WO2021240666A1 - 車両用操舵システム - Google Patents

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WO2021240666A1
WO2021240666A1 PCT/JP2020/020826 JP2020020826W WO2021240666A1 WO 2021240666 A1 WO2021240666 A1 WO 2021240666A1 JP 2020020826 W JP2020020826 W JP 2020020826W WO 2021240666 A1 WO2021240666 A1 WO 2021240666A1
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steering
vehicle
lateral deviation
steering control
amount
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/020826
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English (en)
French (fr)
Inventor
俊介 中嶋
健太 富永
迪博 尾形
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Publication date
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Priority to PCT/JP2020/020826 priority patent/WO2021240666A1/ja
Priority to EP20937313.3A priority patent/EP4159566A4/en
Priority to JP2022527338A priority patent/JP7301225B2/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/002—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits computing target steering angles for front or rear wheels
    • B62D6/003—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits computing target steering angles for front or rear wheels in order to control vehicle yaw movement, i.e. around a vertical axis
    • 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

  • This application relates to a vehicle steering system.
  • the steering control amount is increased based on the deviation between the traveling position of the vehicle and the lane width direction of the target traveling line. Therefore, for example, when the driver wants to drive inside the curve on a curved road.
  • the steering control amount in the direction following the target driving line increases, which imposes a burden on the driver. There was a challenge.
  • the present application has been made to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a steering system for a vehicle that reduces the burden on the driver.
  • the vehicle steering system disclosed in the present application includes a steering input unit operated by the driver, a steering force detection unit that detects the steering force input to the steering input unit, and a steering force detecting unit for making the vehicle follow a target traveling line.
  • Steering control amount calculation unit that calculates the steering control amount
  • lateral deviation fluctuation prediction amount calculation unit that predicts the lateral deviation fluctuation amount with respect to the target driving line of the vehicle
  • steering force and lateral deviation fluctuation prediction The steering control amount limiting unit that calculates the steering control amount limit value based on the amount and outputs the limited steering control amount that limits the steering control amount by the steering control amount limit value, and the steering control of the vehicle based on the limited steering control amount.
  • the steering control amount limiting unit is provided as compared with the case where the absolute value of the lateral deviation fluctuation predicted amount is small.
  • the steering control amount limit value is set to a larger value or the same value.
  • the vehicle steering system disclosed in the present application includes a steering control amount calculation unit that calculates a steering control amount for making the vehicle follow a target travel line, and a lateral deviation variation that predicts a lateral deviation fluctuation amount with respect to the target travel line of the vehicle.
  • the lateral deviation fluctuation prediction amount calculation unit that calculates the predicted amount
  • the steering control amount limit value is calculated based on the steering force and the lateral deviation fluctuation prediction amount
  • the steering control amount is limited by the steering control amount limit value.
  • the steering control amount limiting unit is provided with a steering control amount limiting unit that outputs, when the absolute value of the steering force is the same, when the absolute value of the lateral deviation fluctuation predicted amount is large, and when the absolute value of the lateral deviation fluctuation predicted amount is small. Since the steering control amount limit value is set to a larger value or the same value as compared with, when it is predicted that the driver intentionally travels on a line different from the target travel line without moving away from the target travel line, The burden on the driver can be reduced.
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows the structure of the steering system for a vehicle by Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the yaw angle in the steering system for a vehicle by Embodiment 1.
  • FIG. It is a flowchart explaining the operation of the steering control amount limiting part in the steering system for a vehicle by Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the relationship between the absolute value of the steering force, the lateral deviation variation prediction amount, and the steering control amount correction coefficient in the steering system for a vehicle according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the relationship between the absolute value of the steering force, the lateral deviation variation prediction amount, and the steering control amount correction coefficient in the steering system for a vehicle according to Embodiment 2.
  • FIG. 2 shows the relationship between the absolute value of the steering force, the lateral deviation variation prediction amount, and the steering control amount correction coefficient in the steering system for a vehicle according to Embodiment 2.
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows the structure of the steering system for a vehicle by Embodiment 3.
  • FIG. It is a block diagram which shows the structure of the steering system for a vehicle by Embodiment 4.
  • FIG. It is a block diagram which shows the structure of the steering system for a vehicle according to Embodiment 5.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a vehicle steering system according to the first embodiment.
  • the vehicle steering system according to the first embodiment includes a steering device 1, a steering input unit 2, a steering force detecting unit 3, a traveling path recognition unit 4, a vehicle speed detecting unit 5, and a steering actuator 6.
  • the "vehicle” refers to a vehicle equipped with the steering device 1.
  • the steering device 1 includes a target traveling line setting unit 10, a steering control amount calculation unit 11, a lateral deviation fluctuation prediction amount calculation unit 12, a steering control amount limiting unit 13, and a steering control unit 14.
  • the steering force detected by the steering force detection unit 3 is input to the steering control amount limiting unit 13, and the travel path information detected by the travel path recognition unit 4 is input to the target travel line setting unit 10 and detected by the vehicle speed detection unit 5.
  • the vehicle speed is input to the lateral deviation fluctuation prediction amount calculation unit 12, and the output from the steering control unit 14 is input to the steering actuator 6.
  • the steering device 1 may be provided with a control function of a general electric power steering device.
  • the steering input unit 2 is, for example, a steering wheel operated by the driver.
  • the steering input unit 2 may be any input means such as a joystick or a switch as long as it is operated by the driver to steer the vehicle.
  • the steering force detecting unit 3 is, for example, a torque sensor connected to the steering input unit 2, detects the steering force input to the steering input unit 2 by the driver, and outputs the steering force to the steering device 1.
  • the lane recognition unit 4 recognizes lane boundaries such as the outer line of the lane, the boundary line of the lane, and the center line of the lane from the image of the front of the vehicle taken by a camera or the like.
  • the travel path on which the vehicle travels is recognized from the position of the lane boundary line in the vehicle coordinate system, and is output to the steering device 1 as travel path information.
  • the vehicle coordinate system is a coordinate system centered on the base point set in the vehicle.
  • the position information of the vehicle may be obtained from an artificial satellite, and the travel path information may be generated based on the map information and the acquired position information, based on the travel trajectory of the vehicle traveling in front acquired by a radar or a camera.
  • the track information may be generated.
  • the vehicle speed detection unit 5 detects the vehicle speed of the vehicle and outputs it to the steering device 1.
  • the steering actuator 6 generates steering power according to the output from the steering control unit 14 to steer the vehicle.
  • the steering actuator 6 is, for example, an electric motor or a hydraulic motor for electric power steering, and the type of the electric motor is not particularly limited and may be either a DC motor or an AC motor.
  • the target travel line setting unit 10 sets a target travel line as a target for traveling the vehicle following the travel path based on the travel path information in the vehicle coordinate system acquired from the travel path recognition unit 4. , The information of the target traveling line is output to the steering control amount calculation unit 11 and the lateral deviation fluctuation prediction amount calculation unit 12.
  • the target travel line is set, for example, at a position separated by a predetermined distance from the right boundary line of the lane in the vehicle coordinate system.
  • the target driving line is set at a position separated from the boundary line on the right side of the lane by 1/2 of the width of the driving lane, the target driving line is set in the center of the driving lane.
  • the position of the target driving line on the traveling road may be changed according to the driver's preference or the surrounding environment.
  • the steering control amount calculation unit 11 calculates a steering control amount for making the vehicle follow the target travel line based on the information of the target travel line acquired from the target travel line setting unit 10, and outputs the steering control amount to the steering control amount limiting unit 13. do.
  • the target torque for driving the steering actuator shown in Japanese Patent No. 6012824 is set as the steering control amount, and the target traveling is performed. Any method may be used as long as it is a method for obtaining the steering control amount for following the line.
  • the lateral deviation fluctuation prediction amount calculation unit 12 first obtains a yaw angle, which is an angle formed by the traveling direction of the vehicle and the target traveling line, based on the target traveling line acquired from the target traveling line setting unit 10.
  • FIG. 2 is a diagram showing a yaw angle in the vehicle steering system according to the first embodiment. 2, the angle of the traveling direction 21 and a target traveling line 22 of the vehicle 20, a yaw angle C 1.
  • the lateral deviation fluctuation prediction amount calculation unit 12 is based on the obtained yaw angle C 1 and the vehicle speed V x acquired from the vehicle speed detection unit 5 , the lateral speed V y, which is the speed in the lane width direction of the vehicle by the following equation.
  • the yaw angle is the angle formed by the traveling direction of the vehicle and the target traveling line in FIG. 2, but is set to the angle formed by the lateral target traveling line of the vehicle and the traveling direction of the vehicle in front of the vehicle by a predetermined distance. In any case, it can be easily calculated geometrically from the target traveling line in the vehicle coordinate system.
  • V y V x tanC 1 (1)
  • the lateral deviation which is the deviation between the traveling position of the vehicle and the lane width direction of the target traveling line, may be obtained, and the lateral deviation fluctuation prediction amount may be calculated based on the change amount of the lateral deviation.
  • the lateral deviation may be sampled at a predetermined period, and the time change amount of the lateral deviation may be used as the predicted lateral deviation fluctuation amount.
  • the yaw angle itself may be used as the predicted amount of lateral deviation fluctuation. Since the variation in the lateral deviation of the vehicle increases as the yaw angle increases, the lateral deviation variation can be predicted by the yaw angle.
  • the steering control amount limiting unit 13 first obtains the steering force obtained from the steering force detecting unit 3 and the lateral deviation fluctuation predicted amount calculated from the lateral deviation variation prediction amount calculation unit 12, and the steering control amount limiting unit 13 is used during the steering operation of the driver, that is, at the time of overriding.
  • the steering control amount limit value for reducing the steering control amount is calculated.
  • a limited steering control amount that limits the steering control amount acquired from the steering control amount calculation unit 11 by the steering control amount limit value is obtained and output to the steering control unit 14.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating the operation of the steering control amount limiting unit 13.
  • the steering control amount limiting unit 13 outputs the steering force output by the steering force detection unit 3, the steering control amount output by the steering control amount calculation unit 11, and the lateral deviation fluctuation prediction amount calculation unit 12.
  • the deviation fluctuation predicted amount is read as an input value.
  • the steering control amount correction coefficient ⁇ is obtained from the steering force and the lateral deviation fluctuation predicted amount read as input values in step S101.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the absolute value of the steering force, the predicted lateral deviation fluctuation amount, and the steering control amount correction coefficient, and is a graph showing a map when the steering control amount correction coefficient ⁇ is obtained from the absolute value of the steering force. It is shown.
  • FIG. 4 shows a line showing "a map when the absolute value of the predicted lateral deviation fluctuation is zero", a line showing "a map when the absolute value of the predicted lateral deviation fluctuation is 0.25", and "a map showing”. Three lines are shown, one is a line showing "a map when the absolute value of the predicted lateral deviation fluctuation amount is 0.5 or more".
  • the steering control amount correction coefficient ⁇ is obtained by linearly interpolating the values of the two preset maps. For example, when the absolute value of the predicted lateral deviation fluctuation is 0.1, the preset "map when the absolute value of the predicted lateral deviation fluctuation is zero" and "the absolute value of the predicted lateral deviation fluctuation is 0". By linearly interpolating the value of "Map at .25", the steering control amount correction coefficient ⁇ when the absolute value of the lateral deviation fluctuation predicted amount is 0.1 is obtained. As a result, even when the predicted lateral deviation fluctuation amount fluctuates, the steering control amount correction coefficient ⁇ changes continuously, so that the steering control amount does not change discontinuously.
  • the characteristic is represented by a polygonal line, but if the characteristic is that the value of the steering control amount correction coefficient ⁇ is the same or decreases when the absolute value of the steering force increases, the characteristic
  • the shape of is not limited.
  • the steering control amount correction coefficient ⁇ was obtained from a map, processing may be performed using a table. In this way, the steering control amount correction coefficient ⁇ can be easily obtained by obtaining the steering control amount correction coefficient ⁇ using the map or the table.
  • any method may be used as long as the value of the steering control amount correction coefficient ⁇ is the same or larger than when the absolute value of the quantity is small, for example, steering force and lateral deviation fluctuation prediction without using a map or a table.
  • the amount of increase / decrease in the steering control amount correction coefficient may be obtained from the amount.
  • the steering control amount limit value is obtained by multiplying the steering control amount correction coefficient ⁇ obtained in step S102 by the absolute value of the steering control amount acquired from the steering control amount calculation unit 11 in step S101.
  • the steering control amount correction coefficient ⁇ is set to a larger value or the same value as compared with the case where the absolute value of the predicted lateral deviation fluctuation is small. Therefore, when the absolute value of the lateral deviation fluctuation predicted amount is large, the steering control amount limit value becomes a larger value or the same value as compared with the case where the absolute value of the lateral deviation fluctuation predicted amount is small.
  • the steering control amount limit value may be obtained by, for example, multiplying the steering control amount correction coefficient ⁇ by a predetermined set value. In this case, the set value is the steering control by the steering operation assistance of the lane keep. It becomes the upper limit of the amount.
  • step S102 the steering control amount correction coefficient ⁇ is obtained, and in step S103, the steering control amount limit value is obtained.
  • the absolute value of the steering force is the same and the absolute value of the predicted lateral deviation fluctuation amount is large
  • the lateral deviation fluctuation Any method may be used as long as the steering control amount limit value is a larger value or the same value than when the absolute value of the predicted amount is small.
  • step S104 the limited steering control amount obtained by limiting the steering control amount acquired from the steering control amount calculation unit 11 in step S101 so that the absolute value thereof is equal to or less than the steering control amount limit value obtained in step S103 is obtained.
  • step S105 the limited steering control amount obtained in step S104 is output to the steering control unit 14.
  • the steering control unit 14 generates steering power by the steering actuator 6 based on the limited steering control amount acquired from the steering control amount limiting unit 13, and steers and controls the vehicle.
  • the vehicle steering system includes a steering input unit 2 for steering operation by the driver, a steering force detection unit 3 for detecting the steering force input to the steering input unit 2, and a vehicle.
  • Steering control amount calculation unit 11 that calculates the steering control amount to follow the target driving line
  • lateral deviation fluctuation prediction amount calculation unit that calculates the lateral deviation fluctuation prediction amount that predicts the lateral deviation fluctuation amount with respect to the target driving line of the vehicle.
  • the steering control amount limiting unit 13 that calculates the steering control amount limit value based on the steering force and the predicted lateral deviation fluctuation amount, and outputs the limited steering control amount in which the steering control amount is limited by the steering control amount limit value.
  • a steering control unit 14 that controls the steering of the vehicle based on the limited steering control amount is provided, and the steering control amount limiting unit 13 is lateral when the absolute value of the steering force is the same and the absolute value of the lateral deviation fluctuation prediction amount is large. Since the steering control amount limit value is set to a larger value or the same value as compared with the case where the absolute value of the deviation fluctuation prediction amount is small, the lateral deviation fluctuation prediction amount with respect to the target driving line of the vehicle is large when the driver overrides it. When the vehicle is predicted to move laterally in the lane in a direction in which the distance from the target driving line changes, the steering control amount limit value is set to a larger value or the same value, so that the driver is informed of the target driving.
  • the steering control amount Since the limit value becomes smaller and the steering control amount becomes smaller, it is possible to reduce the burden and discomfort on the driver.
  • Embodiment 2 The configuration of the vehicle steering system according to the second embodiment is the same as the configuration of the vehicle steering system according to the first embodiment shown in FIG. 1, but shows the operation of the steering control amount limiting unit 13 shown in FIG. The operation of step S102 in the flowchart is different.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the absolute value of the steering force, the predicted lateral deviation fluctuation amount, and the steering control amount correction coefficient in the steering control amount limiting unit 13 of the vehicle steering system according to the second embodiment.
  • the map when the steering control amount correction coefficient ⁇ is obtained from the absolute value is shown in a graph.
  • the lateral deviation fluctuation amount which is the lateral deviation fluctuation amount in which the direction deviating from the target traveling line is a positive value and the following direction is a negative value
  • the lateral deviation fluctuation predicted amount is used as the lateral deviation fluctuation predicted amount.
  • the positive / negative of the lateral deviation fluctuation predicted amount is, for example, the relationship between the target traveling line acquired from the target traveling line setting unit 10 and the traveling direction of the vehicle when the lateral deviation fluctuation predicted amount calculation unit 12 obtains the lateral deviation fluctuation predicted amount. You can decide from.
  • the yaw angle in the direction deviating from the target traveling line is set to positive.
  • the yaw angle value may be obtained based on a predetermined direction
  • the lateral velocity Vy may be obtained using the equation (1)
  • the positive / negative may be determined when the lateral deviation fluctuation is output as the predicted amount. ..
  • the predicted lateral deviation fluctuation amount when the predicted lateral deviation fluctuation amount is large in the direction deviating from the target traveling line, the predicted lateral deviation fluctuation amount is set to the target traveling line.
  • the steering control amount limit value is set to a larger value or the same value as compared with the case where it is small with respect to the deviant direction and when the predicted lateral deviation fluctuation amount is a negative value.
  • the predicted amount of lateral deviation fluctuation with respect to the target driving line of the vehicle is small and it is predicted that the driver intentionally travels on a line different from the target driving line without moving away from the target driving line, or the target of the vehicle.
  • the predicted amount of lateral deviation fluctuation with respect to the driving line is a negative value and it is predicted that the vehicle is traveling in a direction approaching the target driving line, the value of the steering control amount limit value becomes smaller and the steering control amount becomes smaller. Therefore, it is possible to reduce the burden and discomfort on the driver.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a vehicle steering system according to the third embodiment.
  • the output of the yaw rate detection unit 7 is input to the lateral deviation fluctuation prediction amount calculation unit 12a of the steering device 1a according to the first embodiment or the second embodiment of the vehicle steering system. Is different from.
  • the yaw rate detection unit 7 detects the yaw rate ⁇ of the vehicle and outputs it to the lateral deviation fluctuation prediction amount calculation unit 12a.
  • Horizontal deviation change prediction calculation unit 12a first, based on the target traveling line obtained from the target traveling line setting unit 10 obtains the curvature C 2 of the target traveling line. Next, from the obtained curvature C 2 , the vehicle speed V x acquired from the vehicle speed detection unit 5, and the yaw rate ⁇ acquired from the yaw rate detection unit 7, the yaw rate component ⁇ deviating from the target traveling line is obtained by the following equation. It is obtained and output to the steering control amount limiting unit 13 as a lateral deviation fluctuation prediction amount.
  • the direction deviating from the target traveling line is the positive direction as in the second embodiment.
  • ⁇ is the difference between the yaw rate of the vehicle and the yaw rate required to turn the target driving line, that is, the value of the yaw rate component deviating from the target driving line.
  • the value of the yaw rate component deviating from the target driving line is the predicted lateral deviation fluctuation amount
  • the predicted lateral deviation fluctuation amount is large, it can be considered that the vehicle is moving laterally in the lane.
  • the predicted amount of lateral deviation fluctuation is small, it can be considered that the driver intentionally travels on a line different from the target traveling line. Therefore, the same effect as that of the vehicle steering system according to the first embodiment or the second embodiment can be obtained.
  • the yaw rate detection unit 7 may detect the steering angle of the vehicle and convert it into yaw rate.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a vehicle steering system according to the fourth embodiment.
  • the output of the lateral acceleration detection unit 8 is input to the lateral deviation fluctuation prediction amount calculation unit 12b of the steering device 1b, which is the vehicle steering according to the first embodiment or the second embodiment. Different from the system.
  • Lateral acceleration detecting unit 8 outputs the horizontal deviation change prediction calculation unit 12b detects the lateral acceleration G y of the vehicle.
  • Horizontal deviation change prediction amount computing unit 12b first, based on the target traveling line obtained from the target traveling line setting unit 10 obtains the curvature C 2 of the target traveling line. Next, the obtained curvature C 2 , the vehicle speed V x acquired from the vehicle speed detection unit 5, and the lateral acceleration G y acquired from the lateral acceleration detection unit 8 are laterally deviated from the target traveling line by the following equation.
  • the acceleration component ⁇ G y is obtained and output to the steering control amount limiting unit 13 as a lateral deviation fluctuation prediction amount.
  • the direction deviating from the target traveling line is the positive direction as in the second embodiment.
  • ⁇ G y is the difference between the lateral acceleration of the vehicle and the lateral acceleration required to turn the target traveling line, that is, the value of the lateral acceleration component deviating from the target traveling line.
  • the value of the lateral acceleration component deviating from the target driving line is the lateral deviation fluctuation predicted amount
  • the lateral deviation fluctuation predicted amount is large, it can be considered that the vehicle is moving laterally in the lane.
  • the predicted amount of lateral deviation fluctuation is small, it can be considered that the driver intentionally travels on a line different from the target traveling line. Therefore, the same effect as that of the vehicle steering system according to the first embodiment or the second embodiment can be obtained.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a vehicle steering system according to the fifth embodiment.
  • the output of the yaw rate detection unit 7 and the lateral acceleration detection unit 8 is input to the lateral deviation fluctuation prediction amount calculation unit 12c of the steering device 1c, according to the first embodiment or the embodiment. It is different from the steering system for vehicles according to 2.
  • the yaw rate detection unit 7 detects the yaw rate ⁇ of the vehicle and outputs it to the lateral deviation fluctuation prediction amount calculation unit 12c, which is the same as the vehicle steering system according to the third embodiment, and the lateral acceleration detection unit 8 detects the lateral acceleration of the vehicle. Detecting Gy and outputting it to the lateral deviation fluctuation prediction amount calculation unit 12c is the same as the vehicle steering system according to the fourth embodiment.
  • the lateral deviation fluctuation prediction amount calculation unit 12c obtains the lateral deviation fluctuation prediction amount using at least two values from the lateral speed, the lateral deviation change amount, the yaw angle, the yaw rate, and the lateral acceleration, and the steering control amount limiting unit 13 Output to.
  • the respective values and lateral deviations shown in the equations (1), (2) and (3) are used.
  • the amount of change and the yaw angle may be added to obtain the predicted amount of lateral deviation fluctuation.
  • the corresponding values may be added to obtain the predicted lateral deviation fluctuation amount.
  • the positive and negative directions of the lateral speed, the amount of change in the lateral deviation, the yaw angle, the yaw rate, and the lateral acceleration when the predicted amount of the lateral deviation fluctuation is obtained are the positive directions in the direction deviating from the target traveling line, as in the second embodiment. And. Thereby, the same effect as that of the vehicle steering system according to the first embodiment or the second embodiment can be obtained.
  • FIG. 9 is a diagram showing the hardware configurations of the steering devices 1, 1a, 1b, and 1c according to the first to fifth embodiments.
  • FIG. 9 shows the target traveling line setting unit 10, the steering control amount calculation unit 11, the lateral deviation fluctuation prediction amount calculation unit 12, 12a, 12b, 12c, the steering control amount limiting unit 13, and the steering control amount limiting unit 13 of the steering devices 1, 1a, 1b, and 1c.
  • the case where the steering control unit 14 is configured by using a processor 102 such as a CPU (Central Processing Unit) and a DSP (Digital Signal Processor) is shown.
  • the functions of the blocks of the steering devices 1, 1a, 1b, and 1c are realized by software, firmware, or a combination of software and firmware.
  • the software or firmware is described as a program and stored in the memory 103.
  • the interface 101 controls input / output of signals with the steering force detection unit 3, the travel path recognition unit 4, the vehicle speed detection unit 5, the steering actuator 6, the yaw rate detection unit 7, and the lateral acceleration detection unit 8. Note that FIG. 9 shows only a configuration in which the steering actuator 6 is connected via the interface 101.
  • the processor 102 realizes the functions of each block of the steering devices 1, 1a, 1b, and 1c by executing various processes according to the program stored in the memory 103.
  • the interface 101, the processor 102, and the memory 103 are bus-connected to each other.

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Abstract

運転者への負担を低減することができる車両用操舵システムである。　車両を目標走行ラインに追従させるための操舵制御量を算出する操舵制御量演算部（１１）と、車両の目標走行ラインに対する横偏差変動量を予測する横偏差変動予測量を算出する横偏差変動予測量演算部（１２）と、操舵力および横偏差変動予測量に基づいて操舵制御量制限値を算出し、操舵制御量を操舵制御量制限値によって制限した制限操舵制御量を出力する操舵制御量制限部（１３）とを備え、操舵制御量制限部（１３）は、操舵力の絶対値が同じ場合、横偏差変動予測量の絶対値が大きいときは横偏差変動予測量の絶対値が小さいときに比べて操舵制御量制限値をより大きな値または同じ値とする。

Description

車両用操舵システム
　本願は、車両用操舵システムに関するものである。
　車両が所望の目標走行ラインに追従して走行するように操舵補助する車両用操舵システムにおいて、運転者の操舵と操舵補助との干渉を低減することにより運転者の負担を低減する技術が提案されている。例えば、車両の走行位置が目標走行ラインよりも車線幅方向の外側に設定された閾値線からはみ出した場合においてのみ、運転者の操舵に対して作用する操舵反力の方向の操舵制御量を増大させることにより、運転者に煩わしさを感じさせずに注意を促していた（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１９－１８２３０３号公報
　従来の車両用操舵システムでは、車両の走行位置と目標走行ラインの車線幅方向の偏差に基づいて操舵制御量を増大させていたため、例えば、カーブ路において運転者がカーブの内側を走行したい場合など、閾値線の外側にある車線内の走行ラインを運転者が維持するように操舵したときに、目標走行ラインに追従する方向の操舵制御量が増大するため、運転者に負担を与えてしまうという課題があった。
　本願は、上述の課題を解決するためになされたものであり、運転者への負担を低減する車両用操舵システムを提供することを目的とする。
　本願に開示される車両用操舵システムは、運転者が操舵操作する操舵入力部と、操舵入力部に入力された操舵力を検出する操舵力検出部と、車両を目標走行ラインに追従させるための操舵制御量を算出する操舵制御量演算部と、車両の目標走行ラインに対する横偏差変動量を予測する横偏差変動予測量を算出する横偏差変動予測量演算部と、操舵力および横偏差変動予測量に基づいて操舵制御量制限値を算出し、操舵制御量を操舵制御量制限値によって制限した制限操舵制御量を出力する操舵制御量制限部と、制限操舵制御量に基づいて車両を操舵制御する操舵制御部とを備え、操舵制御量制限部は、操舵力の絶対値が同じ場合、横偏差変動予測量の絶対値が大きいときは横偏差変動予測量の絶対値が小さいときに比べて操舵制御量制限値をより大きな値または同じ値とする。
　本願に開示される車両用操舵システムは、車両を目標走行ラインに追従させるための操舵制御量を算出する操舵制御量演算部と、車両の目標走行ラインに対する横偏差変動量を予測する横偏差変動予測量を算出する横偏差変動予測量演算部と、操舵力および横偏差変動予測量に基づいて操舵制御量制限値を算出し、操舵制御量を操舵制御量制限値によって制限した制限操舵制御量を出力する操舵制御量制限部を備え、操舵制御量制限部は、操舵力の絶対値が同じ場合、横偏差変動予測量の絶対値が大きいときは横偏差変動予測量の絶対値が小さいときに比べて操舵制御量制限値をより大きな値または同じ値とするので、目標走行ラインから遠ざかることなく運転者が意図して目標走行ラインと異なるラインを走行していると予測されるときは、運転者への負担を低減することができる。
実施の形態１による車両用操舵システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態１による車両用操舵システムにおけるヨー角を示す図である。 実施の形態１による車両用操舵システムにおける操舵制御量制限部の動作を説明するフローチャートである。 実施の形態１による車両用操舵システムにおける操舵力の絶対値と横偏差変動予測量と操舵制御量補正係数との関係を示す図である。 実施の形態２による車両用操舵システムにおける操舵力の絶対値と横偏差変動予測量と操舵制御量補正係数との関係を示す図である。 実施の形態３による車両用操舵システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態４による車両用操舵システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態５による車両用操舵システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態１から５の車両用操舵システムにおける操舵装置のハードウェア構成を示す図である。
　以下、本願を実施するための実施の形態に係る車両用操舵システムについて、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一符号は同一もしくは相当部分を示している。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１による車両用操舵システムの構成を示すブロック図である。実施の形態１による車両用操舵システムは、操舵装置１、操舵入力部２、操舵力検出部３、走行路認識部４、車速検出部５および転舵用アクチュエータ６を備えている。なお、本明細書においては、「車両」は操舵装置１を備えた車両のことを指す。操舵装置１は、目標走行ライン設定部１０、操舵制御量演算部１１、横偏差変動予測量演算部１２、操舵制御量制限部１３および操舵制御部１４を備えている。操舵力検出部３で検出した操舵力は操舵制御量制限部１３に入力され、走行路認識部４で検出した走行路情報は目標走行ライン設定部１０に入力され、車速検出部５で検出した車速は横偏差変動予測量演算部１２に入力され、操舵制御部１４からの出力は転舵用アクチュエータ６に入力される。なお、操舵装置１には、一般的な電動パワーステアリング装置の制御機能を持たせてもよい。
　操舵入力部２は、例えば、運転者が操舵操作するステアリングホイールである。なお、操舵入力部２は、運転者が車両を操舵するために操作するものであれば、ジョイスティックまたはスイッチなど、どのような入力手段であってもよい。操舵力検出部３は、例えば、操舵入力部２に接続されたトルクセンサであり、運転者によって操舵入力部２に入力された操舵力を検出して操舵装置１へ出力する。
　走行路認識部４は、カメラなどによって撮影された車両前方の画像から、前方の走行路の車道の外側の線、車道の境界線、車道の中央線などの車線の境界線を認識する。次に、車両座標系における車線の境界線の位置から、車両が走行する走行路を認識し、走行路情報として操舵装置１へ出力する。車両座標系は、車両に設定された基点を中心とする座標系である。なお、走行路認識部４はカメラによって撮影された画像から走行路情報を生成するとしたが、走行路情報を生成できる方法であればどのようなものでも構わない。例えば、人工衛星から車両の位置情報を入手し、地図情報と取得した位置情報に基づいて走行路情報を生成してもよく、レーダまたはカメラなどによって取得した前方を走行する車両の走行軌跡を基に走行路情報を生成してもよい。
　車速検出部５は、車両の車速を検出し操舵装置１へ出力する。転舵用アクチュエータ６は、操舵制御部１４からの出力に応じて転舵用動力を発生し、車両を操舵する。転舵用アクチュエータ６は、例えば、電動パワーステアリングの電動モータあるいは油圧モータであり、電動モータの種類は特に限定されず直流モータあるいは交流モータのいずれでもよい。
　次に、操舵装置１の構成について説明する。目標走行ライン設定部１０は、走行路認識部４から取得した車両座標系における走行路情報に基づき、車両を走行路に追従して走行させるための目標となる目標走行ラインを走行路に設定し、目標走行ラインの情報を操舵制御量演算部１１および横偏差変動予測量演算部１２に出力する。目標走行ラインは、例えば、車両座標系における車線の右側の境界線から予め定められた距離だけ離れた位置に設定される。目標走行ラインを車線の右側の境界線から走行路の幅の１／２だけ離れた位置に設定すると、走行路の中央に目標走行ラインが設定されたことになる。なお、走行路における目標走行ラインの位置は、運転者の好みあるいは周辺環境に応じて変更してもよい。
　操舵制御量演算部１１は、目標走行ライン設定部１０から取得した目標走行ラインの情報に基づいて車両を目標走行ラインに追従させるための操舵制御量を算出し、操舵制御量制限部１３に出力する。ここで、操舵制御量演算部１１において操舵制御量を求める方法は、例えば特許第６０１２８２４号公報に示されている転舵用アクチュエータを駆動するための目標トルクを操舵制御量とするなど、目標走行ラインに追従させるための操舵制御量を求める方法であればどのようなものでも構わない。
　横偏差変動予測量演算部１２は、最初に、目標走行ライン設定部１０から取得した目標走行ラインに基づいて、車両の進行方向と目標走行ラインのなす角であるヨー角を求める。図２は、実施の形態１による車両用操舵システムにおけるヨー角を示す図である。図２において、車両２０の進行方向２１と目標走行ライン２２のなす角度が、ヨー角Ｃ１である。横偏差変動予測量演算部１２は、次に、求めたヨー角Ｃ１と車速検出部５から取得した車速Ｖｘとから、以下の式によって車両の車線幅方向の速度である横速度Ｖｙを求め、横偏差変動予測量として操舵制御量制限部１３へ出力する。横速度Ｖｙが大きいほど車両の横偏差の変動が大きくなるため、横速度Ｖｙによって横偏差変動を予測することができる。ここで、ヨー角は図２においては車両の進行方向と目標走行ラインのなす角としているが、車両から所定距離前方における車両の横方向の目標走行ラインと車両の進行方向とのなす角にしてもよく、いずれの場合においても車両座標系における目標走行ラインから幾何学的に容易に演算することができる。
　Ｖｙ＝ＶｘｔａｎＣ１　　　（１）
　なお、車両の走行位置と目標走行ラインの車線幅方向の偏差である横偏差を求め、横偏差の変化量に基づいて横偏差変動予測量を算出するようにしてもよい。この場合は、例えば、横偏差を予め定められた周期でサンプリングしておき、横偏差の時間変化量を横偏差変動予測量とすればよい。
　また、ヨー角そのものを横偏差変動予測量としてもよい。ヨー角が大きいほど車両の横偏差の変動が大きくなるため、ヨー角によって横偏差変動を予測することができる。
　操舵制御量制限部１３は、最初に、操舵力検出部３から取得した操舵力と横偏差変動予測量演算部１２から取得した横偏差変動予測量とから、運転者の操舵操作時すなわちオーバーライド時に操舵制御量を減少させるための操舵制御量制限値を算出する。次に、操舵制御量制限値によって操舵制御量演算部１１から取得した操舵制御量を制限した制限操舵制御量を求めて、操舵制御部１４へ出力する。
　次に、操舵制御量制限部１３の動作の詳細について説明する。図３は、操舵制御量制限部１３の動作を説明するフローチャートである。ステップＳ１０１では、操舵制御量制限部１３は、操舵力検出部３が出力する操舵力と、操舵制御量演算部１１が出力する操舵制御量と、横偏差変動予測量演算部１２が出力する横偏差変動予測量とを、入力値として読み込む。
　ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１において入力値として読み込んだ操舵力および横偏差変動予測量から、操舵制御量補正係数αを求める。操舵制御量補正係数αは例えば０から１の範囲の係数であり、α＝１はレーンキープのための操舵制御量が１００％の状態であり、車両用操舵システムが操舵操作を補助して目標走行ラインを追従している状態である。また、α＝０はレーンキープのための操舵制御量が０％の状態であり、運転者による手動操舵の状態である。したがって、０＜α＜１のときはレーンキープのための操舵制御量がα×１００％の状態であり、車両用操舵システムが操舵操作を補助して目標走行ラインを追従している状態と運転者による手動操舵の状態との中間状態である。このときには、運転者により操舵操作が行われているが、車両用操舵システムの操舵制御が運転者の操舵操作に介入している状態である。
　次に、操舵力および横偏差変動予測量から操舵制御量補正係数αを求める方法を説明する。図４は、操舵力の絶対値と横偏差変動予測量と操舵制御量補正係数との関係を示す図であり、操舵力の絶対値から操舵制御量補正係数αを求めるときのマップをグラフで示したものである。図４には、「横偏差変動予測量の絶対値がゼロのときのマップ」を示す線と、「横偏差変動予測量の絶対値が０．２５のときのマップ」を示す線と、「横偏差変動予測量の絶対値が０．５以上のときのマップ」を示す線との、３つの線が示されている。横偏差変動予測量の絶対値が一定のときのそれぞれのマップにおいて、操舵力の絶対値がゼロの場合はα＝１であり、操舵力の絶対値が増えると操舵制御量補正係数αは変化しないあるいは小さくなり、最終的にはα＝０となる特性が示されている。また、操舵力の絶対値が同じ場合、横偏差変動予測量の絶対値が大きいときは横偏差変動予測量の絶対値が小さいときに比べて操舵制御量補正係数αをより大きな値または同じ値とする。
　横偏差変動予測量の絶対値があらかじめマップを設定した値の中間の値のときは、あらかじめ設定された２つのマップの値を線形補間することにより操舵制御量補正係数αを求める。例えば、横偏差変動予測量の絶対値が０．１のときは、あらかじめ設定された「横偏差変動予測量の絶対値がゼロのときのマップ」および「横偏差変動予測量の絶対値が０．２５のときのマップ」の値を線形補間することにより、横偏差変動予測量の絶対値が０．１のときの操舵制御量補正係数αを求める。これにより、横偏差変動予測量が変動した場合においても操舵制御量補正係数αが連続的に変化するため、操舵制御量が不連続に変化することは無い。
　また、図４に示したマップでは、その特性が折れ線で表されているが、操舵力の絶対値が増えたときに操舵制御量補正係数αの値が同じまたは減少する特性であれば、特性の形状はどのようなものでもよい。
　操舵制御量補正係数αをマップによって求めるとしたが、テーブルを用いて処理を行ってもよい。このように、マップまたはテーブルを用いて操舵制御量補正係数αを求めることにより、操舵制御量補正係数αを容易に求めることができる。なお、操舵制御量補正係数αの求め方は、横偏差変動予測量の絶対値が同じ場合は、操舵力の絶対値がゼロのときはα＝１であり、操舵力の絶対値が増えると操舵制御量補正係数αは変化しないあるいは小さくなり、最終的にはα＝０となり、かつ、操舵力の絶対値が同じ場合は、横偏差変動予測量の絶対値が大きいときは横偏差変動予測量の絶対値が小さいときに比べて操舵制御量補正係数αの値が同じまたは大きくなれば、どのような求め方でもよく、例えば、マップあるいはテーブルを用いずに、操舵力および横偏差変動予測量から操舵制御量補正係数の増減量を求めてもよい。
　ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２で求めた操舵制御量補正係数αとステップＳ１０１で操舵制御量演算部１１から取得した操舵制御量の絶対値を乗算することにより、操舵制御量制限値を求める。操舵力の絶対値が同じ場合、横偏差変動予測量の絶対値が大きいときは横偏差変動予測量の絶対値が小さいときと比べて操舵制御量補正係数αをより大きな値または同じ値とするので、横偏差変動予測量の絶対値が大きいときは横偏差変動予測量の絶対値が小さいときと比べて操舵制御量制限値がより大きな値または同じ値となる。なお、操舵制御量制限値は、例えば、操舵制御量補正係数αと予め定められた設定値を乗算することにより求めてもよく、この場合は、設定値がレーンキープの操舵操作補助による操舵制御量の上限値となる。
　ステップＳ１０２において操舵制御量補正係数αを求めステップＳ１０３において操舵制御量制限値を求めるとしたが、操舵力の絶対値が同じ場合に、横偏差変動予測量の絶対値が大きいときは横偏差変動予測量の絶対値が小さいときに比べて操舵制御量制限値がより大きな値または同じ値であれば、どのような求め方でも構わない。
　ステップＳ１０４では、ステップＳ１０１で操舵制御量演算部１１から取得した操舵制御量をその絶対値がステップＳ１０３で求めた操舵制御量制限値以下になるように制限した制限操舵制御量を求める。ステップＳ１０５では、ステップＳ１０４で得られた制限操舵制御量を操舵制御部１４に出力する。
　操舵制御部１４は、操舵制御量制限部１３から取得した制限操舵制御量に基づいて転舵用アクチュエータ６で転舵用動力を発生させ、車両を操舵制御する。
　以上のように、実施の形態１による車両用操舵システムは、運転者が操舵操作する操舵入力部２と、操舵入力部２に入力された操舵力を検出する操舵力検出部３と、車両を目標走行ラインに追従させるための操舵制御量を算出する操舵制御量演算部１１と、車両の目標走行ラインに対する横偏差変動量を予測する横偏差変動予測量を算出する横偏差変動予測量演算部１２と、操舵力および横偏差変動予測量に基づいて操舵制御量制限値を算出し、操舵制御量を操舵制御量制限値によって制限した制限操舵制御量を出力する操舵制御量制限部１３と、制限操舵制御量に基づいて車両を操舵制御する操舵制御部１４とを備え、操舵制御量制限部１３は、操舵力の絶対値が同じ場合、横偏差変動予測量の絶対値が大きいときは横偏差変動予測量の絶対値が小さいときに比べて操舵制御量制限値をより大きな値または同じ値とするので、運転者がオーバーライドした場合において、車両の目標走行ラインに対する横偏差変動予測量が大きく車両が目標走行ラインとの距離が変化する方向で車線内の横方向に移動されると予測されるときは、操舵制御量制限値をより大きな値または同じ値とするので、運転者に目標走行ラインとの距離が変化していることを効果的に通知することができる。さらに、車両の目標走行ラインに対する横偏差変動予測量が小さく、目標走行ラインから遠ざかることなく運転者が意図して目標走行ラインと異なるラインを走行していると予測されるときは、操舵制御量制限値の値が小さくなり操舵制御量が小さくなるため、運転者に対する負担および違和感を軽減することができる。
実施の形態２．
　実施の形態２による車両用操舵システムの構成は、図１に示した実施の形態１による車両用操舵システムの構成と同じであるが、図３に示した操舵制御量制限部１３の動作を示すフローチャートにおけるステップＳ１０２の動作が異なる。図５は、実施の形態２による車両用操舵システムの操舵制御量制限部１３における操舵力の絶対値と横偏差変動予測量と操舵制御量補正係数との関係を示す図であり、操舵力の絶対値から操舵制御量補正係数αを求めるときのマップをグラフで示したものである。
　実施の形態２による車両用操舵システムでは、横偏差変動予測量を目標走行ラインから逸脱する方向を正の値、追従する方向を負の値とした横偏差の変動量である横偏差変動量を予測した値とする。すなわち、横偏差変動予測量が負の値のときは、車両が目標走行ラインに近づいている状態である。横偏差変動予測量の正負は、例えば、横偏差変動予測量演算部１２において横偏差変動予測量を求めるときに、目標走行ライン設定部１０から取得した目標走行ラインと車両の進行方向との関係から決定すればよい。例えば、式（１）を用いて横偏差変動予測量を求める場合は、目標走行ラインから逸脱する方向のヨー角を正とする。あるいは、予め定められた方向に基づいてヨー角の値を求め、式（１）を用いて横速度Ｖｙを求めたのち、横偏差変動予測量として出力するときに正負を決定してもよい。
　実施の形態２による車両用操舵システムの操舵制御量制限部１３では、横偏差変動予測量が目標走行ラインに対して逸脱する方向に対して大きいときは、横偏差変動予測量が目標走行ラインに対して逸脱する方向に対して小さいときおよび横偏差変動予測量が負の値のときに比べて操舵制御量制限値をより大きな値または同じ値とする。これにより、運転者がオーバーライドした場合において、車両の目標走行ラインから逸脱する方向に横偏差変動予測量が大きい場合のみ目標走行ライン追従方向の操舵制御量を大きくするため、運転者に目標走行ラインから逸脱していることを効果的に通知することができる。さらに、車両の目標走行ラインに対する横偏差変動予測量が小さく目標走行ラインから遠ざかることなく運転者が意図して目標走行ラインと異なるラインを走行していると予測されるとき、あるいは、車両の目標走行ラインに対する横偏差変動予測量が負の値であり、車両が目標走行ラインに近づく方向に走行していると予測されるときは、操舵制御量制限値の値が小さくなり操舵制御量が小さくなるため、運転者に対する負担および違和感を軽減することができる。
実施の形態３．
　図６は、実施の形態３による車両用操舵システムの構成を示すブロック図である。図６における車両用操舵システムは、ヨーレート検出部７の出力が操舵装置１ａの横偏差変動予測量演算部１２ａに入力されていることが、実施の形態１または実施の形態２による車両用操舵システムと異なっている。
　ヨーレート検出部７は、車両のヨーレートγを検出して横偏差変動予測量演算部１２ａに出力する。横偏差変動予測量演算部１２ａは、最初に、目標走行ライン設定部１０から取得した目標走行ラインに基づいて、目標走行ラインの曲率Ｃ２を求める。次に、求めた曲率Ｃ２と、車速検出部５から取得した車速Ｖｘと、ヨーレート検出部７から取得したヨーレートγとから、以下の式によって目標走行ラインから逸脱していくヨーレート成分Δγを求め、横偏差変動予測量として操舵制御量制限部１３へ出力する。横偏差変動予測量の正負は、実施の形態２と同様に、目標走行ラインから逸脱する方向を正の方向とする。
　Δγ＝γ－Ｃ２Ｖｘ　　　（２）
　Δγは、車両のヨーレートと目標走行ラインを旋回するために必要なヨーレートの差であり、すなわち、目標走行ラインから逸脱していくヨーレート成分の値である。目標走行ラインから逸脱していくヨーレート成分の値を横偏差変動予測量とすると、横偏差変動予測量が大きい場合は、車両が車線内の横方向に移動している状態とみなすことができ、横偏差変動予測量が小さい場合は、運転者が意図して目標走行ラインと異なるラインを走行している状態とみなすことができる。そのため、実施の形態１または実施の形態２による車両用操舵システムと同様の効果を得ることができる。
　なお、ヨーレート検出部７は、車両の舵角を検出してヨーレートに換算するものでもよい。
実施の形態４．
　図７は、実施の形態４による車両用操舵システムの構成を示すブロック図である。図７における車両用操舵システムは、横加速度検出部８の出力が操舵装置１ｂの横偏差変動予測量演算部１２ｂに入力されていることが、実施の形態１または実施の形態２による車両用操舵システムと異なっている。
　横加速度検出部８は、車両の横加速度Ｇｙを検出して横偏差変動予測量演算部１２ｂに出力する。横偏差変動予測量演算部１２ｂは、最初に、目標走行ライン設定部１０から取得した目標走行ラインに基づいて、目標走行ラインの曲率Ｃ２を求める。次に、求めた曲率Ｃ２と、車速検出部５から取得した車速Ｖｘと、横加速度検出部８から取得した横加速度Ｇｙとから、以下の式によって目標走行ラインから逸脱していく横加速度成分ΔＧｙを求め、横偏差変動予測量として操舵制御量制限部１３へ出力する。横偏差変動予測量の正負は、実施の形態２と同様に、目標走行ラインから逸脱する方向を正の方向とする。
　ΔＧｙ＝Ｇｙ－Ｃ２Ｖｘ ２　　　（３）
　ΔＧｙは、車両の横加速度と目標走行ラインを旋回するために必要な横加速度の差であり、すなわち、目標走行ラインから逸脱していく横加速度成分の値である。目標走行ラインから逸脱していく横加速度成分の値を横偏差変動予測量とすると、横偏差変動予測量が大きい場合は、車両が車線内の横方向に移動している状態とみなすことができ、横偏差変動予測量が小さい場合は、運転者が意図して目標走行ラインと異なるラインを走行している状態とみなすことができる。そのため、実施の形態１または実施の形態２による車両用操舵システムと同様の効果を得ることができる。
実施の形態５．
　図８は、実施の形態５による車両用操舵システムの構成を示すブロック図である。図８における車両用操舵システムは、ヨーレート検出部７および横加速度検出部８の出力が操舵装置１ｃの横偏差変動予測量演算部１２ｃに入力されていることが、実施の形態１または実施の形態２による車両用操舵システムと異なっている。
　ヨーレート検出部７が車両のヨーレートγを検出して横偏差変動予測量演算部１２ｃに出力することは実施の形態３による車両用操舵システムと同じであり、横加速度検出部８が車両の横加速度Ｇｙを検出して横偏差変動予測量演算部１２ｃに出力することは実施の形態４による車両用操舵システムと同じである。横偏差変動予測量演算部１２ｃは、横速度、横偏差の変化量、ヨー角、ヨーレートおよび横加速度の中から少なくとも２つの値を用いて横偏差変動予測量を求めて操舵制御量制限部１３へ出力する。例えば、横速度、横偏差の変化量、ヨー角、ヨーレートおよび横加速度のすべての値を用いる場合は、式（１）、式（２）、式（３）に示すそれぞれの値、横偏差の変化量およびヨー角を加算して横偏差変動予測量とすればよい。横速度、横偏差の変化量、ヨー角、ヨーレートおよび横加速度から複数の値を選択して用いる場合は、対応する値を加算して横偏差変動予測量とすればよい。なお、横偏差変動予測量を求めるときの横速度、横偏差の変化量、ヨー角、ヨーレートおよび横加速度の正負は、実施の形態２と同様に、目標走行ラインから逸脱する方向を正の方向とする。これにより、実施の形態１または実施の形態２による車両用操舵システムと同様の効果を得ることができる。
　図９は、実施の形態１から５の操舵装置１、１ａ、１ｂ、１ｃのハードウェア構成を示す図である。図９は、操舵装置１、１ａ、１ｂ、１ｃの目標走行ライン設定部１０、操舵制御量演算部１１、横偏差変動予測量演算部１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、操舵制御量制限部１３および操舵制御部１４が、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等のプロセッサ１０２を用いて構成されている場合を示している。この場合、操舵装置１、１ａ、１ｂ、１ｃの各ブロックの機能は、ソフトウェア、ファームウェア、あるいは、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアあるいはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ１０３に格納される。インタフェース１０１は、操舵力検出部３、走行路認識部４、車速検出部５、転舵用アクチュエータ６、ヨーレート検出部７および横加速度検出部８との信号の入出力制御を行う。なお、図９では、インタフェース１０１を介して転舵用アクチュエータ６が接続された構成のみを示している。プロセッサ１０２は、メモリ１０３に格納されたプログラムに従って各種処理を実行することで、操舵装置１、１ａ、１ｂ、１ｃの各ブロックの機能を実現する。インタフェース１０１、プロセッサ１０２およびメモリ１０３は、互いにバス接続されている。
　本願は、様々な例示的な実施の形態が記載されているが、１つまたは複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
　したがって、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
　１、１ａ、１ｂ、１ｃ　操舵装置、２　操舵入力部、３　操舵力検出部、４　走行路認識部、５　車速検出部、６　転舵用アクチュエータ、７　ヨーレート検出部、８　横加速度検出部、１０　目標走行ライン設定部、１１　操舵制御量演算部、１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ　横偏差変動予測量演算部、１３　操舵制御量制限部、１４　操舵制御部、２０　車両、２１　進行方向、２２　目標走行ライン、１０１　インタフェース、１０２　プロセッサ、１０３　メモリ。

Claims (9)

  1. 　車両が目標走行ラインに追従して走行するように操舵操作を補助する車両用操舵システムであって、
    　運転者が操舵操作する操舵入力部と、
    　前記操舵入力部に入力された操舵力を検出する操舵力検出部と、
    　前記車両を前記目標走行ラインに追従させるための操舵制御量を算出する操舵制御量演算部と、
    　前記車両の前記目標走行ラインに対する横偏差変動量を予測する横偏差変動予測量を算出する横偏差変動予測量演算部と、
    　前記操舵力および前記横偏差変動予測量に基づいて操舵制御量制限値を算出し、前記操舵制御量を前記操舵制御量制限値によって制限した制限操舵制御量を出力する操舵制御量制限部と、
    　前記制限操舵制御量に基づいて前記車両を操舵制御する操舵制御部とを備え、
    　前記操舵制御量制限部は、前記操舵力の絶対値が同じ場合、前記横偏差変動予測量の絶対値が大きいときは前記横偏差変動予測量の絶対値が小さいときに比べて前記操舵制御量制限値をより大きな値または同じ値とすることを特徴とする車両用操舵システム。
  2. 　車両が目標走行ラインに追従して走行するように操舵操作を補助する車両用操舵システムであって、
    　運転者が操舵操作する操舵入力部と、
    　前記操舵入力部に入力された操舵力を検出する操舵力検出部と、
    　前記車両を前記目標走行ラインに追従させるための操舵制御量を算出する操舵制御量演算部と、
    　前記車両の前記目標走行ラインに対して逸脱する方向を正の値、追従する方向を負の値とした横偏差の変動量である横偏差変動量を予測する横偏差変動予測量を算出する横偏差変動予測量演算部と、
    　前記操舵力および前記横偏差変動予測量に基づいて操舵制御量制限値を算出し、前記操舵制御量を前記操舵制御量制限値によって制限した制限操舵制御量を出力する操舵制御量制限部と、
    　前記制限操舵制御量に基づいて前記車両を操舵制御する操舵制御部とを備え、
    　前記操舵制御量制限部は、前記操舵力の値が同じ場合、前記横偏差変動予測量が正の方向に対して大きいときは小さいときと比べて前記操舵制御量制限値をより大きな値または同じ値とすることを特徴とする車両用操舵システム。
  3. 　前記横偏差変動予測量演算部は前記車両の横速度に基づいて前記横偏差変動予測量を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用操舵システム。
  4. 　前記横偏差変動予測量演算部は前記車両と前記目標走行ラインとの横偏差の変化量に基づいて前記横偏差変動予測量を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用操舵システム。
  5. 　前記横偏差変動予測量演算部は前記車両の前記目標走行ラインに対するヨー角に基づいて前記横偏差変動予測量を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用操舵システム。
  6. 　前記車両のヨーレートを検出するヨーレート検出部を備え、
    　前記横偏差変動予測量演算部は前記ヨーレートに基づいて前記横偏差変動予測量を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用操舵システム。
  7. 　前記車両の横加速度を検出する横加速度検出部を備え、
    　前記横偏差変動予測量演算部は前記横加速度に基づいて前記横偏差変動予測量を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用操舵システム。
  8. 　前記横偏差変動予測量演算部は、前記車両の横速度、前記車両と前記目標走行ラインの横偏差の変化量、前記車両の前記目標走行ラインに対するヨー角、前記車両のヨーレートおよび前記車両の横加速度の少なくとも２つの値に基づいて前記横偏差変動予測量を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用操舵システム。
  9. 　前記車両が走行する走行路を認識し走行路情報を出力する走行路認識部と、
    　前記走行路情報に基づき前記目標走行ラインを設定し出力する目標走行ライン設定部とを備えたことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の車両用操舵システム。
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