JPWO2019116453A1 - 車両のステアリング制御方法および車両のステアリング制御装置 - Google Patents

Abstract

目標転舵角指令に応答する転舵は行いつつ、転舵角の頻繁な微調整を行ってもドライバに与える違和感を抑制可能な車両のステアリング制御方法を提供する。操転舵コントローラ（４）は、走行環境情報に基づいて作成された目標転舵角指令を入力し（ステップＳ１）、目標転舵角指令が、角度閾値（θｌｉｍ）以下、かつ、角速度閾値（ωｌｉｍ）以上の修正舵領域か、修正舵領域以外の非修正舵領域かを判定し（ステップＳ２）、目標転舵角指令に基づいて操舵指令角と転舵指令角とを生成するときに、修正舵領域では、操舵指令角の配分を「０」とし、転舵指令角のみ生成し（Ｓ３）、非修正舵領域では、操舵指令角と転舵指令角とを生成する（Ｓ３、Ｓ５，Ｓ８）。

Description

本開示は、車両のステアリング制御方法および車両のステアリング制御装置に関する。

従来、車両走行中に、ライントレース、レーンキープ制御などの自動運転制御により目標操舵角を算出し、この目標操舵角に応じて、転舵輪の転舵およびステアリングホイールの操舵を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この従来技術では、目標操舵角が入力されると、実舵角と、目標操舵角との偏差に基づいて、電動パワーステアリングモータを駆動する制御電流を算出し、算出した制御電流によって電動パワーステアリングモータを駆動し、操舵反力トルクを発生させる。

特開２０１６−９７８２７号公報

しかしながら、目標操舵角と実操舵角の偏差に基づいてアクチュエータにより操舵させた場合、例えば、高精度でライントレース、レーンキープなどを行おうとすると、操舵角を微調整する修正舵が頻繁に発生する。そして、この修正舵が頻繁に発生した場合、ステアリングホイールに、ピクピク動くような微動が発生し、ドライバに違和感を与えるおそれがある。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、目標転舵角指令に応答する転舵を行いつつ、転舵角の頻繁な微調整を行ってもドライバに与える違和感を抑制可能な車両のステアリング制御方法および車両のステアリング制御装置を提供することを目的とする。

本開示の車両のステアリング制御方法および車両のステアリング制御装置は、目標転舵角指令が、角度が所定値以下、かつ、角速度が所定値以上の第１の転舵角指令領域か、この第１の転舵角指令領域以外の第２の転舵角指令領域かを判定する。そして、目標転舵角指令に基づいて操舵指令角と転舵指令角とを生成するとき、目標転舵角指令が第１の転舵角指令領域の場合の操舵指令角の配分を、第２の転舵角指令領域の場合の操舵指令角の配分と比較して低く抑える。

したがって、目標転舵角指令を入力した場合、角度が所定値以下、かつ、角速度が所定値以上の第１の転舵角指令領域では、それ以外の第２の転舵角指令領域と比較して、操舵指令角の配分を低く抑え、ステアリングホイールの動きを抑える。
よって、転舵角が小さく転舵角速度が高い修正舵などを行った場合に、ステアリングホイールのぴくつくような動きを抑え、ドライバに与える違和感を抑えることができる。

実施の形態１の車両のステアリング制御方法および車両のステアリング制御装置が適用されたステアリングバイワイヤシステムを示す全体概略システム図である。 前記ステアリングバイワイヤシステムの制御系を示すブロック図である。 前記ステアリングバイワイヤシステムの制御系の要部を示すブロック図である。 前記ステアリングバイワイヤシステムの制御系の要部におけるリミッタの特性図である。 前記ステアリングバイワイヤシステムの制御系の他の要部を示すブロック図である。 前記ステアリングバイワイヤシステムによる反力モータ、転舵モータの制御の処理の流れを示すフローチャートである。 実施の形態１と比較例との評価結果を表す評価図である。

以下、本開示の車両のステアリング制御方法および車両のステアリング制御装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
（実施の形態１）
まず、構成を説明する。
実施の形態１の車両のステアリング制御方法および車両のステアリング制御装置は、ステアリングホイールの動きを電気信号に替えて左右前輪に伝えるステアリングバイワイヤシステムを搭載した車両に適用したものである。以下、実施の形態１の車両のステアリング制御装置の構成を、「全体システム構成」、「制御系の構成」、「自動運転制御時の操舵角、転舵角の制御」に分けて説明する。

［全体システム構成］
図１は、実施の形態１の車両のステアリング制御方法および車両のステアリング制御装置が適用されたステアリングバイワイヤシステムＳＢＷＣを示す。以下、図１に基づき、全体システム構成を説明する。

ステアリングバイワイヤシステムＳＢＷＣは、操舵部１、転舵部２、ステアリングクラッチ３、操転舵コントローラ４を主要な構成とする。そして、ステアリングバイワイヤシステムＳＢＷＣは、ドライバの操舵入力を受ける操舵部１と、左右前輪（転舵輪）５ＦＬ，５ＦＲを転舵する転舵部２とが機械的に切り離されている。

操舵部１は、ステアリングホイール１１、コラムシャフト１２、反力モータ１３を備える。なお、コラムシャフト１２は、ステアリングホイール１１と一体に回転する。

反力モータ１３は、例えば、ブラシレスモータであり、出力軸がコラムシャフト１２と同軸の同軸モータであり、ドライバの操舵時には、操転舵コントローラ４からの指令に応じて、コラムシャフト１２に操舵反力トルクを出力する。また、後述する自動運転制御時には、操転舵コントローラ４からの指令に応じて、コラムシャフト１２に、ステアリングホイール１１を能動的に操舵させる操舵反力トルクを出力する。
なお、反力モータ１３には、コラムシャフト１２の絶対回転角、すなわち、ステアリングホイール１１の操舵角を検出する操舵角センサ５１が設けられている。

転舵部２は、ピニオンシャフト２１、ステアリングギア２２、転舵モータ２３を備える。ステアリングギア２２は、ラック&ピニオン式のステアリングギアであり、ピニオンシャフト２１の回転に応じて左右前輪５ＦＬ,５ＦＲを転舵する。

転舵モータ２３は、例えば、ブラシレスモータであり、出力軸が図外の減速機を介してステアリングギア２２と接続され、操転舵コントローラ４からの指令に応じて、ステアリングギア２２に転舵するための転舵トルクを出力する。
なお、転舵モータ２３には、反力モータ１３の絶対回転角を検出することで、左右前輪５ＦＬ，５ＦＲの転舵角を検出する転舵角センサ５２が設けられている。

ステアリングクラッチ３は、操舵部１のコラムシャフト１２と転舵部２のピニオンシャフト２１との間に設けられ、解放により操舵部１と転舵部２とを機械的に切り離し、締結により操舵部１と転舵部２とを機械的に接続する。

［制御系の構成］
操転舵コントローラ４は、転舵角サーボ制御部４１と操舵角サーボ制御部４２とを備える。
転舵角サーボ制御部４１は、自動運転コントローラ１００からの目標転舵角指令に基づき、ステアリングホイール１１を回動（操舵）させる操舵指令角と、左右前輪５ＦＬ，５ＦＲを転舵させる転舵指令角とを生成する。さらに、この転舵指令角に基づいて転舵部２の転舵モータ２３の駆動を制御する。

操舵角サーボ制御部４２は、操舵指令角および検出する操舵角などに基づいて、コラムシャフト１２に反力を付与させたり、スアテリングホイール１１を所定角度だけ回動させたりする反力モータ電流を操舵部１の反力モータ１３へ出力する。なお、反力モータ１３は、ドライバが操舵を行うステアバイワイヤ制御時には、ドライバの操舵に対する反力トルクをコラムシャフト１２に与える。また、反力モータ１３は、ドライバが操舵を行わない自動運転制御時には、左右前輪５ＦＬ，５ＦＲの転舵量に応じてステアリングホイール１１を回動（操舵）させるための操舵反力トルクをコラムシャフト１２に与える。

次に、図２に基づいて、操転舵コントローラ４の構成をさらに詳細に説明する。
操転舵コントローラ４は、車載された２つのコントロールモジュールＩＤＭ，ＤＡＳにより構成され、上述した転舵角サーボ制御部４１、操舵角サーボ制御部４２は、両コントロールモジュールＩＤＭ,ＤＡＳに跨って構成されている。

転舵角サーボ制御部４１は、操舵角・転舵角比率調整部４１１と、操舵角遅れ補償部４１２と、可変ギア比設定部４１３と、ロバストモデルマッチング制御部４１４を備える。

操舵角・転舵角比率調整部４１１は、自動運転コントローラ１００からの目標転舵角指令に基づいて、目標転舵角指令に対する操舵指令角の比率（配分）を調整するもので、バンドパスフィルタの機能を有する。
具体的には、操舵角・転舵角比率調整部４１１は、目標転舵角指令が修正舵に相当する角度および角速度である修正舵領域の場合は、操舵指令角の配分を、非修正舵領域の場合と比較して低く抑える。特に、本実施の形態１では、修正舵領域である場合、操舵指令角の配分を「０」としてステアリングホイール１１を操舵させないように、左右前輪５Ｆ，５ＦＲの転舵のみ行う。

また、操舵角・転舵角比率調整部４１１は、目標転舵角指令が修正舵に相当する角度および角速度ではない非修正舵領域の場合には、目標転舵角指令に基づいて操舵指令角を生成し、ステアリングホイール１１を操舵および左右前輪５Ｆ，５ＦＲの転舵を行う。すなわち、自動運転制御時でドライバがステアリングホイール１１の操舵を行っていない場合、目標転舵角指令に応じて左右前輪５ＦＬ，５ＦＲを転舵させる際には、ステアリングホイール１１もその転舵角に応じて操舵させてドライバに転舵方向を報せる。

図３は、操舵角・転舵角比率調整部４１１を示すブロック図である。
操舵角・転舵角比率調整部４１１は、二次のローパスフィルタ４１１ａおよびリミッタ部４１１ｂを備える。

二次のローパスフィルタ４１１ａは、目標転舵角指令のうち、大きくゆっくりとした操舵となる転舵角である低周波成分を通過させる。
リミッタ部４１１ｂは、目標転舵角指令から低周波成分を減算部４１１ｃで減算した目標転舵角指令の高周波成分を入力する。そして、リミッタ部４１１ｂは、目標転舵角指令の高周波成分から、図４に示す角度閾値θｌｉｍ以下であり、転舵角速度（変化率）が角速度閾値ωｌｉｍ以上（上限ωｈ）の領域（修正舵領域）のものを通過させる。つまり、角度閾値θｌｉｍ以下、かつ、角速度閾値ωｌｉｍ以上である修正舵領域の目標転舵角指令は、後述するライントレース制御時の修正舵に相当する指令値である。

そして、減算部４１１ｄは、高周波成分から、リミッタ部４１１ｂを通過した修正舵領域の目標転舵角指令を減算し、加算部４１１ｅにおいて、目標転舵角指令の低周波成分に加算する。

したがって、操舵角・転舵角比率調整部４１１から操舵角サーボ制御部４２に出力する操舵指令角は、図４に示す修正舵領域（図４の角度閾値θｌｉｍ以下、かつ、角速度閾値ωｌｉｍ以上であり上限値ωｈ以下の領域）のものが取り除かれている。
ここで、修正舵領域を判別する角度閾値θｌｉｍとしては、本実施の形態１では、車速により多少異なるが、５ｄｅｇ程度の値、さらに好ましくは、３．３ｄｅｇ程度の値を用いる。また、修正舵領域を判別する角速度閾値ωｌｉｍとしては、５〜１０ｄｅｇ／ｓの範囲内の値を用いる。

図２に戻り、操舵角遅れ補償部４１２は、ステアリングホイール１１の重さによる遅れ分を付加して目標転舵指令を作成する。すなわち、 操舵角遅れ補償部４１２では、減算部４１２ａにおいて、大きくゆっくりとした転舵を示す目標転角指令の低周波成分から、その一次遅れ分を減算し、これを、転舵指令角に加算（加算部４１２ｂ）することにより、ステアリングホイール１１の重さによる遅れ分を付加した転舵指令角とする。

可変ギア比設定部４１３は、ステアリングホイール１１の操舵が行われた場合に、その操舵角に応じた角度で左右前輪５ＦＬ,５ＦＲを転舵させるにあたり、操舵角に対する転舵角の比率であるギア比を車速などに応じて可変設定し、可変ギア指令角を生成する。

そして、この可変ギア指令角と、目標転舵角指令に応じて生成された転舵指令角とを、加算部４１５において加算して最終転舵指令角を生成する。すなわち、ステアバイワイヤ制御時には、可変ギア指令角が最終転舵指令角となる。一方、自動運転制御時には、可変ギア指令角と転舵指令角との加算値が最終転舵指令角となる。
ロバストモデルマッチング制御部４１４は、予め設定されたロバストモデルにより最終転舵指令角の最適化を図り、これを転舵モータ２３に転舵モータ電流として出力する。

次に、操舵角サーボ制御部４２について説明する。
操舵角サーボ制御部４２は、逆可変ギア比設定部４２１、舵角サーボ部４２２、疑似Ｉ軸力算出部４２３、ＰＳマップ部４２４、ステアリング回転阻害要素算出部４２５を備える。

逆可変ギア比設定部４２１は、操舵角・転舵角比率調整部４１１において生成された操舵指令角に対し、可変ギア比設定部４１３とは逆のギア比を与えた角度指令値（操舵角）を生成し、舵角サーボ部４２２へ出力する。

舵角サーボ部４２２は、角度指令値（操舵角）に追従してステアリングホイール１１を回動（操舵）させるよう反力モータ１３の発生トルクを制御する指令である反力指令を生成し出力する。なお、この舵角サーボ部４２２は、角度指令値（操舵角）への追従にあたり、操舵角センサ５１が検出する操舵角に基づくフィードバック制御を行う。すなわち、舵角サーボ部４２２は、角度指令値と検出操舵角との偏差に応じて反力指令を生成する。なお、この反力指令は、自動運転制御時には操舵指令となる。

また、舵角サーボ部４２２の出力には、ＰＳマップ部４２４の出力が加算部４２６にて加算される。疑似Ｉ軸力算出部４２３およびＰＳマップ部４２４は、反力指令に対してオフセット指令によるフィードフォワード制御を行う。

ステアリング回転阻害要素算出部４２５は、タイヤ横力によって発生する操舵反力トルク（ＳＡＴ反力）や、操舵部１における粘性やフリクションによる操舵反力トルクが加算部４２７にて加算される。なお、操舵反力トルクは、タイヤ横力−操舵反力トルク変換マップなどに基づいて演算する。

次に、自動運転コントローラ１００における目標転舵角指令の生成について簡単に説明する。
自動運転コントローラ１００は、自動運転制御として自車両を道路の白線に沿って走行させるように左右前輪５ＦＬ，５ＦＲの転舵を制御するライントレース制御を実行する。
そして、このライントレース制御として、横位置、曲率、ヨー角、ヨーレイトに基づいて、外乱（横風、路面凹凸、轍、路面カントなど）に対する車両の安定性向上を目的とするスタビリティ制御を実行して目標転舵角指令を生成している。

このスタビリティ制御としては、ヨー角フィードバック制御および横位置フィードバック制御を実行する。
ヨー角フィードバック制御は、白線と自車進行方向との成す角度であるヨー角に応じて転舵角を補正し、外乱により発生したヨー角を減少させる。
横位置フィードバック制御は、白線までの距離（横位置）に応じて転舵角を補正し、外乱により発生したヨー角の積分値である横位置変化を減少させる。

具体的には、図５に示すように、自動運転コントローラ１００は、目標転舵角指令を形成する構成として、ヨー角に応じた反発力演算部１０１、横位置に応じた反発力演算部１０２、目標ヨーモーメント演算部１０３、目標ヨー加速度演算部１０４、目標ヨーレイト演算部１０５、目標転舵角演算部１０６を備える。

ヨー角に応じた反発力演算部１０１は、ヨー角と曲率と車速とに基づき、ヨー角フィードバック制御において外乱により発生したヨー角を減らすための車両の反発力を演算する。

横位置に応じた反発力演算部１０２は、ヨー角と曲率と車速と横位置とに基づいて、横位置フィードバック制御において外乱により発生した横位置変化を減らすための車両の反発力を演算する。

目標ヨーモーメント演算部１０３は、ヨー角を減らすための車両の反発力と横位置変化を減らすための車両の反発力とを加算した横方向反発力に対し、車両重量に対する後輪軸重の割合と、ホイールベースとを乗じた値を目標ヨーモーメントとする。

目標ヨー加速度演算部１０４は、目標ヨーモーメントにヨー慣性モーメント係数を乗じて目標ヨー加速度を演算する。
目標ヨーレイト演算部１０５は、目標ヨー加速度に車頭時間を乗じて目標ヨーレイトを演算する。

目標転舵角演算部１０６は、目標ヨーレイトφ*、ホイールベースWHEEL_BASE、車速Vおよび車両の特性速度vChなどに基づき、外乱抑制指令転舵角δst*を演算する。ここで、外乱抑制指令転舵角δst*は、下記の演算式（１）により求めることができる。また、車両の特性速度Vchとは、既知の"アッカーマン方程式"の中のパラメータであり、車両のセルフステアリング特性を表すものである。
δst* = (φ*×WHEEL_BASE×(1+(V/vCh)2)×180)/(V×M_PI) ・・・（１）
なお、M_PIは所定の係数である。

リミッタ処理部１０７は、外乱抑制指令転舵角δst*の最大値および変化率の上限を制限する。最大値は、コンベンショナルな操舵装置において、ステアリングホイール１１の操舵角が中立位置付近の遊びの角度範囲（例えば、左右3°）にあるときの当該遊びの範囲に対応する左右前輪５ＦＬ，５ＦＲの転舵角範囲（例えば、左右0.2°）とする。なお、コンベンショナルな操舵装置とは、操舵部１と転舵部２とが機械的に接続された操舵装置である。

［自動運転制御時の操舵角、転舵角の制御］
次に、上述した操転舵コントローラ４による自動運転制御時における操舵角、転舵角の制御について、図６のフローチャートに基づいて説明する。なお、この制御は、走行中の自度運転制御時に実行を開始するもので、自動運転コントローラ１００からの目標転舵角指令に応じて、左右前輪５ＦＬ，５ＦＲを転舵するとともに、この転舵をドライバに報せるべくステアリングホイール１１を操舵する。

ステップＳ１では、自動運転コントローラ１００から目標転舵角指令を受信する。なお、この受信は、転舵角サーボ制御部４１にて行う。

続くステップＳ２では、目標転舵角指令の角度が角度閾値θｌｉｍ以下、かつ、目標転舵角指令の角速度が角速度閾値ωｌｉｍ以上の修正舵領域であるか判定する。そして、目標転舵角指令が、角度閾値θｌｉｍ以下、かつ、角速度閾値ωｌｉｍ以上の修正舵領域である場合はステップＳ３に進み、角度閾値θｌｉｍ以下でないか、角速度閾値ωｌｉｍ以上でないかの非修正舵領域の場合はステップＳ４に進む。

目標転舵角指令の角度および角速度が、角度閾値θｌｉｍ以下、かつ、角速度閾値ωｌｉｍ以上の修正舵領域である場合に進むステップＳ３では、目標転舵角指令が微舵の修正操舵と判定する。そして、目標転舵角指令から転舵指令角を生成しこれを最終転舵指令角とする。すなわち、転舵角サーボ制御部４１では、操舵角サーボ制御部４２への操舵指令角の配分を「０」としてステアリングホイール１１を操舵させないようにする。そして、転舵角サーボ制御部４１から、転舵部２へのみ転舵指令角を出力し、この転舵指令角から最終転舵指令角を生成し左右前輪５ＦＬ，５ＦＲの転舵を行う。

一方、目標転舵角指令の角度および角速度が、角度閾値θｌｉｍ以下でないか、角速度閾値ωｌｉｍ以上でないかの非修正舵領域の場合に進むステップＳ４では、非修正操舵（大きくゆっくりとした操舵）と判断する。そして、転舵角サーボ制御部４１では、操舵角サーボ制御部４２に操舵指令角を配分する。
続くステップＳ５では、操舵角サーボ制御部４２の舵角サーボ部４２２において、操舵指令角と検出されている操舵角との偏差に応じて反力指令を生成する（フィードバック制御）。そして、フィードフォワード制御によるオフセット指令およびステアリングホイール１１の回転を阻害する要素分を加算して、反力モータ電流を出力し反力モータ１３を駆動させる。

続くステップＳ６では、可変ギア比設定部４１３により操舵角センサ５１が検出する操舵角から、操舵角に応答する転舵角である可変ギア指令角を演算する。なお、この操舵角に対する可変ギア指令角は、車速に応じて可変としている。
そして、ステップＳ７において、可変ギア指令角と、転舵角サーボ制御部４１において生成した転舵指令角とを加算して最終転舵指令角とする。なお、ステップＳ２においてＹＥＳと判定した場合、操舵指令角は生成しないため、ステップＳ３において生成した転舵指令角のみにより最終転舵指令角を生成する。

ステップＳ８では、ロバストモデルマッチング制御部４１４において、ロバストモデルマッチング制御により、左右前輪５ＦＬ、５ＦＲの転舵角（タイや角）が最終転舵指令角となるように、転舵モータ２３を駆動させる。

（実施の形態１の作用）
以下に、実施の形態１の車両のステアリング制御装置の作用を説明する。
この作用の説明において、まず、実施の形態１の車両のステアリング制御装置の解決課題を比較例に基づいて説明する。
この比較例は、自動運転コントローラ１００から受信した目標転舵角指令から、操舵角領域、非操舵領域にかかわらず、転舵指令角、操舵指令角を生成し、かつ、いずれの領域でも操舵指令角の配分を同様にした場合である。

この場合、左右前輪５ＦＬ，５ＦＲを転舵する際には、ステアリングホイール１１も、その逆可変ギア比に応じた量だけ回動（操舵））する。これにより、ドライバは、自動運転による転舵時に、ステアリングホイール１１が回動することにより、転舵方向や転舵量を視覚的に知ることができる。

しかしながら、自動運転制御においてライントレース制御を実行する場合のような高速走行時には、時々刻々と微舵による修正舵が必要となる。この場合、ステアリングホイール１１が、修正舵に応じて小刻みに回動し、ドライバは単にステアリングホイール１１が振動している（ぴくつきが生じる）ように見え、ドライバに違和感を与えるおそれがある。
また、このようにステアリングホイール１１に振動（ぴくつき）が生じた場合、ドライバに対して、ステアリングホイール１１の動きが滑らかでない印象を与える。

図７は、自動運転時の比較例と本実施の形態１との評価結果を示す図である。
この図に示すように、複数の比較例において、ステアリング作動の滑らかさの評価が低くなっている。これは、上述のステアリングホイール１１の振動（ぴくつき）による印象が与えた評価である。

次に、本実施の形態１の場合を説明する。
（目標転舵角指令が修正舵領域の場合）
本実施の形態１では、自動運転コントローラ１００が出力する目標転舵角指令により、転舵角サーボ制御部４１の操舵角・転舵角比率調整部４１１において転舵指令角と操舵指令角とに配分する。

この配分において、目標転舵角指令が、角度閾値θｌｉｍ以下、かつ、角速度閾値ωｌｉｍ以上の修正舵領域の場合は、目標転舵角指令が修正舵と判断し、操舵指令角への配分を「０」とし、転舵指令角のみを生成する。

したがって、左右前輪５ＦＬ，５ＦＲに対しては、修正舵のための転舵を行い、円滑にライントレース制御を実行しつつ、ステアリングホイール１１に対しては、修正舵に対応する回動（操舵）は行わない。

よって、ステアリングホイール１１に、修正舵に応じた小刻みな回動（ぴくつき）が生じることがない。これにより、ドライバに対して、ステアリングホイール１１のぴくつきによる違和感を与えることがないとともに、ステアリングホイール１１の動きが滑らかでない印象を与えることがない。
図７において、太い実線は、実施の形態１の評価結果を示しており、ステアリング作動の滑らかの評価が比較例と比べて高いことがわかる。

さらに、図７に示すように、本実施の形態１の評価結果では、ライントレースの適切さの評価が高い。
これは、１つには、上記のように、目標転舵角指令が修正舵領域の場合に、左右前輪５ＦＬ、５ＦＲの転舵はキャンセルしないことがある。
そして、これに加え、自動運転コントローラ１００が、目標転舵角指令を生成するのにあたり、ヨー角、横位置に応じた反発力を演算し、これに基づいて、目標転舵角指令を生成した結果である。

（非修正操舵相当の目標転舵指令角の場合）
目標転舵角指令が、角度閾値θｌｉｍよりも大きいか、角速度閾値ωｌｉｍ未満の非修正舵領域の場合、大きくゆっくりとした操舵（非修正舵）と判断する。この場合、転舵角サーボ制御部４１の操舵角・転舵角比率調整部４１１は、目標転舵角指令から転舵指令角と操舵指令角との両方を生成する（ステップＳ３）。

したがって、左右前輪５ＦＬ，５ＦＲを転舵させてライントレース制御を実行しつつ、ステアリングホイール１１を、転舵角に応じて操舵させ、ドライバは、自車両の転舵および転舵量をステアリングホイール１１の動きにより視覚的に知ることができる。

さらに、このような大きくゆっくりとした操舵を行う目標転舵角指令により形成される転舵指令角には、操舵角遅れ補償部４１２により、ハンドルの重さによる遅れ分を考慮した遅れを与える。このため、左右前輪５ＦＬ，５ＦＲは遅れを考慮した指令で転舵させてライントレース性を向上させつつ、ステアリングホイール１１はドライバの操作の抵抗にならない滑らかな操舵が可能となる。

（実施の形態１の効果）
以下に、実施の形態１の車両のステアリング制御方法および車両のステアリング制御装置の効果を列挙する。
１）実施の形態１の車両のステアリング制御方法は、
ステアリングホイール１１と、
ステアリングホイール１１と機械的に切り離された転舵輪としての左右前輪５ＦＬ，５ＦＲと、
ステアリングホイール１１に操舵反力トルクを付与する操舵アクチュエータとしての反力モータ１３と、
左右前輪５ＦＬ，５ＦＲを転舵させる転舵アクチュエータとしての転舵モータ２３と、
反力モータ１３と転舵モータ２３とを、走行環境情報に基づいて駆動させてステアリングホイール１１の操舵角および左右前輪５ＦＬ，５ＦＲの転舵角を制御する制御装置としての操転舵コントローラ４と、
を備えた車両のステアリング制御方法であって、
走行環境情報に基づいて作成された目標転舵角指令を入力し（ステップＳ１）、
目標転舵角指令が、角度が角度閾値θｌｉｍ以下、かつ、角速度が角速度閾値ωｌｉｍ以上の修正舵領域（第１の転舵角指令領域）か、修正舵領域以外の非修正舵領域（第２の転舵角指令領域）かを判定し（ステップＳ２）、
目標転舵角指令に基づいて操舵指令角と転舵指令角とを生成するとき、目標転舵角指令が修正舵領域の場合の操舵指令角の配分を、目標転舵角指令が非修正舵領域の場合の操舵指令角の配分と比較して低く抑え（Ｓ３）、
操舵指令角に応じて反力モータ１３を駆動させ、転舵指令角に応じて転舵モータ２３を駆動させる（Ｓ５，Ｓ８）。
したがって、ライントレース制御時に、修正舵を頻繁に行った場合に、目標転舵角指令の角度および角速度が修正舵領域である場合は、操舵指令角の配分を抑え、ステアリングホイール１１の動きを抑える。
よって、ステアリングホイール１１のぴくつくような動きでドライバに与える違和感を抑えることができる。
特に、本実施の形態１では、目標転舵角指令から操舵指令角への配分を「０」とするため、ステアリングホイール１１の動きとして現れないようにできる。よって、ステアリングホイール１１の動きによりドライバに与える違和感を確実に抑えることができる。

２）実施の形態１の車両のステアリング制御方法は、
修正舵指令領域では、操舵指令角を生成することなく転舵指令角のみ生成し、非修正舵指令領域では、では、目標転舵角指令から操舵指令角と転舵指令角とを生成する。
したがって、修正舵を頻繁に行った場合に、目標転舵角指令の修正舵指令領域では、ステアリングホイール１１は全く動かず、より確実にドライバに違和感を与えないようにすることができる。
また、非修正舵である大きくゆったりとした転舵を行う際には、左右前輪５ＦＬ，５ＦＲの転舵の際には、ステアリングホイール１１を操舵させ、ドライバに、自車両が転舵を行っていることを視覚的に報せることができる。

３）実施の形態１の車両のステアリング制御方法は、
修正舵指令領域は、目標走行ラインに沿って走行するライントレース制御中の修正舵に相当する角度閾値θｌｉｍ以下の角度および角速度閾値ωｌｉｍ以上の角速度の領域である。
これにより、ライントレース制御中の修正舵に対するステアリングホイール１１の動きを確実に抑えることができる。

４）実施の形態１の車両のステアリング制御方法は、
操舵角・転舵角比率調整部４１１において修正舵指令領域の目標転舵角指令から転舵指令角を生成する際は、ローパスフィルタ４１１ｓを通過した低周波成分を減算してリミッタ部４１１ｂを通過した目標転舵角指令の高周波成分から転舵指令角を生成する。
したがって、転舵指令角に、精度良く修正微舵に相当する転舵を反映させることが可能となる。

５）実施の形態１の車両のステアリング制御方法は、
非修正舵指令領域では、操舵角・転舵角比率調整部４１１において目標転舵角指令から操舵指令角を生成する際に、逆可変ギア比設定部４２１において逆可変ギア比を転舵指令角に対して与えて操舵指令角を生成する。
したがって、左右前輪５Ｆ、５ＦＲを転舵させた際に、ステアリングホイール１１を操舵して転舵した際と同様の量だけステアリングホイール１１を動かすことができる。それにより、ドライバに対して、ステアリングホイール１１の動きで、自車両が転舵を行っていることを報せることに加え、その転舵量をステアリングヒール１１の回動量により視覚的に報せることができる。

６）実施の形態１の車両のステアリング制御方法は、
目標転舵角指令の生成は、ヨー角とヨーレイトとの少なくとも一方に基づいて生成する。
したがって、ライントレース制御におけるライントレース性を向上できる。すなわち、外乱などによりヨー角が発生した場合に、ヨー角を減少させて外乱に対する車両の安定性向上を図ることができる。これにより、図７の評価結果に示されるように、ライントレース性を向上させることができる。

７）実施の形態１の車両のステアリング制御方法は、
操舵角遅れ補償部４１２により、転舵指令角に、ステアリングホイール１１の重さによる遅れ分を補償する。
したがって、操舵角サーボ制御部４２において、低応答のサーボとした場合に、ステアリングホイール１１の重さで、操舵に遅れが生じるが、この遅れを補償して転舵させることができる。これにより、上記のようにライントレース性を向上させつつ、ステアリングホイール１１は、ドライバの操作の抵抗にならない滑らかに操舵させることが可能となる。

８）実施の形態１の車両のステアリング制御方法は、
ステアリングホイール１１と、
ステアリングホイール１１と機械的に切り離された転舵輪としての左右前輪５ＦＬ，５ＦＲと、
ステアリングホイール１１に操舵反力トルクを付与する操舵アクチュエータとしての反力モータ１３と、
左右前輪５ＦＬ，５ＦＲを転舵させる転舵アクチュエータとしての転舵モータ２３と、
反力モータ１３と転舵モータ２３とを、走行環境情報に基づいて制御する制御装置としての操転舵コントローラ４と、
を備え、
操転舵コントローラ４は、
走行環境情報に基づいて作成された目標転舵角指令を入力し（ステップＳ１）、
目標転舵角指令が、角度が角度閾値θｌｉｍ以下、かつ、角速度が角速度閾値ωｌｉｍ以上の修正舵領域（第１の転舵角指令領域）か、修正舵領域以外の非修正舵領域（第２の転舵角指令領域）かを判定し（ステップＳ２）、
目標転舵角指令に基づいて操舵指令角と転舵指令角とを生成するとき、目標転舵角指令が修正舵領域の場合の操舵指令角の配分を、目標転舵角指令が非修正舵領域の場合の操舵指令角の配分と比較して低く抑え（Ｓ３）、
操舵指令角に応じて反力モータ１３を駆動させ、転舵指令角に応じて転舵モータ２３を駆動させる（Ｓ５，Ｓ８）。
したがって、ライントレース制御時に、修正舵を頻繁に行った場合に、目標転舵角指令の角度および角速度が修正舵領域である場合は、操舵指令角の配分を抑え、ステアリングホイール１１の動きを抑える。
よって、ステアリングホイール１１のぴくつくような動きでドライバに与える違和感を抑えることができる。
特に、本実施の形態１では、目標転舵角指令から操舵指令角への配分を「０」とするため、ステアリングホイール１１の動きとして現れないようにできる。よって、ステアリングホイール１１の動きによりドライバに与える違和感を確実に抑えることができる。

以上、本開示の車両のステアリング制御方法および車両のステアリング制御装置を実施の形態に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施の形態に限られるものではなく、請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

例えば、実施の形態では、転舵アクチュエータ、操舵アクチュエータとして、それぞれ転舵モータ、反力モータを示したが、これに限らず、モータ以外のアクチュエータを用いてもよい。
さらに、実施の形態では、ステアリングホイールと転舵輪とは、ステアリングクラッチの解放時に機械的に切り離されているが、ステアリングクラッチを締結することにより、両者を機械的に接続することが可能なものを示したが、これに限定されない。すなわち、ステアリングホイールと転舵輪とが、全く機械的に接続することがないように切り離されたものに適用してもよい。

また、目標転舵角指令の角速度が所定値以上の第１の転舵角指令領域（修正舵指令領域）の場合に、第２の転舵角指令領域（非修正舵指令領域）の場合と比較して、操舵指令角への配分を低く抑えるのにあたり、配分を「０」とする例を示した。しかしながら、その配分は、第２の転舵角指令領域（非修正舵指令領域）の場合の操舵指令角に対して相対的に低くすればよいもので、配分は「０」としなくてもよい。例えば、目標転舵角指令の転舵角が小さい程、あるいは、角速度が高い程、操舵指令角への配分を低くするなどのように配分量を可変設定するようにしてもよい。要は、第１の転舵角指令領域（修正舵指令領域）の場合に、第２の転舵角指令領域（非修正舵指令領域）の場合と比較して、操舵指令角への配分を低く抑えればよい。

また、実施の形態では、目標転舵角指令は、自動運転コントローラが、自動運転制御としてライントレース制御を実行する際に生成されるものを示したが、これに限定されない。例えば、先行車両に追従する制御などにより生成されたものでもよい。あるいは、高速走行時以外の駐車時などにおける低速運転時に適用しても、本来、転舵を報せる情報としては不要のステアリングホイールの動きを抑えることが可能である。

また、実施の形態では、目標転舵角指令から転舵指令角に配分する際に、目標転舵角指令の高周波成分から転舵指令角を生成し、これに操舵角に相当する低周波の一次遅れ成分を加算して転舵指令角としたものを示したが、これに限定されない。例えば、目標転舵角指令を、そのまま転舵指令角としてもよい。

また、実施の形態では、目標転舵角指令の生成をヨー角から形成するものを示したが、要は、ライントレースの目標に対するヨー角あるいはヨーレイトが分かればよく、ヨーレイトから、あるいは、ヨー角とヨーレイトから目標転舵角指令を生成してもよい。

Claims (8)

1. ステアリングホイールと、
   前記ステアリングホイールと機械的に切り離された転舵輪と、
   前記ステアリングホイールに操舵反力トルクを付与する操舵アクチュエータと、
   前記転舵輪を転舵させる転舵アクチュエータと、
   前記操舵アクチュエータと前記転舵アクチュエータとを走行環境情報に基づいて駆動させて前記転舵輪の転舵角および前記ステアリングホイールの操舵角を制御する制御装置と、
   を備えた車両のステアリング制御方法であって、
   前記走行環境情報に基づいて作成された目標転舵角指令を入力し、
   前記目標転舵角指令が、角度が所定値以下、かつ、角速度が所定値以上の第１の転舵角指令領域か、この第１の転舵角指令領域以外の第２の転舵角指令領域かを判定し、
   前記目標転舵角指令に基づいて操舵指令角と転舵指令角とを生成するとき、前記目標転舵角指令が前記第１の転舵角指令領域の場合の前記操舵指令角の配分を、前記第２の転舵角指令領域の場合の前記操舵指令角の配分と比較して低く抑え、
   前記操舵指令角に応じて前記操舵アクチュエータを駆動させ、前記転舵指令角に応じて前記転舵アクチュエータを駆動させる車両のステアリング制御方法。
2. 請求項１に記載の車両のステアリング制御方法において、
   前記第１の転舵角指令領域では、前記操舵指令角を生成することなく前記転舵指令角のみ生成し、前記第２の転舵角指令領域では、前記目標転舵角指令から前記操舵指令角と前記転舵指令角とを生成する車両のステアリング制御方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の車両のステアリング制御方法において、
   前記第１の転舵角指令領域は、目標走行ラインに沿って走行中の修正舵に相当する角度および角速度である車両のステアリング制御方法。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車両のステアリング制御方法において、
   前記第１の転舵角指令領域の前記目標転舵角指令から前記転舵指令角を生成する際は、前記目標転舵角指令の高周波成分から前記転舵指令角を生成する車両のステアリング制御方法。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の車両のステアリング制御方法において、
   前記第２の転舵角指令領域では、前記目標転舵角指令から前記操舵指令角を生成する際に、前記ステアリングホイールの操舵に対して前記転舵輪に与える可変ギア比の逆の比である逆可変ギア比を前記転舵指令角に対して与える車両のステアリング制御方法。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の車両のステアリング制御方法において、
   前記目標転舵角指令の生成は、ヨー角とヨーレイトとの少なくとも一方に基づいて行う車両のステアリング制御方法。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の車両のステアリング制御方法において、
   前記転舵指令角に、前記ステアリングホイールの重さによる遅れ分を補償する車両のステアリング制御方法。
8. ステアリングホイールと、
   前記ステアリングホイールと機械的に切り離された転舵輪と、
   前記ステアリングホイールに操舵反力トルクを付与する操舵アクチュエータと、
   前記転舵輪を転舵させる転舵アクチュエータと、
   前記操舵アクチュエータと前記転舵アクチュエータとを、走行環境情報に基づいて制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記目標転舵角指令が、角度が所定値以下、かつ、角速度が所定値以上の第１の転舵角指令領域か、この第１の転舵角指令領域以外の第２の転舵角指令領域かを判定し、
   前記目標転舵角指令に基づいて操舵指令角と転舵指令角とを生成し、かつ、前記目標転舵角指令が前記第１の転舵角指令領域の場合の前記操舵指令角の配分を、前記第２の転舵角指令領域の場合の前記操舵指令角の配分と比較して低く抑え、
   前記操舵指令角に応じて前記操舵アクチュエータを駆動させ、前記転舵指令角に応じて前記転舵アクチュエータを駆動させる車両のステアリング制御装置。

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