操舵支援装置
【課題】車両がカントのある路面を走行している場合に、路面の低い側に車両を換向させるガイダンストルクが与えられたときに、操舵角速度および操舵角変化量が過度に大きくなるのを抑制することができる操舵支援装置を提供する。
【解決手段】操舵角速度閾値設定部５２は、ガイダンストルク指令値ＴＧ＊と車速Ｖとに基づいて、操舵角速度閾値Ｖｈｔｈを設定する。速度偏差演算部５２は、操舵角速度演算部５１によって演算された操舵角速度の絶対値｜Ｖｈ｜と操舵角速度閾値Ｖｈｔｈとの偏差ΔＶｈを演算する。ゲイン設定部５４は、速度偏差ΔＶｈｈに基づいて、ゲインＧを演算する。ゲイン乗算部５５は、ゲインＧをガイダンストルク指令値ＴＧ＊に乗じることにより、最終的なガイダンストルク指令値ＴＧ＊を求める。
【解決手段】操舵角速度閾値設定部５２は、ガイダンストルク指令値ＴＧ＊と車速Ｖとに基づいて、操舵角速度閾値Ｖｈｔｈを設定する。速度偏差演算部５２は、操舵角速度演算部５１によって演算された操舵角速度の絶対値｜Ｖｈ｜と操舵角速度閾値Ｖｈｔｈとの偏差ΔＶｈを演算する。ゲイン設定部５４は、速度偏差ΔＶｈｈに基づいて、ゲインＧを演算する。ゲイン乗算部５５は、ゲインＧをガイダンストルク指令値ＴＧ＊に乗じることにより、最終的なガイダンストルク指令値ＴＧ＊を求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の操舵支援装置に関し、特に、走行中の車両が車線を逸脱するのを防止するための操舵支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
走行中の車両が車線を逸脱するのを防止するための操舵支援装置が提案されている。この種の操舵支援装置として、車両に搭載されたカメラの撮像画像に基づいて、路面情報や車両と車線との相対位置情報を取得し、車両が車線から逸脱しそうになると、これを防止する方向に車両を換向させるためのガイダンストルクを舵取機構に付与するものがある。ガイダンストルクの大きさおよび方向は、例えば、車両と車線との相対位置情報、車速等によって決定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−６８５７号公報
【特許文献２】特許第３２０９１５４号公報
【特許文献３】特許第４２００９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した操舵支援装置では、カメラの撮像画像から路面カントを検出することが困難であるため、路面カントの影響を考慮してガイダンストルクを設定することができなかった。このため、車両がカントのある路面を走行している場合に、路面の低い側に車両を換向させるためのガイダンストルクが与えられたときには、カントがない路面を走行している場合に比べて、ガイダンストルクに対する操舵角速度および操舵角変化量が大きくなり、車両がふらつくおそれがある。
【０００５】
この発明の目的は、車両がカントのある路面を走行している場合に、路面の低い側に車両を換向させるガイダンストルクが与えられたときに、操舵角速度および操舵角変化量が過度に大きくなるのを抑制することができる操舵支援装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、車線逸脱防止用のガイダンストルクを舵取機構（４）に付与するための転舵用アクチュエータ（１５）と、操舵角速度（Ｖｈ）を検出する操舵角速度検出手段（２１，５１）と、車両が車線を逸脱するおそれがある場合に、ガイダンストルク指令値（ＴＧ＊）を設定する指令値設定手段（４２）と、前記指令値設定手段によって設定されたガイダンストルク指令値に基づいて、操舵角速度閾値（Ｖｈｔｈ）を設定する操舵角速度閾値設定手段（５２）と、前記操舵速度検出手段によって検出された操舵角速度が、前記操舵角速度閾値設定手段によって設定された操舵角速度閾値より、所定値以上大きいときには、前記指令値設定手段によって設定されたガイダンストルク指令値を低減補正する補正手段（５３，５４，５５）と、前記補正手段による補正後のガイダンストルク指令値に基づいて、前記転舵用アクチュエータを制御する制御手段（４６）とを含む、操舵支援装置である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。
【０００７】
この発明では、車両がカントのある路面を走行している場合に、路面の低い側に車両を換向させるためのガイダンストルクが与えられたときにおいて、操舵速度検出手段によって検出された操舵角速度が操舵角速度閾値設定手段によって設定された操舵角速度閾値より所定値以上大きくなると、指令値設定手段によって設定されたガイダンストルク指令値が低減補正される。したがって、車両がカントのある路面を走行している場合に、路面の低い側に車両を換向させるためのガイダンストルクが与えられたときに、操舵角速度および操舵角変化量が過度に大きくなるのを抑制することができる。これにより、車両がふらつくのを抑制または防止できる。
【０００８】
前記転舵用アクチュエータは、電動パワーステアリング装置の操舵補助用モータであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る操舵支援装置が適用された電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、ＥＣＵの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、ＴＬＣ演算部の動作を説明するための説明図である。
【図４】図４は、車速に対するガイダンストルク指令値の設定例を示すグラフである。
【図５】図５Ａは路面の低い側に車両を換向させるためのガイダンストルク指令値がガイダンストルク指令値設定部によって設定された場合の、当該ガイダンストルク指令値と操舵トルクの変化とを示すグラフであり、図５Ｂは路面の高い側に車両を換向させるためのガイダンストルク指令値がガイダンストルク指令値設定部によって設定された場合の、当該ガイダンストルク指令値と操舵トルクの変化とを示すグラフである。
【図６】図６Ａは、ガイダンストルク指令値に対する操舵角速度閾値の設定例を示すグラフであり、図６Ｂは車速に対する操舵角速度閾値のゲイン特性の一例を示すグラフである。
【図７】図７は、速度偏差に対するガイダンストルク指令値補正用のゲインの設定例を示すグラフである。
【図８】図８は、検出操舵トルクに対するアシストトルク指令値の設定例を示すグラフである。
【図９】図９は、路面の低い側に車両を換向させるための左操舵方向のガイダンストルク指令値がガイダンストルク指令値設定部４２によって設定された場合における補正後のガイダンストルク指令値と操舵トルクの変化とを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下では、この発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る操舵支援装置が適用された電動パワーステアリング装置１の概略構成を示す模式図である。
電動パワーステアリング装置１は、車両を操向するための操舵部材としてのステアリングホイール２と、このステアリングホイール２の回転に連動して転舵輪３Ｌ，３Ｒを転舵する舵取機構４と、運転者の操舵を補助するための操舵補助装置５とを備えている。
【００１１】
ステアリングホイール２と舵取機構４とは、ステアリングシャフト６、自在継手７、中間軸８および自在継手９を介して連結されている。ステアリングシャフト６の周囲には、ステアリングシャフト６の回転角である操舵角θｈを検出するための舵角センサ２１が配置されている。この実施形態では、舵角センサ２１は、ステアリングシャフト６の中立位置からのステアリングシャフト６の正逆両方向の回転量（回転角）を検出するものであり、中立位置から左方向への回転量を例えば正の値として出力し、中立位置から右方向への回転量を例えば負の値として出力する。
【００１２】
舵取機構４は、自在継手９に連なるピニオン軸１１と、ピニオン軸１１の先端のピニオン１１ａに噛み合うラック１２ａを有するラック軸１２と、ラック軸１２の一対の端部のそれぞれにタイロッド１３Ｌ，１３Ｒを介して連結されるナックルアーム１４Ｌ，１４Ｒとを有している。ラック軸１２は、車両の左右方向に延びている。ピニオン軸１１には、操舵トルクＴｈを検出するためのトルクセンサ２２が設けられている。
【００１３】
ステアリングホイール２が操舵（回転）されると、この回転がステアリングシャフト６等を介して舵取機構４に伝達される。舵取機構４では、ピニオン１１ａの回転がラック軸１２の軸方向の運動に変換され、各タイロッド１３Ｌ，１３Ｒを介して対応するナックルアーム１４Ｌ，１４Ｒがそれぞれ回動する。これにより、各ナックルアーム１４Ｌ，１４Ｒに連結された対応する転舵輪３Ｌ，３Ｒがそれぞれ転舵される。
【００１４】
操舵補助装置５は、ラック軸１２と同軸に配置された操舵補助用モータ１５と、操舵補助用モータ１５の出力トルクをラック軸方向の運動に変換してラック軸１２に伝達するボールねじ機構（図示略）とを含む。操舵補助用モータ（転舵用アクチュエータ）１５は、三相ブラシレスモータからなる。この実施形態では、操舵補助用モータ１５は、操舵補助力（アシストトルク）を発生するためのアクチュエータとして用いられるとともに、車両が車線を逸脱するのを防止するためのガイダンストルクを発生させるためのアクチュエータとしても用いられる。
【００１５】
操舵補助用モータ１５の近傍には、操舵補助用モータ１５のロータの回転角θｓを検出するための、例えばレゾルバからなる回転角センサ２３が配置されている。操舵補助用モータ１５が回転駆動されると、この回転がボールねじ機構によって、ラック軸１２の軸方向の運動に変換される。つまり、操舵補助用モータ１５のトルクが舵取り機構４に付与される。これにより、転舵輪３Ｌ，３Ｒが転舵される。
【００１６】
電動パワーステアリング装置１は、さらに、車速Ｖを検出するための車速センサ２４と、車両に搭載されたカメラ２５と、画像処理部２６と、操舵補助用モータ１５を制御するためのＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）２７とを備えている。
カメラ２５は、例えば、車室内のフロントガラスの内側に、車両の前方斜め下方を向いた状態で配置されている。カメラ２５は、車両の前方の道路を撮像する。カメラ２５は、例えばＣＣＤカメラである。
【００１７】
画像処理部２６は、カメラ２５によって撮像された画像に基づいて、車両が走行している車線を示す一対の車線境界線（白線）を認識し、車両と車線との相対位置情報を取得する。前記相対位置情報には、図３にＤで示される車線境界線までの横変位、図３にφで示される車線境界線に対するヨー角等がある。車線境界線までの横変位Ｄおよび車線に対するヨー角φの詳細については、後述する。
【００１８】
ＥＣＵ２７には、舵角センサ２１によって検出される操舵角θｈ、トルクセンサ２２によって検出される操舵トルクＴｈ、回転角センサ２３によって検出される操舵補助用モータ１５のロータの回転角θｓ、車速センサ２４によって検出される車速Ｖおよび画像処理部２６によって取得される相対位置情報（Ｄ，φ等）が入力される。
図２は、ＥＣＵ２７の電気的構成を示すブロック図である。
【００１９】
ＥＣＵ２７は、マイクロコンピュータ３１と、マイクロコンピュータ３１によって制御され、操舵補助用モータ１５に電力を供給する駆動回路（インバータ回路）３２とを備えている。
マイクロコンピュータ３１は、ＣＰＵおよびメモリ（ＲＯＭおよびＲＡＭなど）を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、ＴＬＣ演算部４１と、ガイダンストルク指令値設定部４２と、ガイダンストルク指令値補正部４３と、アシストトルク指令値設定部４４と、トルク加算部４５と、フィードバック制御部４６とが含まれている。
【００２０】
ＴＬＣ演算部４１は、車線境界線までの横変位Ｄおよび車線に対するヨー角φに基づいて、車両が車線境界線に到達するまでの予想時間である車線逸脱予想時間（TLC：Time to Line Crossing）を演算する。
図３を参照して、車線境界線までの横変位Ｄおよび車線に対するヨー角φについて説明する。車線が延びる方向に対する車両１００の向きが左方向である場合には、車線の左側にある車線境界線１０１を注目車線境界線とし、車線が延びる方向に対する車両１００の向きが右方向である場合には、車線の右側の車線境界線１０２を注目車線境界線とする。図３の例では、車線の左側にある車線境界線１０１が注目車線境界線となる。車線境界線までの横変位Ｄとは、車両１００の前側の左右コーナのうち注目車線境界線側にあるコーナ（図３の例では左コーナ）と注目車線境界線（図３の例では車線の左側にある車線境界線１０１）との距離をいう。車線に対するヨー角φとは、車両における前後方向に延びた中心線と注目車線境界線とのなす角をいう。
【００２１】
車両１００の前側の左右コーナのうち注目車線境界線側にあるコーナ（図３の例では左コーナ）の位置をＡとする。また、車両が現在のヨー角φを維持したまま進行した場合に、車両１００の前側の左右コーナのうち注目車線境界線側にあるコーナ（図３の例では左コーナ）が注目車線境界線（図３の例では車線の左側にある車線境界線１０１）に到達する位置をＢとする。車速が一定であるとすると、車線逸脱予想時間ＴＬＣは、ＡＢ間の距離Ｌを車速Ｖで除した値となる。ＬとＤとの間には、Ｌ・sinφ＝Ｄという関係が成り立つので、車線逸脱予想時間ＴＬＣは、次式(1)で表される。
【００２２】
ＴＬＣ＝Ｌ／Ｖ
＝Ｄ／（Ｖ・sinφ） …(1)
つまり、ＴＬＣ演算部４１は、前記式(1)に基づいて、車線逸脱予想時間ＴＬＣを演算する。なお、前記式(1)以外の演算式に基づいて、車線逸脱予想時間ＴＬＣを演算してもよい。
【００２３】
ガイダンストルク指令値設定部４２は、ＴＬＣ演算部４１によって演算された車線逸脱予想時間ＴＬＣが所定の閾値より小さくなったときに、車両が車線を逸脱するおそれがあると判定して、車速Ｖに基づいてガイダンストルク指令値ＴＧ＊を設定する。ただし、ガイダンストルク指令値設定部４２は、前回に設定したガイダンストルク指令値ＴＧ＊に基づく車線逸脱防止制御が終了していない場合には、ガイダンストルク指令値ＴＧ＊を設定しない。
【００２４】
図４は、車速に対するガイダンストルク指令値の設定例を示すグラフである。
ガイダンストルク指令値設定部４２は、車速Ｖに基づいて、時間に対するガイダンストルク指令値ＴＧ＊のパターンを作成し、作成したパターンに従ってガイダンストルク指令値ＴＧ＊を設定する。この実施形態では、ガイダンストルク指令値ＴＧ＊は、注目車線境界線が車線の右側の車線境界線であり、操舵補助用モータ１５から左方向操舵ためのガイダンストルクを発生させるときには、正の値に設定され、注目車線境界線が車線の左側の車線境界線であり、操舵補助用モータ１５から右方向操舵ためのガイダンストルクを発生させるときには、負の値に設定される。
【００２５】
時間に対するガイダンストルク指令値ＴＧ＊のパターンは、ガイダンストルク指令値の絶対値｜ＴＧ＊｜を車速Ｖに応じて定まる最大値まで徐々に増加させる第１区間と、最大値を維持する第２区間と、ガイダンストルク指令値の絶対値｜ＴＧ＊｜を最大値から零となるまで徐々に減少させる第３区間とからなる。ガイダンストルク指令値の絶対値｜ＴＧ＊｜の最大値は、車速が大きくなるほど大きくなるように設定されている。
【００２６】
この実施形態では、第１区間、第２区間および第３区間の長さは、それぞれ予め設定されており、ガイダンストルク指令値の絶対値｜ＴＧ＊｜の最大値の大きさに限らず一定である。なお、第２区間の長さを、車線に対するヨー角φに応じて変化させるようにしてもよい。例えば、車線に対するヨー角φの絶対値が大きいほど、第２区間の長さを大きくするようにしてもよい。
【００２７】
ガイダンストルク指令値補正部４３について説明する。車両がカントのある路面を走行している場合に、図５Ａに折れ線Ｑ１で示すように、路面の低い側に車両を換向させるためのガイダンストルク指令値ＴＧ＊が設定されたとする。この例では、ガイダンストルク指令値ＴＧ＊は、左方向操舵のためのガイダンストルクを発生されるための指令値となる。このガイダンストルク指令値ＴＧ＊をそのまま用いて操舵補助用モータ１５を制御した場合には、操舵角θｈは図５Ａの曲線Ｓ１のように変化する。そうすると、車両がカントのない路面を走行している場合に比べて、操舵角速度および操舵角変化量が大きくなる。操舵角速度および操舵角変化量が過度に大きくなると、車両がふらつくおそれがある。
【００２８】
一方、車両がカントのある路面を走行している場合に、図５Ｂに折れ線Ｑ２で示すように、路面の高い側に車両を換向させるためのガイダンストルク指令値ＴＧ＊が設定されたとする。この例では、ガイダンストルク指令値ＴＧ＊は、右方向操舵のためのガイダンストルクを発生されるための指令値となる。このガイダンストルク指令値ＴＧ＊をそのまま用いて操舵補助用モータ１５を制御した場合には、操舵角θｈは図５Ｂの曲線Ｓ２のように変化する。そうすると、車両がカントのない路面を走行している場合に比べて、操舵角速度および操舵角変化量は小さくなる。
【００２９】
ガイダンストルク指令値補正部４３は、図５Ａに示すように路面の低い側に車両を換向させるためのガイダンストルク指令値ＴＧ＊が設定されたときに、操舵角速度および操舵角変化量が過度に大きくなるのを抑制するために、ガイダンストルク指令値ＴＧ＊を補正するものである。具体的には、ガイダンストルク指令値補正部４３は、実際の操舵角速度の絶対値が後述する操舵角速度閾値より所定値以上大きくなった場合に、ガイダンストルク指令値設定部４２によって設定されたガイダンストルク指令値ＴＧ＊を低減補正する。
【００３０】
図２に戻り、ガイダンストルク指令値補正部４３は、操舵角速度演算部５１と、操舵角速度閾値設定部５２と、偏差演算部５３と、ゲイン設定部５４と、ゲイン乗算部５５とを含んでいる。
操舵角速度演算部５１は、舵角センサ２１によって検出される操舵角θｈに基づいて、ステアリングホイール２の操舵角速度Ｖｈを演算する。具体的には、舵角センサ２１が検出する操舵角θｈが所定のサンプリング周期毎に繰り返しサンプリングされる。そして、操舵角θｈがサンプリングされたときに、１サンプリング周期前の操舵角との差分が求められる。そして、この差分をサンプリング周期で除することによって、操舵角速度Ｖｈが求まる。
【００３１】
操舵角速度閾値設定部５２は、ガイダンストルク指令値設定部４２によって設定されるガイダンストルク指令値ＴＧ＊と車速センサ２４によって検出される車速Ｖとに基づいて、操舵角速度閾値Ｖｈｔｈを設定する。
図６Ａおよび図６Ｂは、ガイダンストルク指令値および車速に対する操舵角速度閾値の設定例を示すグラフである。図６Ａは、操舵角速度閾値の基本値の特性を示し、図６Ｂは図６Ａの特性に従って求められる基本値に乗じられる車速ゲインを示している。
【００３２】
図６Ａに示されているように、ガイダンストルク指令値の絶対値｜ＴＧ＊｜が所定値Ｃ未満の領域においては、操舵角速度閾値の基本値は、ガイダンストルク指令値の絶対値｜ＴＧ＊｜の増加に応じて下限値から上限値まで単調に増加するように設定されている。ガイダンストルク指令値の絶対値｜ＴＧ＊｜が所定値Ｃ以上の領域においては、操舵角速度閾値の基本値は、上限値に固定されている。
【００３３】
さらに、操舵角速度閾値の基本値に乗じられる車速ゲインは、図６Ｂに示されているように、車速Ｖが第１の所定速度Ｖ１（例えば６０ｋｍ／ｈ）未満の領域においては、上限値の１．０に固定されている。また、車速Ｖが第１の所定速度Ｖ１より大きな第２の所定速度Ｖ２以上の領域においては、車速ゲインは下限値（＞０）に固定されている。車速Ｖが第１の所定速度Ｖ１以上でかつ第２の所定速度Ｖ２未満である領域においては、車速ゲインは、車速Ｖの増加に応じて上限値から下限値まで単調に減少するように設定されている。車速Ｖが第１の所定速度Ｖ１以上の領域において車速ゲインを減少させているのは、車速Ｖが中速以上では、車速Ｖが増加するに伴ってセルフアライニングトルクおよび操舵に必要な力が増加するので、操舵角速度閾値を減少させるためである。
【００３４】
このように、操舵角速度閾値の基本値に対して車速ゲインを乗じることによって、操舵角速度閾値Ｖｈｔｈが設定されるようになっている。ただし、車速ゲインを適用せずに、操舵角速度閾値の基本値をそのまま操舵角速度閾値Ｖｈｔｈとしてもよい。
偏差演算部５３は、操舵角速度演算部５１によって演算された操舵角速度の絶対値｜Ｖｈ｜から操舵角速度閾値設定部５２によって設定された操舵角速度閾値Ｖｈｔｈを減ずることによって、速度偏差ΔＶｈ（＝｜Ｖｈ｜−Ｖｈｔｈ）を演算する。
【００３５】
ゲイン設定部５４は、速度偏差ΔＶｈに基づいて、ガイダンストルク指令値補正用のゲインＧを設定する。ゲイン乗算部５５は、ゲイン設定部５４によって設定されたガイダンストルク指令値補正用のゲインＧを、ガイダンストルク指令値設定部４２によって設定されるガイダンストルク指令値ＴＧ＊に乗じることにより、最終的なガイダンストルク指令値ＴＧ＊’を演算する。
【００３６】
図７は、速度偏差ΔＶｈに対するガイダンストルク指令値補正用のゲインＧの設定例を示すグラフである。
速度偏差ΔＶｈが小さい場合、つまり、速度偏差ΔＶｈが第１規定値Ｅ（Ｅ＞０）未満である場合には、ゲインＧは上限値の１．０に固定される。速度偏差ΔＶｈが大きい場合、つまり、速度偏差ΔＶｈが第２規定値Ｆ（Ｆ＞Ｅ）以上である場合には、ゲインＧは下限値（＞０）に固定される。速度偏差ΔＶｈが第１規定値Ｅ以上でかつ第２規定値Ｆ未満である範囲内では、ゲインＧは、速度偏差ΔＶｈの増加に応じて上限値から下限値まで単調に減少するように設定されている。
【００３７】
したがって、操舵角速度の絶対値｜Ｖｈ｜が、操舵角速度閾値Ｖｈｔｈより、第１規定値Ｅ以上大きくなると、ゲインＧは１．０より小さな値に設定されるから、ガイダンストルク指令値ＴＧ＊が低減補正されることになる。
アシストトルク指令値設定部４４は、トルクセンサ２２によって検出される検出操舵トルクＴｈと車速センサ２４によって検出される車速Ｖに基づいて、アシストトルク指令値ＴＡ＊を設定する。
【００３８】
図８は、検出操舵トルクに対するアシストトルク指令値の設定例を示すグラフである。
検出操舵トルクＴｈは、例えば左方向への操舵のためのトルクが正の値にとられ、右方向への操舵のためのトルクが負の値にとられている。また、アシストトルク指令値ＴＡ＊は、操舵補助用モータ１５から左方向操舵ためのアシストトルクを発生させるときには正の値とされ、操舵補助用モータ１５から右方向操舵ためのアシストトルクを発生させるときには負の値とされる。
【００３９】
アシストトルク指令値ＡＴ＊は、検出操舵トルクＴｈの正の値に対しては正の値をとり、検出操舵トルクＴｈの負の値に対しては負の値をとる。検出操舵トルクＴｈが−Ｔ１〜Ｔ１の範囲の微小な値のときには、アシストトルクは零とされる。そして、検出操舵トルクＴｈが−Ｔ１〜Ｔ１の範囲以外の領域においては、アシストトルク指令値ＴＡ＊は、検出操舵トルクＴｈの絶対値が大きくなるほど、その絶対値が大きくなるように設定されている。また、アシストトルク指令値ＴＡ＊は、車速センサ２４によって検出される車速Ｖが大きいほど、その絶対値が小さくなるように設定されている。
【００４０】
トルク加算部４５は、アシストトルク指令値設定部４４によって設定されるアシストトルク指令値ＴＡ＊と、ゲイン乗算部５５によって演算されるガイダンストルク指令値ＴＧ＊とを加算することにより、トルク指令値ＴＭ＊（＝ＴＡ＊＋ＴＧ＊）を演算する。
フィードバック制御部４６には、トルク加算部４５によって演算されたトルク指令値ＴＭ＊と、回転角センサ２３によって検出される操舵補助用モータ１５の回転角θｓと、操舵補助用モータ１５に流れるモータ電流を検出するための電流センサ２８の出力信号とが入力される。
【００４１】
フィードバック制御部４６は、操舵補助用モータ１９の発生するトルクがトルク加算部４５によって演算されるトルク指令値ＴＭ＊に等しくなるように、駆動回路３２を駆動する。具体的には、フィードバック制御部４６は、トルク指令値ＴＭ＊を操舵補助用モータ１５のトルク係数で除することによって電流指令値を演算し、電流センサ２８の出力信号から求められるモータ電流が電流指令値に等しくなるように、駆動回路３２を駆動する。
【００４２】
以上のような構成において、ＴＬＣ演算部４１によって演算された車線逸脱予想時間ＴＬＣが所定の閾値より小さくなると、ガイダンストルク指令値設定部４２は、車速センサ２４によって検出される車速Ｖに基づいて、ガイダンストルク指令値ＴＧ＊を設定する。操舵角速度閾値設定部５２は、ガイダンストルク指令値ＴＧ＊と車速Ｖとに基づいて、操舵角速度閾値Ｖｈｔｈを設定する。速度偏差演算部５２は、操舵角速度演算部５１によって演算された操舵角速度の絶対値｜Ｖｈ｜と操舵角速度閾値Ｖｈｔｈとの偏差（速度偏差ΔＶｈ）を演算する。ゲイン設定部５４は、速度偏差ΔＶｈに基づいて、ガイダンストルク指令値補正用のゲインＧを演算する。ゲイン乗算部５５は、ガイダンストルク指令値補正用のゲインＧをガイダンストルク指令値ＴＧ＊に乗じることにより、最終的なガイダンストルク指令値ＴＧ＊’を求める。
【００４３】
つまり、実際の操舵角速度の絶対値｜Ｖｈ｜が操舵角速度閾値Ｖｈｔｈより所定値以上大きくなると、ガイダンストルク指令値設定部４２によって設定されたガイダンストルク指令値ＴＧ＊が低減補正される。これにより、車両がカントのある路面を走行している場合に、路面の低い側に車両を換向させるためのガイダンストルク指令値ＴＧ＊が設定されたときに、操舵角速度および操舵角変化量が過度に大きくなるのを抑制することができる。
【００４４】
この点について、図９を用いてより具体的に説明する。車両がカントのある路面を走行している場合に、破線Ｑ１で示すように、路面の低い側に車両を換向させる方向のガイダンストルク指令値ＴＧ＊がガイダンストルク指令値設定部４２によって設定されたとする。ガイダンストルク指令値ＴＧ＊を補正しない場合には、操舵角θｈは、破線Ｓ１で示すように、車両がカントのない路面を走行している場合に比べて、急激に増加（変化）する。この結果、車両がふらつくおそれがある。
【００４５】
この実施形態では、操舵角速度の絶対値｜Ｖｈ｜が操舵角速度閾値Ｖｈｔｈより所定値以上大きくなると、ガイダンストルク指令値設定部４２によって設定されたガイダンストルク指令値ＴＧ＊が低減補正される。このため、ガイダンストルク指令値ＴＧ＊は、実線Ｑ３で示すように、低減補正される。これにより、操舵角θｈは、実線Ｓ３で示されるように緩やかに変化するようになる。この結果、車両がふらつくのを抑制することができる。
【００４６】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、ガイダンストルク指令値設定部４２およびアシストトルク指令値設定部４４は、それぞれガイダンストルク指令値およびアシストトルク指令値を設定しているが、それぞれガイダンストルク指令値に対応した電流指令値およびアシストトルク指令値に応じた電流指令値を設定するようにしてもよい。
【００４７】
また、前記実施形態ではガイダンストルク指令値設定部４２は、車速Ｖに基づいてガイダンストルク指令値ＴＧ＊を設定しているが、車線と車両の相対位置関係に基づいてガイダンストルク指令値ＴＧ＊を設定するものであってもよい。例えば、ガイダンストルク指令値設定部４２は、車線の幅中心線と車両の幅中心とのずれ量に基づいて、ずれ量を減少させるためのガイダンストルク指令値ＴＧ＊を設定するものであってもよい。
【００４８】
また、前記実施形態では、時間に対するガイダンストルク指令値ＴＧ＊のパターンは図４に示すような台形状に設定されているが、これに限定されることなく、例えば正弦波状のパターンに設定してもよい。
また、前記実施形態では、車線逸脱予想時間ＴＬＣに基づいて、ガイダンストルク指令値ＴＧ＊を設定するタイミング（車線逸脱防止制御を行なうタイミング）を決定しているが、ガイダンストルク指令値ＴＧ＊を設定するタイミングは、車線逸脱予想時間ＴＬＣ以外の情報に基づいて決定してもよい。
【００４９】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００５０】
３Ｌ，３Ｒ…転舵輪、１５…操舵補助用モータ、２１…舵角センサ、４２…ガイダンストルク指令値設定部、４６…フィードバック制御部、５１…操舵角速度演算部、５２…操舵角速度閾値設定部、５３…偏差演算部、５４…ゲイン設定部、５５…ゲイン乗算部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の操舵支援装置に関し、特に、走行中の車両が車線を逸脱するのを防止するための操舵支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
走行中の車両が車線を逸脱するのを防止するための操舵支援装置が提案されている。この種の操舵支援装置として、車両に搭載されたカメラの撮像画像に基づいて、路面情報や車両と車線との相対位置情報を取得し、車両が車線から逸脱しそうになると、これを防止する方向に車両を換向させるためのガイダンストルクを舵取機構に付与するものがある。ガイダンストルクの大きさおよび方向は、例えば、車両と車線との相対位置情報、車速等によって決定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−６８５７号公報
【特許文献２】特許第３２０９１５４号公報
【特許文献３】特許第４２００９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した操舵支援装置では、カメラの撮像画像から路面カントを検出することが困難であるため、路面カントの影響を考慮してガイダンストルクを設定することができなかった。このため、車両がカントのある路面を走行している場合に、路面の低い側に車両を換向させるためのガイダンストルクが与えられたときには、カントがない路面を走行している場合に比べて、ガイダンストルクに対する操舵角速度および操舵角変化量が大きくなり、車両がふらつくおそれがある。
【０００５】
この発明の目的は、車両がカントのある路面を走行している場合に、路面の低い側に車両を換向させるガイダンストルクが与えられたときに、操舵角速度および操舵角変化量が過度に大きくなるのを抑制することができる操舵支援装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、車線逸脱防止用のガイダンストルクを舵取機構（４）に付与するための転舵用アクチュエータ（１５）と、操舵角速度（Ｖｈ）を検出する操舵角速度検出手段（２１，５１）と、車両が車線を逸脱するおそれがある場合に、ガイダンストルク指令値（ＴＧ＊）を設定する指令値設定手段（４２）と、前記指令値設定手段によって設定されたガイダンストルク指令値に基づいて、操舵角速度閾値（Ｖｈｔｈ）を設定する操舵角速度閾値設定手段（５２）と、前記操舵速度検出手段によって検出された操舵角速度が、前記操舵角速度閾値設定手段によって設定された操舵角速度閾値より、所定値以上大きいときには、前記指令値設定手段によって設定されたガイダンストルク指令値を低減補正する補正手段（５３，５４，５５）と、前記補正手段による補正後のガイダンストルク指令値に基づいて、前記転舵用アクチュエータを制御する制御手段（４６）とを含む、操舵支援装置である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。
【０００７】
この発明では、車両がカントのある路面を走行している場合に、路面の低い側に車両を換向させるためのガイダンストルクが与えられたときにおいて、操舵速度検出手段によって検出された操舵角速度が操舵角速度閾値設定手段によって設定された操舵角速度閾値より所定値以上大きくなると、指令値設定手段によって設定されたガイダンストルク指令値が低減補正される。したがって、車両がカントのある路面を走行している場合に、路面の低い側に車両を換向させるためのガイダンストルクが与えられたときに、操舵角速度および操舵角変化量が過度に大きくなるのを抑制することができる。これにより、車両がふらつくのを抑制または防止できる。
【０００８】
前記転舵用アクチュエータは、電動パワーステアリング装置の操舵補助用モータであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る操舵支援装置が適用された電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、ＥＣＵの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、ＴＬＣ演算部の動作を説明するための説明図である。
【図４】図４は、車速に対するガイダンストルク指令値の設定例を示すグラフである。
【図５】図５Ａは路面の低い側に車両を換向させるためのガイダンストルク指令値がガイダンストルク指令値設定部によって設定された場合の、当該ガイダンストルク指令値と操舵トルクの変化とを示すグラフであり、図５Ｂは路面の高い側に車両を換向させるためのガイダンストルク指令値がガイダンストルク指令値設定部によって設定された場合の、当該ガイダンストルク指令値と操舵トルクの変化とを示すグラフである。
【図６】図６Ａは、ガイダンストルク指令値に対する操舵角速度閾値の設定例を示すグラフであり、図６Ｂは車速に対する操舵角速度閾値のゲイン特性の一例を示すグラフである。
【図７】図７は、速度偏差に対するガイダンストルク指令値補正用のゲインの設定例を示すグラフである。
【図８】図８は、検出操舵トルクに対するアシストトルク指令値の設定例を示すグラフである。
【図９】図９は、路面の低い側に車両を換向させるための左操舵方向のガイダンストルク指令値がガイダンストルク指令値設定部４２によって設定された場合における補正後のガイダンストルク指令値と操舵トルクの変化とを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下では、この発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る操舵支援装置が適用された電動パワーステアリング装置１の概略構成を示す模式図である。
電動パワーステアリング装置１は、車両を操向するための操舵部材としてのステアリングホイール２と、このステアリングホイール２の回転に連動して転舵輪３Ｌ，３Ｒを転舵する舵取機構４と、運転者の操舵を補助するための操舵補助装置５とを備えている。
【００１１】
ステアリングホイール２と舵取機構４とは、ステアリングシャフト６、自在継手７、中間軸８および自在継手９を介して連結されている。ステアリングシャフト６の周囲には、ステアリングシャフト６の回転角である操舵角θｈを検出するための舵角センサ２１が配置されている。この実施形態では、舵角センサ２１は、ステアリングシャフト６の中立位置からのステアリングシャフト６の正逆両方向の回転量（回転角）を検出するものであり、中立位置から左方向への回転量を例えば正の値として出力し、中立位置から右方向への回転量を例えば負の値として出力する。
【００１２】
舵取機構４は、自在継手９に連なるピニオン軸１１と、ピニオン軸１１の先端のピニオン１１ａに噛み合うラック１２ａを有するラック軸１２と、ラック軸１２の一対の端部のそれぞれにタイロッド１３Ｌ，１３Ｒを介して連結されるナックルアーム１４Ｌ，１４Ｒとを有している。ラック軸１２は、車両の左右方向に延びている。ピニオン軸１１には、操舵トルクＴｈを検出するためのトルクセンサ２２が設けられている。
【００１３】
ステアリングホイール２が操舵（回転）されると、この回転がステアリングシャフト６等を介して舵取機構４に伝達される。舵取機構４では、ピニオン１１ａの回転がラック軸１２の軸方向の運動に変換され、各タイロッド１３Ｌ，１３Ｒを介して対応するナックルアーム１４Ｌ，１４Ｒがそれぞれ回動する。これにより、各ナックルアーム１４Ｌ，１４Ｒに連結された対応する転舵輪３Ｌ，３Ｒがそれぞれ転舵される。
【００１４】
操舵補助装置５は、ラック軸１２と同軸に配置された操舵補助用モータ１５と、操舵補助用モータ１５の出力トルクをラック軸方向の運動に変換してラック軸１２に伝達するボールねじ機構（図示略）とを含む。操舵補助用モータ（転舵用アクチュエータ）１５は、三相ブラシレスモータからなる。この実施形態では、操舵補助用モータ１５は、操舵補助力（アシストトルク）を発生するためのアクチュエータとして用いられるとともに、車両が車線を逸脱するのを防止するためのガイダンストルクを発生させるためのアクチュエータとしても用いられる。
【００１５】
操舵補助用モータ１５の近傍には、操舵補助用モータ１５のロータの回転角θｓを検出するための、例えばレゾルバからなる回転角センサ２３が配置されている。操舵補助用モータ１５が回転駆動されると、この回転がボールねじ機構によって、ラック軸１２の軸方向の運動に変換される。つまり、操舵補助用モータ１５のトルクが舵取り機構４に付与される。これにより、転舵輪３Ｌ，３Ｒが転舵される。
【００１６】
電動パワーステアリング装置１は、さらに、車速Ｖを検出するための車速センサ２４と、車両に搭載されたカメラ２５と、画像処理部２６と、操舵補助用モータ１５を制御するためのＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）２７とを備えている。
カメラ２５は、例えば、車室内のフロントガラスの内側に、車両の前方斜め下方を向いた状態で配置されている。カメラ２５は、車両の前方の道路を撮像する。カメラ２５は、例えばＣＣＤカメラである。
【００１７】
画像処理部２６は、カメラ２５によって撮像された画像に基づいて、車両が走行している車線を示す一対の車線境界線（白線）を認識し、車両と車線との相対位置情報を取得する。前記相対位置情報には、図３にＤで示される車線境界線までの横変位、図３にφで示される車線境界線に対するヨー角等がある。車線境界線までの横変位Ｄおよび車線に対するヨー角φの詳細については、後述する。
【００１８】
ＥＣＵ２７には、舵角センサ２１によって検出される操舵角θｈ、トルクセンサ２２によって検出される操舵トルクＴｈ、回転角センサ２３によって検出される操舵補助用モータ１５のロータの回転角θｓ、車速センサ２４によって検出される車速Ｖおよび画像処理部２６によって取得される相対位置情報（Ｄ，φ等）が入力される。
図２は、ＥＣＵ２７の電気的構成を示すブロック図である。
【００１９】
ＥＣＵ２７は、マイクロコンピュータ３１と、マイクロコンピュータ３１によって制御され、操舵補助用モータ１５に電力を供給する駆動回路（インバータ回路）３２とを備えている。
マイクロコンピュータ３１は、ＣＰＵおよびメモリ（ＲＯＭおよびＲＡＭなど）を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、ＴＬＣ演算部４１と、ガイダンストルク指令値設定部４２と、ガイダンストルク指令値補正部４３と、アシストトルク指令値設定部４４と、トルク加算部４５と、フィードバック制御部４６とが含まれている。
【００２０】
ＴＬＣ演算部４１は、車線境界線までの横変位Ｄおよび車線に対するヨー角φに基づいて、車両が車線境界線に到達するまでの予想時間である車線逸脱予想時間（TLC：Time to Line Crossing）を演算する。
図３を参照して、車線境界線までの横変位Ｄおよび車線に対するヨー角φについて説明する。車線が延びる方向に対する車両１００の向きが左方向である場合には、車線の左側にある車線境界線１０１を注目車線境界線とし、車線が延びる方向に対する車両１００の向きが右方向である場合には、車線の右側の車線境界線１０２を注目車線境界線とする。図３の例では、車線の左側にある車線境界線１０１が注目車線境界線となる。車線境界線までの横変位Ｄとは、車両１００の前側の左右コーナのうち注目車線境界線側にあるコーナ（図３の例では左コーナ）と注目車線境界線（図３の例では車線の左側にある車線境界線１０１）との距離をいう。車線に対するヨー角φとは、車両における前後方向に延びた中心線と注目車線境界線とのなす角をいう。
【００２１】
車両１００の前側の左右コーナのうち注目車線境界線側にあるコーナ（図３の例では左コーナ）の位置をＡとする。また、車両が現在のヨー角φを維持したまま進行した場合に、車両１００の前側の左右コーナのうち注目車線境界線側にあるコーナ（図３の例では左コーナ）が注目車線境界線（図３の例では車線の左側にある車線境界線１０１）に到達する位置をＢとする。車速が一定であるとすると、車線逸脱予想時間ＴＬＣは、ＡＢ間の距離Ｌを車速Ｖで除した値となる。ＬとＤとの間には、Ｌ・sinφ＝Ｄという関係が成り立つので、車線逸脱予想時間ＴＬＣは、次式(1)で表される。
【００２２】
ＴＬＣ＝Ｌ／Ｖ
＝Ｄ／（Ｖ・sinφ） …(1)
つまり、ＴＬＣ演算部４１は、前記式(1)に基づいて、車線逸脱予想時間ＴＬＣを演算する。なお、前記式(1)以外の演算式に基づいて、車線逸脱予想時間ＴＬＣを演算してもよい。
【００２３】
ガイダンストルク指令値設定部４２は、ＴＬＣ演算部４１によって演算された車線逸脱予想時間ＴＬＣが所定の閾値より小さくなったときに、車両が車線を逸脱するおそれがあると判定して、車速Ｖに基づいてガイダンストルク指令値ＴＧ＊を設定する。ただし、ガイダンストルク指令値設定部４２は、前回に設定したガイダンストルク指令値ＴＧ＊に基づく車線逸脱防止制御が終了していない場合には、ガイダンストルク指令値ＴＧ＊を設定しない。
【００２４】
図４は、車速に対するガイダンストルク指令値の設定例を示すグラフである。
ガイダンストルク指令値設定部４２は、車速Ｖに基づいて、時間に対するガイダンストルク指令値ＴＧ＊のパターンを作成し、作成したパターンに従ってガイダンストルク指令値ＴＧ＊を設定する。この実施形態では、ガイダンストルク指令値ＴＧ＊は、注目車線境界線が車線の右側の車線境界線であり、操舵補助用モータ１５から左方向操舵ためのガイダンストルクを発生させるときには、正の値に設定され、注目車線境界線が車線の左側の車線境界線であり、操舵補助用モータ１５から右方向操舵ためのガイダンストルクを発生させるときには、負の値に設定される。
【００２５】
時間に対するガイダンストルク指令値ＴＧ＊のパターンは、ガイダンストルク指令値の絶対値｜ＴＧ＊｜を車速Ｖに応じて定まる最大値まで徐々に増加させる第１区間と、最大値を維持する第２区間と、ガイダンストルク指令値の絶対値｜ＴＧ＊｜を最大値から零となるまで徐々に減少させる第３区間とからなる。ガイダンストルク指令値の絶対値｜ＴＧ＊｜の最大値は、車速が大きくなるほど大きくなるように設定されている。
【００２６】
この実施形態では、第１区間、第２区間および第３区間の長さは、それぞれ予め設定されており、ガイダンストルク指令値の絶対値｜ＴＧ＊｜の最大値の大きさに限らず一定である。なお、第２区間の長さを、車線に対するヨー角φに応じて変化させるようにしてもよい。例えば、車線に対するヨー角φの絶対値が大きいほど、第２区間の長さを大きくするようにしてもよい。
【００２７】
ガイダンストルク指令値補正部４３について説明する。車両がカントのある路面を走行している場合に、図５Ａに折れ線Ｑ１で示すように、路面の低い側に車両を換向させるためのガイダンストルク指令値ＴＧ＊が設定されたとする。この例では、ガイダンストルク指令値ＴＧ＊は、左方向操舵のためのガイダンストルクを発生されるための指令値となる。このガイダンストルク指令値ＴＧ＊をそのまま用いて操舵補助用モータ１５を制御した場合には、操舵角θｈは図５Ａの曲線Ｓ１のように変化する。そうすると、車両がカントのない路面を走行している場合に比べて、操舵角速度および操舵角変化量が大きくなる。操舵角速度および操舵角変化量が過度に大きくなると、車両がふらつくおそれがある。
【００２８】
一方、車両がカントのある路面を走行している場合に、図５Ｂに折れ線Ｑ２で示すように、路面の高い側に車両を換向させるためのガイダンストルク指令値ＴＧ＊が設定されたとする。この例では、ガイダンストルク指令値ＴＧ＊は、右方向操舵のためのガイダンストルクを発生されるための指令値となる。このガイダンストルク指令値ＴＧ＊をそのまま用いて操舵補助用モータ１５を制御した場合には、操舵角θｈは図５Ｂの曲線Ｓ２のように変化する。そうすると、車両がカントのない路面を走行している場合に比べて、操舵角速度および操舵角変化量は小さくなる。
【００２９】
ガイダンストルク指令値補正部４３は、図５Ａに示すように路面の低い側に車両を換向させるためのガイダンストルク指令値ＴＧ＊が設定されたときに、操舵角速度および操舵角変化量が過度に大きくなるのを抑制するために、ガイダンストルク指令値ＴＧ＊を補正するものである。具体的には、ガイダンストルク指令値補正部４３は、実際の操舵角速度の絶対値が後述する操舵角速度閾値より所定値以上大きくなった場合に、ガイダンストルク指令値設定部４２によって設定されたガイダンストルク指令値ＴＧ＊を低減補正する。
【００３０】
図２に戻り、ガイダンストルク指令値補正部４３は、操舵角速度演算部５１と、操舵角速度閾値設定部５２と、偏差演算部５３と、ゲイン設定部５４と、ゲイン乗算部５５とを含んでいる。
操舵角速度演算部５１は、舵角センサ２１によって検出される操舵角θｈに基づいて、ステアリングホイール２の操舵角速度Ｖｈを演算する。具体的には、舵角センサ２１が検出する操舵角θｈが所定のサンプリング周期毎に繰り返しサンプリングされる。そして、操舵角θｈがサンプリングされたときに、１サンプリング周期前の操舵角との差分が求められる。そして、この差分をサンプリング周期で除することによって、操舵角速度Ｖｈが求まる。
【００３１】
操舵角速度閾値設定部５２は、ガイダンストルク指令値設定部４２によって設定されるガイダンストルク指令値ＴＧ＊と車速センサ２４によって検出される車速Ｖとに基づいて、操舵角速度閾値Ｖｈｔｈを設定する。
図６Ａおよび図６Ｂは、ガイダンストルク指令値および車速に対する操舵角速度閾値の設定例を示すグラフである。図６Ａは、操舵角速度閾値の基本値の特性を示し、図６Ｂは図６Ａの特性に従って求められる基本値に乗じられる車速ゲインを示している。
【００３２】
図６Ａに示されているように、ガイダンストルク指令値の絶対値｜ＴＧ＊｜が所定値Ｃ未満の領域においては、操舵角速度閾値の基本値は、ガイダンストルク指令値の絶対値｜ＴＧ＊｜の増加に応じて下限値から上限値まで単調に増加するように設定されている。ガイダンストルク指令値の絶対値｜ＴＧ＊｜が所定値Ｃ以上の領域においては、操舵角速度閾値の基本値は、上限値に固定されている。
【００３３】
さらに、操舵角速度閾値の基本値に乗じられる車速ゲインは、図６Ｂに示されているように、車速Ｖが第１の所定速度Ｖ１（例えば６０ｋｍ／ｈ）未満の領域においては、上限値の１．０に固定されている。また、車速Ｖが第１の所定速度Ｖ１より大きな第２の所定速度Ｖ２以上の領域においては、車速ゲインは下限値（＞０）に固定されている。車速Ｖが第１の所定速度Ｖ１以上でかつ第２の所定速度Ｖ２未満である領域においては、車速ゲインは、車速Ｖの増加に応じて上限値から下限値まで単調に減少するように設定されている。車速Ｖが第１の所定速度Ｖ１以上の領域において車速ゲインを減少させているのは、車速Ｖが中速以上では、車速Ｖが増加するに伴ってセルフアライニングトルクおよび操舵に必要な力が増加するので、操舵角速度閾値を減少させるためである。
【００３４】
このように、操舵角速度閾値の基本値に対して車速ゲインを乗じることによって、操舵角速度閾値Ｖｈｔｈが設定されるようになっている。ただし、車速ゲインを適用せずに、操舵角速度閾値の基本値をそのまま操舵角速度閾値Ｖｈｔｈとしてもよい。
偏差演算部５３は、操舵角速度演算部５１によって演算された操舵角速度の絶対値｜Ｖｈ｜から操舵角速度閾値設定部５２によって設定された操舵角速度閾値Ｖｈｔｈを減ずることによって、速度偏差ΔＶｈ（＝｜Ｖｈ｜−Ｖｈｔｈ）を演算する。
【００３５】
ゲイン設定部５４は、速度偏差ΔＶｈに基づいて、ガイダンストルク指令値補正用のゲインＧを設定する。ゲイン乗算部５５は、ゲイン設定部５４によって設定されたガイダンストルク指令値補正用のゲインＧを、ガイダンストルク指令値設定部４２によって設定されるガイダンストルク指令値ＴＧ＊に乗じることにより、最終的なガイダンストルク指令値ＴＧ＊’を演算する。
【００３６】
図７は、速度偏差ΔＶｈに対するガイダンストルク指令値補正用のゲインＧの設定例を示すグラフである。
速度偏差ΔＶｈが小さい場合、つまり、速度偏差ΔＶｈが第１規定値Ｅ（Ｅ＞０）未満である場合には、ゲインＧは上限値の１．０に固定される。速度偏差ΔＶｈが大きい場合、つまり、速度偏差ΔＶｈが第２規定値Ｆ（Ｆ＞Ｅ）以上である場合には、ゲインＧは下限値（＞０）に固定される。速度偏差ΔＶｈが第１規定値Ｅ以上でかつ第２規定値Ｆ未満である範囲内では、ゲインＧは、速度偏差ΔＶｈの増加に応じて上限値から下限値まで単調に減少するように設定されている。
【００３７】
したがって、操舵角速度の絶対値｜Ｖｈ｜が、操舵角速度閾値Ｖｈｔｈより、第１規定値Ｅ以上大きくなると、ゲインＧは１．０より小さな値に設定されるから、ガイダンストルク指令値ＴＧ＊が低減補正されることになる。
アシストトルク指令値設定部４４は、トルクセンサ２２によって検出される検出操舵トルクＴｈと車速センサ２４によって検出される車速Ｖに基づいて、アシストトルク指令値ＴＡ＊を設定する。
【００３８】
図８は、検出操舵トルクに対するアシストトルク指令値の設定例を示すグラフである。
検出操舵トルクＴｈは、例えば左方向への操舵のためのトルクが正の値にとられ、右方向への操舵のためのトルクが負の値にとられている。また、アシストトルク指令値ＴＡ＊は、操舵補助用モータ１５から左方向操舵ためのアシストトルクを発生させるときには正の値とされ、操舵補助用モータ１５から右方向操舵ためのアシストトルクを発生させるときには負の値とされる。
【００３９】
アシストトルク指令値ＡＴ＊は、検出操舵トルクＴｈの正の値に対しては正の値をとり、検出操舵トルクＴｈの負の値に対しては負の値をとる。検出操舵トルクＴｈが−Ｔ１〜Ｔ１の範囲の微小な値のときには、アシストトルクは零とされる。そして、検出操舵トルクＴｈが−Ｔ１〜Ｔ１の範囲以外の領域においては、アシストトルク指令値ＴＡ＊は、検出操舵トルクＴｈの絶対値が大きくなるほど、その絶対値が大きくなるように設定されている。また、アシストトルク指令値ＴＡ＊は、車速センサ２４によって検出される車速Ｖが大きいほど、その絶対値が小さくなるように設定されている。
【００４０】
トルク加算部４５は、アシストトルク指令値設定部４４によって設定されるアシストトルク指令値ＴＡ＊と、ゲイン乗算部５５によって演算されるガイダンストルク指令値ＴＧ＊とを加算することにより、トルク指令値ＴＭ＊（＝ＴＡ＊＋ＴＧ＊）を演算する。
フィードバック制御部４６には、トルク加算部４５によって演算されたトルク指令値ＴＭ＊と、回転角センサ２３によって検出される操舵補助用モータ１５の回転角θｓと、操舵補助用モータ１５に流れるモータ電流を検出するための電流センサ２８の出力信号とが入力される。
【００４１】
フィードバック制御部４６は、操舵補助用モータ１９の発生するトルクがトルク加算部４５によって演算されるトルク指令値ＴＭ＊に等しくなるように、駆動回路３２を駆動する。具体的には、フィードバック制御部４６は、トルク指令値ＴＭ＊を操舵補助用モータ１５のトルク係数で除することによって電流指令値を演算し、電流センサ２８の出力信号から求められるモータ電流が電流指令値に等しくなるように、駆動回路３２を駆動する。
【００４２】
以上のような構成において、ＴＬＣ演算部４１によって演算された車線逸脱予想時間ＴＬＣが所定の閾値より小さくなると、ガイダンストルク指令値設定部４２は、車速センサ２４によって検出される車速Ｖに基づいて、ガイダンストルク指令値ＴＧ＊を設定する。操舵角速度閾値設定部５２は、ガイダンストルク指令値ＴＧ＊と車速Ｖとに基づいて、操舵角速度閾値Ｖｈｔｈを設定する。速度偏差演算部５２は、操舵角速度演算部５１によって演算された操舵角速度の絶対値｜Ｖｈ｜と操舵角速度閾値Ｖｈｔｈとの偏差（速度偏差ΔＶｈ）を演算する。ゲイン設定部５４は、速度偏差ΔＶｈに基づいて、ガイダンストルク指令値補正用のゲインＧを演算する。ゲイン乗算部５５は、ガイダンストルク指令値補正用のゲインＧをガイダンストルク指令値ＴＧ＊に乗じることにより、最終的なガイダンストルク指令値ＴＧ＊’を求める。
【００４３】
つまり、実際の操舵角速度の絶対値｜Ｖｈ｜が操舵角速度閾値Ｖｈｔｈより所定値以上大きくなると、ガイダンストルク指令値設定部４２によって設定されたガイダンストルク指令値ＴＧ＊が低減補正される。これにより、車両がカントのある路面を走行している場合に、路面の低い側に車両を換向させるためのガイダンストルク指令値ＴＧ＊が設定されたときに、操舵角速度および操舵角変化量が過度に大きくなるのを抑制することができる。
【００４４】
この点について、図９を用いてより具体的に説明する。車両がカントのある路面を走行している場合に、破線Ｑ１で示すように、路面の低い側に車両を換向させる方向のガイダンストルク指令値ＴＧ＊がガイダンストルク指令値設定部４２によって設定されたとする。ガイダンストルク指令値ＴＧ＊を補正しない場合には、操舵角θｈは、破線Ｓ１で示すように、車両がカントのない路面を走行している場合に比べて、急激に増加（変化）する。この結果、車両がふらつくおそれがある。
【００４５】
この実施形態では、操舵角速度の絶対値｜Ｖｈ｜が操舵角速度閾値Ｖｈｔｈより所定値以上大きくなると、ガイダンストルク指令値設定部４２によって設定されたガイダンストルク指令値ＴＧ＊が低減補正される。このため、ガイダンストルク指令値ＴＧ＊は、実線Ｑ３で示すように、低減補正される。これにより、操舵角θｈは、実線Ｓ３で示されるように緩やかに変化するようになる。この結果、車両がふらつくのを抑制することができる。
【００４６】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、ガイダンストルク指令値設定部４２およびアシストトルク指令値設定部４４は、それぞれガイダンストルク指令値およびアシストトルク指令値を設定しているが、それぞれガイダンストルク指令値に対応した電流指令値およびアシストトルク指令値に応じた電流指令値を設定するようにしてもよい。
【００４７】
また、前記実施形態ではガイダンストルク指令値設定部４２は、車速Ｖに基づいてガイダンストルク指令値ＴＧ＊を設定しているが、車線と車両の相対位置関係に基づいてガイダンストルク指令値ＴＧ＊を設定するものであってもよい。例えば、ガイダンストルク指令値設定部４２は、車線の幅中心線と車両の幅中心とのずれ量に基づいて、ずれ量を減少させるためのガイダンストルク指令値ＴＧ＊を設定するものであってもよい。
【００４８】
また、前記実施形態では、時間に対するガイダンストルク指令値ＴＧ＊のパターンは図４に示すような台形状に設定されているが、これに限定されることなく、例えば正弦波状のパターンに設定してもよい。
また、前記実施形態では、車線逸脱予想時間ＴＬＣに基づいて、ガイダンストルク指令値ＴＧ＊を設定するタイミング（車線逸脱防止制御を行なうタイミング）を決定しているが、ガイダンストルク指令値ＴＧ＊を設定するタイミングは、車線逸脱予想時間ＴＬＣ以外の情報に基づいて決定してもよい。
【００４９】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００５０】
３Ｌ，３Ｒ…転舵輪、１５…操舵補助用モータ、２１…舵角センサ、４２…ガイダンストルク指令値設定部、４６…フィードバック制御部、５１…操舵角速度演算部、５２…操舵角速度閾値設定部、５３…偏差演算部、５４…ゲイン設定部、５５…ゲイン乗算部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車線逸脱防止用のガイダンストルクを舵取機構に付与するための転舵用アクチュエータと、
操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段と、
車両が車線を逸脱するおそれがある場合に、ガイダンストルク指令値を設定する指令値設定手段と、
前記指令値設定手段によって設定されたガイダンストルク指令値に基づいて、操舵角速度閾値を設定する操舵角速度閾値設定手段と、
前記操舵速度検出手段によって検出された操舵角速度が、前記操舵角速度閾値設定手段によって設定された操舵角速度閾値より、所定値以上大きいときには、前記指令値設定手段によって設定されたガイダンストルク指令値を低減補正する補正手段と、
前記補正手段による補正後のガイダンストルク指令値に基づいて、前記転舵用アクチュエータを制御する制御手段とを含む、操舵支援装置。
【請求項２】
前記転舵用アクチュエータが、電動パワーステアリング装置の操舵補助用モータである、請求項１に記載の操舵支援装置。
【請求項１】
車線逸脱防止用のガイダンストルクを舵取機構に付与するための転舵用アクチュエータと、
操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段と、
車両が車線を逸脱するおそれがある場合に、ガイダンストルク指令値を設定する指令値設定手段と、
前記指令値設定手段によって設定されたガイダンストルク指令値に基づいて、操舵角速度閾値を設定する操舵角速度閾値設定手段と、
前記操舵速度検出手段によって検出された操舵角速度が、前記操舵角速度閾値設定手段によって設定された操舵角速度閾値より、所定値以上大きいときには、前記指令値設定手段によって設定されたガイダンストルク指令値を低減補正する補正手段と、
前記補正手段による補正後のガイダンストルク指令値に基づいて、前記転舵用アクチュエータを制御する制御手段とを含む、操舵支援装置。
【請求項２】
前記転舵用アクチュエータが、電動パワーステアリング装置の操舵補助用モータである、請求項１に記載の操舵支援装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−７８９９９（Ｐ２０１３−７８９９９Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２０１７６（Ｐ２０１１−２２０１７６）
【出願日】平成２３年１０月４日（２０１１．１０．４）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【出願人】（５１１２４０４２７）オートモティブ・ディスタンス・コントロール・システムズ、ゲーエムベーハー (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月４日（２０１１．１０．４）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【出願人】（５１１２４０４２７）オートモティブ・ディスタンス・コントロール・システムズ、ゲーエムベーハー (2)
【Ｆターム（参考）】
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