WO2011161777A1 - 車両走行制御装置 - Google Patents

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WO2011161777A1
WO2011161777A1 PCT/JP2010/060640 JP2010060640W WO2011161777A1 WO 2011161777 A1 WO2011161777 A1 WO 2011161777A1 JP 2010060640 W JP2010060640 W JP 2010060640W WO 2011161777 A1 WO2011161777 A1 WO 2011161777A1
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WO
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steering
vehicle
angle
control
target
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/060640
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
小城　隆博
義明 土屋
ティーラワット リムピバンテン
Original Assignee
トヨタ自動車株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by トヨタ自動車株式会社 filed Critical トヨタ自動車株式会社
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Priority to EP10853637.6A priority patent/EP2586678B1/en
Priority to PCT/JP2010/060640 priority patent/WO2011161777A1/ja
Priority to US13/502,760 priority patent/US8612095B2/en
Priority to JP2012521211A priority patent/JP5338983B2/ja
Publication of WO2011161777A1 publication Critical patent/WO2011161777A1/ja

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/008—Changing the transfer ratio between the steering wheel and the steering gear by variable supply of energy, e.g. by using a superposition gear
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/025—Active steering aids, e.g. helping the driver by actively influencing the steering system after environment evaluation

Definitions

  • the present invention can be applied to a vehicle equipped with various steering mechanisms such as EPS (Electronic controlled Power Steering: electronically controlled power steering device) and VGRS (Variable Gear Ratio Steering: variable gear ratio steering device), for example, LKA (Lane Keeping Assisting).
  • EPS Electronic controlled Power Steering: electronically controlled power steering device
  • VGRS Vehicle Gear Ratio Steering: variable gear ratio steering device
  • LKA Li Keeping Assisting
  • the present invention relates to a technical field of a vehicle travel control device that performs lane keeping assist).
  • Patent Document 4 a device for steering by controlling the motor current and controlling the rotation of the steering motor so that the steering angle becomes equal to the target steering angle.
  • the motor current is decreased in accordance with the increase in the steering torque value, and the steering torque value is It is disclosed that when the direction shown and the direction of the target rudder angle are opposite directions, the motor current is increased in accordance with an increase in the steering torque value.
  • JP 2007-160998 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-245832 JP 2009-190464 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-078934
  • the present invention has been made in view of the above points, for example, and an object of the present invention is to propose a vehicle travel control device that can suppress the driver from feeling uncomfortable due to the responsiveness of the vehicle.
  • the vehicle travel control device of the present invention provides a steering angle that can change the relationship between the steering angle that is the rotation angle of the steering input shaft and the steering angle that is the rotation angle of the steering wheel.
  • a vehicle travel control device comprising: variable means; and trajectory control means for determining a control amount and controlling the rudder angle variable means so as to bring the trajectory of the vehicle closer to a target travel path of the vehicle.
  • the trajectory control means i) a correction unit that corrects a change rate of the steering angle with respect to a steering amount of the steering input or (ii) the determined control amount;
  • the vehicle travel control device is configured to include at least a steering angle varying means and a trajectory control means.
  • the steering angle variable means can change the relationship between the steering angle, which is the rotation angle of the steering input shaft, and the steering angle, which is the rotation angle of the steered wheels.
  • the steering angle varying means is a concept including various physical, mechanical, electrical, or magnetic devices that can vary the relationship between the steering angle and the steering angle stepwise or continuously.
  • the rudder angle varying means the relationship between the steering angle and the rudder angle is not uniquely defined. For example, the ratio of the steering angle to the rudder angle can be changed, or the rudder can be steered regardless of the steering angle. The angle can be changed.
  • the trajectory control means including a memory, a processor, etc. controls the rudder angle varying means by determining the control amount so that the trajectory of the vehicle approaches the target travel path of the vehicle.
  • the “control amount” is a control amount (for example, a control amount of the steering angle) corresponding to the rudder angle varying means, and is a control amount for bringing the trajectory of the vehicle closer to the target travel path of the vehicle.
  • various existing algorithms can be applied.
  • the curvature of the target travel path, the white line that defines the target travel path, etc., and the position deviation and yaw angle deviation of the vehicle are calculated or After the target lateral acceleration is estimated or estimated to approximate the vehicle trajectory to the target travel path based on them, for example, the steering angle can be varied based on these calculated or estimated target lateral accelerations.
  • the control amount is determined so that the target lateral acceleration is obtained due to the change of the steering angle by the means.
  • the steering by the driver when the driver has an artificial steering input that is input to the steering input shaft via the steering member (so-called overriding), the steering by the driver and the trajectory
  • the control by the control means may interfere with each other, and the driver may feel uncomfortable.
  • the steering by the driver and the control by the trajectory control means are not linked, and the behavior of the vehicle is excessive or insufficient, so that it is difficult for the driver to predict the behavior of the vehicle, and there is a possibility that the driver feels uncomfortable.
  • the control by the trajectory control unit since the control by the trajectory control unit is started after a predetermined time from the time when the driver starts steering, the control by the trajectory control unit is started from the time when the driver starts steering.
  • the vehicle response is relatively fast, and on the other hand, the vehicle response after the control by the trajectory control means is relatively slow, so that the driver may feel uncomfortable.
  • a method of stopping the control by the trajectory control means may be considered, but when the control by the trajectory control means is stopped or restarted, the vehicle behavior becomes discontinuous, and the driver may feel uncomfortable. is there.
  • the correction means including a memory, a processor, etc., the steering direction of the steering input input to the steering input shaft by the vehicle driver via the steering member and the control determined by the trajectory control means.
  • the amount of the steering angle control direction matches, (i) the change rate of the steering angle with respect to the steering amount of the steering input or (ii) the determined control amount is corrected.
  • the correction means reduces (i) the rate of change of the rudder angle with respect to the steering amount, or (ii) the determined control amount. (That is, the steering angle given due to the control by the trajectory control means is reduced) to suppress an excessive response of the vehicle.
  • the vehicle trajectory is the target travel due to the control by the trajectory control means. Since a steering angle that approaches the road (ie, the steering angle opposite to the steering direction) is given, the correction means increases (i) increases the rate of change of the steering angle with respect to the steering amount, or (ii) is determined. It is possible to reduce the control amount and to prevent the response of the vehicle from being insufficient.
  • the difference between the responsiveness of the vehicle from when the driver starts steering until the control by the trajectory control means is started and the responsiveness of the vehicle after the control by the trajectory control means is started is reduced or Since it can be eliminated, the driver can be prevented from feeling uncomfortable due to the responsiveness of the vehicle.
  • Whether the steering direction and the steering angle control direction coincide with each other indicates, for example, a change in one direction of the steering angle and the steering angle as a positive value, and a change in the opposite direction to the one direction.
  • the determination may be made based on whether the value of the steering angle is the same as the sign of the steering angle and whether the value of the steering angle is positive or negative. Or what is necessary is just to determine whether a steering direction and a steering angle control direction correspond based on the yaw angle deviation etc. of a vehicle after a driver
  • the correction means corrects the change rate according to the travel state of the vehicle.
  • the driver's intention to operate is more reflected, and it is possible to further suppress the driver from feeling uncomfortable due to the responsiveness of the vehicle.
  • the traveling state of the vehicle means, for example, a difference between the actual locus of the vehicle and the target traveling path of the vehicle (so-called “lane following error”).
  • the correction unit corrects the change rate so that the change rate increases as the lane tracking error increases.
  • the correction means is more effective when the steering direction is different from the steering angle control direction when the steering direction is different from the steering angle control direction.
  • the correction is performed so that the change rate becomes large.
  • the correction means corrects the determined control amount in accordance with the relationship between the target travel path and the actual position of the vehicle.
  • the driver's intention to operate can be appropriately reflected, which is very advantageous in practice.
  • the control amount determined by the trajectory control unit is corrected by the correction unit in accordance with the relationship between the target travel path and the actual position of the vehicle. Specifically, for example, the correction unit corrects the control amount determined by the trajectory control unit to be smaller as the actual position of the vehicle moves away from the target travel path.
  • the correction means corrects so that the control amount determined by the trajectory control means increases as the actual position of the vehicle approaches the target travel path. If comprised in this way, it will be comparatively easy and a vehicle can maintain a target driving
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram conceptually showing the configuration of a vehicle according to a first embodiment. It is a control schematic diagram which shows the vehicle travel control process which ECU which concerns on 1st Embodiment performs. It is a conceptual diagram which shows the concept of the correction map which concerns on VGRS. It is a conceptual diagram which shows the concept of the correction map which concerns on LKA. It is an example of the steer distribution gain map which concerns on a comparative example. It is an example of the LKA distribution gain map which concerns on a comparative example. It is an example of the time chart which shows the time change of each of the steering wheel angle of the vehicle which concerns on a comparative example, a pinion angle, and a LKA target angle. It is a control schematic diagram which shows the vehicle travel control process which ECU which concerns on 2nd Embodiment performs.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram conceptually showing the configuration of the vehicle according to the present embodiment.
  • a vehicle 10 includes a pair of left and right front wheels FL and FR as steering wheels, and is configured to be able to travel in a desired direction by turning these front wheels.
  • the vehicle 10 includes an ECU (Electronic Control Unit) 100, a VGRS actuator 200, a VGRS driving device 300, an EPS actuator 400, and an EPS driving device 500.
  • ECU Electronic Control Unit
  • the ECU 100 is an electronic control unit that includes an unillustrated CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), and RAM (Random Access Memory), and is configured to control the entire operation of the vehicle 10.
  • the ECU 100 is configured to be able to execute LKA control, EPS control, and VGRS control according to a control program stored in the ROM.
  • LKA control is control for causing the vehicle 10 to follow the target travel path (lane).
  • the ECU 100 is an example of the “trajectory control unit” according to the present invention.
  • a steering input given by a driver via a steering wheel 11 (generally also referred to as a “steering wheel”) is connected to the steering wheel 11 so as to be coaxially rotatable, and in the same direction as the steering wheel 11. It is transmitted to the upper steering shaft 12 which is a rotatable shaft body.
  • the “steering wheel 11” and the “upper steering shaft 12” according to the present embodiment are examples of the “steering member” and the “steering input shaft” according to the present invention, respectively.
  • the upper steering shaft 12 is connected to the VGRS actuator 200 at its downstream end.
  • the VGRS actuator 200 is an example of the “steering angle varying means” according to the present invention, which includes a housing 201, a VGRS motor 202, and a speed reduction mechanism 203.
  • the housing 201 is a housing of the VGRS actuator 200 that houses the VGRS motor 202 and the speed reduction mechanism 203.
  • the downstream end of the above-described upper steering shaft 12 is fixed to the housing 201, and the housing 201 can rotate integrally with the upper steering shaft 12.
  • the VGRS motor 202 is a DC brushless motor having a rotor 202a serving as a rotor, a stator 202b serving as a stator, and a rotating shaft 202c serving as an output shaft for driving force.
  • the stator 202b is fixed inside the housing 201, and the rotor 202a is rotatably held inside the housing 201.
  • the rotating shaft 202c is fixed so as to be coaxially rotatable with the rotor 202a, and its downstream end is connected to the speed reduction mechanism 203.
  • the speed reduction mechanism 203 is a planetary gear mechanism having a plurality of rotating elements (sun gear, carrier and ring gear) capable of differential rotation.
  • the sun gear is connected to the rotating shaft 202 c of the VGRS motor 202
  • the carrier is connected to the housing 201.
  • a ring gear is connected to the lower steering shaft 13.
  • the rotation speed of the upper steering shaft 12 (that is, the rotation speed of the housing 201 connected to the carrier) corresponding to the operation amount of the steering wheel 11 and the rotation of the VGRS motor 202.
  • the rotation speed of the lower steering shaft 13 connected to the ring gear which is the remaining one rotation element, is uniquely determined by the speed (that is, the rotation speed of the rotary shaft 202c connected to the sun gear).
  • the rotational speed of the lower steering shaft 13 can be controlled to increase / decrease by controlling the rotational speed of the VGRS motor 202 to increase / decrease by the differential action between the rotating elements.
  • the upper steering shaft 12 and the lower steering shaft 13 can be rotated relative to each other by the action of the VGRS motor 202 and the speed reduction mechanism 203. Further, due to the configuration of each rotary element in the speed reduction mechanism 203, the rotation speed of the VGRS motor 202 is transmitted to the lower steering shaft 13 in a state where the speed is reduced according to a predetermined reduction ratio determined according to the gear ratio between the respective rotary elements.
  • the upper steering shaft 12 and the lower steering shaft 13 can be rotated relative to each other, so that the steering angle MA that is the amount of rotation of the upper steering shaft 12 and the amount of rotation of the lower steering shaft 13 are determined.
  • the steering transmission ratio which is uniquely determined (which also relates to the gear ratio of the rack and pinion mechanism described later) and the steering angle ⁇ st of the front wheel as the steering wheel, is continuously variable within a predetermined range.
  • the speed reduction mechanism 204 is not limited to the planetary gear mechanism illustrated here, but is connected to other modes (for example, gears having different numbers of teeth are connected to the upper steering shaft 12 and the lower steering shaft 13, respectively, and partially contact each gear.
  • the planetary gear mechanism may have a physical, mechanical, or mechanical aspect different from the above.
  • the VGRS drive device 300 is an electric drive circuit including a PWM circuit, a transistor circuit, an inverter, and the like that are configured to be energized with respect to the stator 202b of the VGRS motor 202.
  • the VGRS driving device 300 is electrically connected to a battery (not shown), and is configured to be able to supply a driving voltage to the VGRS motor 202 with electric power supplied from the battery. Further, the VGRS driving device 300 is electrically connected to the ECU 100, and its operation is controlled by the ECU 100.
  • the VGRS driving device 300, together with the VGRS actuator 200, constitutes an example of “steering angle varying means” according to the present invention.
  • the rack and pinion mechanism is a steering force transmission mechanism including a pinion gear 14 connected to a downstream end portion of the lower steering shaft 13 and a rack bar 15 formed with gear teeth that mesh with gear teeth of the pinion gear.
  • the rotation of the pinion gear 14 is converted into the horizontal movement of the rack bar 15 in the drawing, so that the steering force is applied to each steered wheel via a tie rod and a knuckle (not shown) connected to both ends of the rack bar 15. It is configured to be transmitted. That is, in the vehicle 10, a so-called rack and pinion type steering system is realized.
  • the EPS actuator 400 includes an EPS motor as a DC brushless motor including a rotor (not shown) that is a rotor to which a permanent magnet is attached and a stator that is a stator that surrounds the rotor.
  • This EPS motor is configured to be capable of generating an assist torque TA in the rotation direction when the rotor is rotated by the action of a rotating magnetic field formed in the EPS motor by energizing the stator via the EPS driving device 500. ing.
  • a reduction gear (not shown) is fixed to the motor shaft that is the rotation shaft of the EPS motor, and this reduction gear is also meshed with the pinion gear 14.
  • the assist torque TA generated from the EPS motor functions as an assist torque that assists the rotation of the pinion gear 14.
  • the pinion gear 14 is connected to the lower steering shaft 13 as described above, and the lower steering shaft 13 is connected to the upper steering shaft 12 via the VGRS actuator 200. Accordingly, the driver steering torque MT applied to the upper steering shaft 12 is transmitted to the rack bar 15 in a form that is appropriately assisted by the assist torque TA, so that the driver's steering burden is reduced.
  • the EPS drive device 500 is an electric drive circuit including a PWM circuit, a transistor circuit, an inverter, and the like that are configured to be energized to the stator of the EPS motor.
  • the EPS driving device 500 is electrically connected to a battery (not shown), and is configured to be able to supply a driving voltage to the EPS motor with electric power supplied from the battery. Further, the EPS driving device 500 is electrically connected to the ECU 100, and its operation is controlled by the ECU 100.
  • the vehicle 10 is provided with various sensors including a steering torque sensor 16, a steering angle sensor 17, and a rotation sensor 18.
  • the steering torque sensor 16 is a sensor configured to be able to detect the driver steering torque MT given from the driver via the steering wheel 11. More specifically, the upper steering shaft 12 is divided into an upstream portion and a downstream portion, and has a configuration in which they are connected to each other by a torsion bar (not shown). Rings for detecting a rotational phase difference are fixed to both upstream and downstream ends of the torsion bar.
  • the torsion bar rotates in the direction of rotation according to the steering torque (that is, the driver steering torque MT) transmitted through the upstream portion of the upper steering shaft 12 when the driver of the vehicle 10 operates the steering wheel 11. It is configured to be twisted, and is configured to be able to transmit steering torque to the downstream portion while causing such twisting.
  • the steering torque sensor 16 is configured to detect the rotational phase difference and to convert the rotational phase difference into a steering torque and output it as an electrical signal corresponding to the steering torque MT. Further, the steering torque sensor 16 is electrically connected to the ECU 100, and the detected steering torque MT is referred to by the ECU 100 at a constant or indefinite period.
  • the steering angle sensor 17 is an angle sensor configured to be able to detect a steering angle MA that represents the amount of rotation of the upper steering shaft 12.
  • the steering angle sensor 17 is electrically connected to the ECU 100, and the detected steering angle MA is referred to by the ECU 100 at a constant or indefinite period.
  • the rotation sensor 18 is a rotary encoder configured to be able to detect a rotation phase difference ⁇ between the housing 201 (that is, equivalent to the upper steering shaft 12 in terms of rotation angle) and the lower steering shaft 13 in the VGRS actuator 200. is there.
  • the rotation sensor 18 is electrically connected to the ECU 100, and the detected rotation phase difference ⁇ is referred to by the ECU 100 at a constant or indefinite period.
  • the vehicle speed sensor 19 is a sensor configured to be able to detect the vehicle speed V, which is the speed of the vehicle 10.
  • the vehicle speed sensor 19 is electrically connected to the ECU 100, and the detected vehicle speed V is referred to by the ECU 100 at a constant or indefinite period.
  • the in-vehicle camera 20 is an imaging device that is installed on the front nose of the vehicle 10 and configured to image a predetermined area in front of the vehicle 10.
  • the in-vehicle camera 20 is electrically connected to the ECU 100, and the captured front area is sent to the ECU 100 as image data at a constant or indefinite period.
  • the ECU 100 can analyze the image data and acquire various data necessary for LKA control.
  • the vehicle travel control means 1 relates to the steering direction of the steering input that is input to the upper steering shaft 12 by the driver of the vehicle 10 via the steering wheel 11 and the VGRS driving device 300 determined by the ECU 100.
  • the present invention corrects (i) the rate of change of the steering angle with respect to the steering amount of the steering input, or (ii) the determined control amount, according to whether or not the steering angle control direction of the control amount matches.
  • an ECU 100 is provided.
  • a part of the ECU 100 for various electronic controls of the vehicle 10 is used as a part of the vehicle travel control device 1.
  • the physical, mechanical, and electrical configurations of the “correction unit” and the like according to the present invention are not limited to the above-described configurations, and for example, a plurality of ECUs, various processing units, various controllers, or a microcomputer device It may be configured as various computer systems.
  • FIG. 2 is a control schematic diagram showing a vehicle travel control process executed by the ECU according to the present embodiment.
  • the LKA mode is selected as a result of, for example, a driver operating an operation button for activating LKA control installed in the passenger compartment of the vehicle 10.
  • the ECU100 reads various signals including the sensor signal etc. which concern on the various sensors with which the vehicle 10 is equipped.
  • the ECU 100 calculates, for example, a yaw angle (or yaw angle deviation), an offset (that is, a deviation in the lateral direction between the white line that defines the LKA target travel path) and the like based on the read signal or the like. presume.
  • the ECU 100 determines an LKA basic target angle as an example of the “control amount” according to the present invention from a map or the like based on the yaw angle and the offset. Subsequently, in (2) of FIG. 2, the ECU 100 corrects the determined LKA basic target angle based on the yaw angle, the offset and the vehicle speed, and the correction map as shown in FIG. 4, for example. An LKA correction target angle that is an LKA basic target angle is calculated.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing the concept of a correction map related to LKA.
  • the horizontal axis represents the offset or yaw angle deviation
  • the vertical axis represents the LKA allowable speed or the LKA distribution gain. Note that the origin of the horizontal axis (that is, “0”) coincides with the target travel path.
  • the LKA allowable speed or the LKA distribution gain decreases as the vehicle 10 deviates from the target travel route (the first in FIG. 4). Quadrant and third quadrant).
  • the closer to the target travel path the smaller the LKA allowable speed or the LKA distribution gain (see the second and fourth quadrants in FIG. 4). ).
  • the LKA allowable speed or the LKA distribution gain varies depending on the steering speed of the steering wheel 11 by the driver. Specifically, when the steering speed corresponding to the LKA allowable speed or the LKA distribution gain indicated by the solid line in FIG. 4 is faster, the LKA allowable speed or the LKA distribution gain is an absolute value as indicated by a broken line in FIG. 4, for example. Changes in the direction of decreasing.
  • the calculated LKA correction target angle is the target angle of the front wheels FL and FR (that is, the VGRS final target angle).
  • the ECU 100 calculates the steering angle MA and the time derivative of the steering angle MA in parallel with the calculation of the LKA correction target angle described above. Based on a certain steering angular velocity, a VGRS basic target angle that is a basic value of a relative rotational angle of the lower steering shaft 13 with respect to a steering angle MA that is a rotational angle of the upper steering shaft 12 is determined from a map or the like.
  • the VGRS basic target angle is an example of the “change ratio” according to the present invention.
  • the ECU 100 corrects the determined VGRS basic target angle in (1) of FIG. 2 based on the yaw angle and the offset and the correction map as shown in FIG. A VGRS correction target angle that is a target angle is calculated.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram showing the concept of a correction map related to VGRS.
  • the horizontal axis represents an offset or yaw angle deviation
  • the vertical axis represents a VGRS allowable speed or a VGRS distribution gain. Note that the origin of the horizontal axis (that is, “0”) coincides with the target travel path.
  • the VGRS allowable speed or the VGRS distribution gain increases as the vehicle 10 deviates from the target travel path (in FIG. 1 quadrant and 3rd quadrant).
  • the vehicle 10 is steered (that is, returned) closer to the target travel path, the closer to the target travel path, the greater the VGRS allowable speed or the VGRS distribution gain (the second quadrant and the fourth quadrant in FIG. 3). reference).
  • the VGRS allowable speed or the VGRS distribution gain changes depending on the steering speed of the steering wheel 11 by the driver. Specifically, when the steering speed corresponding to the VGRS allowable speed or the VGRS distribution gain indicated by the solid line in FIG. 3 is faster, the VGRS allowable speed or the VGRS distribution gain is an absolute value as indicated by a broken line in FIG. Changes in the direction of increasing.
  • the ECU 100 sets the added value of the calculated LKA correction target angle and the calculated VGRS correction target angle as the target angles of the front wheels FL and FR.
  • the ECU 100 controls the VGRS driving device 300 (see FIG. 1) based on the calculated target angles of the front wheels FL and FR, and the VGRS motor of the VGRS actuator 200. 202 is rotated by an amount corresponding to the calculated target angles of the front wheels FL and FR.
  • the control outline of the vehicle travel control process executed by the vehicle travel control apparatus according to the comparative example is the same as the control outline shown in FIG. 2 except that a map used is partially different. Specifically, in (1) of FIG. 2, when correcting the determined VGRS basic target angle, a correction map as shown in FIG. 5 is used. In FIG. 2 (2), when correcting the determined LKA basic target angle, a correction map as shown in FIG. 6 is used.
  • FIG. 5 is an example of a steer distribution gain map according to the comparative example.
  • the horizontal axis represents the offset or yaw angle deviation. Note that the origin of the horizontal axis (that is, “0”) coincides with the target travel path.
  • the steer distribution gain map according to the comparative example is configured such that the driver's input is reduced as the vehicle trajectory deviates from the target travel path.
  • FIG. 6 is an example of an LKA distribution gain map according to a comparative example.
  • the horizontal axis represents the offset or yaw angle deviation. Note that the origin of the horizontal axis (that is, “0”) coincides with the target travel path.
  • the LKA distribution gain map according to the comparative example allows the LKA to be corrected as the vehicle trajectory deviates from the target travel path.
  • the control related to the LKA is given priority over the driver's steering input as the vehicle trajectory deviates from the target travel path.
  • the steering input of the driver is given priority over the control related to LKA as the vehicle trajectory approaches the target travel path.
  • the control related to LKA is started after a predetermined time delay from the driver's steering input. For this reason, the behavior of the vehicle may be excessive or insufficient as compared with the behavior intended by the driver, and the driver may feel uncomfortable.
  • the driver steers the steering wheel 11 at time t1 in FIG. 7 so that the trajectory of the vehicle deviates from the target travel path. From time t1 to time t2, since the control related to LKA is not started until time t2 in FIG. 7, and as described above, the steering input of the driver is given priority as the vehicle trajectory is closer to the target travel path. During this period, the vehicle reacts as intended by the driver.
  • the LKA angle is set in the direction opposite to the driver's steering input (ie, the steering wheel angle) due to the control related to the LKA. Since the control related to LKA is given priority as the distance from the travel path increases, the vehicle may not turn as intended by the driver (see the pinion angle in FIG. 7). That is, the response of the vehicle becomes relatively slow or the vehicle becomes unresponsive.
  • the driver may feel uncomfortable due to the difference between the responsiveness of the vehicle in the period from time t1 to time t2 and the responsiveness of the vehicle after time t2.
  • the LKA angle is set in the direction opposite to the driver's steering input due to the control related to the LKA, so the vehicle may not turn in the direction intended by the driver. .
  • the driver may feel discomfort due to the difference between the vehicle responsiveness during the period from time t3 to time t4 and the vehicle responsiveness after time t4.
  • VGRS allowable speed or VGRS distribution gain is configured to increase (see FIG. 3) and / or LKA allowable speed or LKA distribution gain. Is smaller (see FIG. 4), the driver's steering input is given priority over the control related to LKA. As a result, the vehicle 10 reacts as intended by the driver.
  • VGRS VGRS
  • the driver is configured to reduce the allowable speed or VGRS distribution gain (see FIG. 3) and / or the LKA allowable speed or LKA distribution gain (see FIG. 4). It can be suppressed that the behavior of the vehicle becomes excessive due to the steering of the vehicle.
  • Second Embodiment A second embodiment of the vehicle travel control device of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the second embodiment is the same as the first embodiment except that the vehicle is a 4WS (4 Wheel Steering) vehicle and the vehicle travel control process is partially different for 4WS. Therefore, in the second embodiment, the description overlapping with that of the first embodiment is omitted, and common portions on the drawing are denoted by the same reference numerals, and only fundamentally different points are described with reference to FIG. explain.
  • FIG. 8 is a control schematic diagram showing a vehicle travel control process executed by the ECU according to the present embodiment.
  • the ECU100 reads various signals including the sensor signal etc. which concern on the various sensors with which the vehicle 10 is equipped.
  • the ECU 100 calculates or estimates, for example, a curve radius (or curvature of the target travel path), a yaw angle (or yaw angle deviation), a lateral deviation (that is, offset), etc. based on the read signal or the like.
  • the ECU 100 calculates the reaction force compensation torque, the target front wheel steering angle, and the target rear wheel steering angle based on the curve radius, the yaw angle, and the lateral deviation.
  • the “target front wheel steering angle” and the “target rear wheel steering angle” according to the present embodiment are other examples of the “control amount” according to the present invention.
  • the ECU 100 calculates the target front wheel steering angle and the target calculated based on the yaw angle, the offset, the vehicle speed, and the correction map shown in FIG. 4, for example.
  • Each of the rear wheel steering angles is corrected to calculate a corrected target front wheel steering angle that is the corrected target front wheel steering angle and a corrected target rear wheel steering angle that is the corrected target rear wheel steering angle.
  • the calculated corrected target front wheel steering angle and corrected target rear wheel steering angle are the final target angle of the front wheel and the final target angle of the rear wheel, respectively. It becomes.
  • the final target angle of the front wheels is the VGRS final target angle.
  • the final target angle of the rear wheel is a control amount related to an actuator (not shown) that controls the steering angle of the rear wheel.
  • the ECU 100 performs the steering angle MA, in parallel with the calculation of the corrected target front wheel steering angle and the corrected target rear wheel steering angle described above.
  • the basic front wheel target angle that is the relative steering angle of each of the front wheels FL and FR with respect to the steering angle MA that is the rotation angle of the upper steering shaft 12, and the steering angle MA based on the steering angular velocity that is the time derivative of the steering angle MA.
  • a basic rear wheel target angle that is a relative steering angle of a rear wheel (not shown) with respect to is determined from a map or the like.
  • the “basic front wheel target angle” and the “basic rear wheel target angle” according to the present embodiment are other examples of the “change ratio” according to the present invention.
  • the ECU 100 determines the basic front wheel target angle and the basic rear wheel determined based on the yaw angle and the offset, and the correction map as shown in FIG.
  • Each of the target angles is corrected to calculate a corrected front wheel target angle that is a corrected basic front wheel target angle and a corrected rear wheel target angle that is a corrected basic rear wheel target angle.
  • the ECU 100 uses the sum of the calculated corrected target front wheel steering angle and the calculated corrected front wheel target angle as the final target angle of the front wheels, and calculates the calculated corrected target rear wheel steering angle and the calculated corrected value.
  • the added value with the wheel target angle is set as the final target angle of the rear wheel.
  • SYMBOLS 1 Vehicle traveling control apparatus, 10 ... Vehicle, 11 ... Steering wheel, 12 ... Upper steering shaft, 100 ... ECU, 200 ... VGRS actuator, 300 ... VGRS drive device

Landscapes

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Abstract

　車両走行制御装置（１）は、操舵入力軸（１２）の回転角である操舵角と、操舵輪（ＦＬ、ＦＲ）の回転角である舵角との関係を変化させることが可能な舵角可変手段（２００、３００）と、車両の軌跡を該車両の目標走行路に近づけるように、制御量を決定して舵角可変手段を制御する軌跡制御手段（１００）とを、少なくとも備える。該車両走行制御手段は、更に、車両の運転者により操舵部材（１１）を介して操舵入力軸に入力される操舵入力の操舵方向と、軌跡制御手段により決定された制御量の舵角制御方向とが一致するか否かに応じて、（ｉ）操舵入力の操舵量に対する舵角の変化割合、又は（ｉｉ）決定された制御量、を補正する補正手段（１００）を備える。

Description

車両走行制御装置
　本発明は、例えばＥＰＳ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｔｅｅｒｉｎｇ：電子制御式パワーステアリング装置）、ＶＧＲＳ（Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｇｅａｒ　Ｒａｔｉｏ　Ｓｔｅｅｒｉｎｇ：可変ギア比ステアリング装置）等の各種操舵機構を備えた車両において、例えばＬＫＡ（Ｌａｎｅ　Ｋｅｅｐｉｎｇ　Ａｓｓｉｓｔ：レーンキープアシスト）等を行う車両走行制御装置の技術分野に関する。
　この種の装置として、例えば、車両のレーンキープモード時には、目標舵角を達成するために電動式パワーステアリング及び各車輪の制動圧を制御すると共に、走行路に対する車両の横方向位置のずれやヨー角のずれを低減するためにステアリングギア比可変装置を制御する装置が提案されている（特許文献１参照）。
　或いは、車両の後輪の舵角を制御することにより該車両の操舵制御を行っている際に、運転者の意識的なハンドル操作が検出された場合は、ハンドル操作状態及びハンドル操作方向に応じて操舵制御の制御量を減少補正する装置が提案されている（特許文献２参照）。
　或いは、車両が走行レーンをキープして走行するように、電動パワーステアリング装置により操舵トルクが制御されている際に、目標制御トルクの操舵方向と運転やの操舵トルクの操舵方向とが異なり、制御干渉が発生している場合、目標制御トルクの目標制御量を低減する装置が提案されている（特許文献３参照）。
　或いは、舵角が目標舵角に等しくなるようにモータ電流を制御し操舵モータを回転制御することにより操舵する装置が提案されている（特許文献４参照）。ここでは特に、トルクセンサが検出した舵輪の操舵トルク値が示す方向と目標舵角の方向とが同方向であるときは、操舵トルク値の増加に応じてモータ電流を減少させ、操舵トルク値が示す方向と目標舵角の方向とが逆方向のときは、操舵トルク値の増加に応じてモータ電流を増加させることが開示されている。
特開２００７－１６０９９８号公報 特開平１１－２４５８３２号公報 特開２００９－１９０４６４号公報 特開平１１－０７８９３４号公報
　しかしながら、上述の特許文献１乃至４に記載の技術では、車両を目標の軌道に追従させる事はできるものの、運転者に対するフィーリングに改善の余地がある。
　本発明は例えば上記点に鑑みてなされたものであり、車両の応答性に起因して運転者が違和感を覚えることを抑制することができる車両走行制御装置を提案することを課題とする。
　上記課題を解決するために、本発明の車両走行制御装置は、操舵入力軸の回転角である操舵角と、操舵輪の回転角である舵角との関係を変化させることが可能な舵角可変手段と、車両の軌跡を前記車両の目標走行路に近づけるように、制御量を決定して前記舵角可変手段を制御する軌跡制御手段とを備える車両走行制御装置であって、前記車両の運転者により操舵部材を介して前記操舵入力軸に入力される操舵入力の操舵方向と、前記軌跡制御手段により決定された制御量の舵角制御方向とが一致するか否かに応じて、（ｉ）前記操舵入力の操舵量に対する前記舵角の変化割合、又は（ｉｉ）前記決定された制御量、を補正する補正手段を備える。
　本発明の車両走行制御装置によれば、当該車両走行制御装置は、舵角可変手段と軌跡制御手段とを少なくとも備えて構成される。舵角可変手段は、操舵入力軸の回転角である操舵角と、操舵輪の回転角である舵角との関係を変化させることが可能である。舵角可変手段は、操舵角と舵角との関係を、段階的に又は連続的に可変とし得る、物理的、機械的、電気的又は磁気的な各種装置を包含する概念である。舵角可変手段によれば、操舵角と舵角との関係が一義的に規定されず、例えば操舵角と舵角との比を変化させることが可能となる、或いは、操舵角に無関係に舵角を変化させることが可能となる。
　例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる軌跡制御手段は、車両の軌跡を該車両の目標走行路に近づけるように、制御量を決定して舵角可変手段を制御する。ここで、「制御量」は、舵角可変手段に対応する制御量（例えば、舵角の制御量）であって、車両の軌跡を該車両の目標走行路に近づけるための制御量である。この制御量の決定に際しては、既存の各種アルゴリズム等を適用可能である。具体的には例えば、車載カメラ等により撮像された目標走行路の画像に基づいて、目標走行路の曲率、目標走行路を規定する白線等と車両との位置偏差及びヨー角偏差等が算出又は推定され、それらに基づいて目標走行路に対して車両の軌跡を近づけるための目標横加速度が算出又は推定される等した後に、これら算出又は推定された目標横加速度に基づいて、例えば舵角可変手段により舵角が変更されることに起因して該目標横加速度が得られるように、制御量が決定される。
　本願発明者の研究によれば、以下の事項が判明している。即ち、軌跡制御手段を備える車両では、運転者が操舵部材を介して操舵入力軸に入力される人為的な操舵入力があった場合（所謂、オーバーライド時）には、運転者による操舵と、軌跡制御手段による制御とが互いに干渉し、運転者が違和感を覚える可能性がある。特に、運転者による操舵と軌跡制御手段による制御とは非連動であり、車両の挙動が過剰又は不足するため、運転者が車両の挙動を予測することが困難となり違和感を覚える可能性がある。
　具体的には例えば、運転者が操舵を開始した時点よりも所定時間遅れて軌跡制御手段による制御が開始されるため、運転者が操舵を開始した時点から軌跡制御手段による制御が開始されるまでは車両の応答が比較的速くなる、他方で、軌跡制御手段による制御が開始された後の車両の応答は比較的遅くなるので、運転者が違和感を覚える可能性がある。
　尚、オーバーライド時には、軌跡制御手段による制御を停止する方法も考えられるが、軌跡制御手段による制御の停止時又は再開時に、不連続な車両挙動となってしまい、運転者が違和感を覚える可能性がある。
　そこで本発明では、例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる補正手段により、車両の運転者により操舵部材を介して操舵入力軸に入力される操舵入力の操舵方向と、軌跡制御手段により決定された制御量の舵角制御方向とが一致するか否かに応じて、（ｉ）操舵入力の操舵量に対する舵角の変化割合、又は（ｉｉ）決定された制御量、が補正される。
　具体的には例えば、操舵方向と舵角制御方向が一致する場合（例えば車線の中央等である目標走行路に近づけるように、運転者が操舵した場合）、軌跡制御手段による制御に起因して車両の軌跡が目標走行路に近づくような舵角が予め与えられているので、補正手段は、（ｉ）操舵量に対する舵角の変化割合を低減して、又は（ｉｉ）決定された制御量を低減して（即ち、軌跡制御手段による制御に起因して付与される舵角を小さくして）、車両の応答が過剰になることを抑制する。
　他方、操舵方向と舵角制御方向が不一致となる場合（例えば、障害物等を回避するために車線の端に車両を寄せる場合）、軌跡制御手段による制御に起因して車両の軌跡が目標走行路に近づくような舵角（即ち、操舵方向とは反対の舵角）が与えられるので、補正手段は、（ｉ）操舵量に対する舵角の変化割合を増加して、又は（ｉｉ）決定された制御量を低減して、車両の応答が不足することを抑制する。
　このため、運転者が操舵を開始した時点から軌跡制御手段による制御が開始されるまでの車両の応答性と、軌跡制御手段による制御が開始された後の車両の応答性との差を低減又は無くすことができるので、運転者が車両の応答性に起因して違和感を覚えることを抑制することができる。
　尚、操舵方向と舵角制御方向が一致するか否かは、例えば、操舵角及び舵角の一の方向への変化を正の値で示し、該一の方向とは反対方向への変化を負の値で示し、操舵角の値の正負と、舵角の値の正負とが一致しているか否かに基づいて、判定すればよい。或いは、運転者が操舵入力を行った後の、例えば車両のヨー角偏差等に基づいて、操舵方向と舵角制御方向が一致するか否かを判定すればよい。
　本発明の車両走行制御装置の一態様では、前記補正手段は、前記車両の走行状態に応じて前記変化割合を補正する。
　この態様によれば、運転者の操作意思がより反映され、運転者が車両の応答性に起因して違和感を覚えることをより抑制することができる。
　「車両の走行状態」とは、例えば、車両の実際の軌跡と該車両の目標走行路との差（所謂、“レーン追従誤差”）等を意味する。
　本願発明者の研究によれば、一般に、レーン追従誤差が大きいほど、車両の軌跡を目標走行路に近づけようとして、軌跡制御手段による制御の制御量が大きくなり、運転者の操作意思が反映されにくくなることが判明している。
　しかるに本発明では、補正手段により、車両の走行状態に応じて変化割合が補正されるので、運転者の操作意思が比較的反映されやすくなる。具体的には例えば、補正手段は、レーン追従誤差が大きいほど、変化割合が大きくなるように補正する。
　本発明の車両走行制御装置の他の態様では、前記補正手段は、前記操舵方向と前記舵角制御方向とが異なる場合は、前記操舵方向と前記舵角制御方向とが一致する場合に比べて、前記変化割合が大きくなるように補正する。
　この態様によれば、操舵方向と舵角制御方向とが一致する場合と、異なる場合とで、車両の応答性に差が生じることを抑制することができ、実用上非常に有利である。
　本発明の車両走行制御装置の他の態様では、前記補正手段は、前記目標走行路と前記車両の実際の位置との関係に応じて、前記決定された制御量を補正する。
　この態様によれば、運転者の操作意思を適切に反映することができ、実用上非常に有利である。
　例えば、車線の端等、車両が目標走行路から離れた位置を走行している場合、運転者が何らかの意図（例えば右折、左折、車線変更等）を持っていると考察される。そこで、本発明では、補正手段により、目標走行路と車両の実際の位置との関係に応じて、軌跡制御手段により決定された制御量が補正される。具体的には例えば、補正手段は、車両の実際の位置が目標走行路から離れるほど、軌跡制御手段により決定された制御量が小さくなるように補正する。
　尚、補正手段は、車両の実際の位置が目標走行路に近づくほど、軌跡制御手段により決定された制御量が大きくなるように補正する。このように構成すれば、比較的容易にして、車両が目標走行路を維持することができ、実用上非常に有利である。
　本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
第１実施形態に係る車両の構成を概念的に示す概略構成図である。 第１実施形態に係るＥＣＵが実行する車両走行制御処理を示す制御概要図である。 ＶＧＲＳに係る補正マップの概念を示す概念図である。 ＬＫＡに係る補正マップの概念を示す概念図である。 比較例に係るステア配分ゲインマップの一例である。 比較例に係るＬＫＡ配分ゲインマップの一例である。 比較例に係る車両のハンドル角度、ピニオン角度及びＬＫＡ目標角度各々の時間変化を示すタイムチャートの一例である。 第２実施形態に係るＥＣＵが実行する車両走行制御処理を示す制御概要図である。
　以下、本発明に係る車両走行制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
　＜第１実施形態＞
　本発明に係る車両走行制御装置の第１実施形態について、図１乃至図４を参照して説明する。
　先ず、本実施形態に係る車両走行制御装置が搭載される車両の構成について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る車両の構成を概念的に示す概略構成図である。
　図１において、車両１０は、操舵輪として左右一対の前輪ＦＬ及びＦＲを備え、これら前輪が転舵することにより所望の方向に進行可能に構成されている。車両１０は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）１００、ＶＧＲＳアクチュエータ２００、ＶＧＲＳ駆動装置３００、ＥＰＳアクチュエータ４００及びＥＰＳ駆動装置５００を備える。
　ＥＣＵ１００は、夫々不図示のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）を備え、車両１０の動作全体を制御可能に構成された電子制御ユニットである。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、ＬＫＡ制御、ＥＰＳ制御及びＶＧＲＳ制御を夫々実行可能に構成されている。ここで、ＬＫＡ制御は、車両１０を目標走行路（レーン）に追従させる制御である。尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「軌跡制御手段」の一例である。
　車両１０では、ステアリングホイル１１（一般的に、“ハンドル”とも称される）を介して運転者より与えられる操舵入力が、ステアリングホイル１１と同軸回転可能に連結され、ステアリングホイル１１と同一方向に回転可能な軸体たるアッパーステアリングシャフト１２に伝達される。本実施形態に係る「ステアリングホイル１１」及び「アッパーステアリングシャフト１２」は、夫々、本発明に係る「操舵部材」及び「操舵入力軸」の一例である。アッパーステアリングシャフト１２は、その下流側の端部においてＶＧＲＳアクチュエータ２００に連結されている。
　ＶＧＲＳアクチュエータ２００は、ハウジング２０１、ＶＧＲＳモータ２０２及び減速機構２０３を備えた、本発明に係る「舵角可変手段」の一例である。
　ハウジング２０１は、ＶＧＲＳモータ２０２及び減速機構２０３を収容してなるＶＧＲＳアクチュエータ２００の筐体である。ハウジング２０１には、前述したアッパーステアリングシャフト１２の下流側の端部が固定されており、ハウジング２０１は、アッパーステアリングシャフト１２と一体に回転可能となっている。
　ＶＧＲＳモータ２０２は、回転子たるロータ２０２ａ、固定子たるステータ２０２ｂ及び駆動力の出力軸たる回転軸２０２ｃを有するＤＣブラシレスモータである。ステータ２０２ｂは、ハウジング２０１内部に固定されており、ロータ２０２ａは、ハウジング２０１内部で回転可能に保持されている。回転軸２０２ｃは、ロータ２０２ａと同軸回転可能に固定されており、その下流側の端部が減速機構２０３に連結されている。
　減速機構２０３は、差動回転可能な複数の回転要素（サンギア、キャリア及びリングギア）を有する遊星歯車機構である。この複数の回転要素のうち、サンギアは、ＶＧＲＳモータ２０２の回転軸２０２ｃに連結されており、また、キャリアは、ハウジング２０１に連結されている。そしてリングギアが、ロアステアリングシャフト１３に連結されている。
　このような構成を有する減速機構２０３によれば、ステアリングホイル１１の操作量に応じたアッパーステアリングシャフト１２の回転速度（即ち、キャリアに連結されたハウジング２０１の回転速度）と、ＶＧＲＳモータ２０２の回転速度（即ち、サンギアに連結された回転軸２０２ｃの回転速度）とにより、残余の一回転要素たるリングギアに連結されたロアステアリングシャフト１３の回転速度が一義的に決定される。この際、回転要素相互間の差動作用により、ＶＧＲＳモータ２０２の回転速度を増減制御することによって、ロアステアリングシャフト１３の回転速度を増減制御することが可能となる。即ち、ＶＧＲＳモータ２０２及び減速機構２０３の作用により、アッパーステアリングシャフト１２とロアステアリングシャフト１３とは相対回転可能である。また、減速機構２０３における各回転要素の構成上、ＶＧＲＳモータ２０２の回転速度は、各回転要素相互間のギア比に応じて定まる所定の減速比に従って減速された状態でロアステアリングシャフト１３に伝達される。
　このように、車両１０では、アッパーステアリングシャフト１２とロアステアリングシャフト１３とが相対回転可能であることによって、アッパーステアリングシャフト１２の回転量たる操舵角ＭＡと、ロアステアリングシャフト１３の回転量に応じて一義的に定まる（後述するラックアンドピニオン機構のギア比も関係する）操舵輪たる前輪の舵角θｓｔとの比たる操舵伝達比が、予め定められた範囲で連続的に可変となる。
　尚、減速機構２０４は、ここに例示した遊星歯車機構のみならず、他の態様（例えば、アッパーステアリングシャフト１２及びロアステアリングシャフト１３に夫々歯数の異なるギアを連結し、各ギアと一部分で接する可撓性のギアを設置すると共に、係る可撓性ギアを、波動発生器を介して伝達されるモータトルクにより回転させることによって、アッパーステアリングシャフト１２とロアステアリングシャフト１３とを相対回転させる態様等）を有していてもよいし、遊星歯車機構であれ上記と異なる物理的、機械的、又は機構的態様を有していてよい。
　ＶＧＲＳ駆動装置３００は、ＶＧＲＳモータ２０２のステータ２０２ｂに対し通電可能に構成された、ＰＷＭ回路、トランジスタ回路及びインバータ等を含む電気駆動回路である。ＶＧＲＳ駆動装置３００は、図示せぬバッテリと電気的に接続されており、当該バッテリから供給される電力によりＶＧＲＳモータ２０２に駆動電圧を供給することが可能に構成されている。また、ＶＧＲＳ駆動装置３００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その動作はＥＣＵ１００により制御される構成となっている。尚、ＶＧＲＳ駆動装置３００は、ＶＧＲＳアクチュエータ２００と共に、本発明に係る「舵角可変手段」の一例を構成している。
　ロアステアリングシャフト１３の回転は、ラックアンドピニオン機構に伝達される。ラックアンドピニオン機構は、ロアステアリングシャフト１３の下流側端部に接続されたピニオンギア１４及び当該ピニオンギアのギア歯と噛合するギア歯が形成されたラックバー１５を含む操舵力伝達機構であり、ピニオンギア１４の回転がラックバー１５の図中左右方向の運動に変換されることにより、ラックバー１５の両端部に連結されたタイロッド及びナックル（符号省略）を介して操舵力が各操舵輪に伝達される構成となっている。即ち、車両１０では所謂ラックアンドピニオン式の操舵方式が実現されている。
　ＥＰＳアクチュエータ４００は、永久磁石が付設されてなる回転子たる不図示のロータと、当該ロータを取り囲む固定子であるステータとを含むＤＣブラシレスモータとしてのＥＰＳモータを備える。このＥＰＳモータは、ＥＰＳ駆動装置５００を介した当該ステータへの通電によりＥＰＳモータ内に形成される回転磁界の作用によってロータが回転することにより、その回転方向にアシストトルクＴＡを発生可能に構成されている。
　一方、ＥＰＳモータの回転軸たるモータ軸には、不図示の減速ギアが固定されており、この減速ギアはまた、ピニオンギア１４と噛合している。このため、ＥＰＳモータから発せられるアシストトルクＴＡは、ピニオンギア１４の回転をアシストするアシストトルクとして機能する。ピニオンギア１４は、先に述べたようにロアステアリングシャフト１３に連結されており、ロアステアリングシャフト１３は、ＶＧＲＳアクチュエータ２００を介してアッパーステアリングシャフト１２に連結されている。従って、アッパーステアリングシャフト１２に加えられる運転者操舵トルクＭＴは、アシストトルクＴＡにより適宜アシストされた形でラックバー１５に伝達され、運転者の操舵負担が軽減される構成となっている。
　ＥＰＳ駆動装置５００は、ＥＰＳモータのステータに対し通電可能に構成された、ＰＷＭ回路、トランジスタ回路及びインバータ等を含む電気駆動回路である。ＥＰＳ駆動装置５００は、図示せぬバッテリと電気的に接続されており、当該バッテリから供給される電力によりＥＰＳモータに駆動電圧を供給することが可能に構成されている。また、ＥＰＳ駆動装置５００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その動作はＥＣＵ１００により制御される構成となっている。
　一方、車両１０には、操舵トルクセンサ１６、操舵角センサ１７及び回転センサ１８を含む各種センサが備わっている。
　操舵トルクセンサ１６は、運転者からステアリングホイル１１を介して与えられる運転者操舵トルクＭＴを検出可能に構成されたセンサである。より具体的に説明すると、アッパーステアリングシャフト１２は、上流部と下流部とに分割されており、図示せぬトーションバーにより相互に連結された構成を有している。係るトーションバーの上流側及び下流側の両端部には、回転位相差検出用のリングが固定されている。このトーションバーは、車両１０の運転者がステアリングホイル１１を操作した際にアッパーステアリングシャフト１２の上流部を介して伝達される操舵トルク（即ち、運転者操舵トルクＭＴ）に応じてその回転方向に捩れる構成となっており、係る捩れを生じさせつつ下流部に操舵トルクを伝達可能に構成されている。従って、操舵トルクの伝達に際して、先に述べた回転位相差検出用のリング相互間には回転位相差が発生する。操舵トルクセンサ１６は、係る回転位相差を検出すると共に、係る回転位相差を操舵トルクに換算して操舵トルクＭＴに対応する電気信号として出力可能に構成されている。また、操舵トルクセンサ１６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された操舵トルクＭＴは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
　操舵角センサ１７は、アッパーステアリングシャフト１２の回転量を表す操舵角ＭＡを検出可能に構成された角度センサである。操舵角センサ１７は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された操舵角ＭＡは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
　回転センサ１８は、ＶＧＲＳアクチュエータ２００におけるハウジング２０１（即ち、回転角で言うならばアッパーステアリングシャフト１２と同等である）とロアステアリングシャフト１３との回転位相差Δθを検出可能に構成されたロータリーエンコーダである。回転センサ１８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された回転位相差Δθは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
　車速センサ１９は、車両１０の速度たる車速Ｖを検出可能に構成されたセンサである。車速センサ１９は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された車速Ｖは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
　車載カメラ２０は、車両１０のフロントノーズに設置され、車両１０の前方における所定領域を撮像可能に構成された撮像装置である。車載カメラ２０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、撮像された前方領域は、画像データとしてＥＣＵ１００に一定又は不定の周期で送出される構成となっている。ＥＣＵ１００は、この画像データを解析し、ＬＫＡ制御に必要な各種データを取得することが可能である。
　本実施形態に係る車両走行制御手段１は、車両１０の運転者によりステアリングホイル１１を介してアッパーステアリングシャフト１２に入力される操舵入力の操舵方向と、ＥＣＵ１００により決定されたＶＧＲＳ駆動装置３００に係る制御量の舵角制御方向とが一致するか否かに応じて、（ｉ）操舵入力の操舵量に対する舵角の変化割合、又は（ｉｉ）該決定された制御量、を補正する、本発明に係る「補正手段」の一例としての、ＥＣＵ１００を備えて構成されている。
　本実施形態では、車両１０の各種電子制御用のＥＣＵ１００の一部を、車両走行制御装置１の一部として用いている。尚、本発明に係る「補正手段」等の物理的、機械的及び電気的な構成は、上述した構成に限定されるものではなく、例えば、複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。
　次に、車両走行制御装置１の一部としてのＥＣＵ１００が実行する車両走行制御処理について、図２を参照して説明する。図２は、本実施形態に係るＥＣＵが実行する車両走行制御処理を示す制御概要図である。本実施形態では、車両１０の車室内に予め設置されたＬＫＡ制御発動用の操作ボタンが運転者により操作される等した結果としてＬＫＡモードが選択されているものとする。
　ＥＣＵ１００は、車両１０に備わる各種センサに係るセンサ信号等を含む各種信号を読み込む。ＥＣＵ１００は、読み込まれた信号等に基づいて、例えばヨー角（又はヨー角偏差）、オフセット（即ち、ＬＫＡの目標走行路を規定する白線と車両１０との横方向への偏差）等を算出又は推定する。
　図２において、ＥＣＵ１００は、ヨー角及びオフセットに基づいて、本発明に係る「制御量」の一例としての、ＬＫＡ基本目標角をマップ等から決定する。続いて、ＥＣＵ１００は、図２の（２）において、ヨー角、オフセット及び車速、並びに例えば図４に示すような補正マップに基づいて、決定されたＬＫＡ基本目標角を補正して、補正されたＬＫＡ基本目標角であるＬＫＡ補正目標角を算出する。
　図４は、ＬＫＡに係る補正マップの概念を示す概念図である。図４において、横軸は、オフセット又はヨー角偏差であり、縦軸は、ＬＫＡ許容速度又はＬＫＡ配分ゲインである。尚、横軸の原点（即ち、“０”）は、目標走行路に一致している。
　本実施形態では特に、車両１０の軌跡が目標走行路から逸脱する方向へ変化している場合、目標走行路から逸脱するほど、ＬＫＡ許容速度又はＬＫＡ配分ゲインが小さくなる（図４における、第１象限及び第３象限参照）。他方、車両１０の軌跡が目標走行路へ近づく方向へ変化している場合、目標走行路へ近づくほど、ＬＫＡ許容速度又はＬＫＡ配分ゲインが小さくなる（図４における、第２象限及び第４象限参照）。
　また、ＬＫＡ許容速度又はＬＫＡ配分ゲインは、運転者によるステアリングホイル１１の操舵速度に応じても変化する。具体的には、図４において実線で示したＬＫＡ許容速度又はＬＫＡ配分ゲインに対応する操舵速度よりも速い場合、ＬＫＡ許容速度又はＬＫＡ配分ゲインは、例えば図４において破線で示すように、絶対値が小さくなる方向へ変化する。
　再び図２に戻り、運転者によりステアリングホイル１１が操舵されない場合（即ち、オーバーライドがない場合）、算出されたＬＫＡ補正目標角が、前輪ＦＬ及びＦＲの目標角（即ち、ＶＧＲＳ最終目標角）となる。
　他方、運転者によりステアリングホイル１１が操舵された場合（即ち、オーバーライドがある場合）、ＥＣＵ１００は、上述したＬＫＡ補正目標角の算出と並行して、操舵角ＭＡ、及び操舵角ＭＡの時間微分である操舵角速度に基づいて、アッパーステアリングシャフト１２の回転角である操舵角ＭＡに対するロアステアリングシャフト１３の相対回転角の基本値であるＶＧＲＳ基本目標角をマップ等から決定する。尚、ＶＧＲＳ基本目標角は、本発明に係る「変化割合」の一例である。
　続いて、ＥＣＵ１００は、図２の（１）において、ヨー角及びオフセット、並びに例えば図３に示すような補正マップに基づいて、決定されたＶＧＲＳ基本目標角を補正して、補正されたＶＧＲＳ基本目標角であるＶＧＲＳ補正目標角を算出する。
　図３は、ＶＧＲＳに係る補正マップの概念を示す概念図である。図３において、横軸は、オフセット又はヨー角偏差であり、縦軸は、ＶＧＲＳ許容速度又はＶＧＲＳ配分ゲインである。尚、横軸の原点（即ち、“０”）は、目標走行路に一致している。
　本実施形態では特に、車両１０を目標走行路から逸脱させる方向へ操舵する（即ち、切り込む）場合、目標走行路から逸脱するほど、ＶＧＲＳ許容速度又はＶＧＲＳ配分ゲインが大きくなる（図３における、第１象限及び第３象限参照）。他方、車両１０を目標走行路へ近づける方向へ操舵する（即ち、戻す）場合、目標走行路へ近づくほど、ＶＧＲＳ許容速度又はＶＧＲＳ配分ゲインが大きくなる（図３における、第２象限及び第４象限参照）。
　また、ＶＧＲＳ許容速度又はＶＧＲＳ配分ゲインは、運転者によるステアリングホイル１１の操舵速度に応じても変化する。具体的には、図３において実線で示したＶＧＲＳ許容速度又はＶＧＲＳ配分ゲインに対応する操舵速度よりも速い場合、ＶＧＲＳ許容速度又はＶＧＲＳ配分ゲインは、例えば図３において破線で示すように、絶対値が大きくなる方向へ変化する。
　再び図２に戻り、オーバーライドがある場合、ＥＣＵ１００は、算出されたＬＫＡ補正目標角と算出されたＶＧＲＳ補正目標角との加算値を、前輪ＦＬ及びＦＲの目標角とする。
　前輪ＦＬ及びＦＲの目標角が算出されると、ＥＣＵ１００は、該算出された前輪ＦＬ及びＦＲの目標角に基づいて、ＶＧＲＳ駆動装置３００（図１参照）を制御し、ＶＧＲＳアクチュエータ２００のＶＧＲＳモータ２０２を、該算出された前輪ＦＬ及びＦＲの目標角に対応する分回転させる。
　ここで、車両走行制御装置１の比較例について、図５乃至図７を参照して説明する。尚、比較例に係る車両走行制御装置が搭載される車両の構成は、上述した車両１０の構成と同様である。
　比較例に係る車両走行制御装置が実行する車両走行制御処理の制御概要は、使用されるマップが一部異なる以外は、図２に示した制御概要と同様である。具体的には、図２の（１）において、決定されたＶＧＲＳ基本目標角を補正する際に、図５に示すような補正マップが使用される。また、図２の（２）において、決定されたＬＫＡ基本目標角を補正する際に、図６に示すような補正マップが使用される。
　図５は、比較例に係るステア配分ゲインマップの一例である。図５において、横軸は、オフセット又はヨー角偏差である。尚、横軸の原点（即ち、“０”）は、目標走行路に一致している。図５に示すように、比較例に係るステア配分ゲインマップは、車両の軌跡が目標走行路から外れるほど、運転者の入力が低減されるように構成されている。
　図６は、比較例に係るＬＫＡ配分ゲインマップの一例である。図６において、横軸は、オフセット又はヨー角偏差である。尚、横軸の原点（即ち、“０”）は、目標走行路に一致している。図６に示すように、比較例に係るＬＫＡ配分ゲインマップは、車両の軌跡が目標走行路から外れるほど、ＬＫＡの修正が許容される。
　即ち、比較例に係る車両走行制御処理では、車両の軌跡が目標走行路から逸脱するほど、運転者の操舵入力よりもＬＫＡに係る制御が優先される。逆に言えば、比較例に係る車両走行制御処理では、車両の軌跡が目標走行路に近づくほど、ＬＫＡに係る制御よりも運転者の操舵入力が優先される。加えて、ＬＫＡに係る制御は、運転者の操舵入力よりも所定時間遅れて開始される。このため、車両の挙動が、運転者が意図していた挙動よりも過剰又は不足する可能性があり、運転者が違和感を覚える可能性がある。
　具体的に、図７のタイムチャートを参照して説明する。図７において、「ハンドル角度」、「ＬＫＡ角度」及び「ピニオン角度」とは、夫々、「操舵角」、「ＬＫＡ制御に係る目標角」及び「車両の最終舵角」を意味する。
　ＬＫＡモードが選択されている際に、図７の時刻ｔ１において、運転者が、車両の軌跡が目標走行路から逸脱するようにステアリングホイル１１を操舵したとする。図７の時刻ｔ２までは、ＬＫＡに係る制御が開始されず、また、上述の如く、車両の軌跡が目標走行路に近いほど運転者の操舵入力が優先されるため、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間は、運転者の意図したとおりに車両が反応する。
　他方で、時刻ｔ２以降は、ＬＫＡに係る制御に起因して、運転者の操舵入力（即ち、ハンドル角度）とは反対方向にＬＫＡ角度が設定され、また、上述の如く、車両の軌跡が目標走行路から外れるほどＬＫＡに係る制御が優先されるので、車両が運転者の意図したとおりに旋回しないおそれがある（図７のピニオン角度参照）。即ち、車両の応答が比較的遅くなる又は車両が応答しなくなる。
　従って、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間における車両の応答性と、時刻ｔ２以降の車両の応答性との違いに起因して、運転者が違和感を覚える可能性がある。
　また、図７の時刻ｔ３において、運転者が車両の軌跡が目標走行路に近づけるようにステアリングホイル１１を操舵したとする。図７の時刻ｔ４までは、ＬＫＡに係る制御が開始されず、また、車両の軌跡が目標走行路に近づくようにＬＫＡ角度が設定されているため、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間は、車両の挙動が過剰になるおそれがある。
　他方、時刻ｔ４以降は、ＬＫＡに係る制御に起因して、運転者の操舵入力とは反対方向にＬＫＡ角度が設定されるので、車両が運転者の意図している方向に旋回しないおそれがある。
　従って、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間における車両の応答性と、時刻ｔ４以降の車両の応答性との違いに起因して、運転者が違和感を覚える可能性がある。
　しかるに車両走行制御装置１に係る車両走行制御処理では、上述の如く、車両１０の軌跡が目標走行路から逸脱する方向へ、運転者がステアリングホイル１１を操舵した場合（即ち、操舵方向とＬＫＡに係る制御に起因する舵角制御方向とが不一致となる場合）、ＶＧＲＳ許容速度又はＶＧＲＳ配分ゲインが大きくなるように構成されているため（図３参照）、及び／又はＬＫＡ許容速度又はＬＫＡ配分ゲインが小さくなるように構成されているため（図４参照）、運転者の操舵入力がＬＫＡに係る制御よりも優先される。この結果、運転者の意図したとおりに車両１０が反応する。
　また、車両１０の軌跡が目標走行路に近づく方向へ、運転者がステアリングホイル１１を操舵した場合（即ち、操舵方向とＬＫＡに係る制御に起因する舵角制御方向とが一致する場合）、ＶＧＲＳ許容速度又はＶＧＲＳ配分ゲインが小さくなるように構成されているため（図３参照）、及び／又はＬＫＡ許容速度又はＬＫＡ配分ゲインが小さくなるように構成されているため（図４参照）、運転者の操舵に起因して車両の挙動が過剰になることを抑制することができる。
　＜第２実施形態＞
　本発明の車両走行制御装置に係る第２実施形態を、図８を参照して説明する。第２実施形態では、車両が４ＷＳ（４　Ｗｈｅｅｌ　Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）車両であり、車両走行制御処理が４ＷＳ用に一部異なっている以外は、第１実施形態の構成と同様である。よって、第２実施形態について、第１実施形態と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図８を参照して説明する。
　本実施形態に係る車両走行制御装置１の一部としてのＥＣＵ１００が実行する車両走行制御処理について、図８を参照して説明する。図８は、本実施形態に係るＥＣＵが実行する車両走行制御処理を示す制御概要図である。
　ＥＣＵ１００は、車両１０に備わる各種センサに係るセンサ信号等を含む各種信号を読み込む。ＥＣＵ１００は、読み込まれた信号等に基づいて、例えば、カーブ半径（又は、目標走行路の曲率）、ヨー角（又はヨー角偏差）、横偏差（即ち、オフセット）等を算出又は推定する。
　図８において、ＥＣＵ１００は、カーブ半径、ヨー角及び横偏差に基づいて、反力補償トルク、目標前輪舵角及び目標後輪舵角を算出する。尚、本実施形態に係る「目標前輪舵角」及び「目標後輪舵角」は、本発明に係る「制御量」の他の例である。続いて、ＥＣＵ１００は、図８の（２）及び（４）の各々において、ヨー角、オフセット及び車速、並びに例えば図４に示すような補正マップに基づいて、算出された目標前輪舵角及び目標後輪舵角を夫々補正して、補正された目標前輪舵角である補正目標前輪舵角、及び補正された目標後輪舵角である補正目標後輪舵角を算出する。
　運転者によりステアリングホイル１１が操舵されない場合（即ち、オーバーライドがない場合）、算出された補正目標前輪舵角及び補正目標後輪舵角が、夫々、前輪の最終目標角及び後輪の最終目標角となる。尚、前輪の最終目標角はＶＧＲＳ最終目標角である。他方、後輪の最終目標角は、後輪の舵角を制御するアクチュエータ（図示せず）に係る制御量である。
　他方、運転者によりステアリングホイル１１が操舵された場合（即ち、オーバーライドがある場合）、ＥＣＵ１００は、上述した補正目標前輪舵角及び補正目標後輪舵角の算出と並行して、操舵角ＭＡ、及び操舵角ＭＡの時間微分である操舵角速度に基づいて、アッパーステアリングシャフト１２の回転角である操舵角ＭＡに対する前輪ＦＬ及びＦＲ各々の相対的な舵角である基本前輪目標角、及び操舵角ＭＡに対する後輪（図示せず）の相対的な舵角である基本後輪目標角をマップ等から決定する。尚、本実施形態に係る「基本前輪目標角」及び「基本後輪目標角」は、本発明に係る「変化割合」の他の例である。
　続いて、ＥＣＵ１００は、図８の（１）及び（３）の各々において、ヨー角及びオフセット、並びに例えば図３に示すような補正マップに基づいて、決定された基本前輪目標角及び基本後輪目標角を夫々補正して、補正された基本前輪目標角である補正前輪目標角、及び補正された基本後輪目標角である補正後輪目標角を算出する。
　次に、ＥＣＵ１００は、算出された補正目標前輪舵角と算出された補正前輪目標角との加算値とを前輪の最終目標角とし、算出された補正目標後輪舵角と算出された補正後輪目標角との加算値とを後輪の最終目標角とする。
　本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両走行制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
　１…車両走行制御装置、１０…車両、１１…ステアリングホイル、１２…アッパーステアリングシャフト、１００…ＥＣＵ、２００…ＶＧＲＳアクチュエータ、３００…ＶＧＲＳ駆動装置

Claims (4)

  1. 　操舵入力軸の回転角である操舵角と、操舵輪の回転角である舵角との関係を変化させることが可能な舵角可変手段と、車両の軌跡を前記車両の目標走行路に近づけるように、制御量を決定して前記舵角可変手段を制御する軌跡制御手段とを備える車両走行制御装置であって、
    　前記車両の運転者により操舵部材を介して前記操舵入力軸に入力される操舵入力の操舵方向と、前記軌跡制御手段により決定された制御量の舵角制御方向とが一致するか否かに応じて、（ｉ）前記操舵入力の操舵量に対する前記舵角の変化割合、又は（ｉｉ）前記決定された制御量、を補正する補正手段を備えることを特徴とする車両走行制御装置。
  2. 　前記補正手段は、前記車両の走行状態に応じて前記変化割合を補正することを特徴とする請求項１に記載の車両走行制御装置。
  3. 　前記補正手段は、前記操舵方向と前記舵角制御方向とが異なる場合は、前記操舵方向と前記舵角制御方向とが一致する場合に比べて、前記変化割合が大きくなるように補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両走行制御装置。
  4. 　前記補正手段は、前記目標走行路と前記車両の実際の位置との関係に応じて、前記決定された制御量を補正することを特徴とする請求項３に記載の車両走行制御装置。
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