JP3571234B2 - 車両用操舵制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両用操舵制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用操舵制御装置として、本出願人は、先に特開平７−４７９７０号公報において、ヨーレート規範モデルを用いて検出した車速と舵角とから目標ヨーレートを演算し、演算した目標ヨーレートから目標軌跡を演算し、検出したヨーレートから演算した実軌跡との偏差に応じて操舵トルクをアシストする技術を提案している。
【０００３】
さらに、本出願人は、例えば特開平５−１９７４２３号および特開平９−２２１０５４号公報などにおいて、車両進行方向を撮像して走行路（レーン）の白線を検出し、検出した白線に沿って車両を走行させるように操舵角度をアシストする技術を提案している。
【０００４】
このように、車両の走行路からの逸脱を防止するレーンキーピング操舵アシスト制御を介して微小操舵を補助することによって、運転者の負担を大幅に軽減することができる。運転者の負担は、特に高速道路などを長時間走行するとき顕著となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近時、車両走行を誘導するナビゲーション装置を装着した車両が普及しつつある。ナビゲーション装置は、ＣＤ−ＲＯＭなどに格納した地図情報を備えると共に、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）などから車両の現在位置を検出し、検出した現在位置を含む走行路（レーン）のノード（座標位置情報）などのナビゲーション情報を出力する。
【０００６】
従って、この発明の目的は、かかるナビゲーション情報を利用することにより、求めた走行路状態を前記したヨーレート規範モデルに加味して目標車両旋回挙動（ヨーレート）を演算することで、上記した操舵アシスト制御を適正に行うようにした車両用操舵制御装置を提供することにある。
【０００７】
さらに、かかる操舵アシスト制御を行う場合、運転者が路上の障害物を回避するなど積極的に操舵する意図を示すとき、その意図に沿うことが望ましい。
【０００８】
従って、この発明の第２の目的は、ナビゲーション情報に基づいた走行路状態を用いることにより、操舵アシスト制御を適正に行うと共に、運転者が路上の障害物を回避するなど積極的に操舵する意図を示すとき、その意図に沿うようにした車両用操舵制御装置を提供することにある。
【０００９】
更に、かかる操舵アシスト制御を行うことによって、運転者の負担を大幅に軽減することができる反面、運転者が操舵アシスト制御に過度に依存する場合も生じ得る。
【００１０】
従って、この発明の第３の目的は、ナビゲーション情報に基づいた走行路状態を用いることにより、操舵アシスト制御を適正に行うと共に、運転者の操舵状態を監視し、運転者が操舵アシスト制御に過度に依存するのを防止するようにした車両用操舵制御装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、請求項１項にあっては、車両の操舵車輪を転舵するアクチュエータを備えた車両用操舵制御装置において、少なくとも車両旋回挙動、車速、および舵角を含む車両の走行状態を検出する車両走行状態検出手段、運転者により入力された操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段、前記車両に搭載されたカメラにより車両進行方向前方の走行路を検出する走行路検出手段、前記走行路の少なくとも曲率を含む走行路情報を、前記車両に搭載されたナビゲーション装置から入力されるナビゲーション情報に基づいて出力する走行路情報出力手段、前記検出された走行路と前記出力された走行路情報とから前記検出された舵角を補正する舵角補正手段、少なくとも前記補正された舵角と前記検出された車速とから予め設定されたモデルに基づいて目標車両旋回挙動を演算する目標車両旋回挙動演算手段、前記演算された目標車両旋回挙動から前記検出された車両旋回挙動を減算して偏差を演算し、前記演算された偏差に基づいて前記走行路に沿って車両を走行させるための操舵アシストトルクを演算すると共に、前記演算された偏差が所定値以上の負値であり、かつ前記検出された操舵トルクが第１の所定トルク以上であるとき、前記操舵アシストトルクを零とする操舵アシストトルク演算手段および前記演算された操舵アシストトルクに基づいて前記アクチュエータの操作量を演算するアクチュエータ操作量演算手段を備える如く構成した。
【００１２】
このように、検出された走行路と前記出力された走行路情報とから検出された舵角を補正し、少なくとも補正された舵角と車速とからモデルに基づいて目標車両旋回挙動を演算することで、目標車両旋回挙動をより適正に求めることができ、よって操舵アシスト制御を適正に行うことができる。
【００１４】
また、検出された操舵トルクが第１の所定トルク以上であるとき、換言すれば、運転者が路上の障害物を回避するなど積極的に操舵する意図を示すとき、前記操舵アシストトルクを零とすることで、ナビゲーション情報に基づいた走行路状態を用いることにより、操舵アシスト制御を適正に行うことができると共に、運転者の積極的な操舵意図に沿うことができる。
【００１５】
請求項２項にあっては、車両の操舵車輪を転舵するアクチュエータを備えた車両用操舵制御装置において、少なくとも車両旋回挙動、車速および舵角を含む車両の走行状態を検出する車両走行状態検出手段、運転者により入力された操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段、前記車両に搭載されたカメラにより車両進行方向前方の走行路を検出する走行路検出手段、前記走行路の少なくとも曲率を含む走行路情報を、前記車両に搭載されたナビゲーション装置から入力されるナビゲーション情報に基づいて出力する走行路情報出力手段、前記検出された走行路と前記出力された走行路情報とから前記検出された舵角を補正する舵角補正手段、少なくとも前記補正された舵角と前記検出された車速とから予め設定されたモデルに基づいて目標車両旋回挙動を演算する目標車両旋回挙動演算手段、前記演算された目標車両旋回挙動から前記検出された車両旋回挙動を減算して偏差を演算し、前記演算された偏差に基づいて前記走行路に沿って車両を走行させるための操舵アシストトルクを演算すると共に、前記演算された偏差が前記所定値以上の負値であり、前記検出された操舵トルクが第２の所定トルク以下であり、かつ前記舵角（検出された舵角）が所定値以上であるとき、時間計測を開始する時間計測手段を備え、計測値が第１の所定時間を超えるとき、運転者に報知する操舵アシストトルク演算手段、および前記演算された操舵アシストトルクに基づいて前記アクチュエータの操作量を演算するアクチュエータ操作量演算手段を備える如く構成した。
【００１６】
このように、検出された操舵トルクが第２の所定トルク以下であり、換言すれば運転者のステアリングホイール把持力が小さく、かつ検出された舵角が所定値以上であるとき、運転者が操舵アシスト制御に過度に依存していることを推定することができ、運転者に報知してその注意を喚起することができる。
【００１７】
従って、ナビゲーション情報に基づいた走行路状態を用いることにより、操舵アシスト制御を適正に行うことができると共に、運転者の操舵状態を監視し、運転者が操舵アシスト制御に過度に依存するのを防止することができる。
【００１８】
さらに、時間計測値が第１の所定時間を超えるときに報知することで、一過的な状況を誤認することがない。
【００１９】
請求項３項にあっては、前記操舵アシストトルク演算手段は、前記計測値が第２の所定時間を超えるとき、前記操舵アシストトルクを零とする如く構成した。
【００２０】
これによって、運転者が体感する操舵トルクを増加させて運転者の注意を一層良く喚起することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に即してこの発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
図１はこの出願に係る車両用操舵制御装置を全体的に示す概略図であり、図２はその装置を操舵系に焦点をおいて示す同様の説明図である。
【００２３】
以下、図１および図２を併せて参照して説明すると、車両１０において運転席１２に配置されたステアリングホイール１４は、ステアリングシャフト１６に連結され、ステアリングシャフト１６はユニバーサルジョイント１８，２０を介してコネクティングシャフト２２に連結される。
【００２４】
コネクティングシャフト２２は、ラック・ピニオン型ステアリングギア２４のピニオン２６に連結される。ピニオン２６はラック２８に噛み合っており、よってステアリングホイール１４から入力された回転運動はピニオン２６を介してラック２８の往復運動に変換され、フロントアクスルの両端に配置されたタイロッド（ステアリングロッド）３０およびキングピン（図示せず）を介して２個の前輪（操舵輪）３２を所望の方向に転舵させる。
【００２５】
ラック２８上には同軸に電動モータ３８およびボールねじ機構４０が配置され、モータ出力はボールねじ機構４０を介してラック２８の往復運動に変換され、ステアリングホイール１４を介して入力された操舵力（操舵トルク）を減少する方向にラック２８を駆動する。
【００２６】
ここで、ステアリングギア２４の付近にはトルクセンサ４２が設けられ、運転者が入力した操舵力（操舵トルク）の方向と大きさに応じた信号を出力する。また、ステアリングシャフト１６の付近にはロータリエンコーダなどからなる舵角センサ４４が設けられ、運転者が入力した操舵角度（舵角。より詳しくは前輪舵角）θの方向と大きさに応じた信号を出力する。
【００２７】
２個の前輪３２の付近にはそれぞれ電磁ピックアップなどからなる車輪速センサ４６が配置されて前輪１回転ごとに信号を出力すると共に、２個の後輪４８の付近にも同種構造の車輪速センサ５０がそれぞれ配置されて後輪１回転ごとに信号を出力する（図１で左側の後輪のみ示す）。尚、車両１０においては内燃機関（図示せず）は前輪側に配置されており、前輪３２を駆動輪、後輪４８を従動輪とする。
【００２８】
また、２個の前輪３２および２個の後輪のサスペンション機構（図示せず）の付近には車高センサ５２，５４がそれぞれ設けられ、前後輪のサスペンションのストローク（変位）を通じてその部位の車両１０の高さに応じた信号を出力する。
【００２９】
図１に示す如く、運転席１２の上部には、フロントウィンドウ６０の内面にルームミラー６２と組み合わされてＣＣＤカメラ６４が１基、取りつけられる。
【００３０】
ＣＣＤカメラ６４は車両進行方向道路を単眼視し、撮像信号を出力する。ＣＣＤカメラ６４の出力は、図２に示す如く、マイクロコンピュータからなる画像処理ＥＣＵ６８に送られ、走行路のレーン（車線）の区分線（白線）が抽出される。
【００３１】
この出願に係る車両用操舵制御装置は、同様にマイクロコンピュータからなる電子制御ユニット（「ＳＡＳ ＥＣＵ」と示す）７４を備え、画像処理ＥＣＵ６８および前記したトルクセンサ４２の出力などはＳＡＳ ＥＣＵ７４に入力される。
【００３２】
また、この装置は第２の電子制御ユニット（「ＥＰＳ ＥＣＵ」と示す）７６を備える。前記したトルクセンサ４２および車輪速センサ４６の出力はＥＰＳ
ＥＣＵ７６にも入力される。
【００３３】
ＳＡＳ ＥＣＵ７４とＥＰＳ ＥＣＵ７６は信号線７８を介して相互に通信可能に接続される。ＳＡＳ ＥＣＵ７４は後述の如く、レーンキーピング操舵アシストトルクを演算し、ＥＰＳ ＥＣＵ７６に送信する。
【００３４】
ＥＰＳ ＥＣＵ７６は操舵トルクが検出されるとき、それに応じてパワーステアリング操舵アシストトルクを演算し、レーンキーピング操舵アシストトルクとパワーステアリング操舵アシストトルクに基づいて最終操舵アシストトルクを演算し、それから操作量（電動モータ３８の制御電流）を決定する。
【００３５】
ＥＰＳ ＥＣＵ７６には、モータ駆動回路８０が接続される。モータ駆動回路８０は４個のパワーＦＥＴスイッチング素子からなる公知のブリッジ回路を備え、ＦＥＴスイッチング素子のオン・オフによって電動モータ３８が正転あるいは逆転する。
【００３６】
ＥＰＳ ＥＣＵ７６は、モータ制御電流をデューティ比（ＰＷＭによるデューティ比）で決定し、モータ駆動回路８０に出力する。より具体的には、ＥＰＳＥＣＵ７６は、ＦＥＴスイッチング素子をデューティ比制御してモータ通電電流を制御し、電動モータ３８を駆動制御する。
【００３７】
図１の説明に戻ると、車両１０の重心位置付近にはヨーレートセンサ８２が配置され、車両重心の鉛直（重力）軸回りのヨーレート（回転角速度。車両旋回挙動）に応じた信号を出力する。
【００３８】
また、運転席１２のステアリングホイール１４には感圧センサ８４が適宜個数配置され、圧力、即ち、運転者のステアリングホイール操作の有無に応じた信号を出力すると共に、シート下部には第２の感圧センサ８６が適宜個数配置され、圧力、即ち、運転者の着座の有無に応じた信号を出力する。
【００３９】
また、ダッシュボード付近にはナビゲーション装置８８が配置される（図１で「ＮＡＶＩ」と示す）。
【００４０】
ナビゲーション装置８８は、ＣＰＵ８８ａ、車両走行予定地域を多数のノード（座標位置情報）で示すナビゲーション情報を記憶したＣＤ−ＲＯＭ８８ｂ、およびＧＰＳからの信号をアンテナ８８ｃを介して受信するＧＰＳ受信装置（『ＧＰＳ』と示す）８８ｄを備える。
【００４１】
ナビゲーション装置８８のＣＰＵ８８ａとＳＡＳ ＥＣＵ７４とは双方向通信自在に接続され、ＳＡＳ ＥＣＵ７４はＣＰＵ８８ａを介して上記した多数のノードからなるナビゲーション情報を入力し、後述する如く、隣接するノード群から車両走行予定地域の曲率Ｒなどを演算し、演算値から検出舵角を補正する。
【００４２】
さらに、運転席１２の床面のブレーキペダル（図示せず）にはブレーキセンサ９０が設けられ、運転者のブレーキペダルの踏み込みに応じた信号を出力すると共に、アクセルペダル（図示せず）にはアクセルセンサ９２が設けられ、運転者のアクセルペダルの踏み込みに応じた信号を出力する。
【００４３】
図３はこの出願に係る車両用操舵制御装置の動作を示すフロー・チャートである。
【００４４】
同図の説明に入る前に、図４ブロック図を参照してこの装置の動作を概説する。
【００４５】
ＣＣＤカメラ６４の出力は画像処理ＥＣＵ６８に入力され、そこで車両１０が進行している道路の状況、より詳しくは走行路あるいは車線（レーン）の白線が検出される。
【００４６】
他方、ナビゲーション装置８８からナビゲーション情報としてその地域のノード群（座標位置情報）が出力され、ＳＡＳ ＥＣＵ７４は、隣接するノード群の幾つかを選択して走行路の曲率Ｒを演算する。
【００４７】
図５に、ナビゲーション情報によって得られた走行路の曲率Ｒを示す。ＳＡＳＥＣＵ７４は、かく得られた走行路状態、より詳しくは、走行路の曲率Ｒなどから、検出された舵角θ（前輪３２の舵角）を補正する。
【００４８】
次いで、ＳＡＳ ＥＣＵ７４は、補正した舵角θと車速Ｖから、以下の式で示されるヨーレート規範モデルを用いて目標ヨーレート（目標車両旋回挙動）γｍを演算する。
【００４９】
γｍ＝θ・Ｖ／（（１＋Ａ・Ｖ２ ）・Ｌ）
上記で、Ｌは車両１０のホイールベース長で、予め求めておく。また、Ａはスタビリティファクタであり、以下の式から演算する。
Ａ＝（−Ｍ／２Ｌ２ ）・（Ｌｆ・Ｋｆ−Ｌｒ・Ｋｒ）／Ｋｆ・Ｋｒ
【００５０】
上記で、Ｍは車両１０の慣性モーメント、Ｌｆは車両１０の重心から前輪３２までの距離、Ｋｆは前輪３２のコーナリング力、Ｌｒは車両１０の重心から後輪４８までの距離、Ｋｒは後輪４８のコーナリング力であり、予め求めておく。
【００５１】
図４の説明を続けると、次いで、演算された目標ヨーレートγｍと検出された実ヨーレートγの偏差Δγを演算し、演算値に適宜なゲイン（図示省略）を乗じ、車両１０がレーンに沿って、例えばレーン中心あるいはその近傍に沿って走行するに必要なレーンキーピング操舵アシストトルク（以下「アシストトルクＴＬＫ」という）を演算する。
【００５２】
かかる制御を行うことによって、図５に示す如く、例えば実線に平行な方向を向いていた車両１０が、レーン線形に応じて破線で示す方向を向くように、操舵がアシストされる。
【００５３】
尚、操舵トルクτｈが検出されるとき、即ち、運転者により操舵トルクが入力されるとき、検出トルクτｈに適宜なゲインを乗じてパワーステアリング操舵アシストトルク（以下「アシストトルクＴＰＳ」という）を演算する。アシストトルクＴＰＳは、運転者が路上の障害物を回避するなどの積極的な操舵を行うときのアシストトルクである。
【００５４】
図４において、ＳＡＳ ＥＣＵ７４の行う処理を『ＳＡＳ』と、ＥＰＳ ＥＣＵ７６の行う処理を『ＥＰＳ』と示す。尚、この実施の形態では、従来的なパワーステアリング用のアクチュエータ（電動モータ３８）を兼用してレーンキーピング用の操舵アシストトルク制御を行うことで、構成を簡易にした。
【００５５】
図６に、上記の如く決定されるアシストトルクＴＬＫおよびアシストトルクＴＰＳの特性を示す。図４ブロック図に示す制御により、偏差Δγあるいは検出トルクτｈに応じ、結果として図示のようなアシストトルクが与えられる。
【００５６】
尚、運転者操舵トルク（検出トルク）τｈおよび検出舵角θに応じてアシストトルクＴＬＫの値が補正されるが、それについては後述する。
【００５７】
上記を前提として、図３フロー・チャートを参照し、この出願に係る車両用操舵制御装置の動作を説明する。
【００５８】
先ずＳ１０において前記したナビゲーション情報、画像処理結果、センサ出力（ヨーレートγ、車速Ｖ、舵角θ、運転者操舵トルクτｈなど）を読み込む。
【００５９】
次いでＳ１２に進み、ナビゲーション情報に基づく走行路状態（曲率Ｒなど）から検出舵角θを補正し、補正舵角θと検出車速Ｖから前記したヨーレート規範モデルを用いて目標ヨーレートγｍを演算する。
【００６０】
次いでＳ１４に進み、演算された目標ヨーレートγｍと検出された実ヨーレートγの偏差Δγを図示の如く演算する。
【００６１】
次いでＳ１６に進み、演算された偏差Δγが絶対値において所定値γｒｅｆを超えるか否か判断する。Ｓ１６で否定されるときは車両１０がレーン中心位置あるいはその近傍に沿って走行していると判断されるため、Ｓ１８に進み、タイマ（アップカウンタ）Ｔ１，Ｔ２（後述）の値を０に設定する（スタートさせる）。
【００６２】
次いでＳ２０に進み、偏差Δγに応じ、図６に示す特性に従って操舵アシストトルクＴＬＫを演算する。
【００６３】
他方、Ｓ１６で肯定されるときはＳ２２に進み、偏差Δγが０以上か否か、即ち、偏差Δγがプラス側の値、換言すれば目標ヨーレートに対して実ヨーレートが不足するか、あるいはマイナス側の値、換言すれば目標ヨーレートを実ヨーレートが超えるか否か判断する。
【００６４】
Ｓ２２で肯定されて目標ヨーレートに対して実ヨーレートが不足すると判断されるときはＳ１８を経てＳ２０に進み、偏差Δγに応じてアシストトルクＴＬＫを演算する。
【００６５】
一方、Ｓ２２で否定されて目標ヨーレートを実ヨーレートが超えると判断されるときはＳ２４に進み、検出トルクτｈが第１の所定トルクτｈｒｅｆ１を超えるか否か判断する。
【００６６】
この第１の所定トルクτｈｒｅｆ１としては、運転者が路上の障害物を回避するなど、自ら積極的に操舵する意図を有することを推定するに足る値、例えば１０ｋｇｆ・ｃｍを設定する。
【００６７】
Ｓ２４で肯定されるときは、運転者が自ら積極的に操舵する意図を有し、レーンキーピング操舵アシスト制御がその運転者の積極的な操舵操作に干渉するのを防止するためにＳ２６に進み、アシストトルクＴＬＫを零とする。即ち、レーンキーピング操舵アシスト制御を中止する。
【００６８】
この結果、図４ブロック図に示す如く、ＥＰＳ ＥＣＵ７６において検出トルクτｈに応じ、図６に示す特性に従ってパワーステアリング用のアシストトルクＴＰＳが演算され、演算値に基づいて運転者の障害物回避などの操舵動作がアシストされる。
【００６９】
Ｓ２４で否定されるときはＳ２８に進み、検出トルクτｈが第２の所定トルクτｈｒｅｆ２以下か否か判断する。
【００７０】
この第２の所定トルクτｈｒｅｆ２としては、運転者が、レーンキーピング操舵アシスト制御に依存し過ぎていてステアリングホイール１４の把持力も弱い状態を推定するに足る値、例えば５ｋｇｆ・ｃｍを設定する。
【００７１】
Ｓ２８で否定されるときは運転者がレーンキーピング操舵アシスト制御に過度に依存していることが窺えないので、Ｓ１８を経てＳ２０に進み、偏差Δγに応じてアシストトルクＴＬＫを演算する。
【００７２】
他方、Ｓ２８で肯定されるときは運転者がレーンキーピング操舵アシスト制御に過度に依存していることが推定されるので、Ｓ３０に進み、さらに確認のために検出された舵角θが所定舵角θｒｅｆを超えるか否か判断する。
【００７３】
この所定舵角θｒｅｆも、運転者が、レーンキーピング操舵アシスト制御に依存し過ぎている状態を確認するに足る値、例えば５度を設定する。
【００７４】
Ｓ３０で否定されるときは運転者がレーンキーピング操舵アシスト制御に過度に依存していることが確認されないので、Ｓ１８を経てＳ２０に進み、偏差Δγに応じてアシストトルクＴＬＫを演算する。
【００７５】
他方、Ｓ３０で肯定されるときはＳ３２に進み、前記したタイマＴ１の値が第１の所定時間Ｔｒｅｆ１（例えば２ｓｅｃ）以上か否か判断し、否定されるときはＳ２０に進む。
【００７６】
他方、Ｓ３２で肯定されるときはＳ３４に進み、運転者に対して警報・警告動作を行い、運転者の注意を喚起する。即ち、運転者にブザー（図１などで図示省略）を介して音声で警報すると共に、インディケータ（図１などで図示省略）を点滅するなどして警告し、その注意を喚起してステアリングホイール１４の把持を強めるように報知する。
【００７７】
次いでＳ３６に進み、前記したタイマＴ２の値が第２の所定時間Ｔｒｅｆ２（例えば５ｓｅｃ）以上か否か判断し、否定されるときはＳ２０に進むと共に、肯定されるときはＳ３８に進み、Ｓ３４と同様の手法で運転者に報知し、Ｓ２６に進み、アシストトルクＴＬＫを零とし、レーンキーピング操舵アシスト制御を中止する。
【００７８】
この結果、運転者が体感する操舵トルクは増加するので、これによって運転者の注意を一層良く喚起することができる。
【００７９】
尚、かくの如くしてレーンキーピング操舵アシスト制御を中止した後、運転者が再びレーンキーピング操舵アシスト制御を指示した場合には、その制御を再開する。
【００８０】
この実施の形態は上記の如く、ナビゲーション情報を利用することにより求めた走行路状態をヨーレート規範モデルに加味して目標ヨーレートを演算することから、目標ヨーレートをより適正に求めることができ、操舵アシスト制御を適正に行うことができる。
【００８１】
また、検出された操舵トルクが第１の所定トルク以上であるとき、換言すれば、運転者が路上の障害物を回避するなど積極的に操舵する意図を示すとき、前記操舵アシストトルクを零とすることで、運転者の積極的な操舵意図に良く沿うことができる。
【００８２】
また、検出された操舵トルクが第２の所定トルク以下であり、換言すれば運転者がステアリングホイール把持力が小さく、かつ検出された舵角が所定値以上であるとき、運転者が操舵アシスト制御に過度に依存していると推定し、運転者に報知することで、運転者の注意を喚起することができ、運転者が操舵アシスト制御に過度に依存するのを防止することができる。
【００８３】
さらに、時間計測値が第１の所定時間を超えるときに報知することで、一過的な状況を、運転者が操舵アシスト制御に過度に依存していると誤認することがない。
【００８４】
さらに、計測値が第２の所定時間を超えるとき、前記操舵アシストトルクを零とすることで、運転者が体感する操舵トルクを増加させて運転者の注意を一層良く喚起することができる。
【００８５】
上記の如く、この実施の形態においては、車両１０の操舵車輪（前輪３２）を転舵するアクチュエータ（電動モータ３８）を備えた車両用操舵制御装置において、少なくとも車両旋回挙動（ヨーレートγ）、車速Ｖ、および舵角θを含む車両の走行状態を検出する車両走行状態検出手段（ヨーレートセンサ８２、車輪速センサ４６，５０、舵角センサ４４，ＳＡＳ ＥＣＵ７４，Ｓ１０）、運転者により入力された操舵トルクτｈを検出する操舵トルク検出手段（トルクセンサ４２，ＳＡＳ ＥＣＵ７４，Ｓ１０）、車両進行方向前方の走行路を検出する走行路検出手段（ＣＣＤカメラ６４、画像処理ＥＣＵ，ＳＡＳ ＥＣＵ７４，Ｓ１０）、前記走行路の少なくとも曲率Ｒを含む走行路情報を出力する走行路情報出力手段（ナビゲーション装置８８）、前記検出された走行路と前記出力された走行路情報とから前記検出された舵角θを補正する舵角補正手段（ＳＡＳ ＥＣＵ７４，Ｓ１２）、少なくとも前記補正された舵角θと前記検出された車速Ｖとから予め設定されたモデル（ヨーレート規範モデル）に基づいて目標車両旋回挙動（目標ヨーレートγｍ）を演算する目標車両旋回挙動演算手段（ＳＡＳ ＥＣＵ７４，Ｓ１２）、前記演算された目標車両旋回挙動（目標ヨーレートγｍ）と前記検出された車両旋回挙動（検出ヨーレートγ）の偏差Δγを演算し、演算された偏差に基づいて前記走行路に沿って車両を走行させるための操舵アシストトルクＴＬＫを演算する操舵アシストトルク演算手段（ＳＡＳ ＥＣＵ７４，Ｓ１４からＳ３８）および前記演算された操舵アシストトルクに基づいて前記アクチュエータの操作量（モータ制御電流デューティ比）を演算するアクチュエータ操作量演算手段（ＥＰＳ ＥＣＵ７６）を備える如く構成した。
【００８６】
また、前記操舵アシストトルク演算手段は、前記演算された目標車両旋回挙動から前記検出された車両旋回挙動を減算して前記偏差Δγを演算すると共に、前記演算された偏差が所定値γｒｅｆ以上の負値であり、かつ前記検出された操舵トルクτｈが第１の所定トルクτｈｒｅｆ１以上であるとき、前記操舵アシストトルクＴＬＫを零とする（ＳＡＳ ＥＣＵ７４，Ｓ１６，Ｓ２２，Ｓ２４，Ｓ２６）如く構成した。
【００８７】
また、前記操舵アシストトルク演算手段は、前記演算された目標車両旋回挙動から検出された車両旋回挙動を減算して前記偏差Δγを演算すると共に、前記演算された偏差が前記所定値γｒｅｆ以上の負値ではなく、前記検出された操舵トルクτｈが第２の所定トルクτｈｒｅｆ２以下であり、かつ前記舵角θ、より詳しくは前記検出された舵角θが所定値θｒｅｆ以上であるとき、時間計測を開始する時間計測手段を備え、計測値Ｔ１が第１の所定時間Ｔｒｅｆ１を超えるとき、運転者に報知する（ＳＡＳ ＥＣＵ７４，Ｓ１６，Ｓ２２，Ｓ２４，Ｓ２８，Ｓ３０，Ｓ３２，Ｓ３４）如く構成した。
【００８８】
また、前記操舵アシストトルク演算手段は、前記計測値Ｔ２が第２の所定時間Ｔｒｅｆ２を超えるとき、前記操舵アシストトルクＴＬＫを零とする（ＳＡＳ
ＥＣＵ７４，Ｓ１６，Ｓ２２，Ｓ２４，Ｓ２８，Ｓ３０，Ｓ３２，Ｓ３４，Ｓ３６，Ｓ２６）如く構成した。
【００８９】
尚、上記において、車両旋回挙動をヨーレートから求めたが、舵角を用いても良い。
【００９０】
ＥＰＳ ＥＣＵ７６がパワーステアリング用のアシストトルクＴＰＳを演算するようにしたが、ＳＡＳ ＥＣＵ７４が行っても良い。
【００９１】
また、上記した実施の形態において、舵角センサ４４などは開示した構成以外でも良く、また配置位置も必要とする検出値が得られる限り、どこに配置しても良い。
【００９２】
【発明の効果】
請求項１項にあっては、検出された走行路と前記出力された走行路情報とから検出された舵角を補正し、少なくとも補正された舵角と車速とからモデルに基づいて目標車両旋回挙動を演算することで、目標車両旋回挙動をより適正に求めることができ、操舵アシスト制御を適正に行うことができる。
【００９３】
また、検出された操舵トルクが第１の所定トルク以上であるとき、換言すれば、運転者が路上の障害物を回避するなど積極的に操舵する意図を示すとき、前記操舵アシストトルクを零とすることで、ナビゲーション情報に基づいた走行路状態を用いることにより操舵アシスト制御を適正に行うことができると共に、運転者の積極的な操舵意図に沿うことができる。
【００９４】
請求項２項にあっては、検出された操舵トルクが第２の所定トルク以下であり、換言すれば運転者のステアリングホイール把持力が小さく、かつ舵角が所定値以上であるとき、運転者が操舵アシスト制御に過度に依存していることが推定することができ、よって運転者に報知してその注意を喚起することができる。
【００９５】
従って、ナビゲーション情報に基づいた走行路状態を用いることにより、操舵アシスト制御を適正に行うことができると共に、運転者の操舵状態を監視し、運転者が操舵アシスト制御に過度に依存するのを防止することができる。
【００９６】
さらに、時間計測値が第１の所定時間を超えるときに報知することで、一過的な状況を誤認することがない。
【００９７】
請求項３項にあっては、運転者が体感する操舵トルクを増加させて運転者の注意を一層良く喚起することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明に係る車両用操舵制御装置の全体を示す概略図である。
【図２】図１の装置を操舵系に焦点をおいて示す、図１と同様の全体概略図である。
【図３】図１の装置の動作を示すフロー・チャートである。
【図４】図３フロー・チャートのレーンキーピング制御などを概略的に示すブロック図である。
【図５】図４ブロック図に示すレーンキーピング制御を説明する説明図である。
【図６】図４ブロック図に示すＳＡＳ ＥＣＵおよびＥＰＳ ＥＣＵにより決定（演算）される操舵アシストトルク特性を示す説明グラフである。
【符号の説明】
１０ 車両
１４ ステアリングホイール
３２ 前輪（操舵車輪）
３８ 電動モータ（アクチュエータ）
４２ トルクセンサ
４４ 舵角センサ
４６，５０ 車輪速センサ
４８ 後輪
７４ 電子制御ユニット（ＳＡＳ ＥＣＵ）
７６ 電子制御ユニット（ＥＰＳ ＥＣＵ）
８２ ヨーレートセンサ
８８ ナビゲーション装置
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両用操舵制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用操舵制御装置として、本出願人は、先に特開平７−４７９７０号公報において、ヨーレート規範モデルを用いて検出した車速と舵角とから目標ヨーレートを演算し、演算した目標ヨーレートから目標軌跡を演算し、検出したヨーレートから演算した実軌跡との偏差に応じて操舵トルクをアシストする技術を提案している。
【０００３】
さらに、本出願人は、例えば特開平５−１９７４２３号および特開平９−２２１０５４号公報などにおいて、車両進行方向を撮像して走行路（レーン）の白線を検出し、検出した白線に沿って車両を走行させるように操舵角度をアシストする技術を提案している。
【０００４】
このように、車両の走行路からの逸脱を防止するレーンキーピング操舵アシスト制御を介して微小操舵を補助することによって、運転者の負担を大幅に軽減することができる。運転者の負担は、特に高速道路などを長時間走行するとき顕著となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近時、車両走行を誘導するナビゲーション装置を装着した車両が普及しつつある。ナビゲーション装置は、ＣＤ−ＲＯＭなどに格納した地図情報を備えると共に、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）などから車両の現在位置を検出し、検出した現在位置を含む走行路（レーン）のノード（座標位置情報）などのナビゲーション情報を出力する。
【０００６】
従って、この発明の目的は、かかるナビゲーション情報を利用することにより、求めた走行路状態を前記したヨーレート規範モデルに加味して目標車両旋回挙動（ヨーレート）を演算することで、上記した操舵アシスト制御を適正に行うようにした車両用操舵制御装置を提供することにある。
【０００７】
さらに、かかる操舵アシスト制御を行う場合、運転者が路上の障害物を回避するなど積極的に操舵する意図を示すとき、その意図に沿うことが望ましい。
【０００８】
従って、この発明の第２の目的は、ナビゲーション情報に基づいた走行路状態を用いることにより、操舵アシスト制御を適正に行うと共に、運転者が路上の障害物を回避するなど積極的に操舵する意図を示すとき、その意図に沿うようにした車両用操舵制御装置を提供することにある。
【０００９】
更に、かかる操舵アシスト制御を行うことによって、運転者の負担を大幅に軽減することができる反面、運転者が操舵アシスト制御に過度に依存する場合も生じ得る。
【００１０】
従って、この発明の第３の目的は、ナビゲーション情報に基づいた走行路状態を用いることにより、操舵アシスト制御を適正に行うと共に、運転者の操舵状態を監視し、運転者が操舵アシスト制御に過度に依存するのを防止するようにした車両用操舵制御装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、請求項１項にあっては、車両の操舵車輪を転舵するアクチュエータを備えた車両用操舵制御装置において、少なくとも車両旋回挙動、車速、および舵角を含む車両の走行状態を検出する車両走行状態検出手段、運転者により入力された操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段、前記車両に搭載されたカメラにより車両進行方向前方の走行路を検出する走行路検出手段、前記走行路の少なくとも曲率を含む走行路情報を、前記車両に搭載されたナビゲーション装置から入力されるナビゲーション情報に基づいて出力する走行路情報出力手段、前記検出された走行路と前記出力された走行路情報とから前記検出された舵角を補正する舵角補正手段、少なくとも前記補正された舵角と前記検出された車速とから予め設定されたモデルに基づいて目標車両旋回挙動を演算する目標車両旋回挙動演算手段、前記演算された目標車両旋回挙動から前記検出された車両旋回挙動を減算して偏差を演算し、前記演算された偏差に基づいて前記走行路に沿って車両を走行させるための操舵アシストトルクを演算すると共に、前記演算された偏差が所定値以上の負値であり、かつ前記検出された操舵トルクが第１の所定トルク以上であるとき、前記操舵アシストトルクを零とする操舵アシストトルク演算手段および前記演算された操舵アシストトルクに基づいて前記アクチュエータの操作量を演算するアクチュエータ操作量演算手段を備える如く構成した。
【００１２】
このように、検出された走行路と前記出力された走行路情報とから検出された舵角を補正し、少なくとも補正された舵角と車速とからモデルに基づいて目標車両旋回挙動を演算することで、目標車両旋回挙動をより適正に求めることができ、よって操舵アシスト制御を適正に行うことができる。
【００１４】
また、検出された操舵トルクが第１の所定トルク以上であるとき、換言すれば、運転者が路上の障害物を回避するなど積極的に操舵する意図を示すとき、前記操舵アシストトルクを零とすることで、ナビゲーション情報に基づいた走行路状態を用いることにより、操舵アシスト制御を適正に行うことができると共に、運転者の積極的な操舵意図に沿うことができる。
【００１５】
請求項２項にあっては、車両の操舵車輪を転舵するアクチュエータを備えた車両用操舵制御装置において、少なくとも車両旋回挙動、車速および舵角を含む車両の走行状態を検出する車両走行状態検出手段、運転者により入力された操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段、前記車両に搭載されたカメラにより車両進行方向前方の走行路を検出する走行路検出手段、前記走行路の少なくとも曲率を含む走行路情報を、前記車両に搭載されたナビゲーション装置から入力されるナビゲーション情報に基づいて出力する走行路情報出力手段、前記検出された走行路と前記出力された走行路情報とから前記検出された舵角を補正する舵角補正手段、少なくとも前記補正された舵角と前記検出された車速とから予め設定されたモデルに基づいて目標車両旋回挙動を演算する目標車両旋回挙動演算手段、前記演算された目標車両旋回挙動から前記検出された車両旋回挙動を減算して偏差を演算し、前記演算された偏差に基づいて前記走行路に沿って車両を走行させるための操舵アシストトルクを演算すると共に、前記演算された偏差が前記所定値以上の負値であり、前記検出された操舵トルクが第２の所定トルク以下であり、かつ前記舵角（検出された舵角）が所定値以上であるとき、時間計測を開始する時間計測手段を備え、計測値が第１の所定時間を超えるとき、運転者に報知する操舵アシストトルク演算手段、および前記演算された操舵アシストトルクに基づいて前記アクチュエータの操作量を演算するアクチュエータ操作量演算手段を備える如く構成した。
【００１６】
このように、検出された操舵トルクが第２の所定トルク以下であり、換言すれば運転者のステアリングホイール把持力が小さく、かつ検出された舵角が所定値以上であるとき、運転者が操舵アシスト制御に過度に依存していることを推定することができ、運転者に報知してその注意を喚起することができる。
【００１７】
従って、ナビゲーション情報に基づいた走行路状態を用いることにより、操舵アシスト制御を適正に行うことができると共に、運転者の操舵状態を監視し、運転者が操舵アシスト制御に過度に依存するのを防止することができる。
【００１８】
さらに、時間計測値が第１の所定時間を超えるときに報知することで、一過的な状況を誤認することがない。
【００１９】
請求項３項にあっては、前記操舵アシストトルク演算手段は、前記計測値が第２の所定時間を超えるとき、前記操舵アシストトルクを零とする如く構成した。
【００２０】
これによって、運転者が体感する操舵トルクを増加させて運転者の注意を一層良く喚起することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に即してこの発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
図１はこの出願に係る車両用操舵制御装置を全体的に示す概略図であり、図２はその装置を操舵系に焦点をおいて示す同様の説明図である。
【００２３】
以下、図１および図２を併せて参照して説明すると、車両１０において運転席１２に配置されたステアリングホイール１４は、ステアリングシャフト１６に連結され、ステアリングシャフト１６はユニバーサルジョイント１８，２０を介してコネクティングシャフト２２に連結される。
【００２４】
コネクティングシャフト２２は、ラック・ピニオン型ステアリングギア２４のピニオン２６に連結される。ピニオン２６はラック２８に噛み合っており、よってステアリングホイール１４から入力された回転運動はピニオン２６を介してラック２８の往復運動に変換され、フロントアクスルの両端に配置されたタイロッド（ステアリングロッド）３０およびキングピン（図示せず）を介して２個の前輪（操舵輪）３２を所望の方向に転舵させる。
【００２５】
ラック２８上には同軸に電動モータ３８およびボールねじ機構４０が配置され、モータ出力はボールねじ機構４０を介してラック２８の往復運動に変換され、ステアリングホイール１４を介して入力された操舵力（操舵トルク）を減少する方向にラック２８を駆動する。
【００２６】
ここで、ステアリングギア２４の付近にはトルクセンサ４２が設けられ、運転者が入力した操舵力（操舵トルク）の方向と大きさに応じた信号を出力する。また、ステアリングシャフト１６の付近にはロータリエンコーダなどからなる舵角センサ４４が設けられ、運転者が入力した操舵角度（舵角。より詳しくは前輪舵角）θの方向と大きさに応じた信号を出力する。
【００２７】
２個の前輪３２の付近にはそれぞれ電磁ピックアップなどからなる車輪速センサ４６が配置されて前輪１回転ごとに信号を出力すると共に、２個の後輪４８の付近にも同種構造の車輪速センサ５０がそれぞれ配置されて後輪１回転ごとに信号を出力する（図１で左側の後輪のみ示す）。尚、車両１０においては内燃機関（図示せず）は前輪側に配置されており、前輪３２を駆動輪、後輪４８を従動輪とする。
【００２８】
また、２個の前輪３２および２個の後輪のサスペンション機構（図示せず）の付近には車高センサ５２，５４がそれぞれ設けられ、前後輪のサスペンションのストローク（変位）を通じてその部位の車両１０の高さに応じた信号を出力する。
【００２９】
図１に示す如く、運転席１２の上部には、フロントウィンドウ６０の内面にルームミラー６２と組み合わされてＣＣＤカメラ６４が１基、取りつけられる。
【００３０】
ＣＣＤカメラ６４は車両進行方向道路を単眼視し、撮像信号を出力する。ＣＣＤカメラ６４の出力は、図２に示す如く、マイクロコンピュータからなる画像処理ＥＣＵ６８に送られ、走行路のレーン（車線）の区分線（白線）が抽出される。
【００３１】
この出願に係る車両用操舵制御装置は、同様にマイクロコンピュータからなる電子制御ユニット（「ＳＡＳ ＥＣＵ」と示す）７４を備え、画像処理ＥＣＵ６８および前記したトルクセンサ４２の出力などはＳＡＳ ＥＣＵ７４に入力される。
【００３２】
また、この装置は第２の電子制御ユニット（「ＥＰＳ ＥＣＵ」と示す）７６を備える。前記したトルクセンサ４２および車輪速センサ４６の出力はＥＰＳ
ＥＣＵ７６にも入力される。
【００３３】
ＳＡＳ ＥＣＵ７４とＥＰＳ ＥＣＵ７６は信号線７８を介して相互に通信可能に接続される。ＳＡＳ ＥＣＵ７４は後述の如く、レーンキーピング操舵アシストトルクを演算し、ＥＰＳ ＥＣＵ７６に送信する。
【００３４】
ＥＰＳ ＥＣＵ７６は操舵トルクが検出されるとき、それに応じてパワーステアリング操舵アシストトルクを演算し、レーンキーピング操舵アシストトルクとパワーステアリング操舵アシストトルクに基づいて最終操舵アシストトルクを演算し、それから操作量（電動モータ３８の制御電流）を決定する。
【００３５】
ＥＰＳ ＥＣＵ７６には、モータ駆動回路８０が接続される。モータ駆動回路８０は４個のパワーＦＥＴスイッチング素子からなる公知のブリッジ回路を備え、ＦＥＴスイッチング素子のオン・オフによって電動モータ３８が正転あるいは逆転する。
【００３６】
ＥＰＳ ＥＣＵ７６は、モータ制御電流をデューティ比（ＰＷＭによるデューティ比）で決定し、モータ駆動回路８０に出力する。より具体的には、ＥＰＳＥＣＵ７６は、ＦＥＴスイッチング素子をデューティ比制御してモータ通電電流を制御し、電動モータ３８を駆動制御する。
【００３７】
図１の説明に戻ると、車両１０の重心位置付近にはヨーレートセンサ８２が配置され、車両重心の鉛直（重力）軸回りのヨーレート（回転角速度。車両旋回挙動）に応じた信号を出力する。
【００３８】
また、運転席１２のステアリングホイール１４には感圧センサ８４が適宜個数配置され、圧力、即ち、運転者のステアリングホイール操作の有無に応じた信号を出力すると共に、シート下部には第２の感圧センサ８６が適宜個数配置され、圧力、即ち、運転者の着座の有無に応じた信号を出力する。
【００３９】
また、ダッシュボード付近にはナビゲーション装置８８が配置される（図１で「ＮＡＶＩ」と示す）。
【００４０】
ナビゲーション装置８８は、ＣＰＵ８８ａ、車両走行予定地域を多数のノード（座標位置情報）で示すナビゲーション情報を記憶したＣＤ−ＲＯＭ８８ｂ、およびＧＰＳからの信号をアンテナ８８ｃを介して受信するＧＰＳ受信装置（『ＧＰＳ』と示す）８８ｄを備える。
【００４１】
ナビゲーション装置８８のＣＰＵ８８ａとＳＡＳ ＥＣＵ７４とは双方向通信自在に接続され、ＳＡＳ ＥＣＵ７４はＣＰＵ８８ａを介して上記した多数のノードからなるナビゲーション情報を入力し、後述する如く、隣接するノード群から車両走行予定地域の曲率Ｒなどを演算し、演算値から検出舵角を補正する。
【００４２】
さらに、運転席１２の床面のブレーキペダル（図示せず）にはブレーキセンサ９０が設けられ、運転者のブレーキペダルの踏み込みに応じた信号を出力すると共に、アクセルペダル（図示せず）にはアクセルセンサ９２が設けられ、運転者のアクセルペダルの踏み込みに応じた信号を出力する。
【００４３】
図３はこの出願に係る車両用操舵制御装置の動作を示すフロー・チャートである。
【００４４】
同図の説明に入る前に、図４ブロック図を参照してこの装置の動作を概説する。
【００４５】
ＣＣＤカメラ６４の出力は画像処理ＥＣＵ６８に入力され、そこで車両１０が進行している道路の状況、より詳しくは走行路あるいは車線（レーン）の白線が検出される。
【００４６】
他方、ナビゲーション装置８８からナビゲーション情報としてその地域のノード群（座標位置情報）が出力され、ＳＡＳ ＥＣＵ７４は、隣接するノード群の幾つかを選択して走行路の曲率Ｒを演算する。
【００４７】
図５に、ナビゲーション情報によって得られた走行路の曲率Ｒを示す。ＳＡＳＥＣＵ７４は、かく得られた走行路状態、より詳しくは、走行路の曲率Ｒなどから、検出された舵角θ（前輪３２の舵角）を補正する。
【００４８】
次いで、ＳＡＳ ＥＣＵ７４は、補正した舵角θと車速Ｖから、以下の式で示されるヨーレート規範モデルを用いて目標ヨーレート（目標車両旋回挙動）γｍを演算する。
【００４９】
γｍ＝θ・Ｖ／（（１＋Ａ・Ｖ２ ）・Ｌ）
上記で、Ｌは車両１０のホイールベース長で、予め求めておく。また、Ａはスタビリティファクタであり、以下の式から演算する。
Ａ＝（−Ｍ／２Ｌ２ ）・（Ｌｆ・Ｋｆ−Ｌｒ・Ｋｒ）／Ｋｆ・Ｋｒ
【００５０】
上記で、Ｍは車両１０の慣性モーメント、Ｌｆは車両１０の重心から前輪３２までの距離、Ｋｆは前輪３２のコーナリング力、Ｌｒは車両１０の重心から後輪４８までの距離、Ｋｒは後輪４８のコーナリング力であり、予め求めておく。
【００５１】
図４の説明を続けると、次いで、演算された目標ヨーレートγｍと検出された実ヨーレートγの偏差Δγを演算し、演算値に適宜なゲイン（図示省略）を乗じ、車両１０がレーンに沿って、例えばレーン中心あるいはその近傍に沿って走行するに必要なレーンキーピング操舵アシストトルク（以下「アシストトルクＴＬＫ」という）を演算する。
【００５２】
かかる制御を行うことによって、図５に示す如く、例えば実線に平行な方向を向いていた車両１０が、レーン線形に応じて破線で示す方向を向くように、操舵がアシストされる。
【００５３】
尚、操舵トルクτｈが検出されるとき、即ち、運転者により操舵トルクが入力されるとき、検出トルクτｈに適宜なゲインを乗じてパワーステアリング操舵アシストトルク（以下「アシストトルクＴＰＳ」という）を演算する。アシストトルクＴＰＳは、運転者が路上の障害物を回避するなどの積極的な操舵を行うときのアシストトルクである。
【００５４】
図４において、ＳＡＳ ＥＣＵ７４の行う処理を『ＳＡＳ』と、ＥＰＳ ＥＣＵ７６の行う処理を『ＥＰＳ』と示す。尚、この実施の形態では、従来的なパワーステアリング用のアクチュエータ（電動モータ３８）を兼用してレーンキーピング用の操舵アシストトルク制御を行うことで、構成を簡易にした。
【００５５】
図６に、上記の如く決定されるアシストトルクＴＬＫおよびアシストトルクＴＰＳの特性を示す。図４ブロック図に示す制御により、偏差Δγあるいは検出トルクτｈに応じ、結果として図示のようなアシストトルクが与えられる。
【００５６】
尚、運転者操舵トルク（検出トルク）τｈおよび検出舵角θに応じてアシストトルクＴＬＫの値が補正されるが、それについては後述する。
【００５７】
上記を前提として、図３フロー・チャートを参照し、この出願に係る車両用操舵制御装置の動作を説明する。
【００５８】
先ずＳ１０において前記したナビゲーション情報、画像処理結果、センサ出力（ヨーレートγ、車速Ｖ、舵角θ、運転者操舵トルクτｈなど）を読み込む。
【００５９】
次いでＳ１２に進み、ナビゲーション情報に基づく走行路状態（曲率Ｒなど）から検出舵角θを補正し、補正舵角θと検出車速Ｖから前記したヨーレート規範モデルを用いて目標ヨーレートγｍを演算する。
【００６０】
次いでＳ１４に進み、演算された目標ヨーレートγｍと検出された実ヨーレートγの偏差Δγを図示の如く演算する。
【００６１】
次いでＳ１６に進み、演算された偏差Δγが絶対値において所定値γｒｅｆを超えるか否か判断する。Ｓ１６で否定されるときは車両１０がレーン中心位置あるいはその近傍に沿って走行していると判断されるため、Ｓ１８に進み、タイマ（アップカウンタ）Ｔ１，Ｔ２（後述）の値を０に設定する（スタートさせる）。
【００６２】
次いでＳ２０に進み、偏差Δγに応じ、図６に示す特性に従って操舵アシストトルクＴＬＫを演算する。
【００６３】
他方、Ｓ１６で肯定されるときはＳ２２に進み、偏差Δγが０以上か否か、即ち、偏差Δγがプラス側の値、換言すれば目標ヨーレートに対して実ヨーレートが不足するか、あるいはマイナス側の値、換言すれば目標ヨーレートを実ヨーレートが超えるか否か判断する。
【００６４】
Ｓ２２で肯定されて目標ヨーレートに対して実ヨーレートが不足すると判断されるときはＳ１８を経てＳ２０に進み、偏差Δγに応じてアシストトルクＴＬＫを演算する。
【００６５】
一方、Ｓ２２で否定されて目標ヨーレートを実ヨーレートが超えると判断されるときはＳ２４に進み、検出トルクτｈが第１の所定トルクτｈｒｅｆ１を超えるか否か判断する。
【００６６】
この第１の所定トルクτｈｒｅｆ１としては、運転者が路上の障害物を回避するなど、自ら積極的に操舵する意図を有することを推定するに足る値、例えば１０ｋｇｆ・ｃｍを設定する。
【００６７】
Ｓ２４で肯定されるときは、運転者が自ら積極的に操舵する意図を有し、レーンキーピング操舵アシスト制御がその運転者の積極的な操舵操作に干渉するのを防止するためにＳ２６に進み、アシストトルクＴＬＫを零とする。即ち、レーンキーピング操舵アシスト制御を中止する。
【００６８】
この結果、図４ブロック図に示す如く、ＥＰＳ ＥＣＵ７６において検出トルクτｈに応じ、図６に示す特性に従ってパワーステアリング用のアシストトルクＴＰＳが演算され、演算値に基づいて運転者の障害物回避などの操舵動作がアシストされる。
【００６９】
Ｓ２４で否定されるときはＳ２８に進み、検出トルクτｈが第２の所定トルクτｈｒｅｆ２以下か否か判断する。
【００７０】
この第２の所定トルクτｈｒｅｆ２としては、運転者が、レーンキーピング操舵アシスト制御に依存し過ぎていてステアリングホイール１４の把持力も弱い状態を推定するに足る値、例えば５ｋｇｆ・ｃｍを設定する。
【００７１】
Ｓ２８で否定されるときは運転者がレーンキーピング操舵アシスト制御に過度に依存していることが窺えないので、Ｓ１８を経てＳ２０に進み、偏差Δγに応じてアシストトルクＴＬＫを演算する。
【００７２】
他方、Ｓ２８で肯定されるときは運転者がレーンキーピング操舵アシスト制御に過度に依存していることが推定されるので、Ｓ３０に進み、さらに確認のために検出された舵角θが所定舵角θｒｅｆを超えるか否か判断する。
【００７３】
この所定舵角θｒｅｆも、運転者が、レーンキーピング操舵アシスト制御に依存し過ぎている状態を確認するに足る値、例えば５度を設定する。
【００７４】
Ｓ３０で否定されるときは運転者がレーンキーピング操舵アシスト制御に過度に依存していることが確認されないので、Ｓ１８を経てＳ２０に進み、偏差Δγに応じてアシストトルクＴＬＫを演算する。
【００７５】
他方、Ｓ３０で肯定されるときはＳ３２に進み、前記したタイマＴ１の値が第１の所定時間Ｔｒｅｆ１（例えば２ｓｅｃ）以上か否か判断し、否定されるときはＳ２０に進む。
【００７６】
他方、Ｓ３２で肯定されるときはＳ３４に進み、運転者に対して警報・警告動作を行い、運転者の注意を喚起する。即ち、運転者にブザー（図１などで図示省略）を介して音声で警報すると共に、インディケータ（図１などで図示省略）を点滅するなどして警告し、その注意を喚起してステアリングホイール１４の把持を強めるように報知する。
【００７７】
次いでＳ３６に進み、前記したタイマＴ２の値が第２の所定時間Ｔｒｅｆ２（例えば５ｓｅｃ）以上か否か判断し、否定されるときはＳ２０に進むと共に、肯定されるときはＳ３８に進み、Ｓ３４と同様の手法で運転者に報知し、Ｓ２６に進み、アシストトルクＴＬＫを零とし、レーンキーピング操舵アシスト制御を中止する。
【００７８】
この結果、運転者が体感する操舵トルクは増加するので、これによって運転者の注意を一層良く喚起することができる。
【００７９】
尚、かくの如くしてレーンキーピング操舵アシスト制御を中止した後、運転者が再びレーンキーピング操舵アシスト制御を指示した場合には、その制御を再開する。
【００８０】
この実施の形態は上記の如く、ナビゲーション情報を利用することにより求めた走行路状態をヨーレート規範モデルに加味して目標ヨーレートを演算することから、目標ヨーレートをより適正に求めることができ、操舵アシスト制御を適正に行うことができる。
【００８１】
また、検出された操舵トルクが第１の所定トルク以上であるとき、換言すれば、運転者が路上の障害物を回避するなど積極的に操舵する意図を示すとき、前記操舵アシストトルクを零とすることで、運転者の積極的な操舵意図に良く沿うことができる。
【００８２】
また、検出された操舵トルクが第２の所定トルク以下であり、換言すれば運転者がステアリングホイール把持力が小さく、かつ検出された舵角が所定値以上であるとき、運転者が操舵アシスト制御に過度に依存していると推定し、運転者に報知することで、運転者の注意を喚起することができ、運転者が操舵アシスト制御に過度に依存するのを防止することができる。
【００８３】
さらに、時間計測値が第１の所定時間を超えるときに報知することで、一過的な状況を、運転者が操舵アシスト制御に過度に依存していると誤認することがない。
【００８４】
さらに、計測値が第２の所定時間を超えるとき、前記操舵アシストトルクを零とすることで、運転者が体感する操舵トルクを増加させて運転者の注意を一層良く喚起することができる。
【００８５】
上記の如く、この実施の形態においては、車両１０の操舵車輪（前輪３２）を転舵するアクチュエータ（電動モータ３８）を備えた車両用操舵制御装置において、少なくとも車両旋回挙動（ヨーレートγ）、車速Ｖ、および舵角θを含む車両の走行状態を検出する車両走行状態検出手段（ヨーレートセンサ８２、車輪速センサ４６，５０、舵角センサ４４，ＳＡＳ ＥＣＵ７４，Ｓ１０）、運転者により入力された操舵トルクτｈを検出する操舵トルク検出手段（トルクセンサ４２，ＳＡＳ ＥＣＵ７４，Ｓ１０）、車両進行方向前方の走行路を検出する走行路検出手段（ＣＣＤカメラ６４、画像処理ＥＣＵ，ＳＡＳ ＥＣＵ７４，Ｓ１０）、前記走行路の少なくとも曲率Ｒを含む走行路情報を出力する走行路情報出力手段（ナビゲーション装置８８）、前記検出された走行路と前記出力された走行路情報とから前記検出された舵角θを補正する舵角補正手段（ＳＡＳ ＥＣＵ７４，Ｓ１２）、少なくとも前記補正された舵角θと前記検出された車速Ｖとから予め設定されたモデル（ヨーレート規範モデル）に基づいて目標車両旋回挙動（目標ヨーレートγｍ）を演算する目標車両旋回挙動演算手段（ＳＡＳ ＥＣＵ７４，Ｓ１２）、前記演算された目標車両旋回挙動（目標ヨーレートγｍ）と前記検出された車両旋回挙動（検出ヨーレートγ）の偏差Δγを演算し、演算された偏差に基づいて前記走行路に沿って車両を走行させるための操舵アシストトルクＴＬＫを演算する操舵アシストトルク演算手段（ＳＡＳ ＥＣＵ７４，Ｓ１４からＳ３８）および前記演算された操舵アシストトルクに基づいて前記アクチュエータの操作量（モータ制御電流デューティ比）を演算するアクチュエータ操作量演算手段（ＥＰＳ ＥＣＵ７６）を備える如く構成した。
【００８６】
また、前記操舵アシストトルク演算手段は、前記演算された目標車両旋回挙動から前記検出された車両旋回挙動を減算して前記偏差Δγを演算すると共に、前記演算された偏差が所定値γｒｅｆ以上の負値であり、かつ前記検出された操舵トルクτｈが第１の所定トルクτｈｒｅｆ１以上であるとき、前記操舵アシストトルクＴＬＫを零とする（ＳＡＳ ＥＣＵ７４，Ｓ１６，Ｓ２２，Ｓ２４，Ｓ２６）如く構成した。
【００８７】
また、前記操舵アシストトルク演算手段は、前記演算された目標車両旋回挙動から検出された車両旋回挙動を減算して前記偏差Δγを演算すると共に、前記演算された偏差が前記所定値γｒｅｆ以上の負値ではなく、前記検出された操舵トルクτｈが第２の所定トルクτｈｒｅｆ２以下であり、かつ前記舵角θ、より詳しくは前記検出された舵角θが所定値θｒｅｆ以上であるとき、時間計測を開始する時間計測手段を備え、計測値Ｔ１が第１の所定時間Ｔｒｅｆ１を超えるとき、運転者に報知する（ＳＡＳ ＥＣＵ７４，Ｓ１６，Ｓ２２，Ｓ２４，Ｓ２８，Ｓ３０，Ｓ３２，Ｓ３４）如く構成した。
【００８８】
また、前記操舵アシストトルク演算手段は、前記計測値Ｔ２が第２の所定時間Ｔｒｅｆ２を超えるとき、前記操舵アシストトルクＴＬＫを零とする（ＳＡＳ
ＥＣＵ７４，Ｓ１６，Ｓ２２，Ｓ２４，Ｓ２８，Ｓ３０，Ｓ３２，Ｓ３４，Ｓ３６，Ｓ２６）如く構成した。
【００８９】
尚、上記において、車両旋回挙動をヨーレートから求めたが、舵角を用いても良い。
【００９０】
ＥＰＳ ＥＣＵ７６がパワーステアリング用のアシストトルクＴＰＳを演算するようにしたが、ＳＡＳ ＥＣＵ７４が行っても良い。
【００９１】
また、上記した実施の形態において、舵角センサ４４などは開示した構成以外でも良く、また配置位置も必要とする検出値が得られる限り、どこに配置しても良い。
【００９２】
【発明の効果】
請求項１項にあっては、検出された走行路と前記出力された走行路情報とから検出された舵角を補正し、少なくとも補正された舵角と車速とからモデルに基づいて目標車両旋回挙動を演算することで、目標車両旋回挙動をより適正に求めることができ、操舵アシスト制御を適正に行うことができる。
【００９３】
また、検出された操舵トルクが第１の所定トルク以上であるとき、換言すれば、運転者が路上の障害物を回避するなど積極的に操舵する意図を示すとき、前記操舵アシストトルクを零とすることで、ナビゲーション情報に基づいた走行路状態を用いることにより操舵アシスト制御を適正に行うことができると共に、運転者の積極的な操舵意図に沿うことができる。
【００９４】
請求項２項にあっては、検出された操舵トルクが第２の所定トルク以下であり、換言すれば運転者のステアリングホイール把持力が小さく、かつ舵角が所定値以上であるとき、運転者が操舵アシスト制御に過度に依存していることが推定することができ、よって運転者に報知してその注意を喚起することができる。
【００９５】
従って、ナビゲーション情報に基づいた走行路状態を用いることにより、操舵アシスト制御を適正に行うことができると共に、運転者の操舵状態を監視し、運転者が操舵アシスト制御に過度に依存するのを防止することができる。
【００９６】
さらに、時間計測値が第１の所定時間を超えるときに報知することで、一過的な状況を誤認することがない。
【００９７】
請求項３項にあっては、運転者が体感する操舵トルクを増加させて運転者の注意を一層良く喚起することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明に係る車両用操舵制御装置の全体を示す概略図である。
【図２】図１の装置を操舵系に焦点をおいて示す、図１と同様の全体概略図である。
【図３】図１の装置の動作を示すフロー・チャートである。
【図４】図３フロー・チャートのレーンキーピング制御などを概略的に示すブロック図である。
【図５】図４ブロック図に示すレーンキーピング制御を説明する説明図である。
【図６】図４ブロック図に示すＳＡＳ ＥＣＵおよびＥＰＳ ＥＣＵにより決定（演算）される操舵アシストトルク特性を示す説明グラフである。
【符号の説明】
１０ 車両
１４ ステアリングホイール
３２ 前輪（操舵車輪）
３８ 電動モータ（アクチュエータ）
４２ トルクセンサ
４４ 舵角センサ
４６，５０ 車輪速センサ
４８ 後輪
７４ 電子制御ユニット（ＳＡＳ ＥＣＵ）
７６ 電子制御ユニット（ＥＰＳ ＥＣＵ）
８２ ヨーレートセンサ
８８ ナビゲーション装置
Claims (3)
- 車両の操舵車輪を転舵するアクチュエータを備えた車両用操舵制御装置において、
ａ．少なくとも車両旋回挙動、車速および舵角を含む車両の走行状態を検出する車両走行状態検出手段、
ｂ．運転者により入力された操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段、
ｃ．前記車両に搭載されたカメラにより車両進行方向前方の走行路を検出する走行路検出手段、
ｄ．前記走行路の少なくとも曲率を含む走行路情報を、前記車両に搭載されたナビゲーション装置から入力されるナビゲーション情報に基づいて出力する走行路情報出力手段、
ｅ．前記検出された走行路と前記出力された走行路情報とから前記検出された舵角を補正する舵角補正手段、
ｆ．少なくとも前記補正された舵角と前記検出された車速とから予め設定されたモデルに基づいて目標車両旋回挙動を演算する目標車両旋回挙動演算手段、
ｇ．前記演算された目標車両旋回挙動から前記検出された車両旋回挙動を減算して偏差を演算し、前記演算された偏差に基づいて前記走行路に沿って車両を走行させるための操舵アシストトルクを演算すると共に、前記演算された偏差が所定値以上の負値であり、かつ前記検出された操舵トルクが第１の所定トルク以上であるとき、前記操舵アシストトルクを零とする操舵アシストトルク演算手段、
および
ｈ．前記演算された操舵アシストトルクに基づいて前記アクチュエータの操作量を演算するアクチュエータ操作量演算手段、
を備えたことを特徴とする車両用操舵制御装置。 - 車両の操舵車輪を転舵するアクチュエータを備えた車両用操舵制御装置において、
ａ．少なくとも車両旋回挙動、車速および舵角を含む車両の走行状態を検出する車両走行状態検出手段、
ｂ．運転者により入力された操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段、
ｃ．前記車両に搭載されたカメラにより車両進行方向前方の走行路を検出する走行路検出手段、
ｄ．前記走行路の少なくとも曲率を含む走行路情報を、前記車両に搭載されたナビゲーション装置から入力されるナビゲーション情報に基づいて出力する走行路情報出力手段、
ｅ．前記検出された走行路と前記出力された走行路情報とから前記検出された舵角を補正する舵角補正手段、
ｆ．少なくとも前記補正された舵角と前記検出された車速とから予め設定されたモデルに基づいて目標車両旋回挙動を演算する目標車両旋回挙動演算手段、
ｇ．前記演算された目標車両旋回挙動から前記検出された車両旋回挙動を減算して偏差を演算し、前記演算された偏差に基づいて前記走行路に沿って車両を走行させるための操舵アシストトルクを演算すると共に、前記演算された偏差が前記所定値以上の負値であり、前記検出された操舵トルクが第２の所定トルク以下であり、かつ前記舵角が所定値以上であるとき、時間計測を開始する時間計測手段を備え、計測値が第１の所定時間を超えるとき、運転者に報知する操舵アシストトルク演算手段、
および
ｈ．前記演算された操舵アシストトルクに基づいて前記アクチュエータの操作量を演算するアクチュエータ操作量演算手段、
を備えたことを特徴とする車両用操舵制御装置。 - 前記操舵アシストトルク演算手段は、前記計測値が第２の所定時間を超えるとき、前記操舵アシストトルクを零とすることを特徴とする請求項２項記載の車両用操舵制御装置。
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