JP7449144B2 - 自動操舵制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両を目標進行路に沿って走行させる自動操舵制御を行う自動操舵制御装置に関する。

近年、車両においては、自動運転の技術を利用した自動運転制御装置や運転支援装置が開発され実用化されている。このような装置の１つとして、自動操舵制御装置が知られている。自動操舵制御装置は、車両の操舵角を制御することによって、車両を目標進行路に沿って走行させる自動操舵制御を実行する。自動操舵制御では、例えば車両に搭載したカメラによる車線の認識結果に基づいて車両の目標位置が設定され、車両が目標位置の軌跡に沿って走行するように車両の操舵角が制御される。

車両の操舵角の制御は、電動パワーステアリング装置を用いて行われる。自動操舵制御が実行されてないときには、電動パワーステアリング装置は、操舵トルクの大きさ等に応じて、電動パワーステアリングモータに与える駆動電流を制御して、運転者のハンドル操作をアシストするアシストトルクを発生させる。

自動操舵制御においても、目標操舵角に基づいて生成された目標トルクによって、電動パワーステアリング装置が制御される。電動パワーステアリング装置は、目標トルクに基づいて、車両の操舵角を制御する。

ところで、自動操舵制御装置は、車両の目標位置を例えば車線の中央に設定することによって、自車両を車線に沿って走行させる車線維持制御を実行することができる。このような自動操舵制御装置は、例えば特開２０１５－０５８９０３号公報に開示されている。

特開２０１５－０５８９０３号公報

直線路において車線維持制御が行われている場合、操舵角は、理想的には０になる。しかし、実際には、外乱等の影響によって車両の位置が目標位置からわずかにずれるため、操舵角を変化させて車両の位置を修正する制御が繰り返し実行される。その結果、車両は、目標位置から得られる理想的な走行軌跡と繰り返し交差しながら走行することになる。このように、車線維持制御では、目標位置の周りで、車両が周期的にふらつく現象が発生することがある。

一般的に、車両が理想的な走行軌跡と繰り返し交差しながら走行する状態では、操舵角の時間的変化を表す波形である操舵角波形は、正弦波のような波形になる。本願の発明者は、操舵角波形が正弦波のように規則的であると、乗員が違和感を覚えることを見出した。

上記の違和感は、直線路において車線維持制御が行われている場合に限らず、カーブにおいて車線維持制御が行われている場合にも発生する。

そこで、本発明は、自動操舵制御の実行時の車両の周期的なふらつきに起因する違和感を低減することができる自動操舵制御装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の自動操舵制御装置は、車両を目標進行路に沿って走行させる自動操舵制御を行う自動操舵制御装置であって、前記車両の前方の道路情報を認識する道路情報認識装置と、前記車両の走行状態の情報を検出する走行状態検出部と、前記道路情報および前記走行状態の情報に基づいて、前記車両の前方における目標位置に向かうように、前記車両の操舵角を制御する操舵角制御装置とを備え、前記操舵角制御装置は、前記車両が、前記目標位置から得られる理想的な走行軌跡と繰り返し交差しながら周期的に走行するときの前記操舵角の時間的変化を表す波形である操舵角波形の少なくとも一部が非正弦波になるように、前記操舵角を制御すし、前記操舵角波形は、前記操舵角波形の１／２周期分に相当する波形の上端または下端が所定の時間直線状の波形である。

本発明によれば、自動操舵制御の実行時の車両の周期的なふらつきに起因する違和感を低減することができる車両制御装置を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る自動操舵制御装置を搭載する車両の概略の構成を示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態におけるカメラユニットの構成を示す機能ブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る自動操舵制御装置の要部の構成を示す機能ブロック図である。 本発明の第１の実施の形態における車両の周期的なふらつきを説明するための説明図である。 本発明の第１の実施の形態における修正制御を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態における操舵角波形の第１の例を示す波形図である。 本発明の第１の実施の形態における操舵角波形の第２の例を示す波形図である。 本発明の第１の実施の形態における目標トルク波形の一例を示す波形図である。 本発明の第２の実施の形態における車両の周期的なふらつきを説明するための説明図である。 本発明の第２の実施の形態における操舵角波形の一例を示す波形図である。

［第１の実施の形態］
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。始めに、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る自動操舵制御装置を搭載する車両の概略の構成について説明する。図１に示したように、車両１には、左前輪ＦＬと、右前輪ＦＲと、左後輪ＲＬと、右後輪ＲＲとが設けられている。以下、左右前輪ＦＬ，ＦＲが駆動輪且つ操舵輪として構成された場合を例にとって説明する。

車両１には、更に、例えばラックアンドピニオン機構等のステアリング機構２が設けられている。ステアリング機構２には、タイロッド３を介して左右前輪ＦＬ，ＦＲが連設されていると共に、先端にステアリングホイール４が固設されたステアリングシャフト５が連設されている。左右前輪ＦＬ，ＦＲは、運転者によるステアリングホイール４の操作によって、ステアリング機構２を介して、左右方向に転舵される。

車両１には、更に、電動パワーステアリング装置（以下、ＥＰＳ装置と記す。）６が設けられている。ＥＰＳ装置６は、電動パワーステアリングモータ（以下、ＥＰＳモータと記す。）７と、電動パワーステアリング制御ユニット（以下、ＥＰＳ制御ユニットと記す。）８とを含んでいる。なお、図１では、ＥＰＳ制御ユニットをＥＰＳ＿ＥＣＵと記している。ＥＰＳモータ７は、図示しない伝達機構を介して、ステアリングシャフト５に連接されている。

車両１には、更に、操舵トルクセンサ９が設けられている。操舵トルクセンサ９は、ステアリングシャフト５に介装されたトーションバー５ａの捩れ角から、運転者によってステアリングホイール４に入力される操舵トルクを検出する。操舵トルクセンサ９は、ＥＰＳ制御ユニット８に接続されている。

ＥＰＳ制御ユニット８は、操舵トルクセンサ９や後述する車速センサ等の検出結果に基づいて、運転者の操舵トルクをアシストするアシストトルクを設定する。また、ＥＰＳ制御ユニット８は、設定したアシストトルクがステアリングシャフト５に付加されるように、ＥＰＳモータ７を制御する。

車両１には、更に、自動操舵制御ユニット１１が設けられている。ＥＰＳ制御ユニット８と自動操舵制御ユニット１１は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の車内ネットワーク１０に接続されている。図示しないが、車内ネットワーク１０には、更に、エンジン制御ユニット、変速機制御ユニット、ブレーキ制御ユニット等の、車両１の走行状態を制御する複数の電子制御ユニットが接続されている。

自動操舵制御ユニット１１は、車両１を目標進行路に沿って走行させる自動操舵制御を行う自動操舵制御装置の制御部である。自動操舵制御ユニット１１は、自動操舵制御の実行時には、車両１の目標操舵角に基づいて目標トルクを設定し、設定した目標トルクに対応する指令信号をＥＰＳ制御ユニット８に送信する。ＥＰＳ制御ユニット８は、受信した指令信号に基づいて、設定した目標トルクがステアリングシャフト５に付加されるように、ＥＰＳモータ７を制御する。

自動操舵制御ユニット１１は、例えば、運転者が自動操舵制御のためのスイッチをオンにする操作等を検出したときに、自動操舵制御を実行する。また、自動操舵制御ユニット１１は、ハンドル操作等の運転者による所定の運転操作や、自動操舵制御の解除スイッチの操作等を検出したときに、自動操舵制御を解除する。

自動操舵制御ユニット１１には、車両１の車速を検出する車速センサ１４および車両１の操舵角と操舵方向を検出する操舵角センサ１３等の複数のセンサが接続されている。なお、車両１の操舵角、操舵トルク、アシストトルク、目標トルクの各々の正負は、車両１が左方向に曲がるか右方向に曲がるかによって定義される。

車両１には、更に、カメラユニット２１が設けられている。ここで、図１および図２を参照して、カメラユニット２１について詳しく説明する。図２は、カメラユニット２１の構成を示す機能ブロック図である。カメラユニット２１は、メインカメラ２２ａとサブカメラ２２ｂとを含むステレオカメラによって構成された車載カメラ２２と、画像処理部２３と、車線認識部２４とを有している。

カメラ２２ａ，２２ｂは、例えば、車室内におけるフロントガラスの近傍において、それぞれ、車幅方向の中央から所定の間隔をあけて配置されている。カメラ２２ａ，２２ｂは、それぞれ、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ等の撮像素子を含んでいる。撮像素子は、車両１が走行している進行方向の前方の走行環境の画像を撮像する。

画像処理部２３は、カメラ２２ａ，２２ｂによって撮像された一対のアナログ画像を所定の輝度階調のデジタル画像に変換する。また、画像処理部２３は、メインカメラ２２ａによって撮像された画像に基づいて基準画像データを生成し、サブカメラ２２ｂによって撮像された画像に基づいて比較画像データを生成する。そして、画像処理部２３は、基準画像データと比較画像データの差分に基づいて、車両１から対象物までの距離である距離データを算出する。

車線認識部２４は、車両１が走行する車線の左右両側に描画されている車線区画線を認識すると共に、車線区画線の認識結果に基づいて、車両１の車幅方向の位置である車両横位置と、目標横位置と、車両１が走行する車線の曲率（以下、車線曲率と記す。）と、車線に対する車両１のヨー角（以下、対車線ヨー角と記す。）を算出する。目標横位置は、例えば、左右の車線区画線から規定される車線の中央である。

車線認識部２４は、例えば以下のようにして、車線曲率を算出する。まず、基準画像データと比較画像データに基づいて、仮想道路平面を生成する。次に、距離データに基づいて、生成した仮想道路平面上に、左右の車線区画線の内側エッジをプロットする。次に、左右の内側エッジの曲率を算出する。次に、左右の内側エッジの曲率に基づいて、車線曲率を算出する。

ＥＰＳ制御ユニット８、自動操舵制御ユニット１１およびカメラユニット２１は、それぞれ、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を備えたマイクロコンピュータを主体として構成されている。ＲＯＭにはシステム毎に設定されている動作を実現するための制御プログラムが記憶されている。ＥＰＳ制御ユニット８、自動操舵制御ユニット１１およびカメラユニット２１の機能は、ＣＰＵがＲＯＭから制御プログラムを読み出して実行することにより実現される。

次に、図３を参照して、本実施の形態に係る自動操舵制御装置１００の構成について説明する。図３は、自動操舵制御装置１００の要部の構成を示す機能ブロック図である。自動操舵制御装置１００は、道路情報認識装置と、走行状態検出部とを備えている。道路情報認識装置は、車両１の前方の道路情報を認識するものであり、カメラユニット２１によって構成されている。走行状態検出部は、車両１の走行状態の情報を検出するものであり、カメラユニット２１と、車速センサ１４および操舵角センサ１３等の複数のセンサとによって構成されている。

自動操舵制御装置１００は、更に、道路情報および走行状態の情報に基づいて、車両１の前方における目標位置に向かうように、車両１の操舵角を制御する操舵角制御装置１０１を備えている。操舵角制御装置１０１は、回転駆動装置と、操舵角制御部とを含んでいる。回転駆動装置は、車両１のステアリングシャフト５を回転させることによって車両１を転舵させるものであり、ＥＰＳ装置６によって構成されている。操舵角制御部は、回転駆動装置すなわちＥＰＳ装置６に対して操舵角と対応関係を有する指令信号を送信することによって自動操舵制御を実行させるものであり、自動操舵制御ユニット１１によって構成されている。

自動操舵制御ユニット１１は、目標位置算出部３１と、推定位置算出部３２と、目標トルク算出部３３とを含んでいる。目標位置算出部３１は、少なくとも道路情報に基づいて車両１から所定の距離（前方注視距離）だけ前方に離れた所定の位置における目標位置を算出する。具体的には、目標位置算出部３１は、例えば、車線認識部２４が算出した目標横位置と、車速センサ１４が検出した車速に基づいて、目標位置を算出する。

推定位置算出部３２は、少なくとも走行状態の情報に基づいて車両１から所定の距離（前方注視距離）だけ前方に離れた所定の位置における車両１の推定位置を算出する。具体的には、推定位置算出部３２は、例えば、車線認識部２４が算出した車両横位置および対車線ヨー角と、操舵角センサ１３が検出した操舵角と、車速センサ１４が検出した車速とを用いて、推定位置を算出する。

目標トルク算出部３３は、目標位置と推定位置の偏差の絶対値が減少するように車両１の目標操舵角を算出する。ここで、目標操舵角の算出方法の一例について説明する。まず、目標トルク算出部３３は、車線認識部２４から車線曲率を取得し、車両１を車線曲率に沿って走行させるための第１の初期目標操舵角を算出する。次に、目標トルク算出部３３は、車線認識部２４から対車線ヨー角を取得し、対車線ヨー角を所定の目標ヨー角に一致させるための第２の初期目標操舵角を算出する。次に、目標トルク算出部３３は、目標位置算出部３１と推定位置算出部３２から目標位置と推定位置を取得し、目標位置から推定位置までの車両１の車幅方向の偏差である横位置偏差を算出すると共に、横位置偏差を０にするための第３の初期目標操舵角を算出する。次に、目標トルク算出部３３は、第１ないし第３の初期目標操舵角の和を、目標操舵角として算出する。

また、目標トルク算出部３３は、自動操舵制御において車両１を転舵させるためのトルクであって、操舵角を目標操舵角にするためにステアリングシャフト５に付加するトルクである目標トルクを算出する。そして、目標トルク算出部３３は、目標トルクと対応関係を有する指令信号を、ＥＰＳ装置６のＥＰＳ制御ユニット８に送信する。

ＥＰＳ制御ユニット８は、目標トルクに対応する指令信号を受信して、受信した指令信号に基づいて、上記の目標トルクがステアリングシャフト５に付加されるように、ＥＰＳモータ７を制御する。その結果、車両１の操舵角が制御される。なお、ＥＰＳ制御ユニット８が受信する指令信号は、結果的に目標トルクがステアリングシャフト５に付加される信号であればよく、操舵角を制御する信号であってもよい。

本実施の形態では、自動操舵制御装置１００は、車線維持制御等の自動操舵制御に加えて、車線維持制御の実行時の操舵角を修正する修正制御を実行することができるように構成されている。ここで、図４を参照して、修正制御の概要について説明する。図４は、車両１の周期的なふらつきを説明するための説明図である。図４では、車両１の車幅方向をＸ軸とし、車両１の車長方向をＺ軸とした。また、図４において、記号ＬＬ，ＬＲを付した実線は走行車線の左右を区画する区画線であり、記号Ｌ１を付した二点鎖線は目標位置から得られる理想的な走行軌跡（以下、理想軌跡と言う。）であり、記号Ｌ２を付した破線は、車両１の重心位置Ｃの軌跡である。理想軌跡Ｌ１は、所定の時間的な間隔または所定の位置的な間隔で算出される複数の目標位置を結ぶ仮想の曲線である。

図４には、直線路において車線維持制御が行われている例を示している。車線維持制御が行われている場合、車両１の位置（例えば重心位置Ｃ）は、理想的には目標位置と一致する。図４に示した例では特に、車両１の操舵角は、理想的には０になる。しかし、実際には、外乱等の影響によって車両１の位置が目標位置からＸ軸方向にわずかにずれるため、操舵角を変化させて車両１の位置を修正する制御が繰り返し実行される。その結果、車両１は、理想軌跡Ｌ１と繰り返し交差しながら走行することになり、車両１の重心位置Ｃの軌跡Ｌ２は、理想軌跡Ｌ１と繰り返し交差する。このように、車線維持制御では、目標位置の周りで、車両１が周期的にふらつく現象が発生することがある。

図４に示したように、車両１の重心位置Ｃの軌跡Ｌ２が正弦波のような波形になると、操舵角の時間的変化を表す波形である操舵角波形も、正弦波のような波形になる。本願の発明者は、操舵角波形が正弦波のように規則的であると、乗員が違和感を覚えることを見出した。この違和感は、直線路において車線維持制御が行われている場合に限らず、カーブにおいて車線維持制御が行われている場合にも発生する。

本実施の形態における修正制御は、上記のような違和感を低減するために、車線維持制御の実行時の操舵角を修正する制御である。修正制御では、車両１が理想軌跡Ｌ１と繰り返し交差しながら走行するときの操舵角波形の少なくとも一部が非正弦波になるように、操舵角が制御される。修正制御は、車線維持制御が安定的に実行されている状態において実行されることが好ましい。

なお、後述するように、修正制御を行ったときの操舵角波形の振幅は、修正制御を行わなかったときの操舵角波形の振幅よりも小さくなる。そのため、車線維持制御が安定的に実行されていない状態では特に、車両１が走行車線の片側に寄ったり、車両１が走行車線から逸脱してしまったりするおそれがある。そのため、安全上の観点から、車線維持制御が安定的に実行されていない状態では、通常の車線維持制御がそのまま実行される。

また、車線維持制御の実行中の操舵角は、目標トルクによって制御される。そのため、車線維持制御の実行中に、車両１が理想軌跡Ｌ１と繰り返し交差しながら走行している場合には、目標トルクの時間的変化を表す波形である目標トルク波形も正弦波のような波形になる。修正制御では、車両１が理想軌跡Ｌ１と繰り返し交差しながら走行するときの目標トルク波形の少なくとも一部が非正弦波になるように、目標トルクが修正される。これにより、操舵角波形の少なくとも一部は、非正弦波になる。

ここで、本実施の形態における正弦波と非正弦波について説明する。本実施の形態では、周期的な変化を示し且つ高調波が重畳していないか、あるいはほとんど重畳していない波形を、正弦波と言う。正弦波の振幅および周期の各々は、一定であってもよいし、変化していてもよい。また、本実施の形態では、上記の正弦波以外の波形を、非正弦波と言う。非正弦波には、台形波、矩形波、三角波等の他、正弦波に複数の高調波が重畳して正弦波から変形した波形や、正弦波の一部が直線状になって台形波状になった波形等が含まれる。

本実施の形態では特に、非正弦波は、その少なくとも一部が、正弦波の一部が直線状になって台形波状になった波形であることが好ましい。正弦波の一部が直線状になって台形波状になった波形とは、正弦波の１／２周期に相当する波形であって正弦波の上側のピークである上端または下側のピークである下端を含む波形において、上端または下端が所定の時間だけ直線状の波形を指す。直線状になった部分の各々は、その大きさが一定であることがより好ましい。修正制御では、操舵角波形が、上端および下端の少なくとも一方が所定の時間だけ直線状の波形であって操舵角波形の１周期分の波形に相当する非正弦波部分を複数含むように、操舵角が制御される。以下、上記の所定の時間を、修正制御時間と言う。修正制御時間は、修正制御が行われていないときの操舵角波形の周期の１／２よりも短い時間である。

次に、図３および図５を参照して、修正制御を実行するときの自動操舵制御装置１００の動作について説明する。本実施の形態では、操舵角制御部すなわち自動操舵制御ユニット１１は、修正制御を実行させるために、目標位置算出部３１、推定位置算出部３２および目標トルク算出部３３に加えて、偏差判定部３４と、修正制御時間算出部３５と、修正制御実行判定部３６とを含んでいる。

図５は、修正制御を示すフローチャートである。修正制御では、まず、車線維持制御が安定しているか否かを判定する（ステップＳ１）。この判定は、例えば、目標位置から推定位置までの車両１の車幅方向の偏差である横位置偏差を用いて行われる。すなわち、ステップＳ１では、偏差判定部３４が、目標位置算出部３１と推定位置算出部３２から目標位置と推定位置の組を複数取得して複数の横位置偏差を算出すると共に、複数の横位置偏差の各々の絶対値が所定の閾値以下であるか否かを判定する。

偏差判定部３４が取得する目標位置と推定位置の組の数と、上記の判定で用いられる閾値は、車線維持制御が安定していると見なせる数値に設定される。閾値は、例えば数ｃｍ～数十ｃｍの範囲内（一例では２０ｃｍ）である。すなわち、目標位置と推定位置の組を複数取得するのに要する、ある程度長い期間にわたって、車両１の位置（例えば重心位置Ｃ）が、理想軌跡Ｌ１を中心とし且つ上記の閾値で規定される所定の範囲内にある場合には、車線維持制御が安定していると見なす。

ステップＳ１において車線維持制御が安定していないと判定された場合、すなわち偏差判定部３４が複数の横位置偏差の各々の絶対値が所定の閾値以下ではないと判定した場合（ＮＯ）には、再度ステップＳ１を実行する。

ステップＳ１において車線維持制御が安定していると判定された場合、すなわち偏差判定部３４が複数の横位置偏差の各々の絶対値が所定の閾値以下であると判定した場合（ＹＥＳ）には、次に、修正制御時間算出部３５が、修正制御時間を算出する（ステップＳ２）。修正制御時間算出部３５は、例えば、車速センサ１４から車速を取得すると共に車線認識部２４から車線曲率を取得し、取得した車速および車線曲率に応じて、修正制御時間を変化させる。具体的には、修正制御時間算出部３５は、車速が大きくなるほど修正制御時間が短くなり、車線曲率が大きくなるほど修正制御時間が短くなるように、修正制御時間を算出する。具体的には、直線路において車速が８０ｋｍの場合、修正制御時間は、例えば３秒～５秒の範囲内（一例では３秒）である。直線路において車速が１２０ｋｍの場合、修正制御時間は、直線路において車速が８０ｋｍの場合の修正制御時間よりも短い所定の範囲内の時間（一例では２秒）である。

次に、修正制御実行判定部３６が、修正制御を実行することができるか否かを判定する（ステップＳ３）。修正制御実行判定部３６は、例えば、まず、車線認識部２４から車両横位置および対車線ヨー角を取得し、操舵角センサ１３から操舵角を取得し、車速センサ１４から車速を取得し、修正制御時間算出部３５から修正制御時間を取得して、修正制御時間が経過するまで操舵角を所定の角度に固定したときの、車両１の位置および対車線ヨー角の少なくとも一方を算出する。所定の角度は、例えば、その絶対値が、修正制御を実行していないときの操舵角波形の振幅よりも小さくなる角度である。

修正制御実行判定部３６は、次に、算出した車両１の位置および対車線ヨー角が、修正制御の実行条件を満足するか否かを判定する。具体的には、修正制御実行判定部３６は、目標位置から算出した車両１の位置までの横位置偏差の絶対値が、所定の閾値以下である場合に、修正制御の実行条件を満足すると判定する。また、修正制御実行判定部３６は、算出した対車線ヨー角が所定の閾値以下である場合に、修正制御の実行条件を満足すると判定する。

ステップＳ３において修正制御の実行条件を満足すると判定された場合（ＹＥＳ）、次に、修正制御を実行する（ステップＳ４）。具体的には、修正制御実行判定部３６が、目標トルク算出部３３に対して、修正制御の実行を指示する指令信号と修正制御時間を送信する。目標トルク算出部３３は、この指令信号を受信すると、修正制御を実行する。具体的には、目標トルク算出部３３は、車両１が理想軌跡Ｌ１と繰り返し交差しながら走行するときの目標トルク波形の少なくとも一部が非正弦波になるように、所定の時間、目標トルクを修正する。所定の時間は、修正前の目標トルク波形の１周期に相当する時間であってもよいし、複数の周期に相当する時間であってもよい。

また、目標トルク算出部３３は、修正制御時間をランダムに変化させてもよい。具体的には、修正制御時間算出部３５が算出した修正制御時間をＴとし、ゲインをＧとしたときに、目標トルク算出部３３は、Ｇを０以上１以下の範囲内でランダムに変化させると共に、ＴとＧの積Ｔ×Ｇを、修正制御に用いる修正制御時間としてもよい。

修正制御の実行後、またはステップＳ３において修正制御の実行条件を満足しないと判定された場合（ＮＯ）には、ステップＳ１に戻る。

次に、図６および図７を参照して、操舵角波形の第１および第２の例について説明する。なお、第１および第２の例では、目標トルク算出部３３が、修正制御時間をランダムに変化させている。

図６は、操舵角波形の第１の例を示す波形図である。図６では、修正制御を行わなかったときの操舵角波形（以下、修正前の操舵角波形と言う。）を点線で示し、修正制御を行ったときの操舵角波形（以下、修正後の操舵角波形と言う。）を実線で示している。第１の例では、まず、操舵角が、修正前の操舵角波形の上側のピークに達しない所定の第１の角度まで増加する。次に、操舵角が第１の角度である状態が、所定の時間（修正制御時間）だけ継続する。次に、操舵角が、修正前の操舵角波形の下側のピークに達しない所定の第２の角度まで減少する。次に、操舵角が第２の角度である状態が、所定の時間（修正制御時間）だけ継続する。第１の例では、上述の操舵角の変化が繰り返される。

第１の例では特に、修正後の操舵角波形のうちの操舵角が増加または減少する部分が、修正前の操舵角波形に重なるように、修正制御時間の長さに応じて、第１および第２の角度の各々の大きさを変化させている。

図７は、操舵角波形の第２の例を示す波形図である。第２の例では、操舵角の変化の態様は、第１および第２の角度の各々の大きさが一定である点を除いて、第１の例と同じである。

第１および第２の例のいずれにおいても、修正後の操舵角波形の振幅は、修正前の操舵角波形の振幅よりも小さくなる。また、第１および第２の例のいずれにおいても、操舵角波形は、上端および下端の両方が所定の時間だけ直線状の波形であって操舵角波形の１周期分の波形に相当する非正弦波部分を複数含んでいる。

次に、図８を参照して、目標トルク波形の一例について説明する。なお、この例では、目標トルク算出部３３が、修正制御時間をランダムに変化させている。図８では、修正制御を行わなかったときの目標トルク波形（以下、修正前の目標トルク波形と言う。）を点線で示し、修正制御を行ったときの目標トルク波形（以下、修正後の目標トルク波形と言う。）を実線で示している。図８に示した例では、修正後の目標トルク波形の変化の態様は、図６に示した修正後の操舵角波形の第１の例と同様である。すなわち、図８に示した例では、まず、目標トルクが、修正前の目標トルク波形の上側のピークに達しない所定の第１のトルクまで増加する。次に、目標トルクが第１のトルクである状態が、所定の時間（修正制御時間）だけ継続する。次に、目標トルクが、修正前の目標トルク波形の下側のピークに達しない所定の第２のトルクまで減少する。次に、目標トルクが第２のトルクである状態が、所定の時間（修正制御時間）だけ継続する。図８に示した例では、上述の目標トルクの変化が繰り返される。

図８に示した例では特に、修正後の目標トルク波形のうちのトルクが増加または減少する部分が、修正前の目標トルク波形に重なるように、修正制御時間の長さに応じて、第１および第２のトルクの各々の大きさを変化させている。

修正後の目標トルク波形の変化の態様は、図８に示した例に限られない。例えば、修正後の目標トルク波形の変化の態様は、図７に示した操舵角波形の第２の例と同じであってもよい。

以上説明したように、本実施の形態では、操舵角制御装置１０１は、車両１が理想軌跡Ｌ１と繰り返し交差しながら走行するときの操舵角波形の少なくとも一部が非正弦波になるように、操舵角を制御している。これにより、本実施の形態によれば、操舵角波形が正弦波のように規則的に変化することを防止して、自動操舵制御の実行時の車両１の周期的なふらつきに起因する違和感を低減することができる。

また、本実施の形態では、目標トルク算出部３３が、修正制御時間をランダムに変化させることにより、操舵角波形が規則的に変化することを防止して、違和感をより低減することができる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。始めに、図９を参照して、修正制御の概要について説明する。図９は、車両１の周期的なふらつきを説明するための説明図である。図９では、走行車線の左右を区画する区画線、理想軌跡、および車両１の重心位置Ｃの軌跡については、第１の実施の形態における図４と同じ符号を用いる。

図９は、区画線ＬＲ側に自転車専用通過帯が設けられた直線路において車線維持制御が行われている例を示している。以下、自転車専用通過帯を自転車レーンと言い、符号ＢＬで表す。図９に示したように、自転車レーンＢＬが設けられた直線路において車線維持制御が実行された状態で、目標位置の周りで車両１が周期的にふらつく現象が発生すると、車両１が自転車レーンＢＬに少し寄った状態（車両１が理想軌跡Ｌ１よりも自転車レーンＢＬに近い状態）と、車両１が自転車レーンＢＬから少し離れた状態（車両１が理想軌跡Ｌ１よりも自転車レーンＢＬから遠い状態）が、交互に繰り返される。

第１の実施の形態で説明したように、修正制御を行ったときの操舵角波形の振幅は、修正制御を行わなかったときの操舵角波形の振幅よりも小さくなる。そのため、車両１が自転車レーンＢＬに少し寄ったタイミングにおいて修正制御による操舵角の修正が行われると、車両１が自転車レーンＢＬに少し寄った状態がある程度長い時間にわたって継続するおそれがある。自転車レーンＢＬが設けられた車線では、潜在的に、自転車が自転車レーンＢＬから車両１に向かって飛び出してくる危険性がある。そのため、車両１が自転車レーンＢＬに少し寄った状態が継続すると、乗員に違和感または不安感を与えてしまうおそれがある。このような違和感または不安感は、潜在的に自転車または歩行者が車両１に向かって飛び出してくる危険性がある道路、具体的には対向車線および歩道がなく歩行者が通行する路側帯が設けられた道路等においても発生する。

本実施の形態における操舵角制御装置１０１は、車両１が走行車線の右側および左側のうち潜在的な危険がある方に少し寄った状態の時間が短くなるように、修正制御が行われているときの操舵角を制御する。このような制御は、操舵角制御装置１０１が、車両１が走行する車線の両側に潜む潜在的危険情報に応じて、操舵角波形の非正弦波部分の上端および下端の一方に対応する修正制御時間を変化させることによって実現される。

本実施の形態では特に、カメラユニット２１の車線認識部２４（図２参照）は、道路情報の１つとして、車両１が走行する車線の両側に潜む潜在的危険情報を生成することができるように構成されている。具体的には、車線認識部２４は、車両１が走行している進行方向の前方の走行環境の画像から、自転車レーンの有無、対向車線の有無、歩道の有無および路側帯の有無等を認識し、車線の右側と左側のどちらに潜在的な危険があるかを示す情報である潜在的危険情報を生成する。

目標トルク算出部３３（図３参照）は、車線認識部２４から潜在的危険情報を取得することができるように構成されている。目標トルク算出部３３は、修正制御の実行時には、潜在的危険情報に基づいて、目標トルク波形の非正弦波部分の上端および下端の一方に対応する修正制御時間を変化させる。

具体的には、車両１が走行車線の右側および左側のうち潜在的な危険がある方に少し寄った状態の時間が短くなるように、車両１が潜在的な危険がある方に少し寄ったタイミングにおける修正制御時間を、通常よりも短くするか、０にする。図９に示したように、自転車レーンＢＬが設けられた直線路において車線維持制御が実行される場合には、車両１が自転車レーンＢＬに少し寄ったタイミングにおける修正制御時間を、通常よりも短くするか、０にする。なお、車両１が自転車レーンＢＬから少し離れたタイミングにおける修正制御時間は、通常の時間と同じである。目標トルク算出部３３が上述のように修正制御時間を変化させることにより、操舵角波形の非正弦波部分の上端および下端の一方に対応する修正制御時間が変化する。

図１０は、操舵角波形の一例を示す波形図である。図１０では、修正前の操舵角波形を点線で示し、修正後の操舵角波形を実線で示している。図１０に示した例では、潜在的な危険がある方に少し寄ったタイミングにおける修正制御時間を０にしている。図１０に示した例では、操舵角が操舵角波形の下端およびその近傍となるタイミングが、潜在的な危険がある方に少し寄ったタイミングであり、操舵角が操舵角波形の非正弦波部分の上端およびその近傍となるタイミングが、潜在的な危険がある方から少し離れたタイミングである。図１０に示した例では、操舵角波形は、上端のみが所定の時間だけ直線状の波形であって操舵角波形の１周期分の波形に相当する非正弦波部分を複数含んでいる。

図示しないが、本実施の形態における修正後の目標トルク波形の変化の態様は、修正後の操舵角波形と同様である。

以上説明したように、本実施の形態では、操舵角制御装置１０１は、潜在的危険情報に応じて、操舵角波形の非正弦波部分の上端および下端の一方に対応する修正制御時間を変化させる。これにより、本実施の形態によれば、乗員に与える違和感または不安感を低減することができると共に、潜在的な危険がある方に少し寄った状態の時間を短くして、安全性を向上させることができる。

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。

本発明は、上述した各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。例えば、本発明の自動操舵制御装置は、ステアリングシャフト５を介さずに操舵角を制御してもよい。

また、本発明における修正制御では、図５に示したステップＳ１～Ｓ４のうち、修正制御実行判定部３６が修正制御を実行することができるか否かを判定するステップＳ３を省略してもよい。この場合、修正制御実行判定部３６は設けられていなくてもよい。

また、本発明における操舵角制御装置は、所定の時間をランダムに変化させてもよい。

また、本発明における走行状態の情報は、車両の車速を含んでいてもよい。この場合、操舵角制御装置は、車速に応じて所定の時間を変化させてもよい。

また、本発明における道路情報は、車両が走行する車線の曲率の情報を含んでいてもよい。この場合、操舵角制御装置は、曲率に応じて所定の時間を変化させてもよい。

１…車両、２…ステアリング機構、３…タイロッド、４…ステアリングホイール、５…ステアリングシャフト、６…ＥＰＳ装置、７…ＥＰＳモータ、８…ＥＰＳ制御ユニット、９…操舵トルクセンサ、１０…車内ネットワーク、１１…自動操舵制御ユニット、１３…操舵角センサ、１４…車速センサ、２１…カメラユニット、２２…車載カメラ、２３…画像処理部、２４…車線認識部、３１…目標位置算出部、３２…推定位置算出部、３３…目標トルク算出部、３４…偏差判定部、３５…修正制御時間算出部、３６…修正制御実行判定部、１００…自動操舵制御装置、１０１…操舵角制御装置。

Claims (5)

1. 車両を目標進行路に沿って走行させる自動操舵制御を行う自動操舵制御装置であって、
   前記車両の前方の道路情報を認識する道路情報認識装置と、
   前記車両の走行状態の情報を検出する走行状態検出部と、
   前記道路情報および前記走行状態の情報に基づいて、前記車両の前方における目標位置に向かうように、前記車両の操舵角を制御する操舵角制御装置とを備え、
   前記操舵角制御装置は、前記車両が、前記目標位置から得られる理想的な走行軌跡と繰り返し周期的に交差しながら走行するときの前記操舵角の時間的変化を表す波形である操舵角波形の少なくとも一部が非正弦波になるように、前記操舵角を制御し、
   前記操舵角波形は、前記操舵角波形の１／２周期分に相当する波形の上端または下端が所定の時間直線状の波形であることを特徴とする自動操舵制御装置。
2. 前記操舵角制御装置は、前記車両のステアリングシャフトを回転させることによって前記車両を転舵させる回転駆動装置と、前記回転駆動装置に対して前記操舵角と対応関係を有する指令信号を送信することによって前記自動操舵制御を実行させる操舵角制御部とを含み、
   前記操舵角制御部は、少なくとも前記道路情報に基づいて前記車両から所定の距離だけ前方に離れた所定の位置における前記目標位置を算出する目標位置算出部と、少なくとも前記走行状態の情報に基づいて前記所定の位置における前記車両の推定位置を算出する推定位置算出部と、前記目標位置と前記推定位置の偏差の絶対値が減少するように前記車両の目標操舵角を算出すると共に前記操舵角を前記目標操舵角にするために前記ステアリングシャフトに付加する目標トルクを算出する目標トルク算出部とを含み、
   前記指令信号は、前記目標トルクと対応関係を有し、
   前記目標トルク算出部は、前記偏差の絶対値が所定の閾値以下の場合に、前記車両が前記理想的な走行軌跡と繰り返し交差しながら走行するときの前記目標トルクの時間的変化を表す波形である目標トルク波形の少なくとも一部が非正弦波になるように、前記目標トルクを修正することを特徴とする請求項１に記載の自動操舵制御装置。
3. 前記操舵角波形は、前記操舵角波形の１周期分の波形に相当する非正弦波部分を複数含むことを特徴とする請求項１または２に記載の自動操舵制御装置。
4. 前記道路情報は、前記車両が走行する車線の両側に潜む潜在的危険情報を含み、
   前記操舵角制御装置は、前記潜在的危険情報に応じて、前記非正弦波部分の前記上端および前記下端の一方に対応する前記所定の時間を変化させることを特徴とする請求項３に記載の自動操舵制御装置。
5. 車両を目標進行路に沿って走行させる自動操舵制御を行う自動操舵制御装置であって、
   前記車両の前方の道路情報を認識する道路情報認識装置と、
   前記車両の走行状態の情報を検出する走行状態検出部と、
   前記道路情報および前記走行状態の情報に基づいて、前記車両の前方における目標位置に向かうように、前記車両の操舵角を制御する操舵角制御装置とを備え、
   前記操舵角制御装置は、前記車両が、前記目標位置から得られる理想的な走行軌跡と繰り返し交差しながら走行するときの前記操舵角の時間的変化を表す波形である操舵角波形の少なくとも一部が非正弦波になるように、前記操舵角を制御し、
   前記操舵角波形は、上端および下端の少なくとも一方が所定の時間だけ直線状の波形であって前記操舵角波形の１周期分の波形に相当する非正弦波部分を複数含み、
   前記道路情報は、前記車両が走行する車線の両側に潜む潜在的危険情報を含み、
   前記操舵角制御装置は、前記潜在的危険情報に応じて、前記非正弦波部分の前記上端および前記下端の一方に対応する前記所定の時間を変化させることを特徴とする自動操舵制御装置。

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