵ３６ｍは、操向制限制御の禁止が指示されていない場合（ステップＳ３１：ＮＯ）には、ステップＳ６にて舵角維持制御を行い、操向制限制御の禁止が指示されている場合（ステップＳ３１：ＹＥＳ）には、舵角維持制御を行わない。

ステップＳ７の判定がＹＥＳとなった場合に、サブＥＣＵ３６ｓは、走行支援ＥＣＵ１２８から操向制限制御の禁止が指示されているか否かを判定する（ステップＳ３２）。サブＥＣＵ３６ｓは、操向制限制御の禁止が指示されていない場合（ステップＳ３２：ＮＯ）には、ステップＳ８にてトルク維持制御を行い、操向制限制御の禁止が指示されている場合（ステップＳ３２：ＹＥＳ）には、トルク維持制御を行わない。

本変形例によれば、時間ｔ経過後に自動車１０が例えば直線路を移動している状況であると判定される場合には、走行支援ＥＣＵ１２８による時間Ｔの導出が停止される。このため、走行支援ＥＣＵ１２８の処理負荷を軽減できる。また、このような状況では、舵角制御の実行に関する障害が発生した場合でも、舵角維持制御とトルク維持制御は実行されない。この状況では、自動車１０が直進しているため、障害発生時に舵角維持制御とトルク維持制御を行わずとも、自動車１０の直進を維持することができる。この状況では、舵角維持制御とトルク維持制御が行われないようにすることで、障害発生時において、運転者の意思で自動車１０の操向を行うことが可能になり、運転者の思い通りの運転を継続できる。

なお、図８において、曲率半径の代わりに曲率を用いてもよい。この場合のステップＳ２１は、ｔ秒後の走行位置の曲率が閾値以下か否かを判定する処理となり、曲率が閾値以下であればステップＳ２２の処理が行われ、曲率が閾値を超えていればステップＳ２３の処理が行われる。

（自動車の第三変形例）
図８において、ステップＳ２２及びステップＳ２３の処理を省略し、ステップＳ２１の判定がＹＥＳのときはステップＳ１１の処理が行われ、ステップＳ２１の判定がＮＯときはステップＳ１３の処理が行われるようにしてもよい。つまり、自動車１０が直進路を走行中であれば時間Ｔの導出を停止し、自動車１０が直進路を走行中であっても舵角維持制御又はトルク維持制御を禁止しないようにしてもよい、このようにした場合のＥＰＳ－ＥＣＵ３６の動作は、図３に示したものと同じになる。ただし、時間Ｔは走行支援ＥＣＵ１２８によって導出された値に設定される。

本変形例では、自動車１０が直進路を走行中に舵角制御を実行できない障害が発生した場合には、時間Ｔが、直近で自動車１０がカーブの出口付近に存在していたときに走行支援ＥＣＵ１２８により導出された時間Ｔに設定される。この時間Ｔは、上述した変化率が十分に大きいときに導出されたものであることから、上記のデータテーブルに従えば、最小の値となる。したがって、自動車１０が直進中に舵角維持制御又はトルク維持制御が行われる場合でも、その継続時間は最短とすることができる。したがって、運転者の意思で自動車１０の操向操作を行うことがすぐに可能になり、運転者の思い通りの移動を継続できる。

（自動車の第四変形例）
ＥＰＳ－ＥＣＵ３６は、サブＥＣＵ３６ｓが削除された構成であってもよい。この場合、メインＥＣＵ３６ｍが舵角制御を行っている状態で、走行支援ＥＣＵ１２８から目標舵角が取得できなくなり、舵角制御が継続できなくなった場合には、メインＥＣＵ３６ｍが舵角維持制御を行う。この構成であっても、障害発生後は、ステアリングホイール２０の操作を行うことなく、自動車１０を一定期間、道路に沿って移動させることは可能である。

（自動車の第五変形例）
ＥＰＳ－ＥＣＵ３６からメインＥＣＵ３６ｍが削除され、走行支援ＥＣＵ１２８とサブＥＣＵ３６ｓが通信可能に接続された構成であってもよい。この場合には、サブＥＣＵ３６ｓが、舵角制御の代わりに、モータ２８のトルクを制御するトルク制御を行う。トルク制御とは、走行支援ＥＣＵ１２８から指示された目標舵角と自動車１０の車速Ｖに基づいて、この目標舵角の実現に必要なトルク指示値（駆動電流値）を求め、この駆動電流値をモータ２８に供給する制御である。このトルク制御は、第一操向制御を構成する。サブＥＣＵ３６ｓは、走行支援ＥＣＵ１２８から目標舵角が取得できなくなり、トルク制御が継続できなくなった場合には、前述したトルク維持制御を行う。この構成であっても、障害発生後は、ステアリングホイール２０の操作を行うことなく、自動車１０を一定期間、道路に沿って移動させることは可能である。

ここまでの説明では、移動体として自動車を例示した。しかし、本発明の移動体の実施形態は、自動車に限らず、駆動輪を持たない船舶又は航空機等であってもよい。航空機の場合には、動翼を操作するための装置が操向装置を構成する。船舶の場合には、舵を操作するための装置が操向装置を構成する。

以上説明してきたように、本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。

（１）操向装置（ステアリングホイール２０、ステアリングコラム２２、中間ジョイント２４、ステアリングギアボックス２６、インバータ３０、及びモータ２８）と、前記操向装置を制御して移動体（自動車１０）の操向を制御する操向制御装置（ＥＰＳ－ＥＣＵ３６）と、を有する移動体であって、
前記操向制御装置は、
前記移動体の移動状況に基づいて前記移動体の操向を制御する第一操向制御（舵角制御）と、前記移動体の操向を制限する第二操向制御（舵角維持制御、トルク維持制御）と、を選択的に行い、
前記第一操向制御を行っている状態にて、前記第一操向制御の実行に関する障害が発生した場合には、前記障害の発生前の前記第一操向制御による前記移動体の操向状態（舵角、モータトルク）に基づいて、前記第二操向制御を行う移動体。

（１）によれば、第一操向制御を行っている状態にて、第一操向制御の実行に関する障害が発生した場合には、その障害の発生前の操向状態に基づいて第二操向制御が行われる。このため、例えば、障害発生前の操向状態を維持することが可能となり、第一操向制御が継続できないような障害が発生しても、移動体の進行方向を維持することができる。

（２）（１）記載の移動体であって、
前記操向制御装置は、前記障害が発生した場合にのみ、前記第二操向制御を行う移動体。

（２）によれば、障害が発生していない場合には第二操向制御が行われないため、移動体の操向を自在に制御することができる。

（３）（１）又は（２）記載の移動体であって、
前記操向制御装置は、前記第二操向制御を開始してから所定時間（時間Ｔ）経過後に、前記第二操向制御を終了する移動体。

（３）によれば、第二操向制御が開始されてから所定時間が経過すると、操向装置による移動体の操向の制限が行われない状態となる。これにより、乗員による操向装置の手動操作によって移動体の操向操作が可能となり、障害が発生した場合でも移動体を安全に進行させることが可能となる。

（４）（３）記載の移動体であって、
前記操向装置は、手動操作に応じて前記移動体の操向を変更可能であり、
前記操向制御装置は、前記第二操向制御を開始した後、前記手動操作が行われない場合でも、前記所定時間経過後に前記第二操向制御を終了する移動体。

（４）によれば、乗員の手動操作が行われない場合でも、所定時間で移動体の操向の制限が終了される。このため、必要以上に操向の制限がなされるのを防いで、障害が発生した場合でも移動体を安全に進行させることが可能となる。

（５）（３）又は（４）記載の移動体であって、
前記所定時間は、前記移動体の移動している経路の曲率情報に基づいて決定される移動体。

（５）によれば、移動体が所定の位置（例えば道路のカーブが終了する位置）に到達するタイミングで操向の制限を解除可能となり、制限解除後の移動を安全に行うことができる。

（６）（３）から（５）のいずれか記載の移動体であって、
前記所定時間は、前記移動体の移動する速度に基づいて決定される移動体。

（６）によれば、移動体が所定の位置（例えば道路のカーブが終了する位置）に到達するタイミングで操向の制限を解除可能となり、制限解除後の移動を安全に行うことができる。

（７）（１）から（６）のいずれか記載の移動体であって、
前記操向装置は、手動操作に応じて前記移動体の操向を変更可能であり、
前記操向制御装置は、前記第二操向制御を行っている状態で前記手動操作がなされた場合には、前記第二操向制御を終了する移動体。

（７）によれば、乗員の手動操作が行われた場合には移動体の操向の制限が終了される。このため、乗員の意思に応じた移動体の操向操作が可能となる。

（８）（１）から（７）のいずれか記載の移動体であって、
前記操向装置は、手動操作に応じて前記移動体の操向を変更可能であり、
前記第二操向制御は、前記移動体の車輪（前輪８６）の操向角を前記第一操向制御による前記移動体の操向状態に基づく値に維持する操向角維持制御（舵角維持制御）と、前記操向装置に含まれるアクチュエータ（モータ２８）のトルクを前記第一操向制御による前記移動体の操向状態に基づく値に維持するトルク維持制御と、を含み、
前記操向制御装置は、前記障害が発生し且つ前記操向角維持制御が不可の場合には、前記トルク維持制御を行う移動体。

（８）によれば、操向角の維持ができない場合には、アクチュエータのトルクの維持が行われる。このように２段階で操向の制限を実施することで、冗長性を向上させることができ、障害発生時の安全性を高めることができる。

１０自動車（移動体）
３６ＥＰＳ－ＥＣＵ（操向制御装置）

Claims

操向装置と、前記操向装置を制御して移動体の操向を制御する操向制御装置と、を有する移動体であって、
前記操向制御装置は、
前記移動体の移動状況に基づいて前記移動体の操向を制御する第一操向制御と、前記移動体の操向を制限する第二操向制御と、を選択的に行い、
前記第一操向制御を行っている状態にて、前記第一操向制御の実行に関する障害が発生した場合には、前記障害の発生前の前記第一操向制御による前記移動体の操向状態に基づいて、前記第二操向制御を行い、
前記操向制御装置は、前記第二操向制御を開始してから所定時間経過後に、前記第二操向制御を終了する移動体。
請求項１記載の移動体であって、
前記操向装置は、手動操作に応じて前記移動体の操向を変更可能であり、
前記操向制御装置は、前記第二操向制御を開始した後、前記手動操作が行われない場合でも、前記所定時間経過後に前記第二操向制御を終了する移動体。
請求項１又は２記載の移動体であって、
前記所定時間は、前記移動体の移動している経路の曲率情報に基づいて決定される移動体。
請求項１から３のいずれか１項記載の移動体であって、
前記所定時間は、前記移動体の移動する速度に基づいて決定される移動体。
請求項１から４のいずれか１項記載の移動体であって、
前記操向装置は、手動操作に応じて前記移動体の操向を変更可能であり、
前記操向制御装置は、前記第二操向制御を行っている状態で前記手動操作がなされた場合には、前記第二操向制御を終了する移動体。
操向装置と、前記操向装置を制御して移動体の操向を制御する操向制御装置と、を有する移動体であって、
前記操向制御装置は、
前記移動体の移動状況に基づいて前記移動体の操向を制御する第一操向制御と、前記移動体の操向を制限する第二操向制御と、を選択的に行い、
前記第一操向制御を行っている状態にて、前記第一操向制御の実行に関する障害が発生した場合には、前記障害の発生前の前記第一操向制御による前記移動体の操向状態に基づいて、前記第二操向制御を行い、
前記操向装置は、手動操作に応じて前記移動体の操向を変更可能であり、
前記第二操向制御は、前記移動体の車輪の操向角を前記第一操向制御による前記移動体の操向状態に基づく値に維持する操向角維持制御と、前記操向装置に含まれるアクチュエータのトルクを前記第一操向制御による前記移動体の操向状態に基づく値に維持するトルク維持制御と、を含み、
前記操向制御装置は、前記障害が発生し且つ前記操向角維持制御が不可の場合には、前記トルク維持制御を行う移動体。