JP5226959B2 - レーンキープシステム - Google Patents
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Description
本発明は、車両のレーンキープシステムに関するものである。
ＣＣＤ（Charge Couple Device）カメラやレーダ装置などを車載して、車両の外界の状況を検知しながら走行し、走行を支援する自動車走行支援手段には、先行車との車間距離を警告する車間距離警告システム、先行車との車間距離を一定に保って走行し、先行車がいないときは一定の速度で走行するＡＣＣシステム（アダプティブ・クルーズコントロール・システム）などがある。また、車両が走行する走行レーンからずれないようにステアリングを操作するレーンキープシステム、先行車との距離が所定値以下になったり、障害物を検知したときに、自動的に減速・停止する衝突軽減ブレーキシステムなどもよく知られている。
前記の自動車走行支援手段のうち、レーンキープシステムは、例えばＣＣＤカメラで、進行方向の走行レーンを撮影した映像を画像処理するなどして、走行レーンの路面に備わる白線等の境界線を識別する。そして、前輪の転回操作によって、自動車が境界線からずれないように操舵する技術が開示されている。（例えば、特許文献１参照）。
また、操向ハンドルの操舵角と車速に基づいて、全走行輪を独立して作動制御する全輪独立操舵装置の技術が開示されている。（例えば、特許文献２参照）。
特開２００６−４４５６３号公報（図６）
特公平６−４７３８８号公報（図２）
しかしながら、従来のレーンキープシステムは、車両の操舵に、前輪のパワーステアリング装置を使用しているため、境界線に沿って車両が旋回するときは、前輪が旋回する方向に転舵される。そして、前輪が転舵されると、ドライバは操向ハンドルを介して反力を感じるため、ドライバが違和感を覚えるという問題がある。
そこで本発明は、レーンキープするときに、ドライバに与える違和感を解消または小さくすることが可能なレーンキープシステムを提供することを目的とする。
前記課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、車両に備わる後輪のトー角を変更可能なトー角変更装置と、走行レーンをキープする際に設定される目標とのずれを判定する判定装置と、前記判定装置の判定結果に基づいて、前記トー角変更装置を介して前記ずれを修正する制御装置と、前輪をドライバの意思とは関係なく操舵する前輪操舵装置と、を備え、前記制御装置が、前記ずれを修正する際に目標ヨーレートを算出し、この算出した目標ヨーレートが所定値を超える場合は、前記トー角変更装置および前記前輪操舵装置を介して前記ずれを修正するレーンキープシステムであって、前記目標ヨーレートの値から、前記トー角変更装置の制御量および前記前輪操舵装置の制御量を設定する、前記目標ヨーレートと前記制御量との対応関係の情報を記憶した記憶装置をさらに備え、前記制御装置は、前記目標ヨーレートが前記所定値を超える場合は、前記記憶装置に記憶された前記対応関係の情報に基づいて、前記目標ヨーレートから前記トー角変更装置の制御量と前記前輪操舵装置の制御量を決定し、前記決定したそれぞれの制御量に基づいて、前記トー角変更装置および前記前輪操舵装置を作動させて前記ずれを修正することを特徴とした。
請求項１にかかる発明によると、走行レーンからのずれを修正するための目標ヨーレートが所定値を超えるときには、後輪のトー角を変更するとともに、前輪を操舵して、走行レーンからのずれを修正することができる。
また、走行レーンからのずれを修正するための目標ヨーレートが所定値を超えるときには、あらかじめ記憶装置に記憶してあるトー角変更装置の制御量と前輪操舵装置の制御量に基づいて、トー角変更装置および前輪操舵装置を作動させて前記ずれを修正することができる。
また、走行レーンからのずれを修正するための目標ヨーレートが所定値を超えるときには、あらかじめ記憶装置に記憶してあるトー角変更装置の制御量と前輪操舵装置の制御量に基づいて、トー角変更装置および前輪操舵装置を作動させて前記ずれを修正することができる。
また、請求項２にかかる発明は、車両に備わる後輪のトー角を変更可能なトー角変更装置と、走行レーンをキープする際に設定される目標とのずれを判定する判定装置と、前記判定装置の判定結果に基づいて、前記トー角変更装置を介して前記ずれを修正する制御装置と、前輪をドライバの意思とは関係なく操舵する前輪操舵装置と、を備え、前記制御装置が、前記ずれを修正する際に目標ヨーレートを算出し、この算出した目標ヨーレートが所定値を超える場合は、前記トー角変更装置および前記前輪操舵装置を介して前記ずれを修正するレーンキープシステムであって、前記制御装置は、前記目標ヨーレートが前記所定値を超える場合は、前記後輪のトー角を最大値に設定することを特徴とした。
請求項２にかかる発明によると、走行レーンからのずれを修正するための目標ヨーレートが所定値を超えるときには、後輪のトー角を変更するとともに、前輪を操舵して、走行レーンからのずれを修正することができる。
また、目標ヨーレートが所定値を超えるときには、後輪のトー角を最大値に設定することができる。
また、目標ヨーレートが所定値を超えるときには、後輪のトー角を最大値に設定することができる。
また、請求項３にかかる発明は、前記制御装置は、前記ずれを修正する際に目標ヨーレートを算出し、この算出した目標ヨーレートが所定値以下の場合は、前記トー角変更装置を介して前記目標ヨーレートに対応するヨーレートを発生させて前記ずれを修正することを特徴とした。
請求項３にかかる発明によると、ヨーレート算出装置によって算出される、走行レーンからのずれを修正するための目標ヨーレートが所定値以下のときには、後輪のトー角だけを変更して、走行レーンからのずれを修正することができる。
本発明によれば、レーンキープするときに、ドライバに与える違和感を解消または小さくすることが可能なレーンキープシステムを提供することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、適宜図を用いて詳細に説明する。
（車両システムの構成）
本実施形態にかかる車両システムを図１から図５を参照しながら説明する。
図１は本発明に係る車両システムを適用した４輪車両の概略図であり、図２は電動パワーステアリング装置の構成図であり、図３は左後輪側のトー角変更装置の構成図であり、図４はトー角変更装置のアクチュエータの構成図である。
本実施形態にかかる車両システムを図１から図５を参照しながら説明する。
図１は本発明に係る車両システムを適用した４輪車両の概略図であり、図２は電動パワーステアリング装置の構成図であり、図３は左後輪側のトー角変更装置の構成図であり、図４はトー角変更装置のアクチュエータの構成図である。
図１に示すように、車両システム１００は、前輪１Ｌ、１Ｒを転舵させる操向ハンドル３による操舵を補助する電動パワーステアリング装置１１０、前輪１Ｌ、１Ｒの転舵角と車速ＶＳに応じて後輪２Ｌ、２Ｒをそれぞれ独立に転舵させるトー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒ、電動パワーステアリング装置１１０およびトー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒを制御する操舵制御装置１３０（以下、操舵制御ＥＣＵと称する）、画像処理装置１５０、車速センサＳＶ、ヨーレートセンサＳＹ、など各種センサを含んで構成されている。
左右の前輪１Ｌ，１Ｒは、車両システム１００が備わる車両Ｖの進行方向を決定する操舵輪であって、ドライバは操向ハンドル３の操作によって前輪１Ｌ，１Ｒを操舵し、車両Ｖを左右方向に旋回させる。
ヨーレートセンサＳＹは、車両Ｖに発生しているヨーレートを検出するセンサである。ヨーレートセンサＳＹは、例えば、車両Ｖにヨーレートが発生していないときを「０」として、左方向のヨーレートが発生しているときに正の値、右方向のヨーレートが発生しているときに負の値を出力するようにすればよい。
（電動パワーステアリング装置の構成）
電動パワーステアリング装置１１０は、図２に示すように操向ハンドル３が設けられたメインステアリングシャフト３ａと、シャフト３ｃと、ピニオン軸７とが、２つのユニバーサルジョイント（自在継手）３ｂによって連結され、また、ピニオン軸７の下端部に設けられたピニオンギア７ａは、車幅方向に往復運動可能なラック軸８のラック歯８ａに噛合し、ラック軸８の両端には、タイロッド９、９を介して左右の前輪１Ｌ、１Ｒが連結されている。この構成により、電動パワーステアリング装置１１０は、操向ハンドル３の操舵時に車両Ｖの進行方向を変えることができる。ここで、ラック軸８、ラック歯８ａ、タイロッド９、９は転舵機構を構成する。なお、ピニオン軸７はその上部、中間部、下部を軸受３ｄ、３ｅ、３ｆを介してステアリングギアボックス６に支持されている。そして、電動パワーステアリング装置１１０が、請求項に記載の前輪操舵装置となる。
電動パワーステアリング装置１１０は、図２に示すように操向ハンドル３が設けられたメインステアリングシャフト３ａと、シャフト３ｃと、ピニオン軸７とが、２つのユニバーサルジョイント（自在継手）３ｂによって連結され、また、ピニオン軸７の下端部に設けられたピニオンギア７ａは、車幅方向に往復運動可能なラック軸８のラック歯８ａに噛合し、ラック軸８の両端には、タイロッド９、９を介して左右の前輪１Ｌ、１Ｒが連結されている。この構成により、電動パワーステアリング装置１１０は、操向ハンドル３の操舵時に車両Ｖの進行方向を変えることができる。ここで、ラック軸８、ラック歯８ａ、タイロッド９、９は転舵機構を構成する。なお、ピニオン軸７はその上部、中間部、下部を軸受３ｄ、３ｅ、３ｆを介してステアリングギアボックス６に支持されている。そして、電動パワーステアリング装置１１０が、請求項に記載の前輪操舵装置となる。
また、電動パワーステアリング装置１１０は、操向ハンドル３による操舵力を軽減するための補助操舵力を供給する電動機４を備えており、この電動機４の出力軸に設けられたウォームギア５ａが、ピニオン軸７に設けられたウォームホイールギア５ｂに噛合している。すなわち、ウォームギア５ａとウォームホイールギア５ｂとで減速機構が構成されている。また、電動機４の回転子と電動機４に連結されているウォームギア５ａとウォームホイールギア５ｂとピニオン軸７とラック軸８とラック歯８ａとタイロッド９、９などにより、ステアリング系が構成される。
電動機４は、複数の界磁コイルを備えた固定子（図示せず）と、この固定子の内部で回動する回転子（図示せず）からなる３相ブラシレスモータであり、電気エネルギーを機械的エネルギーに変換するものである。
また、電動パワーステアリング装置１１０は、電動機４を駆動する電動機駆動回路２３と、レゾルバ２５と、ピニオン軸７に加えられるピニオントルクＴＰを検出するトルクセンサＳＴと、トルクセンサＳＴの出力を増幅する差動増幅回路２１と、車速センサＳＶとを備えている。
電動機駆動回路２３は、例えば、３相のＦＥＴ（Field Effect Transistor）ブリッジ回路のような複数のスイッチング素子を備え、操舵制御ＥＣＵ１３０から出力されるＤＵＴＹ信号を用いて、矩形波電圧を生成し、電動機４を駆動するものである。また、電動機駆動回路２３は図示しないホール素子を用いて３相の電動機電流Ｉを検出する機能を備えている。レゾルバ２５は、電動機４の電動機回転角θｍを検出し、角度信号θを出力するものであり、例えば、磁気抵抗変化を検出するセンサを周方向に等間隔の複数の凹凸部を設けた磁性回転体に近接させたものがある。
トルクセンサＳＴは、ピニオン軸７に加えられるピニオントルクＴＰを検出するものであり、ピニオン軸７の軸方向２箇所に逆方向の異方性となるように磁性膜が被着され、各磁性膜の表面に検出コイルがピニオン軸７に離間して挿入されている。差動増幅回路２１は、検出コイルがインダクタンス変化として検出した２つの磁歪膜の透磁率変化の差分を増幅し、トルク信号Ｔを出力するものである。
車速センサＳＶは、車両Ｖの車速ＶＳを単位時間あたりのパルス数として検出するものであり、車速信号を出力する。
（トー角変更装置の構成）
次に、図３、図４を参照しながらトー角変更装置の構成を説明する。
図３は左後輪側のトー角変更装置を示す平面図、図４はトー角変更装置のアクチュエータの構造を示す概略断面図である。
次に、図３、図４を参照しながらトー角変更装置の構成を説明する。
図３は左後輪側のトー角変更装置を示す平面図、図４はトー角変更装置のアクチュエータの構造を示す概略断面図である。
トー角変更装置（以下、ＲＴＣ（リアトーコントローラ）と称する場合あり）１２０Ｌ、１２０Ｒは、車両Ｖの左右の後輪２Ｌ、２Ｒにそれぞれ取り付けられるものであり、図３では、左後輪２Ｌを例にとりトー角変更装置１２０Ｌを示している。トー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒは、アクチュエータ３０、トー角変更制御ＥＣＵ３７を備えている。なお、図３は、左側の後輪２Ｌのみを示しているが、右側の後輪２Ｒについても同様（対称）にして取り付けられている。
図３に示すように、車体のリアサイドフレーム１１には、略車幅方向に延びるクロスメンバ１２の車幅方向端部が弾性支持されている。そして、略車体前後方向に延びるトレーリングアーム１３の前端がクロスメンバ１２車幅方向端部近くで支持されている。そして、トレーリングアーム１３の後端に後輪２Ｌが固定されている。
トレーリングアーム１３は、クロスメンバ１２に装着される車体側アーム１３ａと、後輪２Ｌに固定される車輪側アーム１３ｂとが、略鉛直方向の回転軸１３ｃを介して連結されて構成されている。これにより、トレーリングアーム１３が車幅方向へ変位することが可能となっている。
トレーリングアーム１３は、クロスメンバ１２に装着される車体側アーム１３ａと、後輪２Ｌに固定される車輪側アーム１３ｂとが、略鉛直方向の回転軸１３ｃを介して連結されて構成されている。これにより、トレーリングアーム１３が車幅方向へ変位することが可能となっている。
前記アクチュエータ３０は、その一端が車輪側アーム１３ｂの回転軸１３ｃより前方側の前端部にボールジョイント１６を介して取り付けられ、他端がクロスメンバ１２にボールジョイント１７を介して取り付けられている。
図４に示すように、アクチュエータ３０は、電動機３１、減速機構３３、送りねじ部３５などを備えて構成されている。
電動機３１は、正逆両方向に回転可能なブラシモータやブラシレスモータなどで構成されている。
減速機構３３は、例えば、２段のプラネタリギア（図示せず）などが組み合わされて構成されている。
送りねじ部３５は、円筒状に形成されたロッド３５ａと、スクリュー溝３５ｂが形成されてロッド３５ａの内部に挿入されるナット３５ｃと、スクリュー溝３５ｂと噛合してロッド３５ａを軸方向に移動可能に支持するスクリュー軸３５ｄとを備えて構成されている。スクリュー軸３５ｄは、減速機構３３および電動機３１とともに細長形状のケース本体３４内に収容され、減速機構３３の一端が電動機３１の出力軸と連結され、他端がスクリュー軸３５ｄと連結されている。
電動機３１からの動力が、減速機構３３を介してスクリュー軸３５ｄに伝達されてスクリュー軸３５ｄが回転することで、ロッド３５ａがケース本体３４に対して図示左右方向（軸方向）に伸縮自在に動作するようになっている。また、アクチュエータ３０にはブーツ３６が取り付けられて、外部からの埃や水などの異物が侵入しないようなっている。
電動機３１は、正逆両方向に回転可能なブラシモータやブラシレスモータなどで構成されている。
減速機構３３は、例えば、２段のプラネタリギア（図示せず）などが組み合わされて構成されている。
送りねじ部３５は、円筒状に形成されたロッド３５ａと、スクリュー溝３５ｂが形成されてロッド３５ａの内部に挿入されるナット３５ｃと、スクリュー溝３５ｂと噛合してロッド３５ａを軸方向に移動可能に支持するスクリュー軸３５ｄとを備えて構成されている。スクリュー軸３５ｄは、減速機構３３および電動機３１とともに細長形状のケース本体３４内に収容され、減速機構３３の一端が電動機３１の出力軸と連結され、他端がスクリュー軸３５ｄと連結されている。
電動機３１からの動力が、減速機構３３を介してスクリュー軸３５ｄに伝達されてスクリュー軸３５ｄが回転することで、ロッド３５ａがケース本体３４に対して図示左右方向（軸方向）に伸縮自在に動作するようになっている。また、アクチュエータ３０にはブーツ３６が取り付けられて、外部からの埃や水などの異物が侵入しないようなっている。
また、アクチュエータ３０には、ロッド３５ａの位置（伸縮量）を検出するストロークセンサ３８が設けられている。このストロークセンサ３８は、例えば、マグネットが内蔵され、磁気を利用して位置を検出できるようになっている。このように、ストロークセンサ３８を用いて位置を検出することにより、後輪２Ｌのトーイン、トーアウトの舵角（トー角）θＴを個別に高精度に検出できるようになっている。
このように構成されたアクチュエータ３０は、ロッド３５ａの先端に設けられたボールジョイント１６がトレーリングアーム１３の車輪側アーム１３ｂ（図３参照）に回動自在に連結され、ケース本体３４の基端に設けられたボールジョイント１７がクロスメンバ１２（図３参照）に回動自在に連結されている。そして、電動機３１の動力によってスクリュー軸３５ｄが回転してロッド３５ａが伸びる（図４の左方向）と、車輪側アーム１３ｂが車幅方向外側（図３の左方向）に押圧されて、後輪２Ｌが左方向に旋回し、またロッド３５ａが縮む（図４の右方向）と、車輪側アーム１３ｂが車幅方向内側（図３の右方向）に引かれて、後輪２Ｌが右方向に旋回する。
なお、アクチュエータ３０のボールジョイント１６が取り付けられる場所は、ナックルなど後輪２Ｌのトー角θＴを変更できる位置であれば、車輪側アーム１３ｂに限定されるものではない。また、本実施形態においてトー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒはセミトレーリングアーム型独立懸架方式のサスペンションに対して適用した場合の例で示したが、それに限定されるものではなく、他の懸架方式のサスペンションにも適用できる。
また、アクチュエータ３０には、トー角変更制御ＥＣＵ３７が一体に構成されている。トー角変更制御ＥＣＵ３７は、例えばアクチュエータ３０のケース本体３４に固定され、ストロークセンサ３８とコネクタなどを介して接続されて構成されている。
トー角変更制御ＥＣＵ３７には、車両Ｖに搭載された図示しないバッテリなどの電源から電力が供給される。また、操舵制御ＥＣＵ１３０、電動機駆動回路２３にも前記とは別系統でバッテリなどの電源から電力が供給される（図示せず）。
トー角変更制御ＥＣＵ３７には、車両Ｖに搭載された図示しないバッテリなどの電源から電力が供給される。また、操舵制御ＥＣＵ１３０、電動機駆動回路２３にも前記とは別系統でバッテリなどの電源から電力が供給される（図示せず）。
（トー角変更制御ＥＣＵの構成）
次に、図５を参照しながらトー角変更制御ＥＣＵ３７の詳細な構成を説明する。図５はトー角変更制御ＥＣＵの構成を示すブロック図である。
図５に示すように、トー角変更制御ＥＣＵ３７はアクチュエータ３０を駆動制御する機能を有し、制御部８１と電動機駆動回路８３とで構成されている。また、各トー角変更制御ＥＣＵ３７は、操舵制御ＥＣＵ１３０と通信線を介して接続され、他方のトー角変更制御ＥＣＵ３７とも通信線を介して接続されている。
次に、図５を参照しながらトー角変更制御ＥＣＵ３７の詳細な構成を説明する。図５はトー角変更制御ＥＣＵの構成を示すブロック図である。
図５に示すように、トー角変更制御ＥＣＵ３７はアクチュエータ３０を駆動制御する機能を有し、制御部８１と電動機駆動回路８３とで構成されている。また、各トー角変更制御ＥＣＵ３７は、操舵制御ＥＣＵ１３０と通信線を介して接続され、他方のトー角変更制御ＥＣＵ３７とも通信線を介して接続されている。
制御部８１は、図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、その他の周辺回路などから構成され、目標電流算出部８１ａ、電動機制御信号生成部８１ｃ、自己診断部８１ｄを備えている。
目標電流算出部８１ａは、操舵制御ＥＣＵ１３０が算出する後輪２Ｌ（または後輪２Ｒ）のトー角θＴに対応する目標値信号に基づいて目標電流信号を算出し、電動機制御信号生成部８１ｃに出力する。目標電流信号とは、アクチュエータ３０を所望の作動量（後輪２Ｌ、２Ｒを所望のトー角にする伸縮量）に設定するのに必要な電流信号である。
目標電流算出部８１ａでは、目標電流信号を参照信号としても使用し、トー角θＴの目標値信号とストロークセンサ３８から入力される位置情報と参照信号である目標電流信号とに基づいて、目標電流が指示するトー角θＴに対する偏差から目標電流信号を補正するための補正電流信号を算出する。そして、補正電流信号を目標電流信号に加算して補正し、補正後の目標電流信号を電動機制御信号生成部８１ｃに出力する。
このように目標電流信号を補正することにより、後輪２Ｌ（または２Ｒ）の転舵に要する電流値が車速、路面環境、車両Ｖの運動状態、タイヤの磨耗状態などによって変化するのをフィードバックして、目標のトー角θＴに設定制御することができる。
目標電流算出部８１ａは、操舵制御ＥＣＵ１３０が算出する後輪２Ｌ（または後輪２Ｒ）のトー角θＴに対応する目標値信号に基づいて目標電流信号を算出し、電動機制御信号生成部８１ｃに出力する。目標電流信号とは、アクチュエータ３０を所望の作動量（後輪２Ｌ、２Ｒを所望のトー角にする伸縮量）に設定するのに必要な電流信号である。
目標電流算出部８１ａでは、目標電流信号を参照信号としても使用し、トー角θＴの目標値信号とストロークセンサ３８から入力される位置情報と参照信号である目標電流信号とに基づいて、目標電流が指示するトー角θＴに対する偏差から目標電流信号を補正するための補正電流信号を算出する。そして、補正電流信号を目標電流信号に加算して補正し、補正後の目標電流信号を電動機制御信号生成部８１ｃに出力する。
このように目標電流信号を補正することにより、後輪２Ｌ（または２Ｒ）の転舵に要する電流値が車速、路面環境、車両Ｖの運動状態、タイヤの磨耗状態などによって変化するのをフィードバックして、目標のトー角θＴに設定制御することができる。
電動機制御信号生成部８１ｃは、目標電流算出部８１ａから目標電流信号が入力され、電動機駆動回路８３に電動機制御信号を出力する。この電動機制御信号は、電動機３１に供給する電流値と電流を流す方向を含む信号である。電動機駆動回路８３は、ＦＥＴのブリッジ回路などで構成され、電動機制御信号に基づいて電動機３１に電動機電圧を印加する。
また、図５に示すように、本実施形態においては、制御部８１の自己診断部８１ｄが、ストロークセンサ３８の位置情報や電動機駆動回路８３の状態の信号、目標電流算出部８１ａからの目標電流信号を受信し、また、自分が所属していない他方のトー角変更制御ＥＣＵ３７からの異常検知信号を受信していないかチェックする。つまり、自身のトー角変更制御ＥＣＵ３７に対応する電動機３１や電動機駆動回路８３が健全に動いているか否かを示す信号を受信して監視しているとともに、他方のトー角変更制御ＥＣＵ３７に対応する電動機３１や電動機駆動回路８３が健全に動いているか否かを示す信号を監視している。
自己診断部８１ｄは、例えば、目標電流信号に対応するトー角θＴに対して、ストロークセンサ３８の示すトー角θＴが所定値以上離れている状態が所定時間以上継続していることを検知した場合は、目標電流値算出部８１ａに所定のトー角θＴ、例えば、０°に対応する目標電流信号を算出させ、目標電流算出部８１ａに目標トー角０°に対する補正電流を設定させる。そして、自己診断部８１ｄは、自分が属しているトー角変更制御ＥＣＵ３７ではない他方のトー角変更制御ＥＣＵ３７の自己診断部８１ｄに異常検知信号を送る。
以上のように構成されるトー角変更装置１２０は、左右の後輪２Ｌ、２Ｒにそれぞれ１ずつ備わり、左右の後輪２Ｌ、２Ｒに、それぞれ異なったトー角を設定することができる。
（画像処理装置の構成）
画像処理装置１５０（図１参照）は、車両Ｖが走行する走行レーンを撮影して画像処理し、走行レーンの路面に備わるセンターラインや白線（黄色線を含む）で形成される境界線を識別する装置であって、進行方向の走行レーンを撮影するＣＣＤカメラ１５１と画像処理部１５２とを含んで構成される。そして、ＣＣＤカメラ１５１で撮影した映像信号を、画像処理部１５２で画像処理して、走行レーンの路面に備わるセンターラインや白線などの境界線を抽出し、進行方向の走行レーンの状態（カーブの曲率βなど）を算出する。また、画像処理装置１５０は、抽出された境界線と車両Ｖの走行位置の関係から、車両Ｖの走行位置（車両Ｖの左右中心）と走行レーンの中央位置との位置関係を算出する。そして、走行レーンの中央位置を、レーンキープの際に設定する目標として、車両Ｖの走行位置と走行レーンの中央位置とのずれ（以下、横変位と称する）ｘ、境界線に対する車両Ｖのヨー角φＶなどを算出し、操舵制御ＥＣＵ１３０に通知する機能を有する。
ここで、画像処理装置１５０は、例えば車両Ｖが走行レーンの中央位置を走行中には、横変位ｘは「０」とし、車両Ｖが走行レーンの中央位置からずれた場合は、走行レーンの中央位置からのずれ（距離）を出力すればよい。そして、例えば車両Ｖが走行レーンの中央位置から左方向にずれた場合に正の値、右方向にずれた場合に負の値を出力するように構成すれば、ずれた量及び方向を出力することができる。そして、画像処理装置１５０が請求項に記載の判定装置となる。
画像処理装置１５０（図１参照）は、車両Ｖが走行する走行レーンを撮影して画像処理し、走行レーンの路面に備わるセンターラインや白線（黄色線を含む）で形成される境界線を識別する装置であって、進行方向の走行レーンを撮影するＣＣＤカメラ１５１と画像処理部１５２とを含んで構成される。そして、ＣＣＤカメラ１５１で撮影した映像信号を、画像処理部１５２で画像処理して、走行レーンの路面に備わるセンターラインや白線などの境界線を抽出し、進行方向の走行レーンの状態（カーブの曲率βなど）を算出する。また、画像処理装置１５０は、抽出された境界線と車両Ｖの走行位置の関係から、車両Ｖの走行位置（車両Ｖの左右中心）と走行レーンの中央位置との位置関係を算出する。そして、走行レーンの中央位置を、レーンキープの際に設定する目標として、車両Ｖの走行位置と走行レーンの中央位置とのずれ（以下、横変位と称する）ｘ、境界線に対する車両Ｖのヨー角φＶなどを算出し、操舵制御ＥＣＵ１３０に通知する機能を有する。
ここで、画像処理装置１５０は、例えば車両Ｖが走行レーンの中央位置を走行中には、横変位ｘは「０」とし、車両Ｖが走行レーンの中央位置からずれた場合は、走行レーンの中央位置からのずれ（距離）を出力すればよい。そして、例えば車両Ｖが走行レーンの中央位置から左方向にずれた場合に正の値、右方向にずれた場合に負の値を出力するように構成すれば、ずれた量及び方向を出力することができる。そして、画像処理装置１５０が請求項に記載の判定装置となる。
画像処理装置１５０が、センターラインや白線などの境界線を抽出する方法は特に限定するものではないが、例えば入力された画像を二値化処理して、その明暗差から路面とセンターラインや白線などを識別する方法などで実現できる。
さらに、画像処理装置１５０に備わるＣＣＤカメラ１５１は、これに限定されるものではなく、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）カメラなどであってもよい。
さらに、画像処理装置１５０に備わるＣＣＤカメラ１５１は、これに限定されるものではなく、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）カメラなどであってもよい。
（操舵制御ＥＣＵの構成）
操舵制御ＥＣＵ１３０（図１参照）は、電動パワーステアリング装置１１０の電動機駆動回路２３、左右のトー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒに接続され、それぞれを制御したり、各センサと接続され、各センサが出力する情報を入力したりする装置である。また、操舵制御ＥＣＵ１３０は、画像処理装置１５０と接続され、境界線に対する車両Ｖのヨー角φＶや横変位ｘなどの情報を、画像処理装置１５０から入力する機能を有する。操舵制御ＥＣＵ１３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備えるコンピュータおよびプログラム、周辺回路などを含んで構成される。
そして、後記するように、操舵制御ＥＣＵ１３０は、車両Ｖの車速ＶＳと画像処理装置１５０から入力される横変位ｘ、境界線に対する車両Ｖのヨー角φＶなどに基づいて、レーンキープに必要な目標ヨーレートγＴを算出することから、請求項に記載の制御装置である。
また、操舵制御ＥＣＵ１３０は、記憶装置１３０ａを有し、目標ヨーレートγＴが所定値を超えたときの、トー角変更装置の制御量と電動パワーステアリング装置１１０の制御量の対応関係の情報を記憶できる。
操舵制御ＥＣＵ１３０（図１参照）は、電動パワーステアリング装置１１０の電動機駆動回路２３、左右のトー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒに接続され、それぞれを制御したり、各センサと接続され、各センサが出力する情報を入力したりする装置である。また、操舵制御ＥＣＵ１３０は、画像処理装置１５０と接続され、境界線に対する車両Ｖのヨー角φＶや横変位ｘなどの情報を、画像処理装置１５０から入力する機能を有する。操舵制御ＥＣＵ１３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備えるコンピュータおよびプログラム、周辺回路などを含んで構成される。
そして、後記するように、操舵制御ＥＣＵ１３０は、車両Ｖの車速ＶＳと画像処理装置１５０から入力される横変位ｘ、境界線に対する車両Ｖのヨー角φＶなどに基づいて、レーンキープに必要な目標ヨーレートγＴを算出することから、請求項に記載の制御装置である。
また、操舵制御ＥＣＵ１３０は、記憶装置１３０ａを有し、目標ヨーレートγＴが所定値を超えたときの、トー角変更装置の制御量と電動パワーステアリング装置１１０の制御量の対応関係の情報を記憶できる。
（レーンキープ）
以上のような構成要素を含んで構成される車両システム１００を備える車両Ｖ（図１参照）は、画像処理装置１５０で走行レーンの路面に備わるセンターラインや白線などの境界線を抽出し、走行レーンの中央位置に対する車両Ｖの横変位ｘ（目標とのずれ）を検出しながら走行する。
なお、車両Ｖに、例えばレーンキープシステムの作動をＯＮ／ＯＦＦする機能（ＯＮ／ＯＦＦスイッチなど）が備わる場合は、レーンキープシステムの作動がＯＮに設定されているときのみ、画像処理装置１５０で、走行レーンの中央位置に対する車両Ｖの横変位ｘを検出しながら走行する構成であってもよい。
そして、操舵制御ＥＣＵ１３０（図１参照）は、車両Ｖが走行レーンからずれることなく、レーンキープするように、画像処理装置１５０から入力される、走行レーンの中央位置に対する車両Ｖの横変位ｘや境界線に対する車両Ｖのヨー角φＶなどの情報に基づいて、トー角変更装置１２０及び電動パワーステアリング装置１１０を制御する。図６は、レーンキープを実行するステップを示すフローチャートである。
以上のような構成要素を含んで構成される車両システム１００を備える車両Ｖ（図１参照）は、画像処理装置１５０で走行レーンの路面に備わるセンターラインや白線などの境界線を抽出し、走行レーンの中央位置に対する車両Ｖの横変位ｘ（目標とのずれ）を検出しながら走行する。
なお、車両Ｖに、例えばレーンキープシステムの作動をＯＮ／ＯＦＦする機能（ＯＮ／ＯＦＦスイッチなど）が備わる場合は、レーンキープシステムの作動がＯＮに設定されているときのみ、画像処理装置１５０で、走行レーンの中央位置に対する車両Ｖの横変位ｘを検出しながら走行する構成であってもよい。
そして、操舵制御ＥＣＵ１３０（図１参照）は、車両Ｖが走行レーンからずれることなく、レーンキープするように、画像処理装置１５０から入力される、走行レーンの中央位置に対する車両Ｖの横変位ｘや境界線に対する車両Ｖのヨー角φＶなどの情報に基づいて、トー角変更装置１２０及び電動パワーステアリング装置１１０を制御する。図６は、レーンキープを実行するステップを示すフローチャートである。
図６に示すように、操舵制御ＥＣＵ１３０に画像処理装置１５０から入力される横変位ｘの値が「０」のときは（ステップＳ１→Ｙｅｓ）、操舵制御ＥＣＵ１３０は、車両Ｖが走行レーンの中央位置を走行中であると判定して、左右の後輪２Ｌ、２Ｒが左右のどちらかを向いているか判定する（ステップＳ２）。そして、左右の後輪２Ｌ、２Ｒが左右のどちらかを向いているとき（ステップＳ２→Ｙｅｓ）、操舵制御ＥＣＵ１３０は、左右のトー角変更装置（ＲＴＣ）１２０Ｌ、１２０Ｒに指令を与え、左右の後輪２Ｌ、２Ｒを元に戻し（ステップＳ３）、制御をステップＳ１にもどす。
ここで、左右の後輪２Ｌ、２Ｒを元に戻すとは、左右の後輪２Ｌ、２Ｒのトー角θＴを、左右の後輪２Ｌ、２Ｒの初期状態におけるトー角に戻すことである。
また、左右の後輪２Ｌ、２Ｒが左右のどちらも向いていないとき（ステップＳ２→Ｎｏ）、操舵制御ＥＣＵ１３０は、制御をステップＳ１に戻す。
ここで、左右の後輪２Ｌ、２Ｒを元に戻すとは、左右の後輪２Ｌ、２Ｒのトー角θＴを、左右の後輪２Ｌ、２Ｒの初期状態におけるトー角に戻すことである。
また、左右の後輪２Ｌ、２Ｒが左右のどちらも向いていないとき（ステップＳ２→Ｎｏ）、操舵制御ＥＣＵ１３０は、制御をステップＳ１に戻す。
一方、画像処理装置１５０から入力される横変位ｘの値が「０」ではないとき（ステップＳ１→Ｎｏ）、操舵制御ＥＣＵ１３０は、車両Ｖが走行レーンからずれていると判定する。このとき、左右の後輪２Ｌ、２Ｒの左右のどちらかを向いていれば（ステップＳ４→Ｙｅｓ）、操舵制御ＥＣＵ１３０は、レーンキープ制御中であると判定し、制御をステップＳ１にもどす。そして、左右の後輪２Ｌ、２Ｒが前方を向いているとき（ステップＳ４→Ｎｏ）、操舵制御ＥＣＵ１３０は、制御をステップＳ５に進める。
このとき、操舵制御ＥＣＵ１３０は、入力された横変位ｘが「０」を中心に、あらかじめ設定されている所定の範囲内（閾値の範囲内）にあるときには、横変位ｘは「０」であると判定することが好ましい。
このとき、操舵制御ＥＣＵ１３０は、入力された横変位ｘが「０」を中心に、あらかじめ設定されている所定の範囲内（閾値の範囲内）にあるときには、横変位ｘは「０」であると判定することが好ましい。
操舵制御ＥＣＵ１３０は、トルクセンサＳＴから差動増幅回路２１を介して入力されるトルク信号Ｔによって、操向ハンドル３の操舵トルクを検出する（ステップＳ５）。操舵トルクが「０」のとき（ステップＳ５→Ｙｅｓ）、操舵制御ＥＣＵ１３０は、車両Ｖが走行レーンからずれて走行して、かつレーンキープが制御されていないと判定し、制御をステップＳ６に進める。
このとき、操舵制御ＥＣＵ１３０は、トルクセンサＳＴで検出される操舵トルクが「０」を中心に、あらかじめ設定されている所定の範囲内（閾値の範囲内）にあるときには、操舵トルクは「０」であると判定することが好ましい。
また、図示しない舵角センサを備え、舵角センサからの信号に基づいて、車両Ｖの走行レーンからのずれを判定する構成としてもよい。
このとき、操舵制御ＥＣＵ１３０は、トルクセンサＳＴで検出される操舵トルクが「０」を中心に、あらかじめ設定されている所定の範囲内（閾値の範囲内）にあるときには、操舵トルクは「０」であると判定することが好ましい。
また、図示しない舵角センサを備え、舵角センサからの信号に基づいて、車両Ｖの走行レーンからのずれを判定する構成としてもよい。
また、ステップＳ５において、操舵トルクが「０」でないとき（ステップＳ５→Ｎｏ）、操舵制御ＥＣＵ１３０は、ドライバの意思（例えば右左折）によって車両Ｖが走行レーンからずれたと判定して、制御をステップＳ２にもどす。
ステップＳ６において、操舵制御ＥＣＵ１３０は、車速センサＳＶによって、車両Ｖの車速ＶＳを検出する。そして、操舵制御ＥＣＵ１３０は、検出した車速ＶＳと画像処理装置１５０から入力される横変位ｘ、境界線に対する車両Ｖのヨー角φＶなどに基づいて、レーンキープに必要な修正操舵角に相当する目標ヨーレートγＴを算出する（ステップＳ７）。
算出された目標ヨーレートγＴが、所定値以下のとき（ステップＳ８→Ｙｅｓ）、操舵制御ＥＣＵ１３０は、後輪２Ｌ、２Ｒのトー角θＴによる操舵のみでレーンキープが可能と判定する。そして、操舵制御ＥＣＵ１３０は、左右のトー角変更装置（ＲＴＣ）１２０Ｌ、１２０Ｒに指令を与え、左右の後輪２Ｌ、２Ｒを横変位ｘの方向に向ける（ステップＳ９）。
このように、左右の後輪２Ｌ、２Ｒを横変位ｘの方向に向けることで、車両Ｖは、横変位ｘを「０」にする方向に旋回する。すなわち、車両Ｖは、走行レーンからのずれを修正する方向に旋回する。
このように、左右の後輪２Ｌ、２Ｒを横変位ｘの方向に向けることで、車両Ｖは、横変位ｘを「０」にする方向に旋回する。すなわち、車両Ｖは、走行レーンからのずれを修正する方向に旋回する。
このとき、後輪２Ｌ、２Ｒに設定されるトー角θＴは、操舵制御ＥＣＵ１３０が算出した目標ヨーレートγＴに対応するトー角θＴとする。
目標ヨーレートγＴと車速ＶＳとトー角θＴの関係は、例えばあらかじめデータ化しておいて、操舵制御ＥＣＵ１３０に備わる、図示しない記憶部に記憶しておく。そして、操舵制御ＥＣＵ１３０は、目標ヨーレートγＴと車速ＶＳとに対応したトー角θＴを記憶部から読み出すことで、トー角θＴを算出できる。
目標ヨーレートγＴと車速ＶＳとトー角θＴの関係は、例えばあらかじめデータ化しておいて、操舵制御ＥＣＵ１３０に備わる、図示しない記憶部に記憶しておく。そして、操舵制御ＥＣＵ１３０は、目標ヨーレートγＴと車速ＶＳとに対応したトー角θＴを記憶部から読み出すことで、トー角θＴを算出できる。
そして、操舵制御ＥＣＵ１３０は、後輪２Ｌ、２Ｒが、算出されたトー角θＴに設定されるように、左右のトー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒのアクチュエータ３０を伸縮させる信号を目標値信号として算出し、左右のトー角変更制御ＥＣＵ３７Ｌ、３７Ｒに入力する。
左右のトー角変更制御ＥＣＵ３７Ｌ、３７Ｒは、それぞれに入力される目標値信号に基づいて目標電流信号を算出し、電動機制御信号生成部８１ｃ及び電動機駆動回路８３を介して、トー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒのアクチュエータ３０に出力する。
左右のトー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒに備わるアクチュエータ３０は、それぞれトー角変更制御ＥＣＵ３７Ｌ、３７Ｒから入力される目標電流信号によって駆動され、電動機３１の回転に伴ってロッド３５ａが伸縮し、ロッド３５ａに接続される後輪２Ｌ，２Ｒのトー角θＴが、算出されたトー角θＴに変更される。
左右のトー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒに備わるアクチュエータ３０は、それぞれトー角変更制御ＥＣＵ３７Ｌ、３７Ｒから入力される目標電流信号によって駆動され、電動機３１の回転に伴ってロッド３５ａが伸縮し、ロッド３５ａに接続される後輪２Ｌ，２Ｒのトー角θＴが、算出されたトー角θＴに変更される。
また、ステップＳ８に記載の所定値は、例えば、左右の後輪２Ｌ、２Ｒのトー角θＴを設定できる最大値に設定したときに、車両Ｖに発生するヨーレート（最大ヨーレート）γＭなどが考えられる。
ここで、左右の後輪２Ｌ、２Ｒのトー角θＴをそれぞれ異なる角度にしてもよい。すなわち、車両Ｖが、横変位ｘを「０」にする方向に旋回したときに、旋回外側になる後輪２（外輪）のトー角θＴを大きく、反対側の後輪２（内輪）のトー角θＴを小さくする（例えば、車両Ｖが右側にずれて、横変位ｘが「右」のときは、車両Ｖは、左に向かって旋回することから、外輪になる右側の後輪２Ｒのトー角θＴを大きくして、内輪になる左側の後輪２Ｌのトー角θＴを小さくする）。
このように、内輪となる後輪２のトー角θＴを小さくすることで、例えば、ドライバが、旋回の方向と反対の方向に操向ハンドル３を操作したときの応答を早くすることができるという、優れた効果を奏する。
このように、内輪となる後輪２のトー角θＴを小さくすることで、例えば、ドライバが、旋回の方向と反対の方向に操向ハンドル３を操作したときの応答を早くすることができるという、優れた効果を奏する。
レーンキープするために、操舵制御ＥＣＵ１３０から、電動パワーステアリング装置１１０の電動機駆動回路２３に指令を与え前輪１Ｌ、１Ｒを操舵すると、ステアリング系を介して操向ハンドル３に反力が伝達されるため、ドライバが違和感を覚える。
しかしながら、本実施形態においては、目標ヨーレートγＴが所定値より小さいときには、左右の後輪２Ｌ、２Ｒのトー角θＴによる操舵のみでレーンキープし、前輪１は操舵しないため、ドライバに操向ハンドル３から反力が伝達されることもなく、ドライバが違和感を覚えることがないという、優れた効果を奏する。
しかしながら、本実施形態においては、目標ヨーレートγＴが所定値より小さいときには、左右の後輪２Ｌ、２Ｒのトー角θＴによる操舵のみでレーンキープし、前輪１は操舵しないため、ドライバに操向ハンドル３から反力が伝達されることもなく、ドライバが違和感を覚えることがないという、優れた効果を奏する。
ステップＳ８に戻って、目標ヨーレートγＴが所定値を超える場合は（ステップＳ８→Ｎｏ）、操舵制御ＥＣＵ１３０は、左右のトー角変更装置（ＲＴＣ）１２０Ｌ、１２０Ｒに指令を与え、左右の後輪２Ｌ、２Ｒのトー角θＴを、横変位ｘの方向の最大値（最大トー角θＴＭ）に設定する（ステップＳ１０）。すなわち、左右の後輪２Ｌ、２Ｒを最大トー角θＴＭで横変位ｘの方向に向ける。
このとき、後輪２Ｌ、２Ｒのトー角θＴをそれぞれ異なる角度にして、例えば、車両Ｖが、横変位ｘを「０」にする方向に旋回したときに、旋回外側になる側の後輪２（外輪）を最大トー角θＴＭに設定して、反対側の後輪２（内輪）のトー角θＴを最大トー角θＴＭより小さくしてもよい（例えば、右側にずれて、横変位ｘが「右」のときは、車両Ｖは左に向かって旋回することから、外輪になる右側の後輪２Ｒを最大トー角θＴＭに設定して、内輪になる左側の後輪２Ｌは最大トー角θＴＭより小さく設定する）。
このように、内輪となる後輪２のトー角θＴを小さくすることで、例えば、ドライバが、旋回の方向と反対の方向に操向ハンドル３を操作したときの応答を早くすることができるという、優れた効果を奏する。
このとき、後輪２Ｌ、２Ｒのトー角θＴをそれぞれ異なる角度にして、例えば、車両Ｖが、横変位ｘを「０」にする方向に旋回したときに、旋回外側になる側の後輪２（外輪）を最大トー角θＴＭに設定して、反対側の後輪２（内輪）のトー角θＴを最大トー角θＴＭより小さくしてもよい（例えば、右側にずれて、横変位ｘが「右」のときは、車両Ｖは左に向かって旋回することから、外輪になる右側の後輪２Ｒを最大トー角θＴＭに設定して、内輪になる左側の後輪２Ｌは最大トー角θＴＭより小さく設定する）。
このように、内輪となる後輪２のトー角θＴを小さくすることで、例えば、ドライバが、旋回の方向と反対の方向に操向ハンドル３を操作したときの応答を早くすることができるという、優れた効果を奏する。
さらに、操舵制御ＥＣＵ１３０は、電動パワーステアリング装置１１０に指令を与えて、左右の前輪１Ｌ、１Ｒを横変位ｘの方向と反対の方向に向ける（ステップＳ１１）。
このように、左右の前輪１Ｌ、１Ｒを横変位ｘの方向と反対の方向に向けることで、車両Ｖは、走行レーンからのずれを修正する方向に旋回する。
目標ヨーレートγＴが所定値を超えたときの、車両Ｖの車速ＶＳと、前輪１の操舵角と、後輪２のトー角との対応関係の情報は、あらかじめ作成しておいて、操舵制御ＥＣＵ１３０に備わる記憶装置１３０ａに記憶させておく。そして、目標ヨーレートγＴが所定値を超えたとき、操舵制御ＥＣＵ１３０は、記憶装置１３０ａから、後輪２のトー角、車速ＶＳおよび目標ヨーレートγＴに対応する前輪１の操舵角を読み出す。このようにして、操舵制御ＥＣＵ１３０は、前輪１の操舵角を設定できる。
このように、左右の前輪１Ｌ、１Ｒを横変位ｘの方向と反対の方向に向けることで、車両Ｖは、走行レーンからのずれを修正する方向に旋回する。
目標ヨーレートγＴが所定値を超えたときの、車両Ｖの車速ＶＳと、前輪１の操舵角と、後輪２のトー角との対応関係の情報は、あらかじめ作成しておいて、操舵制御ＥＣＵ１３０に備わる記憶装置１３０ａに記憶させておく。そして、目標ヨーレートγＴが所定値を超えたとき、操舵制御ＥＣＵ１３０は、記憶装置１３０ａから、後輪２のトー角、車速ＶＳおよび目標ヨーレートγＴに対応する前輪１の操舵角を読み出す。このようにして、操舵制御ＥＣＵ１３０は、前輪１の操舵角を設定できる。
例えば、前輪１の操舵角は、目標ヨーレートγＴと、後輪２の最大トー角θＴＭで発生する最大ヨーレートγＭとの差（γＴ―γＭ）で示されるヨーレートγＦを発生させる操舵角とする。そして、車両Ｖの車速ＶＳと、前輪１の操舵角と、該操舵角によって発生するヨーレートγＦとの相関データを作成して、操舵制御ＥＣＵ１３０に備わる、記憶装置１３０ａに記憶させておけばよい。
また、本実施形態においては、ステップＳ１０で後輪のトー角θＴを最大トー角θＴＭに設定したが、これも限定されるものではなく、目標ヨーレートγＴが所定値を超えたときの、車両Ｖの車速ＶＳと、前輪１の操舵角と、後輪２のトー角との対応関係の情報を、あらかじめ作成しておいて、操舵制御ＥＣＵ１３０に備わる記憶装置１３０ａに記憶させておいてもよい。
目標ヨーレートγＴが所定値を超えたとき、操舵制御ＥＣＵ１３０は、記憶装置１３０ａから、車速ＶＳおよび目標ヨーレートγＴに対応する前輪１の操舵角と、後輪２のトー角を読み出す。そして、操舵制御ＥＣＵ１３０は、電動パワーステアリング装置１１０およびトー角変更装置１２０を制御して、読み出した前輪１の操舵角と読み出した後輪２のトー角とにそれぞれ設定できる。
目標ヨーレートγＴが所定値を超えたとき、操舵制御ＥＣＵ１３０は、記憶装置１３０ａから、車速ＶＳおよび目標ヨーレートγＴに対応する前輪１の操舵角と、後輪２のトー角を読み出す。そして、操舵制御ＥＣＵ１３０は、電動パワーステアリング装置１１０およびトー角変更装置１２０を制御して、読み出した前輪１の操舵角と読み出した後輪２のトー角とにそれぞれ設定できる。
そして、操舵制御ＥＣＵ１３０は、制御をステップＳ１にもどして、ステップＳ１〜ステップＳ１１を繰り返し実行する。
操舵制御ＥＣＵ１３０が、電動機駆動回路２３に指令を与えて電動機４を駆動して、左右の前輪１を操舵すると、ステアリング系を介して操向ハンドル３に反力が伝達される。したがって、ドライバは操向ハンドル３から反力を受け、違和感を覚える。
しかしながら、本実施形態においては、前輪１の操舵角は、目標ヨーレートγＴと後輪２Ｌ、２Ｒの最大のトー角θＴＭによって発生する最大ヨーレートγＭの差を補完するヨーレートγＦに対応した操舵角でよい。このため、前輪１の操舵角は小さくてよく、ドライバが操向ハンドル３から受ける反力も小さくなる。したがって、ドライバが覚える違和感が少なくなるという、優れた効果を奏する。
しかしながら、本実施形態においては、前輪１の操舵角は、目標ヨーレートγＴと後輪２Ｌ、２Ｒの最大のトー角θＴＭによって発生する最大ヨーレートγＭの差を補完するヨーレートγＦに対応した操舵角でよい。このため、前輪１の操舵角は小さくてよく、ドライバが操向ハンドル３から受ける反力も小さくなる。したがって、ドライバが覚える違和感が少なくなるという、優れた効果を奏する。
また、タイヤの摩擦力が発生しにくい状況（摩擦係数μが小さい路面の走行など）においても、後輪２の操舵を併用することによって、その影響を軽減できるという、優れた効果を奏する。
（直進走行の支援）
次に、本実施形態にかかる車両Ｖ（図１参照）の直進走行の支援について説明する。例えば高速道路など、直線の走行レーンが長時間継続する状況であっても、路面の傾斜や横風などによって、車両Ｖに横方向の加速度（横Ｇ）が作用すると、車両Ｖは横Ｇの影響で横方向に振られる。車両Ｖが直線の走行レーンを直進走行しているときの、横方向への「振られ」を、トー角変更装置１２０（図１参照）を使用して補正することで、直進走行を支援する。図７は、直進走行を支援するステップを示すフローチャートである。以下、図７を参照して、直進走行の支援を説明する（以下、適宜図１〜図５参照）。
次に、本実施形態にかかる車両Ｖ（図１参照）の直進走行の支援について説明する。例えば高速道路など、直線の走行レーンが長時間継続する状況であっても、路面の傾斜や横風などによって、車両Ｖに横方向の加速度（横Ｇ）が作用すると、車両Ｖは横Ｇの影響で横方向に振られる。車両Ｖが直線の走行レーンを直進走行しているときの、横方向への「振られ」を、トー角変更装置１２０（図１参照）を使用して補正することで、直進走行を支援する。図７は、直進走行を支援するステップを示すフローチャートである。以下、図７を参照して、直進走行の支援を説明する（以下、適宜図１〜図５参照）。
図７に示すように、操舵制御ＥＣＵ１３０は、車両Ｖが、直線の走行レーンを走行中かを判定する。これは、例えばトルクセンサＳＴから差動増幅回路２１を介して入力されるトルク信号Ｔによって、操向ハンドル３の操舵トルクを検出して、操舵トルクが「０」かを判定する（ステップＳ２１）。操舵トルクが「０」のときは操向ハンドル３が中立位置にあることを示しているため、車両Ｖが直進走行中と判定できる。したがって、操舵トルクが「０」のとき（ステップＳ２１→Ｙｅｓ）、操舵トルクが「０」の状態が所定時間続いたかを判定する（ステップＳ２４）。なお、所定時間は限定する値ではなく、適宜決定すればよい値である。
また、図示しない舵角センサを備え、舵角センサからの信号に基づいて直進走行中を判定する構成としてもよい。
また、図示しない舵角センサを備え、舵角センサからの信号に基づいて直進走行中を判定する構成としてもよい。
一方、操舵トルクが「０」ではないとき（ステップＳ２１→Ｎｏ）、操舵制御ＥＣＵ１３０は、ドライバの意思で操向ハンドル３が操作されていると判定して、左右の後輪２Ｌ、２Ｒが左右のどちらかを向いているか判定する（ステップＳ２２）。そして、左右の後輪２Ｌ、２Ｒが左右のどちらも向いていないときには（ステップＳ２２→Ｎｏ）、操舵制御ＥＣＵ１３０は、制御をステップＳ２１にもどすが、左右の後輪２Ｌ、２Ｒが左右のどちらかを向いているとき（ステップＳ２２→Ｙｅｓ）、操舵制御ＥＣＵ１３０は、左右のトー角変更装置（ＲＴＣ）１２０Ｌ、１２０Ｒに指令を与え、左右の後輪２Ｌ、２Ｒを元に戻して（ステップＳ２３）、制御をステップＳ２１にもどす。
ここで、左右の後輪２Ｌ、２Ｒを元に戻すとは、左右の後輪２Ｌ、２Ｒのトー角を、左右の後輪２Ｌ、２Ｒの初期状態におけるトー角に戻すことである。
ここで、左右の後輪２Ｌ、２Ｒを元に戻すとは、左右の後輪２Ｌ、２Ｒのトー角を、左右の後輪２Ｌ、２Ｒの初期状態におけるトー角に戻すことである。
ステップＳ２４に戻って、操舵トルクが「０」の状態が所定時間継続したら（ステップＳ２４→Ｙｅｓ）、操舵制御ＥＣＵ１３０は、画像処理装置１５０から入力される情報を監視し、横変位ｘの値が「０」のときは（ステップＳ２５→Ｙｅｓ）、操舵制御ＥＣＵ１３０は、車両Ｖが走行レーンの中央位置を走行中であると判定して、制御をステップＳ２２に移行する。
一方、画像処理装置１５０から入力される横変位ｘの値が「０」ではないとき（ステップＳ２５→Ｎｏ）、操舵制御ＥＣＵ１３０は、車両Ｖが走行レーンからずれていると判定する。
このとき、操舵制御ＥＣＵ１３０は、入力された横変位ｘが「０」を中心に、あらかじめ設定されている所定の範囲内（閾値の範囲内）にあるときには、横変位ｘは「０」であると判定することが好ましい。
そして、左右の後輪２Ｌ、２Ｒが左右のどちらかを向いていれば（ステップＳ２６→Ｙｅｓ）、操舵制御ＥＣＵ１３０は、直進走行の支援制御中であると判定し、制御をステップＳ２１にもどす。また、左右の後輪２Ｌ、２Ｒが前方を向いているとき（ステップＳ２６→Ｎｏ）、操舵制御ＥＣＵ１３０は、制御をステップＳ２７に進める。
このとき、操舵制御ＥＣＵ１３０は、入力された横変位ｘが「０」を中心に、あらかじめ設定されている所定の範囲内（閾値の範囲内）にあるときには、横変位ｘは「０」であると判定することが好ましい。
そして、左右の後輪２Ｌ、２Ｒが左右のどちらかを向いていれば（ステップＳ２６→Ｙｅｓ）、操舵制御ＥＣＵ１３０は、直進走行の支援制御中であると判定し、制御をステップＳ２１にもどす。また、左右の後輪２Ｌ、２Ｒが前方を向いているとき（ステップＳ２６→Ｎｏ）、操舵制御ＥＣＵ１３０は、制御をステップＳ２７に進める。
ステップＳ２７において、操舵制御ＥＣＵ１３０は、車速センサＳＶによって、車両Ｖの車速ＶＳを検出する。そして、操舵制御ＥＣＵ１３０は、検出した車速ＶＳと画像処理装置１５０から入力される横変位ｘ、境界線に対する車両Ｖのヨー角φＶなどに基づいて、レーンキープに必要な修正操舵角に相当する目標ヨーレートγＴを算出する（ステップＳ２８）。
操舵制御ＥＣＵ１３０は、左右のトー角変更装置（ＲＴＣ）１２０Ｌ、１２０Ｒに指令を与え、左右の後輪２Ｌ、２Ｒを横変位ｘの方向に向ける（ステップＳ２９）。
このように、左右の後輪２Ｌ、２Ｒを横変位ｘの方向に向けることで、車両Ｖは、横変位ｘを「０」にする方向に旋回する。すなわち、車両Ｖは、走行レーンからのずれを修正する方向に旋回する。
このとき、後輪２Ｌ、２Ｒに設定されるトー角θＴは、操舵制御ＥＣＵ１３０が算出した目標ヨーレートγＴと車速ＶＳに対応するトー角θＴとする。
目標ヨーレートγＴと車速ＶＳとトー角θＴの関係は、例えばあらかじめデータ化しておいて、操舵制御ＥＣＵ１３０に備わる、図示しない記憶部に記憶しておく。そして、操舵制御ＥＣＵ１３０は、目標ヨーレートγＴと車速ＶＳとに対応したトー角θＴを記憶部から読み出すことで、トー角θＴを算出できる。
このように、左右の後輪２Ｌ、２Ｒを横変位ｘの方向に向けることで、車両Ｖは、横変位ｘを「０」にする方向に旋回する。すなわち、車両Ｖは、走行レーンからのずれを修正する方向に旋回する。
このとき、後輪２Ｌ、２Ｒに設定されるトー角θＴは、操舵制御ＥＣＵ１３０が算出した目標ヨーレートγＴと車速ＶＳに対応するトー角θＴとする。
目標ヨーレートγＴと車速ＶＳとトー角θＴの関係は、例えばあらかじめデータ化しておいて、操舵制御ＥＣＵ１３０に備わる、図示しない記憶部に記憶しておく。そして、操舵制御ＥＣＵ１３０は、目標ヨーレートγＴと車速ＶＳとに対応したトー角θＴを記憶部から読み出すことで、トー角θＴを算出できる。
また、ステップＳ２９において、左右の後輪２Ｌ、２Ｒのトー角θＴをそれぞれ異なる角度にしてもよい。すなわち、車両Ｖが、横変位ｘを「０」にする方向に旋回したときに、旋回外側になる側の後輪２（外輪）のトー角θＴを大きく、反対側の後輪２（内輪）のトー角θＴを小さくしてもよい（例えば、車両Ｖが右側にずれて、横変位ｘが「右」のときは、車両Ｖは、左に向かって旋回することから、旋回外側で外輪になる右側の後輪２Ｒのトー角θＴを大きくして、内輪になる左側の後輪２Ｌのトー角θＴを小さくする）。
このように、内輪側の後輪２のトー角θＴを小さくすることで、例えば、ドライバが、旋回の方向と反対の方向に操向ハンドル３を操作したときの応答を早くすることができるという、優れた効果を奏する。
このように、内輪側の後輪２のトー角θＴを小さくすることで、例えば、ドライバが、旋回の方向と反対の方向に操向ハンドル３を操作したときの応答を早くすることができるという、優れた効果を奏する。
そして、操舵制御ＥＣＵ１３０は、制御をステップＳ２１にもどして、ステップＳ２１〜ステップＳ２９を繰り返し実行する。
ここで、車両システム１００は、図示はしないが、ドライバがターンシグナルスイッチ（方向指示器）を操作したことを検出するセンサを備え、ターンシグナルスイッチの操作情報が操舵制御ＥＣＵ１３０に入力される構成としてもよい。このような構成によって、操舵制御ＥＣＵ１３０は、ターンシグナルスイッチが操作されたことを検出できる。高速道路における走行レーン変更の場合、操向ハンドル３の操舵トルクはあまり大きくならないことがあり、操舵トルクが「０」と判定される可能性もある。
このような状況下にあっても、ターンシグナルスイッチが操作されたことを検知することで、操舵制御ＥＣＵ１３０は、走行レーンの変更と判定することができる。そして、走行レーンの変更と判定したときには、横変位ｘが「０」でないときでも、操舵制御ＥＣＵ１３０が、トー角変更装置１２０に指令を与えない構成にすれば、ドライバは違和感なく走行レーンを変更することができる。
このような状況下にあっても、ターンシグナルスイッチが操作されたことを検知することで、操舵制御ＥＣＵ１３０は、走行レーンの変更と判定することができる。そして、走行レーンの変更と判定したときには、横変位ｘが「０」でないときでも、操舵制御ＥＣＵ１３０が、トー角変更装置１２０に指令を与えない構成にすれば、ドライバは違和感なく走行レーンを変更することができる。
直進走行中に、車両Ｖに作用する横Ｇによる「振られ」を補正し、直進走行を支援するため、操舵制御ＥＣＵ１３０から電動機駆動回路２３に指令を与え、前輪１Ｌ、１Ｒを操舵すると、ステアリング系を介して操向ハンドル３に反力が伝達されるため、ドライバが違和感を覚えることがある。
しかしながら、本実施形態においては、左右の後輪２Ｌ、２Ｒのトー角制御によって「振られ」を補正し、直進走行を支援するため、前輪１Ｌ、１Ｒは操舵しない。したがって、ドライバが違和感を覚えることがないという、優れた効果を奏する。
しかしながら、本実施形態においては、左右の後輪２Ｌ、２Ｒのトー角制御によって「振られ」を補正し、直進走行を支援するため、前輪１Ｌ、１Ｒは操舵しない。したがって、ドライバが違和感を覚えることがないという、優れた効果を奏する。
また、「振られ」を補正するため前輪１Ｌ、１Ｒを操舵すると、ステアリング系が操作されるため、操舵トルクが「０」ではなくなる場合もある。そして、操舵トルクが「０」でなくなると、操舵制御ＥＣＵ１３０は、直進走行の支援を解除するため、直進走行であっても直進走行の支援が解除される場合が想定される。
しかしながら、本実施形態においては、後輪２のトー角制御によって「振られ」を補正し、前輪１は操舵しないため、ドライバが操向ハンドル３を操作しない限りは、操舵トルクは「０」となる。したがって、直進走行中は安定して、直進走行の支援制御が継続されるという、優れた効果を奏する。
しかしながら、本実施形態においては、後輪２のトー角制御によって「振られ」を補正し、前輪１は操舵しないため、ドライバが操向ハンドル３を操作しない限りは、操舵トルクは「０」となる。したがって、直進走行中は安定して、直進走行の支援制御が継続されるという、優れた効果を奏する。
１（１Ｌ、１Ｒ） 前輪
２（２Ｌ、２Ｒ） 後輪
３ 操向ハンドル
３０ アクチュエータ
３７ トー角変更制御ＥＣＵ
３８ ストロークセンサ
１００ 車両システム
１１０ 電動パワーステアリング装置（前輪操舵装置）
１２０（１２０Ｌ、１２０Ｒ） トー角変更装置
１３０ 操舵制御ＥＣＵ（制御装置）
１３０ａ 記憶装置
１５０ 画像処理装置（判定装置）
１５１ ＣＣＤカメラ
１５２ 画像処理部
ＳＶ 車速センサ
ＳＴ トルクセンサ
Ｖ 車両
２（２Ｌ、２Ｒ） 後輪
３ 操向ハンドル
３０ アクチュエータ
３７ トー角変更制御ＥＣＵ
３８ ストロークセンサ
１００ 車両システム
１１０ 電動パワーステアリング装置（前輪操舵装置）
１２０（１２０Ｌ、１２０Ｒ） トー角変更装置
１３０ 操舵制御ＥＣＵ（制御装置）
１３０ａ 記憶装置
１５０ 画像処理装置（判定装置）
１５１ ＣＣＤカメラ
１５２ 画像処理部
ＳＶ 車速センサ
ＳＴ トルクセンサ
Ｖ 車両
Claims (3)
- 車両に備わる後輪のトー角を変更可能なトー角変更装置と、
走行レーンをキープする際に設定される目標とのずれを判定する判定装置と、
前記判定装置の判定結果に基づいて、前記トー角変更装置を介して前記ずれを修正する制御装置と、
前輪をドライバの意思とは関係なく操舵する前輪操舵装置と、を備え、
前記制御装置が、前記ずれを修正する際に目標ヨーレートを算出し、この算出した目標ヨーレートが所定値を超える場合は、前記トー角変更装置および前記前輪操舵装置を介して前記ずれを修正するレーンキープシステムであって、
前記目標ヨーレートの値から、前記トー角変更装置の制御量および前記前輪操舵装置の制御量を設定する、前記目標ヨーレートと前記制御量との対応関係の情報を記憶した記憶装置をさらに備え、
前記制御装置は、
前記目標ヨーレートが前記所定値を超える場合は、前記記憶装置に記憶された前記対応関係の情報に基づいて、前記目標ヨーレートから前記トー角変更装置の制御量と前記前輪操舵装置の制御量を決定し、
前記決定したそれぞれの制御量に基づいて、前記トー角変更装置および前記前輪操舵装置を作動させて前記ずれを修正することを特徴とするレーンキープシステム。 - 車両に備わる後輪のトー角を変更可能なトー角変更装置と、
走行レーンをキープする際に設定される目標とのずれを判定する判定装置と、
前記判定装置の判定結果に基づいて、前記トー角変更装置を介して前記ずれを修正する制御装置と、
前輪をドライバの意思とは関係なく操舵する前輪操舵装置と、を備え、
前記制御装置が、前記ずれを修正する際に目標ヨーレートを算出し、この算出した目標ヨーレートが所定値を超える場合は、前記トー角変更装置および前記前輪操舵装置を介して前記ずれを修正するレーンキープシステムであって、
前記制御装置は、
前記目標ヨーレートが前記所定値を超える場合は、
前記後輪のトー角を最大値に設定することを特徴とするレーンキープシステム。 - 前記制御装置は、前記ずれを修正する際に目標ヨーレートを算出し、この算出した目標ヨーレートが所定値以下の場合は、前記トー角変更装置を介して前記目標ヨーレートに対応するヨーレートを発生させて前記ずれを修正することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーンキープシステム。
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| JP2007049772A JP5226959B2 (ja) | 2007-02-28 | 2007-02-28 | レーンキープシステム |
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