JP2007125959A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 運転者の操舵意図に合致した操舵補助の実現と、操舵感の向上とを共に図ることができる車両用操舵装置を提供する。
【解決手段】 運転者の操舵入力に応じて操舵補助量を制御する制御コントローラ１４を備えた車両用操舵装置において、自車両が走行すべき目標コースを認識する目標コース決定部１５を備え、制御コントローラ１４は、目標コースと自車両の走行コースとの位置関係から運転者の操舵入力を予測し、予測した運転者の操舵入力に基づいて、操舵補助量を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、運転者の運転行動を考慮した操舵補助を行う車両用操舵装置の技術分野に属する。

従来、外界を認識して自車両の走行する目標コースを判断し、この目標コースと自車両の走行状態との関係に基づいて自動的に舵取りを行う操舵角制御装置は知られている。この技術は、手動操舵から自動操舵への切り替えを違和感なく行うために、運転者の操舵介入度合いに応じて操舵制御を行うものである（例えば、特許文献１参照）。

また、電動パワーステアリング装置において、運転者の保舵状態を判断し、保舵状態であると判定された場合には、操舵補助力のゲインを標準値よりも大きな値とすることで、保舵時の操舵負担を軽減する技術は公知である（例えば、特許文献２参照）。
特開平９−２５４８０３号公報 特開２００４−２６８７６７号公報

しかしながら、上記従来技術のうち前者にあっては、運転者の自動操舵制御システムへの信頼性や依存性、好み等は多様であるため、操舵入力のタイミングや操舵量のずれによって運転者に不安感や疲労感を与えるという問題があった。また、後者にあっては、操舵角や操舵力など運転者の操舵状態に応じて操舵補助量が決定されるため、操舵初期や微小操舵時には操舵補助量が不足し、切り戻し時には引っ掛かりが発生するというように、操舵補助の遅れにより運転者に違和感を与えるという問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、運転者の操舵意図および操舵状態に合致した操舵補助の実現と、操舵感の向上とを共に図ることができる車両用操舵装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明では、
運転者の操舵入力に応じて操舵補助量を制御する車両用操舵装置において、
自車両が走行すべき目標コースと自車両の走行コースとの位置関係から運転者の操舵入力を予測し、予測した運転者の操舵入力に基づいて操舵補助量を制御することを特徴とする。

本発明にあっては、自車両が走行すべき目標コースと自車両の走行コースとの位置関係から予測される運転者の操舵入力に基づいて、操舵補助量が制御される。例えば、目標コースに対する走行コースのずれ量（偏差）が大きければ、修正のための操舵入力を大きくする必要があると判断し、あらかじめ操舵補助の方向と量とが演算されるため、運転者の操舵入力が発生しない前にあらかじめ操舵補助支援のアクチュエーションがかけられる。これにより、運転者の操舵入力に遅れることなく操舵負担が軽減されると同時に、操舵初期のトルクの立ち上がりにおいてすんなり感が得られ、操舵感の向上を図ることができる。また、操舵補助による操舵支援であることから、車両走行の自由は運転者にあるため、自動操舵制御のように不信感や不安感を与えることはなく、精神的な負担を軽減できる。この結果、運転者の操舵意図および操舵状態に合致した操舵補助の実現と、操舵感の向上とを共に図ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１〜５に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の車両用操舵装置の全体構成図である。図１に示すように、実施例１の車両用操舵装置は、ステアリングハンドル１と、ステアリングシャフト２と、ピニオン３と、ラック軸４と、タイロッド５と、前輪６と、操舵角センサ７と、操舵トルクセンサ８と、車速センサ９と、ヨーレイトセンサ１０と、モータ１１と、減速器１２と、モータ回転角センサ１３と、制御コントローラ（操舵制御手段）１４と、目標コース決定部（目標コース認識手段）１５と、を備えている。

目標コース決定部１５は、例えば、走行車線や障害物等を、カメラを用いて認識し、またはGPSやカーナビゲーションシステム等を用いて、自車両の目標コース（例えば、白線の中央位置）を検知、決定する。

制御コントローラ１４は、操舵角センサ７により検出された操舵角と、操舵トルクセンサ８により検出された操舵トルクと、車速センサ９により検出された車両速度と、目標コース決定部１５により決定された自車両の目標コースとに基づいて、目標操舵補助量を決定し、この目標操舵補助量に応じた目標モータ回転角を設定し、モータ回転角センサ１３により検出されたモータ回転角が目標モータ回転角と一致するように、モータ１１をサーボ制御する。

次に、作用を説明する。
［操舵補助制御処理］
図２は、実施例１のシステムブロック図であり、図２において、yは現在の車両位置、Lsは前方注視距離、φはヨー角、y₀は目標コースである。

ステップS1では、目標コース決定部１５において、自車両の目標コースを検知、決定する。

ステップS2では、操舵角センサ７、車速センサ９、ヨーレイトセンサ１０により操舵角、車両速度、車両ヨーレイトを検出すると共に、制御コントローラ１４により車両スリップ角、車両走行軌跡等の走行状態を算出する。

ステップS3では、比較器１６ａ，１６ｂにおいて、ステップS1で決定された目標コースと、ステップS2で検出された実際の自車両の走行状態とから、目標コースと実コースとの偏差を演算する。
このとき、例えば、以下に示すように、走行路の道路曲率ρに応じて偏差の演算方法を異ならせる。

(1) 旋回などを含む曲率の大きな状態（ρ>ρ₀）の場合
現在の車両位置(x₀,y₀)、進路角v₀として将来の位置を円弧的に予測する。すなわち、Vを一定、v=v0+v'tと考えて、τ秒後の前方での目標コース(X^*,Y^*)との偏差eを、下記の式(1)に基づいて算出する。

(2) 目標コースが直線に近い状態（ρ≦ρ₀）の場合
現在の横方向車両位置y、現在の車両のヨー角φ(|φ|<<１)、前方注視距離Ls先での目標コースy_iとして、将来の位置を一次的に予測し、下記の式(2)から偏差eを求める。
e=y+Lsφ-y_i
ここで、図３，４に示すように、前方注視距離Lsを車両速度Vや操舵速度θ'の関数とし、車両速度Vや操舵速度θ'に応じて前方注視距離Lsを可変としてもよい。

ステップS4では、制御コントローラ１４において、運転者の操舵入力の特徴（運転者操舵特性）を代表したドライバモデル１７を構築し、偏差eから運転者の操舵入力を予測する。
このとき、例えば、人間が大きな負担なしに長時間続けることができる制御動作は、無駄時間を含む比例動作にごく弱い微分、積分動作を加えたものであると仮定し、ステップS3で演算した目標コースと実コースとの偏差eから、運転者操舵入力への伝達特性を以下のように設定する。

なお、構築されるドライバモデル１７において、運転者の操舵タイミングや操舵量の個性を学習し、学習結果に基づいて運転者操舵特性を補正する構成としてもよい。

ステップS5では、ゲインブロック１８において、偏差eに対する操舵補助量を決定する。偏差eに対する操舵補助量は、例えば、図５に示すように、比例操作ゲインk₁に応じて、偏差eがゼロのときゼロとし、偏差eに比例して大きな値となるように設定する。

ステップS6では、ゲインブロック１９において、偏差eを微分した偏差微分e'に対する操舵補助量を決定する。偏差微分e'に対する操舵補助量は、例えば、図６に示すように、微分操作ゲインk₂に応じて、偏差微分e'がゼロのときゼロとし、偏差微分e'が大きいほど大きな値となるように設定する。

ステップS7では、ゲインブロック２０において、偏差eを積分した偏差積分∫eに対する操舵補助量を決定する。偏差積分∫eに対する操舵補助量は、例えば、図７に示すように、積分操作ゲインk₃に応じて、偏差積分∫eがゼロのとき最大値とし、偏差積分∫eが大きいほどゼロに近づく値となるように設定する。

ステップS8では、加算器２１において、ステップS4においてドライバモデル１７から予測した運転者の操舵入力に応じた操舵補助量と、(1)偏差eに対する操舵補助量、(2)偏差微分e'に対する操舵補助量および(3)偏差積分∫eに対する操舵補助量をそれぞれ加算した操舵補助量（図８の(1)+(2)+(3)）と、を加算し、最終的なモータ１１の操舵補助量を決定する。

［運転者の操舵予測に基づく操舵補助作用］
実施例１では、目標コース検出部１５により自車両の走行する目標となるコースを判断し、τ秒後の走行位置と目標コースとの偏差eから、ドライバモデル１７を用いて目標コースを走行するために必要となるτ秒後の操舵入力を演算し、この演算結果と偏差e、偏差微分e'、偏差積分∫eに応じて操舵補助を行う。

これにより、運転者の操舵入力が発生しない前に、偏差eに応じた操舵補助支援のアクチュエーションをかけることができるため、運転者の操舵入力に遅れることなく操舵負担が軽減されると同時に、操舵初期のトルクの立ち上がりがスムーズとなり、すんなり感が得られる。また、自動操舵制御（例えば、特開平９−２５４８０３号公報参照）のような舵角量制御とは異なり、操舵補助量による操舵支援であることから、車両走行の自由は運転者にあるため、自動操舵制御のように不信感や不安感を与えることがない。

図９は、通常の操舵補助制御と実施例１の操舵補助制御における操舵角、操舵トルクの時系列変化を示すタイムチャートであり、図９に示すように、実施例１では、操舵角発生前、すなわち、人間（運転者）の操舵開始前に補助トルクが立ち上がり、より早い補助トルクの発生により操舵補助が行われている。

［道路曲率ρに応じた偏差eの算出作用］
実施例１では、道路曲率ρが所定曲率ρ₀よりも大きい場合には、式(1)に基づいて偏差eを算出し、道路曲率ρが所定曲率ρ₀以下の場合には、式(2)を用いて偏差eを算出する。すなわち、自車両がカーブを走行しているとき、自車両は旋回しており、自車両が直進路を走行しているとき、自車両は直進していると推定できるため、自車両が旋回している場合には将来の位置を円弧的に予測し、自車両が直進走行している場合には将来の位置を一次的に予測することで、より正確な偏差eを求めることができ、この結果、運転者の操舵入力の予測精度を向上させることができる。

さらに、式(2)において、車両速度Vと操舵速度θ'が高くなるほど、前方注視距離Lsを大きな値とする。すなわち、車両速度Vや操舵速度θ'が高くなるほど運転者の視野が狭くなり、前方注視距離Lsは長く（遠く）なるため、車両速度Vと操舵速度θ'に応じて前方注視距離Lsを大きな値とすることにより、車両速度Vや操舵速度θ'にかかわらず、直進走行時における運転者の操舵入力の予測精度を向上させることができる。

［偏差eに応じた操舵補助量算出作用］
実施例１では、偏差e（の絶対値）が大きいほど、操舵補助量を大きくする。すなわち、目標コースに対する走行コースのずれ量が大きいほど、運転者は修正のために大きな操舵入力を行う必要があるため、偏差eが大きいほど操舵補助量を大きくすることで、運転者の修正操舵量にかかわらず、操舵負担を軽減することができる。

［偏差微分e'に応じた操舵補助量算出作用］
実施例１では、偏差微分e'（の絶対値）が大きいほど、操舵補助量を大きくする。すなわち、目標コースに対する走行コースのずれの増加率が高いほど、運転者は修正のために素早い操舵入力を必要とするため、偏差微分e'が大きいほど操舵補助量を大きくすることで、修正操舵初期における操舵トルクの立ち上がりに対し、遅れのない操舵補助を実現できる。

［偏差積分∫eに応じた操舵補助量算出作用］
実施例１では、偏差積分∫eが大きいほど、操舵補助量をゼロに近づける。例えば、偏差積分∫eに対し操舵補助量を一定、または偏差積分∫eが大きいほど操舵補助量を大きくした場合、特に目標コースと走行コースとの偏差eが大きい場合には、過積分によるオーバーシュートが発生するおそれがある。よって、偏差積分∫eが大きいほど操舵補助量をゼロに収束させることにより、過積分を抑制でき、収束性を向上させることができる。

次に、効果を説明する。
実施例１の車両用操舵装置にあっては、以下に列挙する効果を奏する。

(1) 運転者の操舵入力に応じて操舵補助量を制御する制御コントローラ１４を備えた車両用操舵装置において、自車両が走行すべき目標コースを認識する目標コース決定部１５を備え、制御コントローラ１４は、目標コースと自車両の走行コースとの位置関係から運転者の操舵入力を予測し、予測した運転者の操舵入力に基づいて操舵補助量を制御する。よって、運転者の操舵意図および操舵状態に合致した操舵補助の実現と、操舵感の向上とを共に図ることができる。

(2) 制御コントローラ１４は、道路曲率ρが所定曲率ρ₀よりも大きい場合には、τ秒後の目標コース(X^*,Y^*)と走行コース(x,y)との偏差eを、式(1)に基づいて算出し、この偏差eに基づいて運転者の操舵入力を予測する。すなわち、比較的道路曲率ρの大きなカーブを走行している場合には、円弧的に予測した走行コースから偏差eを算出することで、カーブ走行時における運転者の操舵入力の予測精度を向上させることができる。

(3) 制御コントローラ１４は、道路曲率ρが所定曲率ρ₀以下の場合には、現在の横方向車両位置y、現在の車両のヨー角φ(|φ|<<1)、前方注視距離Ls先での目標コースy_iとしたとき、目標コースと走行コースとの偏差eを、式(2)に基づいて算出し、この偏差eに基づいて運転者の操舵入力を予測する。すなわち、比較的直線に近い道路を走行している場合には、将来の自車両の位置（走行コース）を一次的に予測することで、直進走行時における運転者の操舵入力の予測精度を向上させることができる。

(4) 制御コントローラ１４は、前方注視距離Lsを、車両速度Vと操舵速度θ'に基づいて可変するため、車両速度Vや操舵速度θ'にかかわらず、直進走行時における運転者の操舵入力の予測精度を向上させることができる。

(5) 制御コントローラ１４は、目標コースと走行コースとの偏差eを入力し、あらかじめ設定された運転者操舵特性に基づいて運転者の操舵入力を推定するドライバモデル１７を備えるため、実際の運転者の運転感覚に合致した操舵補助を実現できる。

(6) 制御コントローラ１４は、偏差eの絶対値が大きいほど、操舵補助量を大きくするため、運転者の修正操舵量にかかわらず、操舵負担を軽減することができる。

(7) 制御コントローラ１４は、偏差eの微分値e'の絶対値が大きいほど、操舵補助量を大きくするため、修正操舵初期における操舵トルクの立ち上がりに対し、遅れのない操舵補助を実現できる。

(8) 制御コントローラ１４は、偏差eの積分値∫eが大きいほど、操舵補助量をゼロに近づけるため、過積分によるオーバーシュートを抑制でき、収束性を向上させることができる。

実施例２は、切り増し操舵時の操舵補助制御例である。なお、全体構成については実施例１と同様であるため、図示並びに説明を省略する。

実施例２の制御コントローラ１４は、運転者の初期操舵入力がドライバモデル演算値（予測操舵入力）に未達で切り増し操舵を必要とした場合には、あらかじめドライバモデル演算値に基づく操舵補助を行う。

また、制御コントローラ１４は、運転者の初期操舵入力はドライバモデル演算値に達していたが、運転者が意図的に切り増し操舵を必要とした場合には、切り増しと判断した後の操舵補助量のゲインを、通常時よりも高い値に設定する。実施例２では、操舵量TがT±α（αは絶対値の小さな所定値）の範囲で、一定時間t₁続いた後にT_d(T_d>T)になったとき、切り増しと判断する方法を採用する。

次に、作用を説明する。
［切り増し時の操舵補助作用］
図１０は、運転者の初期操舵入力がドライバモデル演算値に未達で切り増し操舵を必要とした場合の、操舵角と操舵トルクの時系列変化を示すタイムチャートである。実施例２では、切り増し判断後、初期操舵時のドライバモデル演算値に基づく操舵補助を行う。

これにより、例えば、道路曲率ρの高い旋回操舵を行う場合に、運転者の経験不足等から初期操舵入力角では車両が旋回しきれず、切り増すといった場面において、運転者の切り増し操舵前に適切な操舵補助が可能となり、速やかな操舵支援が可能となる。特に、切り増し時の操舵負担や操舵違和感を軽減できる。

図１１は、運転者の初期操舵入力はドライバモデル演算値に達していたが、運転者が意図的に切り増し操作を必要とした場合の、操舵角と操舵トルクの時系列変化を示すタイムチャートである。実施例２では、切り増し判断後の操舵補助量のゲインを通常時よりも高い値に設定する。

これにより、例えば、目標コース上への急な飛び出しや割り込みなど、突発的な回避操舵が必要となる場面において、運転者の緊急回避操舵前に適切な操舵補助が可能となり、運転者の緊急回避操舵時の操舵負担を軽減できる。

次に、効果を説明する。
実施例２の車両用操舵装置にあっては、実施例１の効果(1)〜(8)に加え、以下に列挙する効果を奏する。

(9) 制御コントローラ１４は、運転者の初期操舵入力が予測した運転者の操舵入力に未達であるとき、切り増しまたは切り戻し操舵が必要であると判断した場合には、初期操舵前に予測した運転者の操舵入力に基づいて操舵補助量を制御する。よって、運転者の切り増し前に適切な操舵補助が可能となり、切り増し時の操舵負担を軽減できる。

(10) 制御コントローラ１４は、運転者の初期操舵入力が予測した運転者の操舵入力と一致しているとき、切り増し操舵がなされた場合には、初期操舵時よりも操舵補助のゲインをより高い値に設定するため、運転者の緊急回避操舵時の操舵負担を軽減できる。

実施例３は、切り戻し操舵時の操舵補助制御例である。なお、全体構成については実施例１と同様であるため、図示並びに説明を省略する。

実施例３の制御コントローラ１４は、運転者の初期操舵入力がドライバモデル演算値（予測操舵入力）を超えて切り戻し操舵を必要とした場合には、あらかじめドライバモデル演算値に基づく操舵補助を行う。

また、制御コントローラ１４は、運転者の初期操舵入力はドライバモデル演算値に達していたが、運転者が意図的に切り戻し操舵を必要とした場合には、切り戻しと判断した後の操舵補助量のゲインを、通常時よりも高い値に設定する。ここで、切り戻しの判断方法としては、操舵量TがT±α（αは絶対値の小さな所定値）の範囲では、一定時間t₁続いた後にT_l(T_l<T)になったときなどが考えられる。

次に、作用を説明する。
［切り戻し時の操舵補助作用］
図１２は、運転者の初期操舵入力がドライバモデル演算値を超えて切り戻し操舵を必要とした場合の、操舵角と操舵トルクの時系列変化を示すタイムチャートである。実施例３では、切り戻し判断後、初期操舵時のドライバモデル演算値に基づく操舵補助を行う。

これにより、例えば、曲率の高い旋回操作や右左折の場合に運転者の経験不足や車両による感度の違い等から、初期入力角では車両は旋回し過ぎてしまい、切り戻すといった場面において、運転者の切り戻し操舵前に適切な操舵補助が可能となり、速やかな操舵支援が可能となる。特に、切り過ぎの抑制、切り戻し時の操舵負担や操舵違和感を軽減できる。

図１３は、運転者の初期操舵入力はドライバモデル演算値に一致していたが、運転者が意図的に切り戻し操舵を必要とした場合の、操舵角と操舵トルクの時系列変化を示すタイムチャートである。実施例３では、切り戻し判断後の操舵補助量のゲインを通常時よりも高い値に設定する。

これにより、例えば、目標コース上への急な飛び出しや割り込みなど、突発的な回避操舵が必要となる場面において、運転者の緊急回避操舵前に適切な操舵補助が可能となり、運転者の緊急回避操舵時の操舵負担を軽減できる。

次に、効果を説明する。
実施例３の車両用操舵装置にあっては、実施例１の効果(1)〜(8)、実施例２の効果(9)，(10)に加え、以下に列挙する効果を奏する。

(11) 制御コントローラ１４は、運転者の初期操舵入力が予測した運転者の操舵入力と一致していないとき、切り戻し操舵が必要であると判断した場合には、初期操舵前に予測した運転者の操舵入力に基づいて操舵補助量を制御する。よって、運転者の切り戻し前に適切な操舵補助が可能となり、切り戻し時の操舵負担を軽減できる。

(12) 制御コントローラ１４は、運転者の初期操舵入力が予測した運転者の操舵入力と一致しているとき、切り戻し操舵がなされた場合には、初期操舵時よりも操舵補助のゲインをより高い値に設定するため、運転者の緊急回避操舵時の操舵負担を軽減できる。

実施例４は、操舵速度が高い場面で過渡的な切り戻し操舵が行われた場合の操舵補助制御例である。なお、全体構成については実施例１と同様であるため、図示並びに説明を省略する。

実施例４の制御コントローラ１４は、操舵速度θ'が所定値θ₀以上となる場面で瞬間的（過渡的）に切り戻し操舵がなされたとき、操舵を妨げる方向へ操舵補助量を付加する（逆アシスト）。図１４は、逆アシスト付加量マップであり、実施例４では、操舵速度θ'が高いほど、逆アシスト付加量を大きくする。

次に、作用を説明する。
［過渡的な切り戻し時の操舵補助作用］
図１５は、運転者が速い操舵を行っているとき、瞬間的に切り戻しを行った場合の、操舵角と操舵トルクの時系列変化を示すタイムチャートである。このとき、実施例４では、瞬間的に操舵方向と逆方向へ操舵補助を行った後、通常よりも高いゲインで操舵補助を行う。

これにより、例えば、車線変更による操舵時に車線変更を途中で止める場合や、目標コース上への急な飛び出しや割り込みなど、突発的に回避のための切り戻しが必要となる場面において、急な切り戻し時の速やかな操舵補助と操舵違和感の軽減とを共に実現することができる。

次に、効果を説明する。
実施例４の車両用操舵装置にあっては、実施例１の効果(1)〜(8)、実施例２の効果(9)，(10)、実施例３の効果(11)，(12)に加え、以下の効果が得られる。

(13) 制御コントローラ１４は、操舵速度が所定値を超える速い操舵がなされているとき、運転者による過渡的な切り戻し操舵がなされた場合には、切り戻し操舵を妨げる方向へ操舵補助量を付加するため、突発的に回避のための切り戻しが必要となる場面において、急な切り戻し時の速やかな操舵補助と操舵違和感の軽減とを共に実現することができる。

実施例５は、フィードフォワード(F/F)ゲインに応じた操舵補助量と、フィードバック(F/B)ゲインに応じた操舵補助量とに基づいて操舵補助量を決定する例である。なお、全体構成については実施例１と同様であるため、図示並びに説明を省略する。

実施例５では、目標コースを得るために必要な運転者の操舵入力にF/Fゲインを乗算してF/F操舵補助量を演算すると共に、目標コースと走行コースとの偏差に対しF/Bゲインを乗算してF/B操舵補助量を演算し、両操舵補助量を加算して運転者の操舵補助を行う。このとき、目標コースと走行コースとの偏差eに応じてF/FゲインとF/Bゲインの重み付けを変化させる。

次に、作用を説明する。
［操舵補助制御処理］
図１６は、実施例５のシステムブロック図である。
ステップS11では、目標コース決定部１５において、自車両の目標コースを検知、決定する。

ステップS12では、制御コントローラ１４において、運転者の操舵入力の特徴（運転者操舵特性）を代表したドライバモデル２２を構築し、目標コースを得るために必要な運転者の操舵入力を推定し、推定した操舵入力に対しF/Fゲインを乗算してF/F操舵補助量を演算する。ここで、F/Fゲインは、図１７に示すように、偏差eの絶対値が所定値e₀以下の場合には最小値とし、所定値e₀を超える場合には偏差eが大きくなるほど大きな値となるように設定する。

ステップS13では、ゲインブロック２３において、目標コースと走行コースとの偏差eに対しF/Bゲインを乗算したF/B操舵補助量を演算する。ここで、F/Bゲインは、図１７に示すように、偏差eの絶対値が所定値e₀以下の場合には最大値とし、所定値e₀を超える場合には偏差eが大きくなるほど小さな値となるように設定する。

ステップS14では、操舵補助量演算ブロック２４において、ステップS12で算出したF/F操舵補助量とステップS13で算出したF/B操舵補助量とを加算し、操舵補助量を決定する。

［偏差eに応じた重み付け作用］
実施例５では、図１７に示したように、目標コースと走行コースとの偏差eが大きいとき（e>e₀）にはF/Fゲインを高め、偏差eが小さく（e≦e₀）なったらF/Bゲインを高くする。これにより、運転者の外界認識をサポートでき、操舵補助量付加のタイミング遅れをなくすことができる。さらに、偏差eに応じてF/FゲインとF/Bゲインの重み付けを調整することで、場面に応じたより自然な操舵補助を実現することができる。

次に、効果を説明する。
実施例５の車両用操舵装置にあっては、実施例１の効果(1)に加え、以下の効果が得られる。

(14) 制御コントローラ１４は、目標コースを入力し、あらかじめ設定された運転者操舵特性に基づいて目標コースを走行するために必要な運転者の操舵入力を推定するドライバモデル２２を備え、推定された運転者の操舵入力に対しF/Fゲインを乗算したF/F操舵補助量と、目標コースと走行コースとの位置関係の偏差eに対しF/Bゲインを乗算したF/B操舵補助量とを加算して操舵補助量を決定し、偏差eが大きいとき、F/Fゲインの重み付けをF/Bゲインの重み付けよりも大きくし、偏差eが小さいとき、F/Bゲインの重み付けをF/Fゲインの重み付けよりも大きくする。よって、運転者の外界認識をサポートでき、操舵補助量付加のタイミング遅れをなくすことができると共に、場面に応じたより自然な操舵補助を実現することができる。

（他の実施例）
以上本発明の車両用操舵装置を実施する最良の形態を、実施例１〜５に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は、実施例１〜５に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。

例えば、実施例１〜実施例５において、各検出手段（センサ）に不感帯を設けることや、出力値にリミッタを設けるなどすることは実適用上いうまでもない。
また、実施例５では、フィードフォワードゲインとフィードバックゲインを共に線形特性とした例を示したが、非線形的な特性としてもよい。

実施例１の車両用操舵装置の全体構成図である。 実施例１のシステムブロック図である。 車両速度に対する前方注視距離特性図である。 操舵速度に対する前方注視距離特性図である。 比例操作ゲイン設定マップである。 微分操作ゲイン設定マップである。 積分操作ゲイン設定マップである。 操舵補助量設定マップである。 通常の操舵補助制御と実施例１の操舵補助制御における操舵角、操舵トルクの時系列変化を示すタイムチャートである。 運転者の初期操舵入力がドライバモデル演算値に未達で切り増し操舵を必要とした場合の、操舵角と操舵トルクの時系列変化を示すタイムチャートである。 運転者の初期操舵入力はドライバモデル演算値に達していたが、運転者が意図的に切り増し操作を必要とした場合の、操舵角と操舵トルクの時系列変化を示すタイムチャートである。 運転者の初期操舵入力がドライバモデル演算値を超えて切り戻し操舵を必要とした場合の、操舵角と操舵トルクの時系列変化を示すタイムチャートである。 運転者の初期操舵入力はドライバモデル演算値に一致していたが、運転者が意図的に切り戻し操舵を必要とした場合の、操舵角と操舵トルクの時系列変化を示すタイムチャートである。 実施例４の逆アシスト付加量設定マップである。 運転者が速い操舵を行っているとき、瞬間的に切り戻しを行った場合の、操舵角と操舵トルクの時系列変化を示すタイムチャートである。 実施例５のシステムブロック図である。 実施例５のF/Fゲイン・F/Bゲイン設定マップである。

符号の説明

１ ステアリングハンドル
２ ステアリングシャフト
３ ピニオン
４ ラック軸
５ タイロッド
６ 前輪
７ 操舵角センサ
８ 操舵トルクセンサ
９ 車速センサ
１０ ヨーレイトセンサ
１１ モータ
１２ 減速器
１３ モータ回転角センサ
１４ 制御コントローラ（操舵制御手段）
１５ 目標コース決定部（目標コース認識手段）

Claims (13)

1. 運転者の操舵入力に応じて操舵補助量を制御する操舵制御手段を備えた車両用操舵装置において、
   自車両が走行すべき目標コースを認識する目標コース認識手段を備え、
   前記操舵制御手段は、前記目標コースと自車両の走行コースとの位置関係から運転者の操舵入力を予測し、予測した運転者の操舵入力に基づいて操舵補助量を制御することを特徴とする車両用操舵装置。
2. 請求項１に記載の車両用操舵装置において、
   前記操舵制御手段は、道路曲率ρが所定曲率ρ₀よりも大きい場合には、現在の車両位置(x₀,y₀)、目標コース(X^*,Y^*)、走行コース(x,y)、進路角v₀、車両速度Vを一定、t秒後の進路角v=v₀+v'tとしたとき、τ秒後の目標コース(X^*,Y^*)と走行コース(x,y)との偏差eを、下記の式、
   

   

   に基づいて算出し、この偏差eに基づいて運転者の操舵入力を予測することを特徴とする車両用操舵装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の車両用操舵装置において、
   前記操舵制御手段は、道路曲率ρが所定曲率ρ₀以下の場合には、現在の横方向車両位置y、現在の車両のヨー角φ(|φ|<<1)、前方注視距離Ls先での目標コースy_iとしたとき、前記目標コースと前記走行コースとの偏差eを、下記の式、
   e=y+Lsφ-y_i
   に基づいて算出し、この偏差eに基づいて運転者の操舵入力を予測することを特徴とする車両用操舵装置。
4. 請求項３に記載の車両用操舵装置において、
   前記操舵制御手段は、前方注視距離Lsを、車両速度と操舵速度の少なくとも一方に基づいて可変することを特徴とする車両用操舵装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の車両用操舵装置において、
   前記操舵制御手段は、前記目標コースと前記走行コースとの偏差を入力し、あらかじめ設定された運転者操舵特性に基づいて運転者の操舵入力を推定するドライバモデルを備えることを特徴とする車両用操舵装置。
6. 請求項５に記載の車両用操舵装置において、
   前記操舵制御手段は、前記偏差の絶対値が大きいほど、操舵補助量を大きくすることを特徴とする車両用操舵装置。
7. 請求項５または請求項６のいずれか１項に記載の車両用操舵装置において、
   前記操舵制御手段は、前記偏差の微分値の絶対値が大きいほど、操舵補助量を大きくすることを特徴とする車両用操舵装置。
8. 請求項５ないし請求項７のいずれか１項に記載の車両用操舵装置において、
   前記操舵制御手段は、前記偏差の積分値が大きいほど、操舵補助量をゼロに近づけることを特徴とする車両用操舵装置。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の車両用操舵装置において、
   前記操舵制御手段は、運転者の初期操舵入力が予測した運転者の操舵入力と一致していないとき、切り増しまたは切り戻し操舵が必要であると判断した場合には、前記初期操舵前に予測した運転者の操舵入力に基づいて操舵補助量を制御することを特徴とする車両用操舵装置。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の車両用操舵装置において、
    前記操舵制御手段は、運転者の初期操舵入力が予測した運転者の操舵入力と一致しているとき、切り増しまたは切り戻し操舵がなされた場合には、初期操舵時よりも操舵補助のゲインをより高い値に設定することを特徴とする車両用操舵装置。
11. 請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の車両用操舵装置において、
    前記操舵制御手段は、操舵速度が所定値を超える速い操舵がなされているとき、運転者による過渡的な切り戻し操舵がなされた場合には、切り戻し操舵を妨げる方向へ操舵補助量を付加することを特徴とする車両用操舵装置。
12. 請求項１に記載の車両用操舵装置において、
    前記操舵制御手段は、
    前記目標コースを入力し、あらかじめ設定された運転者操舵特性に基づいて前記目標コースを走行するために必要な運転者の操舵入力を推定するドライバモデルを備え、
    前記推定された運転者の操舵入力に対しフィードフォワード(F/F)ゲインを乗算したF/F操舵補助量と、前記目標コースと前記走行コースとの位置関係の偏差に対しフィードバック(F/B)ゲインを乗算したF/B操舵補助量とを加算して操舵補助量を決定し、
    前記偏差が大きいとき、F/Fゲインの重み付けをF/Bゲインの重み付けよりも大きくし、前記偏差が小さいとき、F/Bゲインの重み付けをF/Fゲインの重み付けよりも大きくすることを特徴とする車両用操舵装置。
13. 運転者の操舵入力に応じて操舵補助量を制御する車両用操舵装置において、
    自車両が走行すべき目標コースと自車両の走行コースとの位置関係から運転者の操舵入力を予測し、予測した運転者の操舵入力に基づいて操舵補助量を制御することを特徴とする車両用操舵装置。

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