JP7472866B2 - 車両用操舵ガイドトルク制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車などの車両のための操舵ガイドトルク制御装置に係る。

自動車などの車両のための操舵反力トルク制御装置として、例えば下記の特許文献１に記載されているように、外部センサの検出結果に基づいてドライバーの適正操舵操作量を予測し、適正操舵操作量の予測時刻に対応するドライバーの操舵操作量が適正操舵操作量範囲内にないときには、操舵操作量が適正操舵操作量範囲内へ至るまでの操舵反力トルクを従来よりも大きくするよう構成された操舵反力トルク制御装置が知られている。

操舵反力トルクは、操舵操作量が適正操舵操作量範囲内から該範囲外へ変化するときには、操舵操作に抗する操舵反力トルクとして作用し、操舵操作量が適正操舵操作量範囲外から該範囲内へ至るときには、操舵操作を促す操舵トルクとして作用する。よって、下記の特許文献１に記載されている操舵反力トルク制御装置は、操舵ガイドトルク制御装置と呼ばれてもよい。

操舵ガイドトルク制御装置として、カメラセンサにより検出された車両の前方の走行路のカーブの曲率に基づいて、車両をカーブに沿って走行させるための目標操舵角を演算し、先読み時間を加味した目標操舵角と実際の操舵角との偏差に基づいて、実際の操舵操作量が目標操舵操作量を含む所定の操舵操作量の範囲内になるようにドライバーの操舵をガイドする目標操舵ガイドトルクを演算し、操舵ガイドトルクが目標操舵ガイドトルクになるようにトルク付与装置を制御する操舵ガイドトルク制御装置が知られている。

上述のような操舵反力トルク制御装置及び操舵ガイドトルク制御装置によれば、車両が走行路のカーブを走行する際に、実際の操舵角が適切な操舵操作量の範囲内になるようにドライバーが操舵操作することを促すことができる。よって、ドライバーの操舵の主体感を維持しつつ、ドライバーの操舵操作量が適切な操舵操作量になるように操舵支援を行うことができる。

特開２０１９－２０９８４４号公報

〔発明が解決しようとする課題〕
操舵ガイドトルク制御装置が作動している状況においても、例えば側道への進路変更のように車両が現在走行している車線から逸れるようドライバーが操舵操作することがある。操舵ガイドトルク制御装置は車両が現在走行している車線に沿って走行するに適した操舵ガイドトルクを発生するので、車線逸脱の操舵操作が行われる場合には、操舵ガイドトルクは車線逸脱に干渉するトルクとして作用する。そのため、ドライバーが操舵ガイドトルクに起因する操舵抵抗を感じることが避けられない。

本発明の主要な課題は、ドライバーが車線逸脱の操舵操作を行う可能性に応じて操舵ガイドトルクを修正することにより、ドライバーが車線逸脱の操舵操作を行う状況において操舵ガイドトルクに起因する操舵抵抗を感じる虞が低減されるよう改良された操舵ガイドトルク制御装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕
本発明によれば、ドライバーにより操舵操作される操舵入力部材（ステアリングホイール２０）と、操舵入力部材に与えられる操舵操作量に応じて転舵輪（２８FL、２８FR）を転舵する転舵装置（１８）と、操舵入力部材に操舵ガイドトルク（Ｔsg）を付与するトルク付与装置（反力アクチュエータ２４）と、トルク付与装置を制御する制御ユニット（ＥＣＵ１４）と、車両の前方の画像を取得する撮影装置（カメラセンサ４６）と、を含む車両用操舵ガイドトルク制御装置（１０）が提供される。

制御ユニット（ＥＣＵ１４）は、撮影装置により取得された画像に基づいて、車両（６０）を車線に沿って走行させるための車両の前方の車線の曲率（ρpre）を推定し、車線の曲率に基づいて目標操舵操作量（θt）を演算し、目標操舵操作量と実際の操舵操作量（θ）との偏差（Δθ）に基づいて、実際の操舵操作量が目標操舵操作量を含む所定の操舵操作量の範囲内になるようにドライバーの操舵をガイドする目標操舵ガイドトルク（Ｔsgt）を演算し、操舵ガイドトルクが目標操舵ガイドトルクになるようにトルク付与装置（反力アクチュエータ２４）を制御するよう構成される。

更に、制御ユニット（ＥＣＵ１４）は、車速（Ｖ）及び前記車両の減速度合（減速量ΔＶ）の少なくとも一方に基づいて、ドライバーが車線逸脱する操舵操作を行う可能性を推定し、目標操舵ガイドトルクを修正する必要があると判定したときには、前記可能性が高いほど目標操舵ガイドトルク（Ｔsgt）が小さくなるよう、該可能性に応じて目標操舵ガイドトルクを修正するよう構成される（Ｓ１０～Ｓ４０）。

上記の構成によれば、車両を車線に沿って走行させるための車両の前方の車線の曲率に基づいて目標操舵操作量が演算され、目標操舵操作量と実際の操舵操作量との偏差に基づいて、実際の操舵操作量が目標操舵操作量を含む所定の操舵操作量の範囲内になるようにドライバーの操舵をガイドする目標操舵ガイドトルクが演算され、操舵ガイドトルクが目標操舵ガイドトルクになるようにトルク付与装置が制御される。よって、車両を車線に沿って走行させるための操舵ガイドトルクを操舵入力部材に付与し、実際の操舵操作量が適切な操舵操作量になるようドライバーに操舵操作を促すことができる。

更に、上記の構成によれば、車速及び車両の減速度合の少なくとも一方に基づいて、ドライバーが車線逸脱する操舵操作を行う可能性が推定され、目標操舵ガイドトルクを修正する必要があると判定したときには、該可能性が高いほど目標操舵ガイドトルクが小さくなるよう、該可能性に応じて目標操舵ガイドトルクが修正される。よって、車速及び前記車両の減速度合の少なくとも一方に基づいて、ドライバーが車線逸脱する操舵操作を行う可能性を推定することができ、ドライバーが車線逸脱の操舵操作を行う状況において操舵ガイドトルクに起因する操舵抵抗を感じる虞を低減することができる。

なお、ドライバーが側道への進路変更のような車線逸脱をしようとするときには、車両を減速させるので車速が低下する。また、車両から所定の距離の範囲内において選択可能な車線の数が多いほど、ドライバーが車線逸脱する操舵操作を行う可能性が高くなる。よって、「ドライバーが車線逸脱する操舵操作を行う可能性」は、車速、車両の減速度合、車両から所定の距離の範囲内において選択可能な車線の数などに基づいて推定されてよい。
〔発明の態様〕

本発明の一つの態様においては、制御ユニット（ＥＣＵ１４）は、車速（Ｖ）の情報を取得し、車速が低いほど可能性が高いと判定する（Ｓ９０）よう構成される。

上記態様によれば、車速が低いほど可能性が高いと判定されるので、車速が低いほど目標操舵ガイドトルクを小さくし、ドライバーが車線逸脱の操舵操作を行う状況において操舵ガイドトルクに起因する操舵抵抗を感じる虞を低減することができる。

本発明の他の一つの態様においては、制御ユニット（ＥＣＵ１４）は、車両の減速度合（減速量ΔＶ）の情報を取得し、車両の減速度合が高いほど可能性が高いと判定する（Ｓ１００）よう構成される。

上記態様によれば、車両の減速度合が高いほど可能性が高いと判定されるので、減速度合が高いほど目標操舵ガイドトルクを小さくし、ドライバーが車線逸脱の操舵操作を行う状況において操舵ガイドトルクに起因する操舵抵抗を感じる虞を低減することができる。

更に、本発明の他の一つの態様においては、制御ユニット（ＥＣＵ１４）は、車両から所定の距離の範囲（７０）内において選択可能な車線の数（Ｎr）の情報を取得し、選択可能な車線の数が多いほど小さくなるよう制限ガイドトルク（Ｔsgmax）を設定し、目標操舵ガイドトルク（Ｔsgt）の大きさが制限ガイドトルクを越えているときには、目標操舵ガイドトルクを修正する必要があると判定し、目標操舵ガイドトルクの大きさを制限ガイドトルクに制限することにより、目標操舵ガイドトルクを修正する（Ｓ１２０～Ｓ１４０）よう構成される。

上記態様によれば、選択可能な車線の数が多いほど小さくなるよう制限ガイドトルクが設定され、目標操舵ガイドトルクの大きさが制限ガイドトルクを越えているときには、目標操舵ガイドトルクを修正する必要があると判定され、目標操舵ガイドトルクの大きさを制限ガイドトルクに制限することにより、目標操舵ガイドトルクが修正される。よって、目標操舵ガイドトルクの大きさが制限ガイドトルクを越えているときには、選択可能な車線の数が多いほど、目標操舵ガイドトルクの大きさが小さくなるよう目標操舵ガイドトルクを制限することができる。

更に、本発明の他の一つの態様においては、制御ユニット（ＥＣＵ１４）は、車速（Ｖ）の情報を取得し、車速が低いほど制限ガイドトルク（Ｔsgmax）を小さくする（Ｓ１２０）よう構成される。

上記態様によれば、車速が低いほど制限ガイドトルクが小さくされるので、車速が低いほど目標操舵ガイドトルクの大きさの最大値を小さくすることができる。

上記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いられた符号が括弧書きで添えられている。しかし、本発明の各構成要素は、括弧書きで添えられた符号に対応する実施形態の構成要素に限定されるものではない。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。

操舵反力トルク制御装置として構成された車両用操舵ガイドトルク制御装置の実施形態を示す概略構成図である。 撮影基準位置などを説明するための図である。 実施形態における操舵反力トルクの制御ルーチンを示すフローチャートである。 操舵角偏差Δθに基づいて目標基本操舵ガイドトルクＴsgtbを演算するためのマップである。 車速Ｖに基づいて車速係数Ｋvを演算するためのマップである。 車両の減速量ΔＶに基づいて補正係数Ｋaを演算するためのマップである。 選択可能な車線数Ｎr及び車速Ｖに基づいて制限ガイドトルクＴsgmaxを演算するためのマップである。 変形例における操舵反力トルクの制御ルーチンを示すフローチャートである。 操舵角偏差Δθ及び車速Ｖに基づいて目標基本操舵ガイドトルクＴsgtbを演算するためのマップである。 操舵角偏差Δθ及び制限値 Ｔsglimに基づいて目標基本操舵ガイドトルクＴsgtbを演算するためのマップである。 一つの側道があり、選択可能な車線数Ｎrが２である状況を示す図である。 二つの側道があり、選択可能な車線数Ｎrが３である状況を示す図である。

以下に添付の図を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
＜構成＞

実施形態にかかる車両用操舵ガイドトルク制御装置１０は、図１に示されているように、ステアバイワイヤ式の操舵装置１２と、これを制御する電子制御ユニット１４とを含む操舵反力トルク制御装置として構成され、車両６０に適用されている。これ以降の説明及び図面においては、「電子制御ユニット」は「ＥＣＵ」と表記される。

操舵装置１２は、機械的に互いに接続されていない操舵入力装置１６及び転舵装置１８を含んでいる。操舵入力装置１６は、ステアリングホイール２０と、ステアリングホイールの回転角度を操舵角θとして検出する操舵角検出装置２２と、ステアリングホイールに操舵反力トルクＴreを付与する反力アクチュエータ２４と、を含んでいる。

ステアリングホイール２０は、図示されていないドライバーにより操舵操作される操舵入力部材であり、操縦捍のような形態をなしていてもよい。反力アクチュエータ２４は電動機を含み、該電動機の回転軸２６はステアリングホイール２０と一体的に連結されている。操舵角検出装置２２は電動機に内蔵されたロータリエンコーダであってもよい。

転舵装置１８は、転舵トルクＴstを受けて転舵輪である左右の前輪２８FL及び２８FRを転舵するよう構成された転舵機構３０と、転舵機構に転舵トルクを付与する転舵アクチュエータ３２と、転舵輪の舵角δを検出する舵角検出装置３４と、を含んでいる。

図示の実施形態においては、転舵機構３０は、ラックバー３６及びピニオンシャフト３８を有するラックアンドピニオン装置４０を含んでいる。ピニオンシャフト３８は、図には示されていないが、ラックバー３６のラック歯と噛合するピニオンを有し、ピニオンシャフト３８の回転運動はラックバー３６の往復運動に変換され、ラックバー３６の往復運動はピニオンシャフト３８の回転運動に変換される。なお、転舵機構は当技術分野において公知の任意の構造を有していてよい。

更に、転舵機構３０はタイロッド４２L及び４２Rを含み、タイロッド４２L及び４２Rの内端はそれぞれラックバー３６の左右の先端に枢着されている。タイロッド４２L及び４２Rの外端は、図には示されていないが、前輪２８FL及び２８FRのナックルアームに枢着されている。転舵アクチュエータ３２は電動機を含み、該電動機の回転軸はピニオンシャフト３８と一体的に連結されている。

よって、転舵機構３０は、ピニオンシャフト３８にて転舵アクチュエータ３２からの転舵トルクを受けて前輪２８FL及び２８FRを転舵するよう構成されている。ピニオンシャフト３８の回転角度φ（図示せず）と前輪２８FL及び２８FRの舵角δとの間には一定の関係がある。よって、図示の実施形態においては、舵角検出装置３４はピニオンシャフト３８又は転舵アクチュエータ３２の電動機の回転軸の回転角度φを検出することにより前輪２８FL及び２８FRの舵角δを検出する。

図１には詳細に示されていないが、ＥＣＵ１４は、マイクロコンピュータ及び駆動回路を含んでいる。マイクロコンピュータは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びインターフェース（Ｉ／Ｆ）などを有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続された一般的な構成を有している。

ＥＣＵ１４には、操舵角検出装置２２により検出された操舵角θを示す信号が入力され、舵角検出装置３４により検出された前輪２８FL及び２８FRの舵角δを示す信号が入力される。また、ＥＣＵ１４には、車速センサ４４により検出された車速Ｖを示す信号が入力され、カメラセンサ４６により取得された車両６０の前方の車線の白線情報を示す信号が入力される。車速センサ４４は、例えば車輪速度に基づいて車速Ｖを検出する。

更に、ＥＣＵ１４には、ウインカーランプ４８よりウインカーランプが点滅しているか否かを示す信号が入力され、ナビゲーション装置５０により車両６０の位置の情報及び車両が走行している道路及びその周辺の道路情報を示す信号が入力される。

図３に示されているように、カメラセンサ４６は、車両６０のフロントガラス５０ａの内面の上方部に固定され、車両６０の基準位置である重心５０ｂから前方へ距離Ｌca（正の定数）の撮影基準位置Ｐcaを中心に車両６０の前方の画像を撮影する。距離Ｌcaを必要に応じて撮影基準距離Ｌcaと呼ぶ。車両６０の基準位置は、前輪２８FL及び２８FRの位置、前後輪の中間位置などであってもよい。

ＥＣＵ１４は、操舵ギヤ比Ｒstを標準の操舵ギヤ比Ｒstnに設定して操舵角検出装置２２により検出される操舵角θに基づいて転舵アクチュエータ３２を制御する。よって、前輪２８FL及び２８FRの舵角δはθ／Ｒstnになるよう制御される。なお、操舵角θ及び舵角δは、車両６０が直進状態にあるときに０になり、車両６０が左旋回するときに正の値になる。また、標準の操舵ギヤ比Ｒstnは、車速Ｖが高いほど大きくなるよう予め設定された正の値であるが、正の定数であってもよい。

更に、ＥＣＵ１４は、操舵角θ、操舵角θの微分値及び操舵角θの二階微分値に基づいて、ステアリングホイール２０に付与されるべき基本操舵反力トルクＴrebを演算する。基本操舵反力トルクＴrebは、車速Ｖが高いほど大きくなるよう、車速に応じて可変設定される。なお、基本操舵反力トルクＴrebは、当技術分野において公知の任意の要領にて制御されてよい。例えば、基本操舵反力トルクＴrebは、ステアリングホイールが機械的に転舵輪に接続され、パワーステアリング装置により操舵アシストトルクが付与される車両において、ドライバーがステアリングホイールを介して感じる操舵トルクに対応するトルクであってよい。

また、ＥＣＵ１４は、後に詳細に説明するように、車両６０が走行路のカーブを走行する際のドライバーの操舵をガイドする目標操舵ガイドトルクＴsgtを演算する。更に、ＥＣＵ１４は、反力アクチュエータ２４により発生されステアリングホイール２０に付与される操舵反力トルクＴreが、基本操舵反力トルクＴrebと目標操舵ガイドトルクＴsgtとの和である目標操舵反力トルクＴretになるよう、反力アクチュエータ２４を制御する。よって、反力アクチュエータ２４は、目標操舵ガイドトルクＴsgtに対応する操舵ガイドトルクＴsgをステアリングホイール２０に付与するトルク付与装置として機能する。なお、目標操舵ガイドトルクＴsgtの大きさは、基本操舵反力トルクＴrebの大きさの１０分の１程度である。

なお、目標操舵ガイドトルクＴsgtは、実際の操舵角θが目標操舵角θtから離れるようドライバーが切り増し操舵する際には、操舵を抑制する方向に作用し、実際の操舵角θが目標操舵角θtに近づくようドライバーが切り戻し操舵する際には、操舵を促進する方向に作用する。よって、目標操舵ガイドトルクＴsgtは、実際の操舵角θが目標操舵角θtになるようドライバーの操舵をガイドする。

実施形態においては、ＥＣＵ１４は、カメラセンサ４６により取得された車両６０の前方の車線の白線情報に基づいて、撮影基準位置Ｐcaを中心とする領域について走行路のカーブ曲率ρcaを演算し、ＲＡＭに保存する。よって、カメラセンサ４６及びＥＣＵ１４は、撮影基準位置Ｐcaを中心とする領域について走行路のカーブ曲率ρcaを検出する検出装置として機能する。

更に、ＥＣＵ１４は、ＲＡＭから先読み時間Δｔに対応するカーブ曲率ρcaを先読みのカーブ曲率ρpreとして読み出し、そのカーブ曲率ρpreに基づいて目標操舵角θtを演算し、目標操舵角θtと実際の操舵角θとの偏差Δθに基づいて、操舵ガイドトルクＴsgを演算する。目標操舵角θtは、実際の操舵角が車両６０をカーブに沿って走行させるのに適した範囲内に留まり易くするための目標操舵角である。なお、実施形態においては、車両６０が左旋回する方向の曲率が正である。

カーブ曲率ρca［1/m］は、下記の式（１）に従って演算される。なお、下記の式（１）において、Ｖは車速［m/s］であり、ρ_０は車両６０の重心５０ｂにおける走行路のカーブ曲率［1/m］である。よって、ρ_０は、車両６０が図１に示された撮影基準距離Ｌcaを走行するに要する時間Ｌca／Ｖ前に演算されＲＡＭに保存されたカーブ曲率ρcaである。Δρは、時間Ｌca／Ｖ前に演算されＲＡＭに保存されたカーブ曲率ρcaの変化率［1/m/m］、即ちカーブ曲率の単位距離当りの変化量である。
ρca＝ρ_０＋ＶΔｔΔρ …（１）

図１に示されているように、車両６０の重心５０ｂと先読み位置Ｐpreとの間の距離（先読み距離）Ｌpreは、撮影基準距離Ｌcaよりも小さい。なお、先読み距離Ｌpreは一定でなくてもよい。以上の説明から解るように、カーブ曲率ρpreは、先読み位置Ｐpreにおけるカーブ曲率、即ち車両６０の重心５０ｂが先読み時間Δｔ後に到達する位置におけるカーブ曲率である。

目標操舵角θt［deg］は、下記の式（２）に従って演算される。なお、下記の式（２）において、Ｒstは前述のように操舵ギヤ比であり、Ａは車両６０のスタビリティファクタ［deg/(m²/s²)］であり、Ｌwは車両６０のホイールベースである。スタビリティファクタＡ及びホイールベースＬwは、車両６０の仕様により定まる既知の一定値である。
θt＝Ｒst(１＋ＡＶ^２)ρpreＬw …（２）

更に、ＥＣＵ１４は、実際の操舵角θと目標操舵角θtとの偏差θ－θtである操舵角の偏差Δθに基づいて目標基本操舵ガイドトルクＴsgtbを演算する。また、ＥＣＵ１４は、車速係数Ｋvと補正係数Ｋaと目標基本操舵ガイドトルクＴsgtbとの積ＫvＫaＴsgtbとして、目標操舵ガイドトルクＴsgtを演算する。更に、ＥＣＵ１４は、操舵反力トルクＴreが目標操舵反力トルクＴretになるよう、反力アクチュエータ２４を制御する。

なお、目標基本操舵ガイドトルクＴsgtbは、図４に示されているように、操舵角の偏差Δθの絶対値がΔθs未満であるときには、操舵角の偏差Δθの絶対値が大きいほど大きくなり、操舵角の偏差Δθの絶対値がΔθs以上であるときには、絶対値がＴsgtbmaxの一定値に演算される。車速係数Ｋvは、図５に示されているように、車速Ｖが低いほど小さくなる１以下で０以上の値である。補正係数Ｋaは、図６に示されているように、車両６０の減速量ΔＶが大きいほど小さくなる１以下の正の値である。
＜操舵反力トルクの制御ルーチン＞

次に、実施形態の操舵反力トルクの制御ルーチンについて説明する。ＥＣＵ１４のＣＰＵは、図には示されていないイグニッションスイッチがオンであるときに、図３のフローチャートに示された操舵反力トルクの制御ルーチンを所定時間が経過する毎に実行する。なお、図３のフローチャートに対応する制御プログラムは、ＥＣＵ１４のＲＯＭに格納されている。

まず、ステップＳ１０においては、ＣＰＵは、カメラセンサ４６により車両６０の前方の車線の白線情報が取得され、車両の走行経路を正常に推定可能であるか否かを判別する。ＣＰＵは、否定判別をしたときには、操舵反力トルクの制御をステップＳ３０へ進め、肯定判別をしたときには、操舵反力トルクの制御をステップＳ２０へ進める。

ステップＳ２０においては、ＣＰＵは、ウインカーランプ４８が点滅しているか否か、即ちドライバーが走行しようとする車線を決定しているか否かを判別する。ＣＰＵは、否定判別をしたときには、操舵反力トルクの制御をステップＳ４０へ進め、肯定判別をしたときには、ステップＳ３０において、目標操舵ガイドトルクＴsgtを０に設定した後、操舵反力トルクの制御をステップＳ１６０へ進める。

ステップＳ４０においては、ＣＰＵは、カメラセンサ４６により取得された車両６０の前方の車線の白線情報に基づいて、撮影基準位置Ｐcaを中心とする領域についてカーブ曲率の変化率Δρを演算し、ＲＡＭに保存する。

ステップＳ５０においては、上記式（１）に従って、撮影基準位置Ｐcaを中心とする領域について走行路のカーブ曲率ρcaを演算し、ＲＡＭに保存する。なお、制御を開始してから時間Ｌca／Ｖが経過するまでの間は、カーブ曲率ρcaは０に設定されてよい。

ステップＳ６０においては、ＣＰＵは、先読み時間Δｔ前に演算されＲＡＭに保存されたカーブ曲率ρcaを、先読み位置Ｐpreにおけるカーブ曲率ρpreとしてＲＡＭから読み出す。

ステップＳ７０においては、ＣＰＵは、車速Ｖ及び先読み位置Ｐpreにおけるカーブ曲率ρpreに基づいて、上記式（２）に従って、車両６０が走行路のカーブに沿って走行するための目標操舵操作量としての目標操舵角θtを演算する。

ステップＳ８０においては、ＣＰＵは、操舵角検出装置２２により検出された実際の操舵角θと目標操舵角θtとの偏差θ－θtである操舵角の偏差Δθを演算する。

ステップＳ９０においてはＣＰＵは、、操舵角の偏差Δθに基づいて図４に示されたマップを参照することにより、目標基本操舵ガイドトルクＴsgtbを演算する。

ステップＳ１００においては、ＣＰＵは、車速Ｖに基づいて図５に示されたマップを参照することにより、車速係数Ｋvを演算する。なお、図５に示されたＶ１及びＶ２は、それぞれ例えば２０km/h、６０km/hであってよい。また、図５においては、車速係数Ｋvは車速Ｖが低い領域において０であるが、車速Ｖが低い領域においても正の値であってもよい。

ステップＳ１１０においては、ＣＰＵは、予め設定された時間前の車速Ｖと現在の車速Ｖとの偏差として車両６０の減速量ΔＶを演算し、減速量ΔＶに基づいて図６に示されたマップを参照することにより、補正係数Ｋaを演算する。図６に示されているように、補正係数Ｋaは、減速量ΔＶが大きいほど小さくなるよう、１以下の正の値に演算される。なお、補正係数Ｋaは、減速量ΔＶが負の値であるときには、即ち車両６０が加速状態にあるときには、減速量ΔＶが０又は正の小さい値であるときと同様に１に設定される。

ステップＳ１２０においては、ＣＰＵは、操舵角の偏差Δθと車速係数Ｋvと補正係数Ｋaと目標基本操舵ガイドトルクＴsgtbとの積ＫvＫaＴsgtbとして、車両６０が走行路のカーブを走行する際のドライバーの操舵をガイドする目標操舵ガイドトルクＴsgtを演算する。

ステップＳ１３０においては、ＣＰＵは、ナビゲーション装置５０より取得された車両６０の周囲の道路情報などに基づいて、車両から所定の距離の範囲内にある選択可能な車線数Ｎrを判定する。所定の距離の範囲は、例えば図１１及び図１２に示されているように、車両６０の基準位置である重心６０ｂから基準半径Ｒcの範囲内で車両の前方側１８０度の角度範囲の扇形の領域７０であってよい。基準半径Ｒcは、正の定数であるが、車速Ｖが高いほど大きくなるよう、車速Ｖに応じて可変設定されてもよい。

図１１及び図１２に示された例の場合、車線数Ｎrはそれぞれ２及び３であると判定される。なお、片側の車線が複数である場合には、「それらの車線の数－１」も選択可能な車線数Ｎrにカウントされてよい。

更に、ステップＳ１３０においては、ＣＰＵは、選択可能な車線数Ｎrに基づいて図７に示されたマップを参照することにより、制限ガイドトルクＴsgmaxを演算する。なお、図７に示されているように、制限ガイドトルクＴsgmaxは、選択可能な車線数Ｎrが多いほど小さくなり、車速Ｖが低いほど小さくなるよう演算される。

ステップＳ１４０においては、ＣＰＵは、ステップＳ９０において演算した目標操舵ガイドトルクＴsgtの絶対値が制限ガイドトルクＴsgmaxを越えているか否かを判別する。ＣＰＵは、否定判別をしたときには、操舵反力トルクの制御をステップＳ１６０へ進め、肯定判別をしたときには、操舵反力トルクの制御をステップＳ１５０へ進める。

ステップＳ１５０においては、ＣＰＵは、目標操舵ガイドトルクＴsgtの絶対値が制限ガイドトルクＴsgmaxになるよう、目標操舵ガイドトルクＴsgtを制限ガイドトルクＴsgmaxにて制限する。

ステップＳ１６０においては、ＣＰＵは、操舵角θ、操舵角θの微分値及び操舵角θの二階微分値及び車速Ｖに基づいて、当技術分野において公知の任意の要領にて、ステアリングホイール２０に付与されるべき基本操舵反力トルクＴrebを演算する。

ステップＳ１７０においては、ＣＰＵは、基本操舵反力トルクＴrebと目標操舵ガイドトルクＴsgtとの和Ｔreb＋Ｔsgtとして目標操舵反力トルクＴretを演算する。

ステップＳ１８０においては、ＣＰＵは、反力アクチュエータ２４により発生される操舵反力トルクＴreが目標操舵反力トルクＴretになるよう、反力アクチュエータ２４を制御する。よって、目標操舵反力トルクＴretに対応する操舵反力トルクがステアリングホイール２０に付与されることにより、目標操舵ガイドトルクＴsgtに対応する操舵ガイドトルクＴsgがステアリングホイール２０に付与される。
＜実施形態の作動及び効果＞

実施形態によれば、車両の走行経路を正常に推定可能であるときには（ステップＳ１０）、先読み位置Ｐpreにおけるカーブ曲率ρpreが求められ、車両６０が走行路のカーブに沿って走行するための目標操舵角θtが演算される（ステップＳ２０～Ｓ７０）。実際の操舵角θと目標操舵角θtとの偏差θ－θtである操舵角の偏差Δθに基づいて、目標基本操舵ガイドトルクＴsgtbが演算される（ステップＳ８０、Ｓ９０）。車速係数Ｋvと補正係数Ｋaと目標基本操舵ガイドトルクＴsgtbとの積ＫvＫaＴsgtbとして、目標操舵ガイドトルクＴsgtが演算される（ステップＳ１００～Ｓ１２０）。

更に、ステアリングホイール２０に付与されるべき基本操舵反力トルクＴrebと目標操舵ガイドトルクＴsgtとの和として目標操舵反力トルクＴretが演算され、操舵反力トルクＴreが目標操舵反力トルクＴretになるよう、反力アクチュエータ２４が制御される（ステップＳ１６０～Ｓ１８０）。

上述のように、ドライバーが車線や側道への進路変更のように現在走行中の車線から逸脱しようとするときには、減速操作をするので、車速Ｖが低下する。実施形態によれば、車速係数Ｋvは、図５に示されているように、車速Ｖが低いほど小さくなるよう、車速Ｖに応じて１以下で０以上の値に可変設定される。

よって、実施形態によれば、ドライバーが現在走行中の車線から逸脱しようとする場合のように、車両６０が走行する車線が変更される可能性が高いほど車速係数Ｋvが減少し、目標操舵ガイドトルクＴsgtの大きさが小さくなるので、車両６０が現在走行中の車線に沿って走行することを促す目標操舵ガイドトルクＴsgtが減少する。従って、ドライバーが現在走行中の車線から逸脱しようとする状況において、目標操舵ガイドトルクＴsgtに対応する操舵ガイドトルクがドライバーの操舵操作に干渉する虞を低減し、ドライバーが操舵ガイドトルクに起因する操舵抵抗を感じる虞を低減することができる。

なお、車両６０が低速にて走行する場合にも、目標操舵ガイドトルクＴsgtが小さくなるので、操舵ガイドトルクＴsgが小さくなる。しかし、基本操舵反力トルクＴrebは増大されないので、ドライバーが操舵操作の困難性を感じることはない。

特に、実施形態によれば、ステップＳ１１０において、減速量ΔＶが大きいほど小さくなるよう、補正係数Ｋaが１以下の正の値に演算され、ステップＳ１２０において、車速係数Ｋvと補正係数Ｋaと基本操舵反力トルクＴrebとの積として目標操舵ガイドトルクＴsgtが演算される。よって、車両の減速量が大きいほど目標操舵ガイドトルクＴsgtの大きさを小さくし、操舵ガイドトルクがドライバーの操舵操作に干渉する虞を効果的に低減することができる。

また、実施形態によれば、車速係数Ｋvを演算するためのマップは、図５に示されているように一つでよいので、後述の変形例の図９に示されたマップのように車速域ごとに異なる複数のマップを設定する必要がない。よって、変形例に比して容易に目標操舵ガイドトルクＴsgtを演算することができる。
［変形例］

図８は、変形例における操舵反力トルクの制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、図８において、図３に示されたステップと同一のステップには、図３において付されたステップ番号と同一のステップ番号が付されている。

変形例においては、ＣＰＵは、ステップＳ９０に代えてステップＳ９５を実行し、操舵角の偏差Δθ及び車速Ｖに基づいて図９に示されたマップを参照することにより、目標基本操舵ガイドトルクＴsgtbを演算する。図９に示されているように、目標基本操舵ガイドトルクＴsgtbは、操舵角の偏差Δθの絶対値が大きいほど大きくなると共に、車速Ｖが低いほど絶対値が小さくなるよう演算される。

また、ＣＰＵは、ステップＳ１２０に代えてステップＳ１２５を実行し、補正係数Ｋaと目標基本操舵ガイドトルクＴsgtbとの積ＫaＴsgtbとして、車両６０が走行路のカーブを走行する際のドライバーの操舵をガイドする目標操舵ガイドトルクＴsgtを演算する。

変形例によれば、図９に示されているように、車速Ｖが低いほど目標基本操舵ガイドトルクＴsgtbの絶対値が小さくなるので、車速Ｖが低いほど目標操舵ガイドトルクＴsgtの絶対値が小さくなる。よって、ドライバーが現在走行中の車線から逸脱しようとして車両６０を減速させ、車速Ｖが低下するときには、車両６０が現在走行中の車線に沿って走行することを促す目標操舵ガイドトルクＴsgtが減少する。従って、ドライバーが現在走行中の車線から逸脱しようとする状況において、目標操舵ガイドトルクＴsgtに対応する操舵ガイドトルクがドライバーの操舵操作に干渉する虞を低減し、ドライバーが操舵ガイドトルクに起因する操舵抵抗を感じる虞を低減することができる。

特に、変形例によれば、ステップＳ１１０において、減速量ΔＶが大きいほど小さくなるよう、補正係数Ｋaが１以下の正の値に演算され、ステップＳ１２５において、補正係数Ｋaと目標基本操舵ガイドトルクＴsgtbとの積として目標操舵ガイドトルクＴsgtが演算される。よって、車両の減速量が大きいほど目標操舵ガイドトルクＴsgtの大きさを小さくし、操舵ガイドトルクがドライバーの操舵操作に干渉する虞を効果的に低減することができる。

また、上述の実施形態及び変形例によれば、ステップＳ１３０において、車両６０から所定の距離の範囲内にある選択可能な車線数Ｎrが判定され、選択可能な車線数Ｎrが多いほど小さくなるよう制限ガイドトルクＴsgmaxが演算される。更に、ステップＳ１４０及びＳ１５０において、目標操舵ガイドトルクＴsgtの絶対値が制限ガイドトルクＴsgmaxを越えないよう、目標操舵ガイドトルクＴsgtが制限ガイドトルクＴsgmaxにて制限される。

よって、選択可能な車線数Ｎrが多く、車両６０が走行する車線が変更される可能性が高いほど目標操舵ガイドトルクＴsgtの大きさが小さくなるよう、目標操舵ガイドトルクを
修正することができる。

更に、実施形態及び変形例によれば、図７に示されているように、制限ガイドトルクＴsgmaxは車速Ｖが低いほど小さくなるよう演算される。よって、車速Ｖが低いほど目標操舵ガイドトルクＴsgtの大きさが小さくなるよう、目標操舵ガイドトルクを修正することができる。

以上においては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

例えば、上述の実施形態においては、目標操舵ガイドトルクＴsgtは、ステップＳ１２０において、車速係数Ｋvと補正係数Ｋaと目標基本操舵ガイドトルクＴsgtbとの積ＫvＫaＴsgtbとして演算される。しかし、補正係数Ｋaが省略され、目標操舵ガイドトルクＴsgtは積ＫaＴsgtbとして演算されてもよい。

上述の変形例においては、目標操舵ガイドトルクＴsgtは、ステップＳ１２５において、補正係数Ｋaと目標基本操舵ガイドトルクＴsgtbとの積ＫaＴsgtbとして演算される。しかし、補正係数Ｋaが省略され、目標操舵ガイドトルクＴsgtは目標基本操舵ガイドトルクＴsgtbに設定されてもよい。

また、上述の実施形態及び変形例においては、図７に示されているように、制限ガイドトルクＴsgmaxは、車速Ｖが低いほど小さくなるよう車速Ｖに応じて可変設定される。しかし、制限ガイドトルクＴsgmaxは、車速Ｖに応じて可変設定されなくてもよい。

また、変形例においては、目標基本操舵ガイドトルクＴsgtbは、操舵角の偏差Δθ及び車速Ｖに基づいて図９に示されたマップを参照することにより演算される。しかし、目標基本操舵ガイドトルクＴsgtbは、操舵角の偏差Δθに基づいて図１０に示されたマップを参照することにより演算され、車速Ｖが低いほど絶対値が小さくなる制限値Ｔglimにて目標基本操舵ガイドトルクＴsgtbが制限されてもよい。

更に、上述の実施形態及び変形例においては、操舵ガイドトルク制御装置１０は、ステアバイワイヤ式の操舵装置１２を含む操舵反力トルク制御装置として構成されている。しかし、操舵ガイドトルク制御装置１０は、ステアリングホイールと左右の前輪とが機械的に接続され、電動パワーステアリング装置を含む操舵反力トルク制御装置として構成されてもよい。その場合には、操舵トルク及び車速に基づいて演算される基本操舵アシストトルクＴsabと目標操舵ガイドトルクＴsgtとの和として目標操舵アシストトルクＴsatが演算される。更に、電動パワーステアリング装置により発生される操舵アシストトルクＴsaが目標操舵アシストトルクＴsatになるように電動パワーステアリング装置が制御される。

１０…車両用操舵支援トルク制御装置、１２…操舵装置、１４…ＥＣＵ、２０…ステアリングホイール、２２…操舵角検出装置、２４…反力アクチュエータ、２８FL，２８FR…前輪、３０…転舵機構、４４…車速センサ、４６…カメラセンサ、４８…ウインカーランプ、５０…ナビゲーション装置、６０…車両

Claims (5)

1. ドライバーにより操舵操作される操舵入力部材と、前記操舵入力部材に与えられる操舵操作量に応じて転舵輪を転舵する転舵装置と、前記操舵入力部材に操舵ガイドトルクを付与するトルク付与装置と、前記トルク付与装置を制御する制御ユニットと、車両の前方の画像を取得する撮影装置と、を含む車両用操舵ガイドトルク制御装置において、
   前記制御ユニットは、前記撮影装置により取得された画像に基づいて、前記車両を車線に沿って走行させるための前記車両の前方の車線の曲率を推定し、前記車線の曲率に基づいて目標操舵操作量を演算し、前記目標操舵操作量と実際の操舵操作量との偏差に基づいて、実際の操舵操作量が前記目標操舵操作量を含む所定の操舵操作量の範囲内になるようにドライバーの操舵をガイドする目標操舵ガイドトルクを演算し、操舵ガイドトルクが前記目標操舵ガイドトルクになるように前記トルク付与装置を制御するよう構成され、
   更に、前記制御ユニットは、車速及び前記車両の減速度合の少なくとも一方に基づいて、ドライバーが車線逸脱する操舵操作を行う可能性を推定し、前記目標操舵ガイドトルクを修正する必要があると判定したときには、前記可能性が高いほど前記目標操舵ガイドトルクが小さくなるよう、前記可能性に応じて前記目標操舵ガイドトルクを修正するよう構成された、車両用操舵ガイドトルク制御装置。
2. 請求項１に記載の車両用操舵ガイドトルク制御装置において、前記制御ユニットは、車速の情報を取得し、車速が低いほど前記可能性が高いと判定するよう構成された車両用操舵ガイドトルク制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の車両用操舵ガイドトルク制御装置において、前記制御ユニットは、前記車両の減速度合の情報を取得し、前記車両の減速度合が高いほど前記可能性が高いと判定するよう構成された車両用操舵ガイドトルク制御装置。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の車両用操舵ガイドトルク制御装置において、前記制御ユニットは、前記車両から所定の距離の範囲内において選択可能な車線の数の情報を取得し、前記選択可能な車線の数が多いほど小さくなるよう制限ガイドトルクを設定し、前記目標操舵ガイドトルクの大きさが前記制限ガイドトルクを越えているときには、前記目標操舵ガイドトルクを修正する必要があると判定し、前記目標操舵ガイドトルクの大きさを前記制限ガイドトルクに制限することにより、前記目標操舵ガイドトルクを修正するよう構成された車両用操舵ガイドトルク制御装置。
5. 請求項４に記載の車両用操舵ガイドトルク制御装置において、前記制御ユニットは、車速の情報を取得し、車速が低いほど前記制限ガイドトルクを小さくするよう構成された車両用操舵ガイドトルク制御装置。

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