JP7303044B2 - 操舵制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される操舵制御装置についての技術分野に関する。

操舵制御の機能として、例えば走行車線（走行レーン）の中央や先行車両等の所定の追従対象に自車両の横方向位置を追従させる追従操舵制御機能が知られている。
追従操舵制御においては、例えば自車両の前方を撮像するカメラ等のセンサによる検出情報に基づいて追従対象の位置を検出し、該対象の位置と自車両との横方向における位置偏差を算出し、該位置偏差に基づき操舵についての制御目標値を算出し、該制御目標値に基づき操舵機構を駆動する。

操舵機構を含む操舵制御系には、制御目標値に対し或る程度の応答遅れが生じる。この応答遅れに起因して、追従操舵制御においては、車両と追従対象の横方向位置が常時一致するということはなく、車両が追従対象に対し左右の僅かな変位を繰り返しながら追従していく挙動が示される。すなわち、追従操舵制御においては、僅かながら舵の切り返し（ステアリングホイールの回転方向の変化）が繰り返される。

ここで、舵の切り返し時には、操舵輪の向きの変化が完全に停止する瞬間がある。つまり、舵の切り返し時には、このように操舵輪の向きの変化が完全に停止する瞬間を経て、操舵輪の向きが逆向きに変化していく。
上記のように操舵輪の向きの変化が完全に停止することから、舵の切り返し時には、操舵機構における各種ギヤで静止摩擦が生じる。
また、舵の切り返し時には、操舵方向の切り替わりに伴い、操舵機構における各種ギヤにおいてバックラッシが生じる。
これら静止摩擦やバックラッシが、制御目標値に対する応答性を低下させる一因となっている。

このような応答性の低下に起因して、追従操舵制御においては、追従対象との位置誤差を修正するための修正舵が大きくなる。応答遅れが大きいと、修正舵により自車両の横方向位置が追従対象の横方向位置を大きく通り超してしまい、これが繰り返されることで車両挙動としてのふらつきが助長されることになる。

一方で、下記特許文献１には、操舵機構を駆動するモータの駆動信号に対し、該モータを微小振動させる（つまり操舵トルクに微小な振動成分を付与する）ためのディザ信号を重畳する技術が開示されている。
このディザ信号の重畳によりモータを微小振動させることで、上記のような静止摩擦やバックラッシに起因した操舵機構の応答遅れの抑制を図ることができる。

特開２００３－１１８３４号公報

しかしながら、上記特許文献１では、ディザ信号の重畳を、モータのＰＷＭ（パルス幅変調）制御におけるデューティ比が所定値以下となったとき、具体的には、モータの角速度が所定値以下のときに行うこととしている。
このため、特許文献１では、モータの角速度（つまり操舵速度）が所定値以下である全ての場合においてディザ信号の重畳が行われ得るものであり、ディザ信号重畳のための消費電力の増加や、操舵機構における各種ギヤの摩耗を誘発する虞がある。

本発明は上記の事情に鑑み為されたものであり、操舵機構の応答性を高めることによる追従操舵制御時の車両のふらつき抑制を図りつつ、消費電力の削減、及びギヤの摩耗抑制による操舵機構の長寿命化を図ることを目的とする。

本発明に係る操舵制御装置は、自車両前方における追従対象に前記自車両の横方向位置を追従させる追従操舵制御を行う車両における操舵制御装置であって、
前記追従対象と前記自車両との位置関係に基づき、前記追従操舵制御による舵の切り返しの有無を予測する予測部と、前記自車両の操舵速度が所定速度以下であると判定される場合であって、前記予測部により前記舵の切り返しがあると予測された場合に、操舵の制御信号にディザ信号を重畳する処理を行う重畳処理部と、を備えるものである。

ディザ信号は、操舵トルクに微小な振動成分を付与するための振動信号を意味する。ディザ信号の重畳により、静止摩擦やバックラッシに起因した操舵機構の応答遅れの抑制が図られる。そして、上記構成によれば、ディザ信号の重畳は、自車両の操舵速度が所定速度以下であることのみを条件として行われるのではなく、さらに、追従操舵制御による舵の切り返しがあると予測されたことを条件として行われる。このため、ディザ信号が重畳される頻度の低減が図られる。

上記した本発明に係る操舵制御装置においては、前記予測部は、前記追従操舵制御による目標舵角と前記自車両の実舵角との差に基づいて前記舵の切り返しの有無を予測する構成とすることが考えられる。

舵の切り返し時には、静止摩擦やバックラッシの影響により目標舵角と実舵角との間に差が生じる。このため、目標舵角と実舵角との差に基づき、舵の切り返しの有無を適切に予測することが可能となる。

上記した本発明に係る操舵制御装置においては、前記追従操舵制御は、前記追従対象を前記自車両の走行車線における中心線とした車線中央維持制御とされ、前記予測部は、前記自車両が前記中心線に対し外向きであるか否かを判定することで前記舵の切り返しの有無を予測する構成とすることが考えられる。

自車両が走行車線の中心線に対し外向きであれば、該中心線への追従のため舵の切り返しが生じるとの予測が立つ。

上記した本発明に係る操舵制御装置においては、前記重畳処理部は、前記ディザ信号の重畳開始後、前記自車両の実操舵速度が所定速度を超えたことに応じて前記ディザ信号の重畳を停止する処理を行う構成とすることが考えられる。

これにより、ディザ信号の重畳が無闇に継続されてしまうことの防止が図られる。

本発明によれば、操舵機構の応答性を高めることによる追従操舵制御時の車両のふらつき抑制を図りつつ、消費電力の削減、及びギヤの摩耗抑制による操舵機構の長寿命化を図ることができる。

第一実施形態としての操舵制御装置を含む車載システムの要部を示したブロック図である。 車線中央維持制御に係る処理内容を模式化して表すブロック図である。 自車両の位置を原点としたｘ－ｚ座標系を表した図である。 第一実施形態におけるディザ信号の重畳に係る処理のフローチャートである。 実施形態におけるディザ信号の重畳停止に係る処理のフローチャートである。 実施形態によるふらつき抑制効果についての説明図である。 ディザ信号を重畳しない場合の比較図である。 第二実施形態におけるディザ信号の重畳に係る処理のフローチャートである。 走行車線における自車両の向きの説明図である。 車線中央維持制御中において自車両の向きがレーン中心線に対し外向きとなるタイミングを例示した図である。

＜１．第一実施形態＞
［1-1．操舵制御装置の構成］
以下、本発明に係る実施形態を添付図面を参照して説明する。
図１は、第一実施形態としての操舵制御装置を含む車載システム１の要部を示している。本実施形態の操舵制御装置は、図中の構成において、少なくとも車線中央維持制御ユニット１４を含む。図１では、操舵制御装置による制御対象としてのステアリング機構（操舵機構）３０を示しており、また、操舵制御に用いるセンサ類として、車速センサ１５、ヨーレートセンサ１６、舵角センサ１７、実舵角センサ１８、及び操舵トルクセンサ１９を示している。さらに、操舵制御の関連部位として表示部２１、発音部２２を示している。

ここで、舵角センサ１７は、例えば、後述するステアリング機構３０におけるステアリング軸３２の回転角度を検出するロータリーエンコーダ等を有して構成され、自車両５の操舵角（ステアリングホイール３４の回転角度）を検出する。
実舵角センサ１８は、操舵輪４０の実際の切れ角（操舵輪４０の回転面と自車両５の前後方向とがなす角度）を実舵角として検出する。
操舵トルクセンサ１９は、例えば、ステアリング軸３２に対する入力トルクを検出することで、ステアリングホイール３４を介して運転者が入力した操舵力（操舵入力トルク）を検出する。

撮像ユニット１０は、自車両５において進行方向（前方）を撮像可能に設置された撮像部１１Ｌ、撮像部１１Ｒと、画像処理部１２と、運転支援制御部１３とを備えている。
撮像ユニット１０には、自車両５の車速を自車速ｖとして検出する車速センサ１５、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ１６、及び、上記した舵角センサ１７と実舵角センサ１８が接続され、画像処理部１２や運転支援制御部１３はこれらセンサによる検出信号を入力可能とされている。また、撮像ユニット１０には、運転者等の乗員からの操作入力情報である操作情報ＳＤが入力され、画像処理部１２や運転支援制御部１３は操作情報ＳＤに応じた処理を実行可能とされている。

撮像部１１Ｌ、１１Ｒは、いわゆるステレオ法による測距が可能となるように、例えば自車両５のフロントガラスの上部付近において車幅方向に所定間隔を空けて配置されている。撮像部１１Ｌ、１１Ｒの光軸は平行とされ、焦点距離はそれぞれ同値とされる。また、フレーム周期は同期し、フレームレートも一致している。撮像素子の画素数は例えば水平方向１２８０画素程度×垂直方向９６０画素程度である。

撮像部１１Ｌ、１１Ｒの各撮像素子で得られた電気信号（撮像画像信号）はそれぞれＡ／Ｄ変換され、画素単位で所定階調による輝度値を表すデジタル画像信号（撮像画像データ）とされる。撮像画像データは例えばカラー画像データとされる。

画像処理部１２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びワークエリアとしてのＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えたマイクロコンピュータを有して構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従った各種の処理を実行する。
画像処理部１２は、撮像部１１Ｌ、１１Ｒが自車両５の前方を撮像して得た撮像画像データとしての各フレーム画像データを内部メモリに格納していく。そして、各フレームとしての二つの撮像画像データに基づき、外部環境として自車両５前方に存在する物体を認識するための各種処理を実行する。例えば、道路上に形成された規制線（例えば白線やオレンジ線等）、先行車両や障害物などの立体物等の認識を行う。
ここで、規制線は、車両の走行車線（走行レーン）を仕切る線を意味する。画像処理部１２は、認識した規制線の情報に基づき、自車両５の走行車線を認識する。

画像処理部１２は、自車両５前方の立体物の認識にあたり、撮像部１１Ｌ、１１Ｒにより得られた一対の撮像画像データ（ステレオ画像）に対し、画像内の対応する位置同士のずれ量（つまり視差）から三角測量の原理によって距離情報を求める処理を行い、この距離情報に基づいて三次元の距離分布を表すデータ（距離画像）を生成する。その後、このデータを基に、周知のグルーピング処理や、予め記憶されている三次元的な道路形状データ、立体物データ等と比較し、上述した規制線や、道路に沿って存在するガードレール・縁石等の側壁、車両等の立体物データを抽出する。

立体物データでは、立体物までの距離と、距離の時間的変化（自車両５に対する相対速度）が求められ、特に自車進行路上にある最も近い車両で、自車両５と略同方向を向くものが先行車両として抽出される。なお、先行車両の中で走行速度が略０ｋｍ／ｈである車両は停止した先行車両として認識される。

また、立体物情報、及び、先行車両情報は、立体物や先行車両の後面の左端点と右端点の位置情報が記憶され、さらに、この後面における左端点と右端点との略中央が立体物又は先行車両の中心位置として記憶される。

さらに、先行車両情報については、自車両５前後方向をｚ軸、自車両５左右方向（横方向）をｘ軸としたｘ－ｚ座標系の座標位置として表した先行車位置、先行車距離（先行車両との車間距離：以下「車間距離ｄｃ」と表記）、先行車速（「車間距離ｄｃの変化量」＋「自車速ｖ」）、先行車加速度（先行車速の微分値）の情報も算出され、記憶される。
なお、先行車両以外の立体物位置、規制線の位置、自車両５の走行車線の位置についても、上記のｘ－ｚ座標系上の座標位置として算出され、記憶される。

画像処理部１２による上記の先行車両や立体物、走行車線等の画像認識結果は、各種の運転支援制御に用いられる。
本実施形態の操舵制御に関しては、特に走行車線に係る情報が運転支援制御部１３に入力される。

運転支援制御部１３は、画像処理部１２による画像認識結果を表す入力情報を基に、各種運転支援のための制御を行う。
運転支援制御部１３は、車線中央維持制御ユニット１４を備えている。車線中央維持制御ユニット１４は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を備えたマイクロコンピュータを有して構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従った各種の処理を実行する。具体的に、車線中央維持制御ユニット１４は、自車両５の走行車線における左右の中心線（後述するレーン中心線ｘｃ）を追従対象として、自車両５の横方向位置を該中心線に追従させる操舵制御（車線中央維持制御）を行う。
車線中央維持制御ユニット１４は、車線中央維持制御時において、追従対象と自車両５との位置関係に基づいて目標とする操舵角（以下「目標舵角θｓ」と表記する）を求める。そして、この目標舵角θｓに応じたステアリング指示電流値を、以下で説明するＥＰＳ（Electric Power Steering：電動パワーステアリング）制御ユニット２０に出力する。
なお、車線中央維持制御を実現するための具体的な処理の例については後に改めて説明する。

また、本例における運転支援制御部１３は、運転者に対し運転支援に関する各種通知も行う。具体的に、運転支援制御部１３は、表示部２１や発音部２２に対して表示情報や発音指示情報を供給する。
表示部２１は、例えばマイクロコンピュータによる表示制御ユニットと表示デバイスを包括的に示している。表示デバイスとは、例えば運転者の前方に設置されたメータパネル内に設けられるスピードメータやタコメータ等の各種メータやＭＦＤ（Multi Function Display）、その他運転者に情報提示を行うためのデバイスである。表示部２１では、操舵支援に関しては、警告表示や操舵制御の作動／停止を運転者に知覚させるための表示が行われる。
発音部２２は、例えばマイクロコンピュータによる発音制御ユニットと、アンプ／スピーカ等の発音デバイスとを包括的に示している。発音部２２では、操舵に関しては、警告音出力や操舵制御の作動／停止を運転者に知覚させるための通知音等の出力が行われる。

ＥＰＳ制御ユニット２０は、例えばマイクロコンピュータを有して構成され、運転支援制御部１３（車線中央維持制御ユニット１４）からのステアリング指示電流値や操舵トルクセンサ１９による検出信号に基づき、ステアリング機構３０におけるＥＰＳモータ４２を制御する。

ＥＰＳ制御ユニット２０は、操舵トルクセンサ１９の検出信号から取得される操舵入力トルクの情報に基づき、該操舵入力トルクに応じた操舵のアシストトルクが得られるようにするためのステアリング指示電流値を求め、該指示電流値に基づきＥＰＳモータ４２を駆動する。これにより、運転者による操舵をアシストするパワーステアリング制御が実現される。
なお、運転者は、車線中央維持制御ユニット１４による操舵制御の実行時においても操舵操作を行うことが可能とされているが、このように操舵制御中に手動操舵が行われた際には、ＥＰＳ制御ユニット２０において車線中央維持制御ユニット１４からのステアリング指示電流値と上記のように求められたパワーステアリング制御のためのステアリング指示電流値とが合算され、合算された電流値に基づいてＥＰＳモータ４２が駆動される。

操舵制御の対象となるステアリング機構３０は、例えば次のように構成される。
ステアリング機構３０は、ステアリング軸３２が、図示しない車体フレームにステアリングコラム３３を介して回動自在に支持されている。ステアリング軸３２の一端は運転席側に延出され、このステアリング軸３２の一端部には、ステアリングホイール３４が取り付けられている。ステアリング軸３２の他端はエンジンルーム側に延出され、このステアリング軸３２の他端部にはピニオン軸３５が連結されている。
エンジンルームには、車幅方向へ延出するステアリングギヤボックス３６が配設され、このステアリングギヤボックス３６には、ラック軸３７が往復移動自在に挿通支持されている。ラック軸３７の途中にはラック（図示せず）が設けられ、このラックに対し、ピニオン軸３５に設けられたピニオン（図示せず）が噛合することにより、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤ機構が構成されている。

また、ラック軸３７の左右両端はステアリングギヤボックス３６から各々突出されており、該左右両端には、それぞれタイロッド３８が連接されている。各タイロッド３８は、それぞれラック軸３７と連接される側とは逆側の端部にフロントナックル３９が接続されている。それぞれのフロントナックル３９は、操舵輪４０Ｌ，４０Ｒのうち対応する操舵輪４０を支持すると共に、キングピン（図示せず）を介して車体フレームに支持されている。各フロントナックル３９は、それぞれキングピンを中心に回動自在となるように対応するタイロッド３８の端部に接続されている。
従って、ステアリングホイール３４を操作し、ステアリング軸３２、ピニオン軸３５を回動させると、このピニオン軸３５の回転によりラック軸３７が左右方向へ移動し、その移動によりフロントナックル３９がキングピンを中心に回動して、操舵輪４０Ｌ、４０Ｒが左右方向へ転舵される。

また、ピニオン軸３５には、アシスト伝達機構４１を介してＥＰＳモータ４２が連設されており、このＥＰＳモータ４２により、ステアリングホイール３４に加える操舵トルクのアシストや、目標舵角θｓとなるような操舵トルクの付加が行われる。

［1-2．車線中央維持制御について］
図２及び図３を参照し、本例における車線中央維持制御の処理について説明する。
図２は、車線中央維持制御に係る車線中央維持制御ユニット１４とＥＰＳ制御ユニット２０の処理内容を模式化して表すブロック図であり、図３は、自車両５の位置を原点としたｘ－ｚ座標系を表している。

図２においては、それぞれ破線で囲った範囲により車線中央維持制御ユニット１４による処理とＥＰＳ制御ユニット２０による処理との別を表している。
車線中央維持制御ユニット１４は、自車両５の走行車線の情報に基づき、該走行車線の中心線であるレーン中心線ｘｃを計算する。そして、図３に示すように、自車両５の前方に所定の時間Ｔｍ（例えば２秒等）と自車速ｖを乗算して得た距離Ｌｍとなる箇所のレーン中心線ｘｃ上に前方注視点Ｃｍを設定し、レーン中心線ｘｃに沿って設定された前方注視点Ｃｍに至る走行経路の曲率ｒｒを算出する。また、車線中央維持制御ユニット１４は、レーン中心線ｘｃに対する自車両５の横方向におけるずれ量ｘｄ（以下「横位置偏差ｘｄ」と表記する）を算出する。

次いで、車線中央維持制御ユニット１４は、算出された曲率ｒｒに所定のフィードフォワードゲインＫｆを乗じて基本となる目標舵角（以下「基本目標舵角θｓｂ」と表記する）を算出すると共に、ＦＢコントローラ１４ａにおいて横位置偏差ｘｄが減少するようにフィードバック制御則を用いて補正舵角θｓａを算出する。
これら基本目標舵角θｓｂと補正舵角θｓａは加算段１４ｂで加算されて、目標舵角θｓが算出される。加算段１４ｂで得られた目標舵角θｓは、ステアリング指示電流値に変換され、ＥＰＳ制御ユニット２０に出力される。
このステアリング指示電流値は、車線中央維持制御の指示電流値であり、前方注視点Ｃｍを通過するように自車両５の走行を制御するための操舵制御値と換言できるものである。

一方、ＥＰＳ制御ユニット２０は、操舵トルクセンサ１９によって検出された操舵入力トルクに基づきアシストマップ２０ａを検索して操舵アシストトルクを算出すると共に、算出した操舵アシストトルクに対応する操舵アシスト電流を示すステアリング指示電流値の計算を行う。
このステアリング指示電流値は、運転者によってステアリングホイール３４を介して入力された操舵トルクに応じて所定の特性（アシストマップ２０ａの特性）に従って運転者の操舵をアシストするための操舵制御値に相当する。

ＥＰＳ制御ユニット２０において、上記のように計算された操舵アシスト用のステアリング指示電流値は、加算段２０ｂにおいて車線中央維持制御用のステアリング指示電流値と加算される。
そして、このように加算されたステアリング指示電流値がＥＰＳモータ４２に供給され、ＥＰＳモータ４２が駆動されることになる。

なお、車線中央維持制御において、目標舵角θｓの計算には、ヨーレートセンサ１６により検出されるヨーレートの情報を用いることもできる。

［1-3．第一実施形態としてのふらつき抑制手法］
前述のように、操舵機構（ステアリング機構３０）においては、車線中央維持制御等の追従操舵制御時において、舵の切り返し時に各種ギヤ（例えばラックアンドピニオンにおけるギヤ等）に生じる静止摩擦やバックラッシに起因した応答遅れ（制御目標値に対する応答遅れ）が生じ、該応答遅れが大きい場合には自車両５のふらつきが助長されることになる。
なお、追従操舵制御とは、自車両前方における追従対象に自車両の横方向位置を追従させる操舵制御を意味する。

本実施形態においても、操舵機構の応答遅れの抑制を図るため、先に挙げた特許文献１と同様のディザ信号を用いる。ここで、ディザ信号は、操舵トルクに微小な振動成分を付与するための振動信号を意味する。本例において、ディザ信号としては、例えばｓｉｎ波による振動信号を用い、その振幅や周波数については、操舵機構におけるバックラッシは乗り越えるが、実舵角は変化しない程度に設定する。ディザ信号に起因した振動成分は、自車両５におけるトーションバー（不図示）等の振動吸収要素によって少なくとも一部が吸収される。ディザ信号の振幅や周波数は、このような自車両５における振動吸収要素を考慮して、実舵角に変化を与えないような数値に定める。また、本例において、ディザ信号の振幅や周波数は、運転者にステアリングホイール３４を介した振動が知覚されない程度の数値に定める。

本実施形態において、車線中央維持制御ユニット１４は、車線中央維持制御の実行中において、以下の２条件を満たす状況となったことに応じてディザ信号の重畳処理を行う。すなわち、自車両５の操舵速度が所定速度以下であるとの条件と、追従操舵制御による舵の切り返しが予測されるとの条件である。
前者の条件に関して、車線中央維持制御ユニット１４は、舵角センサ１７により検出される操舵角の値を微分して操舵速度（舵角の変化速度）を求める。そして、該操舵速度が、所定の閾値ＴＨｖ以下であるか否かの判定を行う。

また、後者の条件に関して、車線中央維持制御ユニット１４は、追従操舵制御による舵の切り返しの有無についての予測を行う。具体的に、本実施形態における車線中央維持制御ユニット１４は、追従操舵制御による舵の切り返しの有無を、目標舵角θｓと実舵角との差に基づいて予測する。
実舵角は、操舵輪４０の実際の切れ角を意味し、本例では図１に示した実舵角センサ１８の検出値を用いる。

ここで、舵の切り返し時には、前述した静止摩擦やバックラッシの影響により目標舵角θｓと実舵角との間に差が生じる。このため、目標舵角θｓと実舵角との差に基づき、舵の切り返しの有無を適切に予測することができる。
具体的に、車線中央維持制御ユニット１４は、目標舵角θｓと実舵角との差が所定の閾値ＴＨａ以上であれば舵の切り返しがあるとの予測結果を得、該差が閾値ＴＨａ以上でなければ舵の切り返しがないとの予測結果を得る。

本実施形態における車線中央維持制御ユニット１４は、車線中央維持制御の実行中において、操舵速度が閾値ＴＨｖ以下であると判定される場合であって、目標舵角θｓと実舵角との差が閾値ＴＨａ以上である場合に、ディザ信号を操舵の制御信号に重畳する処理を行う。具体的に、本例においてディザ信号は、ＥＰＳ制御ユニット２０に出力するステアリング指示電流値の信号に対して重畳する。

ディザ信号を重畳する条件を上記の２条件としたことで、ディザ信号の重畳は、自車両５の操舵速度が所定速度以下であることのみを条件として行われるのではなく、さらに、追従操舵制御による舵の切り返しがあると予測されたことを条件として行われる。このため、ディザ信号が重畳される頻度の低減が図られ、消費電力の削減、及び操舵機構におけるギヤの摩耗抑制を図ることができる。

また、車線中央維持制御ユニット１４は、ディザ信号の重畳開始後は、実操舵速度に基づいてディザ信号の重畳を停止する処理を行う。ここで、実操舵速度は、実舵角の変化速度を意味し、実舵角センサ１８により検出される実舵角の微分値として求めることができる。
車線中央維持制御ユニット１４は、ディザ信号の重畳中において、実操舵速度が所定の閾値ＴＨｖｒ（０以上の値）を超えたことに応じてディザ信号の重畳を停止する。
これにより、ディザ信号の重畳開始後において、実際に操舵輪４０が切れ角方向に動き始めたことに応じて、ディザ信号の重畳を停止することが可能となる。換言すれば、実際に操舵輪４０が切れ角方向に動き始めたにも拘わらず、ディザ信号の重畳が無闇に継続されてしまうことの防止を図ることが可能とされる。

［1-4．処理手順］
上記により説明した第一実施形態としてのふらつき抑制手法を実現するために実行すべき具体的な処理手順の例を図４及び図５のフローチャートを参照して説明する。
図４及び図５に示す処理は、車線中央維持制御ユニット１４のＣＰＵがＲＯＭ等に記憶されたプログラムに基づき実行する。

図４は、ディザ信号の重畳に係る処理のフローチャートである。車線中央維持制御ユニット１４は、車線中央維持制御の実行中において、図４に示す処理を所定の処理周期により繰り返し実行する。

図４において、ステップＳ１０１で車線中央維持制御ユニット１４は、操舵速度が閾値ＴＨｖ以下であるか否かを判定する。前述のように、操舵速度は、舵角センサ１７により検出される操舵角の微分値として求めることができる。
操舵速度が閾値ＴＨｖ以下でないと判定した場合、車線中央維持制御ユニット１４は図４に示す一連の処理を終える。すなわち、ディザ信号の重畳処理は行われない。

操舵速度が閾値ＴＨｖ以下であると判定した場合、車線中央維持制御ユニット１４はステップＳ１０２に進んで目標舵角θｓと実舵角との差が閾値ＴＨａ以上であるか否かを判定する。すなわち、目標舵角θｓと実舵角センサ１８により検出される実舵角との差が閾値ＴＨａ以上であるか否かを判定する。
目標舵角θｓと実舵角との差が閾値ＴＨａ以上でないと判定した場合、車線中央維持制御ユニット１４は図４に示す一連の処理を終える。

一方、目標舵角θｓと実舵角との差が閾値ＴＨａ以上であると判定した場合、車線中央維持制御ユニット１４は、ステップＳ１０３に進んでディザ信号重畳中であるか否かを判定し、ディザ信号重畳中でないと判定した場合には、ステップＳ１０４に進んでディザ信号重畳開始処理を実行する。すなわち、ＥＰＳ制御ユニット２０に出力するステアリング指示電流値の信号に対するディザ信号の重畳を開始する。このステップＳ１０３の重畳開始処理を実行したことに応じ、車線中央維持制御ユニット１４は図４に示す一連の処理を終える。
また、車線中央維持制御ユニット１４は、ステップＳ１０３でディザ信号重畳中であると判定した場合には、ステップＳ１０４の処理をパスして図４に示す一連の処理を終える。

図５は、ディザ信号の重畳停止に係る処理のフローチャートである。なお、車線中央維持制御ユニット１４は、図５に示す処理を繰り返し実行する。
先ず、ステップＳ２０１で車線中央維持制御ユニット１４は、ディザ信号重畳中となるまで待機し、ディザ信号重畳中となったら、ステップＳ２０２で実操舵速度が閾値ＴＨｖｒを超えるまで待機する。前述のように実操舵速度は、実舵角センサ１８により検出される実舵角の微分値として求めることができる。
実操舵速度が閾値ＴＨｖｒを超えた場合、車線中央維持制御ユニット１４はステップＳ２０３に進んでディザ信号重畳停止処理を実行する。すなわち、ステアリング指示電流値の信号に対するディザ信号の重畳を停止する処理を実行する。
ステップＳ２０３の停止処理を実行したことに応じ車線中央維持制御ユニット１４は図５に示す一連の処理を終える。

ここで、第一実施形態では、目標舵角θｓと実舵角との差に基づいて舵の切り返しの有無を予測しているが、目標舵角θｓは、追従対象（本例ではレーン中心線ｘｃ）と自車両５との位置関係に基づき求められるものである。このため、第一実施形態のように目標舵角θｓに基づき舵の切り返しの有無を予測することは、追従対象と自車両５との位置関係に基づき舵の切り返しの有無を予測することの範疇である。

［1-5．ふらつき抑制の効果について］
図６は、本実施形態によるふらつき抑制効果についての説明図であり、波形ｗ１は車線中央維持制御における目標舵角θｓを、波形ｗ２は実舵角を、波形ｗ３は自車両５の横位置偏差ｘｄをそれぞれ表している。
図７では比較として、ディザ信号の重畳を行わない場合における波形ｗ１、波形ｗ２、及び波形ｗ３を示している。

目標舵角θｓ（ｗ１）に対する実舵角（ｗ２）の遅れが、操舵制御系における応答遅れに相当する。ディザ信号を重畳しない図７の場合と比較すると、図６に示す本実施形態の場合には、応答遅れが大幅に改善されていることが分かる。またこれに伴い、横位置偏差ｘｄ（ｗ３）についてもその振幅が大幅に小さくなっていることが分かる。
これら図６及び図７の比較より、本実施形態によれば、追従操舵制御時における自車両５のふらつきを大幅に抑制できることが分かる。

＜２．第二実施形態＞
続いて、第二実施形態について説明する。
第二実施形態は、舵の切り返し有無の予測について、第一実施形態とは異なる手法を採るものである。
なお、第二実施形態において、車載システム１の構成については第一実施形態と同様となることから重複説明は避ける。

図８は、第二実施形態における車線中央維持制御ユニット１４が実行するディザ信号の重畳に係る処理のフローチャートである。なお、図８に示す処理は、図４に示した処理と同様、所定の処理周期により繰り返し実行される処理となる。
この場合も車線中央維持制御ユニット１４は、先ずステップＳ１０１で、操舵速度が閾値ＴＨｖ以下であるか否かを判定し、操舵速度が閾値ＴＨｖ以下でないと判定した場合は図８に示す一連の処理を終える。

一方、操舵速度が閾値ＴＨｖ以下であると判定した場合、車線中央維持制御ユニット１４はステップＳ１１０に進み、自車両５がレーン外側を向いているか否かを判定する。換言すれば、自車両５がレーン中心線ｘｃに対し外向きの状態にあるか否かを判定する。

図９は、走行車線における自車両５の向きの説明図である。
図中「Ａ」で表す状態は、自車両５が走行車線（自車両５の走行車線）の内側を向いている状態、すなわち、レーン中心線ｘｃを向いている状態である。一方、図中「Ｂ」や「Ｃ」に示す状態は、自車両５が走行車線（レーン）の外側を向いている状態、すなわち、レーン中心線ｘｃに対し外向きとなっている状態である。
ここで、自車両５がレーン中心線ｘｃに対し外向きとなっている状態とは、図中の黒丸で表す自車両５の位置（原点位置）が、レーン中心線ｘｃから遠ざかっている状態と換言することができる。逆に、自車両５が走行車線の内側を向いている状態とは、自車両５の位置がレーン中心線ｘｃに近づいている状態と換言することができる。

図８において、車線中央維持制御ユニット１４は、ステップＳ１１０で自車両５がレーン中心線ｘｃに対し外向きの状態でないと判定した場合は、図８に示す一連の処理を終える（つまりディザ信号の重畳は行われない）。
一方、ステップＳ１１０で自車両５がレーン中心線ｘｃに対し外向きの状態であると判定した場合、車線中央維持制御ユニット１４はステップＳ１０３に処理を進める。すなわち、ディザ信号を重畳中でなければステップＳ１０４でディザ信号重畳開始処理を行った上で図８に示す一連の処理を終え、ディザ信号を重畳中であれば、ステップＳ１０４の処理をパスして図８に示す一連の処理を終える。

図１０は、車線中央維持制御中において自車両５の向きがレーン中心線ｘｃに対し外向きとなるタイミングを示しており、具体的には、図中の時点Ｔ１、時点Ｔ２のタイミングが該当タイミングの例である。
車線中央維持制御中において、自車両５の向きがレーン中心線ｘｃに対し外向きに変化した以降の期間Ｄ１や期間Ｄ２においては、レーン中心線ｘｃに対する横位置偏差ｘｄが増加していき、修正舵を入れるべく、目標舵角θｓの絶対値が上昇していく。つまり、これら期間Ｄ１や期間Ｄ２において、目標舵角θｓに対し実舵角を忠実に追従させて正確な修正舵を入れることが、ふらつき抑制を図る上で重要となる。
この一方で、時点Ｔ１や時点Ｔ２の直前の期間には、自車両５がレーン中心線ｘｃに対し近づいていき横位置偏差ｘｄが減少していくため、目標舵角θｓの絶対値は略０を維持しており、従って実舵角としても略０の状態で維持されている（つまり操舵輪４０の向きの変化が停止している）。
このため、上記のように期間Ｄ１や期間Ｄ２で修正舵を入れようとしても、時点Ｔ１や時点Ｔ２では前述した静止摩擦やバックラッシの影響により実舵角の応答遅れが生じ、その結果、ふらつきを助長することになる。

これに対し、上記した第二実施形態としての処理によれば、時点Ｔ１や時点Ｔ２のタイミングにおいてディザ信号の重畳を開始することが可能とされる。
このため、第二実施形態によっても、ディザ信号の重畳を車両のふらつき抑制を図る上での適切なタイミングで行うことが可能となり、消費電力の削減及びギヤの摩耗抑制による操舵機構の長寿命化を図りながら、車両のふらつき抑制効果を高めることができる。

なお、第二実施形態においても、車線中央維持制御ユニット１４は、図５に示したディザ信号重畳停止のための処理を実行する。

＜３．変形例＞
ここで、実施形態としては上記した具体例に限定されるものではなく、多様な変形例を採り得る。
例えば、上記では、図４や図７、及び図５に示した処理の実行主体を車線中央維持制御ユニット１４とする例を挙げたが、これらの処理の一部又は全部を、例えばＥＰＳ制御ユニット２０が実行するようにしてもよい。

また、上記では、ディザ信号をステアリング指示電流値の信号に重畳する例を挙げたが、例えば、ＥＰＳモータ４２に供給されるモータ駆動信号に対しディザ信号を重畳することもできる。ディザ信号は、操舵の制御信号に対して重畳さればよく、具体的にどの信号に対して重畳するかについては適宜選択可能なものである。

また、上記では、追従操舵制御の例として、追従対象を走行車線の中心線（レーン中心線ｘｃ）とする車線中央維持制御を挙げたが、追従対象を自車両５の先行車両とする追従操舵制御を行う場合にも本発明は好適に適用することができる。

＜４．実施形態のまとめ＞
以上で説明してきたように、実施形態としての操舵制御装置（車線中央維持制御ユニット１４）は、自車両前方における追従対象に自車両の横方向位置を追従させる追従操舵制御を行う車両における操舵制御装置であって、追従対象と自車両との位置関係に基づき、追従操舵制御による舵の切り返しの有無を予測する予測部（ステップＳ１０２又はＳ１１０参照）と、自車両の操舵速度が所定速度以下であると判定される場合であって、予測部により舵の切り返しがあると予測された場合に、操舵の制御信号にディザ信号を重畳する処理を行う重畳処理部（ステップＳ１０４参照）と、を備えている。

ディザ信号は、操舵トルクに微小な振動成分を付与するための振動信号を意味する。ディザ信号の重畳により、静止摩擦やバックラッシに起因した操舵機構の応答遅れの抑制が図られる。そして、上記構成によれば、ディザ信号の重畳は、自車両の操舵速度が所定速度以下であることのみを条件として行われるのではなく、さらに、追従操舵制御による舵の切り返しがあると予測されたことを条件として行われる。このため、ディザ信号が重畳される頻度の低減が図られる。
従って、操舵機構の応答性を高めることによる追従操舵制御時の車両のふらつき抑制を図りつつ、消費電力の削減、及びギヤの摩耗抑制による操舵機構の長寿命化を図ることができる。

また、実施形態としての操舵制御装置においては、予測部は、追従操舵制御による目標舵角と自車両の実舵角との差に基づいて舵の切り返しの有無を予測している（ステップＳ１０２参照）。

舵の切り返し時には、静止摩擦やバックラッシの影響により目標舵角と実舵角との間に差が生じる。このため、目標舵角と実舵角との差に基づき、舵の切り返しの有無を適切に予測することが可能となる。
従って、ディザ信号の重畳を車両のふらつき抑制を図る上での適切なタイミングで行うことが可能となり、消費電力の削減及びギヤの摩耗抑制による操舵機構の長寿命化を図りながら、車両のふらつき抑制効果を高めることができる。

さらに、実施形態としての操舵制御装置においては、追従操舵制御は、追従対象を自車両の走行車線における中心線とした車線中央維持制御とされ、予測部は、自車両が中心線に対し外向きであるか否かを判定することで舵の切り返しの有無を予測している（ステップＳ１１０参照）。

自車両が走行車線の中心線に対し外向きであれば、該中心線への追従のため舵の切り返しが生じるとの予測が立つ。
従って、ディザ信号の重畳を車両のふらつき抑制を図る上での適切なタイミングで行うことが可能となり、消費電力の削減及びギヤの摩耗抑制による操舵機構の長寿命化を図りながら、車両のふらつき抑制効果を高めることができる。

さらにまた、実施形態としての操舵制御装置においては、重畳処理部は、ディザ信号の重畳開始後、自車両の実操舵速度が所定速度を超えたことに応じてディザ信号の重畳を停止する処理を行っている（図５の処理を参照）。

これにより、ディザ信号の重畳が無闇に継続されてしまうことの防止が図られる。
従って、消費電力の削減効果やギヤの摩耗抑制効果を高めることができる。

１ 車載システム、５ 自車両、１０ 撮像ユニット、１１Ｌ、１１Ｒ 撮像部、１２ 画像処理部、１３ 運転支援制御部、１４ 車線中央維持制御ユニット、１４ａ ＦＢコントローラ、１４ｂ 加算段、１５ 車速センサ、１６ ヨーレートセンサ、１７ 舵角センサ、１８ 実舵角センサ、１９ 操舵トルクセンサ、２０ ＥＰＳ制御ユニット、２０ａ アシストマップ、２０ｂ 加算段、２１ 表示部、２２ 発音部、ＳＤ 操作情報、３０ ステアリング機構、３２ ステアリング軸、３３ ステアリングコラム、３４ ステアリングホイール、３５ ピニオン軸、３６ ステアリングギヤボックス、３７ ラック軸、３８ タイロッド、３９ フロントナックル、４０Ｌ、４０Ｒ 操舵輪、４１ アシスト伝達機構、４２ ＥＰＳモータ

Claims (3)

1. 自車両前方における追従対象に前記自車両の横方向位置を追従させる追従操舵制御を行う車両における操舵制御装置であって、
   前記追従対象と前記自車両との位置関係に基づき、前記追従操舵制御による舵の切り返しの有無を予測する予測部と、
   前記自車両の操舵速度が所定速度以下である第一条件と、前記予測部により前記舵の切り返しがあると予測される第二条件とを満たす場合に、操舵の制御信号にディザ信号を重畳する処理を行い、前記第一条件と前記第二条件の少なくとも何れかを満たさない場合は前記ディザ信号を重畳する処理は行わない重畳処理部と、を備え、
   前記予測部は、前記追従操舵制御による目標舵角と前記自車両の実舵角との差に基づいて前記舵の切り返しの有無を予測する
   操舵制御装置。
2. 自車両前方における追従対象に前記自車両の横方向位置を追従させる追従操舵制御を行う車両における操舵制御装置であって、
   前記追従対象と前記自車両との位置関係に基づき、前記追従操舵制御による舵の切り返しの有無を予測する予測部と、
   前記自車両の操舵速度が所定速度以下である第一条件と、前記予測部により前記舵の切り返しがあると予測される第二条件とを満たす場合に、操舵の制御信号にディザ信号を重畳する処理を行い、前記第一条件と前記第二条件の少なくとも何れかを満たさない場合は前記ディザ信号を重畳する処理は行わない重畳処理部と、を備え、
   前記追従操舵制御は、前記追従対象を前記自車両の走行車線における中心線とした車線中央維持制御とされ、
   前記予測部は、
   前記自車両が前記中心線に対し外向きであるか否かを判定することで前記舵の切り返しの有無を予測する
   操舵制御装置。
3. 前記重畳処理部は、
   前記ディザ信号の重畳開始後、前記自車両の実操舵速度が所定速度を超えたことに応じて前記ディザ信号の重畳を停止する処理を行う
   請求項１又は請求項２に記載の操舵制御装置。

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