JP2020132044A - ステアリング制御装置、ステアリング装置、及び車両 - Google Patents

Abstract

【課題】乗り心地の良いステアリング制御を行うステアリング制御装置を提供する。
【解決手段】ステアリング制御装置は、車両の前方を含む撮像画像を取得する撮像画像取得部と、車速情報取得部と、地図ＧＰＳ情報取得部と、撮像画像、及び車速情報を参照して、第１の目標制御量を算出する第１の目標制御量算出部と、地図情報及びＧＰＳ情報の内の少なくとも一方を参照して、車両の進行方向の道路の形状を取得し、道路の形状に基づいてトレースすべき経路を算出し、トレースすべき曲率を算出し、トレースすべき曲率に基づいて第２の目標制御量を算出する第２の目標制御量算出部と、第１の目標制御量に乗じる第１のゲイン、及び、第２の目標制御量に乗じる第２のゲインを算出するゲイン算出部と、を備え、第１のゲインが乗じられた第１の目標制御量と、第２のゲインが乗じられた第２の目標制御量と、に基づいてステアリングを制御する制御量を算出する。
【選択図】図２

Description

本発明はステアリング制御装置、ステアリング装置、及び車両に関する。

自動運転技術において、目標経路に対して移動体が追従するようにステアリング制御を行うステアリング制御装置が知られている。また、目標経路に対して移動体を追従させる自動運転技術の一例として特許文献１が挙げられる。

特許第４２９７１２３号明細書

ところで、ステアリング制御装置においては、乗り心地の良いステアリング制御を行うことが好ましい。

本発明は、乗り心地の良いステアリング制御を行うステアリング制御装置を実現することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明に係るステアリング制御装置は、車両のステアリングを制御するためのステアリング制御量を算出するステアリング制御装置において、前記車両の前方を含む撮像範囲を撮像した撮像画像を取得する撮像画像取得部と、前記車両の車速を示す車速情報を取得する車速情報取得部と、地図情報及びＧＰＳ情報を取得する地図ＧＰＳ情報取得部と、前記撮像画像取得部が取得した撮像画像、及び前記車速情報取得部が取得した車速情報を参照して、第１の目標制御量を算出する第１の目標制御量算出部と、前記地図ＧＰＳ情報取得部が取得した地図情報及びＧＰＳ情報の内の少なくとも一方を参照して、前記車両の進行方向の道路の形状を取得し、当該道路の形状に基づいてトレースすべき経路を算出し、当該トレースすべき経路に基づいてトレースすべき曲率を算出し、当該トレースすべき曲率に基づいて第２の目標制御量を算出する第２の目標制御量算出部と、前記第１の目標制御量に乗じる第１のゲイン、及び、前記第２の目標制御量に乗じる第２のゲインを算出するゲイン算出部と、を備え、
前記第１のゲインが乗じられた前記第１の目標制御量と、前記第２のゲインが乗じられた第２の目標制御量と、に基づいて前記ステアリングを制御する制御量を算出する。

本発明によれば、乗り心地の良いステアリング制御を行うことができる。

本発明の実施形態１に係る車両の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態１に係るＥＣＵの概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態１にステアリング制御部の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態１に係るトレースすべき曲率の算出処理を説明するための模式図である。 本発明の実施形態１に係るトレースすべき曲率の算出処理を説明するための模式図である。 本発明の実施形態１に係るトレースすべき曲率の算出処理を説明するための模式図である。 本発明の実施形態１に係るステアリング制御量の算出処理の流れを示すフローチャートである。

〔実施形態１〕
以下、本発明の実施形態１について、詳細に説明する。

（車両９００の構成）
図１は、本実施形態に係る車両９００の概略構成を示す図である。図１に示すように、車両９００は、懸架装置（サスペンション）１００、車体２００、車輪３００、タイヤ３１０、操舵部材４１０、ステアリングシャフト４２０、トルクセンサ４３０、舵角センサ４４０、トルク印加部４６０、ラックピニオン機構４７０、ラック軸４８０、エンジン５００、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）（制御装置）６００、発電装置７００およびバッテリ８００を備えている。

タイヤ３１０が装着された車輪３００は、懸架装置１００によって車体２００に懸架されている。車両９００は、四輪車であるため、懸架装置１００、車輪３００およびタイヤ３１０については、それぞれ４つ設けられている。

なお、左側の前輪、右側の前輪、左側の後輪および右側の後輪のタイヤ及び車輪をそれぞれ、タイヤ３１０Ａ及び車輪３００Ａ、タイヤ３１０Ｂ及び車輪３００Ｂ、タイヤ３１０Ｃ及び車輪３００Ｃ、並びに、タイヤ３１０Ｄ及び車輪３００Ｄとも称する。以下、同様に、左側の前輪、右側の前輪、左側の後輪および右側の後輪にそれぞれ付随した構成を、符号「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」及び「Ｄ」を付して表現することがある。

懸架装置１００は、油圧緩衝装置、アッパーアーム及びロアーアームを備えている。また、油圧緩衝装置は、当該油圧緩衝装置が発生させる減衰力を調整する電磁弁であるソレノイドバルブを備えている。ただし、これは本実施形態を限定するものではなく、油圧緩衝装置は、減衰力を調整する電磁弁として、ソレノイドバルブ以外の電磁弁を用いてもよい。例えば、上記電磁弁として、電磁流体（磁性流体）を利用した電磁弁を備える構成としてもよい。

エンジン５００には、発電装置７００が付設されており、発電装置７００によって生成された電力がバッテリ８００に蓄積される。また、エンジン５００は、ＥＣＵ６００から供給される車速制御量に応じて回転数を制御可能に構成されている。

運転者の操作する操舵部材４１０は、ステアリングシャフト４２０の一端に対してトルク伝達可能に接続されており、ステアリングシャフト４２０の他端は、ラックピニオン機構４７０に接続されている。

ラックピニオン機構４７０は、ステアリングシャフト４２０の軸周りの回転を、ラック軸４８０の軸方向に沿った変位に変換するための機構である。ラック軸４８０が軸方向に変位すると、タイロッド及びナックルアームを介して車輪３００Ａ及び車輪３００Ｂが転舵される。

トルクセンサ４３０は、ステアリングシャフト４２０に印加される操舵トルク、換言すれば、操舵部材４１０に印加される操舵トルクを検出し、検出結果を示すトルクセンサ信号をＥＣＵ６００に提供する。より具体的には、トルクセンサ４３０は、ステアリングシャフト４２０に内設されたトーションバーの捩れを検出し、検出結果をトルクセンサ信号として出力する。なお、トルクセンサ４３０として、ホールＩＣ，ＭＲ素子、磁歪式トルクセンサなどの周知のセンサを用いてもよい。

舵角センサ４４０は、操舵部材４１０の舵角を検出し、検出結果をＥＣＵ６００に提供する。

トルク印加部４６０は、ＥＣＵ６００から供給されるステアリング制御量に応じたアシストトルク又は反力トルクを、ステアリングシャフト４２０に印加する。トルク印加部４６０は、ステアリング制御量に応じたアシストトルク又は反力トルクを発生させるモータと、当該モータが発生させたトルクをステアリングシャフト４２０に伝達するトルク伝達機構とを備えている。

なお、本明細書における「制御量」の具体例として、電流値、デューティー比、減衰率、減衰比等が挙げられる。

操舵部材４１０、ステアリングシャフト４２０、トルクセンサ４３０、舵角センサ４４０、トルク印加部４６０、ラックピニオン機構４７０、ラック軸４８０、及びＥＣＵ６００は、本実施形態に係るステアリング装置を構成する。

なお、上述の説明において「トルク伝達可能に接続」とは、一方の部材の回転に伴い他方の部材の回転が生じるように接続されていることを指し、例えば、一方の部材と他方の部材とが一体的に成形されている場合、一方の部材に対して他方の部材が直接的又は間接的に固定されている場合、及び、一方の部材と他方の部材とが継手部材等を介して連動するよう接続されている場合を少なくとも含む。

また、上記の例では、操舵部材４１０からラック軸４８０までが常時機械的に接続されたステアリング装置を例に挙げたが、これは本実施形態を限定するものではなく、本実施形態に係るステアリング装置は、例えばステア・バイ・ワイヤ方式のステアリング装置であってもよい。ステア・バイ・ワイヤ方式のステアリング装置に対しても本明細書において以下に説明する事項を適用することができる。

また、車両９００は、車輪３００毎に設けられ各車輪３００の車輪速を検出する車輪速センサ３２０、車両９００の横方向の加速度を検出する横Ｇセンサ３３０、車両９００の前後方向の加速度を検出する前後Ｇセンサ３４０、車両９００のヨーレートを検出するヨーレートセンサ３５０、エンジン５００が発生させるトルクを検出するエンジントルクセンサ５１０、エンジン５００の回転数を検出するエンジン回転数センサ５２０、及びブレーキ装置が有するブレーキ液に印加される圧力を検出するブレーキ圧センサ５３０を備えている。これらの各種センサから出力される情報は、ＣＡＮ（Controller Area Network）３７０を介してＥＣＵ６００に供給される。

また、車両９００は、車両９００の現在位置を特定し、当該現在位置を示す現在位置情報を出力するＧＰＳ（Global Positioning System）センサ５５０と、目的地に関するユーザ入力を受け付け、当該目的地を示す目的地情報を出力するユーザ入力受付部５６０とを備えており、現在位置情報及び目的地情報も、ＣＡＮ３７０を介してＥＣＵ６００に供給される。

また、図示は省略するが、車両９００は、ブレーキ時の車輪ロックを防ぐためのシステムであるＡＢＳ（Antilock Brake System）、加速時等における車輪の空転を抑制するＴＣＳ（Traction Control System）、及び、旋回時のヨーモーメント制御やブレーキアシスト機能等のための自動ブレーキ機能を備えた車両挙動安定化制御システムであるＶＳＡ（Vehicle Stability Assist）制御可能なブレーキ装置を備えている。

ここで、ＡＢＳ、ＴＣＳ、及びＶＳＡは、推定した車体速に応じて定まる車輪速と、車輪速センサ３２０によって検出された車輪速とを比較し、これら２つの車輪速の値が、所定の値以上相違している場合にスリップ状態であると判定する。ＡＢＳ、ＴＣＳ、及びＶＳＡは、このような処理を通じて、車両９００の走行状態に応じて最適なブレーキ制御やトラクション制御を行うことにより、車両９００の挙動の安定化を図るものである。

車両９００が備えるブレーキ装置は、ＥＣＵ６００から供給される車速制御量に応じて、ブレーキ動作を行うことができるよう構成されている。

ＥＣＵ６００は、車両９００が備える各種の電子機器を統括制御する。例えば、ＥＣＵ６００は、トルク印加部４６０に供給するステアリング制御量を調整することにより、ステアリングシャフト４２０に印加するアシストトルク又は反力トルクの大きさを制御する。

また、ＥＣＵ６００は、懸架装置１００に含まれる油圧緩衝装置が備えるソレノイドバルブに対して、サスペンション制御量を供給することによって当該ソレノイドバルブの開閉を制御する。この制御を可能とするために、ＥＣＵ６００からソレノイドバルブへ駆動電力を供給する電力線が配されている。

（ＥＣＵ６００）
以下では、参照する図面を替えて、ＥＣＵ６００について具体的に説明する。図２は、ＥＣＵ６００の概略構成を示す図である。

図２に示すように、ＥＣＵ６００は、ステアリング制御部６３０、サスペンション制御部６５０、及び車速制御部６７０を備えている。

ステアリング制御部６３０は、ＣＡＮ３７０に含まれる各種のセンサ検出結果を参照して車両９００が車線に沿った走行を行うためのステアリング制御量を設定する。ステアリング制御部６３０は、設定したステアリング制御量をトルク印加部４６０に供給する。また、ステアリング制御部６３０は、設定したステアリング制御量をサスペンション制御部６５０及び車速制御部６７０の少なくとも何れかに供給する。なお、ステアリング制御部６３０は、設定したステアリング制御量に代えて、ステアリング制御部６３０において算出した車両９００の車線中央に対するずれ量及びトレースすべき曲率Ｒ４をサスペンション制御部６５０及び車速制御部６７０の少なくとも何れかに供給する構成であってもよい。「車両９００の車線中央に対するずれ量」及び「トレースすべき曲率Ｒ４」については後述する。

なお、本明細書において「〜を参照して」との表現には、「〜を用いて」「〜を考慮して」「〜に依存して」などの意味が含まれ得る。

サスペンション制御部６５０は、ＣＡＮ３７０に含まれる各種のセンサ検出結果、並びにステアリング制御部６３０から供給されるステアリング制御量、車両９００の車線中央に対するずれ量、及びトレースすべき曲率Ｒ４の少なくとも何れかを参照し、懸架装置１００に含まれる油圧緩衝装置が備えるソレノイドバルブに対して供給するサスペンション制御量の大きさを決定する。

車速制御部６７０は、ＣＡＮ３７０に含まれる各種のセンサ検出結果、並びにステアリング制御部６３０から供給されるステアリング制御量、車両９００の車線中央に対するずれ量、及びトレースすべき曲率Ｒ４の少なくとも何れかを参照し、エンジン５００及びブレーキ装置に供給する車速制御量の大きさを決定する。

なお、ステアリング制御部６３０、サスペンション制御部６５０、及び車速制御部６７０は、それぞれ別々のＥＣＵとして実現される構成であってもよい。このような構成の場合、ステアリング制御部６３０と、サスペンション制御部６５０及び車速制御部６７０とが通信手段を用いて相互に通信を行うことにより、本明細書に記載の制御が実現される。

（ステアリング制御部）
続いて、図３を参照して、ステアリング制御部６３０（特許請求の範囲におけるステアリング制御装置）についてより具体的に説明する。図３は、ステアリング制御部６３０の構成を示すブロック図である。図３に示すように、ステアリング制御部６３０は、撮像画像取得部１１、車速情報取得部１２、地図ＧＰＳ情報取得部１３、第１の目標制御量算出部１４、第２の目標制御量算出部１５、ゲイン算出部１６、乗算部１７，１８、加算部１９（特許請求の範囲における第３の目標制御量算出部）、減算部２０（特許請求の範囲における第４の目標制御量算出部）、及びモータ指示電流算出部２１を備えている。ステアリング制御部６３０は、車両９００のステアリングを制御するためのステアリング制御量を算出する。

撮像画像取得部１１は、ＣＡＮ３７０に含まれる車両９００の前方を含む撮像範囲を撮像した撮像画像を取得する。撮像画像取得部１１は、取得した撮像画像を第１の目標制御量算出部１４及び第２の目標制御量算出部１５に供給する。

車速情報取得部１２は、ＣＡＮ３７０に含まれる車両９００の車速を示す車速情報を取得する。車速情報取得部１２は、取得した車速情報を第１の目標制御量算出部１４、第２の目標制御量算出部１５、及びゲイン算出部１６に供給する。

地図ＧＰＳ情報取得部１３は、ＣＡＮ３７０に含まれる地図情報及びＧＰＳ情報を取得する。地図ＧＰＳ情報取得部１３は、取得した地図情報及びＧＰＳ情報を第２の目標制御量算出部１５に供給する。なお、地図ＧＰＳ情報取得部１３は、地図情報及びＧＰＳ情報をそれぞれ取得する構成であってもよく、ＧＰＳ情報を含んだ地図情報を取得する構成であってもよい。ここで、「ＧＰＳ情報」とは、地球上における車両９００の位置を示す情報であり、一例として、各時点における車両９００の緯度及び経度の座標によって示される情報である。

第１の目標制御量算出部１４は、撮像画像取得部１１から取得した撮像画像及び車速情報取得部１２から取得した車速情報を参照して、車両９００が車線に沿った走行を行うためのステアリング制御量である第１の目標制御量を算出する。具体的には、第１の目標制御量算出部１４は、撮像画像取得部１１から取得した撮像画像を参照して、車線の垂直方向における位置を算出し、車両９００の車線中央からのずれ量を算出する。より具体的には、第１の目標制御量算出部１４は、撮像画像取得部１１から取得した撮像画像に含まれる道路上の車道外側線及び車道中央線等の区画線を、画像解析によって識別する。続いて、第１の目標制御量算出部１４は、識別した区画線の当該撮像画像上での傾きや位置を参照することによって、当該道路上における車両９００の位置と、当該道路の車線中央の位置とを特定する。続いて、第１の目標制御量算出部１４は、特定した車両９００の位置と、車線中央の位置とを比較することによって、車線中央の位置からの車両９００の位置のずれ量を算出する。なお、本明細書において「車線の垂直方向」とは、車線の進行方向に対する垂直の方向を示し、「ずれ量」とは、車線の垂直方向における車両の位置の変位を示す。

続いて、第１の目標制御量算出部１４は、算出したずれ量と取得した車速情報を参照して、第１の目標制御量を算出する。なお、第１の目標制御量算出部１４は、算出したずれ量のみを参照して第１の目標制御量を算出する構成であってもよい。第１の目標制御量算出部１４は、算出した第１の目標制御量を乗算部１７に供給する。また、第１の目標制御量算出部１４は、算出したずれ量をゲイン算出部１６に供給する。ここで、第１の目標制御量算出部において算出された第１の目標制御量は、例えば、フィードバック制御を行う場合に参照する制御量として用いられる。

第２の目標制御量算出部１５は、地図ＧＰＳ情報取得部１３から取得した地図情報及びＧＰＳ情報の内の少なくとも一方を参照して、地図情報が示す地図上における車両９００の位置を特定する。続いて、第２の目標制御量算出部１５は、特定した車両９００の位置と地図情報とを参照して、車両９００の進行方向における道路の形状を取得する。ここで、「道路の形状」とは、例えば、直線の道路、カーブ状の道路等が挙げられる。第２の目標制御量算出部１５は、取得した進行方向の道路の形状より算出した車線中央位置を参照して車両９００がトレースすべき経路を算出する。第２の目標制御量算出部１５は、算出した車両９００がトレースすべき経路より、トレースすべき曲率を算出する。このように、第２の目標制御量算出部１５は、地図ＧＰＳ情報取得部１３から取得した地図情報及びＧＰＳ情報を参照して、車両９００がトレースすべき曲率、すなわち、車両９００が進行すべき曲率を算出する。続いて、第２の目標制御量算出部１５は、算出した曲率をトレースするためのステアリング制御量である第２の目標制御量を算出する。ここで、第２の目標制御量算出部において算出された第２の目標制御量は、例えば、フィードフォワード制御を行う場合に参照する制御量として用いられる。なお、第２の目標制御量算出部１５は、地図情報及びＧＰＳ情報に加え、撮像画像取得部１１から取得した撮像画像及び車速情報取得部１２から取得した車速情報の少なくとも何れかを参照してトレースすべき曲率を算出する構成であってもよい。より具体的には、第２の目標制御量算出部１５は、取得した撮像画像を参照することによって、道路上における車両９００の位置を特定し、ＧＰＳ情報と地図情報とを参照することによって特定した地図上における車両９００の位置を補正する。また、第２の目標制御量算出部１５は、取得した撮像画像を参照することによって、車両９００の進行方向の車線中央位置を特定し、ＧＰＳ情報と地図情報とを参照することによって特定した車両９００の進行方向の車線中央位置を補正する。続いて、第２の目標制御量算出部１５は、算出した第２の目標制御量を乗算部１８に供給する。なお、「トレースすべき曲率」の算出方法については後述する。また、車速情報を参照した算出処理については、実施形態を変えて後述する。

ゲイン算出部１６は、第１の目標制御量算出部１４から取得したずれ量を参照して、第１の目標制御量に乗じる第１のゲインと第２の目標制御量に乗じる第２のゲインとを算出する。ここで、図３において、第１のゲインは１−αで示されており、第２のゲインはαで示される。第１のゲインと第２のゲインとの和は１であり、車線中央に対する車両９００のずれ量が大きくなるほど、αが小さくなる。換言すれば、車線中央に対する車両９００のずれ量が大きくなるほど、第１のゲインと第２のゲインとの和における、第１のゲインの割合が大きくなり、第２のゲインの割合が小さくなる。ゲイン算出部１６は、算出した第１のゲインを乗算部１７に供給し、算出した第２のゲインを乗算部１８に供給する。

乗算部１７は、第１の目標制御量算出部１４から取得した第１の目標制御量と、ゲイン算出部１６から取得した第１のゲインとを乗算し、算出結果を加算部１９に供給する。

乗算部１８は、第２の目標制御量算出部１５から取得した第２の目標制御量と、ゲイン算出部１６から取得した第２のゲインとを乗算し、算出結果を加算部１９に供給する。

加算部１９は、乗算部１７から取得した第１のゲインが乗じられた第１の目標制御量と、乗算部１８から取得した第２のゲインが乗じられた第２の目標制御量とを加算し第１の目標ステアリング制御量（特許請求の範囲における第３の目標制御量）を算出する。加算部１９は、算出した第１の目標ステアリング制御量を減算部２０に供給する。ここで、「第１の目標ステアリング制御量」とは、車両９００を車線に沿った走行をさせる場合において、操舵部材４１０を所望の舵角に制御するために必要なステアリング制御量を示す。

減算部２０は、ＣＡＮ３７０に含まれる車両９００の実ラックストロークを示す情報を取得する。実ラックストロークを示す情報としては、例えば、舵角センサ４４０から取得した操舵部材４１０の舵角情報等が挙げられる。減算部２０は、加算部１９から取得した第１の目標ステアリング制御量と、ＣＡＮ３７０から取得した実ラックストロークを示す情報との差分をとることによって、第２の目標ステアリング制御量（特許請求の範囲における第４の目標制御量）を算出する。減算部２０は、算出した第２の目標ステアリング制御量をモータ指示電流算出部２１に供給する。ここで、「第２の目標ステアリング制御量」とは、現在の操舵部材４１０の舵角から上述した操舵部材４１０の所望の舵角に制御するために必要なステアリング制御量を示す。

モータ指示電流算出部２１は、減算部２０から取得した第２の目標ステアリング制御量を参照して第３の目標ステアリング制御量を算出する。一例として、モータ指示電流算出部２１は、比例ゲイン乗算部、積分部、積分ゲイン乗算部及び加算部を備えている。モータ指示電流算出部２１は、減算部２０から取得した第２の目標ステアリング制御量を比例ゲイン乗算部及び積分部に供給する。比例ゲイン乗算部は、減算部２０から供給された第２の目標ステアリング制御量に所定のゲインを乗算し、算出結果を加算部に供給する。積分部は、減算部２０から供給された第２の目標ステアリング制御量を積分し、算出結果を積分ゲイン乗算部に供給する。積分ゲイン乗算部は、積分した第２の目標ステアリング制御量に所定のゲインを乗算し、算出結果を加算部に供給する。加算部は、比例ゲイン乗算部から供給された算出結果と積分ゲイン乗算部から供給された算出結果とを加算することによって第３の目標ステアリング制御量を算出する。モータ指示電流算出部２１は、上述のように算出された第３の目標ステアリング制御量をステアリング制御部６３０に供給する。ここで、所定のゲインとは、任意に設定された固定値である。

なお、上述のモータ指示電流算出部２１の構成は、本実施形態におけるモータ指示電流算出部２１の一構成例であり、これは本実施形態を限定するものではない。本実施形態におけるモータ指示電流算出部２１は、例えば、第１の比例ゲイン乗算部、減算部、第２の比例ゲイン乗算部、積分部、積分ゲイン乗算部、及び加算部を備える構成であってもよい。当該構成の場合、モータ指示電流算出部２１は、減算部２０から取得した第２の目標ステアリング制御量を第１の比例ゲイン乗算部に供給する。第１の比例ゲイン乗算部は、減算部２０から供給された第２の第２の目標ステアリング制御量に所定のゲインを乗算し、算出結果を減算部に供給する。減算部は、ＣＡＮ３７０に含まれる車両９００のモータ角速度を取得する。モータ角速度を示す情報としては、例えば、舵角センサ４４０から取得した操舵部材４１０の舵角情報等が挙げられる。減算部は、第１の比例ゲイン乗算部による算出結果からモータ角速度を減算し、算出結果を第２の比例ゲイン乗算部及び積分部に供給する。第２の比例ゲイン乗算部は、減算部から供給された算出結果に所定のゲインを乗算し、算出結果を加算部に供給する。積分部は、減算部から供給された算出結果を積分し、積分した結果を積分ゲイン乗算部に供給する。積分ゲイン乗算部は、積分部による積分結果に所定のゲインを乗算し、算出結果を加算部に供給する。加算部は、第２の比例ゲイン乗算部と積分ゲイン乗算部から供給された算出結果とを加算することによって第３の目標ステアリング制御量を算出する。モータ指示電流算出部２１は、上述のように算出された第３の目標ステアリング制御量をステアリング制御部６３０に供給する。ここで、所定のゲインとは、任意に設定された固定値である。

本実施形態に係るステアリング制御部６３０は、第１の目標制御量、第２の目標制御量、第１のゲイン及び第２のゲインを参照してステアリング制御量を算出することによって、車線中央からの車両９００のずれ量を許容誤差内にすると共に、より滑らかな車両制御を行うことができる。

（トレースすべき曲率の算出処理の具体例）
以下では、ステアリング制御部６３０が備える第２の目標制御量算出部１５によるトレースすべき曲率の算出処理について図４〜６を参照してより具体的に説明する。図４〜６は、トレースすべき曲率の算出処理を説明するための模式図である。

まず、第２の目標制御量算出部１５は、図４に示すように、車両９００の代表点Ａを設定する。なお、車両９００の代表点Ａの位置は、車両９００の位置を示す点であればよく、例えば、車両９００の重心点を車両９００の代表点としてもよい。

続いて、第２の目標制御量算出部１５は、複数の基準点を設定する。第２の目標制御量算出部１５は少なくとも３点以上の基準点を設定する。なお、第２の目標制御量算出部１５が設定する基準点の数は３点であることが好ましい。これにより、第２の目標制御量算出部１５における処理負荷を低減させることができる。以下では基準点が３点の場合におけるトレースすべき曲率の算出処理について説明する。

第２の目標制御量算出部１５は、車両９００の代表点Ａから所定の距離だけ離れた車線中央位置に基準点を設定する。例えば、図４に示すように、第２の目標制御量算出部１５は、車両９００の代表点Ａから直線距離で距離Ｌ１離れた車線中央位置に基準点Ｂを設定する。また、第２の目標制御量算出部１５は、車両９００の代表点Ａから直線距離で距離Ｌ２離れた車線中央位置に基準点Ｃを設定する。また、第２の目標制御量算出部１５は、車両９００の代表点Ａから直線距離で距離Ｌ３離れた車線中央位置に基準点Ｄを設定する。ここで、所定の距離とは任意に設定された固定値である。なお、上述のように、第２の目標制御量算出部１５は、地図ＧＰＳ情報取得部１３から取得した地図情報及びＧＰＳ情報を参照して取得した車両９００の進行方向の道路の形状に基づき、車両９００の進行方向の車線中央位置を設定する構成であってもよく、撮像画像取得部１１から取得した撮像画像を参照して車両９００の進行方向の車線中央位置を設定する構成であってもよい。

続いて、第２の目標制御量算出部１５は、図５に示すように、車両９００の代表点Ａと複数の基準点のうちの任意の２点を通る曲線を複数設定する。より具体的には、第２の目標制御量算出部１５は、車両９００の代表点Ａと、基準点Ｂ及びＣとを通る円の曲線を設定する。また、第２の目標制御量算出部１５は、車両９００の代表点Ａと、基準点Ｃ及びＤとを通る円の曲線を設定する。また、第２の目標制御量算出部１５は、車両９００の代表点Ａと、基準点Ｂ及びＤとを通る円の曲線を設定する。第２の目標制御量算出部１５は、設定した複数の曲線において、それぞれの曲線の曲率Ｒ１〜Ｒ３を算出する。

続いて、第２の目標制御量算出部１５は、図６に示すように、設定した複数の曲線の曲率Ｒ１〜Ｒ３の平均をとることによって、トレースすべき曲率Ｒ４を算出する。本実施形態に係るステアリング制御部６３０は、複数の曲線の曲率の平均値に基づき算出した第２の目標制御量を参照することによって、より滑らかな車両制御を行うことができる。

なお、本実施形態において、第２の目標制御量算出部１５が設定する基準点を３点設定しトレースすべき曲率を算出する構成について説明したが、これは本実施形態を限定するものではなく、本実施形態に係る第２の目標制御量算出部１５は、基準点を３点以上設定しトレースすべき曲率Ｒ４を算出する構成であってもよい。

（ステアリング制御量算出処理の流れ）
以下では、本実施形態に係るステアリング制御部６３０により実行されるステアリング制御量算出処理の流れの一例を、図７を参照して説明する。図７は、ステアリング制御部６３０によるステアリング制御量算出処理の流れの一例を示すフローチャートである。

本実施形態に係るステアリング制御部６３０は、以下に説明するステップＳ１１〜１９を実行することによって、車両９００が車線に沿った走行を行うために必要なステアリング制御量を算出する。なお、以下のステアリング制御量算出処理の流れでは、第２の目標制御量算出部１５が設定する基準点が３点の場合を例に挙げて説明する。

（ステップＳ１１）
まず、ステップＳ１１にて、第２の目標制御量算出部１５は、地図ＧＰＳ情報取得部１３を介して取得したＣＡＮ３７０に含まれる地図情報及びＧＰＳ情報の内の少なくとも一方を参照して、車両９００の代表点Ａから所定の距離だけ離れた基準点Ｂ〜Ｄを設定する。ここで、第２の目標制御量算出部１５は、撮像画像取得部１１を介して取得したＣＡＮ３７０に含まれる撮像画像、及び車速情報取得部１２を介して取得したＣＡＮ３７０に含まれる車速情報の少なくとも何れかをさらに参照して、基準点を設定してもよい。

（ステップＳ１２）
次に、ステップＳ１２にて、第２の目標制御量算出部１５は、車両９００の代表点Ａと、設定した基準点Ｂ〜Ｄのうちの任意の２点とを通る曲線を複数設定する。

（ステップＳ１３）
続いて、ステップＳ１３にて、第２の目標制御量算出部１５は、設定した複数の曲線のそれぞれの曲率Ｒ１〜Ｒ３を算出する。

（ステップＳ１４）
続いて、ステップＳ１４にて、第２の目標制御量算出部１５は、車両９００がトレースすべき曲率Ｒ４として、複数の曲線の曲率Ｒ１〜Ｒ３の平均値を算出する。

（ステップＳ１５）
続いて、ステップＳ１５にて、第２の目標制御量算出部１５は、算出したトレースすべき曲率Ｒ４を参照して、第２の目標制御量を算出する。

（ステップＳ１６）
続いて、ステップＳ１６にて、第１の目標制御量算出部１４は、撮像画像取得部１１を介して取得したＣＡＮ３７０に含まれる撮像画像を参照して、車両９００の車線中央に対するずれ量を算出する。

（ステップＳ１７）
続いて、ステップＳ１７にて、第１の目標制御量算出部１４は、算出したずれ量、及び車速情報取得部１２を介して取得したＣＡＮ３７０に含まれる車速情報を参照して、第１の目標制御量を算出する。

（ステップＳ１８）
続いて、ステップＳ１８にて、ゲイン算出部１６は、第１の目標制御量算出部１４から取得したずれ量、及び車速情報取得部１２を介して取得したＣＡＮ３７０に含まれる車速情報を参照して、第１の目標制御量に乗じる第１のゲイン、及び第２の目標制御量に乗じる第２のゲインを算出する。

（ステップＳ１９）
続いて、ステップＳ１９にて、乗算部１７は、第１の目標制御量算出部１４から取得した第１の目標制御量とゲイン算出部１６から取得した第１のゲインを乗じる。続いて、乗算部１８は、第２の目標制御量算出部１５から取得した第２の目標制御量とゲイン算出部１６から取得した第２のゲインを乗じる。続いて加算部１９は、乗算部１７から取得した第１のゲインが乗じられた第１の目標制御量と、乗算部１８から取得した第２のゲインが乗じられた第２の目標制御量とを加算し第１の目標ステアリング制御量を算出する。続いて減算部２０は、加算部１９から取得した第１の目標ステアリング制御量と、ＣＡＮ３７０から取得した実ラックストロークを示す情報との差分をとることによって、第２の目標ステアリング制御量を算出する。減算部２０は、操舵部材４１０を制御するために必要なステアリング制御量として、算出した第２の目標ステアリング制御量を出力する。

なお、上述のステアリング制御量算出処理の流れにおいて、ステアリング制御部６３０が、ステップＳ１１〜１５の第２の目標制御量の算出処理の後に、ステップＳ１６〜１７の第１の目標制御量の算出処理を実施する構成について説明したが、本実施形態に係るステアリング制御部６３０は、第２の目標制御量の算出処理の前に、第１の目標制御量の算出処理を実施する構成であってもよく、第２の目標制御量と第１の目標制御量の算出処理を同時に実施する構成であってもよい。

〔実施形態２〕
以下、本発明の実施形態２について、詳細に説明する。以下の説明では、上記実施形態において既に説明した事項については、説明を省略し、上記実施形態と異なる点について説明を行う。

本実施形態に係る第２の目標制御量算出部１５は、設定した複数の曲線の曲率の加重平均をとることによって、トレースすべき曲率Ｒ４を算出する。より具体的には、第２の目標制御量算出部１５は、設定した複数の曲線のうち、車両９００からの距離がより近い基準点を通る曲線に乗じられる重み係数をより大きく設定した上で、複数の曲線の曲率の加重平均をとることによってトレースすべき曲率を算出する。

以下では、基準点が３点である場合の加重平均の算出方法について、図６を参照して説明する。また以下では、代表点Ａから基準点Ｂ〜Ｄの直線距離が、それぞれ、１０ｍ、２０ｍ、３０ｍである場合における加重平均の算出方法について説明する。

曲率Ｒ１は、代表点Ａと、基準点Ｂ及びＣとを通る曲線の曲率であり、代表点Ａから基準点Ｂ及びＣへの直線距離の合計値は３０ｍとなる。曲率Ｒ２は、代表点Ａと、基準点Ｃ及びＤとを通る曲線の曲率であり、代表点Ａから基準点Ｃ及びＤへの直線距離の合計値は５０ｍとなる。曲率Ｒ３は、代表点Ａと、基準点Ｂ及びＤとを通る曲線の曲率であり、代表点Ａから基準点Ｂ及びＤへの直線距離の合計値は４０ｍとなる。ここで、本実施形態では、車両９００からの距離がより近い基準点を通る曲線に乗じられる重み係数をより大きく設定するため、代表点Ａから基準点の直線距離の合計値と重み係数とが負の相関を有するように曲率Ｒ１〜Ｒ３の重み係数を設定し曲率Ｒ４を算出する。一例として、以下の式に基づきトレースすべき曲率Ｒ４を算出する。

曲率Ｒ４＝５０／１２０×Ｒ１＋３０／１２０×Ｒ２＋４０／１２０×Ｒ３
本実施形態に係るステアリング制御部６３０は、車両９００からの距離がより近い基準点を通る曲線に乗じられる重み係数をより大きく設定することによって、車線に沿ったより滑らかな車両制御を行うことができる。

なお、本実施形態において、第２の目標制御量算出部１５が設定する基準点を３点設定しトレースすべき曲率を算出する構成について説明したが、これは本実施形態を限定するものではなく、本実施形態に係る第２の目標制御量算出部１５は、基準点を３点以上設定しトレースすべき曲率Ｒ４を算出する構成であってもよい。

〔実施形態３〕
以下、本発明の実施形態３について、詳細に説明する。以下の説明では、上記実施形態２において既に説明した事項については、説明を省略し、上記実施形態２と異なる点について説明を行う。

本実施形態に係る第２の目標制御量算出部１５は、車速情報取得部１２から取得した車速情報を参照して車両９００の代表点Ａから複数の基準点までの所定の距離を算出し、複数の基準点を設定する。より具体的には、第２の目標制御量算出部１５は、車速情報取得部１２から取得した車速情報を参照して、車両９００が所定の時間が経過した後に到達する距離を算出する。第２の目標制御量算出部１５は、算出した距離を車両９００の代表点Ａから複数の基準点までの所定の距離として設定する。すなわち、第２の目標制御量算出部１５は、車両９００の車速が速いほど、車両９００の代表点から複数の基準点までの距離を長く設定する。ここで、所定の時間とは、任意に設定された時間である。

本実施形態に係るステアリング制御部６３０は、車両９００の車速に応じて複数の基準点を設定することによって、車両９００の車速に応じたより滑らかな車両制御を行うことができる。

〔ソフトウェアによる実現例〕
ＥＣＵ６００の制御ブロック（ステアリング制御部６３０、サスペンション制御部６５０、車速制御部６７０）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、ＥＣＵ６００は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１１ 撮像画像取得部
１２ 車速情報取得部
１３ 地図ＧＰＳ情報取得部
１４ 第１の目標制御量算出部
１５ 第２の目標制御量算出部
１６ ゲイン算出部
１９ 加算部（第３の目標制御量算出部）
２０ 減算部（第４の目標制御量算出部）
６３０ ステアリング制御部（ステアリング制御装置）
９００ 車両

Claims (10)

1. 車両のステアリングを制御するためのステアリング制御量を算出するステアリング制御装置において、
   前記車両の前方を含む撮像範囲を撮像した撮像画像を取得する撮像画像取得部と、
   前記車両の車速を示す車速情報を取得する車速情報取得部と、
   地図情報及びＧＰＳ情報を取得する地図ＧＰＳ情報取得部と、
   前記撮像画像取得部が取得した撮像画像、及び前記車速情報取得部が取得した車速情報を参照して、第１の目標制御量を算出する第１の目標制御量算出部と、
   前記地図ＧＰＳ情報取得部が取得した地図情報及びＧＰＳ情報の内の少なくとも一方を参照して、前記車両の進行方向の道路の形状を取得し、当該道路の形状に基づいてトレースすべき経路を算出し、当該トレースすべき経路に基づいてトレースすべき曲率を算出し、当該トレースすべき曲率に基づいて第２の目標制御量を算出する第２の目標制御量算出部と、
   前記第１の目標制御量に乗じる第１のゲイン、及び、前記第２の目標制御量に乗じる第２のゲインを算出するゲイン算出部と、を備え、
   前記第１のゲインが乗じられた前記第１の目標制御量と、前記第２のゲインが乗じられた第２の目標制御量と、に基づいて前記ステアリングを制御する制御量を算出するステアリング制御装置。
2. 前記第１の目標制御量算出部は、前記撮像画像取得部が取得した撮像画像を参照して、前記車両の車線中央からのずれ量を算出し、
   前記ゲイン算出部は、前記第１の目標制御量が算出した前記ずれ量を参照して、前記第１のゲイン及び前記第２のゲインを算出する請求項１に記載のステアリング制御装置。
3. 前記第１のゲインが乗じられた前記第１の目標制御量と、前記第２のゲインが乗じられた前記第２の目標制御量とを加算することによって、第３の目標制御量を算出する第３の目標制御量算出部と、
   前記第３の目標制御量と実ラックストロークとの差分をとることによって、第４の目標制御量を算出する第４の目標制御量算出部と、
   を更に備えている請求項１又は２に記載のステアリング制御装置。
4. 前記第２の目標制御量算出部は、
   車線の中央位置に、前記車両の代表点から所定の距離だけ離れた基準点を複数設定し、
   前記トレースすべき経路の曲率を、前記車両の代表点と複数の前記基準点のうちの任意の２点とを通る複数の曲線の曲率を用いて算出する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のステアリング制御装置。
5. 前記第２の目標制御量算出部は、複数の前記曲線の曲率の平均をとることによって前記トレースすべき経路の曲率を算出する請求項４に記載のステアリング制御装置。
6. 前記第２の目標制御量算出部は、複数の前記曲線のうち、前記車両からの距離がより近い基準点を通る曲線に乗じられる重み係数をより大きく設定したうえで、前記複数の曲線の曲率の加重平均をとることによって前記トレースすべき経路の曲率を算出する請求項５に記載のステアリング制御装置。
7. 前記第２の目標制御量算出部は、前記車速情報取得部が取得した車速情報を参照して、前記所定の距離を算出し、前記所定の距離に基づいて前記基準点を設定する請求項４〜６のいずれか一項に記載のステアリング制御装置。
8. 前記基準点の数は３点である請求項４〜７のいずれか一項に記載のステアリング制御装置。
9. 請求項１〜８に記載のステアリング制御装置を備えているステアリング装置。
10. 請求項１〜９に記載のステアリング制御装置を備えている車両。

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